材料科學(xué)基礎(chǔ)答案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1.為什么室溫下金屬晶粒越細(xì)強(qiáng)度，硬度越高，塑性韌性也越好？答：金屬晶粒越細(xì)，晶界面積越大，位錯(cuò)障礙越多，需要協(xié)調(diào)的具有不同位向的晶粒越多，金屬塑性變形的抗力越高，從而導(dǎo)致金屬?gòu)?qiáng)度和硬度越高。金屬的晶粒越細(xì)，單位體積內(nèi)晶粒數(shù)目越多，同時(shí)參與變形的晶粒數(shù)目也越多，變形越均勻，推遲了裂紋的形成和擴(kuò)展，使得在斷裂前發(fā)生較大的塑性變形。在強(qiáng)度和塑性同時(shí)增加的情況下，金屬在斷裂前消耗的功增大，因而其韌性也比較好。因此，金屬的晶粒越細(xì)，其塑性和韌性也越好。2.冷塑性變形金屬產(chǎn)生加工硬化的原因？隨變形量增加，空密度增加。由于晶粒由有利位向而發(fā)生幾何硬化，因此使變形抗力增加。隨變形量

2、增加，亞結(jié)構(gòu)細(xì)化，亞晶界對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)有阻礙作用。答：晶體內(nèi)部存在位錯(cuò)源，變形時(shí)發(fā)生了位錯(cuò)增值，隨變形量增加，位錯(cuò)密度增加。由于位錯(cuò)之間的交互作用，使變形抗力增加。3.某廠用冷拉鋼絲繩吊運(yùn)出爐熱處理工件去淬火，鋼絲繩的承載能力遠(yuǎn)超過(guò)工件的質(zhì)量，但在工件的運(yùn)送過(guò)程中鋼絲繩發(fā)生斷裂，試分析其原因？答：冷拉鋼絲繩是利用熱加工硬化效應(yīng)提高其強(qiáng)度的，在這種狀態(tài)下的鋼絲中晶體缺陷密度增大，強(qiáng)度增加，處于加工硬化狀態(tài)。在淬火的溫度下保溫，鋼絲將發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大過(guò)程，組織和結(jié)構(gòu)恢復(fù)軟化狀態(tài)。在這一系列變化中，冷拉鋼絲的加工硬化效果將消失，強(qiáng)度下降，在再次起吊時(shí)，鋼絲將被拉長(zhǎng)，發(fā)生塑性變形，橫截面積減小，

3、強(qiáng)度將比保溫前低，所以發(fā)生斷裂。4細(xì)化晶粒方法 1.在澆注過(guò)程中： 1）增大過(guò)冷度； 2）加入變質(zhì)劑； 3）進(jìn)行攪拌和振動(dòng)等。 2. 在熱軋或鍛造過(guò)程中： 1)控制變形度； 2)控制熱軋或鍛造溫度。 3. 在熱處理過(guò)程中： 控制加熱和冷卻工藝參數(shù) 利用相變重結(jié)晶來(lái)細(xì)化晶粒。 4. 對(duì)冷變形后退火態(tài)使用的合金： 1)控制變形度； 2)控制再結(jié)晶退火溫度和時(shí)間5、試說(shuō)明滑移，攀移及交滑移的條件，過(guò)程和結(jié)果，并闡述如何確定位錯(cuò)滑移運(yùn)動(dòng)的方向。解答： 滑移：切應(yīng)力作用、切應(yīng)力大于臨界分切應(yīng)力 ；臺(tái)階攀移：純?nèi)形诲e(cuò)、正應(yīng)力、熱激活原子擴(kuò)散；多余半原子面的擴(kuò)大與縮小交滑移：純螺位錯(cuò)、相交位錯(cuò)線的多個(gè)滑移面

4、；位錯(cuò)增殖位錯(cuò)滑移運(yùn)動(dòng)的方向，外力方向與b一致時(shí)從已滑移區(qū)未滑移區(qū)。相反，從未滑移區(qū)已滑移區(qū)。6將經(jīng)過(guò)大量冷塑性變形（>70%以上）的純金屬長(zhǎng)棒一端浸入冷水中，另一端加熱至接近熔點(diǎn)的高溫（如0.9Tm），過(guò)程持續(xù)一小時(shí)，然后完全冷卻，作出沿棒長(zhǎng)度的硬度分布曲線（示意圖），并作簡(jiǎn)要說(shuō)明。如果此金屬為純鐵時(shí)，又會(huì)有何情況出現(xiàn)？例題解答： （I） T<T再，回復(fù)，硬度略下降 （II）再結(jié)晶 硬度下降較大 （III）晶粒長(zhǎng)大 進(jìn)一步下降沿棒長(zhǎng)度的硬度分布曲線示意如圖。在整個(gè)棒的長(zhǎng)度上，由于溫度不同，經(jīng)歷了回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大三個(gè)過(guò)程。（I） T<T再，僅發(fā)生回復(fù)，硬度略下降；（II

5、）發(fā)生再結(jié)晶，硬度下降較大，且隨溫度的升高，同樣1小時(shí)完成再結(jié)晶的體積百分?jǐn)?shù)增大，硬度隨之降低；（III）晶粒長(zhǎng)大，晶界對(duì)位錯(cuò)的阻礙較小，故硬度進(jìn)一步下降。若純金屬為純鐵，因純鐵有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，在上述情況下，由于到達(dá)一定溫度會(huì)發(fā)生重結(jié)晶而使晶粒細(xì)化，故在第（III）區(qū)域后會(huì)有硬度回升的第（IV）區(qū)。7. 金屬中常見的細(xì)化晶粒的措施有哪些？為什么常溫下金屬材料為什么晶粒越細(xì)小，不僅強(qiáng)度越高，而且塑性和韌性也越好例題解答： 細(xì)化晶粒方法：（1）鑄態(tài)使用的合金：合理控制冶鑄工藝，如增大過(guò)冷度、加入變質(zhì)劑、進(jìn)行攪拌和振動(dòng)等。（2）對(duì)熱軋或冷變形后退火態(tài)使用的合金：控制變形度、再結(jié)晶退火溫度和時(shí)間。（3

6、）對(duì)熱處理強(qiáng)化態(tài)使用的合金：控制加熱和冷卻工藝參數(shù)利用相變重結(jié)晶來(lái)細(xì)化晶粒。 常溫下金屬材料的晶粒越細(xì)，不僅強(qiáng)度、硬度越高，而且塑性、韌性也越好。原因是：材料在外力作用下發(fā)生塑性變形時(shí)，通常晶粒中心區(qū)域變形量較大，晶界及其附近區(qū)域變形量較小。因此在相同外力作用下，（1）大晶粒的位錯(cuò)塞積所造成的應(yīng)力集中促使相鄰的晶粒發(fā)生塑性變形的機(jī)會(huì)比小晶粒大得多，小晶粒的應(yīng)力集中小，則需要在較大的外加應(yīng)力下才能使相鄰的晶粒發(fā)生塑性變形；（2）細(xì)小晶粒的晶粒內(nèi)部和晶界附近的變形量較小，且變形均勻，相對(duì)來(lái)說(shuō)，因應(yīng)力集中引起開裂的機(jī)會(huì)少，著使得在斷裂之前承受較大的變形量，表現(xiàn)為有較高的塑性。8材料的強(qiáng)化方法有哪些？

7、分析他們的本質(zhì)上的異同點(diǎn)材料常用的強(qiáng)化方式：固溶強(qiáng)化、沉淀（析出）強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、形變強(qiáng)化、相變強(qiáng)化。(1)固溶強(qiáng)化是由于溶質(zhì)原子造成了點(diǎn)陣畸變，其應(yīng)力場(chǎng)將與位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生彈性交互作用、化學(xué)交互作用和靜電交互作用，并阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。是通過(guò)合金化對(duì)材料進(jìn)行的最基本的強(qiáng)化方法。（2）沉淀（析出）強(qiáng)化是通過(guò)過(guò)飽和固溶體的時(shí)效處理而沉淀析出細(xì)小彌散、均勻分布的第二相微粒，第二相與位錯(cuò)相互作用；（3）彌散強(qiáng)化是通過(guò)粉末冶金方法加入細(xì)小彌散、均勻分布的硬質(zhì)第二相形成復(fù)相，第二相阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，起強(qiáng)化作用。（4）細(xì)晶強(qiáng)化霍爾佩奇公式；細(xì)晶強(qiáng)化是唯一的使材料的強(qiáng)度和塑性同時(shí)提高的強(qiáng)化方法。（5）加工（形

