【正文】 (拉伸時(shí) )，金屬中的夾雜物也被拉長(zhǎng)，形成纖維組織。金屬經(jīng)大的塑性變形時(shí)，由于位錯(cuò)的密度增大和發(fā)生交互作用，大量位錯(cuò)堆積在局部地區(qū)，并相互纏結(jié)，形成不均勻的分布，使晶粒分化成許多位向略有不同的小晶塊，而在晶粒內(nèi)產(chǎn)生亞晶粒。金屬塑性變形到很大程度 (70％以上 )時(shí)，由于晶粒發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，使備品粒的位向趨近于一致，形成特殊的擇優(yōu)取向，這種有序化的結(jié)構(gòu)叫做形變織構(gòu)。 金屬發(fā)生塑性變形，隨變形度的增大，金屬的 強(qiáng)度和硬度顯著提高。塑性和韌性明顯下降。這種現(xiàn)象稱(chēng)為加工硬化，也叫形變強(qiáng)化。另外，由于纖維組織和形變織構(gòu)的形成，使金屬的性能產(chǎn)生各向異性。 1在圖 1— 7 所示的晶面、晶向中，哪些是滑移面 ?哪些是滑移方向 ?圖中情況能否構(gòu)成滑移系 ? 答： (a)FCC： (101) 晶面不是滑移面， [110]晶向是滑移方向，但兩者不能構(gòu)成滑移系。 (b)FCC： (111)晶面是滑移面，其上的 [110]晶向也是滑移方向，兩者能構(gòu)成滑移系。 (c)BCC： (111)晶面不是滑移面，其上的 [101]晶向不是滑移方 向，兩者不能構(gòu)成滑移系。 (d)BCC： (110)晶面是滑移面，晶向也是滑移方向，但不在 (110)晶面上，故兩者不能構(gòu)成滑移系。 1用低碳鋼鋼板冷沖壓成形的零件，沖壓后發(fā)現(xiàn)各部位的硬度不同，為什么 ? 答：主要是由于冷沖壓成形時(shí)，鋼板形成零件的不同部位所需發(fā)生的塑性變形量不同，因而加工硬化程度不同所造成。 1已知金屬鎢、鉛的熔點(diǎn)分別為 3380℃和 327℃，試計(jì)算它們的最低再結(jié)晶溫度，并分析鎢在 9000C 加丁、鉛在室溫加丁時(shí)各為何種加工 ? 答：金屬的最低再結(jié)晶溫度為： T 再 ＝ (～ )T 熔點(diǎn) 對(duì)金屬鎢 ： T 熔點(diǎn) ＝ 273 十 3380＝ 3653K T 再 ＝ (～ )T 熔點(diǎn) ＝ l 279～ 146l K＝ 1006～ l188℃ 在 900℃對(duì)金屬鎢進(jìn)行加工，略低于其最低再結(jié)晶溫度，應(yīng) 屬 冷加工。 對(duì)金屬鉛 ： T 熔點(diǎn) ＝ 273 十 327＝ 600 K T 再 ＝ (～ )T 熔點(diǎn) ＝ 210～ 240 K＝ － 63～－ 33℃ 在室溫 (如 23℃ )對(duì)金屬鉛進(jìn)行加工，明顯高于其最低再結(jié)晶溫度的上限 － 33℃，應(yīng)屬熱加工。 1何謂臨界變形度 ?分析造成臨界變形度的原因。 答：塑性變形后的金屬再進(jìn)行加熱發(fā)生再結(jié)晶，再結(jié)晶后晶粒 大小與預(yù)先變形度有關(guān)。使品粒發(fā)生異常長(zhǎng)大的預(yù)先變形度稱(chēng)做臨界變形度。 金屬變形度很小時(shí)，因不足以引起再結(jié)晶， 晶粒 不變。當(dāng)變形度達(dá)到 2％ ～ 10％時(shí)，金屬中少數(shù)晶粒變形，變形分布很不均勻，所以再結(jié)晶時(shí)生成的晶核少，晶粒大小相差極大，非常有利于晶粒發(fā)生吞并過(guò)程而很快長(zhǎng)大，結(jié)果得到極粗大的晶粒。 1在制造齒輪時(shí)，有時(shí)采用噴丸處理 (將 金屬丸 噴射到零件表面上 )，使齒面得以強(qiáng)化。試分析強(qiáng)化原因。 答：噴 丸 處理時(shí)，大量的微細(xì)金屬丸被噴射到零件表面上，使零件表層發(fā)生一定的塑性變形，因而對(duì)零件表面產(chǎn)生了加工硬化效應(yīng)， 同時(shí)也在表面形成殘余壓應(yīng)力，有助于提高零件的疲勞強(qiáng)度。 再結(jié)晶和重結(jié)晶有何不同？ 