金屬學(xué)與熱處理第二版課后習(xí)題參考答案

1、金 屬 學(xué) 與 熱 處 理1.作圖表示出立方晶系（1 2 3）、（0 -1-2）、（4 2 1）等晶面和卜1 0 2、卜2 1 1、3 4 6等晶向.某晶體的原子位于正方晶格的節(jié)點(diǎn)上，其晶格常數(shù) a=b?c, c=2/3a。今 有一晶面在X、Y、Z坐標(biāo)軸上的截距分別是5個(gè)原子間距，2個(gè)原子間距 和3個(gè)原子間距，求該晶面的晶面參數(shù)。解：設(shè)X方向的截距為5a, Y方向的截距為2a,則Z方向截距為3c=3X2a/3=2a,取截距的倒數(shù)，分別為1/5a, 1/2a, 1/2a化為最小簡(jiǎn)單整數(shù)分別為2,5,5故該晶面的晶面指數(shù)為（2 5 5）.體心立方晶格白晶格常數(shù)為a,試求出（1 0 0）、（1 1

2、0）、（1 1 1）晶面 的晶面間距，并指出面間距最大的晶面解：（1 0 0）面間距為a/2, （1 1 0）面間距為，2a/2, （1 1 1）面間距為，3a/3三個(gè)晶面晶面中面間距最大的晶面為（1 1 0）7.證明理想密排六方晶胞中的軸比 c/a=1.633證明：理想密排六方晶格配位數(shù)為12,即晶胞上底面中心原子與其下面的3個(gè)位于晶胞內(nèi)的原子相切，成正四面體，如圖所示貝U OD=c/2, AB=BC=CA=CD=a因 ABC是等邊三角形，所以有 OC=2/3CE由于(BC)2=(CE)2+(BE)2V? 2 V3CE=搞()C= - X聲a則有(CD)2=(OC)2+(1/2c)2,即因此

3、 c/a=，8/3=1.633.試證明面心立方晶格的八面體間隙半徑為r=0.414R解：面心立方八面體間隙半徑 r=a/2-，2a/4=0.146a面心立方原子半徑R=/2a/4,則a=4R/A/Z代入上式有R=0.146X4R/，2=0.414R.a）設(shè)有一剛球模型，球的直徑不變，當(dāng)由面心立方晶格轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方晶格時(shí)，試計(jì)算其體積膨脹。b）經(jīng)X射線測(cè)定，在912c時(shí)丫 -Fe的晶格常數(shù)為0.3633nm, %-Fe的晶格常數(shù)為0.2892nm,當(dāng)由丫-Fe轉(zhuǎn)化為 -Fe時(shí)，求其體積膨脹，并與a）比較，說明其差別的原因解：a)令面心立方晶格與體心立方晶格的體積及晶格常數(shù)分別為V面、V踢與a面、

4、a體，鋼球的半徑為r,由晶體結(jié)構(gòu)可知，對(duì)于面心晶胞 有4r=，2aM, a面=2,2/2r 丫面=(a面)3= (2,2 3對(duì)于體心晶胞有4r=，琳，a 體=4,3/3r V 體=(a體)3= (4,3/3 3則由面心立方晶胞轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方晶胞的體積膨脹V為V=2X V體-V 面=2.01r3B)按照晶格常數(shù)計(jì)算實(shí)際轉(zhuǎn)變體積膨脹 V實(shí)，有 V實(shí)=24V體-V 面=2x(0.2892)3-(0.3633)3=0.000425nm3實(shí)際體積膨脹小于理論體積膨脹的原因在于由丫-Fe轉(zhuǎn)化為 -Fe時(shí),Fe原子的半徑發(fā)生了變化，原子半徑減小了。.已知鐵和銅在室溫下的晶格常數(shù)分別為0.286nm和0.36