8、變）強(qiáng)化塑性形過(guò)程中，位錯(cuò)發(fā)生增值，位錯(cuò)密度升高，導(dǎo)致形變胞的形成和不斷細(xì)化，對(duì)位錯(cuò)的滑移產(chǎn)生巨大的阻礙作用，可使金屬的變形抗力顯著升高。（6）相變強(qiáng)化相變時(shí)新相和母相具有不同組織結(jié)構(gòu)，在相變過(guò)程中形成大量的晶體缺陷。9在室溫下對(duì)Pb板進(jìn)行彎折，越彎越硬，但如果放置一段時(shí)間再進(jìn)行彎折，Pb板又像最初一樣柔軟，這是為什么？（Tm(Pb)=327）例題解答：在室溫下對(duì)Pb板進(jìn)行彎折，越彎越硬，發(fā)生了加工硬化。如果放置一段時(shí)間再進(jìn)行彎折，Pb板又像最初一樣柔軟，已發(fā)生了回復(fù)和再結(jié)晶。因T再=0.4·Tm(Pb) 0.4·（327273）273 = 33。10. 鋼絲繩吊工件，隨工

9、件放入1000爐中加熱，加熱完畢，吊出時(shí)繩斷原因？ 例題解答：冷加工加工硬化鋼絲繩的硬度和強(qiáng)度承載能力高加熱發(fā)生再結(jié)晶硬度和強(qiáng)度超過(guò)承載能力鋼絲繩斷裂11 單滑移是指只有一個(gè)滑移系進(jìn)行滑移?；凭€呈一系列彼此平行的直線。這是因?yàn)閱位苾H有一組.多滑移是指有兩組或兩組以上的不同滑移系同時(shí)或交替地進(jìn)行滑移。它們的滑移線或者平行，或者相交成一定角度。這是因?yàn)橐欢ǖ木w結(jié)構(gòu)中具有一定的滑移系，而這些滑移系的滑移面之間及滑移方向之間都 交滑移是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的滑移面沿共同的滑移方向同時(shí)或交替地滑移。它們的滑移線通常為折線或波紋狀。只是螺位錯(cuò)在不同的滑移面上反復(fù)“擴(kuò)展”的結(jié)果。2.7在鐵碳合金中主要的相

10、是哪幾個(gè)？?jī)蓚€(gè)最主要的恒溫反應(yīng)是什么？其生成的組織是什么？它們的性能有什么特點(diǎn)？答：鐵碳合金相圖中共有五個(gè)基本相，即液相L、鐵素體相F、高溫鐵素體相、奧氏體相A及滲碳體相Fe3C。在ECF水平線（1148）發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變L4.3 A2.11+Fe3C。轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為滲碳體基體上分布著一定形態(tài)、數(shù)量的奧氏體的機(jī)械混合物（共晶體），稱為萊氏體，以符號(hào)“Ld”表示，性能硬而脆。在PSK線（727）發(fā)生共析轉(zhuǎn)變A0.77 F0.0218+Fe3C。轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為鐵素體基體上分布著一定數(shù)量、形態(tài)的滲碳體的機(jī)械混合物（共析體），稱為珠光體，以符號(hào)“P”表示。珠光體的強(qiáng)度較高，塑性、韌性和硬度介于滲碳體和鐵素體之間。

11、2.9 根據(jù)鐵碳相圖對(duì)鐵碳合金進(jìn)行分類，試分析不同鐵碳合金成分、室溫平衡組織及性能之間關(guān)系。 答：由FeC相圖可將鐵碳合金分為以下幾類：工業(yè)純鐵：wC0.0218%， 組織為F+Fe3CIII亞共析鋼：0.0218%<wC<0.77%， 組織為F+P(F+Fe3C)共析鋼：wC=0.77%， 組織為珠光體P(F+Fe3C)過(guò)共析鋼：0.77%<wC<2.11%， 組織為P+ Fe3CII（網(wǎng)狀）亞共晶（白口）鑄鐵：2.11%<wC<4.3%， 組織為P+ Fe3CII+ Ld 共晶（白口）鑄鐵：wC=4.3%，組織為L(zhǎng)d (A+ Fe3C)或Ld過(guò)共晶（白口

12、）鑄鐵：4.3%<wC<6.69%， 組織為 Ld+ Fe3CI由F和Fe3C兩相構(gòu)成的鐵碳合金的室溫平衡組織，隨著含碳量的增加其變化規(guī)律為： F（+少量Fe3CIII）F+PPP+ Fe3CII（網(wǎng)狀）P+ Fe3CII+Ld Ld Ld+Fe3CI隨著含碳量的增加，組織組成發(fā)生相應(yīng)的變化，硬度增加，塑韌性降低；強(qiáng)度的變化是先增加后降低，大約在含碳量為0.9%時(shí)為最大值。合金中組織的不同引起的性能差異很大，這與Fe3C的存在形式密切相關(guān)，當(dāng)他與F（基體）構(gòu)成片層狀的P組織時(shí)，合金的強(qiáng)度和硬度均隨含碳量增加而增加，而當(dāng)Fe3C以網(wǎng)狀分布在晶界上時(shí)，不僅使塑韌性降低，也使強(qiáng)度降低；當(dāng)

13、Fe3C以粗大形態(tài)存在時(shí)（Ld或Fe3CI），塑韌性和強(qiáng)度會(huì)大大降低。2.11 從鐵一碳相圖的分析中回答：（1）隨碳質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的增加，硬度、塑性是增加還是減小？答：隨著含碳量的增加，硬度增加，塑韌性降低；因?yàn)殡S含碳量增加Fe3C數(shù)量越來(lái)越多。（2）過(guò)共析鋼中網(wǎng)狀滲碳體對(duì)強(qiáng)度、塑性的影響怎樣？答：對(duì)基體產(chǎn)生嚴(yán)重的脆化，使強(qiáng)度和塑性下降。（3）鋼有塑性而白口鐵幾乎無(wú)塑性？答：鋼是以塑韌的F為基體，而白口鐵是以硬脆的Fe3C為基體，所以鋼有塑性，而白口鐵幾乎無(wú)塑性。（4）哪個(gè)區(qū)域熔點(diǎn)最低？哪個(gè)區(qū)域塑性最好？答：共晶白口鑄鐵熔點(diǎn)最低。A區(qū)塑性最好。2.13 根據(jù)Fe-Fe3C相圖，說(shuō)明產(chǎn)生下列現(xiàn)象的原

14、因：（1）含碳量為1.0%的鋼比含碳量為0.5%的鋼硬度高；答：因?yàn)殇摰挠捕入S含碳量的增加而增加。（2）在室溫下含碳量0.8%的鋼其強(qiáng)度比含碳量1.2%的鋼強(qiáng)度高；答：含碳量超過(guò)0.9%后，F(xiàn)e3C以網(wǎng)狀分布在晶界上，從而使鋼的強(qiáng)度大大下降。（3）低溫萊氏體的塑性比珠光體的塑性差；答：因?yàn)榈蜏厝R氏體是由共晶Fe3C、Fe3CII和珠光體組成，因此比起但純的珠光體來(lái)說(shuō)，其塑性要差。（4）在1100，含碳量0.4%的鋼能進(jìn)行鍛造，含碳量4.0%的生鐵不能鍛造；答：因?yàn)樵?100，含碳量0.4%的鋼處于A單相區(qū)，而含碳量4.0%的生鐵處于A+ Fe3CII+Ld；（5）鋼鉚釘一般用低碳鋼制成；答：鋼

