金屬學與熱處理課后習題答案哈工大工業(yè)

（11114度的因素有哪些？答:組元相：合金中結(jié)構(gòu)相同、成分和性能均一并以界面相互分開的組成部分固溶體：合金組元之間以不同的比例相互混合形成的晶體結(jié)構(gòu)與某一組元相同的固相固溶體的晶體結(jié)構(gòu)特點：固溶體仍保持著溶劑的晶格類型，但結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，主要包括以下123置換固溶體：溶質(zhì)原子位于溶劑晶格的某些結(jié)點位置所形成的固溶體。影響置換固溶體固溶度的因素：原子尺寸，電負性，電子濃度，晶體結(jié)15、何謂固溶強化？置換固溶體和間隙固溶體的強化效果哪個大？為什么16、何謂間隙相？它與間隙固溶體及復雜晶格間隙化合物有何區(qū)別21學性能有何影響？答：刃型位錯：設(shè)有一簡單立方晶體，某一原子面在晶體內(nèi)部中斷，這個原子平面中斷處的邊將刃口處的原子列為刃型位錯線。螺型位錯：一個晶體的某一部分相對于其余部分發(fā)生滑移，原子平面沿著一根軸線盤旋上升，每繞軸線一周，原子面上升一個晶面間距。在軸線處即為一螺型位錯。刃型位錯的應(yīng)力場可與間隙原子核置換原子發(fā)生彈互作用各種間隙及尺寸較大的置換原子于正刃型位錯的下半部分，或者負刃型位錯的上半部分；對于較小的置換原子來說，則易于聚集于刃型位錯的另一半受壓應(yīng)力的地反。所以刃型位錯往往攜帶大量的溶質(zhì)原子，形成所謂的“柯是負刃型位錯、D正刃型位錯、E第二1、過冷現(xiàn)象：結(jié)晶時，實際結(jié)晶溫度低于理論結(jié)晶溫度的現(xiàn)象。在一定壓力下,當液體的溫度已低于該壓力下液體的凝固點,而液體仍不凝固的現(xiàn)象叫液體的過冷現(xiàn)象 結(jié)構(gòu)起伏液態(tài)金屬中近程有序的原子處于瞬間出現(xiàn)、瞬間、此起彼伏、變化不定的狀能量起伏液態(tài)金屬中處于熱運動的原子能量有高有低，同一原子的能量也在隨時間不停地變化，2、根據(jù)結(jié)晶的熱力學條件解釋。為什么金屬結(jié)晶時一定要有過冷度？冷卻速度與過冷度有什么關(guān)系？答：由熱力學第二定律知道，在等溫等壓條件下，一切自發(fā)過程都朝著使系統(tǒng)自由能降低的方向進T屬的自由能，兩相自由能之差構(gòu)成了金屬結(jié)晶的驅(qū)動力。要獲得結(jié)晶過程所必須的驅(qū)動力，一定要使實際結(jié)晶溫度低于理論結(jié)晶溫度，這樣才能滿足結(jié)晶的熱力學條件。過冷度越大，液、固兩相自過冷度越大；反之，冷卻速度越小，則過冷度越小.、均勻形核的條件、過冷度對形核率N有何影響6、何謂非均勻形核？敘述非均勻形核的必要條件（1）8、影響接觸角的因素？選擇什么樣的異相質(zhì)點可以促進非均勻形核9、試比較均勻形核與非均勻形核的異同點。說明非均勻形核為何往往比均勻形核容易10、設(shè)晶核為一立方體，推導臨界晶核半徑邊長和臨界形核功同12、常溫下晶粒大小對金屬性能有何影響？根據(jù)凝固理論，試述細化晶粒的方法有哪些12在澆注前往液態(tài)金屬中加入形核劑，促進形成大量的非均勻晶核來細化晶粒；3振動、攪動，對即將凝固的金屬進行振動或攪動，一方面是依靠從外面輸入能量促使晶核提前形成，另一方面是使成長中的枝晶破碎，使晶核數(shù)目增加。第三3、何謂枝晶偏析？是如何形成的？影響因素有哪些？