5、07nm,求1cm3中鐵和銅的原子數(shù)。解：室溫下Fe為體心立方晶體結(jié)構(gòu)，一個(gè)晶胞中含2個(gè)Fe原子，Cu為面心立方晶體結(jié)構(gòu)，一個(gè)晶胞中含有4個(gè)Cu原子1cm3=1021nm3令1cm3中含F(xiàn)e的原子數(shù)為N Fe,含Cu的原子數(shù)為N，室溫下一個(gè)Fe的晶胞題解為V Fe, 一個(gè)Cu晶胞的體積為V，則N Fe=1021/V Fe=1021/(0.286)3=3.5x1018N Cu=1021/V Cu=1021/(0.3607)3=2.8X1018.一個(gè)位錯(cuò)環(huán)能不能各個(gè)部分都是螺型位錯(cuò)或者刃型位錯(cuò)，試說明之。解：不能，看混合型位錯(cuò)13試計(jì)算110晶面的原子密度和111晶向原子密度。解：以體心立方110

6、晶面為例110晶面的面積S=a x，2a110晶面上計(jì)算面積S內(nèi)的原子數(shù)N=2則110晶面的原子密度為p =n/s= V2-a111晶向的原子密度P =2/，3a15有一正方形位錯(cuò)線，其柏式矢量如圖所示，試指出圖中各段線的性能, 并指出任性位錯(cuò)額外串排原子面所在的位置。D + Cb-AByAD、BC段為刃型位錯(cuò)；DC、AB段為螺型位錯(cuò)AD段額外半原子面垂直直面向里BC段額外半原子面垂直直面向外第二章習(xí)題1.證明均勻形核時(shí)，形成臨界晶粒的 AGk與其體積V之間的關(guān)系為 G k = V/2 AGv證明：由均勻形核體系自由能的變化(1)可知，形成半徑為rk的球狀臨界晶粒，自由度變化為(2)對(duì)（2）進(jìn)

7、行微分處理，有0 = 一一KrG x34-41r.GX2 , HP（1 = -L32將（3）帶入（1），有M1t=_VAG、+三區(qū) 5V =土孫 =-S由于 3 S ,即3V=rkS將（5）帶入（4）中，則有(5)2.如果臨界晶核是邊長(zhǎng)為 a的正方形，試求其 Gk和a的關(guān)系。為什么形成立方晶核的Gk比球形晶 核要大?.為什么金屬結(jié)晶時(shí)一定要有過冷度，影響過冷度的因素是什么，固態(tài)金 屬融化時(shí)是否會(huì)出現(xiàn)過熱，為什么？答：由熱力學(xué)可知，在某種條件下，結(jié)晶能否發(fā)生，取決于固相的自由度 是否低于液相的自由度，即？G =GS-GL0;只有當(dāng)溫度低于理論結(jié)晶溫度 Tm時(shí)，固態(tài)金屬的自由能才低于液態(tài)金屬的自由

8、能，液態(tài) 金屬才能自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)金屬，因此金屬結(jié)晶時(shí)一定要有過冷度。影響過冷度的因素：影響過冷度的因素：1）金屬的本性，金屬不同，過冷度大小不同； 2）金屬的純度，金屬的純度越高，過冷度越大；3）冷卻速度，冷卻速度越大，過冷度越大。固態(tài)金屬熔化時(shí)會(huì)出現(xiàn)過熱度。原因：由熱力學(xué)可知，在某種條件下，熔化能否發(fā)生，取決于液相自固態(tài)金屬熔化時(shí)會(huì)出現(xiàn)過熱度。原因： 由度是否低于固相的自由度，即 ?G = GL-GS0;只 有當(dāng)溫度高于理論結(jié)晶溫度 Tm時(shí)，液態(tài)金屬的自 由能才低于固態(tài)金屬 的自由能，固態(tài)金屬才能自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)金屬，因此金屬熔化時(shí)一定要有 過熱度。.試比較均勻形核和非均勻形核的異同點(diǎn)。相同

