材料加工復(fù)習題整理

1、?說明原因1、單晶體中塑性變形時沿什么樣的晶面和晶向容易發(fā)生滑移原子密度最大的面和晶向由于在該滑移面或滑移方向上，其面配位數(shù)最高，從而與上或下層滑移面的配位原子最 少，從而滑移收到阻力最小2、試推導出單晶體受拉伸時計算臨界剪切應(yīng)力的公式試就公式說明什么條件下單晶體的屈服極限d s最小？多晶體的屈服極限和單晶體的屈服極限相比較有什么不同？軸向拉力在滑移方向上的分量：Feos，切應(yīng)力：.=eos eos A1eos eo = cos Cos（90sin2 2當拉力雨滑移面法向夾角為45時多晶體的塑性變形包括晶內(nèi)變形和晶間變形。要保證晶粒變形的協(xié)調(diào)性，各晶粒的變形必須相互協(xié)調(diào)配合，才能保持晶粒之間的

2、連續(xù)性，為保證變形的連續(xù)性，每個晶粒至少有 五個獨立的滑移系啟動。？（這個不清楚，屈服應(yīng)力）3、 晶胞的滑移系總數(shù)如何計算？三種晶胞的塑性如何？為什么？面心立方（111）共4個，滑移方向為1-103個，從而12個，塑性好體心立方（110）共6個，滑移方向-1 1 1 2個，從而12個，但是由于滑移方向少，滑 移面上的原子秘密排程度低，滑移面間距小，原子結(jié)合力大，塑性較差。密排六方3個滑移系，滑移系少，塑性變形能力差。4、試 用 位 錯 運 動說 明 晶 體 的 滑 移 機理b)c)d)5、室溫條件下晶粒大小對金屬材料的強度，硬度和塑性有什么影響 ？為什么？晶粒尺寸越小，金屬強度、硬度和塑性均有

3、提高。滑移是由一個晶粒轉(zhuǎn)移到另一個晶粒，主要取決與晶界附近位錯塞積群所產(chǎn)生的應(yīng)力場 能否激發(fā)相鄰晶粒中的位錯源啟動，以協(xié)調(diào)滑移。而位錯塞積群應(yīng)力場的強度和塞積的 位錯數(shù)目有關(guān)，數(shù)目越大，應(yīng)力場就越強，但位錯數(shù)目的大小又和位錯塞積群到晶粒位 錯源的距離相關(guān)。晶粒越大，這個距離也越大，位錯源開動的時間就越大，位錯數(shù)目就 越大，由此可見，粗晶粒的變形從一個晶粒轉(zhuǎn)移到另一個晶粒就會容易，而細晶粒的變 形在相鄰的晶粒間轉(zhuǎn)移就需要更大的外力作用，這就是為什么晶粒越細小材料屈服極限 越大。由于細晶粒位錯源少，晶界多，位錯塞積在晶界引起的應(yīng)力集中就小而分散，故 脆性較小，同時晶粒越細小，塑性越好。因為在一定體

4、積中，細晶粒金屬的晶粒數(shù)目比 粗晶粒多，應(yīng)而塑性變形時位向有利的晶粒也就多，變形能均勻分散到各個晶粒上，內(nèi) 應(yīng)力分布均勻，從而金屬斷裂前可承受的塑性變形變形量就越大。6、試從材料微觀組織的變化說明加工硬化的原因.加工硬化與位錯的交互總用有關(guān)，隨著塑性變形的進行，位錯密度不斷增加，位錯反應(yīng) 和相互交割加劇，結(jié)果產(chǎn)生固定割階、位錯纏結(jié)等張海， 以致形成胞狀亞結(jié)構(gòu)，是位錯難以 越過這些障礙而被限制在一定范圍內(nèi)運動這樣要使得金屬繼續(xù)變形，就需要不斷增加外力， 才能克服位錯間間強大的相互作用力。7、說明回復(fù)的溫度 ,回復(fù)的機理 ,回復(fù)在生產(chǎn)上的應(yīng)用在較低的溫度下， 或者較早的階段發(fā)生。 這一個過程中點缺

