第二章金属的组织结构
为什么不同材料具有不同性能，而且同一金属也有可能具有不同性能呢？大量研究证明：金属的性能除与金属的原子结构以及原子间的结合键有关外，还与金属原子的排列方式即组织结构有关。为此，本章将阐述金属组织结构的相关知识。
第一节金属的结晶
一、金属结晶的有关概念
金属能够以气态、液态和固态形式存在，并且在一定条件下这三种状态能够互相转变。金属由液态转变变为固态的过程叫凝固，又由于固态金属都是晶体，所以这一过程也称为结晶。
(一)晶体的概念
晶体是指原子（离子﹑分子）在三维空间呈有规则的周期性重复排列的物质。在自然界中，除了少数物质（如普通玻璃、松香等）以外，包括金属在内的绝大多数固体都是晶体。晶体的各项性能指标在不同方向上具有不同的数值，即各向异性，而非晶体则是各向同性的。自然界有些晶体的还具有规则的外形。晶体都具有固定的熔点，而非晶体则没有固定的熔点，凝固总是在某一温度范围逐渐完成。
(二)金属结晶时的过冷现象
1. 理论结晶温度
从热力学角度来看，物质状态的稳定性是由该状态的自由能高低来决定的，总是自发地从自由能较高的不稳定状态向自由能较低的稳定状态转变。那么，物质中能够自动向外界释放出其多余的或能够对外界做功的这一部分能量就叫做“自由能（F）”。
图2-1所示的是同一金属在液态和固态时自由能随温度变化的曲线。由图可见，液态自由能F L和固态自由能F S都随温度升高而降低，但是结构不同，自由能随温度的变化是不同的，液态自由能降低得更快些，因此两条曲线交于T0温度。在T0温度，液态和固态的自由能恰好相等，两种状态具有同样的稳定性，固相和液相处于动态平衡，既不熔化，也不结晶。液态和固态自由能相等时所对应的温度T0，就是理论结晶温度或理论熔点。
2. 过冷现象
如果将液态纯金属缓慢冷却，每隔一定时间测量一次温度，最后把实验数据绘在“温度－时间”坐标中，便可得到图2-2所示的冷却曲线，图中T0表示理论结晶温度。由图可见，在结晶之前，冷却曲线连续下降。当液态金属冷却到结晶温度T0时，并不开始结晶。一直冷却到T0以下的某个温度T n时，液态金属才开始结晶，这种实际结晶过程只有在理论结晶温度以下才能进行的现象叫过冷现象。这是因为，要使液态金属进行结晶，就要使温度低于理论结晶温度，造成液相与固相间的自由能差（△F=F L-F S），即具有一定的结晶驱动力才可以。结晶发生时，由于“结晶潜热”（结晶时释放的能量）释放，补偿了冷却散失的热量，所以冷却曲线上出现“平台”，对应的温度T n称为实际结晶温度，平
台延续的时间就是结晶过程所用的时间，结晶完成以后，冷却曲线又开始连续下降。
实际结晶温度T n与理论结晶温度T0之间的温度差，称为过冷度，用△T表示，即△T ＝T0－T n。液态金属过冷度的大小，一方面取决于液态金属的本性和纯度，另一方面取决于液态金属的冷却速度。冷却速度越大，则过冷度越大。因为冷却速度越大，要发生结晶所需结晶驱动力越大，自由能差△F要求越大，实际结晶温度越低，于是过冷度越大。
图2-1 液态和固态自由能随
图2-2 纯金属的冷却曲线
二、金属的结晶过程
物质结晶时，首先在液体中出现一些极微小的固态质点，然后以它为核心向液体中长大，这种刚刚出现的作为结晶核心的微小固态质点，称为晶核。结晶过程就是不断形成晶核与晶核不断长大的过程。
液态金属的等温结晶过程如图2-3所示。将液态金属快速冷却到T0以下某个温度等温，液态金属并不立即开始结晶，而是经过一段时间以后才出现第一批晶核。这是因为最初形
图2-3 金属结晶过程示意图
成的一些不稳定原子有序排列的小集团是随后产生晶核的来源，称为“晶胚”。当液体
被过冷至结晶温度以下时，尺寸较大而比较稳定的晶胚便有了进一步长大的条件，这些尺寸超过临界晶核尺寸、能够自发长大的晶胚叫做晶核。晶核形成后便不断长大，如树枝一样先长出树干，再长出分枝，同时又有新的晶核形成和长大，最后再把晶间填满，这种成长方式称为“枝晶成长”。最终，液态金属被完全耗尽，结晶过程结束。由一个晶核长大的晶体，就是一个晶粒。不同晶粒具有不同的内部原子排列位向。综上所述，工程上实际使用的金属材料（除专门制备的外）是由许多外形不规则的单晶体（即晶粒）组成的多晶体结构，晶粒之间的接触面称为晶界。
(一)形核方式
金属结晶时，由于结晶条件不同，可能出现两种不同的形核方式：一种是自发形核，另一种是非自发形核。
1. 自发形核
当液态金属很纯净时，在足够大的过冷度之下，金属晶核将从液相中直接形成，这种形核方式称为自发形核。
2. 非自发形核
实际金属结晶时，往往在很小过冷度下便已开始结晶，并不需要自发形核时那样大的过冷度。这是因为，在实际液态金属中，往往存在一些微小的固体微粒，晶核就优先依附于这些现成的固体表面而形成，这种形核方式称为非自发形核。当然，只有这些固体微粒与原先液态金属中晶核的特点相似，才能作为非自发形核的基底。
(二)过冷度对形核和长大的影响
金属结晶时的冷却速度愈大，过冷度便愈大，不同过冷度△T对晶核形成率N（晶核形成数目/s·mm3）和成长速率G(mm/s)的影响如图2-4所示。过冷度对于晶核形成率和成长速率的影响，主要是因为在结晶过程中有两个因素同时在起作用，其中之一是晶体与液体的自由能差（△F），是晶核形成和长大的驱动力；另一因素是液体中原子迁移能力或扩散系数（D），是晶核形成和长大的必须条件。晶体与液体的自由能差（△F）和扩散系数（D）与过冷度（△T）的关系如图2-5所示。
V
图2-4晶核的形成率（N）和成长速率（G）与过冷度（△T）的关系
图2-5液体与晶体的自由能（△F）和扩散系数（D）与过冷度（△T）的关系
在图2-4中可以看出在一般工业条件下（图中曲线的前半部实线部分），结晶时的冷却速度越大或过冷度越大时，金属的晶粒便越细小。至于图2-4中曲线的后半部分，因为在工业实际中金属的结晶一般达不到这样的过冷度，故用虚线表示。
三、晶粒大小的控制
单个晶粒的大小称为晶粒度，通常采用晶粒的平均面积或平均直径来表示。
(一)晶粒度对金属性能的影响
晶粒度对性能的影响，实质是晶界面积大小的影响。对于金属的常温力学性能来说，晶粒越细小，晶界面积越大，则强度和硬度越高，同时塑性和韧性也越好，即综合机械性能好。
值得指出的是，对于在高温下工作的金属材料，晶粒应适当粗化，因为高温下原子沿晶界的扩散比晶内快，晶界对变形的阻力大大减弱所致。
(二)决定晶粒度的因素
金属结晶时，每个晶粒都是由一个晶核长大而成的，晶粒度取决于晶核形成率N与成长速率G之比，比值N/G越大，晶粒越细小。
(三)结晶过程中控制晶粒度的方法
1. 控制过冷度。
液态金属过冷度越大，比值N/G越大，晶粒越细小。
2.变质处理。
在液态金属中加入一定变质剂，促进形核，以增加晶核数目或抑制晶粒长大，从而细化晶粒。
3.机械振动法（如搅动）﹑超声波振动法等。
在液态金属凝固过程中，加以振动，一是促进形核，二是能够打碎正在长大的树枝晶，碎晶块又充当新的晶核。
第二节纯金属的晶体结构
一、金属晶体结构的描述
晶体中的原子有多种排列方式，为了便于理解和描述原子的排列规律，通常将实际晶体结构简化为完整无缺的理想晶体，并近似的把原子看成是不动的等径刚球质点，且
在三维空间紧密堆积，原子在空间的这种排列形式称为空间点阵，如图2-6(a)所示。
若用许多假想的平行直线将所有质点的中心连接起来，构成三维的几何格架，称为晶格，如图2-6(b)所示，图中各直线的交点称为结点。
由于晶格中各质点的周围环境相同，故其排列具有周期重复性。为了描述金属晶格的几何规则，可以从晶格中取出由数个原子组成的并能代表整个晶格几何结构特征的最小单元，这样的最小单元称为晶胞，如图2-6(c)所示。
用来描述晶胞几何结构特征和几何尺寸的参数称为晶格常数。通常以三条棱边的边长a、b、c和三条棱边的夹角α、β、γ这六个参数作为晶胞或晶格的晶格常数，如图2-6(c)所示。
常以晶胞的几何结构（晶格类型）和晶格常数来描述金属的晶体结构。
晶体结构不同，晶体表现出不同的性能。值得注意的是，某些金属具有相同的晶格类型，因具有不同的晶格常数而具有不同的性能。
二、常用金属的晶体结构
通过X射线对所有金属晶体结构进行分析，结果发现共有14种晶体结构类型，存在着7种简单晶胞和7种复杂晶胞，但常用金属的晶体结构类型多为体心立方、面心立方和密集（密排）六方三种。
(一)体心立方晶格
如图2-7所示，体心立方晶格的晶胞结构是一个正立方体，除每个结点上各有一个原子外，立方体的中心还有1个原子，即共有9个原子组成一个体心立方晶格（并非一个晶胞含有9个原子），晶格常数为a=b=c，α=β=γ=90o。
属于体心立方晶格的金属有铁(α-Fe)、铬(Cr)、钨(W)、钼(Mo)、钒(V)等，大多具有较高的强度和韧性。
(二)面心立方晶格
如图2-8所示，面心立方晶格的晶胞也是一个正立方体(a=b=c, α=β=γ=90o)。除每个结点上各有一个原子外，每个面的中心还各有1个原子，共有14个原子组成一个面心立方晶胞。
属于面心立方晶格的金属有铁(γ-Fe)、铜(Cu)、铝(Al)、镍(Ni)等，大都具有较高的塑性。
(三)密集六方晶格
如图2-9所示，密集六方晶格的晶胞是一个正六棱柱(a=b≠c, α=β=90o,γ=120o)。在六棱柱的上下底面的12个结点上各有1个原子，上下底面中心各有1个原子，再加上六棱柱中间平面上的3个原子，共有17个原子组成一个密集六方晶格的晶胞。
属于密集六方晶格的金属有镁(Mg) 、锌(Zn)和钛(Ti)等，大多具有较大的脆性，塑性差。
三、金属的同素异晶转变
多数金属在结晶后晶体结构都保持不变，但某些金属如Fe、Cr、Mn、Ti等，晶体结
