《材科基礎(chǔ)》第八章：回復(fù)與再結(jié)晶題庫及答案

1、第八章 回復(fù)與再結(jié)晶一、名詞變形織構(gòu)：多晶體中位向不同的晶粒經(jīng)過塑性變形后晶粒取向變成大體一致，形成晶粒的擇優(yōu)取向，擇優(yōu)取向后的晶體結(jié)構(gòu)稱為變形織構(gòu)，織構(gòu)在變形中產(chǎn)生，稱為變形織構(gòu)；再結(jié)晶織構(gòu)是具有變形織構(gòu)的金屬經(jīng)過再結(jié)晶退火后出現(xiàn)的織構(gòu)，位向于原變形織構(gòu)可能相同或不同，但常與原織構(gòu)有一定位向關(guān)系。再結(jié)晶全圖：表示冷變形程度、退火溫度與再結(jié)晶后晶粒大小的關(guān)系（保溫時間一定）的圖。冷加工與熱加工：再結(jié)晶溫度以上的加工稱為熱加工，低于再結(jié)晶溫度又是室溫下的加工稱為冷加工。帶狀組織：多相合金中的各個相在熱加工中可能沿著變形方向形成的交替排列稱為帶狀組織；加工流線：金屬內(nèi)部的少量夾雜物在熱加工中順著金

2、屬流動的方向伸長和分布，形成一道一道的細線；動態(tài)再結(jié)晶：低層錯能金屬由于開展位錯寬，位錯難于運動而通過動態(tài)回復(fù)軟化，金屬在熱加工中由溫度和外力聯(lián)合作用發(fā)生的再結(jié)晶稱為動態(tài)再結(jié)晶。臨界變形度：再結(jié)晶后的晶粒大小與冷變形時的變形程度有一定關(guān)系，在某個變形程度時再結(jié)晶后得到的晶粒特別粗大，對應(yīng)的冷變形程度稱為臨界變形度。二次再結(jié)晶：某些金屬材料經(jīng)過嚴重變形后在較高溫度下退火時少數(shù)幾個晶粒優(yōu)先長大成為特別粗大的晶粒，周圍較細的晶粒逐漸被吞掉的反常長大情況。退火孿晶：某些面心立方金屬和合金經(jīng)過加工和再結(jié)晶退火后出現(xiàn)的孿晶組織。二、問答1 再結(jié)晶與固態(tài)相變有何區(qū)別？答：再結(jié)晶是一種組織轉(zhuǎn)變，從變形組織轉(zhuǎn)變

3、為無畸變新晶粒的過程，再結(jié)晶前后組織形態(tài)改變，晶體結(jié)構(gòu)不變；固態(tài)相變時，組織形態(tài)和晶體結(jié)構(gòu)都改變；晶體結(jié)構(gòu)是否改變是二者的主要區(qū)別。2 簡述金屬冷變形度的大小對再結(jié)晶形核機制和再結(jié)晶晶粒尺寸的影響。答：變形度較小時以晶界弓出機制形核，變形度大的高層錯能金屬以亞晶合并機制形核，變形度大的低層錯能金屬以亞晶長大機制形核。冷變形度很小時不發(fā)生再結(jié)晶，晶粒尺寸基本保持不變，在臨界變形度附近方式再結(jié)晶晶粒特別粗大，超過臨界變形度后隨變形度增大，晶粒尺寸減少，在很大變形度下，加熱溫度偏高，少數(shù)晶粒發(fā)二次再結(jié)晶，使部分晶粒粗化。3 燈泡中W絲在高溫下工作，發(fā)生顯著晶粒長大性能變脆，在熱應(yīng)力作用下破斷，試找出

4、兩種延長鎢絲壽命的方法？答：燈泡中W絲在高溫下工作，晶粒長大后在熱應(yīng)力作用下破斷，延長鎢絲壽命的方法可以加入第二相質(zhì)點阻止晶粒在加熱時長大，如加入ThO2顆粒；或在燒結(jié)中使制品中形成微細的空隙也可以抑制晶粒長大，如加入少量K、Al、Si等雜質(zhì)，在燒結(jié)時汽化形成極小的氣泡。4 戶外用的架空銅導(dǎo)線（要求一定的強度）和戶內(nèi)電燈用花線，在加工之后可否采用相同的最終熱處理工藝？為什么？答： 戶外用的架空銅導(dǎo)線要求一定的強度可以進行回復(fù)退火，只去應(yīng)力，保留強度；戶內(nèi)電燈用花線可以進行再結(jié)晶退火，軟化金屬，降低電阻率。5 純鋁經(jīng)90%冷變形后，取三塊試樣分別加熱到70e ，150e ，300e ，各保溫一小