9、點(diǎn)：均勻形核與非均勻形核具有相同的臨界晶核半徑，非均勻形 核的臨界形核功也等于三分之一 .不同點(diǎn)：非均勻形核要克服的位壘比均勻形核的小得多，在相變的形 核過程通常都是非均勻形核優(yōu)先進(jìn)行。核心總是傾向于以使其總的表面能 和應(yīng)變能最小的方式形成，因而析出物的形狀是總應(yīng)變能和總表面能綜合 影響的結(jié)果。.說明晶體成長(zhǎng)形狀與溫度梯度的關(guān)系(1)、在正的溫度梯度下生長(zhǎng)的界面形態(tài)：光滑界面結(jié)晶的晶體，若無(wú)其它因素干擾，大多可以成長(zhǎng)為以密排晶 面為表面的晶體，具有規(guī)則的幾何外形。粗糙界面結(jié)構(gòu)的晶體，在正的溫 度梯度下成長(zhǎng)時(shí)，其界面為平行于熔點(diǎn)等溫面的平直界面，與散熱方向垂 直，從而使之具有平面狀的長(zhǎng)大形態(tài)，可

10、將這種長(zhǎng)大方式叫做平面長(zhǎng)大方 式。(2)、在負(fù)的溫度梯度下生長(zhǎng)的界面形態(tài)粗糙界面的晶體在負(fù)的溫度 梯度下生長(zhǎng)成樹枝晶體。主干叫一次晶軸或一次晶枝。其它的叫二次晶或 三次晶。對(duì)于光滑界面的物質(zhì)在負(fù)的溫度梯度下長(zhǎng)大時(shí)，如果杰克遜因子 口不太大時(shí)可能生長(zhǎng)為樹枝晶，如果杰克遜因子很大時(shí)，即使在負(fù)的溫 度梯度下，仍有可能形成規(guī)則形狀的晶體。.簡(jiǎn)述三晶區(qū)形成的原因及每個(gè)晶區(qū)的性能特點(diǎn)形成原因：1）表層細(xì)晶區(qū)：低溫模壁強(qiáng)烈地吸熱和散熱，使靠近模壁的薄層液體產(chǎn)生極大地過冷，形成原因形成原模壁又可作為非均勻形核的基底，在此一薄層液體中立即產(chǎn)生大量的晶核，并同時(shí)向各個(gè)方向 生長(zhǎng)。晶核數(shù)目多，晶核很快彼此相遇，不能

11、繼續(xù)生長(zhǎng)，在靠近模壁處 形成薄層很細(xì)的等軸晶粒區(qū)。2）柱狀晶區(qū)：模壁溫度升高導(dǎo)致溫度梯度變得平緩；過冷度小，不能生成新晶核，但利于細(xì)晶區(qū)靠近液 相的某些小晶粒長(zhǎng)大；遠(yuǎn)離界面的液態(tài)金屬過熱，不能形核；垂直于模壁方向散熱最快，晶體擇優(yōu)生 長(zhǎng)。3）中心等軸晶區(qū)：柱狀晶長(zhǎng)到一定程度后，鑄錠中部開始形核長(zhǎng)大- 中部液體溫度大致是均勻的，每個(gè)晶粒的成長(zhǎng)在各方向上接近一致，形成 等軸晶。性能特點(diǎn)：1）表層細(xì)晶區(qū)：組織致密，力學(xué)性能好；2）柱狀晶區(qū)：組織較致密，存在弱面，力學(xué)性 能有方向性；3）中心等軸晶區(qū)：各晶粒枝杈搭接牢固，無(wú)弱面，力學(xué)性能無(wú)方向 性。7.為了得到發(fā)達(dá)的柱狀晶區(qū)應(yīng)采用什么措施，為了得到發(fā)達(dá)

12、的等軸晶區(qū)應(yīng)采取什么措施？其基本原理如何？答：為了得到發(fā)達(dá)的柱狀晶區(qū)應(yīng)采取的措施：1）控制鑄型的冷卻能力，采用導(dǎo)熱性好與熱容量大的鑄型 為了得到發(fā)達(dá)的柱狀晶區(qū)應(yīng)采取的 措施：材料，增大鑄型的厚度，降低鑄型的溫度。2）提高澆注溫度或澆 注速度。3）提高熔化溫度。 基本原理： 基本原理：1）鑄型冷卻能力越大，越有利于柱狀晶的生長(zhǎng)。2）提高澆注溫度或澆注速度，使溫度梯 度 增大，有利于柱狀晶的生長(zhǎng)。3）熔化溫度越高，液態(tài)金屬的過熱度越大， 非金屬夾雜物溶解得越多，非均勻形核數(shù)目越少，減少了柱狀晶前沿液體中的形核的可能，有利于柱狀晶的生長(zhǎng)。為了得到發(fā)達(dá)的等軸晶區(qū)應(yīng)采取的措施：為了得到發(fā)達(dá)的等軸晶區(qū)應(yīng)采

