【正文】 1 《 工程材料 》 復(fù)習(xí)思考題 1．解釋下列名詞 機(jī)械性能、強(qiáng)度、剛度、硬度、 晶格、晶粒、位錯(cuò)、晶界、金屬 化合物、鐵素體、滲碳體、變形織構(gòu)、熱處理、本質(zhì)晶粒度、滲碳處理 。 過(guò)冷度： 實(shí)際結(jié)晶溫度與理論結(jié)晶溫度之差稱為過(guò)冷度。 非自發(fā)形核： 是液態(tài)金屬依附在一些未溶顆粒表面所形成的晶核。 變質(zhì)處理： 在液態(tài)金屬結(jié)晶前，特意加入某些難熔固態(tài)顆粒，造成大量可以成為非自發(fā)晶核的固態(tài)質(zhì)點(diǎn)，使結(jié)晶時(shí)的晶核數(shù)目大大增加，從而提高了形核率，細(xì)化晶粒，這種處理方法即為變質(zhì)處理。 加工硬化： 隨著塑性變形的增加，金屬的強(qiáng)度、硬度迅速增加；塑性 、韌性迅速下降的現(xiàn)象。 再結(jié)晶： 冷作金屬材料 被加熱到較高的溫度時(shí)，原子具有較大的活動(dòng)能力，使晶粒的外形開(kāi)始變化 ， 從破碎拉長(zhǎng)的晶粒變成新的等軸晶粒 ， 和變形前的晶粒形狀相似，晶格類型相同，把這一階段稱為“再結(jié)晶”。 冷加工： 在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的壓力加工。 相： 在金屬或合金中，凡成分相同、結(jié)構(gòu)相同并與其它部分有界面分開(kāi)的均勻組成部分，均稱之為相。 相圖： 用來(lái)表示合金系中各個(gè)合金的結(jié)晶過(guò)程的簡(jiǎn)明圖解稱為相圖。 固溶體： 合金的組元之間以不同的比例混合，混合后形成的固相的晶格結(jié)構(gòu)與組成合金的某一組元的相同，這種相稱為 固溶體。 枝晶偏析： 實(shí)際生產(chǎn)中，合金冷卻速度快，原子擴(kuò)散不充分，使得先結(jié)晶出來(lái)的固溶體合金含高熔點(diǎn)組元較多，后結(jié)晶含低熔點(diǎn)組元較多，這種在晶粒內(nèi)化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為枝晶偏析。 比重偏析： 比重偏析是由組成相與溶液之間的密度差別所引起的。如果先共晶相與溶液之間的密度差別較大，則在緩慢冷卻條件下凝固時(shí)，先共晶相便會(huì)在液體中上浮或下沉，從而導(dǎo)致結(jié)晶后鑄件上下部分的化學(xué)成分不一致，產(chǎn)生比重偏析。 固溶強(qiáng)化： 通過(guò)溶入某種溶質(zhì)元素形成固溶體而使金屬的強(qiáng)度、硬度升高的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。 彌散強(qiáng)化 ： 合金中以固溶體為主再 加 上 適量的金屬間化合物彌散分布，會(huì)提高合金的強(qiáng)度、硬度及耐磨性，這種強(qiáng)化方式為 彌散強(qiáng)化 。 珠光體 ： 鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物。 索氏體 ： 在 650～ 600℃溫度范圍內(nèi)形成層片較細(xì)的珠光體。 屈氏體 ： 在 600～ 550℃溫度范圍內(nèi)形成片層極細(xì)的珠光體。 貝氏體 ： 過(guò)飽和的鐵素體和滲碳體組成的混合物。 馬氏體 ： 碳在α Fe中的過(guò)飽和固溶體。 奧氏體 : 碳在 γ Fe中形成的間隙固溶體 . 殘余奧氏體 ： M轉(zhuǎn)變結(jié)束后剩余的奧氏體。 