5、陷減少， 變形晶粒內(nèi)大量增 殖的位錯密度降低， 晶格畸變減少， 從而硬度強度降低， 塑性韌性提高，但晶粒形狀沒有發(fā) 生變化。熱變形過程中的動態(tài)回復(fù)。8、說明再結(jié)晶的溫度 ,再結(jié)晶的機理 ,再結(jié)晶在生產(chǎn)上的應(yīng)用 在較高溫度下或較晚階段發(fā)生的轉(zhuǎn)變過程， 已變形的金屬會重新形成新的無畸變的等軸 晶，直至完全取代冷變形組織，在結(jié)晶通過形核和長大，徹底重新改組了原來的顯微組織。 熱塑性變形 （熱塑性加工 ）- 再結(jié)晶溫度以上進行的塑性變形 （熱鍛、熱軋和熱擠壓等 ） 。通過 控制變形和再結(jié)晶條件， 可以調(diào)整再結(jié)晶晶粒的大小和再結(jié)晶的體積分數(shù)， 以達到改善和控 制金屬性能的目的。9、什么是板料沖壓中產(chǎn)生的

6、“桔皮”現(xiàn)象 ?原因是什么 ? 桔皮是在冷加工以后表面凹凸不平，如橘皮一樣，其形成原因是晶粒中心的滑移量大， 從而表面滑移抬價高，而邊緣區(qū)滑移量少，因而滑移臺階低， 從而影響產(chǎn)品的外觀等， 顯然 晶粒越大，桔皮組織越嚴重。10、什么是板料拉深中產(chǎn)生的“制耳” ?原因是什么在沖制筒形和杯形零件時，各項變形不均勻，造成厚薄不均，邊緣不齊，形成制耳。其 原因和冷軋板的織構(gòu)有關(guān)， 其平行于版面各個方向上都鄒永了同樣大小的拉應(yīng)力， 但只夠方 向取向因子最大，切應(yīng)力也最大，從而沿著這個方向伸長最多，形成制耳。11、變形程度大小對再結(jié)晶后晶粒度有怎樣的影響?說明原因 .變形程度越大，再結(jié)晶晶粒度越大，從而晶

7、粒越細小。因為形核率增加。12、什么是滑移線？什么是滑移線場？塑性變形物體內(nèi)最大切應(yīng)力方向的軌跡，叫做滑移線 滑移線在變形體內(nèi)成兩族互相正交的線網(wǎng)，組成滑移線場。13、變形程度對再結(jié)晶溫度的影響。隨著冷變形程度越大，儲能越多，再結(jié)晶的驅(qū)動力就越大，因此再結(jié)晶溫度月底， 同時等溫 退火時，再結(jié)晶速度越快。當變形量大到一定程度后，再結(jié)晶溫度基本保持不變。14、什么是包申格效應(yīng)？對產(chǎn)品質(zhì)量有什么影響？該效應(yīng)如何消除？因反向加載引起屈服應(yīng)力降低的現(xiàn)象.在一般塑性理論中都不考慮這一效應(yīng)，它會給處理塑性理論問題帶來很大的因難。 但當在生產(chǎn)中遇到材料經(jīng)受變向加載時， 應(yīng)充分注意。 包申格 效應(yīng)可用緩慢退火消

8、除15、基體金屬的晶格種類及其化學元素，怎樣影響金屬的塑性和真實應(yīng)力？以碳鋼為例：碳- 碳對鋼性能的影響最大， 碳能固溶到鐵里， 形成鐵素體和奧氏體， 它們均具有良好的塑 性和低的強度但當含碳量超過了鐵的溶解能力時，多余的碳與鐵形成化合物Fe3C（ 滲碳體），它具有很高的硬度，塑性幾乎為零，對基體的塑性變形起阻礙作用，使碳鋼的塑性降 低，強度提高磷- 磷是鋼中有害雜質(zhì)， 能溶于鐵素體中， 使鋼的強度硬度顯著提高， 塑性韌性顯著下降 磷 具有極大的偏析能力，會使鋼中局部地區(qū)達到較高的含磷量而變脆當含磷量達0.3%時，鋼完全變脆，沖擊韌性接近于零，稱冷脆性硫-硫是鋼中有害雜質(zhì)，不溶于鐵素體中，但生

9、成FeS. FeS與FeO形成共晶體，熔點為985C，分布于晶界.當鋼在 1000C以上熱加工時，由于晶界處的 FeS-FeO共晶體熔化，導 致鍛件開裂，這種現(xiàn)象稱為熱脆性.氮-氮在奧氏體中溶解度較大 ,在鐵素體中溶解度很小 ,且隨溫度下降而減小 .將含氮量高的 鋼由高溫較快冷卻時 ,鐵素體中的氮由于來不及析出而過飽和溶解 .以后 ,在室溫或稍高溫度 下,氮將以 FeN 形式析出 ,使鋼的強度 ,硬度提高 ,塑性韌性大為降低 ,這種現(xiàn)象稱為鋼的時效脆 性.氫- 鋼中溶氫較多時 ,會引起氫脆現(xiàn)象 ,使鋼的塑性大大降低 .基體金屬塑性-面心立方晶格（Al, Cu, y -Fe, Ni）塑性最好；體

