工程材料習(xí)題與輔導(dǎo)第4版_第一二章答案_主編_朱張校_姚可夫主編

1、WOR幅式可編輯第1章材料的結(jié)構(gòu)與性能特點1.2習(xí)題參考答案1 .解釋名詞致密度、晶體的各向異性、刃型位錯、柏氏矢量、固溶體、固溶強(qiáng)化、金屬化合物、組織、組織組成物、疲勞強(qiáng)度、斷裂韌性、單體、鏈節(jié)、熱塑性、熱固性、柔性、玻璃態(tài)、高彈態(tài)、粘流態(tài)答：致密度：晶胞中所包含的原子所占有的體積與該晶胞體積之比稱為致密度（也稱密排系數(shù)）.晶體的各向異性：在晶體中，不同晶面和晶向上原子排列的方式和密度不同，它們之間的結(jié)合力的大小也不相同，因而金屬晶體不同方向上的性能是不同的。這種性質(zhì)叫做晶體的各向異性。刃型位錯：在金屬晶體中，晶體的一部分相對于另一部分由現(xiàn)一個多余的半原 子面。這個多余的半原子面猶如切入晶體

2、的刀片，刀片的刃口線即為位錯線。這 種線缺陷稱刃型位錯。柏氏矢量：首先指定位錯線的方向。右手拇指指向位錯線方向，四指彎曲，回繞位錯線作一回路，每個方向上經(jīng)過的原子個數(shù)相同，回路不能閉合。連接起始點至終點得一矢量，該矢量稱為柏氏矢量，用b表示。它可以反映該位錯的性質(zhì)。固溶體：合金組元通過溶解形成一種成分和性能均勻且結(jié)構(gòu)與組元之一相同的固相稱為固溶體。 固溶體晶格與溶劑的晶格相同。固溶強(qiáng)化：固溶體隨著溶質(zhì)原子的溶入晶格發(fā)生畸變。晶格畸變隨溶質(zhì)原子濃度的增高而增大。晶格畸變增大位錯運(yùn)動的阻力，使金屬的滑移變形變得更加困難，從而提高合金的強(qiáng)度和硬度。這種通過形成固溶體使金屬強(qiáng)度和硬度提高的現(xiàn)象稱為固溶

3、強(qiáng)化。固溶強(qiáng)化是金屬強(qiáng)化的一種重要形式。在溶質(zhì)含量適當(dāng)時，可顯著提高材料的強(qiáng)度和硬度，而塑性和韌性沒有明顯降低。金屬化合物：合金組元相互作用形成的晶格類型和特性完全不同于任一組元的新相即為金屬化合物，或稱中間相。組織：材料內(nèi)部所有的微觀組成總稱顯微組織（簡稱組織）。組織由數(shù)量、形態(tài)、大小和分布方式不同的各種相組成。組織組成物：合金組織中具有確定本質(zhì)、一定形成機(jī)制的特殊形態(tài)的組成部分。組織組成物可以是單相，或是兩相混合物。疲勞強(qiáng)度：當(dāng)交變應(yīng)力低于一定值時，試樣可以經(jīng)受無限周期循環(huán)而不發(fā)生疲勞破壞，此應(yīng)力值稱為材料的疲勞極限，亦叫疲勞強(qiáng)度。斷裂韌性：材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展斷裂的能力叫斷裂韌性，用臨界

4、應(yīng)力場強(qiáng)度因子KIC表不單體：組成高分子化合物的低分子化合物稱做單體。鏈節(jié)：由許多結(jié)構(gòu)相同的基本單元重復(fù)連接構(gòu)成大分子鏈，組成大分子鏈的這種結(jié)構(gòu)單元稱為鏈節(jié)。熱塑性：聚合物可以通過加熱和冷卻的方法，使聚合物重復(fù)地軟化（或熔化）和硬化（或固化）的性能。熱固性：聚合物加熱加壓成型固化后，不能再加熱熔化和軟化，稱為熱固性。柔性：在拉力作用下，呈卷曲狀或線團(tuán)狀的線型大分子鏈可以伸展拉直，外力去除后，又縮回到原來的卷曲狀和線團(tuán)狀。這種能拉伸、回縮的性能稱為分子鏈 的柔性。專業(yè)知識整理分享WOR幅式可編輯玻璃態(tài)：在Tg溫度以下，在受外力作用下，高聚物鏈段進(jìn)行瞬時的微量伸縮和微小的鍵角變化。外力一經(jīng)去除，變

5、形旋即消失；此時高聚物變形量小，而彈性模量較高，變形符合胡克定律，應(yīng)變與應(yīng)力成直線關(guān)系，并在瞬時達(dá)到平 衡。高聚物的這種狀態(tài)叫做無定形的玻璃態(tài)。高彈態(tài)：在Tg溫度以上，Tf溫度以下，高聚物受力時，卷曲鏈沿外力方向舒展拉伸，產(chǎn)生很大的彈性變形，外力去除后，分子鏈又逐漸回縮到原 來的卷曲狀態(tài)，彈性變形消失；高聚物表現(xiàn)為柔軟而富彈性，具有橡膠的特性。 此時高聚物變形量很大，而彈性模量較低，外力去除后變形可以回復(fù)，彈性是可 逆的。高聚物的這種狀態(tài)叫高彈態(tài)。粘流態(tài)：溫度高于Tf后，高聚物受力后，變形迅速發(fā)展，彈性模量很快下降，開始產(chǎn)生粘性流動，變形已變?yōu)椴豢赡妗８呔畚锏倪@種狀態(tài)叫粘流態(tài)。2.填空題（1）

6、同非金屬相比，金屬的主要特性是（良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。正的電阻溫度系數(shù)。金屬不透明并呈現(xiàn)特有的金屬光澤。金屬具有良好的塑性變形能力，金 屬材料的強(qiáng)韌性好）.（2）晶體與非晶體結(jié)構(gòu)上最根本的區(qū)別是（晶體中原子（離子或分子）規(guī)則排列。非晶體中原子（離子或分子）無規(guī)則排列）.（3）在立方晶系中，120晶面族包括（120）、（102）、（012）、（021）、（210）、（201）、（120）、（102）、（012）、（021）、（210）、（201）等晶面。（4） 丫 -Fe的一個晶胞內(nèi)的原子數(shù)為（4個）.（5）高分子材料大分子鏈的化學(xué)組成以（ C H O為主要元素，根據(jù)組成元 素的不同，可分為三類

7、，即（碳鏈大分子）、（雜鏈大分子）和（元素鏈大分子）.（6）大分子鏈的幾何形狀主要為（線型 ）、（支化型）和（體型）。熱塑性聚合物主要是（線型和支化型）分子鏈，熱固性聚合物主要是（體型）分子鏈。（7）高分子材料的凝聚狀態(tài)有（晶態(tài) ）、（部分晶態(tài)）和（非晶態(tài)）三種。（8）線型非晶態(tài)高聚物在不同溫度下的三種物理狀態(tài)是（玻璃態(tài)）、（高彈態(tài)）和（粘流態(tài)）.（9）與金屬材料比較，高分子材料的主要力學(xué)性能特點是強(qiáng)度（低 ）、彈性（高）、彈性模量（低）等。（10）高分子材料的老化，在結(jié)構(gòu)上是發(fā)生了（降解）和（交聯(lián) ）.1.3選擇正確答案（1）晶體中的位錯屬于：（c）a.體缺陷b.面缺陷c.線缺陷d.點缺陷