15、鉚釘需要有良好的塑韌性，另外需要兼有一定的抗剪切強(qiáng)度，因而使用低碳鋼制成；（6）鉗工鋸0.8%C、1.0%C、1.2%C等鋼材比鋸0.1%C、0.2%C鋼材費(fèi)力，鋸條容易磨損；答：0.8%C、1.0%C、1.2%C中的含碳量高，組織中的Fe3C的含量遠(yuǎn)比0.1%C、0.2%C鋼中的含量高，因此比較硬，比較耐磨；（7）鋼適宜于通過(guò)壓力加工成形，而鑄鐵適宜于鑄造成型；答：鑄鐵的熔點(diǎn)低，合金易熔化、鑄造過(guò)程易于實(shí)施；鋼的含碳量比鑄鐵低，通過(guò)加熱可進(jìn)入單相固溶體區(qū)，從而具有較好的塑性、較低的變形抗力，不易開裂，因此適宜于壓力加工成形。第3章 工程材料成形過(guò)程中的行為與性能變化思考題與習(xí)題P813、金屬

16、晶粒大小對(duì)機(jī)械性能有什么影響？如何控制晶粒的大??？P67P68答：機(jī)械工程中應(yīng)用的大多數(shù)金屬材料是多晶體。同樣的金屬材料在相同的變形條件下，晶粒越細(xì)，晶界數(shù)量就越多，晶界對(duì)塑性變形的抗力越大，同時(shí)晶粒的變形也越均勻，致使強(qiáng)度、硬度越高，塑性、韌性越好。因此，在常溫下使用的金屬材料，一般晶粒越細(xì)越好。晶粒度的大小與結(jié)晶時(shí)的形核率N和長(zhǎng)大速度G有關(guān)。形核率越大，在單位體積中形成的晶核數(shù)就越多，每個(gè)晶粒長(zhǎng)大的空間就越小，結(jié)晶結(jié)束后獲得的晶粒也就越細(xì)小。同時(shí)，如果晶體的長(zhǎng)大速度越小，則在晶體長(zhǎng)大的過(guò)程中可能形成的晶粒數(shù)目就越多，因而晶粒也越小。 細(xì)化晶粒的方法有：1）增大過(guò)冷度提高形核率和長(zhǎng)大速度的比

17、值，使晶粒數(shù)目增大，獲得細(xì)小晶粒；2）加入形核劑可促進(jìn)晶核的形成，大大提高形核率，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的；3）機(jī)械方法用攪拌、振動(dòng)等機(jī)械方法迫使凝固中的液態(tài)金屬流動(dòng)，可以使附著于鑄型壁上的細(xì)晶粒脫落，或使長(zhǎng)大中的樹枝狀晶斷落，進(jìn)入液相深處，成為新晶核形成的基底，因而可以有效地細(xì)化晶粒。6.室溫下，對(duì)一根鐵絲進(jìn)行反復(fù)彎曲拉直試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)一定次數(shù)后，鐵絲變得越來(lái)越硬，試分析原因。如果將這根彎曲拉直試驗(yàn)后的鐵絲進(jìn)行一定溫度的加熱后，待冷至室溫，然后再試著彎曲，發(fā)現(xiàn)又比較容易彎曲了，試分析原因。答：鐵絲進(jìn)行反復(fù)彎曲拉直的過(guò)程是塑性變形的過(guò)程，在經(jīng)過(guò)一定次數(shù)后鐵絲產(chǎn)生了加工硬化，因此強(qiáng)度硬度越來(lái)越高；若進(jìn)行一

18、定溫度的加熱后，變形的鐵絲發(fā)生了回復(fù)再結(jié)晶，加工硬化消除，硬度降低，所以又比較容易彎曲了。7、什么是金屬的回復(fù)和再結(jié)晶過(guò)程？回復(fù)和再結(jié)晶過(guò)程中金屬的組織性能發(fā)生了哪些變化？P75答：回復(fù)：塑性變形后的金屬加熱時(shí)，開始階段由于加熱溫度不高，原子獲得的活動(dòng)能力較小，只能進(jìn)行短距離的擴(kuò)散，金屬的顯微組織仍保持纖維組織，力學(xué)性能也不發(fā)生明顯的變化。在這一階段內(nèi)，原子的短距離擴(kuò)散使晶體在塑性變形過(guò)程中產(chǎn)生的晶體缺陷減少，晶格畸變大部分消除，材料中的殘余應(yīng)力基本消除，導(dǎo)電性和抗腐蝕能力也基本恢復(fù)至變形前的水平。再結(jié)晶：把經(jīng)歷回復(fù)階段的金屬加熱到更高溫度時(shí)，原子活動(dòng)能力增大，金屬晶粒的顯微組織開始發(fā)生變化，

19、由破碎的晶粒變成完整的晶粒，由拉長(zhǎng)的纖維狀晶粒轉(zhuǎn)變成等軸晶粒。這種變化經(jīng)歷了兩個(gè)階段，即先在畸變晶粒邊界上形成無(wú)畸變晶核，然后無(wú)畸變晶核長(zhǎng)大，直到全部轉(zhuǎn)化為無(wú)畸變的等軸晶粒。該過(guò)程無(wú)相變發(fā)生，也為原子擴(kuò)散導(dǎo)致的形核、長(zhǎng)大過(guò)程，因此稱為再結(jié)晶。金屬在再結(jié)晶過(guò)程中，由于冷塑性變形產(chǎn)生的組織結(jié)構(gòu)變化基本恢復(fù)，力學(xué)性能也隨之發(fā)生變化，金屬的強(qiáng)度和硬度下降，塑性和韌性上升，加工硬化現(xiàn)象逐漸消失，金屬的性能重新恢復(fù)至冷塑性變形之前的狀態(tài)。8、什么是加工硬化？試述金屬在塑性變形中發(fā)生加工硬化的原因？試分析加工硬化的利與弊。P74答：加工硬化：金屬在塑性變形過(guò)程中，隨著變形程度增加，強(qiáng)度、硬度上升，塑性、韌性

20、下降，這種現(xiàn)象稱加工硬化（也叫形變強(qiáng)化）。加工硬化的原因：金屬變形過(guò)程主要是通過(guò)位錯(cuò)沿著一定的晶面滑移實(shí)現(xiàn)的。在滑移過(guò)程中，位錯(cuò)密度大大增加，位錯(cuò)間又會(huì)相互干擾相互纏結(jié)，造成位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力增加，同時(shí)亞晶界的增多，從而出現(xiàn)加工硬化現(xiàn)象。利與弊：加工硬化加大了金屬進(jìn)一步變形的抗力，甚至使金屬開裂，對(duì)壓力加工產(chǎn)生不利的影響。因此需要采取措施加以軟化，恢復(fù)其塑性，以利于繼續(xù)形變加工。但是，對(duì)于某些不能用熱處理方法強(qiáng)化的合金，加工硬化又是一種提高其強(qiáng)度的有效的強(qiáng)化手段。為什么低溫萊氏體比珠光體塑性差低溫萊氏體:含有大量的,成為基體組織,我們知道是一個(gè)硬脆相,故低溫萊氏體塑性很差-難以進(jìn)行變形加工,(但因具

21、有共晶轉(zhuǎn)變,有良好的鑄造性能.)而是和滲碳體組成的層片狀的機(jī)械混合物,且滲碳體的比例小.大概1/8,故有相當(dāng)?shù)乃苄?可以進(jìn)行變形加工.2-7為何單晶體具有各向異性，而多晶體在一般情況下不顯示出各向異性？答：因?yàn)閱尉w內(nèi)各個(gè)方向上原子排列密度不同，造成原子間結(jié)合力不同，因而表現(xiàn)出各向異性；而多晶體是由很多個(gè)單晶體所組成，它在各個(gè)方向上的力相互抵消平衡，因而表現(xiàn)各向同性。44 在常溫下為什么細(xì)晶粒金屬?gòu)?qiáng)度高，且塑性、韌性也好？試用多晶體塑性變形的特點(diǎn)予以解釋。答：晶粒細(xì)小而均勻，不僅常溫下強(qiáng)度較高，而且塑性和韌性也較好，即強(qiáng)韌性好。 原因是：（1）強(qiáng)度高：Hall-Petch公式。晶界越多，越難滑

