1、金相技能大赛笔试题一、单项选择题（每题 3 分，共 30 分）。A. 扫描电子显微镜 B. 透射电子显微镜 C. 光学显微镜 D. 原子力显微镜。2. 金相试样制备过程中，粗磨的主要目的是（ ）。A. 去除试样表面的氧化皮和较大的加工痕迹。B. 使试样表面达到镜面光洁度。C. 显示金相组织。D. 确定试样的晶粒度。3. 洛氏硬度的符号是（ ）。A. HB B. HR C. HV D. HS.4. 珠光体是一种（ ）。A. 单相组织 B. 两相机械混合物 C. 三相组织 D. 化合物。5. 铁碳合金相图中，共析点的含碳量为（ ）。A. 0.0218% B. 0.77% C. 2.11% D. 4.3%A. Si B. Mn C. S D. P.7. 金相试样侵蚀常用的试剂是（ ）。A. 酒精 B. 硝酸酒精溶液 C. 盐酸 D. 氢氧化钠溶液。8. 晶粒度的评级标准中，晶粒越细小，晶粒度级别数（ ）。A. 越小 B. 越大 C. 不变 D. 与级别数无关。9. 马氏体转变属于（ ）。A. 扩散型转变 B. 半扩散型转变 C. 非扩散型转变 D. 不确定。A. 铁素体 B. 珠光体 C.
2、贝氏体 D. 马氏体。二、多项选择题（每题 5 分，共 25 分）。1. 金相试样制备的基本步骤包括（ ）。A. 取样 B. 镶嵌 C. 磨光 D. 抛光 E. 侵蚀。2. 影响金属材料硬度测试结果的因素有（ ）。A. 试样表面状态 B. 加载速度 C. 压头形状 D. 材料的组织结构 E. 测试环境温度。3. 铁碳合金中的基本相有（ ）。A. 铁素体 B. 奥氏体 C. 渗碳体 D. 珠光体 E. 莱氏体。4. 提高钢的强度的方法有（ ）。A. 增加碳含量 B. 细化晶粒 C. 加入合金元素 D. 进行热处理 E. 冷加工变形。5. 金相显微镜的主要组成部分包括（ ）。A. 光学系统 B. 机械系统 C. 照明系统 D. 成像系统 E. 控制系统。三、简答题（每题 15 分，共 30 分）。1. 简述金相试样制备过程中，抛光的目的和常用的抛光方法。2. 说明铁碳合金相图在实际生产中的应用。四、分析题（15 分）。现有一碳钢试样，经金相分析发现其组织为珠光体和铁素体，且珠光体占 70%（体积分数）。已知铁素体的含碳量近似为 0，珠光体的含碳量为 0.77%。试计算该碳钢的含碳量，并判断
3、其属于哪种碳钢（低碳钢、中碳钢、高碳钢）。答案及解析。一、单项选择题。1. 答案：C。解析：光学显微镜操作简便、成本较低，能清晰观察到金相组织的形态和分布，是金相组织观察最常用的工具。扫描电子显微镜主要用于观察材料的微观表面形貌；透射电子显微镜用于观察材料更微观的晶体结构等；原子力显微镜主要用于纳米尺度的表面形貌测量。2. 答案：A。解析：粗磨是金相试样制备的第一步，主要作用是去除试样表面的氧化皮和较大的加工痕迹，为后续的细磨和抛光提供平整的基础。使试样表面达到镜面光洁度是抛光的目的；显示金相组织是侵蚀的作用；确定试样的晶粒度需要在制备好试样后通过金相显微镜观察并评级。3. 答案：B。解析：HB 是布氏硬度符号；HR 是洛氏硬度符号；HV 是维氏硬度符号；HS 是肖氏硬度符号。4. 答案：B。解析：珠光体是由铁素体和渗碳体组成的两相机械混合物，在金相显微镜下呈现出特征的层片状结构。5. 答案：B。解析：铁碳合金相图中，共析点的含碳量为 0.77%，在该点发生共析转变，奥氏体转变为珠光体。0.0218%是碳在铁素体中的最大溶解度；2.11%是工业纯铁和钢的分界点；4.3%是共晶点的含碳量
4、。6. 答案：D。解析：Si、Mn 在适量时能提高钢的强度和韧性；S 会降低钢的热加工性能和韧性；P 在钢中能提高钢的强度和硬度，但严重降低钢的韧性，尤其是低温韧性，使钢产生冷脆现象。7. 答案：B。解析：硝酸酒精溶液是金相试样侵蚀常用的试剂，它能与金属表面发生化学反应，溶解掉部分金属，从而显示出金相组织的差异。酒精主要用于清洗试样；盐酸和氢氧化钠溶液一般不用于金相试样的常规侵蚀。8. 答案：B。解析：晶粒度的评级标准中，晶粒越细小，晶粒度级别数越大。例如 1 级晶粒度的晶粒比 8 级晶粒度的晶粒大得多。9. 答案：C。解析：马氏体转变过程中原子不发生扩散，只发生晶格的切变，所以属于非扩散型转变。扩散型转变原子有充分时间进行扩散，如珠光体转变；半扩散型转变介于两者之间，如贝氏体转变。10. 答案：D。解析：马氏体是碳在 -Fe 中的过饱和固溶体，由于其晶格畸变严重，硬度很高。铁素体是碳在 -Fe 中的间隙固溶体，硬度较低；珠光体硬度介于铁素体和马氏体之间；贝氏体硬度也低于马氏体。二、多项选择题。1. 答案：ABCDE。解析：金相试样制备的完整流程包括取样，选取合适的材料部位；镶嵌，对于