8、在面心立方晶格中，原子密度最大的晶向是：（b）a.100b.110c. 111d.120（3）在體心立方晶格中，原子密度最大的晶面是：（b）a.100b.110c.111d.120（4）固溶體的晶體結(jié)構(gòu):（a）a.與溶劑相同b.與溶質(zhì)相同c.與溶劑、溶質(zhì)都不同d.與溶劑、溶質(zhì)都相同（5）間隙相的性能特點是：（c）a.熔點高、硬度低b.硬度高、熔點低c.硬度高、熔點高d.硬度低、熔點低專業(yè)知識整理分享WOR幅式可編輯(6)線型非晶態(tài)高聚物溫度處于TgTf之間時的狀態(tài)是：(d)a.玻璃態(tài)，表現(xiàn)由高彈性b,高彈態(tài)，表現(xiàn)由不同彈性c.粘流態(tài)，表現(xiàn)由非彈性d,高彈態(tài)，表現(xiàn)由高彈性高聚物的粘彈性指的是：(

9、a)a,應(yīng)變滯后于應(yīng)力的特性b,應(yīng)力滯后于應(yīng)變的特性c,粘性流動的特性d,高溫時才能發(fā)生彈性變形的特性(8)高聚物受力變形后所產(chǎn)生的應(yīng)力隨時間而逐漸衰減鞅脅)a,蠕變b,柔順性c,應(yīng)力松弛,內(nèi)耗(9)熱固性塑料與熱塑性塑料比較，耐 熱性：(b)a,較低b,較高c,相同d,不能比較(10)高分子材料中結(jié)合鍵的主要形式是：(c)a,分子鍵與離子鍵 b,分子鍵與金屬鍵c,分子鍵與共飾t d,離子鍵與共健1,4綜合分班(1)在立方晶胞中畫由(110)、(120)晶面和、20晶向。解：魁1.圖1(2) a-Fe、Al、Cu、Ni、V Mg Zn各屬何種晶體結(jié)構(gòu)？答：a -Fe、V是體心立方晶格。Al、C

10、u、Ni是面心立方晶格。Mg Zn是密排六方晶格。(3)畫由體心立方晶格、面心立方晶格和密排六方 晶格中原子最密的晶面和晶向。ill圖2(4)已知 q-Fe的晶格常數(shù)a=2,87 x 10-10m,試求由 q-Fe的原子半 徑和致密度。解：r 原子=34a=34X 2,87 X 10-10 =1.24 X 10-10(m)43 兀 r3 原子 X 2a3=43 兀 34a3X 2a3弋 0,68=68% 在常溫下，已知銅原子的直徑 d=2,55 x 10-10m,求銅的晶格常數(shù)。解：r原子二24a12d 原子=24a12 X 2.55 X 10-10=24aa= 3.60 x 10-10(m)

11、(6)實際金屬晶體中存在哪些晶體缺陷？它們對性能有什么影響？答：點缺陷：空位、間隙原子、異類原子。點缺陷造成局部晶格畸變，使 金屬 的電阻率、屈服強(qiáng)度增加，密度發(fā)生變化。線缺陷：位錯。位錯的存在極大地影響金屬的力學(xué)性能。當(dāng)金屬為理想晶體或僅含極少量位錯時，金屬的屈服強(qiáng)度os很高，當(dāng)含有一定量的位錯時，強(qiáng)度降低。當(dāng)進(jìn)行形變加工時，位錯密度增加，。s將會增高。面缺陷：晶界、亞晶界。面缺陷是由位錯垂直排列成位錯墻而構(gòu)成。亞晶界是晶粒內(nèi)的一種面缺陷。在晶界、亞晶界或金屬內(nèi)部的其他界面上，原子的排列偏離平衡位置，晶格畸變較大，位錯密度較大(可達(dá)1016m-2以上)，原子處于較高的能量狀態(tài)， 原子的活性較

12、大，所以對金屬中許多過程的進(jìn)行，具有極為重要的作用。晶界和專業(yè)知識整理分享WOR幅式可編輯亞晶界均可提高金屬的強(qiáng)度。晶界越多，晶粒越細(xì)，金屬的塑性變形能力越大， 塑性越好。(7) 一晶體中有一個位錯環(huán) abcdea (見圖1-3俯視圖)。說明各 段位錯各是什么性質(zhì)的位錯，若是刃型位錯，說明半原子面的位置。圖 1-3答:ab段為右螺型位錯。bc段為刃型位錯，半原子面過bc線且垂直于紙面，在紙面外。cd段為混合位錯。de段為左螺型位錯。ea段為刃型位錯，半原子面過ea線且垂直于紙面，在紙面里。(8)什么是固溶強(qiáng)化？造成固溶強(qiáng)化的原因是什么？答：形成固溶體使金屬強(qiáng)度和硬度提高的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。固溶

13、體隨著溶質(zhì)原子的溶入晶格發(fā)生畸變。晶格畸變隨溶質(zhì)原子濃度的增高而增 大。晶格畸變增大位錯運(yùn)動的阻力，使金屬的滑移變形變得更加困難，從而提高 合金的強(qiáng)度和硬度。(9)間隙固溶體和間隙相有什么不同？答：合金組元通過溶解形成一種成分和性能均勻的且結(jié)構(gòu)與組元之一相同的固 相稱為固溶體。間隙固溶體中溶質(zhì)原子進(jìn)入溶劑晶格的間隙之中。間隙固溶體的 晶體結(jié)構(gòu)與溶劑相同。由過渡族金屬元素與碳、氮、氫、硼等原子半徑較小的非金屬元素形成的化合物為間隙化合物。當(dāng)非金屬原子半徑與金屬原子半徑之比小于0.59時，形成具有簡單晶格的間隙化合物，稱為間隙相。間隙相具有金屬特性，有極高的熔點和硬 度，非常穩(wěn)定。它們的合理存在，

14、可有效地提高鋼的強(qiáng)度、熱強(qiáng)性、紅硬性和耐 磨性，是高合金鋼和硬質(zhì)合金中的重要組成相。(10)說明洛氏硬度的測試原理。答：先后在金剛石壓頭(或鋼球壓頭)上施加兩個載荷(預(yù)載荷P0和總載荷P),使壓頭壓入金屬表面?？傒d荷P為預(yù)載荷P0和主載荷P1之和。卸去主載荷P1后，測量其殘余壓入深度 h來計算洛氏硬度值。殘余壓入深度h越大，表示材料硬度越低，實際測量時硬度可直接從洛氏硬度計表盤上讀得。根據(jù)壓頭 的種類和總載荷的大小，洛氏硬度常用的表示方式有HRA HRB HRCE種。(11)簡介沖擊彎曲試驗的試驗方法和沖擊韌度的計算方法。答：材料抵抗沖擊載荷作用的能力稱為沖擊韌度，常用一次擺錘沖擊彎曲試驗 來

