961材料科學(xué)基礎(chǔ)答案

1、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)致金屬強(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。隨變形量增加，亞結(jié)構(gòu)細(xì)化，亞晶

2、界對位錯運(yùn)動有阻礙作用。答：晶體內(nèi)部存在位錯源，變形時(shí)發(fā)生了位錯增值，隨變形量增加，位錯密度增加。由于位錯之間的交互作用，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)超過工件的質(zhì)量，但在工件的運(yùn)送過程中鋼絲繩發(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)晶和晶粒長大過程，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，發(fā)生塑性變形，橫截面積減小，強(qiáng)度將比保溫前低，所

3、以發(fā)生斷裂。4細(xì)化晶粒方法1. 在澆注過程中：1）增大過冷度；2）加入變質(zhì)劑；3）進(jìn)行攪拌和振動等。2. 在熱軋或鍛造過程中：1）控制變形度；2）控制熱軋或鍛造溫度。3. 在熱處理過程中：控制加熱和冷卻工藝參數(shù)利用相變重結(jié)晶來細(xì)化晶粒。4. 對冷變形后退火態(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. 試說明滑移，攀移及交滑移的條件，過程和結(jié)果，并闡述如何確定位錯滑移運(yùn)動的方向。解答：滑移：切應(yīng)力作用、切應(yīng)力大于臨界分切應(yīng)力；臺階攀移：純?nèi)形诲e、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、相交位錯線的多個滑移面；位錯增殖位錯滑移運(yùn)動的方向，外力方向與b一致

4、時(shí)從已滑移區(qū)r未滑移區(qū)。相反，從未滑移區(qū)r已滑移區(qū)。6. 將經(jīng)過大量冷塑性變形（>70%以上）的純金屬長棒一端浸入冷水中，另一端加熱至接近熔點(diǎn)的高溫（如0.9Tm）,過程持續(xù)一小時(shí)，然后完全冷卻，作出沿棒長度的硬度分布曲線（示意圖），并作簡要說明。如果此金屬為純鐵時(shí)，又會有何情況出現(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）晶粒長大進(jìn)一步下降沿棒長度的硬度分布曲線示意如圖。在整個棒的長度上，由于溫度不同，經(jīng)歷了回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長大三個過程。（I）T<T再，僅發(fā)生回復(fù)，硬度略下降；（II）發(fā)生再結(jié)晶，硬度下降較大，且隨溫度的升高，同樣1小

5、時(shí)完成再結(jié)晶的體積百分?jǐn)?shù)增大，硬度隨之降低；（III）晶粒長大，晶界對位錯的阻礙較小，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)一定溫度會發(fā)生重結(jié)晶而使晶粒細(xì)化，故在第（III）區(qū)域后會有硬度回升的第（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，如增大過冷度、加入變質(zhì)劑、進(jìn)行攪拌和振動等。（2）對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）對熱處理強(qiáng)化態(tài)使用的合金：控制加熱和冷卻工藝參數(shù)利用

6、相變重結(jié)晶來細(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，相對來說，因應(yīng)力集中引起開裂的機(jī)會少，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？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

7、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）力溶強(qiáng)化是由于溶質(zhì)原子造成了點(diǎn)陣畸變，其應(yīng)力場將與位錯應(yīng)力場發(fā)生彈性交互作用、化學(xué)交互作用和靜電交互作用，并阻礙位錯運(yùn)動。是通過合金化對材料進(jìn)行的最基本的強(qiáng)化方法。（2）沉淀（析出）強(qiáng)化是通過過飽和固溶體的時(shí)效處理而沉淀析出細(xì)小彌散、均勻分布的第二相微粒，第二相與位錯相互作用；彌散強(qiáng)化是通過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，第二相阻礙位錯運(yùn)動，起強(qiáng)化作用。(3) 細(xì)晶強(qiáng)化一一霍爾佩奇公式；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。(4) 加工(形變)強(qiáng)化一一塑性形過程中，位錯發(fā)生增值，位錯密度升高，