22、移。（2）塑性好：晶粒越多，變形均勻而分散，減少應(yīng)力集中。（3）韌性好：晶粒越細(xì)，晶界越曲折，裂紋越不易傳播。46 生產(chǎn)中加工長(zhǎng)的精密細(xì)杠（或軸）時(shí)，常在半精加工后，將將絲杠吊掛起來(lái)并用木錘沿全長(zhǎng)輕擊幾遍在吊掛715天，然后再精加工。試解釋這樣做的目的及其原因？ 答：這叫時(shí)效處理一般是在工件熱處理之后進(jìn)行原因用木錘輕擊是為了盡快消除工件內(nèi)部應(yīng)力減少成品形變應(yīng)力吊起來(lái)，是細(xì)長(zhǎng)工件的一種存放形式吊個(gè)7天，讓工件釋放應(yīng)力的時(shí)間，軸越粗放的時(shí)間越長(zhǎng)。410 用一冷拔鋼絲繩吊裝一大型工件入爐，并隨工件一起加熱到1000，保溫后再次吊裝工件時(shí)鋼絲繩發(fā)生斷裂，試分析原因？ 答：由于冷拔鋼絲在生產(chǎn)過(guò)程中受到擠

23、壓作用產(chǎn)生了加工硬化使鋼絲本身具有一定的強(qiáng)度和硬度，那么再吊重物時(shí)才有足夠的強(qiáng)度，當(dāng)將鋼絲繩和工件放置在1000爐內(nèi)進(jìn)行加熱和保溫后，等于對(duì)鋼絲繩進(jìn)行了回復(fù)和再結(jié)晶處理，所以使鋼絲繩的性能大大下降，所以再吊重物時(shí)發(fā)生斷裂。411 在室溫下對(duì)鉛板進(jìn)行彎折，越彎越硬，而稍隔一段時(shí)間再行彎折，鉛板又像最初一樣柔軟這是什么原因？答：鉛板在室溫下的加工屬于熱加工，加工硬化的同時(shí)伴隨回復(fù)和再結(jié)晶過(guò)程。越彎越硬是由于位錯(cuò)大量增加而引起的加工硬化造成，而伴隨著回復(fù)和再結(jié)晶過(guò)程，等軸的沒有變形晶粒取代了變形晶粒，硬度和塑性又恢復(fù)到了未變形之前。53 一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共晶滲碳體、共析滲碳體異同

24、？答：一次滲碳體：由液相中直接析出來(lái)的滲碳體稱為一次滲碳體。 二次滲碳體：從A中析出的滲碳體稱為二次滲碳體。三次滲碳體：從F中析出的滲碳體稱為三次滲碳體共晶滲碳體：經(jīng)共晶反應(yīng)生成的滲碳體即萊氏體中的滲碳體稱為共晶滲碳體共析滲碳體：經(jīng)共析反應(yīng)生成的滲碳體即珠光體中的滲碳體稱為共析滲碳體組織形狀不同，對(duì)基體的影響不同。共同點(diǎn) 同屬于一個(gè)相，晶體結(jié)構(gòu)相同，化學(xué)成分相同。 55 某倉(cāng)庫(kù)中積壓了許多退火狀態(tài)的碳鋼，由于鋼材混雜不知其化學(xué)成分，現(xiàn)找出一根，經(jīng)金相分析后發(fā)現(xiàn)組織為珠光體和鐵素體，其中珠光體占75。問(wèn)此鋼的碳含量大約為多少？答： P%·0.77%75×0.770.57755

25、7 根據(jù)鐵碳相圖解釋下列現(xiàn)象 ：1)含碳量1.0%的鋼比含碳量0.5%的鋼硬度高；2)在室溫平衡狀態(tài)下，含碳量為0.8%的鋼比含碳量為1.2%的鋼強(qiáng)度高；3)室溫下萊氏體比珠光體塑性差；答：1) 含碳量1.0%的鋼比含碳量0.5%的鋼硬度高；中滲碳體的量提高，因此硬度提高。2) 在室溫平衡狀態(tài)下，含碳量為0.8%的鋼比含碳量為1.2%的鋼強(qiáng)度高；鋼的強(qiáng)度是典型的對(duì)組織敏感的性能指標(biāo)，細(xì)密相間的兩相組織珠光體具有較高的強(qiáng)度，因此提高珠光體的比例可改善鋼的強(qiáng)度，而連續(xù)分布在原奧氏體晶界上的二次滲碳體將降低鋼的強(qiáng)度。0.8%的鋼中珠光體的比例高于1.2%的鋼，同時(shí)1.2%的鋼含有更多的二次滲碳體，故

26、0.8%的鋼比1.2%的鋼強(qiáng)度高。3)室溫下萊氏體比珠光體塑性差；室溫下萊氏體Fe3C+P，即珠光體分布滲碳體相的基底上，而滲碳體基底的脆性極大，萊氏體表現(xiàn)為脆性的，幾乎不能塑性變形。1強(qiáng)度：強(qiáng)度是指在外力作用下，材料抵抗變形和斷裂的能力。2屈服強(qiáng)度：材料在外力作用下開始發(fā)生塑性變形的最低應(yīng)力值。3彈性極限：產(chǎn)生的變形是可以恢復(fù)的變形的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的彈性變形階段最大應(yīng)力稱為彈性極限。4彈性模量：材料在彈性變形范圍內(nèi)的應(yīng)力與應(yīng)變的比值稱為彈性模量。5抗拉強(qiáng)度：抗拉強(qiáng)度是試樣拉斷前所能承受的最大應(yīng)力值。6塑性：斷裂前材料產(chǎn)生的塑性變形的能力稱為塑性。 7硬度：硬度是材料抵抗硬物壓入其表面的能力。 8沖擊

27、韌度：沖擊韌度是材料抵抗沖擊載荷的能力。9斷裂韌度：斷裂韌度是材料抵抗裂紋擴(kuò)展的能力。10疲勞強(qiáng)度：疲勞強(qiáng)度是用來(lái)表征材料抵抗疲勞的能力。20蠕變：固體材料在保持應(yīng)力不變的條件下，應(yīng)變隨時(shí)間延長(zhǎng)而增加的現(xiàn)象。1晶體：晶體是原子或分子在三維空間做有規(guī)律的周期性重復(fù)排列的固體。2晶格：為便于理解和描述，常用一些假想的連線將各原子的中心連接起來(lái)，把原子看做一個(gè)點(diǎn)，這樣形成的幾何圖形稱為晶格。5晶胞：晶格中的一個(gè)基本單元。6晶向：晶格中各原子列的位向。7單晶體：由原子排列位向或方式完全一致的晶格組成的稱為單晶體。8晶體缺陷：偏離晶體完整性的微觀區(qū)域稱為晶體缺陷。9空位：是指未被原子占據(jù)的晶格節(jié)點(diǎn)。10

28、間隙原子：是指位于晶格間隙中的原子。11晶面：在晶格中由一系列原子組成的平面。12位錯(cuò)線：是指在晶體中，某處有一列或若干列原子發(fā)生了某種有規(guī)律的錯(cuò)排現(xiàn)象。13晶界：晶界是位向不同，相鄰晶粒之間的過(guò)渡層。14合金：是指由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬元素與非金屬元素組成的，具有金屬特性的物質(zhì)。15組元：組成合金最基本的獨(dú)立物質(zhì)。16合金系：一系列相同組員組成的不同成分的合金稱為合金系。17合金化：采用合金元素來(lái)改變金屬性能的方法稱為合金化。18相：合金中具有相同化學(xué)成分，相同晶體結(jié)構(gòu)和相同物理或化學(xué)性能并與該系統(tǒng)其余部分以界面相互隔開的均勻組成部分。19固溶體：是指溶質(zhì)組員溶入溶劑晶格中而形成的