15、測定。在沖擊試驗機(jī)上，使處于一定高度的擺錘自由落下，將具有一定形狀和 尺寸的沖擊試樣沖斷，測得試樣沖擊吸收功，用符號 Ak表示。用沖擊吸 收功除以試樣缺口處截面積S0,即得到材料白沖擊韌度 ak.ak=AkS0式中:ak為沖擊韌度(J/m2);Ak為沖擊吸收功(J);S0為試樣缺口處截面積(m2).(12)設(shè)有一很大的板件，內(nèi)有一長為2mm勺貫通裂紋，受垂直裂紋面的外力拉伸，當(dāng)所加應(yīng)力達(dá)到720MPa時裂紋擴(kuò)展，求該板材料的斷裂韌性。Y=tt解：很大的板件內(nèi)有貫通裂紋，受垂直裂紋面的外力拉伸時裂紋尖端的應(yīng)力場 大小可用應(yīng)力場強(qiáng)度因子 KI來描述。KI=Y(t a(MN/m3/2)式中：0 為外

16、加應(yīng)力(MPa);a為裂紋的半長(m).裂紋擴(kuò)展的臨界狀態(tài)所對應(yīng)的應(yīng)力場強(qiáng)度因子即為臨界應(yīng)力場強(qiáng)度因子 (KIC),即斷裂韌性。專業(yè)知識整理分享WOR幅式可編輯所以該板材料的斷裂韌性為KIC=KI=Y ° a(MN/m3/2)=兀 X 720 X 22X 10-3=40.3(MN/m3/2)(13)簡述高聚物大分子鏈的結(jié)構(gòu)和形態(tài)，它們對高聚物的性能有何影響？ 答：高聚物大分子鏈的結(jié)構(gòu)主要有線型、支化型和體型三類：線型分子鏈： 各鏈節(jié)以共價鏈連接成線型長鏈分子，像一根長線，呈卷曲狀或線團(tuán)狀；支 化型分子鏈：在主鏈的兩側(cè)以共價鏈連接相當(dāng)數(shù)量的長短不一的支鏈，其形狀 有樹枝形、梳形、線團(tuán)形

17、；體型(網(wǎng)型或交聯(lián)型):分子鏈在線型或支化型分子鏈之間，沿橫向通過鏈節(jié)以共價鍵連接起來，形成的三維(空間)網(wǎng)狀大分子。線型和支化型分子鏈構(gòu)成的聚合物統(tǒng)稱線型聚合物，具有高彈性和熱塑性，可以 通過加熱和冷卻的方法，重復(fù)地軟化(或熔化)和硬化(或固化)，例如滌綸、 尼龍、生橡膠等。體型分子鏈構(gòu)成的聚合物稱為體型聚合物，具有較高的強(qiáng)度和 熱固性，加熱加壓成型固化后，不能再加熱熔化和軟化，例如酚醛樹脂、環(huán)氧樹 脂、硫化橡膠等。(14)說明晶態(tài)聚合物與非晶態(tài)聚合物性能上的差別，并從 材料結(jié)構(gòu)上分析其原因。答：聚合物的性能與其聚集態(tài)有密切的關(guān)系，晶態(tài)聚合物，由于分子鏈排列規(guī) 則而緊密，分子間吸引力大，分子

18、鏈運(yùn)動困難，故其熔點、相對密度、強(qiáng)度、剛 度、耐熱性和抗熔性等性能好；非晶態(tài)聚合物，由于分子鏈無規(guī)則排列，分子鏈 的活動能力大，故其彈性、伸長率和韌性等性能好。(15)高聚物的強(qiáng)度為什么低？答：高聚物的強(qiáng)度平均為100MPa比金屬低得多。高聚物的強(qiáng)度由分子鏈上 的化學(xué)鍵和分子鏈間的分子鍵相互作用構(gòu)成。由于分子鍵較弱，因此高聚物的強(qiáng) 度較低。雖然其理論強(qiáng)度約為其彈性模量的1/10 ,但是實際強(qiáng)度僅及理論強(qiáng)度的1/10001/100 ,這是因為其結(jié)構(gòu)中存在缺陷，如微裂紋、空洞、氣孔、雜質(zhì)、 結(jié)構(gòu)的松散性和不均勻性等，這些是應(yīng)力集中的地方和薄弱點，造成高聚物的強(qiáng) 度較低。(16)何謂高聚物的老化？說

19、明老化的原因，提由改進(jìn)高聚物抗老化 能力的措施。答：老化是指高聚物在長期使用和存放過程中，由于受各種因素的作用，性能 隨時間不斷惡化，逐漸喪失使用價值的過程。其主要表現(xiàn)：對于橡膠為變脆， 龜裂或變軟，發(fā)粘；對于塑料是褪色，失去光澤和開裂。老化的原因主要是分子 鏈的結(jié)構(gòu)發(fā)生了降解或交聯(lián)。改進(jìn)高聚物抗老化能力的措施主要有：表面防 護(hù)；改進(jìn)高聚物的結(jié)構(gòu)，消除結(jié)構(gòu)上的弱點，提高穩(wěn)定性；加入防老化劑， 消除高聚物中產(chǎn)生的游離基，抑制其鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，阻礙分子鏈的降解或交聯(lián)。(17)說明塑料在減摩、耐磨性方面的特點。答：大多數(shù)塑料對金屬和對塑料的摩擦因數(shù)值一般在0.20.4范圍內(nèi)，但有一些塑料的摩擦因數(shù)很低。例

20、如，聚四氟乙烯對聚四氟乙烯的摩擦因數(shù)只有0.04 ,幾乎是所有固體中最低的。塑料的另一優(yōu)點是磨損率低，原因是其自潤滑性能較好，消音、吸振能力強(qiáng)。在 無潤滑和少潤滑的摩擦條件下，塑料的耐磨、減摩性能是金屬材料無法比擬的。 (18)畫由高聚物大分子鏈的三種形態(tài)。解：見圖1-4.圖1-4(19)畫曲線型非晶態(tài)高聚物的變形隨溫度變化的曲線。解：見圖1-5.專業(yè)知識整理分享WOR幅式可編輯圖1-5(20)陶瓷的典型組織由哪幾種相組成？答：陶瓷的典型組織由晶體相、玻璃相和氣相組成。其中晶體相是陶瓷的主要相，決定陶瓷的基本性能；玻璃相起粘結(jié)劑的作用；氣相是陶瓷組織中殘留的孔洞，極大地破壞其力學(xué)性能。(21)