退火 ： 將工件加熱到臨界點(diǎn)以上或在臨界點(diǎn)以下某一溫度保溫一定時(shí)間后，以十分緩慢的冷卻速度（爐冷、坑 冷、灰冷）進(jìn)行冷卻的一種 熱處理 操作。 正火 ： 將工件加熱到 Ac3或 Accm以上 30～ 80℃，保溫后從爐中取出在空氣中冷卻。 淬火 ： 將鋼件加熱到 Ac3或 Ac1以上 30～ 50℃，保溫一定時(shí)間，然后快速冷卻（一般為油冷或水冷），從而得馬氏體的一種操作。 回火 ： 將淬火鋼重新加熱到 A1點(diǎn)以下某一溫度，保溫一定時(shí)間后，冷卻到室溫的一種操作。 冷處理 ： 把冷到室溫的淬火鋼繼續(xù)放到深冷劑中冷卻，以減少殘余奧氏體的操作。 時(shí)效處理 ： 為使二次淬火層的組織穩(wěn)定，在 110~150℃經(jīng)過(guò) 6~36小時(shí)的人工時(shí)效處理，以使組織穩(wěn)定。 淬火臨 界冷卻速度（ Vk） ： 淬火時(shí)獲得全部馬氏體組織的最小冷卻速度。 淬透性 ： 鋼在淬火后獲得淬硬層深度大小的能力。 淬硬性 ： 鋼在淬火后獲得馬氏體的最高硬度。 重結(jié)晶 ： 由于溫度變化，引起晶體 重新形核、長(zhǎng)大，發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)的改變 ，稱為重結(jié)晶。 調(diào)質(zhì)處理 ： 淬火后的高溫回火。 ？α Fe 、γ Fe、 Mg 各屬何種晶體結(jié)構(gòu)？ 答：常見(jiàn)金屬晶體結(jié)構(gòu)：體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；α－ Fe 屬于體心立方晶格；γ－ Fe 屬于面心立方晶格； Mg屬于密排六方晶格； 2 ，線缺陷和 面缺陷對(duì)金屬性能有何影響？ 答：如果金屬中無(wú)晶體缺陷時(shí)，通過(guò)理論計(jì)算具有極高的強(qiáng)度，隨著晶體中缺陷的增加，金屬的強(qiáng)度迅速下降，當(dāng)缺陷增加到一定值后，金屬的強(qiáng)度又隨晶體缺陷的增加而增加。因此，無(wú)論點(diǎn)缺陷，線缺陷和面缺陷都會(huì)造成晶格崎變，從而使晶體強(qiáng)度增加。同時(shí)晶體缺陷還會(huì)增加金屬的電阻，降低抗腐蝕性能。 ？它對(duì)金屬結(jié)晶過(guò)程有何影響？對(duì)鑄件晶粒大小有何影響？ 答： ① 冷卻速度越大，則過(guò)冷度也越大。 ② 隨著冷卻速度的增大，晶體內(nèi)形核率和長(zhǎng)大速度都加快，加速結(jié)晶過(guò)程的進(jìn)行，但當(dāng)冷速達(dá)到一定值 以后則結(jié)晶過(guò)程將減慢，因?yàn)檫@時(shí)原子的擴(kuò)散能力減弱。 ③ 過(guò)冷度增大，結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力大，形核率和長(zhǎng)大速度都大，且 N 的增加比 G 增加得快，提高了 N與 G 的比值，晶粒變細(xì)，但過(guò)冷度過(guò)大，結(jié)晶發(fā)生困難。 ？晶核的形成率和成長(zhǎng)率受到哪些因素的影響？ 答： ① 金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是形核和核長(zhǎng)大。 ② 受到過(guò)冷度的影響，隨著過(guò)冷度的增大，晶核的形成率和成長(zhǎng)率都增大，但形成率的增長(zhǎng)比成長(zhǎng)率的增長(zhǎng)快；同時(shí)外來(lái)難熔雜質(zhì)以及振動(dòng)和攪拌的方法也會(huì)增大形核率。 ，采用哪些措施控制晶粒大??？