對金屬性能有何影響,答：枝晶偏析：在一個晶粒內(nèi)部化學成分不均勻的現(xiàn)象稱為晶內(nèi)偏析，由于固溶體晶體通常是樹枝狀，枝干，枝間的化學成分不同，所以之為枝晶偏析。形成原因：固溶體合金平衡結(jié)晶的結(jié)果，使前后從液相中結(jié)晶出的固相成分不同，再加上冷卻較快，不能使成分擴散均勻，結(jié)果就使每個晶粒內(nèi)部的化學成分很不均勻，先結(jié)晶的含 組元多，后結(jié)晶的 組元多，再結(jié)晶內(nèi)部存在濃度差別。影響因素：分配系數(shù)；溶質(zhì)原子的擴散能力；卻速度。金屬性能影響：嚴重的晶內(nèi)偏析會使合金機械性能下降，特別是使塑性和韌性顯著降低，甚至使合金不容易壓力加工，也使合金的抗腐蝕性能下降。消除方法：擴散退火，均勻化退火。4、什么是偽共晶？說明它的形成條件、組織形態(tài)及對材料力學的影響答：偽答：偽共晶：在不平衡結(jié)晶條件下，成分再結(jié)晶點附近的亞共晶或過共晶合金也可能得到全部共晶組織，這種共晶組織叫偽共晶。形成原因：不平衡結(jié)晶；成分位于共晶點附近。5、什么是離異共晶？舉例說明離異共晶產(chǎn)生的原因及對合金性能的影答：離異共晶：在共晶反應(yīng)的合金中，如果成分離共晶點較遠，由于初晶相數(shù)量較多，共晶相數(shù)量很少，共晶中與初晶相同的那一相會很依附初晶長大，另外一個相單獨分布于晶界處，使得共晶組織的特 ，這種兩相分離的共晶稱離異共晶。形成條件：在先共晶相量較多，共晶組織甚少的情況下。6、什么是共晶反應(yīng)和包晶反應(yīng)？寫出反應(yīng)式。試用相律說明相圖上三相共存的條答：共晶反應(yīng)：在一定溫度下，由一定成分的液相同時結(jié)晶出兩個成分一定的固相的轉(zhuǎn)變過程，應(yīng)式LEMN包包晶反應(yīng)：由一定成分的固相與一定成分的液相作用，形成一個一定成分的固相的轉(zhuǎn)變過程，稱為包晶反應(yīng)。反應(yīng)式LCP99108第四1版本一：鐵素體：碳溶于α-FeFα表示；為體心立方結(jié)構(gòu)；強度硬度低，構(gòu)復雜；硬度高、塑性差，低溫下具有一定的鐵磁性。單相區(qū)——5液相區(qū)(L)——ABCDδ固溶體區(qū)——鐵素體區(qū)(α)——GPQ(Fe3C)——DFK兩相區(qū)——77個兩相區(qū)分別存在于兩個相應(yīng)的單相區(qū)γ+Fe3C——α+Fe3C——PQLKSP+三相區(qū)——3包晶線——共晶線——PSK(γ+αHJBδ009——0.09%δ固溶體；γ017——0.17%γECF共晶轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物是奧氏體與滲碳體的機械混合物，稱為萊氏體，用Ld表示。凡是含碳量大于PSKP727Fe-Fe3CES、PQ、GS三條特性線ES（Acm線是碳在奧氏體中的溶解度曲線奧氏體的最大溶碳量是在1148℃時可以溶解2.11%的碳。而在727℃時，溶碳量僅為0.77%，因此含碳量大于0.77%的合金，從1148℃冷到727℃的過PQ線是碳在鐵素體中的溶解度曲線。727(0.0218%2007×1-7C727體稱為三次滲碳體e3CII大；但是對于含碳量較高的鐵碳合金，三次滲碳體（含量太少）可以忽略不計。GS線（A3線）是冷卻過程中，奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變的開始線；或者說是加熱過程中，鐵素體向奧4形態(tài)有何特點？