【文章內(nèi)容簡介】 滲碳體、三次滲碳體的最大可能含量是多少？5. 何謂珠光體？何謂萊氏體、變態(tài)（低溫）萊氏體？計算變態(tài)萊氏體中共晶滲碳體、二次滲碳體和共析滲碳體的含量是多少？ 6. 何謂碳素鋼？何謂白口鑄鐵？按室溫平衡組織它們可分幾類？其各類組織如何？7. %C、%C、%C、%C、%、%%鐵碳合金的結(jié)晶過程及組織轉(zhuǎn)變，并計算用杠桿定律各合金在室溫下的組織組成物及相組成相對含量，并畫出冷卻曲線及室溫組織示意圖。8. 結(jié)合FeFe3C相圖說明，（1）說明鐵素體、奧氏體的最大、最小溶解度（含碳量）；（2）鐵碳合金中二次滲碳體和三次滲碳體的最大百分量是多少？（3）%，%的合金室溫平衡組織中二次滲碳體的相對量。（4）求共晶白口鐵L’d組織中P、Fe3CⅡ、Fe3C共晶和Fe3C共析的百分含量。（5）為什么鑄鐵比鑄鋼的鑄造性能好？（6）為什么冷沖壓用的薄鋼板多為08鋼而很少使用T12鋼？（7）為什么40鋼加熱至1000℃時具有良好的鍛造性能，%的白口鑄鐵加熱至1000℃時則不可鍛造？ （8）鋼和白口鐵平衡結(jié)晶室溫組織的本質(zhì)區(qū)別是什么？（9）FeFe3C相圖在生產(chǎn)實踐中有何指導(dǎo)意義？有何局限性？9. %、%時合金的含碳量。10. 某工廠倉庫積壓了許多不知道化學成分的碳鋼(退火狀態(tài))，現(xiàn)找出其中一根，經(jīng)金相分析發(fā)現(xiàn)其組織為珠光體+鐵素體，其中鐵素體占80%，問此鋼材的含碳量是多少？%C的奧氏體從1200℃緩慢冷至室溫，試求：（1）Fe3C開始形成的溫度；（2）Fe3C完全形成的溫度；（3）最后轉(zhuǎn)變的奧氏體成分；（4）在726℃時兩相的重量；（5）室溫時珠光體與二次Fe3C的重量。12. 結(jié)合FeFe3C相圖描述5%C的鐵碳合金平衡冷卻至室溫的過程，并計算其室溫組織中一次滲碳體、共晶滲碳體、二次滲碳體、共析滲碳體、三次滲碳體的重量分數(shù)。第一、二章 例題例1. 氧化鎂（MgO）與氯化鈉（NaCl）具有相同的結(jié)構(gòu)。（1）試求氧化鎂的晶格常數(shù)。（2）試求氧化鎂的密度。解答：氧化鎂為離子化合物，計算時必須使用離子半徑而不能使用原子半徑 (1) 氯化鈉（NaCl）（P53）(2) 氧化鎂（MgO）與氯化鈉（NaCl）具有相同的結(jié)構(gòu)。每一晶胞中含有4個Mg2+及4個O2；1mol的Mg2+，則密度為 例2. 某一原子的配位數(shù)（CN）為此原子之鄰接原子的數(shù)目。以共價鍵結(jié)合的原子其最大的配位數(shù)是由其原子所具有的價電子數(shù)來決定；而離子鍵結(jié)合的原子其最大的配位數(shù)是受其離子半徑比所限制。試證明當配位數(shù)為6時。解答：當配位數(shù)為6時，其可能的最小半徑值如圖（a），第五和第六個離子正好位于中心原子的正上方和正下方如圖（b）；一個Mg2+最多被六個O2包圍。由圖（a） 2（r＋R）2 =（2R）2（r＋R）2 =2R2 CN=6時的r和R 。例3. 假設(shè)在高壓時可將NaCl強迫變成CsCl，試問體積改變的百分比是多少？（已知CN=6時，）解答： 、（P53） CN=6時，NaCl點陣常數(shù) a3=，其中含有4個NaCl。 