材料基礎(chǔ)重點與習(xí)題答案

1、第二章 思考題與例題1. 離子鍵、共價鍵、分子鍵和金屬鍵的特點，并解釋金屬鍵結(jié)合的固體材料的密度比離子鍵或共價鍵固體高的原因？2. 從結(jié)構(gòu)、性能等方面描述晶體與非晶體的區(qū)別。3. 何謂理想晶體？何謂單晶、多晶、晶粒及亞晶？為什么單晶體成各向異性而多晶體一般情況下不顯示各向異性？何謂空間點陣、晶體結(jié)構(gòu)及晶胞？晶胞有哪些重要的特征參數(shù)？4. 比較三種典型晶體結(jié)構(gòu)的特征。（Al、-Fe、Mg三種材料屬何種晶體結(jié)構(gòu)？描述它們的晶體結(jié)構(gòu)特征并比較它們塑性的好壞并解釋。）何謂配位數(shù)？何謂致密度？金屬中常見的三種晶體結(jié)構(gòu)從原子排列緊密程度等方面比較有何異同？5. 固溶體和中間相的類型、特點和性能。何謂間隙固

2、溶體？它與間隙相、間隙化合物之間有何區(qū)別？（以金屬為基的）固溶體與中間相的主要差異（如結(jié)構(gòu)、鍵性、性能）是什么？6. 已知Cu的原子直徑為2.56，求Cu的晶格常數(shù)，并計算1mm3Cu的原子數(shù)。7. 已知Al相對原子質(zhì)量Ar（Al）=26.97，原子半徑=0.143nm，求Al晶體的密度。8 bcc鐵的單位晶胞體積，在912時是0.02464nm3；fcc鐵在相同溫度時其單位晶胞體積是0.0486nm3。當(dāng)鐵由bcc轉(zhuǎn)變?yōu)閒cc時，其密度改變的百分比為多少？9. 何謂金屬化合物？常見金屬化合物有幾類？影響它們形成和結(jié)構(gòu)的主要因素是什么？其性能如何？ 10. 在面心立方晶胞中畫出012和13晶向

3、。在面心立方晶胞中畫出（012）和（13）晶面。11. 設(shè)晶面（152）和（034）屬六方晶系的正交坐標(biāo)表述，試給出其四軸坐標(biāo)的表示。反之，求（）及（22）的正交坐標(biāo)的表示。（練習(xí)），上題中均改為相應(yīng)晶向指數(shù)，求相互轉(zhuǎn)換后結(jié)果。12.在一個立方晶胞中確定6個表面面心位置的坐標(biāo)，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)。13. 寫出立方晶系的110、100、111、112晶面族包括的等價晶面，請分別畫出。14. 在立方晶系中的一個晶胞內(nèi)畫出（111）和（112）晶面，并寫出兩晶面交線的晶向指數(shù)。15 在六方晶系晶胞中畫出110，101晶向和（102）

4、晶面，并確定（102）晶面與六方晶胞交線的晶向指數(shù)。16.在立方晶系的一個晶胞內(nèi)同時畫出位于（101），（011）和（112）晶面上的11晶向。17. 在1000，有WC為1.7%的碳溶于fcc鐵的固溶體，求100個單位晶胞中有多少個碳原子？（已知：Ar(Fe)=55.85，Ar(C)=12.01）18. r-Fe在略高于912時點陣常數(shù)a=0.3633nm，-Fe在略低于912時a=0.2892nm，求：（1）上述溫度時-Fe和-Fe的原子半徑R；（2）-Fe-Fe轉(zhuǎn)變時的體積變化率；（3）設(shè)-Fe-Fe轉(zhuǎn)變時原子半徑不發(fā)生變化，求此轉(zhuǎn)變時的體積變化率，與（2）的結(jié)果相比較并加以說明。19（

5、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）面間距為0.21nm，已知bcc鐵的a=0.286nm，fcc鐵的a=0.363nm，試問此晶體屬何結(jié)構(gòu)？20. 試證明密排六方的晶格常數(shù)之間關(guān)系：c/a=1.633。21. 比較概念：晶體與非晶體，空間點陣和晶體結(jié)構(gòu)，相和組織，固溶體和中間相，間隙固溶體和置換固溶體，電子化合物和正常價化合物，間隙固溶體和間隙化合物、間隙相和間隙化合物。第三章 思考題與例題1. 空位數(shù)隨溫度升高而增

6、加，在20和1020之間，由于熱膨脹bcc鐵的晶格常數(shù)增加0.51%，而密度減少2.0%，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部位？2. Cu晶體空位形成能 Ev=1.44×10-19J/atcm，材料常數(shù)A=1，k=1.38×10-23J/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)=63.54g/mol, 500 =8.96×106g/cm3。3. 在800時1010個原子中有1個原子具有足夠能量可在固體內(nèi)移動；而在900時，109個原子中就

7、有1個原子實現(xiàn)上述情況，試求其激活能（J/原子）？4. 在圖1中的陰影面為晶體的滑移面，該晶體的ABCD表面有一圓形標(biāo)記，它與滑移面相交，標(biāo)記左側(cè)有一根位錯線，試問當(dāng)刃、螺位錯線從晶體的左側(cè)滑移至右側(cè)時，表面的標(biāo)記發(fā)生什么變化？并指出刃、螺位錯滑移的切應(yīng)力方向。4題·圖15題·圖26題·圖37題·圖45. 已知位錯環(huán)ABCD的柏氏矢量為b，外應(yīng)力和，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)力作用下，位錯環(huán)將如何運(yùn)動？（4）在足夠大的正應(yīng)力作用下，位錯環(huán)將如何運(yùn)動？6. 在圖3晶體二維圖形，

