金屬學(xué)與熱處理課后答案(哈工大第3版)

鐵碳合金中二次滲碳體即F勺C,的最大可能含量產(chǎn)生在2此=224、根據(jù)Fe-Fe3C相圖，試分析含碳量分?jǐn)?shù)①045%的碳鋼、②鉉%的碳鋼、=22丿、鐵④2.5%的亞共白口鐵、⑤4.7%過(guò)共晶白口鐵緩冷時(shí)組織轉(zhuǎn)變，畫(huà)出溫度-時(shí)間冷卻曲階段的顯微組織示意圖，并計(jì)算組織組成物和相組成物的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。，丿、三按滲橡體即萌最大可能含蚩產(chǎn)生在0.0ZL8%C的勢(shì)席X100%=11、根據(jù)Fe-C合金平衡組織說(shuō)明以下幾種情況：（1）含碳量①（C）=0.8%的鋼比含碳①（C）=0.4%的亞共晶鋼強(qiáng)度高、硬度高而塑性韌性差；（2）①（C）=1.2%的碳鋼比①（C）=0.8%的碳鋼硬度高，但強(qiáng)度低。

答：（1）隨碳含量升高，珠光體含量升高，故硬度隨碳含量升高而升高，強(qiáng)度在?（C）<1%時(shí)隨含碳量升高而升高，塑性韌性隨碳含量升高而降低。（2）均為共析鋼，在共析鋼中含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在接近1%時(shí)，其強(qiáng)度達(dá)到最高值，隨含碳量升高，強(qiáng)度下降，原因是由于脆性的二次滲碳體在含碳高于1%時(shí)，晶界形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)，使鋼脆性增加，故強(qiáng)度低，而硬度隨碳含量升高而升高。12、根據(jù)Fe-C合金組織與性能的關(guān)系，畫(huà)出強(qiáng)度（g）、硬度（HB）、塑性（6、中）和韌性（a）與鋼中含碳量的變化關(guān)系曲線，并解釋。答：隨碳含量增加，碳素鋼的硬度線性提高而塑韌性下降；強(qiáng)度先隨硬度的提高而提高，但大約當(dāng)％后，強(qiáng)度反而下降；HB601000502（6on302001000,6O.S（%）3001200200SOO100400第五章HB601000502（6on302001000,6O.S（%）3001200200SOO100400第六章5、什么是滑移？繪圖說(shuō)明拉伸變形時(shí)，滑移過(guò)程中晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)制。答：滑移：晶體的一部分相對(duì)于另一部分沿著某些晶面和晶相發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的結(jié)果，這種變形方式稱(chēng)為滑移。6、名詞解釋滑移系：一個(gè)滑移面和此面上的一個(gè)滑移方向結(jié)合起來(lái)組成一個(gè)滑移系最大切應(yīng)力力(b)程。再結(jié)晶:冷變形后的金屬加熱到一I潘度圈$7最大切應(yīng)力力(b)程。再結(jié)晶:冷變形后的金屬加熱到一I潘度圈$7在投伸時(shí)金屬晶體了無(wú)轉(zhuǎn)變的新晶制示意圖而性能也發(fā)生了明顯的變化，并恢復(fù)到完全軟化狀態(tài)，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)之為再結(jié)晶。9、試敘述滑移的本質(zhì)。用位錯(cuò)理論解釋晶體滑移時(shí)臨界切應(yīng)力的理論值與實(shí)驗(yàn)值相差十分懸殊的原因答:滑移的本質(zhì):位錯(cuò)在切應(yīng)力的作用下沿著滑移面逐步移動(dòng)。原因:晶體在滑移時(shí)并不是滑移面上的原子一齊移動(dòng)，而是位錯(cuò)中心原子的逐一遞進(jìn)，由一個(gè)平衡位置轉(zhuǎn)移到另一個(gè)平衡體置。位錯(cuò)雖然移動(dòng)了一個(gè)原子間距，但只需位錯(cuò)中心附近的少數(shù)原子作遠(yuǎn)小于一個(gè)原子間距的彈性偏移。因此位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)只需要一個(gè)很小的切應(yīng)力就可實(shí)現(xiàn)。11、試用多晶體的塑性變形過(guò)程說(shuō)明純金屬晶粒越細(xì)、強(qiáng)度越高、塑性越好的原因。答：根據(jù)仁nT0關(guān)系式，應(yīng)力集中的大小決定于塞積的位錯(cuò)數(shù)目n，n越大，則應(yīng)力集中也越大。n與晶界到位錯(cuò)源的距離L成正比。晶粒越小，晶界到位錯(cuò)源的距離L越小，應(yīng)力集中越小，晶粒越小，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)所需外部施加的應(yīng)力需要越大，宏觀表現(xiàn)強(qiáng)度越高。