构会随外界条件（如温度、压力等）的改变而改变，这种转变称为同素异晶转变。
图2-10为纯铁由液态冷至室温的冷却曲线及晶体结构转变示意图。由图可知，纯铁在912℃以下为体心立方晶体结构，称为α-Fe；912～1394℃为面心立方晶体结构，称为γ-Fe；1394～1538℃又呈体心立方晶体结构，称为δ-Fe。当加热或冷却至转变温度时，就会发生相应的晶体结构转变，如下式所示：
金属的同素异晶转变是金属在固态下发生的一种重新“结晶”的过程。要实现晶体结构即原子排列规则的转变，首先要在晶界上形成新的晶核，继而通过原子扩散来实现晶体结构的改组，所以金属的同素异晶转变过程也是不断产生晶核和晶核不断长大的过程，故也称为二次结晶。研究同素异晶转变的意义在于：其一，此类金属或含此类金属的合金可进行热处理，如钢和铸铁均可通过热处理改变性能，与铁的同素异晶转变有关；其二，晶体结构不同，原子密度也不同，因而晶体结构的转变必然伴随着比容（C=1/p, p 是密度）的变化，引起体积变化，如当γ-Fe转变成α-Fe时，其体积大约膨胀1％，从而使得钢在热处理时产生内应力（组织应力）。
图2-10纯铁的冷却曲线及晶体结构转变示意图
第三节合金的组织和结晶
一、合金的概念
纯金属大都具有较好的物理﹑化学性能，但由于机械性能一般比较差，而且价格较高，种类有限，因此在工业生产中，广泛应用的是合金。
合金是指由一种金属元素与一种或几种其它元素经熔炼﹑烧结或其它方法结合在一起而形成的具有金属特性的物质。组成合金的最基本、最简单且能独立存在的物质称为组元，或简称为元。一般来说，组元就是组成合金的元素,如Cu-Zn合金(黄铜)中的Cu和Zn就是组元，但化合物也可以看作组元，如Fe-C合金中的Fe3C。
与纯金属相比，合金除具有更高的机械性能外，而且在电、磁、化学稳定性等物理化学性能方面也可以与纯金属相媲美或者更好，如有的合金就具有强磁性、耐蚀性等特殊的物理化学性能。同时，还可以通过调节合金组元的比例获得一系列性能各不相同的合金，以满足工业上对材料的不同性能要求。
合金中含有两种或两种以上元素的原子，这些原子之间必然相互发生作用，使得结
晶形成的小晶体（晶粒）中也含有两种或两种以上的元素。由多种元素构成的这些小晶体的化学成分和晶格类型可以是完全均匀一致的，也可以是不一致的，组成了合金中的相和组织。所谓相，是指合金中化学成分、晶体结构相同，并以界面互相分开的均匀的组成部分。所谓组织，是指用肉眼或显微镜所观察到的材料的微观形貌，包含合金中不同形状、大小、数量和分布的相，又称为显微组织。合金的组织可以由一种相组成也可以由多种相组成，而纯金属的显微组织，一般都由一种相组成。
二、合金的相结构
液态时，大多数合金的组元均能相互溶解，成为成分均匀的液体，因而可以认为只具有一个液相。固态时，组成合金的基本相按晶体结构特点可分为两大类：固溶体和金属化合物。
(一)固溶体
固溶体是溶质原子溶入固态的溶剂中，并保持溶剂晶格类型而形成的相。如果合金的组元在固态下能彼此相互溶解，则在液态合金凝固时，组元的原子将共同地结晶成一种晶格的晶粒，晶格内包含有各组元的原子，晶格类型与一种组元相同，这样，这些组元就形成了固溶体。固溶体的晶格类型与溶剂相同。
1.固溶体的类型
根据溶质原子在溶剂晶格中所占位置的不同，可将固溶体分为置换式固溶体与间隙式固溶体。
(1)间隙式固溶体当溶质原子在溶剂晶格中并不占据晶格结点位置，而是嵌入各结点之间的空隙中所形成的固溶体称为间隙式固溶体，如图2-11所示。
形成这类固溶体的溶质都是原子半径很小的一些非金属元素如C、N、B等，而且晶格空隙总是有限的，所以间隙式固溶体的溶解度一般比较小，如室温下碳在铁中的溶解度仅为0.0008％。
(2)置换式固溶体当溶质与溶剂的电化学性质相近，且原子半径相差不多时，溶质原子不可能进入溶剂晶格空隙，但能够占据某些晶格结点而替代溶剂原子，以这种方式形成的固溶体称为置换式固溶体，如图2-12所示。例如，黄铜中的α固溶体是Zn原子替代某些Cu原子所形成的置换式固溶体。根据溶解度的不同，置换式固溶体又可分为有限固溶体和无限固溶体。
2.固溶体的特点
(1)固溶体的晶体结构与溶剂的晶体结构相同。
(2)某些元素相互间具有很大的溶解能力，可以形成无限互溶的固溶体。如Cu与Ni、Fe与Cr等。图2-13就是Cu-Ni合金的匀晶相图。说明Cu与Ni无论以任何比例配成合金，室温下都可以得到单相图2-13Cu-Ni合金的匀晶相图及冷却曲线固溶体。
大部分元素之间的溶解能力较差，只能形成有限固溶体。通常溶质在溶剂中的溶解度随温度的升高而增大，随温度的降低而减小。
(3)溶质原子的溶入会使溶剂晶格产生畸变。当形成间隙式固溶体时，只可能产生正畸变；但当形成置换式固溶体时，如果溶质原子半径大于溶剂原子半径则产生正畸变，如果溶质原子半径小于溶剂原子半径则将产生负畸变，如图2-14所示。晶格畸变导致金属塑性变形阻力增大，从而使其强度和硬度提高，这种强化称为固溶强化，是合金热处
理强化的基本原理之一。
图2-14晶格畸变示意图
3.固溶体的性能
作为溶剂的纯金属一般来说强度和硬度较低，而塑性和韧性较高。当溶质元素含量较少时，固溶体的性能与溶剂金属基本相同。随着溶质含量的升高，固溶体的性能将发生明显改变，一般情况是：强度、硬度逐渐升高，而塑性、韧性有所下降，电阻率逐渐升高，导电性逐渐下降等等。
需要指出的是，固溶强化是一种优异的强化方式，但单纯的固溶强化所能达到的最高强度指标仍然是有限的，往往还需配合其它的一些强化措施，才能达到性能要求。
（二）金属化合物
如前所述，当溶质含量超过固溶体的溶解度时，多余的溶质从固溶体中析出，但大多是与合金其它组元间发生相互作用，从而可能会形成新相，又称中间相，其晶格类型及性能不同于任一组元。金属化合物就是一种中间相，其中，除离子键、共价键外，金属键也参与作用，因而具有一定的金属性质，故称之为金属化合物。
金属化合物一般具有复杂的结合键及晶体结构，并表现出有高熔点、高硬度及高脆性。当它以细小的尺寸、弥散地分布在合金中固溶体基体内时，可使合金得到强化，有效地提高其强度、耐磨性及高速切削性能，这种强化称为析出强化或弥散强化。
根据金属化合物形成规律及结构特点，可以分为正常价化合物、电子化合物及间隙化合物。
三、合金的结晶
合金的结晶过程本质上与纯金属一样，也是在过冷情况下通过形核与长大而进行的。但是，合金的结晶凝固过程和纯金属又有所不同，如纯金属的结晶是在某一温度下进行的，而合金往往是在某一温度范围内进行的。合金的结晶过程比较复杂，要用状态图才能表示清楚。合金状态图就是表示合金系结晶过程的简明图解。
合金状态图是用实验方法得到的。首先在极其缓慢冷却的条件，即平衡条件下作出该合金系中一系列不同成分合金的冷却曲线，并确定冷却曲线上的结晶转变温度（又叫做临界点），然后把这些临界点标在温度－成分坐标图上，最后将各相应点连接起来，就可得到该合金系的状态图。如图2-13所示，铜镍合金的匀晶相图就是如此得到的。
第四节铁碳合金及其平衡状态图
钢铁材料是工业中应用范围最广的合金，是以铁和碳为基本组元的复杂合金。铁碳合金的平衡状态图则是研究铁碳合金的基本工具。为详细分析铁碳合金平衡状态图，首先来了解铁碳合金中的基本相和基本组织。
一、铁碳合金中的基本相与基本组织
铁碳合金中的基本相中有铁素体、奥氏体和渗碳体。
1.铁素体（F）
铁素体是碳溶入α-Fe中形成的一种间隙式固溶体，用字母“F”表示。铁素体能够在室温下稳定存在，晶体结构保持α-Fe的体心立方晶体结构，由于α-Fe的晶格间隙很小，碳在α-Fe中的溶解度很小，室温时为0.0006%～0.0008%,727℃时具有最大溶解度，也不过为0.0218%，所以铁素体和纯铁的性能相差不多，机械性能见表2-1，显微组织如图2-15所示。
2. 奥氏体（A）
奥氏体是碳溶入γ-Fe中所形成的一种间隙式固溶体，用字母“A”表示。一般来说，它在高温下才能稳定存在，晶体结构保持γ-Fe的面心立方晶体结构。由于γ-Fe的晶格空隙比α-Fe大，因而碳在奥氏体中的溶解度比在铁素体中的溶解度要大，727℃时为0.77%,1148℃时为2.11%。但因它是一种高温组织，强度和硬度较低，而塑性很高，所以在生产中常把钢加热获得单相奥氏体组织进行塑性变形。奥氏体的性能见表2-1，显微组织如图2-16所示。
3. 渗碳体(Fe3C)
渗碳体是铁与碳发生化学反应生成的一种化合物。渗碳体具有固定的化学成分，含碳量为6.69%，为复杂斜方晶体结构，硬度极高，脆性大，塑性和韧性几乎为零，性能见表2-1。
渗碳体在钢中起着主要的强化作用。当它为粗大的片状或网状时，使合金的脆性增大；当呈细小的球状弥散分布时，不仅能提高合金的硬度和强度，还能减小脆性。
根据渗碳体的来源、结晶形态及在组织中的分布情况的不同，可把它细分为三种：从液态合金中直接结晶得到的渗碳体，称为一次渗碳体(Fe3CⅠ)；冷却时从奥氏体中析出的渗碳体，称为二次渗碳体(Fe3CⅡ)；从铁素体中析出的渗碳体，称为三次渗碳体(Fe3CⅢ)。但这些渗碳体的化学成分、晶体结构和力学性能完全相同。
图2-15 铁素体的显微组织
图2-16奥氏体的显微组织
(二)铁碳合金中的基本组织
铁碳合金中的基本组织除铁素体、奥氏体和渗碳体这三种单相组织之外，还有两种特殊的机械混合物——珠光体和莱氏体，均为多相组织。
1.珠光体（P）
含碳量为0.77%的奥氏体，当温度降至727℃时，同时析出铁素体和渗碳体，形成的机械混合物称为珠光体，以字母“P”表示。这种在一定的温度下，由一种一定成分的固相物质同时析出两种固相物质的反应，称为共析反应。奥氏体的共析反应可用下式表示：当奥氏体的冷却速度较小时，所得到的珠光体为片状珠光体，即铁素体和渗碳体相间分布的片层状组织，冷却速度越小，珠光体的片层越粗大。珠光体的显微组织如图2-17所示，机械性能介于铁素体和渗碳体之间，见表2-1。
