金屬學(xué)及熱處理(第二版)課后習(xí)題答案[1]-資料下載頁
2025-06-07 22:54本頁面
【正文】 有很少恢復(fù)。高溫回復(fù)的主要機(jī)制為多邊化。 多邊化 由于同號(hào)刃型位錯(cuò)的塞積而導(dǎo)致晶體點(diǎn)陣彎曲， 由于同號(hào)刃型位錯(cuò)塞積而導(dǎo)致晶體點(diǎn)陣彎曲，在退火過程中 通過刃型位錯(cuò)的攀移和滑移， 通過刃型位錯(cuò)的攀移和滑移，使同號(hào)刃型位錯(cuò)沿垂直于滑移面的方向排列成小角度的亞晶界。此過程稱為多邊（形）化。 多晶體金屬塑性變形時(shí)， 多晶體金屬塑性變形時(shí)， 金屬塑性變形時(shí)滑移通常是在許多互相交 截的滑移面上進(jìn)行， 截的滑移面上進(jìn)行，產(chǎn)生由纏結(jié)位錯(cuò)構(gòu)成的胞狀組織。因此，多邊化后不僅 所形成的亞晶粒小得多， 而且許多亞晶界是由位錯(cuò)網(wǎng)組成的。對(duì)性能影響：去除殘余應(yīng)力，使冷變形的金屬件在基本保持應(yīng)變硬化狀態(tài)的條件下，降低其內(nèi)應(yīng)力，以免變形或開裂， 保持應(yīng)變硬化狀態(tài)的條件下，降低其內(nèi)應(yīng)力，以免變形或開裂， 并改善工件的耐蝕性。 并改善工件的耐蝕性。再結(jié)晶是一種形核和長(zhǎng)大的過程，靠原子的擴(kuò)散進(jìn)行。 冷變形金屬加熱時(shí)組織與性能最顯著的變化就是在再結(jié)晶階段發(fā)生的。特點(diǎn)： 1）、組織發(fā)生變化，由冷變形的伸長(zhǎng)晶粒變?yōu)樾碌牡容S晶粒； 2）、力學(xué)性能發(fā)生急劇變化，強(qiáng)度、硬度急劇下降， 應(yīng)變硬化全部消除，恢復(fù)到變形前的狀態(tài)3）、變形儲(chǔ)能在再結(jié)晶過程中全部釋放。三類應(yīng)力（點(diǎn)陣畸變） 、變形儲(chǔ)能在再結(jié)晶過程中全部釋放。對(duì)性能影響： 強(qiáng)度迅速下降， 強(qiáng)度迅速下降，塑性迅速升高。冷變形金屬在加熱過程中性能隨溫度升高而變化， 冷變形金屬在加熱過程中性能隨溫度升高而變化，在再結(jié)晶階段發(fā)生突變。 ，在工業(yè)生產(chǎn)中有何意義。再結(jié)晶后的晶粒大小與冷變形時(shí)的變形程度有一定關(guān)系，在某個(gè)變形程度時(shí)再結(jié)晶后得到的晶粒特別粗大，對(duì)應(yīng)的冷變形程度稱為臨界變形度粗大的經(jīng)歷對(duì)金屬的力學(xué)性能十分不利，故在壓力加工時(shí)，應(yīng)當(dāng)避免在臨界變形程度范圍內(nèi)進(jìn)行加工，一面再結(jié)晶后產(chǎn)生粗晶。此外，在鍛造零件時(shí)，如鍛造工藝或鍛模設(shè)計(jì)不當(dāng)，局部區(qū)域的變形量可能在臨界變形度范圍內(nèi)，則退貨后造成局部粗晶區(qū)，時(shí)零件在這些部位遭到破壞。，經(jīng)再結(jié)晶退火后，大孔周圍的晶粒大小有何特征，并說明原因。答：晶粒異常長(zhǎng)大，因?yàn)槭茏訌棑舸┖?，大孔周圍產(chǎn)生了較大的變形度，由于變形度對(duì)再結(jié)晶晶粒大小有著重大影響，而且在受擊穿空洞的周圍其變形度呈現(xiàn)梯度變化，因此當(dāng)變形度達(dá)到某一數(shù)值的時(shí)候，就會(huì)得到特別粗大的晶粒了。，應(yīng)該注意什么問題？答：應(yīng)該注意其變形度避開金屬材料的臨界變形度；提高再結(jié)晶退火溫度；盡量使原始晶粒尺寸較細(xì)；一般采用含有較多合金元素或雜志的金屬材料，這樣不僅增加變形金屬的儲(chǔ)存能，還能阻礙晶界的運(yùn)動(dòng)，從而起到細(xì)化晶粒的作用。，應(yīng)該根據(jù)什么原則制定塑性變形以及退火工藝？答：在熱軋或鍛造過程中： 在熱軋或鍛造過程中： 1)控制變形度； 控制變形度； 控制變形度 2)控制熱軋或鍛造溫度。 控制熱軋或鍛造溫度。 控制熱軋或鍛造溫度 細(xì)化晶粒方法在熱處理過程中： 控制加熱和冷卻工藝參數(shù), 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。 重結(jié)晶來細(xì)化晶粒。 對(duì)冷變形后退火態(tài)使用的合金： 1)控制變形度； 控制變形度； 控制變形度 2)控制再結(jié)晶退火溫度和時(shí)間。 