8、晶格間距a，含正刃位錯和負(fù)刃位錯，則：（1）圍繞兩個位錯作柏氏回路，b=？；（2）圍繞單個作柏氏回路，b =？（表明方向和強(qiáng)度）7. 方形晶體中有兩根刃型位錯，如下圖4：（1）當(dāng)周圍晶體中：（a）空位多于平衡值；(b）空位少于平衡值；(c）間隙原子多于平衡值；（d）間隙原子少于平衡值時，位錯易于向何種方向攀移？（2）加上怎樣的外力，才能使這兩根位錯線通過純攀移而相互靠攏？8. 簡單立方晶體中（100）面上有一位錯，=00，§/ 001，問：（1）若在（001）面上有一個=010，§/100的位錯與之相割，結(jié)果如何？（2）若在（001）面上有一個=100，§/ 00

9、1的位移與之相割，結(jié)果如何？（3）交割反應(yīng)的結(jié)果對位錯進(jìn)一步運(yùn)動有何影響？9. 畫一方形位錯環(huán)，并在這個平面上畫出柏氏矢量（沿對角線方向）及位錯線方向（順時針），據(jù)此指出位錯環(huán)各段的性質(zhì)，并示意畫出晶體滑移后的結(jié)果。10. 在實際晶體中存在有哪幾類缺陷？各有什么特征？11. 何謂刃型位錯和螺型位錯？全面比較兩者有何異同？何謂柏氏矢量？如何用柏氏矢量來判斷位錯類型？ 12. 兩個相同符合的的刃型位錯，在同一滑移面相遇；它們會排斥還是會吸引？13. 試說明晶體中位錯運(yùn)動的方式滑移，攀移及交滑移的條件，過程和結(jié)果，并闡述如何確定位錯滑移運(yùn)動的方向？在刃型位錯與螺型位錯的滑移運(yùn)動中，滑移方向與柏氏矢量

10、、切應(yīng)力及位錯線的位向關(guān)系是什么？14. 晶界在金屬材料中所起的作用有哪些？當(dāng)金屬熔化時，是先在晶界還是先在晶粒中心熔化，為什么？15. 試分別描述位錯增殖的F-R源機(jī)制和雙交滑移機(jī)制。如果進(jìn)行雙交滑移的那段螺形位錯的長度為50nm，而位錯的柏氏矢量為0.8nm，試求實現(xiàn)位錯增殖所必需的切應(yīng)力（G=40Gpa）16. 何謂小角度晶界？有哪些類型？原子排列上有什么特征？17. 一個位錯環(huán)能否各部分都是螺位錯？能否各部分都是刃位錯？為什么？18. 在刃型位錯與螺型位錯的滑移運(yùn)動中，滑移方向與柏氏矢量、切應(yīng)力及位錯線的位向關(guān)系是什么？19. 何謂割階、扭折？割階或扭折的長短和位向如何？割階或扭折的柏

11、氏矢量如何？產(chǎn)生割階或扭折后位錯應(yīng)變能的增加量如何？割階或扭折對原位錯線運(yùn)動有何影響？20. 舉例或畫圖說明什么是小角度晶界的位錯模型？描述大角度晶界有何模型？其含義是什么？21. 點缺陷分幾種？它們對周圍原子排列有何影響？何謂空位平衡濃度？其影響因素是什么？這些缺陷對金屬性能有何影響？22. 繪圖說明用柏氏回路方法求出位錯的柏氏矢量，并說明柏氏矢量的物理意義及用柏氏矢量如何確定位錯性質(zhì)？23. 名詞區(qū)別：刃型位錯和螺型位錯，割價和扭折，交滑移和多滑移，滑移和攀移，晶界、相界和孿晶界，共格相界、非共格相界和半共格相界，小角度晶界和大角度晶界第四章思考題與例題1. 設(shè)有一條內(nèi)徑為30mm的厚壁管

12、道，被厚度為0.1mm的鐵膜隔開，通過向管子一端向管內(nèi)輸入氮?dú)猓员３帜て粋?cè)氮?dú)鉂舛葹?200mol/m3，而另一側(cè)的氮?dú)鉂舛葹?00mol/m3。如在700下測得通過管道的氮?dú)饬髁繛?.8×10-4mol/s，求此時氮?dú)庠阼F中的擴(kuò)散系數(shù)。2. 簡要說明在金屬或合金中的晶粒內(nèi)部，原子擴(kuò)散的機(jī)理是什么？3. Cu-Al組成的互擴(kuò)散偶發(fā)生擴(kuò)散時，標(biāo)志面會向哪個方向移動？4.設(shè)純Cr和純Fe組成的擴(kuò)散偶，擴(kuò)散1小時后Matano平面移動了1.52×10-3cm。已知CCr=0.478時，C/x=126/cm，互擴(kuò)散系數(shù)D=1.43×10-9cm2/s，試求Matano

13、平面移動速度和Cr、Fe的本征擴(kuò)散系數(shù)DCr、DFe。（實驗測得Matano平面移動距離的平方與擴(kuò)散時間之比為常數(shù)。）5. 工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常采用滲碳的方法來提高鋼鐵零件的表面硬度。表面含碳量越高，鋼的硬度越高。例如將含碳量0.2%的鋼置于Ws=1.3%的氣氛中滲碳,滲碳溫度為927,保溫10h,已知碳在Fe中的Dc=2.21×10-7 cm²·s-1,求：(1) 距表面x=0.04處的碳濃度(1.0265%)；(2)若已知滲層某處的碳濃度為0.65%時,求x值(0.104)。6. 對于同一擴(kuò)散系統(tǒng)、擴(kuò)散系數(shù)D與擴(kuò)散時間t的乘積為常數(shù)。例如：已知Cu在Al中