8、導(dǎo)致形變胞的形成和不斷細(xì)化，對位錯的滑移產(chǎn)生巨大的阻礙作用，可使金屬的變形抗力顯著升高。(5) 相變強(qiáng)化一一相變時(shí)新相和母相具有不同組織結(jié)構(gòu)，在相變過程中形成大量的晶體缺陷。9在室溫下對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)=327C)例題解答：在室溫下對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=0.4Tm(Pb)R0.4(327+273)-273=-33C。10. 鋼絲繩吊工件，隨工件放入1000C爐中加熱，加熱完畢，吊出時(shí)繩斷原因？例題解答：

9、冷加工r加工硬化r鋼絲繩的硬度和強(qiáng)度f-承載能力高r加熱r發(fā)生再結(jié)晶r硬度和強(qiáng)度I-超過承載能力r鋼絲繩斷裂11單滑移是指只有一個滑移系進(jìn)行滑移。滑移線呈一系列彼此平行的直線。這是因?yàn)閱位苾H有組.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或兩個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是哪幾個？兩個最主要的恒溫反應(yīng)是什么？其生成的組織

10、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基本相，即液相L、鐵素體相F、高溫鐵素體相3、奧氏體相A及滲碳體相Fe3C。在ECF水平線(1148C)發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變L4.3A2.11+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“Ld'表示，性能硬而脆。在PSK線(727C)發(fā)生共析轉(zhuǎn)變A0.77F0.0218+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“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。2.9根據(jù)鐵碳相圖對鐵碳合金進(jìn)行分類，試分

11、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：w(K0.0218%,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Ld(A+Fe3C)或Ld/過共晶(白口)鑄鐵：4.3%<wC<6.69%,組織為Ld/

12、+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)rF+八八P+Fe3CII(網(wǎng)狀)rP+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)Fe3C以粗大形態(tài)存在時(shí)(Ld'

13、或Fe3CI),塑韌性和強(qiáng)度會大大降低。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?。看穑弘S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)量越來越多。(2) 過共析鋼中網(wǎng)狀滲碳體對強(qiáng)度、塑性的影響怎樣？答：對基體產(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，而白口鐵幾乎無塑性。(4) 哪個區(qū)域熔點(diǎn)最低？哪個區(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，說明產(chǎn)生下列現(xiàn)象的原因：(1) 含碳量為1.0

14、%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說，其塑性要差。(4) 在1100C，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?100C，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) 鋼抑釘一般用低碳鋼制成；答：鋼抑釘需要有良好的

15、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、鑄造過程易于實(shí)施；鋼的含碳量比鑄鐵低，通過加熱可進(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章工程材料成形過程中的行為與性能變化思考題與習(xí)題P813、金屬晶粒大小對機(jī)械

16、性能有什么影響？如何控制晶粒的大?。縋67P68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，每個晶粒長大的空間就越小，結(jié)晶結(jié)束后獲得的晶粒也就越細(xì)小。同時(shí)，如果晶體的長大速度越小，則在晶體長大的過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) 增大過冷度一一提高形核率和長大速度的比值，使晶粒

17、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；機(jī)械方法一一用攪拌、振動等機(jī)械方法迫使凝固中的液態(tài)金屬流動，可以使附著于鑄型壁上的細(xì)晶粒脫落，或使長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，對一根鐵絲進(jìn)行反復(fù)彎曲一拉直試驗(yàn)，經(jīng)過一定次數(shù)后，鐵絲變得越來越硬，試分析原因。如果將這根彎曲一拉直試驗(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)彎曲一拉直的過程是塑性變形的過程，在經(jīng)過一定次數(shù)后鐵絲產(chǎn)生了加工硬化，因此強(qiáng)度硬度越來越高；若進(jìn)行一定

18、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)晶過程？回復(fù)和再結(jié)晶過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)，原子活動能力增大，金屬晶粒的顯微組織開始發(fā)生變化，由