答 ：再結(jié)晶是指冷變形（冷加工）的金屬加熱到最低再結(jié)晶溫度以上，通過(guò)原子擴(kuò)散，使被拉長(zhǎng)（或壓扁）、破碎的晶粒通過(guò)重新形核、長(zhǎng)大變成新的均勻、細(xì)小的等軸晶，同時(shí)消除加工硬化現(xiàn)象，使金屬的強(qiáng)度和硬度、塑性和韌性恢復(fù)至變形前的水平。對(duì)鋼而言，再結(jié)晶溫度低于共析溫度 727℃，因此不會(huì)發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)類(lèi)型的轉(zhuǎn)變。 有些金屬在固態(tài)下，存在兩種或兩種以上的晶格形式，如鐵、鈷、鈦等。這類(lèi)金屬在冷卻或加熱過(guò)程中，其晶格形式會(huì)發(fā)生變化。 金屬在固態(tài)下隨溫度的改變，由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象，稱(chēng)為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，也叫做重結(jié)晶。重結(jié)晶也是一個(gè)通過(guò)原子擴(kuò)散進(jìn)行的形核、長(zhǎng)大過(guò)程，但同時(shí)發(fā)生晶格結(jié)構(gòu)類(lèi)型的轉(zhuǎn)變。 2熱軋空冷的 45 鋼鋼材在重新加熱到超過(guò)臨界點(diǎn)后再空冷下來(lái)時(shí)，組織為什么能細(xì)化 ? 答：熱軋空冷的 45 鋼在室溫時(shí)組織為鐵素體十索氏體。重新加熱到臨界點(diǎn)以上，組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。奧氏體在鐵素體和滲碳體的界面處形核。由于索氏體中鐵素體、滲碳體的層片細(xì)、薄，因此奧氏體形核數(shù)目多，奧氏體晶粒細(xì)小。奧氏體再空冷下來(lái)時(shí)，細(xì)小的奧氏體晶粒通過(guò)重結(jié)晶又轉(zhuǎn) 變成鐵素體十索氏體，此時(shí)的組織就比熱軋空冷的 45 鋼組織細(xì)，達(dá)到細(xì)化和均勻組織的目的。 2試述馬氏體轉(zhuǎn)變的基本特點(diǎn)。 答：過(guò)冷 A 轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體是低溫轉(zhuǎn)變過(guò)程，轉(zhuǎn)變溫度在 MS～ Mf，之間，其基本特點(diǎn)如下： （ 1）過(guò)冷 A 轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體是一種非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變。鐵和碳原子都不進(jìn)行擴(kuò)散。馬氏體就是碳α Fe 中的過(guò)飽和固溶體。過(guò)飽和碳使α Fe 的晶格發(fā)生很大畸變，產(chǎn)生很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化。 （ 2）馬氏體的形成速度很快。奧氏體冷卻到 MS以下后，無(wú)孕育期，瞬時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。 （ 3）馬氏體轉(zhuǎn)變是不徹底的。總要?dú)埩羯倭繆W氏體。奧氏體中的 碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，則 MS、Mf 和越低，殘余 A 質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高。 MS、 Mf越低，殘余 A 質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高。 （ 4）馬氏體形成時(shí)體積膨脹，在鋼中造成很大的內(nèi)應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致開(kāi)裂。 2試比較索氏體和回火索氏體、馬氏體和回火馬氏體之間的形成條件、組織形態(tài)與性能上的主要區(qū)別。 答：索氏體是鋼的過(guò)冷奧氏體在高溫轉(zhuǎn)變溫度 (620℃左右 )等溫轉(zhuǎn)變或在正火條件下形成的主要組織。