14、擴(kuò)散系數(shù)D，在500和600ºC分別為4.8×10-14m²s-1和5.3×10-13m²s-1,假如一個工件在600ºC需要處理10h,若在500ºC處理時,要達(dá)到同樣的效果,需要多少小時？7. 對于鋼鐵材料進(jìn)行滲碳處理時,x與t的關(guān)系是tx²。例如：假設(shè)對Wc=0.25%的鋼件進(jìn)行滲碳處理,要求滲層0.5處的碳濃度為0.8%,滲碳?xì)怏w濃度為Wc=1.2%,在950ºC進(jìn)行滲碳,需要7小時,如果將層深厚度提高到1.0,需要多長時間？8 鋼在進(jìn)行滲碳處理時，表面很快達(dá)到較高濃度，然后逐步向中間擴(kuò)散，設(shè)在1

15、000時，測得工件離表面1mm和2mm之間的碳濃度（原子濃度）從5at.%降到4at.%，試計算碳原子在該區(qū)域的流量（-Fe在1000時密度為7.63g/cm3，擴(kuò)散系數(shù)=（2.0×10-5m2/s）×exp(-142000J/mol)/RT）,以原子/m2·s為單位。9. 一塊0.1%C鋼在930滲碳，滲到0.05cm的地方碳的濃度達(dá)到0.45%。在t>0的全部時間，滲碳?xì)夥毡３直砻娉煞譃?%，假設(shè)=2.0×10-5exp(-140000/ RT) (m2/s), （1）計算滲碳時間；（2）若將滲層加深一倍，則需多長時間？（3）若規(guī)定0.3%C作

16、為滲碳層厚工的量度，則在930滲碳10小時的滲層厚度為870滲碳10小時的多少倍？10. 含0.85%C的普碳鋼加熱到900在空氣中保溫1小時后外層碳濃度降到零。假如要求零件外層的碳濃度為0.8%，表面應(yīng)車削去多少深度？=1.1×10-7cm2/s11. 鋼在較低溫度滲碳有一定優(yōu)越性，淬火變形小又可得到較細(xì)的晶粒，并能延長爐子的壽命。某人設(shè)想將滲碳溫度從1000降低到900，而將滲碳時間延長10%，即獲得同樣結(jié)果。試分析這種設(shè)想是否正確。（已知=140kJ/mol）。12. 擴(kuò)散的驅(qū)動力是什么？固態(tài)金屬擴(kuò)散的條件及影響擴(kuò)散的因素有哪些？（固態(tài)金屬中發(fā)生擴(kuò)散需具備哪些條件？影響固態(tài)金屬

17、擴(kuò)散的條件有那些？）13. C在-Fe中的擴(kuò)散系數(shù)大于C在-Fe中的擴(kuò)散系數(shù)，為什么鋼鐵零件滲碳溫度一般選擇在-Fe相區(qū)中進(jìn)行？若不在-Fe相區(qū)中進(jìn)行會有什么結(jié)果？奧氏體中碳原子擴(kuò)散與鐵原子擴(kuò)散系數(shù)有何區(qū)別？14. 何謂擴(kuò)散系數(shù)？說明擴(kuò)散系數(shù)常數(shù)及擴(kuò)散激活能的物理意義及影響擴(kuò)散的因素。15什么是科肯達(dá)爾效應(yīng)，解釋其產(chǎn)生原因，它對人們認(rèn)識置換式擴(kuò)散機(jī)制有什么作用。16. 試比較間隙擴(kuò)散和空位擴(kuò)散兩者D表達(dá)式的區(qū)別。簡述置換原子和間隙原子的擴(kuò)散機(jī)制。說明為什么往鋼中滲金屬要比滲碳困難？17. 試說明滲碳為什么在奧氏體狀態(tài)下進(jìn)行，而不在鐵素體狀態(tài)下進(jìn)行？18. 能否說擴(kuò)散定律實際只有一個，而不是兩個

18、？為什么？19. 區(qū)別概念：穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散和非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散，自擴(kuò)散和互（異）擴(kuò)散，空位擴(kuò)散和間隙擴(kuò)散，上坡擴(kuò)散和下坡擴(kuò)散，原子擴(kuò)散和反應(yīng)擴(kuò)散。第5章 思考題與例題1. 金屬塑性變形的主要方式有哪些？它們的含義及它們之間有何區(qū)別？2. 什么是單滑移、多滑移、交滑移？三者滑移線的形貌各有什么特征？位錯線和滑移線相同嗎？為什么？3. 已知鋁為面心立方晶格，鐵為體心立方晶格，鎂為密排六方晶格，試問哪種材料的塑性最好？哪種材料的塑性最差？詳細(xì)說明之。4. 比較晶體滑移和孿生變形的異同點。位錯線和滑移線相同嗎？為什么？5. 為何理論臨界應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實際測量的值？6. 用位錯理論解釋低碳鋼產(chǎn)生屈服現(xiàn)象產(chǎn)生的原因？對生

19、產(chǎn)的影響，如何防止或消除？6. 簡述冷塑性變形對材料組織及性能的影響？多晶體塑性變形有何特點？試述低碳鋼產(chǎn)生應(yīng)變時效的原因。7. 什么叫做二次再結(jié)晶？發(fā)生二次再結(jié)晶的條件有哪些？區(qū)別一次再結(jié)晶與二次再結(jié)晶。如何區(qū)分冷、熱加工？動態(tài)再結(jié)晶的與靜態(tài)再結(jié)晶后的組織結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別是什么？8. 說明晶粒大小對金屬室溫材料強(qiáng)度和塑性的影響，其原因是什么？結(jié)晶時哪些因素影響晶粒度的大小？金屬中常見的細(xì)化晶粒的措施有哪些？9. 何謂滑移系？體心立方、面心立方及密排六方晶格（c/a接近或大于1.633時）常溫的滑移系是什么？試用位錯運(yùn)動的點陣阻力與晶體結(jié)構(gòu)的關(guān)系式說明晶體滑移通常發(fā)生在原子最密排晶面和晶向的道理

