【正文】 。在加熱溫度較低時，原子的活動能力不大，這時金屬的晶粒大小和形狀沒有明顯的變化，只是在晶內(nèi)發(fā)生點缺陷的消失以及位錯的遷移等變化，因此，這時金屬的強度、硬度和塑性等機械性能變化不大，而只是使內(nèi)應(yīng)力及電阻率等性能顯著降低。答：加工硬化：隨著塑性變形的增加，金屬的強度、硬度迅速增加；塑性、韌性迅速下降的現(xiàn)象。③機械振動、攪拌。，采用哪些措施控制晶粒大?。吭谏a(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控制晶粒大小。？晶核的形成率和成長率受到哪些因素的影響？答：①金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是形核和核長大。②隨著冷卻速度的增大，則晶體內(nèi)形核率和長大速度都加快，加速結(jié)晶過程的進行，但當(dāng)冷速達到一定值以后則結(jié)晶過程將減慢，因為這時原子的擴散能力減弱。，而多晶體在一般情況下不顯示出各向異性？答：因為單晶體內(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。因此，無論點缺陷，線缺陷和面缺陷都會造成晶格崎變，從而使晶體強度增加。？答：晶向是指晶格中各種原子列的位向，用晶向指數(shù)來表示，形式為；晶面是指晶格中不同方位上的原子面，用晶面指數(shù)來表示，形式為。？αFe 、γ Fe 、Al 、Cu 、Ni 、 Pb 、 Cr 、 V 、Mg、Zn 各屬何種晶體結(jié)構(gòu)？答：常見金屬晶體結(jié)構(gòu)：體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；α－Fe、Cr、V屬于體心立方晶格；γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb屬于面心立方晶格；Mg、Zn屬于密排六方晶格；？答：用來說明晶體中原子排列的緊密程度。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，使結(jié)晶時的晶核數(shù)目大大增加，從而提高了形核率，細化晶粒，這種處理方法即為變質(zhì)處理。自發(fā)形核：在一定條件下，從液態(tài)金屬中直接產(chǎn)生，原子呈規(guī)則排列的結(jié)晶核心。多晶體：由多種晶粒組成的晶體結(jié)構(gòu)稱為“多晶體”。如果相對滑移的結(jié)果上半部分多出一半原子面，多余半原子面的邊緣好像插入晶體中的一把刀的刃口，故稱“刃型位錯”。刃型位錯：位錯可認為是晶格中一部分晶體相對于另一部分晶體的局部滑移而造成。亞晶粒：在多晶體的每一個晶粒內(nèi)，晶格位向也并非完全一致，而是存在著許多尺寸很小、位向差很小的小晶塊，它們相互鑲嵌而成晶粒，稱亞晶粒。面缺陷：原子排列不規(guī)則的區(qū)域在空間兩個方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。線缺陷：原子排列的不規(guī)則區(qū)域在空間一個方向上的尺寸很大，而在其余兩個方向上的尺寸很小。工程材料思考題參考答案第一章 金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶1．解釋下列名詞點缺陷，線缺陷，面缺陷，亞晶粒，亞晶界，刃型位錯，單晶體，多晶體，過冷度，自發(fā)形核，非自發(fā)形核，變質(zhì)處理，變質(zhì)劑。答：點缺陷：原子排列不規(guī)則的區(qū)域在空間三個方向尺寸都很小，主要指空位間隙原子、置換原子等。如位錯。如晶界和亞晶界。亞晶界：兩相鄰亞晶粒間的邊界稱為亞晶界。滑移部分與未滑移部分的交界線即為位錯線。單晶體：如果一塊晶體，其內(nèi)部的晶格位向完全一致，則稱這塊晶體為單晶體。過冷度：實際結(jié)晶溫度與理論結(jié)晶溫度之差稱為過冷度。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)劑：在澆注前所加入的難熔雜質(zhì)稱為變質(zhì)劑。晶體中配位數(shù)和致密度越大，則晶體中原子排列越緊密。，線缺陷和面缺陷對金屬性能有何影響？答：如果金屬中無晶體缺陷時，通過理論計算具有極高的強度，隨著晶體中缺陷的增加，金屬的強度迅速下降，當(dāng)缺陷增加到一定值后，金屬的強度又隨晶體缺陷的增加而增加。同時晶體缺陷的存在還會增加金屬的電阻，降低金屬的抗腐蝕性能。？它對金屬結(jié)晶過程有何影響？對鑄件晶粒大小有何影響？答：①冷卻速度越大，則過冷度也越大。③過冷度增大，ΔF大，結(jié)晶驅(qū)動力大，形核率和長大速度都大，且N的增加比G增加得快，提高了N與G的比值，晶粒變細，但過冷度過大，對晶粒細化不利，結(jié)晶發(fā)生困難。②受到過冷度的影響，隨著過冷度的增大，晶核的形成率和成長率都增大，但形成率的增長比成長率的增長快；同時外來難熔雜質(zhì)以及振動和攪拌的方法也會增大形核率。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，使結(jié)晶時的晶核數(shù)目大大增加，從而提高了形核率，細化晶粒。第二章 金屬的塑性變形與再結(jié)晶1．解釋下列名詞：加工硬化、回復(fù)、再結(jié)晶、熱加工、冷加工?