12、何謂加工硬化？產(chǎn)生原因和消除方法是什么？答：加工硬化：在塑性變形過(guò)程中隨著金屬內(nèi)部組織的變化，金屬的機(jī)械性能將產(chǎn)生明顯的變化。隨著變形程度的增加，金屬的強(qiáng)度、硬度顯著升高，而塑性、韌性則顯著下降，這一現(xiàn)象稱(chēng)為加工硬化。產(chǎn)生原因：位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)和交互作用造成的。隨著塑性變形的進(jìn)行，位錯(cuò)密度不斷增加，因此位錯(cuò)在運(yùn)動(dòng)時(shí)的相互交割加劇，結(jié)果即產(chǎn)生固定的割階、位錯(cuò)纏結(jié)等障礙，使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力增大，引起變形抗力增加，給繼續(xù)塑性變形造成困難，從而提高金屬的強(qiáng)度。解決辦法：中間退火。13、試述金屬材料冷塑變形對(duì)組織和性能的影響版本一：金屬塑性變形后的組織與性能：顯微組織出現(xiàn)纖維組織，亞結(jié)構(gòu)細(xì)化，出現(xiàn)形變織構(gòu)以及殘余應(yīng)力。性能：材料的強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性下降；比電阻增加，導(dǎo)電系數(shù)和電阻溫度系數(shù)下降，抗腐蝕能力降低等。版本二：舉性變形對(duì)金屈組織結(jié)構(gòu)的影10:1）顯微組織發(fā)牛變化，品粒形狀由多邊形變?yōu)楸馄叫位蜷L(zhǎng)條鰥構(gòu)得到細(xì)化，亞結(jié)構(gòu)直徑將細(xì)化至并出現(xiàn)變形亞晶；3）出現(xiàn)變形織構(gòu)，塑￡致多晶體岀現(xiàn)晶粒具有擇憂(yōu)取向的組織；彳）產(chǎn)生殘余應(yīng)力，在金屬內(nèi)部，形成殘余內(nèi)應(yīng)力和點(diǎn)塑.性變形對(duì)金屬性能的影1）對(duì)金屬機(jī)械性能的爆響?隨石變形程度的增加，金屬的強(qiáng)度、打升高，而塑性、韌性則顯著下降；2）對(duì)金屬物理、化學(xué)性能的影響，經(jīng)過(guò)冷竦性變形以后，￡理件能響化尋性能發(fā)上明顯的變化，二匕電阮增加，電阻溫度系數(shù)下降，導(dǎo)熱系數(shù)略仃下降’導(dǎo)雁飽和度下降，但磁滯和矯頑力增加,化學(xué)沾性提訃，腐蝕速喪加快,擴(kuò)散激括能減少,擴(kuò)散速氏18、說(shuō)明冷變形金屬在加熱過(guò)程中各階段組織與性能的變化。答：金屬經(jīng)冷塑性變形后，由于其內(nèi)部亞結(jié)構(gòu)細(xì)化、晶格畸變等原因，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，具有自發(fā)地恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)的趨勢(shì)。但在室溫下，由于原子活動(dòng)能力不足，恢復(fù)過(guò)程不易進(jìn)行。若對(duì)其加熱，因原子活動(dòng)能力增強(qiáng)，就會(huì)使組織與性能發(fā)生一系列的變化。1．回復(fù)當(dāng)加熱溫度較低時(shí)，原子活動(dòng)能力尚低，故冷變形金屬的顯微組織無(wú)明顯變化，仍保持著纖組織的特征。此時(shí)，因晶格畸變已減輕，使殘余應(yīng)力顯著下降。但造成加工硬化的主要原因未消除，故其機(jī)械性能變化不大。但某些物理、化學(xué)性能發(fā)生明顯的變化，如電阻顯著減小，抗應(yīng)力腐蝕能力則提高。2．再結(jié)晶當(dāng)加熱溫度較高時(shí)，將首先在變形晶粒的晶界或滑移帶、孿晶帶等晶格畸變嚴(yán)重的地帶，通過(guò)形核與長(zhǎng)大方式進(jìn)行再結(jié)晶。冷變形金屬在再結(jié)晶后獲得了新的等軸晶粒，因而消除了冷加工纖維組織、加工硬化和殘余應(yīng)力，使金屬又重新恢復(fù)到冷塑性變形前的狀態(tài)。3、晶粒長(zhǎng)大冷變形金屬再結(jié)晶后，一般都得到細(xì)小均勻的等軸晶粒。但繼續(xù)升