索氏體為層片狀組織，即片狀滲碳體平行分布在鐵素體基體上。回火索氏體是鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理 (淬火 +高溫回火 )后形成的，淬火馬氏體在高溫回火條件下過(guò)飽和的碳原子全部脫 溶析出為粒狀滲碳體、自身轉(zhuǎn)變?yōu)殍F索體，即回火索氏體是細(xì)小的粒狀滲碳體彌散的分布在鐵素體基體上。由于粒狀滲碳體比片狀滲碳體對(duì)于阻止斷裂過(guò)程的發(fā)展有利，所以在碳及合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同時(shí)，索氏體和回火索氏體兩者硬度相近，但是回火索氏體的強(qiáng)度、韌性、塑性要好得多。 馬氏體是鋼淬火后的主要組織，低碳馬氏體為板條狀、高碳馬氏體為針狀。馬氏體存在有內(nèi)應(yīng)力，容易產(chǎn)生變形和開(kāi)裂。馬氏體是不穩(wěn)定的，在工作中會(huì)發(fā)生分解，導(dǎo)致零件尺寸發(fā)生變化。高碳馬氏體硬而脆，韌性很低?；鼗瘃R氏體是淬火馬氏體經(jīng)低溫回火形成的?；鼗瘃R氏體由 極細(xì)的ε碳化物和低過(guò)飽和度的α固溶體組成，低碳回火馬氏體是暗板條狀，高碳回火馬氏體是黑針狀?；鼗瘃R氏體和馬氏體相比，內(nèi)應(yīng)力小、韌性提高，同時(shí)保持了馬氏體的高硬度和高耐磨性。 2馬氏體的本質(zhì)是什么？它的硬度為什么很高？ 為什么高碳馬氏體的脆性大？ 答：馬氏體的本質(zhì)：馬氏體是碳在α Fe 中的過(guò)飽和固溶體。 由于過(guò)飽和的間隙碳原子造成晶格的嚴(yán)重畸變，形成強(qiáng)烈的應(yīng)力場(chǎng)并與位錯(cuò)發(fā)生強(qiáng)烈的交互作用產(chǎn)生固溶強(qiáng)化。馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)在晶體內(nèi)造成晶格缺陷密度很高的亞結(jié)構(gòu)（板條狀馬氏體的高密度位錯(cuò)，片狀馬氏體的微細(xì)孿晶）阻礙 位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，提高了馬氏體的硬度（馬氏體相變強(qiáng)化）。馬氏體形成后，碳及合金元素向位錯(cuò)或其他缺陷擴(kuò)散偏聚析出，釘扎位錯(cuò)，使位錯(cuò)難以運(yùn)動(dòng)（馬氏體時(shí)效強(qiáng)化）。因此馬氏體的硬度很高。 高碳馬氏體由于碳的過(guò)飽和度大，晶格嚴(yán)重畸變，淬火應(yīng)力大，同時(shí)存在孿晶結(jié)構(gòu)和高密度顯微裂紋，所以脆性大，塑性、韌性極差。 2為什么鋼件淬火后一般不直接使用。需要進(jìn)行回火 ? 答：鋼件淬火后，為了消除內(nèi)應(yīng)力并獲得所要求的組織和性能，必須將其加熱到 Acl 以下的某一溫度，保溫一定時(shí)間進(jìn)行回火處理。這是因?yàn)椋旱谝唬慊鸷蟮玫降氖切阅芎艽嗟鸟R氏體 組織，并存在內(nèi)應(yīng)力，容易產(chǎn)生變形和開(kāi)裂；第二，淬火馬氏體和殘余奧氏體都是不穩(wěn)定組織，在工作中會(huì)發(fā)生分解，會(huì)導(dǎo)致零件尺寸的變化，而這對(duì)精密零件是不允許；第三，為了獲得要求的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性，以滿(mǎn)足零件的使用要求。 2直徑為 6mm 的共析鋼小試樣加熱到相變點(diǎn) Al 以上 30℃，用圖 1— 9 所示的冷卻曲線(xiàn)進(jìn)行冷卻，試分析所得到的組織，說(shuō)明各屬于什么熱處理方法。 答： a：馬氏體十殘余奧氏體，單介質(zhì)淬火 (水冷 )。 b：馬氏體十殘余奧氏體，分 級(jí) 淬火。 c： 屈氏體十馬氏體十殘余奧氏體，單介質(zhì)淬火 (油冷 )。 d：下貝氏體 ， 等溫淬火。 e：索氏體，正火。 f：珠光體，退火。 g：珠光體，等溫退火。 2 調(diào)質(zhì)處理后的 40 鋼齒輪，經(jīng)高頻感應(yīng)加熱后的溫度分布如圖 110 所示。試分析高頻感應(yīng)