21、為什么陶瓷的實際強(qiáng)度比理論強(qiáng)度低得多？ 指由影響陶瓷強(qiáng)度的因素和提高強(qiáng)度的途徑。答：陶瓷的實際強(qiáng)度比理論強(qiáng)度低得多的原因是其組織中存在晶界，晶界對其 強(qiáng)度的破壞作用很大。因為晶界上存在晶粒間的局部分離或空隙，晶界上原子間 鍵被拉長、鍵強(qiáng)度被削弱，相同電荷離子的靠近產(chǎn)生斥力、可能造成微裂紋。影響陶瓷強(qiáng)度的主要因素是晶界的存在，同時受陶瓷組織的致密度、雜質(zhì)和其他 各種缺陷的影響也很大，另外陶瓷強(qiáng)度對應(yīng)力狀態(tài)特別敏感。消除晶界的不良作用是提高陶瓷強(qiáng)度的基本途徑，同時通過一定工藝提高陶瓷組 織的致密度、減少氣孔率、減少缺陷、細(xì)化組織等可使陶瓷強(qiáng)度接近理論值。第2章金屬材料組織和性能的控制第2章金屬材料

22、組織和性能的控制1.5 習(xí)題參考答案2.解釋名詞過冷度、非自發(fā)形核、變質(zhì)處理、鐵素體、珠光體、滑移、加工 硬化、再結(jié)晶、滑移系、本質(zhì)晶粒度、球化退火、馬氏體、淬透性、淬硬性、調(diào) 質(zhì)處理、回火穩(wěn)定性、二次硬化、回火脆性、 CVD激光相變硬化 答：過冷度：理論結(jié)晶溫度T0與開始結(jié)晶溫度 Tn之差叫做過冷度，用AT表示。非自發(fā)形核：金屬結(jié)晶時，雜質(zhì)的存在常常能夠促進(jìn)晶核在其表面上形成。這種 依附于雜質(zhì)而生成晶核的過程叫做非自發(fā)形核。變質(zhì)處理：在液體金屬中加入孕育劑或變質(zhì)劑，以細(xì)化晶粒和改善組織的方法。鐵素體：碳在a -Fe中的間隙固溶體，呈體心立方晶格。珠光體：奧氏體發(fā)生共析反應(yīng)的產(chǎn)物，是鐵素體與滲

23、碳體的共析混合物?；疲夯剖蔷w在切應(yīng)力的作用下，晶體的一部分沿一定的晶面(滑移面)上的一定方向(滑移方向)相對于另一部分發(fā)生滑動。滑移是晶體內(nèi)部位錯在切應(yīng)力作 用下產(chǎn)生滑移運(yùn)動的結(jié)果。加工硬化：金屬發(fā)生塑性變形，隨變形度的增大，金屬的強(qiáng)度和硬度顯著提高， 塑性和韌性明顯下降。這種現(xiàn)象稱為加工硬化，也叫形變強(qiáng)化。產(chǎn)生加工硬化的 原因是：金屬發(fā)生塑性變形時，位錯密度增加，位錯間的交互作用增強(qiáng)，相互 纏結(jié)，造成位錯運(yùn)動阻力的增大，引起塑性變形抗力提高。另一方面，由于亞晶 界增多，使強(qiáng)度得以提高。再結(jié)晶：塑性變形后的金屬在較高溫度加熱時，由于原子擴(kuò)散能力增大，被拉長 (或壓扁)、破碎的晶粒通過重新

24、生核、長大變成新的均勻、細(xì)小的等軸晶。這個過程稱為再結(jié)晶。變形金屬進(jìn)行再結(jié)晶后，強(qiáng)度和硬度明顯降低，而塑性和韌 性大大提高，加工硬化現(xiàn)象被消除，此時內(nèi)應(yīng)力全部消失，物理、化學(xué)性能基本 上恢復(fù)到變形以前的水平。再結(jié)晶生成的新的晶粒的晶格類型與變形前、變形后 的晶格類型均一樣。滑移系：晶體中一個滑移面與其上的一個滑移方向稱為一個滑移系。本質(zhì)晶粒度：鋼在加熱時奧氏體晶粒長大的傾向用本質(zhì)晶粒度來表示。鋼加熱 到(930 ±10) C、保溫8h、冷卻后測得的晶粒度叫本質(zhì)晶粒度。專業(yè)知識整理分享WOR幅式可編輯球化退火：球化退火為使鋼中碳化物球狀化的熱處理工藝。目的是使二次滲碳體及珠光體中的滲碳

25、體球狀化（球化退火前正火將網(wǎng)狀滲碳體破碎），以降低硬度，改善切削加工性能；并為以后的淬火作組織準(zhǔn)備。球化退火主要用于共析鋼 和過共析鋼，球化退火后的顯微組織為在鐵素體基體上分布著細(xì)小均勻的球狀滲 碳體。球化退火的加熱溫度略高于Ac1 o球化退火需要較長的保溫時間來保證二次滲碳體的自發(fā)球化。保溫后隨爐冷卻。馬氏體：馬氏體是碳在 a -Fe中的過飽和固溶體。淬透性：鋼接受淬火時形成馬氏體的能力叫做鋼的淬透性。鋼的淬透性可用末端淬火法測定。淬透性表示方法：Jx x -d淬透性主要取決于合金元素的種類和合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)。淬硬性：鋼淬火后能夠達(dá)到的最高硬度叫鋼的淬硬性。淬硬性主要決定于M的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)。調(diào)

26、質(zhì)處理：淬火加高溫回火稱為調(diào)質(zhì)處理?；鼗鸱€(wěn)定性：淬火鋼對回火過程中發(fā)生的各種軟化傾向（如馬氏體的分解、碳化物的析由與長大和鐵素體再結(jié)晶等）的抵抗能力。二次硬化：含有Mo WV等碳化物形成元素的合金鋼，在回火過程中由于碳化物的彌散析由，其硬度不是隨回火溫度升高而單調(diào)降低，而是到某一溫度（約400C）后反而開始增大，并在另一更高溫度（一般為550c左右）達(dá)到峰值，這就是回火過程的二次硬化現(xiàn)象。二次硬化也可以由回火時冷卻過程中殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的二次淬火所引起?；鼗鸫嘈裕夯鼗疬^程中由現(xiàn)的沖擊韌性降低的現(xiàn)象稱為回火脆性。在 250400 c回火時韌性下降，由此產(chǎn)生的脆性稱為第一類回火脆性（又稱低溫

27、回火脆性）；在450600 c回火時韌性再次降低，由此產(chǎn)生的脆性稱為第二類回火脆性（又稱高溫回火脆性）.CVD：即化學(xué)氣相沉積。利用氣態(tài)化合物（或化合物的混合物）在基體受熱表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并在該基體表面生成固態(tài)沉積物的過程。例如，氣相的 TiCl4與N2和H2在受熱鋼的表面形成 TiN ,在鋼的表面得到耐磨抗蝕層。激光相變硬化：即激光淬火。高能密度的激光束照射工件，使其需要硬化的部位瞬時吸收光能并立即轉(zhuǎn)化成熱能，溫度急劇上升，形成奧氏體，而工件基本仍處于冷態(tài)與加熱區(qū)之間有極高的溫度梯度。一旦停止激光照射，加熱區(qū)因急冷而實現(xiàn)工件的自冷淬火。獲得超細(xì)化的隱晶馬氏體組織。1.6 填空題（1）結(jié)晶過