高加熱溫度或延長(zhǎng)保溫時(shí)間，再結(jié)晶后的晶粒又會(huì)逐漸長(zhǎng)大，使晶粒粗化。第七章1、試述共析鋼加熱時(shí)，珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的過(guò)程，影響轉(zhuǎn)變速度的因素是什么？答：加熱過(guò)程中奧氏體轉(zhuǎn)變過(guò)程可分為四步進(jìn)行第一階段：奧氏體晶核的形成。在珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體過(guò)程中，原鐵素體由體心立方晶格改組為奧氏體的面心立方晶格，原滲碳體由復(fù)雜斜方晶格轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎骄Ц?。所以，鋼的加熱轉(zhuǎn)變既有碳原子的擴(kuò)散，也有晶體結(jié)構(gòu)的變化。基于能量與成分條件，奧氏體晶核在珠光體的鐵素體與滲碳體兩相交界處產(chǎn)生，這兩相交界面越多，奧氏體晶核越多。第二階段：奧氏體的長(zhǎng)大。奧氏體晶核形成后，它的一側(cè)與滲碳體相接，另一側(cè)與鐵素體相接。隨著鐵素體的轉(zhuǎn)變（鐵素體區(qū)域的縮小），以及滲碳體的溶解（滲碳體區(qū)域縮小），奧氏體不斷向其兩側(cè)的原鐵素體區(qū)域及滲碳體區(qū)域擴(kuò)展長(zhǎng)大，直至鐵素體完全消失，奧氏體彼此相遇，形成一個(gè)個(gè)的奧氏體晶粒。第三階段：殘余滲碳體的溶解。由于鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體速度遠(yuǎn)高于滲碳體的溶解速度，在鐵素體完全轉(zhuǎn)變之后尚有不少未溶解的“殘余滲碳體”存在，還需一定時(shí)間保溫，讓滲碳體全部溶解。第四階段：奧氏體成分的均勻化。即使?jié)B碳體全部溶解，奧氏體內(nèi)的成分仍不均勻，在原鐵素體區(qū)域形成的奧氏體含碳量偏低，在原滲碳體區(qū)域形成的奧氏體含碳量偏高，還需保溫足夠時(shí)間，讓碳原子充分?jǐn)U散，奧氏體成分才可能均勻。影響轉(zhuǎn)變速度的因素：加熱溫度、原始組織、化學(xué)成分并說(shuō)明各條4、何謂過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線？繪出共析鋼過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線，并說(shuō)明各條曲線及區(qū)域的金屬學(xué)意義。答:①過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線是表示不同溫度下過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時(shí)間關(guān)系的曲線,俗稱(chēng)C曲線，曲線及區(qū)域的金屬學(xué)意義。答:①過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線是表示不同溫度下過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時(shí)間關(guān)系的曲線,俗稱(chēng)C曲線，TTT圖。②共析鋼TTT曲線d的分析：線：A］線：奧氏體和珠光體的平衡溫度；左邊曲線：轉(zhuǎn)變開(kāi)始線；右邊曲線：轉(zhuǎn)變終了線；Ms線：奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的開(kāi)始線；叫線：奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的終了線；800700600500400j300200100-10020-10445I10IO110s時(shí)間/s(yl3l3l3l3區(qū)：過(guò)冷A區(qū)；區(qū)：Al—550°C之間：珠光體轉(zhuǎn)變區(qū);550—Ms：貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)；Ms—Mf：馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)；5、繪出共析鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線，并比較它與等溫轉(zhuǎn)變曲線之間的異同點(diǎn)。答：相同點(diǎn)：二者的相同點(diǎn)均是過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變圖解，本質(zhì)上是一致的的，轉(zhuǎn)變過(guò)程和轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的類(lèi)型基本上相互對(duì)應(yīng)，其轉(zhuǎn)變曲線均為C形，尤其是在高溫區(qū)，二者的影響因素為含碳量、合金元素的含量、加熱溫度以及保溫時(shí)間。二者的區(qū)別在于冷卻條件的不同，其顯著的區(qū)別主要有：連續(xù)冷卻時(shí)，過(guò)冷奧氏體是在一個(gè)溫度范圍內(nèi)完全組織轉(zhuǎn)變的，其組織的轉(zhuǎn)變很不均勻，先轉(zhuǎn)變