2. 莱氏体(Ld)
含碳量为4.3%的液态铁碳合金，当温度降至1148℃时，同时结晶出奥氏体与渗碳体，形成的机械混合物称为高温莱氏体，常用“Ld”表示。这种在一定的温度下从一种一定成分的液相中同时结晶出两种固相物质的反应称为共晶反应。液态铁碳合金的共晶反应可用下式表示：
当温度降至727℃时，高温莱氏体中的奥氏体同样要发生共析反应转变成珠光体，所以在727℃以下高温莱氏体(Ld)就变成珠光体与渗碳体的机械混合物，称为低温莱氏体，用“ Ld′”表示。低温莱氏体的显微组织是在渗碳体基体上分布的柱状或粒状珠光体，如图2-18所示。
图2-17 珠光体的显微组织
图2-18 莱氏体的显微组织
由于莱氏体内部有大量的硬而脆的渗碳体，所以硬度很高，脆性很大，塑性和韧性几乎为零。莱氏体不能承受塑性变形，是白口铸铁的基本组织。
表2-1 铁碳合金基本组织的机械性能
组织表示符号HBS抗拉强度
/MPa
延伸率/％冲击韧性/J/m2结合类型铁素体F80250503×106间隙式固溶体
奥氏体A----间隙式固溶体
渗碳体Fe3C80030≈00金属化合物
珠光体P160～280800～85020～253×105
～4×105铁素体和渗碳体的片层状机械混合物
莱氏体Ld/ L′d＞560-≈0≈0珠光体和渗碳体的机械混
合物
二、铁碳合金平衡状态图
铁碳合金平衡状态图是将各种不同成分的铁碳合金（含碳量小于6.69%），在平衡条件下得到的铁碳合金的化学成分（横坐标）、温度（纵坐标）与组织三者之间的关系图，又称铁碳相图。它不仅可以表明平衡条件下铁碳合金的化学成分、温度与组织之间的关系，而且可以据此推断性能与成分、温度的关系。
铁碳相图是人类经过长期生产实践，并进行大量科学实验总结出来的规律。为此，图中的各点、线及相区中标注的符号是国际统一规定的，不可随意改变。但因从发表第一个相图至今，已有百余年的历史，随着材料科学的不断发展，相图的测定也愈来愈精细，因此图中的某些点、线的成分在不同的书刊可能略有不同。
当铁碳合金中的含碳量大于6.69%时，会出现比Fe3C更加硬脆的Fe2C和FeC。这两种化合物没有使用价值，因而只需要研究含碳量小于6.69%的铁碳合金。由于含碳量为6.69%时合金的组织为100%的Fe3C,故Fe3C可认为是铁碳合金的一种组元，此时铁碳相图也可以认为是Fe-Fe3C状态图，如图2-19所示。
图2-19 简化的铁碳合金平衡状态图
值得说明的是，图2-19是简化的铁碳合金平衡状态图，即将左上角的复杂的包晶相图部分删去，但并不妨碍对铁碳合金的分析和讨论。
1.铁碳相图中的特性点
铁碳相图中各特性点及其意义见表2-2。
表2-2 铁碳相图中的各特性点及其意义
点的代号温度（℃）碳浓度（％）意义
A15380纯铁的熔点或结晶温度
G9120α-Fe,γ-Fe的同素异晶转变点
P7270.02 共析线的左端点，碳在α-Fe中的最大溶解度
Q200.0006～0.0008常温下铁素体具有的饱和碳浓度
S7270.77共析点
E1148 2.11共晶线的左端点，碳在γ-Fe中的最大溶解度
C1148 4.30共晶点
F1148 6.69共晶线的右端点，渗碳体的含碳量
K727 6.69共析线的右端点
D1227 6.69渗碳体的分解点
2. 铁碳合金图中的特性线
铁碳相图中的线条是若干合金内组织发生转变的临界线，即不同成分合金相变点的连线。各特性线的意义见表2-3。
3.铁碳相图各相区的组织
铁碳相图各相区的组织如图2-19所示。
表2-3 铁碳相图中的各特性线的意义
线条代号意义
ACD液相线：冷却时，液态向固态转变的开始温度，ACD线以上为液相区
AECF固相线：冷却时，液态向固态转变的终止温度，AECF线以下为固相区
ECF共晶线：液态合金冷至ECF温度,既1148℃时，发生共晶反应
PSK共析线：奥氏体冷至PSK之温度727℃时，发生共析反应，常用A1表示
GS
A F 的临界线：奥氏体向铁素体转变开始温度，常用A3表示 GP
A F 的临界线：奥氏体向铁素体转变终止温度 PQ
碳在铁素体中的溶解度曲线 ES 碳在奥氏体中的溶解度曲线，常用Acm 表示
三、典型铁碳合金的组织转变
根据成分，铁碳合金分为工业纯铁、钢和生铁三种，含碳量小于0.02%的铁碳合金称为工业纯铁；含碳量大于0.02%、小于2.11%的铁碳合金称为钢；含碳量大于2.11%、小于
6.69%的铁碳合金称为生铁。工业纯铁、钢和生铁的分类、成分及室温组织如表2-4所示。其中，工业纯铁应用不多，不再作介绍。
表2-4 铁碳合金的分类 分类
名称 含碳量/％ 室温组织 工业纯铁
工业纯铁 <0.02 F+Fe 3C Ⅲ（极少量)
钢 亚共析钢 0.02～0.77 F+P 共析钢
=0.77 P 过共析钢
0.77～2.11 P+Fe 3C Ⅱ 生 铁
亚共晶生铁
2.11～4.3 P+Fe 3C Ⅱ+L′d 共晶生铁
4.3 Ld′ 过共晶生铁 4.3～6.69 Fe 3C Ⅰ+ L′d 1. 共析钢的组织转变
图2-20为共析钢的冷却曲线及组织转变示意图。
处于1点以上温度时共析钢呈液体状态，当降至1点温度时，从钢液中开始结晶出奥氏体（A ），随着温度继续降低，结晶出的奥氏体愈来愈多，钢液愈来愈少，直到2点温度时，全部钢液结晶成奥氏体。
由2点温度降至3点温度的冷却过程中组织不变，仍为单相奥氏体。当降至3点（即S 点，又称共析点）温度，即共析温度（727℃）时，奥氏体（溶碳量为0.77%）发
生共析反应转变成珠光体。由3点温度冷至室温，组织不再转变，因此共析钢的室温组织为100%的珠光体(见图2-17)
图2-20 共析钢的冷却曲线及组织转变示意图
2. 亚共析钢的组织转变
图2-21为亚共析钢的冷却曲线及组织转变示意图。
3点以上温度的组织转变与共析钢相同。当冷却到3点温度，即与GS线交点温度时，铁发生同素异晶转变，奥氏体开始转变成铁素体。随着温度的不断降低，奥氏体转变成的铁素体愈来愈多。因为铁素体的溶碳量极少（几乎为零），所以剩余奥氏体的溶碳量必然沿GS线不断增高，当温度降到4点温度即共析温度时，剩余奥氏体中的溶碳量增加到S点，即共析成分的含碳量（0.77%），发生共析反应，转变成珠光体，而铁素体不再转变，因此亚共析钢的室温组织是铁素体与珠光体的机械混合物。其显微组织如图2-22所示。
图2-21亚共析钢的冷却曲线及组织转变示意图
图2-22 亚共析钢的室温显微组织
在亚共析钢中随着含碳量的增加，组织中的珠光体量也随之增加，而铁素体量随之减少。
3. 过共析钢的组织转变
图2-23为过共析钢的冷却曲线及组织转变示意图。与亚共析钢组织转变一样，过共析钢在3点以上的组织转变与共析钢相同。当冷至3点以下温度时，碳在奥氏体中的溶解度将沿ES线不断减小，多余的碳从奥氏体中析出，并与铁反应生成二次渗碳(Fe3CⅡ)。当冷至4点即共析温度时，奥氏体的溶碳量降低到S点即共析成分的含碳量（0.77%），奥氏体发生共析反应转变成珠光体，而Fe3CⅡ不再转变，所以过共析钢的室温组织是珠光体与二次渗碳体的机械混合物。由于二次渗碳体呈网状在奥氏体的晶界上析出，因此室温组织为珠光体和网状渗碳体，如图2-24所示。
图2-23过共析钢的冷却曲线及组织转变示意图
二次网状渗碳体性脆，割裂了作为基体的珠光体晶粒间的联系，使钢的脆性增大。含碳量愈高二次网状渗碳体愈厚，钢的脆性愈大。因此需要通过热处理改变二次渗碳体的存在形态，达到降低脆性的目的。
4. 共晶生铁的组织转变
图2-25为共晶生铁的冷却曲线及组织转变示意图。含碳量为4.3%的铁碳合金从液态冷却时，温度降至1
点（C点）即共晶温度(1148℃)时，液态合金发生共晶反应，结晶成高温莱氏体(Ld)。冷至2点，即共析温度时，高温莱氏体中奥氏体的溶碳量同样要沿ES线降至共析成分而发生共析反应转变成珠光体，即在727℃以下转变成为低温莱氏体(Ld′)，因此共晶生铁的室温组织为100%的低温莱氏体，显微组织如图2-18示。
图2-24过共析钢的室温显微组织
5. 亚共晶生铁的组织转变
亚共晶生铁与共晶生铁相比，在冷却过程中多出了先结晶的奥氏体，因此室温组织为P+ Ld′+Fe3CⅡ，显微组织如图2-26所示。
6. 过共晶生铁
过共晶生铁与共晶生铁相比，在冷却过程中多出了先结晶出的一次渗碳体，因此室温组织为Ld′+ Fe3CⅠ，显微组织如图2-27所示
图2-25共晶生铁的冷却曲线及组织转变示意图。
图2-26亚共晶生铁的显微组织
图2-27过共晶生铁的显微组织
四、铁碳合金的化学成分、组织和性能的关系
通过对典型铁碳合金组织转变过程分析，明确了铁碳合金的化学成分（即含碳量）与室温组织的关系。钢与生铁的重要区别是钢的室温组织中没有硬而脆的莱氏体。根据以上分析可知，铁碳合金含碳量小于0.02%（工业纯铁）时的室温组织几乎为100%的铁素体（实际上还有极少量的三次渗碳体）；含碳量为0.77%时的室温组织为100%的珠光体；含碳量为4.3%时的室温组织为100%的莱氏体；含碳量为6.69%时的室温组织为100%的一次渗碳体。另外又知道含碳量不大于2.11%时组织中没有莱氏体。据此可以绘出如图2-28示的室温下铁碳合金的化学成分与平衡组织组成的关系图。
铁碳合金的室温基本组织有铁素体、珠光体、低温莱氏体以及一次渗碳体和二次渗碳体（从铁素体中析出的三次渗碳体量很少，忽略不计）。其中，低温莱氏体是珠光体与渗碳体的机械混合物，珠光体又是铁素体与渗碳体的机械混合物，而一次渗碳体和二次渗碳体都是渗碳体，并无本质区别。因此，无论铁碳合金的室温组织如何，都是由铁素