20、。10.為什么常溫下金屬材料晶粒越細(xì)小，不僅強(qiáng)度越高，而且塑性和韌性也越好？就自己的所學(xué)，闡述金屬及合金中常見的細(xì)化晶粒的措施有哪些？為獲得細(xì)小的晶粒組織，應(yīng)根據(jù)什么原則制定塑性變形及其退火工藝？11將經(jīng)過大量冷塑性變形（>70%以上）的純金屬長棒一端浸入冷水中，另一端加熱至接近熔點的高溫（如0.9Tm），過程持續(xù)一小時，然后完全冷卻，作出沿棒長度的硬度分布曲線（示意圖），并作簡要說明。如果此金屬為純鐵時，又會有何情況出現(xiàn)？12金屬材料的強(qiáng)化方法（形變強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化）有哪些？應(yīng)用位錯理論分析他們的本質(zhì)上的異同點13. 在室溫下對Pb板進(jìn)行彎折，越彎越硬，但如果放置一段

21、時間再進(jìn)行彎折，Pb板又像最初一樣柔軟，這是為什么？（Tm(Pb)=327）14. 將一鍥型銅片置于間距恒定的兩軋輥間軋制，如右下圖。（1）畫出此銅片經(jīng)完全再結(jié)晶后晶粒沿片長方向的變化示意圖。（2）如果在較低溫度退火，何處先發(fā)生再結(jié)晶？為什么？ 15. 用冷撥銅絲制作導(dǎo)線，冷撥后應(yīng)如何處理，為什么？如果用冷撥銅絲制作電燈用的花導(dǎo)線呢？16. OFHC銅（無氧商導(dǎo)電率銅）冷撥變形后強(qiáng)度可提高2倍以上，若許用應(yīng)力的安全系數(shù)取2，試計算OFHC銅零件在130下制作的使用壽命。（已知A=10121/min，, t0.5為完成50%再結(jié)晶所需的時間。）17. 已知含30%Zn的黃銅在400的恒溫下完成再

22、結(jié)晶需要1小時，而在390完成再結(jié)晶需要2小時，計算再結(jié)晶的激活能；在420恒溫下完成再結(jié)晶需多少時間？17. 鋼絲繩吊工件，隨工件放入1000爐中加熱，加熱完畢，吊出時繩斷原因？18. 再結(jié)晶形核地點有什么特點或特征？那些地點有可能是優(yōu)先的形核地點？19. 再結(jié)晶與重結(jié)晶（如同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變）的主要區(qū)別是什么？金屬鑄件能否通過再結(jié)晶來細(xì)化晶粒？ 19. 影響再結(jié)晶溫度的因素有哪些？影響再結(jié)晶后晶粒的大小的因素有哪些？在生產(chǎn)中如何控制再結(jié)晶晶粒的大?。?0. 厚度為40mm 厚的鋁板，軋制成一側(cè)為20mm 另一側(cè)仍保持為40mm 的楔形板，經(jīng)再結(jié)晶退火后，畫出從20mm 的一側(cè)到40mm 一側(cè)的截

23、面的組織示意圖。并說明。 21. 加熱對冷變形金屬的組織和性能有何影響？22. 簡述回復(fù)、再結(jié)晶、晶粒長大及二次在結(jié)晶過程？說明冷變形金屬在加熱時，回復(fù)過程的機(jī)制及組織性能的變化。23. 何謂再結(jié)晶溫度？生產(chǎn)中實用的再結(jié)晶溫度如何確定？影響再結(jié)晶溫度的因素有哪些？24. 鎢板在1100加工變形和錫板在室溫加工變形時，它們的組織和性能會有怎樣的變化？熱加工會造成哪些組織缺陷？25. 區(qū)別名詞：滑移和孿生，軟位向和硬位向，幾何硬化和幾何軟化，沉淀強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化，纖維組織與帶狀組織，靜態(tài)回復(fù)與動態(tài)回復(fù)，第一類殘余應(yīng)力 、第二類殘余應(yīng)力和第三類殘余應(yīng)力，靜態(tài)再結(jié)晶和動態(tài)再結(jié)晶，正常長大和異常長大，冷加

24、工和熱加工，重結(jié)晶、再結(jié)晶和二次再結(jié)晶。第6、7章 思考題與例題1. 簡述金屬結(jié)晶過程的熱力學(xué)條件、動力學(xué)條件、能量條件和結(jié)構(gòu)條件。為什么需要這些條件？冷卻速度與過冷度的關(guān)系是什么？能否說過冷度越大，形核率越高，為什么？2. 何謂正溫度梯度和負(fù)溫度梯度。何謂粗糙界面和光滑界面。分析純金屬生長形態(tài)與溫度梯度的關(guān)系。（簡述純金屬枝晶的形成條件和長大過程。）3. 在同樣的負(fù)溫度梯度下，為什么Pb結(jié)晶出樹狀晶，而Si結(jié)晶平面卻是平整的？4. 何謂均勻形核？何謂非均勻形核？試比較二者有何異同？何謂異質(zhì)形核？敘述異質(zhì)形核的必要條件。選擇什么樣的異相質(zhì)點可以大大促進(jìn)結(jié)晶過程？ 5. 指出形核過程的驅(qū)動力和阻