29、單一的均勻固體。20置換固溶體：置換固溶體是指溶質(zhì)原子取代了溶劑晶格中某些節(jié)點(diǎn)上的原子。21間隙固溶體：間隙固溶體是溶質(zhì)原子嵌入溶劑晶格間隙中，不占據(jù)晶格節(jié)點(diǎn)位置。22有限固溶體：在一定條件下，溶質(zhì)組員在固體中有一定的限度，超過(guò)這個(gè)限度就不再溶解了。23無(wú)限固溶體：若溶質(zhì)可以任意比例融入溶劑，即溶質(zhì)的的溶解度可達(dá)%100，則固溶體稱為無(wú)限固溶體。24固溶強(qiáng)化：固溶體中溶質(zhì)原子的溶入引起晶格畸變，使晶體處于高能狀態(tài)，從而提高合金的強(qiáng)度和硬度。25金屬化合物：兩組元A和B組成合金時(shí)，除了可形成以A或以B為基的固溶體外，還可能相互作用化和形成新相，這種新相通常是化合物，一般可用AmBn表示。26晶體

30、相：晶體相是一些以化合物或以化合物為基的固溶體，是決定陶瓷材料物理，化學(xué)和力學(xué)性能的主要組成物。31結(jié)晶溫度：金屬結(jié)晶時(shí)都存在著一個(gè)平衡結(jié)晶溫度Tm，液體中的原子結(jié)晶到晶體上的數(shù)目，等于晶體上的原子溶入液體中的數(shù)目。32過(guò)冷度：實(shí)際結(jié)晶溫度與平衡結(jié)晶溫度Tm之差稱為過(guò)冷度。33細(xì)晶強(qiáng)化：金屬的強(qiáng)度，塑性和韌性都隨晶粒的細(xì)化而提高，稱為細(xì)晶強(qiáng)化。36共晶反應(yīng)：共晶反應(yīng)是指從某種成分固定的合金溶液中，在恒溫下同時(shí)結(jié)晶出兩種成分和結(jié)構(gòu)皆不相同的固相反應(yīng)。37共析反應(yīng)：共析反應(yīng)是指由一種固相在恒溫（共析溫度）下同時(shí)轉(zhuǎn)變成兩種新的固相。38鐵素體：是碳在Fe中形成的間隙固溶體。 39奧氏體：是碳在Fe中

31、形成的間隙固溶體。40滲碳體：是鐵和碳的金屬化合物（Fe3C），其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.69% 。41珠光體：是鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物。44共析鋼： 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.77%，組織是珠光體。45亞共析鋼： 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.77%，組織是珠光體和鐵素體。46過(guò)共析鋼： 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.77%，組織是珠光體和二次滲碳體。47共晶鑄鐵： 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.3%，組織是萊氏體。48亞共晶鑄鐵： 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于4.3%，組織是萊氏體、珠光體和二次滲碳體。49過(guò)共晶鑄鐵： 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于4.3%，組織是萊氏體和一次滲碳體。二、填空題。1實(shí)際金屬中存在著的晶體缺陷有 點(diǎn) 缺陷、 線 缺陷和 面

32、缺陷。2世界金屬中晶體的點(diǎn)缺陷分為 空位 和 間隙原子 兩種。3常見合金中存在的相可以歸納為 固溶體 和 金屬化合物 兩大類。4固溶體按照溶質(zhì)原子在溶劑原子中的位置可以分為 置換 固溶體和 間隙 固溶體。5固溶體按照溶解度的大小可以分為 有限 固溶體和 無(wú)限 固溶體。6固溶體按溶質(zhì)原子在溶劑晶格中分布的特點(diǎn)分為 無(wú)序 固溶體和 有序 固溶體。8實(shí)際結(jié)晶溫度總是 低于 平衡結(jié)晶溫度，兩者之差稱為 過(guò)冷度 。 9共析鋼隨溫度下降至727C時(shí)發(fā)生共析反應(yīng)，有奧氏體中析出 珠光體 和 三次滲碳體 。10共晶鑄鐵隨溫度下降至1148C時(shí)發(fā)生共晶反應(yīng)，有液體中同時(shí)析出 萊氏體 和 珠光體 。11典型的金屬

33、晶體結(jié)構(gòu)有 體心立方晶格 、 面心立方晶格 和 密排六方晶格 三種。12純鐵具有同素異構(gòu)性，當(dāng)加熱到912C時(shí)，將由 體心立方 晶格的 -Fe轉(zhuǎn)變?yōu)?面心立方 晶格的 - Fe ，加熱到1394C時(shí)，又由 面心立方 晶格的 - Fe轉(zhuǎn)變?yōu)?體心立方 晶格的 - Fe。 14金屬的 平衡結(jié)晶溫度 與 實(shí)際結(jié)晶溫度 之差，稱為過(guò)冷度。16金屬結(jié)晶后的晶粒越細(xì)小， 強(qiáng)度 、 塑性 和 韌性 越高。 17合金是由兩種或兩種以上的 金屬元素 或 金屬元素 與 非金屬元素 組成的具有金屬特性的物質(zhì)，組成合金最基本的獨(dú)立物質(zhì)稱為組員。18由于構(gòu)成合金各組員之間的相互作用不同，合金的結(jié)構(gòu)有 固溶體

34、和 金屬化合物 兩大類。 19鐵碳合金是由鐵和碳組成的二元合金，其基本組織有 鐵素體、滲碳體、奧氏體、 珠光體、萊氏體。1.簡(jiǎn)述金屬三種典型晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。答：體心立方晶格：在立方體的8個(gè)頂角上和立方體中心各有1個(gè)原子； 面心立方晶格：在立方體的8個(gè)頂角上和6個(gè)面的中心各有1個(gè)原子； 密排六方晶格：在六棱柱的上、下六角形面的頂角上和面的中心各有1個(gè)原子，在六棱柱體的中間有3個(gè)原子。2.金屬的實(shí)際晶體中存在哪些晶體缺陷？它們對(duì)性能有什么影響？答：金屬的實(shí)際晶體中存在三種晶體缺陷：點(diǎn)缺陷空位和間隙原子； 線缺陷位錯(cuò)線；面缺陷晶界；影響： 一般情況下，晶體缺陷的存在可以提高金屬的強(qiáng)度，而且金屬缺陷常

35、常降低金屬的耐腐蝕性能，可以通過(guò)腐蝕觀察金屬的各種缺陷。3.合金元素在金屬中的存在形式有哪幾種？它們各自具有什么特性？答：合金元素在金屬中的存在形式有兩種：固溶體和金屬化合物特性： 固溶體，保持溶劑的晶格結(jié)構(gòu)，但會(huì)引起溶劑晶格不同程度的畸變，試晶體處于高能狀態(tài)，從而提高合金個(gè)強(qiáng)度和硬度。金屬化合物，一般都具有高熔點(diǎn)、高硬度，但很脆，可提高合金的強(qiáng)度、硬度及耐磨性能。4.什么事固溶強(qiáng)化？造成固溶強(qiáng)化的原因是什么？答：固溶強(qiáng)化：固溶體中溶質(zhì)原子的溶入引起晶格畸變，使晶體處于高能狀態(tài)，從而合金的強(qiáng)度和硬度，即為固溶強(qiáng)化。8.金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是什么？答：結(jié)晶時(shí)首先是從液體中形成一些稱之為晶核的細(xì)小晶

36、體開始的，然后已形成的晶核按各自不同的位向不斷長(zhǎng)大。同時(shí)，在液體中有產(chǎn)生新的晶核并逐漸長(zhǎng)大，直至液體全部消失，形成由許多位向不同、外形不規(guī)則的晶粒所組成的多晶體。11.何謂共晶反應(yīng)、勻晶反應(yīng)和共析反應(yīng)？試比較三種反應(yīng)的異同點(diǎn)。 答：共晶反應(yīng)：指從某種成分固定的合金溶液中、在恒溫下同時(shí)結(jié)晶出兩種成分和結(jié)構(gòu)皆不相同的固相的反應(yīng)；勻晶反應(yīng)：從液相中結(jié)晶出固溶體的反應(yīng)；共析反應(yīng)：由一種固相在恒溫下同時(shí)轉(zhuǎn)變成兩種新的固相。14.為什么鑄造合金常選用接近共晶成分的合金？為什么要進(jìn)行壓力加工的合金常選用單相固溶體成分的合金？答：鑄造合金常選用接近共晶成分的合金是因?yàn)榻咏簿С煞值暮辖鹑埸c(diǎn)低，結(jié)晶范圍小，流動(dòng)