28、程是依靠兩個密切聯(lián)系的基本過程來實現(xiàn)的，這兩個過程是（生核） 和（長大）.（2）當(dāng)對金屬液體進(jìn)行變質(zhì)處理時，變質(zhì)劑的作用是（增加晶核的數(shù)量或者阻礙晶核的長大，使金屬的晶粒細(xì)化）.（3）液態(tài)金屬結(jié)晶時，結(jié)晶過程的推動力是（金屬液態(tài)和固態(tài)之間存在的自由能差（AF）,阻力是（建立液、固界面所需要的表面能A0）.（4）過冷度是指（理論結(jié)晶溫度 T0與開始結(jié)晶溫度 Tn之差），其表示符號為（A T）.（5）典型鑄錠結(jié)構(gòu)的三個晶區(qū)分別為（細(xì)等軸晶區(qū)）、（柱狀晶區(qū)）和（粗等軸晶區(qū)）.（6）固溶體的強(qiáng)度和硬度比溶劑的強(qiáng)度和硬度（高）.（7）固溶體由現(xiàn)枝晶偏析后，可用（擴(kuò)散退火）加以消除。專業(yè)知識整理分享WOR

29、幅式可編輯（8） 一合金發(fā)生共晶反應(yīng)，液相L生成共晶體（a + B ）。共晶反應(yīng)式為（L-（ a +B ）,共晶反應(yīng)的特點是（恒溫進(jìn)行，三相共存，三相成分確定）.（9） 一塊純鐵在912c發(fā)生a -Fe-丫 -Fe轉(zhuǎn)變時，體積將（縮小）.（10）珠光體的本質(zhì)是（鐵素體與滲碳體的共析混合物）.（11）在鐵碳合金室溫平衡組織中，含F(xiàn)e3CII最多的合金成分點為（E點），含Le'最多的合金成分點為（C點）.（12）用顯微鏡觀察莫亞共析鋼，若估算其中的珠光體體積分?jǐn)?shù)為80%則此鋼的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（0.62%）.（13）鋼在常溫下的變形加工稱為（冷）加工，而鉛在常溫下的變形加工則稱為（熱）加工。

30、（14）造成加工硬化的根本原因是（位錯密度增加，位錯間的交互作用增強(qiáng)，相互纏結(jié)，造成位錯運(yùn)動阻力的增大）.（15）滑移的本質(zhì)是（晶體內(nèi)部位錯在切應(yīng)力作用下發(fā)生滑移運(yùn)動的結(jié)果）.（16）變形金屬的最低再結(jié)晶溫度與熔點的關(guān)系是（T再=（0.351.7 ）T 熔點）.（17）再結(jié)晶后晶粒度的大小主要取決于（加熱溫度）和（預(yù)先變形度）.（18）在過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物中，珠光體與屈氏體的主要相同點是（都為鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物，滲碳體呈層片狀分布在鐵素體基體上），不同點是（珠光體轉(zhuǎn)變溫度較高，滲碳體層間距較大。屈氏體轉(zhuǎn)變溫度較低，滲碳體層 間距較?。?（19）用光學(xué)顯微鏡觀察，上貝氏體的組織特征呈

31、（羽毛）狀，而下貝氏體則 呈（黑色針）狀。（20）馬氏體的顯微組織形態(tài)主要有（板條馬氏體）、（針狀馬氏體）兩種，其中（板條馬氏體）的韌性較好。（21）鋼的淬透性越高，則其 C曲線的位置越（靠右），說明臨界冷卻速度越（小）.（22）馬氏體是一種（鐵）磁相，在磁場中呈現(xiàn)磁性；而奧氏體是一種（順）磁相，在磁場中無磁性。（23）球化退火加熱溫度略高于 Ac1,以便保留較多的（未溶碳化物粒子）或較大的奧氏體中的（碳濃度分布的不均勻性），促進(jìn)球狀碳化物的形成。（24）球化退火的主要目的是（使二次滲碳體及珠光體中的滲碳體球狀化，以降低硬度，改善切削加工性能；并為以后的淬火作組織準(zhǔn)備），它主要適用于（共析鋼和

32、過共析）鋼。（25）亞共析鋼的正常淬火溫度范圍是（ Ac3以上3050C）,過共析鋼的正常淬火溫度范圍是（Ac1以上3050C）.（26）淬火鋼進(jìn)行回火的目的是（為了消除內(nèi)應(yīng)力、尺寸穩(wěn)定并獲得所要求的組織和性能），回火溫度越高，鋼的強(qiáng)度與硬度越（小 ）.（27）合金元素中，碳化物形成元素有（ Mn Cr、Mo W V Nb Zr、Ti）.（28）促進(jìn)晶粒長大的合金元素有（Mn P B）.（29）除（Co）、（Al ）外，幾乎所有的合金元素都使Ms ML©下降，因此淬火后相同碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的合金鋼比碳鋼相比，殘余奧氏體（要多 ），使鋼的硬度（下降）.（30） 一些含有合金元素（Mn Cr、

33、Ni）的合金鋼，容易產(chǎn)生第二類回火脆性，為了消除第二類回火脆性，可采用（回火后快冷）和（加入適當(dāng)Mo或W）.專業(yè)知識整理分享WOR幅式可編輯（31）在電刷鍍時，工件接直流電源（負(fù)）極、鍍筆接直流電源（正）極，可以在工件表面獲得鍍層。（32）利用氣體導(dǎo)電（或放電）所產(chǎn)生的（等離子?。┳鳛闊嵩催M(jìn)行噴涂的技術(shù)叫等離子噴涂。1.8 是非題（1）凡是由液體凝固成固體的過程都是結(jié)晶過程。（錯）（2）室溫下，金屬晶粒越細(xì)，則強(qiáng)度越高、塑性越低。（錯）（3）在實際金屬和合金中，自發(fā)生核常常起著優(yōu)先和主導(dǎo)的作用。（錯）（4）當(dāng)形成樹枝狀晶體時，枝晶的各次晶軸將具有不同的位向，故結(jié)晶后形成的枝晶是一個多晶體。（錯

34、）（5）晶粒度級數(shù)的數(shù)值越大，晶粒越細(xì)。（對）（6）平衡結(jié)晶獲得的 Ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%勺Cu-Ni合金比Ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%勺Cu-Ni合金的硬度和強(qiáng)度要高。（錯）（7） 一個合金的室溫組織為a +B II+（ a + B ）,它由三相組成。（錯）（8）鐵素體的本質(zhì)是碳在 a -Fe中的間隙相。（錯）（9）20鋼比T12鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)要高。（錯）（10）在退火狀態(tài)（接近平衡組織）45鋼比20鋼的塑性和強(qiáng)度都高。（對）（11）在鐵碳合金平衡結(jié)晶過程中，只有碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.3%的鐵碳合金才能發(fā)生共晶反應(yīng)。（錯）（12）滑移變形不會引起金屬晶體結(jié)構(gòu)的變化。（對）（13）因為BCC晶格與FCC晶格具