25、力分別是什么？比較均勻形核和非均勻形核的臨界形核功大小和形核率的大小，說明造成兩者差異的原因。6. 液態(tài)金屬凝固時都需要過冷，為什么？那么固態(tài)金屬熔化是否會出現(xiàn)過熱？為什么？7. 固、液界面的微觀結(jié)構(gòu)有哪些類型？用什么判據(jù)來判斷固、液界面的性質(zhì)？金屬的液、固界面屬于哪類？對其凝固過程有何影響？8. 為什么要生產(chǎn)合金？與純金屬相比，合金有哪些優(yōu)越性？ 固溶體的結(jié)晶和純金屬的結(jié)晶有什么不同？9. 二元勻晶相圖、共晶相圖與合金的力學(xué)性能和工藝性能存在什么關(guān)系？10. 為什么鑄造合金常選用接近共晶成分的合金？要進(jìn)行壓力加工的合金常選用單相固溶體合金？11. 何謂成分過冷（用示意圖進(jìn)行說明）？說明形成成

26、分過冷的臨界條件是什么？說明成分過冷對合金組織的影響。說明成分過冷對金屬結(jié)晶時晶體生長形態(tài)有何影響？12. 何謂枝晶偏析？其影響因素有哪些？它對合金性能有何影響？如何消除？13. 何謂選擇結(jié)晶？為什么用區(qū)域熔煉方法可以提純金屬？14. 什么是二元合金的非平衡共晶？離異共晶？偽共晶？它們各在什么條件下易出現(xiàn)？15. 何謂相？為什么不能把共晶體成為相？16. 試說明共晶成分的Al-Si合金在快冷條件下得到亞共晶組織+（+Si）的原因是什么？17. 何謂共晶反應(yīng)？包晶反應(yīng)？試用相律分析說明只有在共晶點和包晶點時才能三相共存？何謂共析轉(zhuǎn)變？它與共晶轉(zhuǎn)變有何異同？何謂包析轉(zhuǎn)變？它與包晶轉(zhuǎn)變有何異同？21

27、. A（Tm=700）、B（Tm=500），液態(tài)互溶，固態(tài)部溶，Max.5%B和25%A（質(zhì)量）0時，則為2%B及5%A（質(zhì)量）。二者在750形成A2B化合物，A與B原子量分別為30與50；在450和320分別發(fā)生液相成分為22%B及60%B（質(zhì)量）的共晶轉(zhuǎn)變。試畫出AB相圖，并標(biāo)注相區(qū)。22.下圖為Pb-Sb相圖，該合金制軸瓦，要求在組織中有共晶體基體上分布著相對量為5%的（Sb）作為硬質(zhì)點，試求滿足要求的合金成分及硬度已知（Pb）的硬度3HB，（Sb）的硬度為30HB 23.一塊碳鋼在平衡冷卻條件下顯微組織中含有50%珠光體和50%鐵素體，問：(a)此鋼中的碳含量；（b）此合金加熱到730

28、，平衡條件下將獲何種顯微組織？（c）若加熱到850，又將得何組織？（d）室溫下相的相對含量分別是多少？ 24. Mg-Ni系一共晶反應(yīng)(純Mg)+Mg2Ni0.546（下標(biāo)為Niwt%）。設(shè)C1為亞共晶合金，C2為過共晶合金，這兩種合金中先共晶相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相等，但C1合金中的總量為C2合金中總量的2.5倍，試計算C1及C2的成分。25. A（Tm=1000），B（Tm=700），含WB=25%的合金正好在500完全凝固其平衡組織為73.33%的先共晶相和26.67%的（+）共晶；而WB=50%的合金在500的組織由40%的先共晶和60%的（+）共晶組成，此時合金中的總的總量為50%。畫出此AB

29、二元相圖。26. 鑄錠（件）組織有什么特點？為什么會形成這種組織？27. 根據(jù)凝固理論，試述工業(yè)中細(xì)化鑄件晶粒有哪些途徑（措施）？簡要細(xì)化晶粒的機(jī)理。28. 區(qū)別概念：均勻形核與非均勻形核，熱過冷和成分過冷，結(jié)構(gòu)起伏（相起伏）、能量起伏和濃度起伏，晶胚和晶核，光滑界面和粗糙界面，正溫度梯度和負(fù)溫度梯度，平面長大和樹枝長大，共晶反應(yīng)和共析反應(yīng)，相組成物和組織組成物，穩(wěn)定化合物和不穩(wěn)定化合物，一次滲碳體、共晶滲碳體、二次滲碳體、共析滲碳體和三次滲碳體，萊氏體和低溫（變態(tài)）萊氏體 A1溫度、A3溫度和Acm溫度。關(guān)于Fe-Fe3C相圖例題與思考題1. 正確畫出Fe-Fe3C相圖，指出圖中各點、線的意

30、義，分別按相組成及組織組成物填寫各區(qū)。在相圖中標(biāo)出A1、A3、Acm線并說明該線的意義。2. 簡述Fe-Fe3C相圖中三條水平線上進(jìn)行何種類型的反應(yīng)？寫出反應(yīng)式，并注出含碳量及溫度。3. 說明鐵碳合金在固態(tài)下的基本相鐵素體F、奧氏體A 、滲碳體Fe3C的 ：（1）合金類型及晶體結(jié)構(gòu)如何？性能如何？（2）比較F與A的含碳量大小，并說明理由。（3）比較DA與DF的大小，試從晶體結(jié)構(gòu)因素分析其原因。4. 何謂一次滲碳體（先共晶滲碳體）、二次滲碳體（先共析滲碳體）、三次滲碳體？何謂共晶滲碳體和共析滲碳體？在顯微鏡下它們的形態(tài)有何特征？鐵碳合金中二次滲碳體、三次滲碳體的最大可能含量是多少？5. 何謂珠光