；貜?fù)：為了消除金屬的加工硬化現(xiàn)象，將變形金屬加熱到某一溫度，以使其組織和性能發(fā)生變化。此階段為回復(fù)階段。從破碎拉長的晶粒變成新的等軸晶粒。熱加工：將金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上一定溫度進行壓力加工。2．產(chǎn)生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金屬加工中有什么利弊？答：①隨著變形的增加，晶粒逐漸被拉長，直至破碎，這樣使各晶粒都破碎成細碎的亞晶粒，變形愈大，晶粒破碎的程度愈大，這樣使位錯密度顯著增加；同時細碎的亞晶粒也隨著晶粒的拉長而被拉長。②金屬的加工硬化現(xiàn)象會給金屬的進一步加工帶來困難，如鋼板在冷軋過程中會越軋越硬，以致最后軋不動。加工硬化也是某些壓力加工工藝能夠?qū)崿F(xiàn)的重要因素。3．劃分冷加工和熱加工的主要條件是什么？答：主要是再結(jié)晶溫度。4．與冷加工比較，熱加工給金屬件帶來的益處有哪些？答：（1）通過熱加工，可使鑄態(tài)金屬中的氣孔焊合，從而使其致密度得以提高。（3）通過熱加工，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碎拉長，形成熱壓力加工“纖維組織”（流線），使縱向的強度、塑性和韌性顯著大于橫向。5．為什么細晶粒鋼強度高，塑性，韌性也好？答：晶界是阻礙位錯運動的，而各晶粒位向不同，互相約束，也阻礙晶粒的變形。因此，金屬的晶粒愈細強度愈高。因此，塑性，韌性也越好。 7．分析加工硬化對金屬材料的強化作用？答：隨著塑性變形的進行，位錯密度不斷增加，因此位錯在運動時的相互交割、位錯纏結(jié)加劇，使位錯運動的阻力增大，引起變形抗力的增加。8．已知金屬鎢、鐵、鉛、錫的熔點分別為3380℃、1538℃、327℃、232℃，試計算這些金屬的最低再結(jié)晶溫度，并分析鎢和鐵在1100℃下的加工、鉛和錫在室溫（20℃）下的加工各為何種加工？答：T再=；鎢T再=[*（3380+273）]273=℃。 鉛T再=[*（327+273）]273=33℃。9．在制造齒輪時，有時采用噴丸法（即將金屬丸噴射到零件表面上）使齒面得以強化。答：高速金屬丸噴射到零件表面上，使工件表面層產(chǎn)生塑性變形，形成一定厚度的加工硬化層，使齒面的強度、硬度升高。答：合金：通過熔煉，燒結(jié)或其它方法，將一種金屬元素同一種或幾種其它元素結(jié)合在一起所形成的具有金屬特性的新物質(zhì)，稱為合金。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的均勻組成部分，均稱之為相。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。它的晶體結(jié)構(gòu)不同于任一組元，用分子式來表示其組成。枝晶偏析：實際生產(chǎn)中，合金冷卻速度快，原子擴散不充分，使得先結(jié)晶出來的固溶體合金含高熔點組元較多，后結(jié)晶含低熔點組元較多，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。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，先共晶相便會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。彌散強化：合金中以固溶體為主再有適量的金屬間化合物彌散分布，會提高合金的強度、硬度及耐磨性，這種強化方式為彌散強化。間隙固溶體：溶質(zhì)原子填充在溶劑晶格的間隙中形成的固溶體，即間隙固溶體。組織組成物：合金顯微組織中的獨立組成部分。4．試述固溶強化、加工強化和彌散強化的強化原理,并說明三者的區(qū)別.答：固溶強化：溶質(zhì)原子溶入后，要引起溶劑金屬的晶格產(chǎn)生畸變，進而位錯運動時受到阻力增大。這種用金屬間化合物來強化合金的方式為彌散強化。區(qū)別：固溶強化和彌散強化都是利用合金的組成相來強化合金，固溶強化是通過產(chǎn)生晶格畸變，使位錯運動阻力增大來強化合金；彌散強化是利用金屬化合物本身的高強度和硬度來強化合金；而加工強化是通過力的作用產(chǎn)生塑性變形，增大位錯密度以增大位錯運動阻力來強化合金；三者相比，通過固溶強化得到的強度、硬度最低，但塑性、韌性最好，加工強化得到的強度、硬度最高，但塑韌性最差，彌散強化介于兩者之間。 在性能上：形成固溶體和金屬間化合物都能強化合金，但固溶體的強度、硬度比金屬間化合物低，塑性、韌性比金屬間化合物好，也就是固溶體有更好的綜合機械性能。 包晶反應(yīng)：指一定成分的固相與一定成分的液相作用，形成另外一種固相的反應(yīng)過程。共同點：反應(yīng)都是在恒溫下發(fā)生，反應(yīng)物和產(chǎn)物都是具有特定成分的相，都處于三相平衡狀態(tài)。 7．二元合金相圖表達了合金的哪些關(guān)系？答：二元合金相圖表達了合金的狀態(tài)與溫度和成分之間的關(guān)系。9. 已知A（熔點 600℃）與B(500℃) 在液態(tài)無限互溶；在固態(tài) 300℃時A溶于 B 的最大溶解度為 30% ，室溫時為10%，但B不溶于A；在 300℃時，含 40% B 的液態(tài)合金發(fā)生共晶反應(yīng)。答：（1） （2）20%A合金如圖①： 合金在1點以上全部為液相，當(dāng)冷至1點時，開始從液相中析出α固溶體