5、形状不规则或尺寸较小的试样进行镶嵌以便后续操作；磨光，逐步减小试样表面的加工痕迹；抛光，使试样表面达到镜面光洁度；侵蚀，显示金相组织。2. 答案：ABCDE。解析：试样表面状态不平整会影响压痕的形状和尺寸，从而影响硬度值；加载速度过快可能导致压痕变形异常；压头形状不同，压入材料的方式和产生的压痕形状不同，硬度值也会不同；材料的组织结构不同，抵抗压入的能力不同；测试环境温度变化可能导致材料的性能和压头的尺寸等发生变化，进而影响硬度测试结果。3. 答案：ABC。解析：铁碳合金中的基本相有铁素体、奥氏体和渗碳体。珠光体和莱氏体是由基本相组成的组织，不是基本相。珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，莱氏体是奥氏体和渗碳体的机械混合物（高温莱氏体）或珠光体和渗碳体的机械混合物（低温莱氏体）。4. 答案：ABCDE。解析：增加碳含量可提高钢的强度，但会降低韧性；细化晶粒能使晶界增多，阻碍位错运动，提高强度；加入合金元素如 Mn、Si 等能通过固溶强化等方式提高强度；进行热处理如淬火 + 回火等可改变钢的组织结构，提高强度；冷加工变形使金属产生加工硬化，提高强度。5. 答案：ABCD。解析：金相显微镜
6、主要由光学系统（包括目镜、物镜等）用于成像；机械系统（如载物台、调焦装置等）用于支撑和操作；照明系统（提供合适的光源）；成像系统（将光学图像转换为可观察的图像，如通过摄像头和显示器）组成。一般金相显微镜没有专门的控制系统。三、简答题。1. 答案：抛光的目的：去除磨光过程中留下的细微划痕，使试样表面达到镜面光洁度，为后续的金相组织观察提供良好的表面条件，以便能清晰地观察到金相组织的真实形态和分布。常用的抛光方法：机械抛光：利用抛光机上的抛光布和抛光粉，通过机械摩擦作用去除试样表面的微小凸起，达到抛光效果。操作时需注意选择合适的抛光布和抛光粉粒度，以及控制抛光的压力和转速。电解抛光：将试样作为阳极，放入特定的电解液中，在直流电场作用下，试样表面发生选择性溶解，凸起部分溶解速度快，从而使表面达到平整光滑。电解抛光适用于一些硬度较低或容易产生加工硬化的材料。化学抛光：将试样浸泡在化学抛光液中，通过化学反应使试样表面溶解，达到抛光目的。化学抛光设备简单，但抛光效果可能不如机械抛光和电解抛光均匀。2. 答案：在选材方面的应用：根据铁碳合金相图，可以了解不同含碳量的铁碳合金在室温下的组织和性能特点。
7、例如，低碳钢（含碳量小于 0.3%）塑性、韧性好，可用于制造需要良好成型性能的零件，如汽车外壳；中碳钢（含碳量 0.3% 0.6%）强度、韧性适中，常用于制造轴类、齿轮等零件；高碳钢（含碳量大于 0.6%）硬度高、耐磨性好，可用于制造刀具、模具等。在制定热加工工艺方面的应用：锻造和轧制：根据相图可知，奥氏体具有良好的塑性，适合进行压力加工。因此，锻造和轧制一般在奥氏体区进行，通过控制加热温度和变形量，可以改善金属的组织结构和性能。热处理：铁碳合金相图是制定热处理工艺的重要依据。例如，退火、正火、淬火等热处理工艺的加热温度和冷却速度都与相图密切相关。通过合理选择热处理工艺参数，可以获得所需的组织和性能。在铸造方面的应用：根据相图可以了解铁碳合金的熔点和凝固过程，确定合适的铸造温度范围。同时，通过控制合金成分和凝固条件，可以改善铸件的组织和性能，减少铸造缺陷。四、分析题。1. 答案：设该碳钢的含碳量为x 已知珠光体占 70%（体积分数），铁素体占1 70% = 30%（体积分数），铁素体含碳量C_F=0 珠光体含碳量C_P=0.77% 根据杠杆定律：x = C_Ftext铁素体体积分数 + C_Ptext珠光体体积分数即x = 030% + 0.77%70% = 0.539%因为0.3% 0.539% 0.6% 所以该碳钢属于中碳钢。
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