体和渗碳体这两种基本相组成的，含碳量为零时有100%的铁素体而渗碳体为零，当含碳量为6.69%时有100%的渗碳体而铁素体为零。并且随含碳量的增加铁素体量不断减少，而渗碳体量不断增加，据此又可绘出如图2-28所示的铁碳合金的化学成分与室温相组成的关系图。
图2-28 铁碳合金的成分组织和性能间的关系示意图
分析了铁碳合金的化学成分与相组成的关系，结合前述的铁素体与渗碳体的性能特点，即可认识到化学成分、组织与性能间的关系。随含碳量的不断增加，软质相铁素体的量不断减少而硬质相渗碳体的量不断增多，铁碳合金的硬度随含碳量的增加而提高，塑性和韧性随含碳量的增加而降低。当含碳量小于1%时随含碳量的增加强度不断增大，但当含碳量大于1%后，随含碳量的增加组织中的硬脆相二次网状渗碳体及硬脆组织莱氏体量不断增加，强度反而不断降低，如图2-28所示。因此，常用钢材的含碳量一般不超过1.4%。
五、铁碳合金状态图的应用
铁碳合金状态图是研究钢和铸铁的理论基础，也是制定热加工工艺的主要理论依据。
1.由状态图可知，合金含碳量不同，组织和性能不同，因此可以依据用途和性能要求，选用适当的含碳量的合金。
2.钢加热到奥氏体相区，具有良好的塑性，适于锻造成形，因而可根据状态图确定钢的锻造温度范围。
3.由状态图可以看出生铁比钢的熔点低，尤其是近共晶成分的生铁熔点更低，流动性好，所以常采用接近共晶成分的亚共晶生铁来浇注铸铁件。同时还可根据状态图确定铸钢和铸铁的熔化温度和浇注温度。
4.通过状态图可以掌握各种成分铁碳合金在固态下加热或冷却时的组织转变，这对制定钢的热处理工艺具有重要意义。
思考练习题
1.解释以下基本概念：晶体、晶体结构、过冷度、同素异晶转变、合金、组元、相、组织、固溶强化、共析反应、共晶反应、铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体。
2.简述金属的结晶过程。纯金属与合金的结晶过程有何异同？
3.晶粒度对金属机械性能有何影响，在实际生产中，常采用哪些措施细化晶粒？
4.合金的基本相结构有哪些，合金的相和组织有何区别和联系？
5.说明固溶体和金属化合物的晶体结构特点，并指出二者在性能上的差异。
6.Fe-C合金中的基本相和基本组织有哪些，各具有什么性能特点？
7.简述Fe-C合金相图中各特性点和特性线的含义。
8.试分析含碳量分别为0.4%、1.2%、3.5%的铁碳合金在平衡条件下由高温液态冷却到室温过程中的组织转变。
9.为什么不同含碳量的奥氏体在冷却过程中都会发生共析转变？
10.试述Fe-C合金的化学成分、室温组织与机械性能之间的关系。
11. 说明Fe-C合金相图在工业生产中的应用。
第八单元 金属和金属材料专题训练 专题一 金属活动性顺序及其应用 题型一 依据现象对几种金属活动性顺序的判断 1．X 、Y 都能与稀硫酸反应放出氢气而Z 不能；Y 能从X 的盐溶液中置换出X 。则他们的金属活动性顺序为（ ） A ．X>Y>(H)>Z B ．Y>X>(H)>Z C ．X>Z>(H)>Y D ．Y>(H)>X>Z 2．将甲、乙两种金属片分别放入硫酸铜溶液中，甲表面析出铜，乙没明显现象，据此判断，三种金属活动性顺序是 A ．甲>铜>乙 B ．乙>铜>甲 C ．铜>甲>乙 D ．甲>乙>铜 3．金属Ni 、Mn 分别放入其他三种金属X 、Y 、Z 的盐溶液中，反应的结果和有无金属析出的情况如下表所示，他们的金属活动性由强到弱的顺序为（ ） A ．X Mn Y Ni Z B ．Z Ni Y Mn X C ．Z Mn Y Ni X D ．X Mn Ni Y Z 4．X 、Y 、Z 、W 是四种不同的金属，为比较金属活动性强弱，某同学利用这四种金属单质、盐酸、Z 的硝酸盐、W 的硝酸盐进行有关实验。结果如下表（能发生置换反应的记为“√”不能反应的记为“—”无标记的表示未作实验）。这四种金属的活动性顺序为（ ） A ．X>W>Y>Z B ．X>Y>W>Z C ．W>X>Y>Z D ．Y>W>Z>X 题型二 根据金属活动性顺序判断金属与化合物溶液反应后滤渣滤液的成分 5．在氧化铜和铁粉的混合物中加入一定量的稀硫酸，反应完全后滤出不溶物，再向滤液中加入一块薄铁，足够时间后，铁片上无任何变化。据此，你认为下列实验结论不正确的是（ ） A ．滤液中一定含有硫酸亚铁，不可能含有硫酸铜和硫酸 B ．滤出的不溶物中有铜，也可能有铁 C ．滤出的不溶物中一定有铜，但不可能有铁 D ．如果滤出的不溶物有铁，则一定有铜 6．在氯化铜和氯化亚铁的混合溶液中加入一定量的镁粉，充分反应后过滤，向滤出的固体中滴加稀盐酸，没有气泡产生。下列判断正确的是（ ） A ．滤出的固体中一定含有铜，可能含有铁和镁 B ．滤出的固体中一定含有铜，一定不含铁和镁 C ．滤液中一定含有氯化镁和氯化亚铁，可能含有氯化铜 D ．滤液中一定含有氯化镁、氯化亚铁、氯化铜 7．往AgNO 3和ZnSO 4的混合溶液中加入过量的铁粉，充分反应后过滤，则滤渣中一定存在的金属是（ ） A ．Ag 和Fe B ．Ag C ．Ag 、Fe 和Zn D ．Ag 和Zn 8．化学兴趣小组对金牌中金属成分提出猜想。甲同学认为是由金银合金制成；乙同学认为是由黄铜（铜锌合金）制成。为了验证他们的猜想哪个可能正确，进行如下实验：取制造这种金牌的材料粉末少量，加入试剂X ，则X 不可以是下列试剂中的（ ） A ．硫酸锌溶液 B ．盐酸 C ．硫酸铜溶液 D ．硝酸银溶液 9．已知铜铁均能与FeCl 3溶液反应，反应方程式分别为：Cu ＋2FeCl 3 2FeCl 2＋CuCl 2，Fe ＋ 2FeCl 33FeCl 2，现将一包铜、铁的混合粉末加入到盛有FeCl 3溶液的烧杯中，充分反应后烧杯中仍有少量固体，关于烧杯中物质组成的说法正确的是（ ） A ．溶液中一定含FeCl 3，固体一定是铁和铜 B ．溶液中一定含FeCl 2，固体一定含铜 C ．溶液中一定含FeCl 2、CuCl 2，固体一定含铜 D ．溶液中一定含FeCl 2，固体一定是铁和铜 10．在Cu(NO 3)2、AgNO 3和Zn(NO 3)2的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，向滤出的固体中滴加稀硫酸，有气泡产生，则滤出的固体中一定含有 ，滤液中一定含有的溶质的化学式为 ，上述过程中所发生的有关反应的化学方程式为 （写出一个即可） 题型三 设计实验判断或验证金属活动性顺序 11．只用一种试剂就能一次判断金属锌、铜、银的活动性顺序，这种试剂是（ ） A ．氯化镁溶液 B ．稀硫酸 C ．硫酸铜溶液 D ．硝酸银溶液 12．（1）早在西汉时期我们劳动人民就发明了“湿法炼铜”，请用化学方程式表示冶炼原理。 ；青铜器是一种合金，它属于 （填“混合物”或“纯净物”）
研究生课程论文 (2014 -2015 学年第一学期) 热分析技术在金属材料研究中的应用 提交日期：2014年12月 1 日研究生签名： 学号学院材料科学与工程学院 课程编号课程名称材料的物性及其测试技术 学位类别硕士任课教师 教师评语： 成绩评定：分任课教师签名：年月日
热分析技术在金属材料研究中的应用 摘要：介绍了热分析技术的一些常用的热分析方法，如热重分析、差热分析、差示扫描量热分析、热膨胀等；同时阐述了热分析技术在金属材料中的应用，如测定金属材料的相变的临界温度以及对磁性材料居里温度的测量，及相变的热效应等。 关键词：热分析技术金属材料研究应用 Application of thermal analysis technique in the research of metallic materials Jing Deng School of Materials Science and Engineering, South China University of Technology Abstract: The application of the thermal analysis technique and some commonly methods were introduced, such as thermogravimetry analysis (TGA), differential thermal analysis (DTA), differential scanning calorimetry (DSC), thermodilatometry and so on. The application of the thermal analysis technology in metallic materials was introduced, for example, to measure phase transition critical temperature of the metallic materials and the Curie temperature of the magnetic material and the thermal effect of the phase transition. Keywords: thermal analysis technique; metallic materials; research; application 1、前言 热分析是在程序控制温度下测量物质的物理性质与温度之间对应关系的一项技术。主要包括如下三个方面的内容：一是物质要承受程序控温的作用，即以一定的速率等速升温或降温；二是要选择一观测的物理量P，该物理量可以是热学、磁学、力学、电学、声学和光学的等；三是测量物理量P随温度T的变化，往往不能直接给出两者之间的函数关系[1]。 热分析主要用于研究物理变化(晶型转变、熔融、升华和吸附等)和化学变化(脱水、分解、氧化和还原等)。热分析不仅提供热力学参数，而且还能给出有参考价值的动力学数据。因此，热分析在材料研究和选择上，在热力学和动力学的理论研究上都是很重要的分析手段[2]。 按照测量的物理性质，国际热分析协会(ICTA)将现有的热分析技术分类[3-4]，具体见表1。热分析技术种类繁多，应用甚广，本文将介绍主要的热分析技术及其在金属材料研究中的主要应用。 表1 ICTA关于热分析技术的分类 测试性质方法名称英文全称缩名称质量热重法Thermogravimetry Analysis TGA 等压质量变化测定Isobaric Mass-change Determination 逸出气检测Evolved Gas Detection EGD 逸出气分析Evolved Gas Analysis EGA 放射热分析Emanation Thermal Analysis TEA