10、心立方晶格（a -Fe, Cr, W, V, Mo）塑性較差；密排六方晶格（Mg, Zn, Cd, a -Ti）塑性最差.真實應(yīng)力 -與基體金屬原子間結(jié)合力的大小有關(guān).對于各種純金屬， 一般來說原子間結(jié)合力大的，滑移阻力便大，真實應(yīng)力也就大.16、單相固溶體中合金含量越多，為什么真實應(yīng)力越高？無論間隙固溶體 （如碳在鐵中） 還是置換固溶體 （如鎳， 鉻在鐵中），均引起晶格的畸變. 加 入的量越多，引起的晶格畸變越嚴重，金屬的真實應(yīng)力也就越大.17、多相組織的材料中，第二相（非基體相）的性質(zhì)，形狀，大小，數(shù)量和分布狀況，怎樣 影響材料的塑性和真實應(yīng)力？當合金為多相組織：塑性： 若各相的性能差別大

11、，則合金變形不均勻，塑性降低.第二相的性質(zhì)，形狀，大小， 數(shù)量和分布狀況起著重要的作用.真實應(yīng)力：第二相的性質(zhì)，形狀，大小，數(shù)量和分布狀況起著重要的作用.硬而脆的第二相 在基體相晶粒內(nèi)呈顆粒狀彌散質(zhì)點均勻分布， 合金的真實應(yīng)力就高； 第二相越細， 分布越均 勻，數(shù)量越多， 則真實應(yīng)力越高.大量彌散均勻的細質(zhì)點成為塑性變形的障礙物，阻礙著滑移過程的進行，使合金的真實應(yīng)力顯著提高.18、高溫時金屬的塑性變形與室溫時有什么不同？為什么？ 一般而言，隨著溫度升高，塑性增加，真實應(yīng)力降低.但在升溫過程中，在某些溫度區(qū)間，某些合金的塑性會降低，真實應(yīng)力會提高.碳鋼在大約200350C范圍內(nèi)出現(xiàn)藍脆區(qū)，3明

12、顯下降，d b明顯上升一般認為是由于氮化物，氧化物以沉淀形式在晶界，滑移面上析出所致.大約800950C出現(xiàn)熱脆區(qū)，有人認為與相變有關(guān)，鋼由珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，體心立方晶格轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎骄Ц?，引起體積收縮，產(chǎn)生組織應(yīng)力.(1) 隨著溫度的升高，發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶.(2) 溫度升高，臨界切應(yīng)力降低，滑移系增加如面心立方的鋁，在室溫時滑移系為(1 1 1),當400C時， 除了 (1 1 1)面， (1 0 0)面也開始發(fā)生滑移.金屬的組織發(fā)生變化.可能由多相組織變?yōu)閱蜗嘟M織，或由滑移系個數(shù)少的晶格變?yōu)榛葡祩€數(shù)多的晶格. 如鈦，在室溫時呈密排六方晶格，只有三個滑移系，當溫度高于882C時，轉(zhuǎn)變?yōu)轶w

13、心立方晶格，有12個滑移系，塑性有明顯提高.(4)出現(xiàn)新的塑性變形方式(熱塑性)熱塑性(擴散塑性)-在較高溫度下，晶體受外力時，原子沿應(yīng)力場梯度方向，非同步地連續(xù)地由一個平衡位置轉(zhuǎn)移到另一個平衡位置(并不是沿一定的晶面和晶向)，使金屬產(chǎn)生塑性變形熱塑性較多地發(fā)生在晶界和亞晶界.晶界性質(zhì)發(fā)生變化，有利于晶間變形，并有利于晶間破壞的消除.19、變形速度增大，金屬塑性一般發(fā)生怎樣的變化？變形速度增大對鍛壓工藝有哪些影響？ 變形速度不大時，變形速度增加所引起的塑性降低，大于溫度效應(yīng)所引起的塑性增加，故增加變形速度使塑性降低.當變形速度較大時，由于溫度效應(yīng)顯著，使塑性基本上不隨變形速度的增加而降低. 當變形速度很大時，由于溫度效應(yīng)的顯著作用，造成的塑性上升超過了變形硬化造成的塑性 下降，使塑性回升.變形速度20、試舉例說明靜水壓力越大，變形時塑性越好，變形抗力越高.分析其原因. 塑性材料在拉應(yīng)力條件會發(fā)生斷裂，而在壓應(yīng)力條件下不會斷裂。