37、性好，具有良好的鑄造性能。進(jìn)行壓力加工的合金常選用單相固溶體成分的合金是因?yàn)閱蜗喙倘荏w成分的合金有良好的塑性，變形抗力小，具有良好的可鍛性。15.何謂、Fe3C、P、A、Ld（Ld）？ 它們的結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)、力學(xué)性能有何特點(diǎn)？答：鐵素體： 為體心立方結(jié)構(gòu)，因溶碳能力差，故強(qiáng)度、硬度不高，塑性、韌性良好； 、A奧氏體：為面心立方結(jié)構(gòu)，有一定的溶碳能力，一般硬度較低而塑性較高；Fe3C滲碳體： 為鐵和碳的金屬化合物，硬度高，脆性大，塑性和韌性幾乎為零；P珠光體： 鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物，因滲碳體的強(qiáng)化作用，故具有良好的力學(xué)性能；Ld（Ld）萊氏體(低溫萊氏體) ：萊氏體為奧氏體和滲碳體的化合物

38、，低溫萊氏體為珠光體和滲碳體的產(chǎn)物，二者因滲碳體較多，屬脆性組織。18.滲碳體有哪5種基本形態(tài)，它們的來(lái)源和形態(tài)有何區(qū)別？ 答：（1）一次滲碳體：從液體中直接析出，呈長(zhǎng)條狀；（2）二次滲碳體：從奧氏體中析出，沿晶界呈網(wǎng)狀；（3）三次滲碳體：從鐵素體中析出，沿晶界呈小片或粒狀；（4）共晶滲碳體：同奧氏體相關(guān)形成，在萊氏體中為連續(xù)的基體；（5）共析滲碳體：同鐵素體交互形成，呈交替片狀。19.根據(jù)Fe-Fe3C相圖，說(shuō)明產(chǎn)生下列現(xiàn)象的原因（1）碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%的鋼比碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的鋼硬度高；（2）低溫萊氏體的塑性比珠光體的塑性差；（3）捆扎物體一般用鐵絲（鍍鋅的碳鋼絲），而起重機(jī)起吊重

39、物卻用鋼絲繩（用60、65、70、75等鋼制成）；（4）一般要把剛才加熱的高溫（約1000-1250）下進(jìn)行熱軋或鍛造；（5）鋼適宜于通過(guò)壓力加工成形，而鑄鐵適宜通過(guò)鑄造成形。 答：（1）c=1.0%的鋼成分是F+P，而c=0.5%的鋼成分是P+ Fe3C。Fe3C硬度高，脆性大，而F因溶碳能力差，強(qiáng)度、硬度低。所以碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%的鋼比碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的鋼硬度高；（2）低溫萊氏體為珠光體和滲碳體的混合物，因?yàn)闈B碳體硬度高，脆性大，所以比珠光體的塑性差；（3）鐵絲中含有較多的珠光體和滲碳體，強(qiáng)度高，但質(zhì)脆。而鋼絲中含有鐵素體和滲碳體，不但強(qiáng)度滿足要求，還具有較好的韌性；（4）把剛才

40、加熱的高溫（約1000-1250）時(shí)，其內(nèi)部組織轉(zhuǎn)化為奧氏體，塑性較高，易于塑性成形，適合進(jìn)行熱軋或鍛造；（5）鋼含有較多的鐵素體，含碳量較低，塑性和韌性好，所以宜于通過(guò)壓力加工成形，而鑄鐵含有較多的珠光體和滲碳體，熔點(diǎn)低，結(jié)晶范圍小，具有良好的鑄造性能。9結(jié)合相圖，說(shuō)明鐵素體、奧氏體的最大、最小溶解度（含碳量）；計(jì)算含碳量為1.0%，1.4%的合金室溫平衡組織中二次滲碳體的相對(duì)量(%) ，并說(shuō)明碳鋼的含碳量一般不超過(guò)1.4%的原因。鐵素體的最大、最小溶解度分別為0.0218%和0.0008%或近似為0 。奧氏體的最大、最小溶解度分別為2.11%和0.77%。 1%C的鋼中Fe3C量設(shè)為Fe3

41、CFe3C=1.0-0.77/6.69-0.77=4%。1.4%C 的鋼中Fe3C量設(shè)為Fe3C，F(xiàn)e3C=1.4-0.77/6.69-0.77=11%.因?yàn)椋?dāng)含碳量大于1.40以后，二次滲碳體呈嚴(yán)重連續(xù)網(wǎng)狀分布在晶界上，破壞了基體的連續(xù)性，大大降低了鋼的強(qiáng)韌性。實(shí)際測(cè)得的晶體滑移所需臨界切應(yīng)力比理論計(jì)算的數(shù)值小得多；為什么呢?：理論計(jì)算是假定兩側(cè)發(fā)生整體移動(dòng)，其值大，但實(shí)際晶體滑移是的運(yùn)動(dòng)、并不需正排原子一齊移動(dòng)，而僅位錯(cuò)附近少數(shù)原子作短距離移動(dòng)，故而所需要的臨界分切應(yīng)力要小得多。4 在勻晶轉(zhuǎn)變中，結(jié)晶的固相，其成分與合金的成分是否一樣？與液相的成分是否一樣？若不一樣，請(qǐng)指出何種成分的含量

42、提高了（以Ni Cu合金為例）。固相的成分與合金的成分不同，含有更多的Ni，與液相的成分也不同，也是含有更多的Ni。5 對(duì)于Ni Cu合金，若以平衡結(jié)晶，獲得的室溫組織的形貌是怎樣的？若以不平衡結(jié)晶，則獲得的室溫組織的形貌又是怎樣的？并簡(jiǎn)述原因。（請(qǐng)參考圖5-14和圖5-17）若平衡結(jié)晶，獲得的室溫組織形貌為等軸晶，以不平衡結(jié)晶，組織形貌為樹枝晶。因?yàn)椋翰黄胶饨Y(jié)晶時(shí)，先結(jié)晶的固相富含高熔點(diǎn)組元，形成樹枝晶的枝干，最后結(jié)晶的固相富含低熔點(diǎn)組元，處于枝干之間，腐蝕時(shí)不同成分的腐蝕程度不同，所以顯示出樹枝晶形貌。一名詞解釋1、 致密度：表示晶胞中原子所占體積與晶胞體積的比值，是衡量原子排列緊密程度的

43、參數(shù)，致密度越大，晶體中原子排列越緊密，晶體結(jié)構(gòu)越致密。2、 相：合金中具有同一聚集狀態(tài)、同一晶體結(jié)構(gòu)、成分基本相同、并有明確界面與其他部分相分開的均勻組成部分。3、 固溶體：指以合金某一組元為溶劑，在其晶格中溶入其他組元原子（溶質(zhì)）后所形成的一種合金相，其特征是仍保持溶劑晶格類型，結(jié)點(diǎn)上或間隙中含有其他組元原子。4、 離異共晶：成分點(diǎn)靠近共晶轉(zhuǎn)變線兩端的亞共晶和過(guò)共晶合金，結(jié)晶后組織中初晶量多，共晶體數(shù)量少，而且共晶體中與初晶相同的一相與初晶結(jié)合在一起，將共晶體中另一相推至晶界，造成的共晶體兩相分離的非平衡組織。5、 平衡分配系數(shù)：固溶體合金在結(jié)晶過(guò)程中具有選分結(jié)晶的特點(diǎn)。因此在一定溫度下平

44、衡時(shí)，固相成分與液相成分之比稱為平衡分配系數(shù)。該參數(shù)反映了溶質(zhì)在固液兩相中的分配系數(shù)及溶質(zhì)對(duì)合金熔點(diǎn)的影響程度。6、 反應(yīng)擴(kuò)散：在固態(tài)擴(kuò)散的過(guò)程中，如果滲入元素在金屬中溶解度有限，隨著擴(kuò)散原子增多，當(dāng)滲入原子的濃度超過(guò)飽和溶解度時(shí)則形成不同于原相的固液體或中間相，從而使金屬表層分為出現(xiàn)新相和不出現(xiàn)新相的兩層，這種通過(guò)擴(kuò)散而形成新相的過(guò)程稱為反應(yīng)擴(kuò)散。7、 固溶強(qiáng)化：當(dāng)形成固溶體后，溶劑晶格中因溶有溶質(zhì)原子而產(chǎn)生晶格畸變，溶質(zhì)原子的應(yīng)力場(chǎng)會(huì)與位錯(cuò)產(chǎn)生交互作用而阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，增大了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，使得臨界分切應(yīng)力遠(yuǎn)比純金屬打，滑移系開動(dòng)比純金屬困難，使材料的塑性變形抗力提高，硬度、強(qiáng)度上升，而塑性