13、取的措施：1）控制鑄型的冷卻能力，采用導(dǎo)熱性差與熱容量小的鑄型材 等軸晶區(qū)應(yīng)采取的措施 料，增大鑄型的厚度，提高鑄型的溫度。 2） 降低澆注溫度或澆注速度。3）降低熔化溫度?；驹恚?基本原理：1）鑄型冷卻能力越小，越有利于中心等軸晶的生長(zhǎng)。2）降低澆注溫度或澆注速度，使溫 度梯度減小，有利于等軸晶的生長(zhǎng)。3）熔化溫度越低，液態(tài)金屬的過熱度越小，非金屬夾雜物溶解得 越少，非均勻形核數(shù)目越多，增加了柱狀晶前沿液體中的形核的可能，有利于等軸晶的生長(zhǎng)。第三章習(xí)題.在正溫度梯度下，為什么純金屬凝固時(shí)不能呈樹枝狀生長(zhǎng)，而固溶體合金卻能呈樹枝狀成長(zhǎng)？純金屬凝固時(shí)，要獲得樹枝狀晶體，必需在負(fù)的溫度梯度下；

14、在正的 溫度梯度下，只能以平面狀長(zhǎng)大。而固溶體實(shí)際凝固時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生成分 過冷，當(dāng)成分過冷區(qū)足夠大時(shí)，固溶體就會(huì)以樹枝狀長(zhǎng)大。.何謂合金平衡相圖，相圖能給出任一條件下的合金顯微組織嗎？合金平衡相圖是研究合金的工具，是研究合金中成分、溫度、組織和 性能之間關(guān)系的理論基礎(chǔ)，也是制定各種熱加工工藝的依據(jù)。其中二元合金相圖表示二元合金相圖表示在平衡狀態(tài)下，合金的組成相或 組織狀態(tài)與溫度、成分、壓力之間關(guān)系的簡(jiǎn)明圖解。平衡狀態(tài)：合金的成 分、質(zhì)量份數(shù)不再隨時(shí)間而變化的一種狀態(tài)。合金的極緩慢冷卻可近似認(rèn)為是平衡狀態(tài)。三元合金相圖是指獨(dú)立組分?jǐn)?shù)為3的體系，該體系最多可能有四個(gè)自 由度，即溫度、壓力和兩個(gè)濃度

15、項(xiàng)，用三維空間的立體模型已不足以表示 這種相圖。若維持壓力不變，則自由度最多等于 3,其相圖可用立體模型 表示。若壓力、溫度同時(shí)固定，則自由度最多為 2,可用平面圖來(lái)表示。 通常在平面圖上用等邊三角形（有時(shí)也有用直角坐標(biāo)表示的）來(lái)表示各組分 的濃度。不能，相圖只能給出合金在平衡條件下存在的合金顯微組織4.何謂成分過冷？成分過冷對(duì)固溶體結(jié)晶時(shí)晶體長(zhǎng)大方式和鑄錠組織有何 影響？在固溶體合金凝固時(shí)，在正的溫度梯度下，由于固液界面前沿液 相中的成分有所差別， 導(dǎo)致固液界面前沿的熔體的溫度低于實(shí)際液相線 溫度，從而產(chǎn)生的過冷稱為成分過冷。這種過冷完全是由于界面前沿液相中的成分差別所引起的。溫度梯度 增大

16、，成分過冷減小。成分過冷必須具備兩個(gè)條件：第一是固 液界面前沿溶質(zhì)的富集而引起成分再分配；第二是固 液界面前方液相的實(shí)際 溫度分布，或溫度分布梯度必須達(dá)到一定的值。對(duì)合金而言，其凝固過程同時(shí)伴隨著溶質(zhì)再分配，液體的成分始終處 于變化當(dāng)中，液體中的溶質(zhì)成分的重新分配改變了相應(yīng)的固液平衡溫度，這種關(guān)系有合金的平衡相圖所規(guī)定。利用“成分過冷”判斷合金微觀的生 長(zhǎng)過程。第四章習(xí)題1.分析分析3 c=0.2%,wc=0.6%,wc=1.2%的鐵碳合金從液態(tài)平衡冷卻到室 溫的轉(zhuǎn)變過程。9 c=0.2%: LL+ 8 8 - 丫(1495度)丫 +L 丫 + 丫 丫 - a (727 度)-% +Fe3C;