5、時后空冷，純鋁的熔點為660e。1） 分析所得組織，畫出示意圖；2） 說明它們強度、硬度的高低和塑性方面的區(qū)別并簡要說明原因。答：1）純鋁經(jīng)90%冷變形后在70e ，150e ，300e 保溫后空冷的組織示意圖如圖。2）純鋁試樣強度、硬度以70e 退火后最高，150e 退火試樣的強度、硬度次之，300e 保溫后強度、硬度最低，而塑性則以70e 退火后最低，150e 退火試樣的居中，300e 保溫后塑性最好；工業(yè)純金屬的再結(jié)晶溫度一般可用T再（0.30.4）T熔估計，故純鋁的再結(jié)晶溫度為100e左右，在70保溫合金只是發(fā)生回復(fù)，顯微組織仍保持加工狀態(tài)，強度。硬度最高，塑性差，組織為纖維組織；15

6、0e 加熱發(fā)生再結(jié)晶，強度、硬度下降，塑性好，300e 保溫后發(fā)生晶粒長大，強度、硬度進一步下降，塑性很好。7 今有工業(yè)純鈦、純鋁和純鉛鑄錠，試問如何選擇它們的軋制開坯溫度？開坯后，將它們在室溫（20）進行軋制，它們的塑性誰好誰壞？為什么？它們在室溫下可否連續(xù)軋制下去？鈦、鉛、鋁分別怎樣才能軋成很薄的帶材？已知：工業(yè)純金屬的再結(jié)晶溫度T再=（0.3-0.4）T熔，鈦熔點1672，883以下為hcp，883以上為bcc；鋁熔點為660，fcc結(jié)構(gòu)（面心立方）；鉛熔點為327，fcc結(jié)構(gòu)（面心立方）。答：可計算得到三種純金屬的再結(jié)晶溫度大約為純鈦：550，純鋁：100，純鉛低于0。金屬的軋制開坯溫

7、度要在再結(jié)晶溫度以上進行，故工業(yè)純鈦、純鋁和純鉛鑄錠的軋制開坯溫度可分別取200，800，室溫即可。開坯后在室溫軋制，鉛的塑性最好，鋁的塑性也較好，鈦的塑性最差。在室溫下純鋁和純鉛可以連續(xù)軋制，并獲得很薄的帶材，但純鈦不能繼續(xù)軋制，要獲得很薄的帶材需要在再結(jié)晶溫度以上反復(fù)進行軋制。8 試說明晶粒大小對金屬材料室溫及高溫力學(xué)性能的影響，在生產(chǎn)中如何控制材料的晶粒度。答：晶粒大小對金屬材料的室溫力學(xué)性能可用HallPetch公式描述，晶粒越細小，材料強度越高；高溫下由于晶界產(chǎn)生粘滯性流動，發(fā)生晶粒沿晶界的相對滑動，并產(chǎn)生擴散蠕變，晶粒太細小金屬材料的高溫強度反而降低。生產(chǎn)中可以通過選擇合適的合金成

8、分獲得細小晶粒，利用變質(zhì)處理，振動、攪拌，加大過冷度等措施細化鑄錠晶粒，利用加工變形細化晶粒，合理制訂再結(jié)晶工藝參數(shù)控制晶粒長大。9 如何提高固溶體合金的強度答： 固溶強化，細晶強化，加工硬化，第二相強化，相變（熱處理）強化等。10 試用位錯理論解釋固溶強化，彌散強化，以及加工硬化的原因。答： 固溶強化的可能位錯機制主要是溶質(zhì)原子氣團對位錯的釘扎，增加了位錯滑移阻力。如溶質(zhì)原子與位錯的彈性交互作用的科垂?fàn)枤鈭F和斯諾克氣團，溶質(zhì)原子與擴展位錯交互作用的鈴木氣團使層錯寬度增加，位錯難于束集，交滑移困難；溶質(zhì)原子形成的偏聚和短程有序，位錯運動通過時破壞了偏聚和短程有序使得能量升高，增加位錯的阻力，以及溶質(zhì)原子與位錯的靜電交互作用對位錯滑移產(chǎn)生的阻力使材料強度升高。彌散強化也是通過阻礙位