材料科学与工程(金属材料科学与工程) Materials Science & Engineering (Metallic Materials Science & Engineering） 专业代码：080205 学制：4年 Speciality Code: 080205 Schooling Years：4 years 培养目标： 培养具有良好素质，德智体全面发展的材料科学与工程面的高级工程技术人才。 目标1：（扎实的基础知识）培养学生掌握扎实的材料科学与工程学科的基础知识，特别是金属材料的成分—加工—组织—性能之间的关系，掌握各种材料的表征法及应用，掌握材料设计、制备、加工、检测和评价等面的先进理论和法。 目标2：（解决问题能力）培养学生能够创造性地利用材料科学与工程基本原理和法解决研发和工业生产中遇到的问题。 目标3：（团队合作与领导能力）培养学生在团队中的沟通和合作能力，进而能够具备材料科学与工程领域的管理能力。 目标4：（工程系统认知能力）使学生认识到材料科学与工程在国民经济以及科学技术领域中所起的重要作用，并通过学习和实践成为解决与材料有关的理论与实际问题的人才。 目标5：（专业的社会影响评价能力）培养学生正确看待材料选择、设计和应用对人们日常生活、工商业的经济结构以及人类健康所产生的潜在影响。 目标6：（全球意识能力）培养学生能够在全球化的环境里保持清晰意识，有竞争力地、负责任地行使自己的职责。 目标7：（终身学习能力）培养具有良好素质，德智体全面发展的材料科学与工程面的高级工程技术人才。学生毕业后既能从事各种传统材料、先进材料、特殊新材料的研制开发与应用，又能从事与制造、信息、汽车、生物、能源等领域和行业相关材料的工程设计及生产管理，具备终身学习的能力。 Educational Objectives: To become advanced engineering and technical personnel with good quality, comprehensive physical and moral qualities in the aspect of materials science and engineering.The students should be able to reach the following goals upon the completion of the degree program: Objective 1:[Foundations] To gain a solid understanding of the fundamental knowledge of materials science and engineering discipline, in particular of the
中考化学金属和金属材料专题 一、金属和金属材料选择题 1．X、Y、Z三种金属及化合物间发生如下化学反应：Y+ZCl2═Z+YCl2 X+ZCl2═Z+XCl2 Y+2HCl═YCl2+H2↑ X与稀盐酸不反应．则X、Y、Z三种金属的活动性由强到弱的顺序是（） A．Z＞Y＞X B．X＞Y＞Z C．Y＞X＞Z D．Y＞Z＞X 【答案】C 【解析】 【详解】 由于Y+ZCl2═Z+YCl2，X+ZCl2═Z+XCl2，说明X和Y的活动性都比Z强；而 Y+2HCl═YCl2+H2↑，X与稀盐酸不反应，说明Y的活动性比X强，因此这三种金属的活动性由强到弱的顺序是Y＞X＞Z。 故选C 【点睛】 在金属活动性顺序中，只有氢前的金属才可以和稀酸溶液（除稀硝酸外）反应生成氢气，只有前面的金属可以把排在它后面的金属从盐溶液中置换出来，根据这一规律可以判断金属的活动性强弱。 2．下列图象能正确反映对应变化关系的是（） Mg、Zn、Fe与稀盐酸反应等质量等质量分数的 盐酸与足量的镁粉、 锌粉 将铜片加入一定量 的硝酸银溶液中 向一定质量的氯化锌 和盐酸溶液中加入锌 粒 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 A、根据可
知，每24份质量的镁生成2份质量的氢气，每65份质量的锌生成2份质量的氢气，每56份质量的铁会生成2份质量的氢气， Mg、Zn、Fe与稀盐酸反应时，生成等质量的氢气，需要的镁的质量最小，需要锌的质量最多，与图像不符，故A错误； B、根据可知，用等质量的相同质 量分数的盐酸分别与足量的镁粉和锌粉反应，最终生成的氢气的质量相等，镁的活动性强于锌，故对应的曲线是镁的比锌的斜率大，与图像相符，故B正确； C、根据可知，铜与硝酸银生成硝酸铜和银，每64份质量的 铜和硝酸银反应生成硝酸铜和216份质量的银，反应后固体质量会增大，不会减小，与图像不符，故C错误； D、往一定质量的ZnCl2和HC1溶液中加入锌粒，溶液的质量增加，当稀盐酸反应完全时，溶液的质量不再能增加，故D错误。故选B。 【点睛】 本题是一道图像坐标与化学知识相结合的综合题，解题的关键是结合所涉及的化学知识，正确分析各变化的过程，注意分析坐标轴表示的意义、曲线的起点、折点及变化趋势，确定正确的图像。 3．如图所示的四个图象，能正确反映对应变化关系的是（） A．水的电解 B．木炭在密闭的容器内燃烧 C．加热一定量的高锰酸钾制氧气
金属热物性参数
表1 各种金属的热物性值 金属温度? C 比热 cal/(g·?C) 导热系数 cal/(cm·s·?C) 密度ρ(g/cm3)液相 线、固相线温度(?C) 纯铁 25 200 400 769 800 1000 1500 0.107 0.124 0.145 0.358 0.230 0.148 0.180 0.192 0.152 0.120 0.074 0.071 0.070 0.032 ρ=7.88(20?C) =7.3(1500?C) =7.0(1600?C) 镇静钢(C0.08%) 200 400 800 1200 0.112 0.124 0.142 0.230 0.158 0.142 0.128 0.107 0.068 0.071 ρ=7.86(15?C) 软钢(C0.23%) 200 400 800 1200 0.112 0.124 0.142 0.228 0.158 0.124 0.116 0.102 0.062 0.071 ρ=7.86(15?C) 碳素结构钢(S35C) 25 200 400 800 0.111 0.125 0.134 0.285 0.103 0.095 0.079 0.078 中碳钢(C0.4%) 200 400 800 1200 0.112 0.122 0.140 0.148 0.156 0.124 0.115 0.100 0.059 0.071 ρ=7.85(15?C) 共析钢(C0.8%) 200 400 800 1200 0.108 0.128 0.144 0.146 0.160 0.119 0.108 0.091 0.058 0.072 ρ=7.85(15?C) 工具钢(C1.2%) 200 400 800 0.108 0.130 0.142 0.156 0.103 0.102 0.089 0.057 ρ=7.83(15?C)
《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案 第二章 2-1.按照能级写出N、O、Si、Fe、Cu、Br原子的电子排布（用方框图表示）。 2-2.的镁原子有13个中子，11.17%的镁原子有14个中子，试计算镁原子的原子量。 2-3.试计算N壳层内的最大电子数。若K、L、M、N壳层中所有能级都被电子填满时，该原子的原子序数是多少？ 2-4.计算O壳层内的最大电子数。并定出K、L、M、N、O壳层中所有能级都被电子填满时该原子的原子序数。 2-5.将离子键、共价键和金属键按有方向性和无方向性分类，简单说明理由。 2-6.按照杂化轨道理论，说明下列的键合形式： （1）CO2的分子键合（2）甲烷CH4的分子键合 （3）乙烯C2H4的分子键合（4）水H2O的分子键合 （5）苯环的分子键合（6）羰基中C、O间的原子键合 2-7.影响离子化合物和共价化合物配位数的因素有那些？ 2-8.试解释表2-3-1中，原子键型与物性的关系？ 2-9.0℃时，水和冰的密度分别是1.0005 g/cm3和0.95g/cm3，如何解释这一现象？ 2-10.当CN=6时，K+离子的半径为0.133nm(a)当CN=4时，半径是多少？(b)CN=8时，半径是多少？ 2-11.(a)利用附录的资料算出一个金原子的质量？(b)每mm3的金有多少个原子？(c)根据金的密度，某颗含有1021个原子的金粒，体积是多少？(d)假设金原子是球形(r Au=0.1441nm),并忽略金原子之间的空隙，则1021个原子占多少体积？(e)这些金原子体积占总体积的多少百分比？ 2-12.一个CaO的立方体晶胞含有4个Ca2+离子和4个O2-离子，每边的边长是0.478nm，则CaO的密度是多少？ 2-13.硬球模式广泛的适用于金属原子和离子，但是为何不适用于分子？ 2-14.计算（a）面心立方金属的原子致密度；（b）面心立方化合物NaCl的离子致密度（离子半径r Na+=0.097，r Cl-=0.181）；（C）由计算结果，可以引出什么结论？