17、 (丫 =A, 0c =F;下同)3 c=0.6%: L 丫 +L 丫 + 丫 丫 -oc (727) % +Fe3C;3 c=1.2%: L- 丫 +L- 丫 -Fe3C+ 丫 -民(727 度)-% +Fe3C;室溫下相組成物的相對(duì)含量：3 c=0.2%,滲碳體相對(duì)含量=(0.2-0.02)/6.67 %，余量鐵素體3 c=0.6%,滲碳體相對(duì)含量=(0.6-0.02)/6.67 %，余量鐵素體3 c=1.2%滲碳體相對(duì)含量=(1.2-0.02)/6.67 %，余量鐵素體室溫下組織組成物的相對(duì)含量：3 c=0.2%,珠光體相對(duì)含量=(0.2-0.02)/0.77%,余量鐵素體3 c=0.6

18、%,珠光體相對(duì)含量=(0.6-0.02)/0.77 %，余量鐵素體3 c=1.2%,滲碳體相對(duì)含量=(1.2-0.77)/6.67 %，余量珠光體.分析3 c=3.5%、3 c=4.7%的鐵碳合金從液態(tài)到室溫的平衡結(jié)晶過程，畫出冷卻曲線和組織轉(zhuǎn)變示意圖，并計(jì)算室溫下的組織組成物和相組成物。解：下圖表示c=3.5%的鐵碳合金從液態(tài)到室溫的平衡結(jié)晶過程：下圖表示c=4.7%的鐵碳合金從液態(tài)到室溫的平衡結(jié)晶過程：.計(jì)算鐵碳合金中二次滲碳體和三次滲碳體最大可能含量答：鐵碳合金中二次滲碳體即FeCu的最大可能含量產(chǎn)生在2.11%C的 鐵碳合金中，因此(FesCn) max= (2.11-0.77) /

19、(6.69-0.77) x100%=22.64%三次滲碳體即FeCw的可能最大含量在0.0218%C的鐵碳合金中，因此 (FesCw) max (0.0218-0.006) / (6.69-0.006) x100%=0.24%.分別計(jì)算萊氏體中共晶滲碳體、二次滲碳體、共析滲碳體的含量。解：在萊氏體中，F(xiàn)e3c共晶= (4.3-2.11) / (6.69-2.11) *100%=47.8%FesCn%= (6.69-4.3) / (6.69-2.11) * (2.11-0.77) /(6.69-0.77) *100%=11.8%Fe3c共析= (6.69-4.3) / (6.69-2.11) -

20、11.8%* (0.77-0.0218) / (6.69-0.0218) *100%=4.53%.為了區(qū)分兩種弄混的鋼，工人分別將A、B兩塊碳素鋼試樣加熱至850 C 保溫后緩冷， 金相組織分別為： A試樣的先共析鐵素體面積為41.6% , 珠光體面積為58.4% ; B試樣的二次滲碳體面積為7.3% ,珠光體面積為 92.7%;設(shè)鐵素體和滲碳體的密度相同，鐵素體的含碳量為零， 求A、B 兩種碳素鋼的含碳量。解：這兩個(gè)試樣處理后都是得到的平衡態(tài)組織，首先判斷A試樣為亞共析鋼，根據(jù)相圖杠桿原理列出方程如下：(0.77-X)/(0.77-0.0218)=41.6%這樣得到 X=45.0% ,大概是