在生產(chǎn)中如何應(yīng)用變質(zhì) 處理？ 答： ① 采用的方法：變質(zhì)處理，鋼模鑄造以及在砂模中加冷鐵以加快冷卻速度的方法來(lái)控制晶粒大小。 ② 變質(zhì)處理：在液態(tài)金屬結(jié)晶前，特意加入某些難熔固態(tài)顆粒，造成大量可以成為非自發(fā)晶核的固態(tài)質(zhì)點(diǎn)，使結(jié)晶時(shí)的晶核數(shù)目大大增加，從而提高了形核率，細(xì)化晶粒。 ③機(jī)械振動(dòng)、攪拌。 7．產(chǎn)生加工硬化的原因是什么？ 答：隨著變形的增加，晶粒逐漸被拉長(zhǎng)，直至破碎，這樣使各晶粒都破碎成細(xì)碎的亞晶粒，變形愈大，晶粒破碎的程度愈大，使位錯(cuò)密度顯著增加；同時(shí)細(xì)碎的亞晶粒也隨著晶粒的拉長(zhǎng)而被拉長(zhǎng)。因此，隨著變形量增加，由于晶粒破碎和位 錯(cuò)密度增加，金屬的塑性變形抗力將迅速增大，強(qiáng)度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降 ， 產(chǎn)生所謂“加工硬化”現(xiàn)象。 8．與冷加工比較，熱加工給金屬件帶來(lái)的益處有哪些？ 答：（ 1）通過(guò)熱加工，可使鑄態(tài)金屬中的氣孔焊合，使其致密度得以提高。（ 2）通過(guò)熱加工，可使鑄態(tài)金屬中的枝晶和柱狀晶破碎，使晶粒細(xì)化，機(jī)械性能提高。（ 3）通過(guò)熱加工，可使鑄態(tài)金屬中的枝晶偏析和非金屬夾雜分布發(fā)生改變，使它們沿著變形的方向細(xì)碎拉長(zhǎng)，形成熱壓力加工“纖維組織”（流線），使縱向的強(qiáng)度、塑性和韌性顯著大于橫向。如果合理利用熱加工流線，盡量使流線 與零件工作時(shí)承受的最大拉應(yīng)力方向一致，而與外加切應(yīng)力或沖擊力相垂直，可提高零件使用壽命。 9．為什么細(xì)晶粒鋼強(qiáng)度高，塑性，韌性也好？ 答：晶界是阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的，而各晶粒位向不同，互相約束，也阻礙晶粒的變形。因此，金屬的晶粒愈細(xì)，其晶界總面積愈大，每個(gè)晶粒周圍不同取向的晶粒數(shù)便愈多，對(duì)塑性變形的抗力也愈大。因此， 金屬的晶粒愈細(xì)強(qiáng)度愈高。同時(shí)晶粒愈細(xì)，金屬單位體積中的晶粒數(shù)便越多，變形時(shí)同樣的變形量便可分散在更多的晶粒中發(fā)生，產(chǎn)生較均勻的變形，而不致造成局部的應(yīng)力集中，引起裂紋的過(guò)早產(chǎn)生和發(fā)展。因此， 塑性，韌性 也越好。 10．金屬經(jīng)冷塑性變形后，組織和性能發(fā)生什么變化？ 答： ① 晶粒沿變形方向拉長(zhǎng)，性能趨于各向異性，如縱向的強(qiáng)度和塑性遠(yuǎn)大于橫向等； ② 晶粒破碎，位錯(cuò)密度增加，產(chǎn)生加工硬化，即隨著變形量的增加，強(qiáng)度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降； ③ 織構(gòu)現(xiàn)象的產(chǎn)生，即隨著變形的發(fā)生，不僅金屬中的晶粒會(huì)被破碎拉長(zhǎng)，而且各晶粒的晶格位向也會(huì)沿著變形的方向同時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)果金屬中每個(gè)晶粒的晶格位向趨于大體一致，產(chǎn)生織構(gòu)現(xiàn)象； ④ 冷壓力加工過(guò)程中由于材料各部分的