工程材料作業(yè)樣本

1.晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別是什么？單晶體為何有各向異性而實(shí)際金屬表現(xiàn)為各向同性?

(1)晶體中的質(zhì)點(diǎn)在空間作有規(guī)則的排列，而非晶體內(nèi)部的質(zhì)點(diǎn)排列不規(guī)則

(2)因?yàn)椴煌木婕熬蛏?，原子的排列情況不同,因此晶體表現(xiàn)為各向異性，

而實(shí)際金屬是由很多方向各異的單晶體雜亂排列而成，因此整體表現(xiàn)為各向同性。

2.銅和鐵室溫下的晶格常數(shù)分別為0.286nm和0.3607nm,求lcm3鐵和銅中的原子數(shù)。

Inm(nunometcr)=10-9m=10A(ungstrong)

銅的晶格常數(shù)=0.286x107cm

鐵的晶格常數(shù)=03607x107cm

\crn3

lcm3鋼的原子數(shù)=x4=1.71x[itf]

(0.286x10-7tw)3

lcm3

lcm3鐵的原子數(shù)=x2=4.26x|]()"

(0.3607x10-7cv/z)3

3.常見的金屬晶體典型結(jié)構(gòu)有哪幾種？a-Fe,y-Fe,Cu,Al,Ni,Pb,Cr,V,Mo,Mg,Zn,VV各屬于何種晶體結(jié)構(gòu)?

面心立方結(jié)構(gòu)、體心立方結(jié)構(gòu)、密排六方結(jié)構(gòu)

y-Fe,Cu,Al,Ni,Pb-面心立方結(jié)構(gòu)

a-Fe,Cr,V,Mo,W-體心立方結(jié)構(gòu)

Mg,Zn-密排六方結(jié)構(gòu)

4立方晶系中,｛HO｝、｛120｝、｛123｝晶面族包括哪些晶面？其中平行于X軸、Y軸、Z軸的晶面各為哪些?

解:｛120｝晶面族包括的晶面圖示如下。

｛110｝晶面族包括的晶面為：

平行于X軸的晶面:(011),(001)

平行于Y軸的晶面：(101),(100)

平行于Z軸的晶面:(110),洲0)

｛120｝晶面族包括的晶面為：

平行于Z軸的晶面有：幽1、|(210)|,叵水叵?

平行于Y軸的晶面有：幽］、［(201)|,萬回、畫

平行于X軸的晶面有：皎②、畫?。?12）.（021）

{123}晶面族包括的晶面，其中任何一個(gè)晶面也不平行于X軸、Y軸、Z軸。

(123)|；

(123)(123)、

Q32J032)、(132)（132）；

(213)(213)(213)（213）；

(231)］；

k231)k(231)、(231)、

(312)(312)（312）、（312）；

(321)j;

(321)、(321)、(321)、

6.試說明布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度的應(yīng)用范圍及相互關(guān)系

布氏硬度用于低硬度材料硬度測(cè)定

洛氏硬度用于高硬度材料硬度測(cè)定

維氏硬度一般用于實(shí)驗(yàn)室精密硬度測(cè)定

HRaHV旬OHRC,HB?HV?6HS

7★試分析鋁（熔點(diǎn)3380V）和鐵（熔點(diǎn)1538V）在1100匕變形，鉛（熔點(diǎn)323V）和錫（熔點(diǎn)232匕）在室溫（20匕）

變形，能否發(fā)生加工硬化現(xiàn)象？

答：

加工硬化-金屬發(fā)生期性變形時(shí)，隨變形程度的增大，其強(qiáng)度和硬度顯著提高而蜜性和韌性明顯下降的現(xiàn)象稱

為加工硬化。（物理實(shí)質(zhì)）金屬發(fā)生塑性變形時(shí),位錯(cuò)密度增加，位錯(cuò)間的交互作用增強(qiáng)，相互纏結(jié),造成位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻

力的增大，引起塑性變形抗力提高。另一方面由于晶粒破碎細(xì)化，使強(qiáng)度得以提高。消除加工硬化雕施是再結(jié)晶退

火。

判斷塑性變形后的金JS是否產(chǎn)生加工硬化依據(jù)：變形溫度如果高于金屬的再結(jié)晶溫度，則塑性變形產(chǎn)生的加工

硬化被隨后的再結(jié)晶過程所消除,因此塑性變形后不產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象。

（強(qiáng)調(diào)：實(shí)際應(yīng)用過程中由于實(shí)際塑性變形過程較快，而且金IS的再結(jié)晶過程是經(jīng)過原子實(shí)現(xiàn)的，如果加熱溫度較低,

加工硬化現(xiàn)象就不能被隨后的再結(jié)晶過程消除,因此熱加工溫度要遠(yuǎn)高于再結(jié)晶溫度，才能使塑性變形后的金屬不

顯加工硬化現(xiàn)象）

鐺和鐵在1100匕變形以及鉛和錫在20匕能否發(fā)生加工硬化現(xiàn)象,必須首先計(jì)算出它們的最低再結(jié)晶溫度：Tr?

0.4Tm（Tr、Tm絕對(duì)溫度）

W:Tr=0.4x(3380+273)K

Tr=1461.2-273=1188.2V>1100匕發(fā)生

Fe:Tr=0.4x(1538+273)K

Tr=724.4-273=451.4C<1100V不發(fā)生

Pb:Tr=0.4x(327+273)K

Tr=240-273=-33C<20V不發(fā)生

Sn:Tr=0.4x(232+273)K

Tr=202-273=-711?<20t3不發(fā)生

1.30回純銅與2啊鈍鑲?cè)刍舐渲?25OC,利用圖2.3的叵運(yùn)相圖，確定：

⑴合金的組成相及相的成分；⑵相的質(zhì)■分?jǐn)?shù)。

答：⑴根據(jù)已知條件計(jì)算該合金成分的含Ni■為20kg/(20+30)kg=40%,然后在圖中1250匕處給一水平線交液

相線和固相線兩點(diǎn)，過此兩點(diǎn)作鉛垂線得知此溫度下該合金組成相為L回,測(cè)■得其成分分別為23%和49%;

⑵利用杠桿定律可計(jì)算出質(zhì)■分?jǐn)?shù)分別為：

L%=((49%-40%)/(49%-23%))xl00%=34.6%

回％=1-L%=65.4%

2.示意畫出圖2.8中過共晶合IV(假定Wsn=70%)平街結(jié)晶過程的冷卻曲線。畫出室溫平箭組織示意圖，并在相圖

中標(biāo)出組織組成物。計(jì)算室溫組織中組成相的質(zhì)■分?jǐn)?shù)及各種組織組成物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

(2)室溫組織中組成相的質(zhì)■分?jǐn)?shù):

由于室溫由a及6相組成，其質(zhì)■分?jǐn)?shù)各為:

a%Sx100%

B%=l-a%=100%

(3