21、 45 鋼的成分范圍。同理B試樣為過共析鋼(6.69-X)/(6.69-0.77)=92.7%; X=1.2%,大概是T12鋼的范圍，當(dāng)然相應(yīng)地還可以利用杠桿的另外一端來(lái)求了。.利用Fe-FeC3相圖說明鐵碳合金的成分、組織和性能的關(guān)系。從相組成物的情況來(lái)看，鐵碳合金在室溫下的平衡組織均由鐵素體和 滲碳體組成，當(dāng)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為零時(shí)，合金全部由鐵素體所組成，隨著碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，鐵素體的量呈直線下降，到 wc為6.69%寸降為零，相反滲 碳體則由零增至100%碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化不僅引起鐵素體和滲碳體相對(duì)量的變化，而且兩相 相互組合的形態(tài)即合金的組織也將發(fā)生變化，這是由于成分的變化引起不 同性質(zhì)的結(jié)晶

22、過程，從而使相發(fā)生變化的結(jié)果，由圖 3-35可見，隨碳質(zhì) 量分?jǐn)?shù)的增加，鐵碳合金的組織變化順序?yàn)椋篎 F+FeCz F+8 P P+ FesC -P+ Fe3&+LeLe-Le+ FesCw0.0218%寸的合金組織全部為鐵素體， w=0.77%寸全部為珠光體，w=4.3%寸全部為萊氏體，w=6.69%寸全部為滲碳體，在上述碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)之 間則為組織組成物的混合物；而且，同一種組成相，由于生成條件不同， 雖然相的本質(zhì)未變，但其形態(tài)會(huì)有很大的差異。如滲碳體，當(dāng)wc 1538c和1083C,試估算其再 結(jié)晶溫度。解：T再=(r及，其中(T =0.350.4,取(T =0.4則W、Fe、Cu的再結(jié)晶

23、溫度分別為 3399 cx 0.4=1 359.6C、1538 c X0.4=615.2C 和 1083 cx 0.4=433.2C.說明以下概念的本質(zhì)區(qū)別：1) 一次再結(jié)晶和二次再結(jié)晶;2）再結(jié)晶時(shí)晶核長(zhǎng)大和再結(jié)晶后晶粒長(zhǎng)大。解：1）再結(jié)晶：當(dāng)退火溫度足夠高、時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí)，在變形金屬或 合金的顯微組織中，產(chǎn)生無(wú)應(yīng)變的新晶粒再結(jié)晶核心。新晶粒不斷長(zhǎng) 大，直至原來(lái)的變形組織完全消失，金屬或合金的性能也發(fā)生顯著變化，這 一過程稱為再結(jié)晶。過程的驅(qū)動(dòng)力也是來(lái)自殘存的形變貯能。與金屬中的 固態(tài)相變類似，再結(jié)晶也有轉(zhuǎn)變?cè)杏?，但再結(jié)晶前后，金屬的點(diǎn)陣類型 無(wú)變化。再結(jié)晶完成后，正常的晶粒應(yīng)是均勻的、連續(xù)

24、的。但在某些情況下， 晶粒的長(zhǎng)大只是少數(shù)晶粒突發(fā)性地、迅速地粗化，使晶粒之間的尺寸差別 越來(lái)越大。這種不正常的晶粒長(zhǎng)大稱為晶粒的反常長(zhǎng)大。這種晶粒的不均 勻長(zhǎng)大就好像在再結(jié)晶后均勻細(xì)小的等軸晶粒中又重新發(fā)生了再結(jié)晶，所 以稱為二次再結(jié)晶。其發(fā)生的基本條件是正常晶粒長(zhǎng)大過程被分散相粒 子、織構(gòu)或表面熱蝕等所強(qiáng)烈阻礙，當(dāng)一次再結(jié)晶組織被繼續(xù)加熱時(shí)，上 述阻礙因素一旦被消除，少數(shù)特殊晶界將迅速遷移，導(dǎo)致少數(shù)晶粒變大， 而大晶粒界面通常是凹向外側(cè)的，因此在晶界能的驅(qū)動(dòng)下，大晶粒將繼續(xù) 長(zhǎng)大，直至相互接觸形成二次再結(jié)晶組織。二次再結(jié)晶為非形核過程，不 產(chǎn)生新晶核，而是以一次再結(jié)晶后的某些特殊晶粒作為基礎(chǔ)