31、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. 分析含0.20%C、0.60%C、0.77%C、1.2%C、3.2%、4.3%和4.7%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Fe-Fe3C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）計算含碳量為1.0%，1.4%的合金室溫平衡組織中二次

32、滲碳體的相對量。（4）求共晶白口鐵Ld組織中P、Fe3C、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，而含碳為4.0%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）Fe-Fe3C相圖在生產(chǎn)實踐中有何指導(dǎo)意義？有何局限性？9. 計算當(dāng)室溫平衡相鐵素體占88.5%、滲碳體占11.5%時合金的含碳量。10. 某工廠倉庫積壓了許多不知道化學(xué)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

33、體，其中鐵素體占80%，問此鋼材的含碳量是多少？11.設(shè)有1000g含1%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Fe-Fe3C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?jǐn)?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)。已知Mg的離子半徑為0.066nm，氧的離子半徑為0.140nm。（1）試求氧化鎂的晶格常數(shù)。

34、（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）晶體的結(jié)構(gòu)如圖2.52（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+具有24.31g的質(zhì)量，1mol的O2-具有16.00g的質(zhì)量，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(dāng)配位數(shù)為6時，其最小半徑比為0.41。解答：當(dāng)配位數(shù)為6時，其可能的最

35、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（rR）2 =（2R）2（rR）2 =2R2 CN=6時的r和R 之比為0.41。例3. 假設(shè)在高壓時可將NaCl強(qiáng)迫變成CsCl，試問體積改變的百分比是多少？（已知CN=6時，Na的離子半徑為0.097nm，氯的離子半徑為0.181nm）解答： NaCl和CsCl晶體的結(jié)構(gòu)如圖2.51、2.52（P53） CN=6時，NaCl點陣常數(shù) a3=0.172nm3，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，

36、a3=0.036nm3，其中僅有1個NaCl， 故 （收縮）例4. 已知Cu的原子直徑為2.56，求Cu的晶格常數(shù)，并計算1mm3Cu的原子數(shù)。解答：D（）為Cu的原子直（半）徑，n為1mm3Cu的原子數(shù)，晶胞體積a3，致密度為0.74。. 例5. 已知Al相對原子質(zhì)量Ar（Al）=26.97，原子半徑=0.143nm，求Al晶體的密度。解答 例6. bcc鐵的單位晶胞體積，在912時是0.02464nm3；fcc鐵在相同溫度時其單位晶胞體積是0.0486nm3。當(dāng)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）

37、；（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）面間距為0.21nm，已知bcc鐵的a=0.286nm，fcc鐵的a=0.363nm，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

38、例9. 設(shè)晶面（152）和（034）屬六方晶系的正交坐標(biāo)表述，試給出其四軸坐標(biāo)的表示。反之，求（）及（22）的正交坐標(biāo)的表示。解答 （參考P2122）（152） （034） （23） （23）（22） （22）（練習(xí)），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10、在一個立方晶胞中確定6個表面面心位置的坐標(biāo)，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P5·11）解答： 面 棱 對角線 100 010 001Al、-Fe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

39、數(shù)配位數(shù)致密度-FeBCCR=280.68ZnHCPR=a/26120.74CuFCCR=4120.74Al塑性最好（滑移系12，方向3），-Fe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，由于熱膨脹bcc鐵的晶格常數(shù)增加0.51%，而密度減少2.0%，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,則在T=1020時，晶格常數(shù)為1.0051a，密度為0.98。設(shè)在1020時原子數(shù)為x， bcc

40、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2000-1989=11個空位。例題2. 在500（773K）所做擴(kuò)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(jìn)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3.在金屬中形成一個空位所需要的激活能為2.0eV（或0.32×10-18J）。在800時，1×104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

41、位？例題解答： 據(jù) ，（P753.8式）得 T=800=1073K 則： 故 4. Cu晶體空位形成能 Ev=1.44×10-19J/atom，材料常數(shù)A=1，k=1.38×10-23J/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)）=63.54g/mol, 500時=8.96×106g/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 根據(jù)3.6式 (2) 即500，每106個原子中才有1.4個空位。5. 在圖1.a)中的陰影面為晶體的滑移面，該晶體的ABCD表面有一圓形標(biāo)記，它與滑

42、移面相交，標(biāo)記左側(cè)有一根位錯線，試問當(dāng)刃、螺位錯線從晶體的左側(cè)滑移至右側(cè)時，表面的標(biāo)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(dāng)刃型位錯線從晶體中表面圓形標(biāo)記的左側(cè)滑移至右側(cè)時，圓形標(biāo)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(dāng)螺型位錯線從晶體中表面圓形標(biāo)記的左側(cè)滑移至右側(cè)時圓形標(biāo)記沿平行于位錯線方向錯開了一個原子間距，從

43、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)力和，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)力作用下，位錯環(huán)將如何運(yùn)動？（4）在足夠大的正應(yīng)力作用下，位錯環(huán)將如何運(yùn)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(fù)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

44、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)力作用下，位錯環(huán)上部將不斷沿x軸方向（即b的方向）運(yùn)動，下部將沿x軸負(fù)方向（即b的反方向）運(yùn)動，這種運(yùn)動必然使位錯環(huán)各個邊向位錯環(huán)的外側(cè)運(yùn)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(yùn)動、使位錯環(huán)擴(kuò)大。（4）在足夠大的正應(yīng)力作用下，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(kuò)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(yùn)動；DA為負(fù)刃位錯，多于半原子面在滑移面下方，則位錯DA沿Y方向運(yùn)動。則位錯環(huán)的運(yùn)動結(jié)果如