CN=8時，由Ahrens的模型得到不同配位數(shù)時離子半徑之間的關(guān)系式如下： 此時， a3=，其中僅有1個NaCl， 故 （收縮）例4. ，求Cu的晶格常數(shù)，并計算1mm3Cu的原子數(shù)。解答：D（γ）為Cu的原子直（半）徑，n為1mm3Cu的原子數(shù)，晶胞體積a3。. 例5. 已知Al相對原子質(zhì)量Ar（Al）=，原子半徑γ=，求Al晶體的密度。解答 例6. bcc鐵的單位晶胞體積，在912℃；。當鐵由bcc轉(zhuǎn)變?yōu)閒cc時，其密度改變的百分比為多少？解答 . 例7. （1）計算fcc結(jié)構(gòu)的（111）面的面間距（用點陣常數(shù)表示）；（2）以幾何關(guān)系上驗證所得結(jié)果；（3）欲確定一成分為18%Cr，18%Ni的不銹鋼晶體在室溫下的可能結(jié)構(gòu)是fcc還是bcc，由x射線測得此晶體的（111），已知bcc鐵的a=，fcc鐵的a=，試問此晶體屬何結(jié)構(gòu)？ 解答 由立方晶系的面間距公式 （2） 先在一單位晶胞中作出垂直于（01）面的兩個（111）面，如圖所以，兩個（111）面與（01）的交線如圖2所示。 交線長度 ，由相似三角形 可知： （3）bcc鐵，fcc鐵，故，待定結(jié)構(gòu)為fcc . 例8. 在面心立方晶胞中畫出[012]和[13]晶向。在面心立方晶胞中畫出（012）和（13）晶面。解答：略例9. 設(shè)晶面（152）和（034）屬六方晶系的正交坐標表述，試給出其四軸坐標的表示。反之，求（）及（22）的正交坐標的表示。解答 （參考P21～22）（152） （034） （23） （23）（22） （22）（練習），上題中均改為相應(yīng)晶向指數(shù)，求相互轉(zhuǎn)換后結(jié)果。解答：[152] [034] [22]例在一個立方晶胞中確定6個表面面心位置的坐標，6個面心構(gòu)成一個正八面體，指出這個八面體各個表面的晶面指數(shù)，各個棱邊和對角線的晶向指數(shù)。（劉P511）解答： 面 棱 對角線 [100] [010] [001]Al、αFe和Mg三種金屬晶體結(jié)構(gòu)的主要特征（每條1分，共5分）；金屬晶體結(jié)構(gòu)原子半徑晶胞內(nèi)原子個數(shù)配位數(shù)致密度αFeBCCR=28ZnHCPR=a/2612CuFCCR=412Al塑性最好（滑移系12，方向3），αFe次之（滑移系12，方向2）, Mg最差（滑移系3，方向3）（2分）第三章 例題與思考題例題1. 空位隨溫度升高而增加，在20℃和1020℃之間，%，%，假設(shè)在20℃時，此金屬中每1000個單位晶胞中有1個空位，試估計在1020℃時每1000個單位晶胞中有多少個空位？例題解答：T=20℃, 晶格常數(shù)為a，密度為ρ,則在T=1020℃時。設(shè)在1020℃時原子數(shù)為x， bcc鐵單位晶胞中有2個原子，假設(shè)晶格不變，則： 此時每1000個單位晶胞中有20001989=11個空位。例題2. 在500℃（773K）所做擴散實驗指出，在1010個原子中有一個原子具有足夠的激活能可以跳出其平衡位置而進入間隙位置，在600℃時，此比例會增加到109，問：（1）此跳躍所需要的激活能？（2）在700℃（973K）具有足夠能量的原子所占的比例為多少？例題解答：（1）據(jù)，得 聯(lián)立，解得 （2） 注意：T的單位（1018J）。