45、、韌性下降的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。8、 退火：將金屬及其合金加熱至相變溫度以上，保溫一段時(shí)間，然后以較為緩慢的速度冷卻，以獲得近于平衡組織的熱處理工藝稱為退火。9、 柏氏矢量：用來(lái)描述位錯(cuò)引起晶格畸變的物理量。該矢量的模是位錯(cuò)的強(qiáng)度，表示晶格總畸變的大小，其方向表示晶格點(diǎn)畸變的方向。一般情況下，該矢量越大，晶體畸變的程度越大。10、 成分過(guò)冷：固溶體合金凝固時(shí)，由于液相中溶質(zhì)的分布發(fā)生變化，合金熔點(diǎn)也發(fā)生變化，即使實(shí)際溫度分布不變，固液界面前沿的過(guò)冷度也會(huì)發(fā)生變化。所以固溶體合金的過(guò)冷度是由變化著的合金的熔點(diǎn)與實(shí)際溫度分布兩個(gè)方面的因素共同決定的。這種因液相成分變化而形成的過(guò)冷稱為成分過(guò)冷。11、

46、 配位數(shù)：是反映原子排列緊密程度的物理量之一，指晶格中任一原子周圍與其最近鄰且等距離的原子數(shù)目。一般配位數(shù)越大，晶體排列結(jié)構(gòu)越致密。12、 臨界分切應(yīng)力：晶體中的某個(gè)滑移系是否發(fā)生滑移，決定于力在滑移面內(nèi)沿滑移方向上的分切應(yīng)力，它是使滑移系開動(dòng)的最小分切應(yīng)力。材料的臨界分切應(yīng)力取決于材料的本身性質(zhì)，但和溫度以及材料的純度等也有關(guān)系。13、 中間相：指合金組元間相互作用，當(dāng)超過(guò)固溶體的固溶極限時(shí)可形成晶格結(jié)構(gòu)和特性完全不同于任一組元的具有金屬特性的新相。由于在相圖中往往處于中間部位，因此又稱為中間相。14、 枝晶偏析：是材料的一種微觀偏析，即固溶體在非平衡冷卻條件下，勻晶轉(zhuǎn)變后新得的固溶體晶粒內(nèi)

47、部的成分是不均勻的，先結(jié)晶的內(nèi)核含較多的高熔點(diǎn)的組元原子，后結(jié)晶的外緣含較多的低熔點(diǎn)的組元原子，而通常固溶體晶體以樹枝晶方式長(zhǎng)大，這樣，枝干含高熔點(diǎn)組元較多，枝間含低熔點(diǎn)組元原子多，造成同一晶粒內(nèi)部成分的不均勻現(xiàn)象。15、 動(dòng)態(tài)再結(jié)晶：在金屬塑性變形過(guò)程中發(fā)生的再結(jié)晶，即形變硬化與再結(jié)晶軟化同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程。這樣可以不斷形成位錯(cuò)密度很低的新晶粒，得到的組織細(xì)小，綜合力學(xué)性能好。二填空1、典型金屬的晶體結(jié)構(gòu)有（fcc）（bcc）和（hcp），其配位數(shù)相應(yīng)為（12）（8）和（12）。2、置換固溶體的溶解度與原子尺寸因素、（電負(fù)性）、電子濃度因素和（晶體結(jié)構(gòu)）有關(guān)。4，s+r=GDr）3、當(dāng)過(guò)冷液體中

48、出現(xiàn)一個(gè)晶胚時(shí)，總的自由能變化G可寫為（當(dāng)dG/dr=0時(shí)，所得的r值稱為（臨界晶核半徑）其大小決定于（過(guò)冷度）和（比表面能），r*變小意味著形核數(shù)目（增多）。4、根據(jù)相律三元系最大平衡相數(shù)為（4）此時(shí)自由度為（零）在相圖上表現(xiàn)為（平面）5、位錯(cuò)在滑移面上的運(yùn)動(dòng)稱為（滑移），作垂直滑移面的運(yùn)動(dòng)稱為（攀移）螺旋位錯(cuò)不能進(jìn)行（攀移）6、面心立方金屬的滑移面是（111），滑移方向是（110）可組成（12）個(gè)滑移系。7、擴(kuò)散第一定律適用于穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散，其數(shù)學(xué)表達(dá)式可寫成（J=-Ddc/dx）。擴(kuò)散通量的單位是2（1/cm·s），符號(hào)為（負(fù)號(hào)）表示擴(kuò)散由高濃度向低濃度方向進(jìn)行。8、溶質(zhì)原子半徑與溶

49、劑原子半徑相近的可形成（置換）固溶體，兩者半徑相差較大時(shí)是（間隙）固溶體，鐵素體是一種（間隙）固溶體。9、奧氏體形核時(shí)不僅需要（結(jié)構(gòu)）起伏、（能量）起伏，此外還需要（成分）起伏。10、晶體固液界面分為光滑界面和粗糙界面，按照長(zhǎng)大速度由慢到快其長(zhǎng)大方式依次為（二維晶核長(zhǎng)大）（晶體缺陷長(zhǎng)大）和（垂直長(zhǎng)大）12、位錯(cuò)的兩種基本類型為（刃型位錯(cuò)）和（螺型位錯(cuò)），其中刃型位錯(cuò)的位錯(cuò)的位錯(cuò)線方向與柏氏矢量的關(guān)系為（垂直）。14、上坡擴(kuò)散室指擴(kuò)散原子從（低濃度）向（高濃度）的擴(kuò)散，產(chǎn)生上坡擴(kuò)散的原因是合金系中存在著（化學(xué)為梯度）。 433216、多晶體塑性變形的特點(diǎn)是（不等時(shí)）性、（協(xié)調(diào)）性和（不均勻）性。

50、17、多晶體中的晶界有大角與小角晶界之分，通常大角與小角晶界的鑒定角度是（10），其角度的含義是（相鄰晶粒的位向差）。對(duì)于小晶界按其特征又劃分為（扭轉(zhuǎn)）（傾側(cè)）和（重合）等多種類型。18、根據(jù)相律，三元系最大平衡相數(shù)為（4），此時(shí)自由度（0），在相圖上表現(xiàn)為（水平面）。0）dt=19、擴(kuò)散第一定律只適合于（穩(wěn)態(tài)）條件，第一定律所表達(dá)的基本含義是：在（dc的條件下，制藥濃度梯度存在就會(huì)有擴(kuò)散發(fā)生，而且擴(kuò)散通量與濃度梯度成（正比）變化。擴(kuò)散流動(dòng)方向是由（高）濃度向（低）濃度。20、固溶體合金結(jié)晶過(guò)程中遵循形核和核長(zhǎng)大規(guī)律，但它不同于純金屬的是形核時(shí)還額外需要（成分）起伏，它也是在（變溫）過(guò)程中進(jìn)行

51、的，同時(shí)在結(jié)晶過(guò)程中海始終伴隨著（異質(zhì)原子/溶質(zhì)原子）的擴(kuò)散。21、晶體長(zhǎng)大方式與（界面結(jié)構(gòu)）有關(guān)，而晶體長(zhǎng)大形態(tài)與（界面結(jié)構(gòu)）有關(guān)，同時(shí)也與界面前沿的（溫度梯度）分布有關(guān)。22、單晶體在發(fā)生塑性變形時(shí)，常見的方式有（滑移）、（孿生）和（扭折）。23、動(dòng)態(tài)回復(fù)與動(dòng)態(tài)再結(jié)晶是指在高溫下進(jìn)行形變，即變形過(guò)程中（形變硬化與軟化）同時(shí)進(jìn)行。24、冷變形后，再結(jié)晶后晶粒度大小的控制與（冷變形度）、原始晶粒尺寸、（再結(jié)晶溫度）和雜質(zhì)等有關(guān)。25、晶體在外力作用下內(nèi)部運(yùn)動(dòng)著的位錯(cuò)會(huì)產(chǎn)生交截現(xiàn)象，即產(chǎn)生割階與就這，其長(zhǎng)度與相交截位錯(cuò)的（柏氏矢量的模）相同，而如果割階的滑移與主位錯(cuò)線的滑移不一致，主位錯(cuò)線會(huì)拖拽