25、而長(zhǎng)大的。.分析回復(fù)和再結(jié)晶階段空位與位錯(cuò)的變化及其對(duì)性能的影響。答：回復(fù)可分為低溫回復(fù)，中溫回復(fù)以及高溫回復(fù)。低溫回復(fù)階段主 要是空位濃度明顯降低。原因： 低溫回復(fù)階段主要是空位濃度明顯降低。 中溫回復(fù)階段由于位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致異號(hào)位錯(cuò)合并而相互抵消，此階段由于位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致異號(hào)位錯(cuò)合并而相互抵消，位錯(cuò)密度有所降低，但降幅不大。所以力學(xué)性能只有很少恢復(fù)。密度有所降低，但降幅不大。所以力學(xué)性能只有很少恢復(fù)。高溫回復(fù)的主要機(jī)制為多邊化。多邊化 由于同號(hào)刃型位錯(cuò)的塞積而導(dǎo)致晶體點(diǎn)陣彎曲，由于同號(hào)刃型位錯(cuò)塞積而導(dǎo)致晶體點(diǎn)陣彎曲，在退火過程中 通過刃型位錯(cuò)的攀移和滑移，通過刃型位錯(cuò)的攀移和滑移，使同號(hào)刃型

26、位錯(cuò)沿垂直于滑移面的方向排列成小角度 的亞晶界。此過程稱為多邊（形）化。多晶體金屬塑性變形時(shí)， 多晶體金屬塑性變形時(shí)，金屬塑性變形時(shí)滑移通常是在許多互相交截的滑移面上進(jìn)行，截的滑移面上進(jìn)行，產(chǎn)生由纏結(jié)位錯(cuò)構(gòu)成的胞狀組織。因此， 多邊化后不僅 所形成的亞晶粒小得多，而且許多亞晶界是由位錯(cuò)網(wǎng)組成的。對(duì)性能影響：去除殘余應(yīng)力，使冷變形的金屬件在基本保持應(yīng)變硬化 狀態(tài)的條件下，降低其內(nèi)應(yīng)力，以免變形或開裂，保持應(yīng)變硬化狀態(tài)的條件下，降低其內(nèi)應(yīng)力，以免變形或開裂，并改善工件的耐蝕性。 并改善工件的耐蝕性。再結(jié)晶是一種形核和長(zhǎng)大的過程，靠原子的擴(kuò)散進(jìn)行。冷變形金屬加熱時(shí)組織與性能最顯著的變化就是在再結(jié)晶階

27、段發(fā)生的。特點(diǎn)：1）、組織發(fā)生變化，由冷變形的伸長(zhǎng)晶粒變?yōu)樾碌牡容S晶粒；2）、力學(xué)性能發(fā)生急劇變化，強(qiáng)度、硬度急劇下降，應(yīng)變硬化全部消除，恢復(fù)到變形前的狀態(tài)3）、變形儲(chǔ)能在再結(jié)晶過程中全部釋放。三類應(yīng)力（點(diǎn)陣畸變）、 變形儲(chǔ)能在再結(jié)晶過程中全部釋放。對(duì)性能影響： 強(qiáng)度迅速下降， 強(qiáng)度迅速下降，塑性迅速升高。冷變 形金屬在加熱過程中性能隨溫度升高而變化，冷變形金屬在加熱過程中性能隨溫度升高而變化，在再結(jié)晶階段發(fā)生突變。.何謂臨界變形度，在工業(yè)生產(chǎn)中有何意義。再結(jié)晶后的晶粒大小與冷變形時(shí)的變形程度有一定關(guān)系，在某個(gè)變形 程度時(shí)再結(jié)晶后得到的晶粒特別粗大，對(duì)應(yīng)的冷變形程度稱為臨界變形度粗大的經(jīng)歷對(duì)金