第八单元 金属和金属材料专题训练 专题一金属活动性顺序及其应用 题型一依据现象对几种金属活动性顺序的判断 1. X 、Y 都能与稀硫酸反应放出氢气而 Z 不能；Y 能从X 的盐溶液中置换出 X 。则他们的金属活动性顺序为（ ） A. X ＞Y ＞（H ）＞Z B . Y ＞X ＞（H ）＞Z C . X ＞Z ＞（H ）＞Y D . Y ＞（H ）＞X ＞Z 2?将甲、乙两种金属片分别放入硫酸铜溶液中，甲表面析出铜，乙没明显现象，据此判断，三种金属活动性顺序是 A .甲 >铜 > 乙 B. 乙 ＞铜＞ 甲 C. 铜 ＞ 甲＞乙 D .甲 ＞乙＞铜3 .金属Ni 、Mn 分别放入其他三种金属 X 、Y 、Z 的盐溶液中，反应的结果和有无金属析出的情况如下表所示，他们 4. X 、Y 、Z 、W 是四种不同的金属，为比较金属活动性强弱，某同学利用这四种金属单质、盐酸、 Z 的硝酸盐、 的硝酸盐进行有关实验。结果如下表（能发生置换反应的记为“V”不能反应的记为“一”无标记的表示未作实验）。 题型二根据金属活动性顺序判断金属与化合物溶液反应后滤渣滤液的成分 5. 在氧化铜和铁粉的混合物中加入一定量的稀硫酸， 反应完全后滤出不溶物， 再向滤液中加入一块薄铁，足够时间后, 铁片上无任何变化。据此，你认为下列实验结论不正确的是（ ） A .滤液中一定含有硫酸亚铁，不可能含有硫酸铜和硫酸 B .滤出的不溶物中有铜，也可能有铁 C .滤出的不溶物中一定有铜，但不可能有铁 D .如果滤出的不溶物有铁，则一定有铜 6. 在氯化铜和氯化亚铁的混合溶液中加入一定量的镁粉，充分反应后过滤，向滤出的固体中滴加稀盐酸，没有气泡产 生。下列判断正确的是（ ） A .滤出的固体中一定含有铜，可能含有铁和镁 B .滤出的固体中一定含有铜，一定不含铁和镁 C .滤液中一定含有氯化镁和氯化亚铁，可能含有氯化铜 D .滤液中一定含有氯化镁、氯化亚铁、氯化铜 7. 往AgN03和ZnS04的混合溶液中加入过量的铁粉，充分反应后过滤，则滤渣中一定存在的金属是（ ） A . Ag 和 Fe B . Ag C . Ag 、Fe 和 Zn D . Ag 和 Zn &化学兴趣小组对金牌中金属成分提出猜想。 甲同学认为是由金银合金制成； 乙同学认为是由黄铜 （铜锌合金）制成。 为了验证他们的猜想哪个可能正确，进行如下实验：取制造这种金牌的材料粉末少量，加入试剂 X ，则X 不可以是下 列试剂中的（ ） A .硫酸锌溶液 B .盐酸 C .硫酸铜溶液 D .硝酸银溶液 9. 已知铜铁均能与 FeCl 3溶液反应，反应方程式分别为： Cu + 2FeCb 2FeCb + CuCl 2, Fe + 2FeCb^ 3FeCl 2, 现将一包铜、铁的混合粉末加入到盛有 FeCl 3溶液的烧杯中，充分反应后烧杯中仍有少量固体，关于烧杯中物质组成的 说法正确的是（ ） A .溶液中一定含 FeCl 3,固体一定是铁和铜 B .溶液中一定含 FeCl 2，固体一定含铜 C .溶液中一定含 FeCl 2、CuCl 2，固体一定含铜 D .溶液中一定含 FeCl 2，固体一定是铁和铜 10 .在C U （NO 3）2、AgNO 3和Zn （NO 3）2的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，向滤出的固体中滴加稀硫 酸，有气泡 产生，则滤出的固体中一定含有 _____________________________________________________________ ,滤液中一定含有的溶质的化学 式为 ____________________________________________________________________ ，上述过程中所发生的有关反应的化学方程式为 ______________________________________________________ （写出一个即可） 题型三设计实验判断或验证金属活动性顺序 11.只用一种试剂就能一次判断金属锌、铜、银的活动性顺序，这种试剂是（ ） 的金属活动性由强到弱的顺序为（ A . X Mn Y Ni Z B . Z Ni Y Mn X C . Z Mn Y Ni X D . X Mn Ni Y Z 这四种金属的活动性顺序为（ ） A. X>W>Y>Z B. X>Y>W>Z C. W>X>Y>Z
金属材料工程专业方向 一、专业简介及培养目标 金属材料工程是国家经济建设的支柱，在航空航天、能源化工、国防军工、冶金机电等各行业均发挥着至关重要的作用，也是西安交通大学优势学科之一，在国内外享有较高的知名度。金属材料工程主要研究金属材料性能优化的基本理论，探索提高材料使用性能的有效途径，了解金属材料的性能特点及其工程应用。学生通过院级课程的学习已经具备了材料科学与工程方面的基础理论和一定的实验技能，本专业重点向学生介绍金属材料合金理论、常见工程构件的失效分析、材料内部缺陷的检测技术、金属功能材料、复合材料等相关知识，使学生掌握金属材料合金化基础理论知识，熟悉几种重要的金属材料及其力学性能与应用。培养学生选择材料和使用材料的科学思路。使学生能从事工程零构件的失效分析工作，提出预防零件失效的具体措施，使学生掌握金属材料内部缺陷无损检测技术，提出预防零件失效的具体的措施，了解复合材料、生物材料及功能材料的基本理论及要求，培养学生完整的金属材料知识体系。本专业的培养目标是使学生具备现代化建设所要求的系统材料知识、基础理论知识及工程技术知识，具有新材料、新产品、新工艺研究开发能力。金属材料工程专业具有学士、硕士、博士授予权，设有博士后流动站，是"211工程"建设学科的二级学科。金属材料工程专业的科学研究紧密结合国家科技发展的重大需求，瞄准国际前沿，开拓研究思路，不断提高研究水平，保持本学科在国内外的特点和优势。 二、课程设置 根据培养目标，金属材料工程专业方向的课程设置主要以金属材料为核心，课程体系包括合金与强化理论、材料选择与应用、零件失效分析、组织缺陷检测等主要内容。主要课程有：金属材料及热处理，失效分析与防止，金属功能材料，复合材料，材料无损检测技术，生物材料。 表1 金属材料工程专业课程
金属和金属材料 1．下列有关合金的说法错误的是( ) A．生铁是一种铁的单质 B ．黄铜的硬度比纯铜的硬度大 C．钢是一种混合物 D ．焊锡的熔点比纯锡的熔点低 2．下列物质不属于合金的是( ) A．生铁 B ．钢 C ．黄铜 D ．C60 3. 下列环境中，铁钉表面最容易产生铁锈的是( ) A．在稀盐酸中 B ．在潮湿的空气中 C ．在干燥的空气中 D ．浸没在植物油中4. 下列属于置换反应的是( ) A．HCl＋NaOH===NaCl＋H2O B．2KMnO 4==△=== K2MnO4＋MnO2＋O2↑ C．H2＋CuO==△=== Cu＋H2O D．2Mg ＋O2=点==燃== 2MgO 5. 下列四个实验中只需要完成三个就可以证明Zn、Cu、Ag 三种金属的活动性顺序，其中不必进行的实验是( ) A．将锌片放入稀硫酸 B ．将铜片放入稀硫酸C．将铜片放入硝酸银溶液 D ．将锌片放入硝酸银溶液 6. 以下实验能比较出铜和银的金属活动性强弱的是( ) A．测定两金属的密度 B ．铜片放入硝酸银溶液中 C．将两种金属相互刻画 D ．铜片、银片分别放入稀硫酸中 7. 将适量的铜粉和镁粉的混合物放入一定量的硝酸银溶液中，充分反应后过滤，得到固体物质和无色滤液，则关于滤出的固体和无色滤液的下列判断正确的是( ) A．滤出的固体中一定含有银和铜，一定不含
镁B．滤出的固体中一定含有银，可能含有 铜和镁 C．滤液中一定含有硝酸银和硝酸镁，一定没有硝酸铜 D．滤液中一定含有硝酸镁，一定没有硝酸银和硝酸铜 8. 把某稀硫酸分为等体积的两份，放入两个烧杯中，分别加入等质量的甲、乙两种金属，反应后金属都没有剩余，产生H2 的质量随时间变化的趋势如图所示。下列说法正确的是( ) A．反应消耗等质量的金属 B ．甲的反应速度比乙快 C．反应消耗等质量的硫酸 D ．甲的活动性比乙强 9. 金属M与AgNO3溶液反应的化学方程式为M + 2AgNO3 M(NO3) 2+2Ag。下列说法不正确的是( ) A.该反应属于置换反应 B. 金属M可能是铝 C.M的金属活动性比Ag 强 D. 反应前后M的化合价改变 10. 将一根洁净的铁钉放入稀硫酸中, 下列预测可能不正确的是( ) A.铁钉表面将产生气泡 B. 铁钉表面将很快出现铁锈 C.溶液由无色变为浅绿色 D. 溶液质量将增加 11. 利用铝合金代替铝制钥匙，主要利用铝合金的大.