52、割階產(chǎn)生攀移運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生（割階硬化）。26、（11）金屬塑性變形過(guò)程中發(fā)生孿生后，孿晶面兩邊的晶體位向呈現(xiàn)（對(duì)稱關(guān)系），并且晶體是（均勻）切變的。27、（13）冷塑變金屬低溫回復(fù)時(shí)，主要是（點(diǎn)缺陷的消失），高溫回復(fù)時(shí)，主要是發(fā)生（多邊形化）。28、（15）動(dòng)態(tài)回復(fù)與動(dòng)態(tài)再結(jié)晶是指在變形過(guò)程中（軟化與形變硬化）同時(shí)進(jìn)行 三判斷1、 結(jié)晶、重結(jié)晶和再結(jié)晶三者在概念上有何區(qū)別？解答：結(jié)晶金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程稱為凝固，由于固態(tài)金屬是晶體故又把凝固稱為結(jié)晶。重結(jié)晶指在固態(tài)狀態(tài)下，物質(zhì)由一種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成另一種結(jié)構(gòu)，這是一種固態(tài)相變過(guò)程。再結(jié)晶將冷壓力加工以后的金屬加熱到一定溫度后，在變形的組織中重新

53、產(chǎn)生新的無(wú)畸變的等軸晶粒、性能恢復(fù)到冷壓力加工前的軟化狀態(tài)的過(guò)程。在此過(guò)程中，仍然屬于固態(tài)過(guò)程。三者的區(qū)別于聯(lián)系：結(jié)晶、重結(jié)晶發(fā)生相變過(guò)程，再結(jié)晶沒有；結(jié)晶、重結(jié)晶和再結(jié)晶都是形核與長(zhǎng)大的過(guò)程。發(fā)生結(jié)晶與重結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力為反應(yīng)相與生成相的自由能差，再結(jié)晶為儲(chǔ)存能。再結(jié)晶后強(qiáng)度、硬度下降而塑韌性提高，而重結(jié)晶則屬于同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。2、 何謂成分過(guò)冷？成分過(guò)冷對(duì)晶體生長(zhǎng)形態(tài)有何影響？解答：固溶體合金凝固時(shí)，由于液相中溶質(zhì)的分布發(fā)生變化，合金熔點(diǎn)也發(fā)生變化，即使實(shí)際溫度分布不變，固液界面前沿的過(guò)冷度也會(huì)發(fā)生變化。所以固溶體合金的過(guò)冷度是由變化著的合金熔點(diǎn)與實(shí)際溫度分布兩方面的因素共同決定的。這種因液相成

54、分變化而形成的過(guò)冷稱為成分過(guò)冷。固溶體結(jié)晶時(shí)，由于出現(xiàn)成分過(guò)冷對(duì)晶體生長(zhǎng)的形態(tài)有很大影響，即使在正溫度梯度下也會(huì)生成出胞狀組織甚至出現(xiàn)樹枝晶。即無(wú)成分過(guò)冷時(shí)，界面呈平直狀向前推移；較小成分過(guò)冷時(shí)，界面呈胞狀；較大成分過(guò)冷時(shí)，界面呈樹枝狀。3、 試說(shuō)明多晶體金屬塑性變形時(shí)，晶粒越小強(qiáng)度越高、塑性越好的原因。解答：多晶體金屬塑性變形時(shí)，晶粒越小強(qiáng)度越高，塑性越好的原因是：由于晶粒細(xì)小，各晶粒中可供塞積位錯(cuò)的滑移面較短，塞積位錯(cuò)的數(shù)量n也少，由位錯(cuò)塞積引起的應(yīng)力集中小而數(shù)目很多，在相同外力作用下，處于滑移有利方位的晶粒數(shù)量也會(huì)增多，使眾多的晶粒參加滑移，滑移量分散在各個(gè)晶粒中，應(yīng)力集中小，這樣在金屬

55、變形時(shí)引起開裂的機(jī)會(huì)小，直至斷裂之前，能獲得較大的塑性變形量。4、 簡(jiǎn)述固溶體合金與純金屬在結(jié)晶過(guò)程中的區(qū)別。解答：純金屬在結(jié)晶時(shí)其界面是粗糙的，在正溫度梯度下進(jìn)行長(zhǎng)大。由于晶體長(zhǎng)大時(shí)通過(guò)固相模壁散熱，固液界面是等溫的，若取得動(dòng)態(tài)過(guò)冷度界面就向前移動(dòng)。如果界面局部有小的凸起伸向過(guò)熱的液相中，小凸起將被熔化，界面一直保持平直，晶體以平面狀長(zhǎng)大。固溶體結(jié)晶時(shí)會(huì)出現(xiàn)成分過(guò)冷，在固液界面前出現(xiàn)成分過(guò)冷區(qū)，此時(shí)界面如有任一小的凸起將它伸入成分過(guò)冷區(qū)而獲得過(guò)冷就能繼續(xù)生長(zhǎng)下去。界面不能保持平直穩(wěn)定，會(huì)出現(xiàn)樹枝晶。5、 分析回復(fù)與再結(jié)晶階段空位與位錯(cuò)的變化及其對(duì)性能的影響。解答：在低溫回復(fù)階段，主要表現(xiàn)為空

56、位的消失。冷變形后所產(chǎn)生的大量空位，通過(guò)空位遷移至表面或晶界，空位與間隙原子重新重合，空位與位錯(cuò)發(fā)生交互作用，空位聚集成空位片等方式，使得空位數(shù)量急劇減少。在中溫回復(fù)階段，溫度升高，使位錯(cuò)容易滑移，同一滑移面上的異號(hào)位錯(cuò)相遇會(huì)相互吸引而抵消，不但使亞晶內(nèi)部的位錯(cuò)數(shù)目減少，而且胞壁結(jié)位錯(cuò)的減少更為顯著，重新調(diào)整排列規(guī)則，胞壁變得明晰，形成回復(fù)亞晶。即該階段主要表現(xiàn)為位錯(cuò)的滑移，導(dǎo)致位錯(cuò)重新結(jié)合，異號(hào)位錯(cuò)的匯聚而抵消以及亞晶的長(zhǎng)大。在高溫回復(fù)階段，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)條件更為充分，滑移同時(shí)也發(fā)生攀移，使得多層滑移面上的位錯(cuò)密度趨于相同，各位錯(cuò)之間的作用力使得同一滑移面上的位錯(cuò)分不均與，間距大體相等，形

57、成規(guī)則排列的垂直于滑移面的位錯(cuò)墻，即多邊形化的過(guò)程。多邊形化構(gòu)成的位錯(cuò)墻即是小角度晶界，它將原晶粒分隔成若干個(gè)亞晶粒。6、何為加工硬化？如何解決加工硬化給后續(xù)加工帶來(lái)的困難？解答：金屬材料在塑性變形過(guò)程中，隨著變形量的增加，強(qiáng)度和硬度不斷上升，而塑性而韌性不斷下降，這一現(xiàn)象稱為“加工硬化”。該現(xiàn)象的原因是由于外力增加使得位錯(cuò)不斷增值，位錯(cuò)之間相截、反應(yīng)使得位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)變得困難?？梢杂迷俳Y(jié)晶退火處理消除加工硬化給后續(xù)加工帶來(lái)的困難。10、為什么金屬滑移在最密排面與最密排晶向上進(jìn)行？解答：金屬晶體的滑移是在外力的作用下，于原子排列最緊密的晶面和晶向上進(jìn)行的，這是因?yàn)樵诿芘琶嫔显娱g距最小，結(jié)合力最強(qiáng)，而相鄰的兩個(gè)密排晶面之間距離卻最大、結(jié)合力