35、有相同數(shù)量的滑移系，所以兩種晶體的塑性變形能力完全相同。（錯）（14）攣生變形所需要的切應(yīng)力要比滑移變形時所需的小得多。（錯）（15）金屬鑄件可以通過再結(jié)晶退火來細(xì)化晶粒。（錯）（16）再結(jié)晶過程是有晶格類型變化的結(jié)晶過程。（錯）（17）重結(jié)晶退火就是再結(jié)晶退火。（錯）（18）滲碳體的形態(tài)不影響奧氏體化形成速度。（錯）（19）馬氏體是碳在a -Fe中的過飽和固溶體。當(dāng)奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時，體積要收縮。（錯）（20）當(dāng)把亞共析鋼加熱到 Ac1和Ac3之間的溫度時，將獲得由鐵素體和奧氏體構(gòu)成的兩相組織，在平衡條件下，其中奧氏體的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)總是大于鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（對）（21）當(dāng)原始組織為片狀珠光體

36、的鋼加熱奧氏體化時，細(xì)片狀珠光體的奧氏體化速度要比粗片狀珠光體的奧氏體化速度快。（對）（22）當(dāng)共析成分的奧氏體在冷卻發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變時，溫度越低，其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物組織越粗。（錯）（23）在碳鋼中，共析鋼的淬透性最好。（對）（24）高合金鋼既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。（錯）（25）經(jīng)退火后再高溫回火的鋼，能得到回火索氏體組織，具有良好的綜合力學(xué)性能。（錯）（26）調(diào)質(zhì)得到的回火索氏體和正火得到的索氏體形貌相似，滲碳體形態(tài)一樣。（錯）（27）在同樣淬火條件下，淬透層深度越大，則鋼的淬透性越好。（對）專業(yè)知識整理分享WOR幅式可編輯(28)感應(yīng)加熱過程中，電流頻率越大，電流滲入深度越小，加熱層

37、也越薄。(對)(29)表面淬火既能改變鋼的表面組織，也能改善心部的組織和性能。(錯)(30)所有的合金元素都能提高鋼的淬透性。(錯)(31)合金元素 Mn Ni、N可以擴(kuò)大奧氏體區(qū)。(對)(32)合金元素對鋼的強(qiáng)化效果主要是固溶強(qiáng)化。(錯)(33)60Si2Mn鋼比T12和40鋼有更好的淬透性和淬硬性。(錯)(34)所有的合金元素均使Ms、Mf下降。(錯)(35)電弧噴涂技術(shù)可以在金屬表面噴涂塑料。(錯)(36)氣相沉積技術(shù)是從氣相物質(zhì)中析生固相并沉積在基材表面的一種表面鍍膜技術(shù)。(對)1.9 選擇正確答案(1)金屬結(jié)晶時，冷卻速度越快，其實際結(jié)晶溫度將：(b)a.越高b.越低c.越接近理論結(jié)

38、晶溫度(2)為細(xì)化鑄造金屬的晶粒，可采用：(b)a.快速澆注b.加變質(zhì)劑c.以砂型代金屬型(3)在發(fā)生L-( + +B )共晶反應(yīng)時，三相的成分：(b)a.相同b.確定c.不定(4)共析成分的合金在共析反應(yīng)丫(a +B)剛結(jié)束時，其組成相為：(b)a. Y、a、b b. a、B c.(a+0)奧氏體是：(a)a.碳在y -Fe中的間隙固溶體b.碳在a -Fe中的間隙固溶體c.碳在a -Fe中的有限固溶體(6)珠光體是一種：(b)a.單相固溶體b.兩相混合物c.Fe與C的化合物(7)T10鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：(b)a.0.1%b.1.0%c.10%(8)鐵素體的力學(xué)性能特點是：(c)a.強(qiáng)度高、塑

39、性好、硬度低b.強(qiáng)度低、塑性差、硬度低c.強(qiáng)度低、塑性好、硬度低(9)面心立方晶格的晶體在受力變形時的滑移面是：(b)a.100b.111c.110(10)體心立方晶格的晶體在受力變形時的滑移方向是：(b)a.100b.111c. 110(11)變形金屬再結(jié)晶后：(d)a.形成等軸晶，強(qiáng)度增大 b.形成柱狀晶，塑性下降c.形成柱狀晶，強(qiáng)度升高 d.形成等軸晶，塑性升高(12)奧氏體向珠光體的轉(zhuǎn)變是：(a)a.擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變b.非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變c.半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變(13)鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后獲得的組織是：(c)a.回火馬氏體b.回火屈氏體c.回火索氏體專業(yè)知識整理分享WOR幅式可編輯(14)共析鋼的過冷奧氏體在5

40、50350 c的溫度區(qū)間等溫轉(zhuǎn)變時，所形成的組織是：(c)a.索氏體b.下貝氏體c.上貝氏體d.珠光體(15)若合金元素能使 C曲線右移，鋼的淬透性將：(b)a.降低b.提高c.不改變d.降低還是提高不確定(16)馬氏體的硬度取決于：(c)a.冷卻速度b.轉(zhuǎn)變溫度c.碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)(17)淬硬性好的鋼：(b)a.具有高的合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)b.具有高的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)c.具有低的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)(18)對形狀復(fù)雜、截面變化大的零件進(jìn)行淬火時，應(yīng)選用：(a)a.高淬透性鋼b.中淬透性鋼c.低淬透性鋼(19)直徑為10mm勺40鋼的常規(guī)淬火溫度大約為：(b)a.750 C b.850 C c.920 C(20)直徑為

41、10mmi勺40鋼在常規(guī)淬火溫度加熱后水淬后的顯微組織為：(a)a.馬氏體b.鐵素體+馬氏體c.馬氏體+珠光體(21)完全退火主要適用于：(a)a.亞共析鋼b.共析鋼c.過共析鋼(22)鋼的回火處理是在：(c)a.退火后進(jìn)行b.正火后進(jìn)行c.淬火后進(jìn)行(23)20鋼的滲碳溫度范圍是：(c)a.600 650 c b.800 820C c.900 950 cd.1000 1050 c(24)鋼的淬透性主要取決于:(c)a.鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)b.冷卻介質(zhì)c.鋼中合金元素種類和質(zhì)量分?jǐn)?shù)(25)鋼的淬硬性主要取決于:(a)a.鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)b.冷卻介質(zhì)c.鋼中合金元素種類和質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.10 綜合分析題(1

42、)金屬結(jié)晶的條件和動力是什么？答：液態(tài)金屬結(jié)晶的條件是金屬必須過冷，要有一定的過冷度。液體金屬結(jié)晶的動力是金屬在液態(tài)和固態(tài)之間存在的自由能差(A F).(2)金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是什么？答：液態(tài)金屬結(jié)晶是由生核和長大兩個密切聯(lián)系的基本過程來實現(xiàn)的。液態(tài)金 屬結(jié)晶時，首先在液體中形成一些極微小的晶體(稱為晶核)，然后再以它們?yōu)?核心不斷地長大。在這些晶體長大的同時，又由現(xiàn)新的晶核并逐漸長大，直至液 體金屬消失。(3)在實際應(yīng)用中，細(xì)晶粒金屬材料往往具有較好的常溫力學(xué)性 能，細(xì)化晶粒、提高金屬材料使用性能的措施有哪些？答：提高液態(tài)金屬的冷卻速度，增大金屬的過冷度。變質(zhì)處理；在液體金屬中加入孕育劑或變