金属和金属材料专题演练 #TRS_AUToADD_1197354943074{mARGIN-ToP:0px;mA RGIN-BoTTom:0px}#TRS_AUToADD_1197354943074P{ mARGIN-ToP:0px;mARGIN-BoTTom:0px}#TRS_AUToAD D_1197354943074TD{mARGIN-ToP:0px;mARGIN-BoTT om:0px}#TRS_AUToADD_1197354943074DIV{mARGIN-ToP:0px;mARGIN-BoTTom:0px}#TRS_AUToADD_11973 54943074LI{mARGIN-ToP:0px;mARGIN-BoTTom:0px} /**---jSoN--{"":{"margin-top":"0","margin-bo ttom":"0"},"p":{"margin-top":"0","margin-bot tom":"0"},"td":{"margin-top":"0","margin-bot tom":"0"},"div":{"margin-top":"0","margin-bo ttom":"0"},"li":{"margin-top":"0","margin-bo ttom":"0"}}--**/ 试一试：比较铜和银的金属活动性强弱，可选用的药品是（ ） A.稀盐酸 B.稀硫酸
c.硫酸锌溶液 D.硝酸汞溶液 理一理： 1.金属材料： 金属具有的共同性质是 ； 导电性最强的金属是 ；硬度最大的金属 ；熔点最高的金属 ；熔点最低的金属 ；人体中含量最高的金属 ；地壳中含量最高的金属 。 考虑物质的用途，除了考虑物质的性质，还需要考虑 。 生铁和钢的主要区别是
金属和金属材料专题(含答案)（word） 一、金属和金属材料选择题 1．现有甲、乙、丙三种金属，先将三者分别加入到硫酸亚铁溶液中，只有甲可使溶液中析出铁单质。再将三者加入到硝酸银溶液中，只有乙不能使溶液中析出银单质，则三者的金属活动性从强到弱的顺序是( ) A．甲＞乙＞丙B．乙＞甲＞丙C．甲＞丙＞乙D．无法判断 【答案】C 【解析】 【分析】 位于前面的金属能把位于后面的金属从其化合物溶液中置换出来。 【详解】 现有甲、乙、丙三种金属，先将三者分别加入到硫酸亚铁溶液中，只有甲可使溶液中析出铁单质，说明甲的活动性比铁强，乙、丙的活动性比铁弱，即甲＞铁＞乙、丙。再将三者加入到硝酸银溶液中，只有乙不能使溶液中析出银单质，说明甲、丙的活动性比银强，乙的活动性比银弱，即甲、丙＞银＞乙。三者的金属活动性从强到弱的顺序是：甲＞丙＞乙。 故选C。 2．自从央行公告第四套人名币1角硬币从2016年11月1日起只收不付后，“菊花1角”身价飞涨。一个很重要的原因是，“菊花1角”材质特殊导致日渐稀少，其使用了铝锌材质。铝、锌元素的部分信息如下，则说法正确的是() A．铝比锌的金属活泼性更弱 B．相等质量的铝和锌和足量稀硫酸反应，铝产生的氢气多 C．锌原子的最外层电子数比铝多17 D．铝的相对原子质量为 【答案】B 【解析】 【详解】 A、铝比锌的金属活泼性更强，故A错误； B、由产生氢气的质量=，可知，相等质量的铝和锌和足量稀硫酸反应，铝产生的氢气多，故B正确； C、由于最外层电子数不超过8个，锌原子的核外电子数比铝多17，不是最外层电子数比铝多17，故C错误； D、由元素周期表中一个格的含义可知，铝的相对原子质量为26.98，单位是“1”，故D错
金属材料工程专业就业方向与就业前景就业分析 截止到 2013年12月24日，318536位金属材料工程专业毕业生的平均薪资为5016元，其中应届毕业生工资3551元，0-2年工资4252元，10年以上工资1000元，3-5年工资5340元，6-7年工资6817元，8-10年工资7688元。 针对金属材料工程专业，招聘企业给出的工资面议最多，占比100%；不限工作经验要求的最多，占比93%；不限学历要求的最多，占比73%。 金属材料工程专业学生毕业后可在冶金、材料结构研究与分析、金属材料及复合材料制备、金属材料成型等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作。 销售工程师、焊接工程师、机械工程师、焊工、工艺工程师、模具工程师、结构工程师、材料工程师、销售经理、技术员、热处理工程师、电焊工等。 金属材料工程专业就业岗位最多的地区是上海。薪酬最高的地区是盐城。 就业岗位比较多的城市有：上海[666个]、北京[361个]、广州[276个]、深圳[240个]、武汉[187个]、东莞[184个]、南京[165个]、苏州[163个]、佛山[151个]、天津[150个]等。 就业薪酬比较高的城市有：盐城[12499元]、北京[6547元]、惠州[6527元]、上海[6269元]、南通[5953元]、厦门[5367元]、广州[5232元]、深圳[5155元]、佛山[5147元]、温州[5049元]、杭州[5027元]等。
金属材料工程专业在专业学科中属于工学类中的材料类，其中材料类共17个专业，金属材料工程专业在材料类专业中排名第4，在整个工学大类中排名第29位。 在材料类专业中，就业前景比较好的专业有：材料成型及控制工程，宝石及材料工艺学，工业设计，金属材料工程，冶金工程，焊接技术与工程，高分子材料与工程，机械设计制造及其自动化，过程装备与控制工程等。
专题复习:金属和金属材料学案 考点一：金属材料及物理性质 1、金属材料 和 有光泽、、、等（2）个性 a大多数金属具有金属光泽，呈色，但铜呈色，金呈色。 b常温下大多为固体，但是液体。 (3)常见的合金 合金是指具有特性的物质，合金和纯金属相比：①②③ 生活中常见的合金有：、、。金属之最： 最早使用的金属是，使用最广泛的金属是，人体中含量最多的金属元素是，地壳中含量最多的金属是，熔点最低的金属是。 考点二：化学性质 3、金属的化学性质 写出下列物质间相互转化的化学方程式： FeSO4 ①Fe ②Cu ④CuO ③ FeCl2 ① ② ③ ④ 据此，可总结出金属的化学性质有 a b c 考点三：金属活动性及应用 4.金属活动性及应用
a.默写金属活动性顺序表 b.判断下列反应能否发生，并得出结论 (1)Mg+HCl-- (2) Al+HCl-- (3) Fe+HCl— (4) Cu+HCl-- (5 )Ag+HCl-- (6)Al+FeSO4 — (7)Fe+CuSO4-- (8)Cu+AgNO 3—（9）Fe+ZnSO4 — 能反应，不能反应，说明的金属可以与酸反应。 能反应，不能反应，说明的金属可以将的金属从对应的盐溶液中置换出来。c.设计实验证明Fe比Cu活泼，最佳方案选择的试剂是 d. 设计实验证明Fe、Cu、Ag活动性顺序，最佳方案选择的试剂是考点四：铁的冶炼 1、实验室 (2)实验现象：红色粉末逐渐变为________色，澄清的石灰水变________，尾气点燃产生__________火焰。 (3)实验注意事项： ①实验开始时要先（目的：排尽装置内的空气，防止一氧化碳与空气混合加热后，发生爆炸），后， 实验完毕后，先，后， ②尾气中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，所以尾气不能直接排放，要，以防止污染空气。 2、工业炼铁 原料：铁矿石（赤铁矿、磁铁矿）、焦炭、石灰石、空气 高炉炼铁的产品是（填纯铁或生铁）
金属和金属材料专题练习（word）1 一、金属和金属材料选择题 1．垃圾分类从我做起。金属饮料罐属于（） A．可回收物 B．有害垃圾C．厨余垃圾D．其他垃圾 【答案】A 【解析】 【详解】 A、可回收物是指各种废弃金属、金属制品、塑料等可回收的垃圾，金属饮料罐属于可回收垃圾，故选项正确。 B、有害垃圾是指造成环境污染或危害人体健康的物质，金属饮料罐属于可回收垃圾，故选项错误。 C、厨余垃圾用于回收各种厨房垃圾，金属饮料罐属于可回收垃圾，故选项错误。 D、其它垃圾是指可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾之外的其它垃圾，金属饮料罐属于可回收垃圾，故选项错误。 故选：A。 【点睛】 本题难度不大，了解垃圾物质的分类、各个标志所代表的含义是正确解答本题的关键。 2．为防止家中菜刀生锈，小风设计了如下方案： ①每天用汽油擦拭一遍②用完后保存在盐水中③擦干后用植物油涂抹④用干布把它擦干，悬挂⑤用食醋涂抹⑥用酱油涂抹。请选出你认为合理的方案（） A．①②③④⑥⑦ B．②③④ C．③④ D．⑤⑥⑦ 【答案】C 【解析】 【详解】 ①菜刀擦汽油，会导致菜刀无法使用，故①错误； ②用完后保存在盐水中，盐水能加快铁的锈蚀，故②错误； ③擦干后用植物油涂抹，擦植物油不影响继续使用，故③正确； ④用干布把它擦干，这样在干燥的情况也不会生锈，故④正确； ⑤用食醋涂抹，会导致生锈加快，故⑤错误； ⑥用酱油涂抹，盐的存在会加速生锈，故⑥错误。防止家中菜刀生锈合理的方案是③④。故选C。 【点睛】 铁生锈的条件是铁与氧气和水同时接触，酸性溶液、盐溶液能促进铁生锈。解答本题要掌