計算二次滲碳體和三次滲碳體的最大百分含量。從液態(tài)鐵碳合金中單獨結(jié)晶出的先共晶滲碳體稱一次滲碳體：由于在液體金屬中開始結(jié)晶形成時，周圍對其成長沒有阻力：其形態(tài)呈粗大較規(guī)則的板片狀：4、根據(jù)FeFC相圖，試分析含碳量分數(shù)①0.5的碳鋼、②1.2%的碳鋼、③。4.3%的工晶白口鐵④2.5%4.7%階段的顯微組織示意圖，并計算組織組成物和相組成物的相對質(zhì)量分數(shù)。11、根據(jù)Fe-C合金平衡組織說明以下幾種情況含碳量ω（C）=0.8%的鋼比含碳ω（C）=0.4%的亞共晶鋼強度高、硬度高而差ω（C）=1.2%的碳鋼比ω（C）=0.8%的碳鋼硬度高，但答（1）隨碳含量升高，珠光體含量升高，故硬度隨碳含量升高而升高，強度211%加，故強度低，而硬度隨碳含量升高而升高。12、根據(jù)Fe-C合金組織與性能的關(guān)（σ（HBC%＞0.9%后，強度反而下降；第五第六6、生的某些亞結(jié)構(gòu)和性能的變化過9、試敘述滑移的本質(zhì)。用位錯理論解釋晶體滑移時臨界切應(yīng)力的理論值與實驗值相差十分懸殊的原因?答：滑移的本質(zhì)：位錯在切應(yīng)力的作用下沿著滑移面逐步移動。原因：晶體在滑移時并不是滑9、試敘述滑移的本質(zhì)。用位錯理論解釋晶體滑移時臨界切應(yīng)力的理論值與實驗值相差十分懸殊的原因?答：滑移的本質(zhì)：位錯在切應(yīng)力的作用下沿著滑移面逐步移動。原因：晶體在滑移時并不是滑位錯雖然移動了一個原子間距，但只需位錯中心附近的少數(shù)原子作遠小于一個原子間距的彈性偏11、試用多晶體的塑性變形過程說明純金屬晶粒越細、強度越高、塑性越好的原τ=nτ0n，n越大，則應(yīng)力集中也越大。nLL越小，應(yīng)力集中越小，12、何謂加工硬化？產(chǎn)生原因和消除方法是什答：加工硬化：在塑性變形過程中隨著金屬內(nèi)部組織的變化，金屬的機械性能將產(chǎn)生明顯的變化。隨著變形程度的增加，金屬的強度、硬度顯著升高，而塑性、韌性則顯著下降，這一現(xiàn)象稱為加工硬化。產(chǎn)生原因：位錯的運動和交互作用造成的。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加劇，結(jié)果即產(chǎn)生固定的割階、位錯纏結(jié)等，使位錯運動的阻力增大引起變形抗力增加給繼續(xù)塑性變形造成從而提高金屬的強度解決辦法間退火金屬塑性變形后的組織版本二18、說明冷變形金屬在加熱過程中各階段組織與性能的變化回復當加熱溫度較低時，原子活動能力尚低，故冷變形金屬的顯微組織無明再結(jié)晶當加熱溫度較高時，將首先在變形晶粒的晶界或滑移帶、孿晶帶等晶3第七第一階段第二階段體相接。隨著鐵素體的轉(zhuǎn)變（鐵素體區(qū)域的縮小，以及滲碳體的溶解（滲碳體區(qū)域縮小，奧氏體不斷向其兩側(cè)的原鐵素體區(qū)域及滲碳體區(qū)域擴展長大，直至鐵素體完全消失，奧氏體彼此相遇，形成一個個的奧氏體晶粒。影響轉(zhuǎn)變速度的因素：加熱溫度、原始組織、化學成4、何謂過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線？繪出共析鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線，并說明各條曲線及區(qū)域的金屬學意義。答:①