45、圖。7. 在圖3晶體二維圖形，晶格間距a，含正刃位錯和負(fù)刃位錯，（1）圍繞兩個位錯作柏氏回路，=？；（2）圍繞單個作柏氏回路，=？（表明方向和強(qiáng)度）例題解答：（1）0， （2）正刃：方右，強(qiáng)度a；(右手定則食指-位錯線；中指-；拇指多余半原子面)負(fù)刃：向左，強(qiáng)度a 8. 兩個相同符合的的刃型位錯，在同一滑移面相遇；它們會排斥還是會吸引？例題解答：排斥，因能量太高，只有排斥才降低能量9. 方形晶體中有兩根刃型位錯，如下圖：（1）當(dāng)周圍晶體中：（a）空位多于平衡值；(b）空位少于平衡值；(c）間隙原子多于平衡值；（d）間隙原子少于平衡值時，位錯易于向何種方向攀移？（2）加上怎樣的外力，才能使這兩根

46、位錯線通過純攀移而相互靠攏？例題解答：（1）晶體中刃型位錯的正攀移（空位遷移到或間隙原子離開多余半原子面下端，多余半原子面縮?。湛瘴换虍a(chǎn)生間隙原子，反之，負(fù)攀移（間隙原子遷移到或空位離開多余半原子面下端，多余半原子面擴(kuò)大）會吸收間隙原子和放出空位，故（a）（d）兩種情況下位錯易發(fā)生正攀移；(b) (c) 兩種情況下位錯易發(fā)生負(fù)攀移（2）方形晶體受到如下圖所示的壓應(yīng)力時，會使這兩根位錯線都發(fā)生正攀移而相互靠攏。10. 簡單立方晶體中（100）面上有一位錯，=00，§/ 001，問：（1）若在（001）面上有一個=010，§/ 100的位錯與之相交割，結(jié)果如何？（2）若在

47、（001）面上有一個=100，§/ 100的位移與之相交割，結(jié)果如何？（3）交割反應(yīng)的結(jié)果對位錯進(jìn)一步運(yùn)動有何影響？(上P15105.37)例題解答：（1）為兩相互平行的刃型位錯的交割，請參考P86和圖3.18(b)（2）為兩相互垂直的刃型位錯和螺型位錯的交割，請參考P86和圖3.19（3）位錯線產(chǎn)生的扭折繼續(xù)隨主位錯線沿原來的滑移面運(yùn)動，但在運(yùn)動過程中由于線張力的作用，扭折會變直（消失）。位錯線產(chǎn)生的割階要繼續(xù)隨主位錯線沿原來的滑移面運(yùn)動，需更大的外力做功，提供割階隨位錯運(yùn)動使之發(fā)生攀移（割階的那段位錯的滑移面與原位錯的滑移面不同，只能發(fā)生攀移）時所需的空位或間隙原子形成能或遷移能

48、。11. 在800時1010個原子中有1個原子具有足夠能量可在固體內(nèi)移動；而在900時，109個原子中就有1個原子實現(xiàn)上述情況，試求其激活能（J/原子）？(劉P2013)解答：據(jù)公式 ，可知： 12. 若將一塊鐵加熱至850，然后快冷至20，試計算處理前后空位數(shù)應(yīng)增加多少倍？（設(shè)的中形成一摩爾空位所需要的能量為104600了）。(劉P2014)解答：設(shè)850時空位濃度為C1，20時為C2據(jù)公式 ，可知：C1=Aexp（Q/8.31×1123）C2=Aexp（Q/8.31×293）Q =1.046×105J/mol C2/ C1 =1.06×1014或 【

49、設(shè)850時空位濃度為C1，20時為C2 則 13、試說明滑移，攀移及交滑移的條件，過程和結(jié)果，并闡述如何確定位錯滑移運(yùn)動的方向。解答：滑移：切應(yīng)力作用、切應(yīng)力大于臨界分切應(yīng)力 ；臺階攀移：純?nèi)形诲e、正應(yīng)力、熱激活原子擴(kuò)散；多余半原子面的擴(kuò)大與縮小交滑移：純螺位錯、相交位錯線的多個滑移面；位錯增殖位錯滑移運(yùn)動的方向，外力方向與一致時從已滑移區(qū)未滑移區(qū)。相反，從未滑移區(qū)已滑移區(qū)。14. 畫一方形位錯環(huán)，并在這個平面上畫出柏氏矢量（沿對角線方向）及位錯線方向（順時針），據(jù)此指出位錯環(huán)各段的性質(zhì)，并示意畫出晶體滑移后的結(jié)果。解答： 均為混和型位錯?；茣r，位錯環(huán)擴(kuò)大，形成臺階15. 簡單立方晶體中（1

50、00）面上有一位錯，=00，§/ 001，問：若在（001）面上有一個=100，§/ 100的位錯與之相割，則會發(fā)生什么結(jié)果？此結(jié)果對位錯進(jìn)一步運(yùn)動有何影響？(上P15105.37)解答：參考教材和例題16、判斷下列位錯反應(yīng)能否進(jìn)行：（1） （2）（3） （4） (劉P2119) 【參考P101位錯反應(yīng)的兩個條件】解答：根據(jù)位錯反應(yīng)的兩個條件。 (1) 能 （2）、（3）、（4）均不能。17. 金屬晶體中位錯有哪幾種類型？如何用柏氏矢量來判斷位錯類型？類型：刃型位錯、螺型位錯判斷：可以根椐柏氏矢量與位錯線的關(guān)系來判定位錯類型，當(dāng)位錯線與柏氏矢量垂直時位錯為刃型位錯，當(dāng)位錯線