控制再結(jié)晶退火溫度和時(shí)間。 控制再結(jié)晶退火溫度和時(shí)間 第八章習(xí)題，固態(tài)擴(kuò)散有哪些種類？答：擴(kuò)散是物質(zhì)中原子（或分子）的遷移現(xiàn)象，是物質(zhì)傳輸?shù)囊环N方式。固態(tài)擴(kuò)散根據(jù)擴(kuò)散過程是否發(fā)生濃度變化可以分為自擴(kuò)散和異擴(kuò)散；根據(jù)擴(kuò)散是否與濃度梯度的方向相同可分為上坡擴(kuò)散和下坡擴(kuò)散；根據(jù)擴(kuò)散過程是否出現(xiàn)新相可分為原子擴(kuò)散和反應(yīng)擴(kuò)散。?試舉幾個(gè)實(shí)例說明之。上坡擴(kuò)散是沿著濃度升高的方向進(jìn)行擴(kuò)散，即由低濃度向高濃度方向擴(kuò)散，使?jié)舛劝l(fā)生兩級(jí)分化。例如奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變的過程中，碳原子由濃度較低的奧氏體向濃度較高的滲碳體擴(kuò)散，就是上坡擴(kuò)散。下坡擴(kuò)散就是沿著濃度降低的方向進(jìn)行的擴(kuò)散，使?jié)舛融呌诰鶆蚧?，例如鑄件的均勻化退火、滲碳等過程都是下坡擴(kuò)散。?影響因素有哪些？ 擴(kuò)散系數(shù)D=D0e(Q/RT)，其物理意義相當(dāng)于濃度梯度為1時(shí)的擴(kuò)散通量，D的值越大，則擴(kuò)散越快。 固態(tài)金屬要發(fā)生擴(kuò)散，必須滿足：1）擴(kuò)散要有驅(qū)動(dòng)力2）擴(kuò)散原子要固溶3）溫度要足夠高4）時(shí)間要足夠長(zhǎng)?是加速還是減緩? 為什么。 塑性變形有細(xì)化晶粒的作用，使均勻擴(kuò)散原子遷移的距離縮短，所以應(yīng)該是加速， 因?yàn)?）內(nèi)能提高；2）粗大的枝晶被打碎，擴(kuò)散距離縮短，擴(kuò)散過程加快。. D0＝105m2／s，Q＝136103J／mol，試計(jì)算在 477℃和 497℃時(shí)銅在鋁中的擴(kuò)散系數(shù)。 解：由擴(kuò)散系數(shù)D=D0e(Q/RT)及已知條件D0＝105m2／s，Q＝136103J／mol帶入到擴(kuò)散系數(shù)公式中，可得D1=D0e(Q/RT)= 105e136 10^3/[(477+273)] = 1015m2／sD2=D0e(Q/RT)= 105e136 10^3/[(497+273)] = 1015m2／s故在477℃和 497℃1015m2／1015m2／s。，試分析說明之。 答：不能，因?yàn)殄a在鐵中的擴(kuò)散速度要比鉛快得多，因此用鉛錫合金作為釬焊材料，有助于保證焊接接頭的強(qiáng)度，若用鉛代替，則鉛在鐵中的擴(kuò)散速率較低，異擴(kuò)散速度較慢，因此將使焊接接頭性能大大降低。，然后以下坡擴(kuò)散的方式使碳原子從表層向內(nèi)部擴(kuò)散的熱處理方法。試問： (1) 溫度高低對(duì)滲碳速度有何影響? (2) 滲碳應(yīng)當(dāng)在 rFe 中進(jìn)行還是應(yīng)當(dāng)在 αFe 中進(jìn)行? (3) 空位密度、位錯(cuò)密度和晶粒大小對(duì)滲碳速度有何影響？答：1）溫度高時(shí)滲碳速度加快。溫度是影響擴(kuò)散系數(shù)的最主要因素。隨著溫度的升高，擴(kuò)散系數(shù)急劇增大。這是由于溫度越高，則原子的振動(dòng)能越大，因此借助于能量起伏而越過勢(shì)壘進(jìn)行遷移的原子幾率越大。此外，溫度升高，金屬內(nèi)部的空位濃度提高，這也有利于擴(kuò)散。2）應(yīng)當(dāng)在γFe中進(jìn)行。盡管碳原子在αFe中的擴(kuò)散系數(shù)比在γFe中的大，可是滲碳溫度仍選在奧氏體區(qū)域。其原因一方面是由于奧氏體的溶碳能力遠(yuǎn)比鐵素體大，可以獲得較大的滲層深度；另一方面是考慮到溫度的影響，溫度提高，擴(kuò)散系數(shù)也將大大增加。3）在位錯(cuò)、空位等缺陷處的原子比完整晶格處的原子擴(kuò)散容易得多。原子沿晶界擴(kuò)散比晶內(nèi)快。因此，空位密度、位錯(cuò)密度越大，晶粒越小，則滲碳速度越
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