19、破碎的晶粒變成完整的晶粒，由拉長的纖維狀晶粒轉(zhuǎn)變成等軸晶粒。這種變化經(jīng)歷了兩個階段，即先在畸變晶粒邊界上形成無畸變晶核，然后無畸變晶核長大，直到全部轉(zhuǎn)化為無畸變的等軸晶粒。該過程無相變發(fā)生，也為原子擴(kuò)散導(dǎo)致的形核、長大過程，因此稱為再結(jié)晶。金屬在再結(jié)晶過程中，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：金屬在塑性變形過程中，隨著變形程度增加，強(qiáng)度、硬度上升，塑性、韌性下

20、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：金屬變形過程主要是通過位錯沿著一定的晶面滑移實(shí)現(xiàn)的。在滑移過程中，位錯密度大大增加，位錯間又會相互干擾相互纏結(jié)，造成位錯運(yùn)動阻力增加，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：含有大量的滲碳體，滲碳體成為基體組織，我們知道滲碳體是一個硬脆相，故低溫萊氏體塑性很差-難以進(jìn)行變

21、形加工，(但因具有共晶轉(zhuǎn)變，有良好的鑄造性能.)而珠光體是鐵素體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單晶體所組成，它在各個方向上的力相互抵消平衡，因而表現(xiàn)各向同性。4-4在常溫下為什么細(xì)晶粒金屬強(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-Pet

22、ch公式。晶界越多，越難滑移。（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。4-6生產(chǎn)中加工長的精密細(xì)杠（或軸）時(shí)，常在半精加工后，將將絲杠吊掛起來并用木錘沿全長輕擊幾遍在吊掛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，是細(xì)長工件的一種存放形式吊個7天，讓工件釋放應(yīng)力的時(shí)間，軸越粗放的時(shí)間越長。4-10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1000C,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

23、拔鋼絲在生產(chǎn)過程中受到擠壓作用產(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1000C爐內(nèi)進(jìn)行加熱和保溫后，等于對鋼絲繩進(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。4- 11在室溫下對鉛板進(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)晶過程。越彎越硬是由于位錯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。5- 3一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳

24、體、共晶滲碳體、共析滲碳體異同？答：一次滲碳體：由液相中直接析出來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，對基體的影響不同。共同點(diǎn)同屬于一個相，晶體結(jié)構(gòu)相同，化學(xué)成分相同。5-5某倉庫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%。問此鋼的碳含量大約為多少？答：=P%0.77%=75%>0.77

25、%=0.5775%5-7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

26、二次滲碳體，故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

27、材料抵抗硬物壓入其表面的能力。8.沖擊韌度：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，把原子看做一個點(diǎn)，這樣形成的幾何圖形稱為晶格。晶胞：晶格中的一個基本單元。晶向：晶格中各原子列的位向。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。晶體缺陷：偏離晶體完整性的微觀區(qū)域稱為

28、晶體缺陷?？瘴唬菏侵肝幢辉诱紦?jù)的晶格節(jié)點(diǎn)。5.6.7.8.9.10. 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)律的錯排現(xiàn)象。13. 晶界：晶界是位向不同，相鄰晶粒之間的過渡層。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

29、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單一的均勻固體。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。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。在一定條件下，溶質(zhì)組員在固體中有一定的限度，超過這個限度就不再溶解了。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,則固溶體稱為無限固20. 置換固溶體21. 間隙固溶體22. 有限固溶體23. 無限固溶體溶體。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

30、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。結(jié)晶溫度：金屬結(jié)晶時(shí)都存在著一個平衡結(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。31. 過冷度：實(shí)際結(jié)晶溫度與平衡結(jié)晶溫度Tm之差稱為過冷度。32. 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

31、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aFe中形成的間隙固溶體。39.奧氏體：是碳在廣Fe中形成的間隙固溶體。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、

32、珠光體和二次滲碳體。49. 過共晶鑄鐵：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)分為無序固溶體和有序固溶體。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

33、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)槊嫘牧⒎骄Ц竦腡-Fe，加熱到1394C時(shí)，又由面心立方晶格的T-Fe轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方晶格的3-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