在800℃時，1104個原子中有一個空位，問在何種溫度下，1000個原子中含有1個空位？例題解答： 據(jù) ，（P75—）得 T=800℃=1073K 則： 故 4. Cu晶體空位形成能 Ev=1019J/atom，材料常數(shù)A=1，k=1023J/k，計算：（1）在500℃下，每立方米Cu中的空位數(shù)目；（2）500℃下的平衡空位濃度。（Ar(Cu)）=, 500℃時=106g/m3 ) 例題解答： 先確定1m3體積內(nèi)Cu原子個數(shù)(1) 設(shè)空位數(shù)為nv (2) 即500℃。5. )中的陰影面為晶體的滑移面，該晶體的ABCD表面有一圓形標記，它與滑移面相交，標記左側(cè)有一根位錯線，試問當刃、螺位錯線從晶體的左側(cè)滑移至右側(cè)時，表面的標記發(fā)生什么變化？并指出刃、螺位錯滑移的切應(yīng)力方向。例題解答：根據(jù)位錯的滑移原理，位錯滑移掃過的區(qū)域內(nèi)晶體的上、下方相對于滑移面發(fā)生的位移與柏氏矢量一致，切應(yīng)力方向與柏氏矢量一致刃型位錯的柏氏矢量垂直于位錯線。當刃型位錯線從晶體中表面圓形標記的左側(cè)滑移至右側(cè)時，圓形標記相對于滑移面沿垂直于位錯線方向錯開了一個原子間距，即b的模，其外形變化如下圖b)。刃位錯滑移的切應(yīng)力方向垂直于位錯線。螺型位錯的柏氏矢量平行于位錯線。當螺型位錯線從晶體中表面圓形標記的左側(cè)滑移至右側(cè)時圓形標記沿平行于位錯線方向錯開了一個原子間距，從正視圖上不能反應(yīng)其變化，可用立體圖視表示，如下圖c)。螺位錯滑移的切應(yīng)力方向平行于位錯線。6. 已知位錯環(huán)ABCD的柏氏矢量為，外應(yīng)力τ和σ，如下圖2所示，求：（1）位錯環(huán)各邊是什么位錯？（2）設(shè)想在晶體中怎樣才能得到這個位錯？（3）在足夠大的切應(yīng)力τ作用下，位錯環(huán)將如何運動？（4）在足夠大的正應(yīng)力σ作用下，位錯環(huán)將如何運動？例題解答： （1）AB為右螺位錯，CD為左螺位錯。BC為正刃位錯，DA為負刃位錯（2）在一個完整的晶體中有一個正四棱柱貫穿晶體的上、下表面，它和滑移面MNPQ相交于ABCDA，現(xiàn)在將ABCDA上部的柱體相對于下部柱體滑移b，棱柱外的晶體不滑移，這樣ABCDA是在滑移面MNPQ上滑移區(qū)（環(huán)內(nèi)）和未滑移區(qū)（環(huán)外）的交線，也是環(huán)的邊界，因而是一個位錯環(huán)。（3）在足夠大的切應(yīng)力τ作用下，位錯環(huán)上部將不斷沿x軸方向（即b的方向）運動，下部將沿x軸負方向（即b的反方向）運動，這種運動必然使位錯環(huán)各個邊向位錯環(huán)的外側(cè)運動，即AB、BC、CD和DA四段位錯分別沿―Z軸、＋X軸、＋Z軸、―X軸方向運動、使位錯環(huán)擴大。（4）在足夠大的正應(yīng)力σ作用下，AB為右螺位錯，CD為左螺位錯，是不動的。位錯環(huán)的BC、DA是刃位錯，將發(fā)生攀移，是多于半原子面擴大。BC為正刃位錯，多于半原子面在滑移面上方，則位錯BC沿－Y方向運動；DA為負刃位錯，多于半原子面在滑移面下方，則位錯DA沿＋Y方向運動。則位錯環(huán)的運動結(jié)果如圖。7. 在圖3晶體二維圖形，晶格間距a，含正刃位錯和負刃位錯，（1）圍繞兩個位錯作柏