握铁生锈的条件，只有这样才能找出防止铁生锈的方法。 3．2018年10月27我国大飞机C919首次飞回故乡南昌。C919机壳采用了先进的铝锂合金材料，下列有关铝锂合金的说法错误的是 A．铝锂合金是一种化合物B．铝锂合金的硬度比纯锂的硬度大 C．铝锂合金的密度较小D．铝锂合金属于金属材料 【答案】A 【解析】 【详解】 A、铝锂合金是合金，合金都是混合物，符合题意； B、合金的硬度一般比组成它的纯金属更高，故铝锂合金的硬度比纯锂的硬度大，不符合题意； C、合金的硬度大，密度小，铝锂合金的密度较小，不符合题意； D、铝锂合金属于金属材料，不符合题意。故选A。 【点睛】 合金的性质主要是：合金的强度和硬度一般比组成它的纯金属更高，抗腐蚀性能等也比组成它的纯金属更好；但是，大多数合金的熔点比它的纯金属的熔点低，导电、导热性能比它的纯金属差；总之，合金的性能主要决定于合金的成分。 4．下列反应中属于置换反应的是（） A．CO+CuO Cu+CO2 B．CaO + H2O=Ca(OH) 2 C．Zn＋CuSO4=ZnSO4＋Cu D．SO2＋2NaOH=Na2SO3＋H2O 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应属于置换反应， C项属于置换反应。故选C。 5．有三种金属X、Y、Z，它们与酸或盐溶液可以发生如下反应：①Y+X（NO3）2═Y （NO3）2+X；②X+H2SO4═XSO4+H2↑；③Z不与盐酸反应．则该三种金属的活动性顺序为（） A．X＞Y＞Z B．Y＞X＞Z C．Z＞X＞Y D．Z＞Y＞X 【答案】B 【解析】 【详解】
材料科学与工程(无机非金属材料科学与工程) Materials Science & Engineering (Inorganic Non-metal Materials Science & Engineering） 专业代码：080205 学制：4年 Specialty Code:080205 Schooling Years： 4 years 培养目标： 培养具有良好素质，德、智、体全面发展，从事材料的研究、开发和生产管理的高级工程技术人才。 目标1：（扎实的基础知识）培养学生掌握扎实的材料科学与工程学科的基础知识，特别是无机非金属材料的组成-工艺-结构-性能之间的关系，掌握各种材料的表征方法及应用，掌握材料设计、制备、加工、检测和评价等方面的先进理论和方法。 目标2：（解决问题能力）培养学生能够创造性地利用材料科学和工程基本原理解决实践和工业需求遇到的问题。 目标3：（团队合作与领导能力）培养学生在团队中的沟通和合作能力，进而能够具备材料科学和工程领域的领导能力。 目标4：（工程系统认知能力）让学生认识到材料是实现材料工程系统的设计和装备的重要组成部分，并使之服务于社会、服务于世界。 目标5：（专业的社会影响评价能力）培养学生正确看待材料选择、设计和应用对人们日常生活、工商业的经济结构以及人类健康所产生的潜在影响。 目标6：（全球意识能力）培养学生能够在全球化的环境里保持清晰意识，有竞争力地、负责任地行使自己的职责。 目标7：（终身学习能力）材料科学与工程毕业生既能从事各种传统材料、先进材料、特殊新材料的研制开发与应用，，又能从事材料的生产管理，具备终身学习的能力。。 Educational Objectives: The students should be able to reach the following goals upon the completion of the degree program: Objective 1:[Foundations] To generate a solid understanding of the fundamental knowledge of materials science and engineering discipline, in particular, the interrelationships of composition-processing-structure-properties in materials; to study various characterization methods and their applications in different materials, and acquire practical skills in designing, fabricating, processing, testing and evaluating of materials. Objective 2:[Professional Knowledge]
金属和金属材料 一、选择题 1．下列金属单质不能与稀盐酸反应放出氢气的是（） A．Cu B．Zn C．Mg D．Fe 【答案】A 2．材料与人类生活紧密相关，下列物品所用的材料不属于金属材料的是（）A．钛合金人造骨B．灯泡里的灯丝 C．钻石D．黄金饰品 【答案】C 3．下列属于置换反应的是（） A．2CO+O22CO2 B．H2CO3H2O+CO2↑ C．NaOH+HCl NaCl+H2O D．2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑ 【答案】D 4．下列物质不能由金属直接与稀盐酸或稀硫酸反应制得的是（）A．ZnCl2B．Fe2(SO4)3 C．AlCl3D．MgSO4 【答案】B 5．下列防锈措施不合理的是（） A．钢管存放在干燥的地方 B．用盐水清洗菜刀 C．及时清除铁制品表面的锈渍 D．在铁管表面镀上一层不易锈蚀的金属 【答案】B 6．下列关于金属材料的说法中正确的是（） A．铝制品表面应常用钢刷擦洗 B．可用铁桶盛装农药波尔多液 C．焊锡（锡铅合金）的熔点低，常用来焊接金属
D．钢因为比生铁的含碳量高，所以应用范围更广 【答案】C 7．化学世界绚丽多彩，下列实验中有关颜色的描述不正确的是（） A．硫粉在氧气中燃烧出现蓝紫色火焰 B．将铁钉加入到稀硫酸中，溶液由无色变为黄色 C．对木炭和氧化铜的粉末加强热会出现红色物质 D．将铜片放入硝酸银溶液，溶液由无色变为蓝色 【答案】B 8．下列指定反应的化学方程式正确的是（） A．铁丝在氧气中燃烧：4Fe+3O22Fe2O3 B．铜与稀盐酸反应：Cu+2HCl CuCl2+H2↑ C．常温下铝表面氧化膜的生成：Al+O2Al2O3 D．常温下铜锈蚀形成铜绿：2Cu+CO2+O2+H2O Cu2(OH)2CO3 【答案】D 9．有X、Y、Z三种金属，X在常温下就能与氧气反应，Y、Z在常温下几乎不与氧气反应；如果把Y和Z分别放入硝酸银溶液中，过一会儿，在Z表面有银析出，而Y没有变化。根据以上实验事实，判断X、Y、Z三种金属的活动性由强弱的顺序正确的是（） A．X、Y、Z B．X、Z、Y C．Y、Z、X D．Z、Y、X 【答案】B 10．化学小组为探究铝、铜、银三种金属的活动性顺序，设计了如图所示实验方案。 下列说法不正确的是（） A．由实验甲可知金属活动性：Al＞Cu B．由实验乙可知金属活动性：Cu＞Ag C．由实验甲、乙、丙可知金属活动性：Al＞Cu＞Ag
材料科学与工程就业方向 材料科学与工程专业的就业方向是什么?材料科学与工程(MaterialsScienceandEngineering,简称MSE)到底是什么样的一个专业?有的人说，材料哪里都不能少，所以材料是非常“吃香”的专业;也有人一直讽刺材料科学“传统”、“保守”、“低端”。下面jy135为大家了材料科学与工程专业的就业方向，希望能为大家提供帮助! 学科要求 材料科学与工程是在物理和化学的交叉上形成的工科，那么我必须说的是：材料科学对于物理和化学的要求在工科里是名列前茅的(很难!)，你会学习大量的物理、化学等等基础学科的课程，相对而言电路、编程等方面的要求相比于其他工科低得很多。 比如在我校，材料科学与工程专业的同学，会被分为三个方向：材料物理、材料化学、材料工程。其中材料物理和材料化学方向的同学大一、大二将会经常性地和物理系、化学系受到同样的物理、化学要求，会在很多课上和物理系、化学系的同学一起学习，一起竞争……而在今后的科研工作方面，材料系经常和物理系、化学系同学做同样的科研课题。 所以，如果你物理、化学都不感兴趣，而且学的都很不好的话，不是非常适合材料科学与工程这个专业。另外，材料科学比较注重动手实验的能力(嗯，这个能力可以后天培养的);当然如果你更加擅长于理论与模拟的话，也可以发力于“计算材料学”。
另外，虽然高校材料科学与工程的研究领域一直处于前沿，并且不断出成果，这个专业始终处于不温不火的状态，它的分数往往不高(肯定不能和金融、计算机、信息科学这些比)。但是，材料科学的杠杆少，也就是，材料科学从来不是个“赚大钱”的专业，工资也是你可以看见的“正常的水平”，但它稳，不会垮，而且永远不会过时。 就业前景 材料科学与工程的主要就业前景，就我的了解来看是这样(仅考虑本专业对口就业，不考虑创业、也不考虑当公务员或者从仕)： 1、做科研(主要在各大高校、研究所做博士后或研究员)：往往接触的是最为前沿的问题，因为工科类的课题都涉及到材料方面，比如我们学校的各个院系的科研都有材料学院的老师、同学参与。(特点是，相对于其他学院而言，材料学院非常好发前沿论文); 2、在国企或者私营企业工作：往往工资不是最高的一批，但是，并不是“吃青春饭”的一类，不用过于担心与后生的竞争。总之，材料科学与工程专业的就业属于正常、不温不火的一批。 材料科学与工程专业就业方向 1、金属材料就业方向： 钢铁、汽车等 金属方向是材料科学与工程的老牌方向。这个方向理论技术都较为成熟。适合深入研究。 2、无机非金属材料就业方向： 陶瓷、玻璃、涂料、家电等