34、各組員之間的相互作用不同，合金的結(jié)構(gòu)有固鐵素體、滲溶體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，其基本組織有碳體、奧氏體、珠光體、萊氏體。1. 簡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個頂角上和立方體中心各有1個原子；面心立方晶格：在立方體的8個頂角上和6個面的中心各有1個原子；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個原子，在六棱柱體的中間有3個原子。2. 金屬的實(shí)際晶體中存在哪些晶體缺陷？它們對性能有什么影響？答：金屬的實(shí)際晶體中存在三種晶體缺陷：點(diǎn)缺陷一一空位和間隙原子；線缺陷一一位錯線；面缺陷晶界；影響：一般情況下，晶體缺陷

35、的存在可以提高金屬的強(qiáng)度，而且金屬缺陷常常降低金屬的耐腐蝕性能，可以通過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

36、時(shí)首先是從液體中形成一些稱之為晶核的細(xì)小晶體開始的，然后已形成的晶核按各自不同的位向不斷長大。同時(shí)，在液體中有產(chǎn)生新的晶核并逐漸長大，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。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?/p>

37、晶成分的合金熔點(diǎn)低，結(jié)晶范圍小，流動性好，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。它們的結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)、力學(xué)性能有何特點(diǎn)?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；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；為鐵和碳的金屬化合物，硬度高，脆性大，塑性和韌性15. 何謂丫Fe3C、P、A、Ld(Ld')?答：a一鐵素體：T、A奧氏體：Fe3C一滲碳體：幾乎為零；P一珠光體：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'

38、;)萊氏體(低溫萊氏體)：萊氏體為奧氏體和滲碳體的化合物，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。從奧氏體中析出，沿晶界呈網(wǎng)狀；從鐵素體中析出，沿晶界呈小片或粒狀；同奧氏體相關(guān)形成，在萊氏體中為連續(xù)的基體;同鐵素體交互形成，呈交替片狀。18. 滲碳體有哪5種基本形態(tài)，它們的來源和形態(tài)有何區(qū)別？答：(1)一次滲碳體：從液體中直接析出，呈長條狀；二次滲碳體三次滲碳體共晶滲碳體共析滲碳體(2)(3)(4)根據(jù)Fe-Fe3C相圖，說明產(chǎn)生下列現(xiàn)象的原因(1)(2)(3)絲繩(4)(5)答：(5)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；低溫萊氏體的塑性比珠光

39、體的塑性差；捆扎物體一般用鐵絲(鍍鋅的碳鋼絲)，而起重機(jī)起吊重物卻用鋼(用60、65、70、75等鋼制成)；一般要把剛才加熱的高溫(約1000-1250C)下進(jìn)行熱軋或鍛造；鋼適宜于通過壓力加工成形，而鑄鐵適宜通過鑄造成形。(1)3c=1.0%勺鋼成分是F+P,而3c=0.5%勺鋼成分是P+Fe3CH。Fe3C1.0%的鋼比碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)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

40、但強(qiáng)度滿足要求，還具有較好的韌性；（4）把剛才加熱的高溫（約1000-1250C）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。8. 結(jié)合FeFe3C相圖，說明鐵素體、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量（%）,并說明碳鋼的含碳量一般不超過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

41、為2.11%和0.77%。1%C的鋼中Fe3Cn量設(shè)為QFe3CFe3C=1.0-0.77/6.69-0.77=4%。1.4%C的鋼中Fe3CH量設(shè)為QFe3CH,Q,QHFe3C=1.4-0.77/6.69-0.77=11%.因?yàn)?，?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)算是假定滑移面兩側(cè)原子發(fā)生整體移動，其臨界分切應(yīng)力值大，但實(shí)際晶體滑移是位錯的運(yùn)動、并不需正排原子一齊彥斯7而僅位布近少數(shù)原子作短距離移動，故而所需要的臨界分切應(yīng)力要小得多一4在勻晶轉(zhuǎn)

42、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，請指出何種成分的含量提高了（以NiCu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對于NiCu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？并簡述原因。（請參考圖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

43、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

44、織。5、平衡分配系數(shù)：固溶體合金在結(jié)晶過程中具有選分結(jié)晶的特點(diǎn)。因此在一定溫度下平衡時(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，這種通過擴(kuò)散而形成新相的過程稱為反應(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)力場會與位錯產(chǎn)生交互作用而阻礙位錯運(yùn)動，增大了位錯運(yùn)動的阻力，使得臨界分切應(yīng)力遠(yuǎn)比純金