28、屬的力學(xué)性能十分不利，故在壓力加工時(shí)，應(yīng)當(dāng)避免 在臨界變形程度范圍內(nèi)進(jìn)行加工，一面再結(jié)晶后產(chǎn)生粗晶。止匕外，在鍛造 零件時(shí)，如鍛造工藝或鍛模設(shè)計(jì)不當(dāng)，局部區(qū)域的變形量可能在臨界變形 度范圍內(nèi)，則退貨后造成局部粗晶區(qū)，時(shí)零件在這些部位遭到破壞。.一塊純錫板被槍彈擊穿，經(jīng)再結(jié)晶退火后，大孔周圍的晶粒大小有何特 征，并說明原因。答：晶粒異常長(zhǎng)大，因?yàn)槭茏訌棑舸┖螅罂字車a(chǎn)生了較大的變形 度，由于變形度對(duì)再結(jié)晶晶粒大小有著重大影響，而且在受擊穿空洞的周 圍其變形度呈現(xiàn)梯度變化，因此當(dāng)變形度達(dá)到某一數(shù)值的時(shí)候，就會(huì)得到 特別粗大的晶粒了。10金屬材料在熱加工時(shí)為了獲得較小的晶粒組織，應(yīng)該注意什么問題？

29、答：應(yīng)該注意其變形度避開金屬材料的臨界變形度；提高再結(jié)晶退火 溫度；盡量使原始晶粒尺寸較細(xì)；一般采用含有較多合金元素或雜志的金 屬材料，這樣不僅增加變形金屬的儲(chǔ)存能，還能阻礙晶界的運(yùn)動(dòng)，從而起 到細(xì)化晶粒的作用。11為了獲得較小的晶粒組織，應(yīng)該根據(jù)什么原則制定塑性變形以及退火工 藝？答：在熱軋或鍛造過程中： 在熱軋或鍛造過程中：1）控制變形度；控制變形度；控制變形度2）控制熱軋或鍛造溫度。 控制熱軋或鍛造溫度。 控制熱軋或鍛造溫度細(xì)化晶粒方法在熱處理過程中：控制加熱和冷卻工藝參數(shù)，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。 重結(jié)晶來(lái)細(xì)化晶粒。對(duì)冷變形后退火態(tài)使用的合金：1）控制變形

30、度； 控制變形度； 控制變形度2）控制再結(jié)晶退火溫度和時(shí)間?？刂圃俳Y(jié)晶退火溫度和時(shí)間?？刂圃俳Y(jié)晶退火溫度和時(shí)間第八章習(xí)題.何謂擴(kuò)散，固態(tài)擴(kuò)散有哪些種類？答：擴(kuò)散是物質(zhì)中原子（或分子）的遷移現(xiàn)象，是物質(zhì)傳輸?shù)囊?種方式。固態(tài)擴(kuò)散根據(jù)擴(kuò)散過程是否發(fā)生濃度變化可以分為自擴(kuò)散和異擴(kuò) 散；根據(jù)擴(kuò)散是否與濃度梯度的方向相同可分為上坡擴(kuò)散和下坡擴(kuò)散； 根據(jù)擴(kuò)散過程是否出現(xiàn)新相可分為原子擴(kuò)散和反應(yīng)擴(kuò)散。.何謂上坡擴(kuò)散和下坡擴(kuò)散？式舉幾個(gè)實(shí)例說明之。上坡擴(kuò)散是沿著濃度升高的方向進(jìn)行擴(kuò)散，即由低濃度向高濃度方向 擴(kuò)散，使?jié)舛劝l(fā)生兩級(jí)分化。例如奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變的過程中，碳原子 由濃度較低的奧氏體向濃度較高的滲碳體擴(kuò)散，就是上坡擴(kuò)散。下坡擴(kuò)散就是沿著濃度降低的方向進(jìn)行的擴(kuò)散，使?jié)舛融呌诰鶆蚧?例如鑄件的均勻化退火、滲碳等過程都是下坡擴(kuò)散。.擴(kuò)散系數(shù)的物理意義是什么？影響因素有哪些？擴(kuò)散系數(shù)D=D0e（-Q/RT）,其物理意義相當(dāng)于濃度梯度為1時(shí)的擴(kuò)散通量，D的值越大，則擴(kuò)散越快。影響因素：.固態(tài)金屬中要發(fā)生擴(kuò)散必須滿足哪些條件。固態(tài)金屬要發(fā)生擴(kuò)散，必須滿足：1)擴(kuò)散要有驅(qū)動(dòng)力2)擴(kuò)散原子要固溶3)溫度要足夠高4)時(shí)間要足夠長(zhǎng).鑄造合金均勻化退火前的冷塑性變形對(duì)均勻