51、與柏氏矢量平行時位錯為螺型位錯，當(dāng)位錯線與柏氏矢量既不平行也不垂直時位錯為混合位錯。第四章 例題解答例1. 設(shè)有一條內(nèi)徑為30mm的厚壁管道，被厚度為0.1mm的鐵膜隔開，通過向管子一端向管內(nèi)輸入氮?dú)猓员３帜て粋?cè)氮?dú)鉂舛葹?200mol/m3，而另一側(cè)的氮?dú)鉂舛葹?00mol/m3。如在700下測得通過管道的氮?dú)饬髁繛?.8×10-4mol/s，求此時氮?dú)庠阼F中的擴(kuò)散系數(shù)。例題解答：通過管道中鐵膜的氮?dú)馔繛?膜片兩側(cè)氮濃度梯度為：據(jù)Ficks First Law： 例2. 課本P124，例題例題解答：（見課本）利用4.9式例3. Cu-Al組成的互擴(kuò)散偶發(fā)生擴(kuò)散時，標(biāo)志面會向哪

52、個方向移動？ 例題解答：TAl（熔點）<TCu（熔點），說明Al的鍵能較Cu低，Cu原子在Al中的擴(kuò)散系數(shù)要高于Al原子在Cu中的擴(kuò)散系數(shù)，因此，Cu-Al組成的互擴(kuò)散偶發(fā)生擴(kuò)散時標(biāo)志面將向Cu的一側(cè)移動。例4. 設(shè)純Cr和純Fe組成的擴(kuò)散偶，擴(kuò)散1小時后Matano平面移動了1.52×10-3cm。已知CCr=0.478時，C/x=126/cm，互擴(kuò)散系數(shù)D=1.43×10-9cm2/s，試求Matano平面移動速度和Cr、Fe的本征擴(kuò)散系數(shù)DCr、DFe。（實驗測得Matano平面移動距離的平方與擴(kuò)散時間之比為常數(shù)。）例題解答：據(jù)Darken equation.標(biāo)

53、記移動速度為: CCr+CFe = 1 例5. 鋼在進(jìn)行滲碳處理時，表面很快達(dá)到較高濃度，然后逐步向中間擴(kuò)散，設(shè)在1000時，測得工件離表面1mm和2mm之間的碳濃度從5at.%降到4at.%，試計算碳原子在該區(qū)域的流量（-Fe在1000時密度為7.63g/cm3，擴(kuò)散系數(shù)=（2.0×10-5m2/s）×exp(-142000J/mol)/RT）,以原子/m2·s為單位。（上P46-2）解答：. 因而 = =2.0×10-5×exp(-142000/8.31×1273)=2.98×10-11(m2/s) 例6. 一塊0.1%

54、C鋼在930滲碳，滲到0.05cm的地方碳的濃度達(dá)到0.45%。在t>0的全部時間，滲碳?xì)夥毡３直砻娉煞譃?%，假設(shè)=2.0×10-5exp(-140000/ RT) (m2/s), （1）計算滲碳時間；（2）若將滲層加深一倍，則需多長時間？（3）若規(guī)定0.3%C作為滲碳層厚工的量度，則在930滲碳10小時的滲層厚度為870滲碳10小時的多少倍？ （上P47-9）解答：(1) (2) 由 （3） )例7. 含0.85%C的普碳鋼加熱到900在空氣中保溫1小時后外層碳濃度降到零。假如要求零件外層的碳濃度為0.8%，表面應(yīng)車削去多少深度？ =1.1×10-7cm2/s，參

55、考課本P124，公式（4.9） （上P47-10）解答： 表面脫碳后： 例8. 鋼在較低溫度滲碳有一定優(yōu)越性，淬火變形小又可得到較細(xì)的晶粒，并能延長爐子的壽命。某人設(shè)想將滲碳溫度從1000降低到900，而將滲碳時間延長10%，即獲得同樣結(jié)果。試分析這種設(shè)想是否正確。（已知C在中的Q=140kJ/mol）。（上P47-11）解答：當(dāng)，則有 即 t2=3.2t1 故設(shè)想不正確，應(yīng)延長3倍以上。9. 固態(tài)金屬擴(kuò)散的條件及影響擴(kuò)散的因素有哪些？解答要點：（略）條件：溫度足夠高；時間足夠長；擴(kuò)散原子要固溶；擴(kuò)散要有驅(qū)動力；影響因素：溫度；固溶體類型；晶體結(jié)構(gòu)；晶體缺陷；化學(xué)成分；應(yīng)力等。第5章 例題解答

56、1. 金屬中常見的細(xì)化晶粒的措施有哪些？為什么常溫下金屬材料為什么晶粒越細(xì)小，不僅強(qiáng)度越高，而且塑性和韌性也越好例題解答：細(xì)化晶粒方法：（1）鑄態(tài)使用的合金：合理控制冶鑄工藝，如增大過冷度、加入變質(zhì)劑、進(jìn)行攪拌和振動等。（2）對熱軋或冷變形后退火態(tài)使用的合金：控制變形度、再結(jié)晶退火溫度和時間。（3）對熱處理強(qiáng)化態(tài)使用的合金：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。常溫下金屬材料的晶粒越細(xì)，不僅強(qiáng)度、硬度越高，而且塑性、韌性也越好。原因是：材料在外力作用下發(fā)生塑性變形時，通常晶粒中心區(qū)域變形量較大，晶界及其附近區(qū)域變形量較小。因此在相同外力作用下，（1）大晶粒的位錯塞積所造成的應(yīng)力集中促使相鄰的晶粒發(fā)生塑性變形的機(jī)會比小晶粒大得多，小晶粒的應(yīng)力集中小，則需要在較大的外加應(yīng)力