45、屬打，滑移系開動比純金屬困難，使材料的塑性變形抗力提高，硬度、強(qiáng)度上升，而塑性、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：用來描述位錯引起晶格畸變的物理量。該矢量的模是位錯的強(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，固液界面前沿的過冷度也會發(fā)生變化。所以固溶體合金的過冷度是由變化著的合金的熔點(diǎn)與實(shí)際溫度分布兩個

46、方面的因素共同決定的。這種因液相成分變化而形成的過冷稱為成分過冷。11、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

47、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)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、動態(tài)再結(jié)晶：在金屬塑性變形過程中發(fā)生的再結(jié)晶，即形變硬化與再結(jié)晶軟化同時(shí)進(jìn)行的過程。這樣可以不斷形成位錯密度很低的新晶粒，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

48、度因素和（晶體結(jié)構(gòu)）有關(guān)。4, rG3、當(dāng)過冷液體中出現(xiàn)一個晶胚時(shí)，總的自由能變化AG可寫為（當(dāng)dAG/dr=0時(shí)，所得的r值稱為（臨界晶核半徑）其大小決定于（過冷度）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、位錯在滑移面上的運(yùn)動稱為（滑移），作垂直滑移面的運(yùn)動稱為（攀移）螺旋位錯不能進(jìn)行（攀移）6、面心立方金屬的滑移面是（111），滑移方向是（V110）可組成（12）個滑移系。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/cms）,符號為（負(fù)號）表示擴(kuò)散

49、由高濃度向低濃度方向進(jìn)行。8、溶質(zhì)原子半徑與溶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，按照長大速度由慢到快其長大方式依次為（二維晶核長大）（晶體缺陷長大）和（垂直長大）12、位錯的兩種基本類型為（刃型位錯）和（螺型位錯），其中刃型位錯的位錯的位錯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

50、點(diǎn)是（不等時(shí)）性、（協(xié)調(diào)）性和（不均勻）性。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）dt19、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)散流動方向是由（高）濃度向（低）濃度。20、固溶體合金結(jié)晶過程中遵循形核和核長大規(guī)律，但它不同于純金屬的是形核時(shí)還額外需

51、要（成分）起伏，它也是在（變溫）過程中進(jìn)行的，同時(shí)在結(jié)晶過程中海始終伴隨著（異質(zhì)原子/溶質(zhì)原子）的擴(kuò)散。21、晶體長大方式與（界面結(jié)構(gòu)）有關(guān)，而晶體長大形態(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）、（攣生）和（扭折）。23、動態(tài)回復(fù)與動態(tài)再結(jié)晶是指在高溫下進(jìn)行形變，即變形過程中（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)動著的位錯會產(chǎn)生交截現(xiàn)象，即產(chǎn)生割階與就這，其長度與相交截位錯的（柏氏矢量的模）相同，而如果割階的

52、滑移與主位錯線的滑移不一致，主位錯線會拖拽割階產(chǎn)生攀移運(yùn)動，從而產(chǎn)生（割階硬化）。26、（11）金屬塑性變形過程中發(fā)生攣生后，攣晶面兩邊的晶體位向呈現(xiàn)（對稱關(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）動態(tài)回復(fù)與動態(tài)再結(jié)晶是指在變形過程中（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)晶一金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程稱為凝固，由于固態(tài)金屬是晶體故又把凝固稱為結(jié)晶。重結(jié)晶一指在固態(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)相變過程。再結(jié)晶一將冷壓力加工以