43、質(zhì)劑，增加晶核的數(shù)量或者阻礙晶核的 長大，以細(xì)化晶粒和改善組織。在金屬結(jié)晶的過程中采用機(jī)械振動、超聲波振動等方法；電磁攪拌，將正在結(jié)晶 的金屬置于一個交變的電磁場中，由于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，液態(tài)金屬會翻滾起來，沖專業(yè)知識整理分享WOR幅式可編輯斷正在結(jié)晶的樹枝狀晶體的晶枝，增加了結(jié)晶的核心，從而可細(xì)化晶粒。(4)如果其他條件相同，試比較在下列鑄造條件下鑄件晶粒的大?。荷澳沧⑴c金屬模澆注； 變質(zhì)處理與不變質(zhì)處理； 鑄成厚件與鑄成薄件； 澆注時采用振動與不采用振動。答：砂模澆注比金屬模澆注，鑄件晶粒大。 變質(zhì)處理比不變質(zhì)處理，鑄件晶粒小。鑄成厚件比鑄成薄件，鑄件晶粒大。澆注時采用振動比不采用振動，鑄件

44、晶粒小。(5)為什么鋼錠希望盡量減棱狀晶區(qū)？圖6答：柱狀是由外往里順序結(jié)晶的，晶質(zhì)較致密。但柱狀晶的接觸面由于常套金屬夾雜或低熔點雜質(zhì)而為弱面，在熱軋鍛造時容易開裂所以對于熔點高和 雜質(zhì)多的金屬，例如鐵、銀及其合金，不希望生成柱狀晶。(6)將20kg純銅與30kg純銀熔化后慢冷至如圖6溫度T1,求此時： 兩相的化學(xué)成分； 兩相的質(zhì)量比； 各相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； 各相的質(zhì)量。解：兩相的化學(xué)成分 L相成分：w(Ni)=50% w(Cu)=50%民相成分：w(Ni)=80%w(Cu)=20%兩相的質(zhì)量比合金成分： w(Ni)=3020+30 X 100%=60% w(Cu)=1-60%=40%二相質(zhì)量比：

45、Qa QL=60-5080-60=12各相的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 二相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：w(民)=60-5080-50 X 100% 33.3% w(L)=1-33.3%=66.7%各相的質(zhì)量二相質(zhì)量： Qa =(20+30) x 33.3%=16.65(kg) QL=50-16.65=33.35(kg)(7)求碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 3.5%的質(zhì)量為10kg的鐵碳合金從液態(tài)緩慢冷卻到 晶溫度(但尚未發(fā)生共晶反應(yīng))時所剩下的液體的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及液體的質(zhì)量。 解:L中的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)：w(C)=4.3%L 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)： w(L)=3.5-2.114.3-2.11 X 100% 63.5%L 的質(zhì)量：QL=10X 63.5%=

46、6.35(kg)(8)比較退火狀態(tài)下的45鋼、T8鋼、T12鋼的硬度、強(qiáng)度和塑性的高低，簡 述原因。答：硬度：45鋼最低，T8鋼較高，T12鋼最高。因為退火狀態(tài)下的45鋼組織是鐵素體+ 珠光體，T8鋼組織是珠光體，T12鋼組織是珠光體十 二次滲碳體。因為 鐵素體硬度低，因此 45鋼硬度最低。因為二次滲碳體硬度高，因此 T12鋼硬度 最局。專業(yè)知識整理分享WOR幅式可編輯強(qiáng)度：因為鐵素體強(qiáng)度低，因此 45鋼強(qiáng)度最低。T8鋼組織是珠光體，強(qiáng)度最高。T12鋼中含有脆性的網(wǎng)狀二次滲碳體，隔斷了珠光體之間的結(jié)合，所以 T12鋼的強(qiáng)度比T8鋼要低。但T12鋼中網(wǎng)狀二次滲碳體不多，強(qiáng)度降低不大，因此T12鋼

47、的強(qiáng)度比45鋼強(qiáng)度要高。塑性：因為鐵素體塑性好，因此 45鋼塑性最好。T12鋼中含有脆性的網(wǎng)狀二次滲碳體，因此T12鋼塑性最差。T8鋼無二次滲碳體，所以 T8鋼塑性較高。(9)同樣形狀的兩塊鐵碳合金，其中一塊是退火狀態(tài)的15鋼，一塊是白口鑄鐵，用什么簡便方法可迅速區(qū)分它們？答：因為退火狀態(tài)的15鋼硬度很低，白口鑄鐵硬度很高。因此可以用下列方法迅速區(qū)分：兩塊材料互相敲打一下，有印痕的是退火狀態(tài)的15鋼，沒有印痕的是白口鑄鐵。用徒刀徒兩塊材料，容易徒掉的是退火狀態(tài)的15鋼，不容易鋅掉的是白口鑄鐵。用硬度計測試，硬度低的是退火狀態(tài)的15鋼，硬度高的是白口鑄鐵。(10)為什么碳鋼進(jìn)行熱鍛、熱軋時都要加

48、熱到奧氏體區(qū)？答：因為奧氏體是面心立方晶格，其滑移變形能力大，鋼處于奧氏體狀態(tài)時強(qiáng)度較低，塑性較好，因此鍛造或軋制選在單相奧氏體區(qū)內(nèi)進(jìn)行。(11)手鋸鋸條、普通螺釘、車床主軸分別用何種碳鋼制造？答：手鋸鋸條用T10鋼制造。普通螺釘用 Q195、Q215鋼制造。車床主軸用45鋼制造。(12)為什么細(xì)晶粒鋼強(qiáng)度高，塑性、韌性也好？答：多晶體中，由于晶界上原子排列不很規(guī)則，阻礙位錯的運(yùn)動，使變形抗力 增大。金屬晶粒越細(xì)，晶界越多，變形抗力越大，金屬的強(qiáng)度就越大。多晶體中每個晶粒位向不一致。一些晶粒的滑移面和滑移方向接近于最大切應(yīng)力 方向(稱晶粒處于軟位向)，另一些晶粒的滑移面和滑移方向與最大切應(yīng)力方

49、向相 差較大(稱晶粒處于硬位向)。在發(fā)生滑移時，軟位向晶粒先開始。當(dāng)位錯在晶界 受阻逐漸堆積時，其他晶粒發(fā)生滑移。因此多晶體變形時晶粒分批地逐步地變形， 變形分散在材料各處。晶粒越細(xì)，金屬的變形越分散，減少了應(yīng)力集中，推遲裂 紋的形成和發(fā)展，使金屬在斷裂之前可發(fā)生較大的塑性變形，因此使金屬的塑性 提高。由于細(xì)晶粒金屬的強(qiáng)度較高，塑性較好，所以斷裂時需要消耗較大的功，因而韌性也較好。因此細(xì)晶強(qiáng)化是金屬的一種很重要的強(qiáng)韌化手段。(13)與單晶體的塑性變形相比較，說明多晶體塑性變形的特點。答：多晶體中，由于晶界上原子排列不很規(guī)則，阻礙位錯的運(yùn)動，使變形抗 力增大。金屬晶粒越細(xì)，晶界越多，變形抗力越大