53、后的金屬加熱到一定溫度后，在變形的組織中重新產(chǎn)生新的無畸變的等軸晶粒、性能恢復(fù)到冷壓力加工前的軟化狀態(tài)的過程。在此過程中，仍然屬于固態(tài)過程。三者的區(qū)別于聯(lián)系：結(jié)晶、重結(jié)晶發(fā)生相變過程，再結(jié)晶沒有；結(jié)晶、重結(jié)晶和再結(jié)晶都是形核與長大的過程。發(fā)生結(jié)晶與重結(jié)晶的驅(qū)動力為反應(yīng)相與生成相的自由能差，再結(jié)晶為儲存能。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、何謂成分過冷？成分過冷對晶體生長形態(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，固液界面前沿的過冷度也會發(fā)生變化。所以固溶體合金的過冷度是由變化著的合金熔點(diǎn)與實(shí)際溫

54、度分布兩方面的因素共同決定的。這種因液相成分變化而形成的過冷稱為成分過冷。固溶體結(jié)晶時(shí)，由于出現(xiàn)成分過冷對晶體生長的形態(tài)有很大影響，即使在正溫度梯度下也會生成出胞狀組織甚至出現(xiàn)樹枝晶。即無成分過冷時(shí)，界面呈平直狀向前推移；較小成分過冷時(shí)，界面呈胞狀；較大成分過冷時(shí)，界面呈樹枝狀。3、試說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的滑移面較短，塞積位錯的數(shù)量n也少，由位錯塞積引起的應(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)量也會增多，使眾多的晶粒參加滑移，滑移量

55、分散在各個晶粒中，應(yīng)力集中小，這樣在金屬變形時(shí)引起開裂的機(jī)會小，直至斷裂之前，能獲得較大的塑性變形量。4、簡述固溶體合金與純金屬在結(jié)晶過程中的區(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)行長大。由于晶體長大時(shí)通過固相模壁散熱，固液界面是等溫的，若取得動態(tài)過冷度界面就向前移動。如果界面局部有小的凸起伸向過熱的液相中，小凸起將被熔化，界面一直保持平直，晶體以平面狀長大。固溶體結(jié)晶時(shí)會出現(xiàn)成分過冷，在固液界面前出現(xiàn)成分過冷區(qū)，此時(shí)界面如有任一小的凸起將它伸入成分過冷區(qū)而獲得過冷就能繼續(xù)生長下去。界面不能保持平直穩(wěn)定，會出現(xiàn)樹枝晶。5、分析回復(fù)與再結(jié)晶階段空位與位錯的變化及其對性能的影響

56、。解答：在低溫回復(fù)階段，主要表現(xiàn)為空位的消失。冷變形后所產(chǎn)生的大量空位，通過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，使位錯容易滑移，同一滑移面上的異號位錯相遇會相互吸引而抵消，不但使亞晶內(nèi)部的位錯數(shù)目減少，而且胞壁結(jié)位錯的減少更為顯著，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)為位錯的滑移，導(dǎo)致位錯重新結(jié)合，異號位錯的匯聚而抵消以及亞晶的長大。在高溫回復(fù)階段，位錯運(yùn)動的動力學(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密度趨于相同，各位錯之間的作用力使得同一滑移

57、面上的位錯分不均與，間距大體相等，形成規(guī)則排列的垂直于滑移面的位錯墻，即多邊形化的過程。多邊形化構(gòu)成的位錯墻即是小角度晶界，它將原晶粒分隔成若干個亞晶粒。6、何為加工硬化？如何解決加工硬化給后續(xù)加工帶來的困難？解答：金屬材料在塑性變形過程中，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不斷增值，位錯之間相截、反應(yīng)使得位錯的運(yùn)動變得困難?？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)，而相鄰的兩個密排晶面之間距離卻最大、結(jié)合力最弱。可知在原子排列最緊密的晶面之間進(jìn)行滑移阻力最小，需要的外力也最小。于是原子排列最緊的晶面和晶向就成了晶體進(jìn)行滑移的滑移面和滑移方向。11、為什么滲碳選擇930C附近的Fe中？解答：可形成較大的濃度梯度；vFe中含碳量增加則擴(kuò)散系數(shù)增加：高溫下隨溫度升高，擴(kuò)散系數(shù)增加，所以選擇高溫。但溫度過高會使奧氏體晶粒顯著長大。12分析材料發(fā)生塑性變形的機(jī)制及表現(xiàn)形式？解答：材料發(fā)生塑性變形通常有三