50、，金屬的強(qiáng)度就越大。多晶體中每個晶粒位向不一致。一些晶粒的滑移面和滑移方向接近于最大切應(yīng)力方向(稱晶粒處于軟位向)，另一些晶粒的滑移面和滑移方向與最大切應(yīng)力方 向相差較大(稱晶粒處于硬位向)。在發(fā)生滑移時，軟位向晶粒先開始。當(dāng)位錯在 晶界受阻逐漸堆積時，其他晶粒發(fā)生滑移。因此多晶體變形時晶粒分批地逐步地 變形，變形分散在材料各處。晶粒越細(xì)，金屬的變形越分散，減少了應(yīng)力集中， 推遲裂紋的形成和發(fā)展，使金屬在斷裂之前可發(fā)生較大的塑性變形，因此使金屬 的塑性提高。(14)金屬塑性變形后組織和性能會有什么變化？專業(yè)知識整理分享WOR幅式可編輯答：金屬發(fā)生塑性變形后，晶粒發(fā)生變形，沿形變方向被拉長或壓扁

51、。當(dāng)變形量很大時，晶粒變成細(xì)條狀(拉伸時)，金屬中的夾雜物也被拉長，形成纖維組織。金屬經(jīng)大的塑性變形時，由于位錯的密度增大和發(fā)生交互作用，大量位錯堆積在局部地區(qū)，并相互纏結(jié)，形成不均勻的分布，使晶粒分化成許多位向略有不同的小晶塊，而在晶粒內(nèi)產(chǎn)生亞晶粒。金屬塑性變形到很大程度(70%以上)時，由于晶粒發(fā)生轉(zhuǎn)動，使各晶粒的位向趨近于一致，形成特殊的擇優(yōu)取向，這種有序化的結(jié)構(gòu)叫做形變織構(gòu)。金屬發(fā)生塑性變形，隨變形度的增大，金屬的強(qiáng)度和硬度顯著提高，塑性和韌性明顯下降。這種現(xiàn)象稱為加工硬化，也叫形變強(qiáng)化。另外，由于纖維組織和形變織構(gòu)的形成，使金屬的性能產(chǎn)生各向異性。(15)在圖1-7所示的晶面、晶向中

52、，哪些是滑移面？哪些是滑移方向？圖中情況能否構(gòu)成滑移系？圖 1-7答:(a)FCC:(101 )晶面不是滑移面，晶向是滑移方向，但兩者不能構(gòu)成滑 移系。(b)FCC:(111 )晶面是滑移面，其上的0晶向也是滑移方向，兩者能構(gòu)成滑 移系。(c)BCC:(111 )晶面不是滑移面，其上的晶向不是滑移方向，兩者不能構(gòu) 成滑移系。(d)BCC:(110 )晶面是滑移面，1晶向也是滑移方向，但不在(110)晶面上，故兩者不能構(gòu)成滑移系。(16)用低碳鋼鋼板冷沖壓成形的零件，沖壓后發(fā)現(xiàn)各部位的硬度不同，為什么？答：主要是由于冷沖壓成形時，鋼板形成零件的不同部位所需發(fā)生的塑性變形量不同，因而加工硬化程度不

53、同所造成。(17)已知金屬鴇、鉛的熔點分別為3380c和327C,試計算它們的最低再結(jié)晶溫度，并分析鴇在900c加工、鉛在室溫加工時各為何種加工？答：金屬的最低再結(jié)晶溫度為：T再=(0.350.4)T熔點對金屬鴇：T熔點=273+3380=3653KT 再=(0.35 0.4)T 熔點=12791461K=10061188 C在900 c對金屬鴇進(jìn)行加工，略低于其最低再結(jié)晶溫度，應(yīng)屬冷加工。對金屬鉛：T熔點=273+327=600KT 再=(0.35 0.4)T 熔點=210240K=-63 -33 C在室溫(如23C)對金屬鉛進(jìn)行加工，明顯高于其最低再結(jié)晶溫度的上限-33 C,應(yīng)屬熱加工。(

54、18)何謂臨界變形度？分析造成臨界變形度的原因。答：塑性變形后的金屬再進(jìn)行加熱發(fā)生再結(jié)晶，再結(jié)晶后晶粒大小與預(yù)先變形度有關(guān)。使晶粒發(fā)生異常長大的預(yù)先變形度稱做臨界變形度。金屬變形度很小時，因不足以引起再結(jié)晶，晶粒不變。當(dāng)變形度達(dá)到工3 10%寸，金屬中少數(shù)晶粒變形，變形分布很不均勻，所以再結(jié)晶時生成的晶核少，晶粒大小相差極大，非常有利于晶粒發(fā)生吞并過程而很快長大，結(jié)果得到極粗大的晶粒。(19)在制造齒輪時，有時采用噴丸處理(將金屬丸噴射到零件表面上)，使齒 面得以強(qiáng)化。試分析強(qiáng)化原因。答：噴丸處理時，大量的微細(xì)金屬丸被噴射到零件表面上，使零件表層發(fā)生一定的塑性變形，因而對零件表面產(chǎn)生了加工硬化

55、效應(yīng)，同時也在表面形成殘余壓應(yīng)力，有助于提高零件的疲勞強(qiáng)度。(20)再結(jié)晶和重結(jié)晶有何不同？專業(yè)知識整理分享WOR幅式可編輯答：再結(jié)晶是指將冷變形（冷加工）的金屬加熱到最低再結(jié)晶溫度以上，通過 原子擴(kuò)散，使被拉長（或壓扁）、破碎的晶粒通過重新生核、長大變成新的均勻、 細(xì)小的等軸晶，同時消除加工硬化現(xiàn)象，使金屬的強(qiáng)度和硬度、塑性和韌性恢復(fù) 至變形前的水平。對鋼而言，再結(jié)晶溫度低于共析溫度727C,因此不會發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)類型的轉(zhuǎn)變。有些金屬在固態(tài)下，存在兩種或兩種以上的晶格形式，如鐵、鉆、鈦等。這類金 屬在冷卻或加熱過程中，具晶格形式會發(fā)生變化。金屬在固態(tài)下隨溫度的改變， 由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象，稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，也叫做重結(jié)晶。重結(jié) 晶也是一個通過原子擴(kuò)散進(jìn)行的形核、長大過程，但同時發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)類型的轉(zhuǎn) 變。（21）熱軋空冷的45鋼鋼材在重新加熱到超過臨界點后再空冷下來時，組 織為什么能細(xì)化？答：熱軋空冷的45鋼在室溫時組織為鐵素體 + 索氏體。重新加熱到臨界點以上， 組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。奧氏體在鐵素體和滲碳體的界面處形核。由于索氏體中鐵素 體、滲碳體的層片細(xì)、薄，因此奧氏體形核數(shù)目多，奧氏體晶粒細(xì)小。奧氏體再 空冷下來時，細(xì)小的奧氏體晶粒通過重結(jié)晶又轉(zhuǎn)變成鐵素體+索氏體，此時的組織就比熱軋空冷的45鋼組織細(xì)，達(dá)到細(xì)化和均勻組織的目的。（22）畫由