三亿体育官方网站第一章金属的晶体结构与结晶 一、解释下列名词 过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。 自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。 非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。 变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核 的固态质点，使结晶时的晶核 数目大大增加，从而提局了形核率，细化晶粒，这 种处理方法即为变质处理。 变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。 二、常见的金属晶体结构有哪几种？ 答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格； 五、实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？ 答：如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加，金 属的强度迅速下降，当缺陷增 加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。 因此，无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变，从而使 晶体强度增加。同时晶 体缺陷的存在还会增加金属的电阻，降低金属的抗腐蚀性能。 六、过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？ 答：①冷却速度越大，则过冷度也越大。②随着冷却速度的增大，则晶体内形核率和长大速 度都加快，加速结晶过程的进 行，但当冷速达到一定值以后则结晶过程将减慢，因为这 时原子的扩散能力减弱。③过冷度增大三亿体育，AF 大三亿体育，结晶驱动力大， 形核率和长大速度都 大，且 N 的增加比 G 增加得快，提高了 N 与 G 的比值，晶粒变细，但过冷度过大，对 Baidu Nhomakorabea粒细化不利， 结晶发生困难。 7、金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响？ 答：①金属结晶的基本规律是形核和核长大。②受到过冷度的影响，随着过冷度的增大，晶 核的形成率和成长率都增大， 但形成率的增长比成长率的增长快；同时外来难熔杂质以及 振动和搅拌的方法也会增大形核率。 8、在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？在生产中如何应用变质处理？ 答：①采用的方法：变质处理三亿体育，钢模铸造以及在砂模中加冷铁以加快冷却速度的方法来控制 晶粒大小。②变质处理：在液 态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可 以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加， 从而提高了形核率，细 化晶粒。③机械振动、搅拌。 第二章金属的塑性变形与再结晶 1.解释下列名词： 加工硬化：随着塑性变形的增加，金属的强度、硬度迅速增加；塑性、韧性迅速下降的 现象。 回复：为了消除金属的加工硬化现象，将变形金属加热到某一温度，以使其组织和性能发生 变化。在加热温度较低时，原 子的活动能力不大，这时金属的晶粒大小和形状没有明 显的变化，只是在晶内发生点缺陷的消失以及位错的迁移等变化， 因此，这时金属的 强度、硬度和塑性等机械性能变化不大，而只是使内应力及电阻率等性能显著降低。 此阶段为回复阶段。 再结晶：被加热到较高的温度时，原子也具有较大的活动能力，使晶粒的外形开始变化。从 破碎拉长的晶粒变成新的等轴 晶粒。和变形前的晶粒形状相似，晶格类型相同，把 这一阶段称为“再结晶” 。 热加工：将金属加热到再结晶温度以上一定温度进行压力加工。 冷加工：在再结晶温度以下进行的压力加工。 2. 产生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金属加工中有什么利弊？ 答：①随着变形的增加，晶粒逐渐被拉长，直至破碎，这样使各晶粒都破碎成细碎的亚晶粒, 变形愈大，晶粒破碎的程度愈 大，这样使位错密度显著增加；同时细碎的亚晶粒也随着 晶粒的拉长而被拉长。因此，随着变形量的增加，由于晶粒破碎 和位错密度的增加，金 属的塑性变形抗力将迅速增大，即强度和硬度显著提高，而塑性和韧性下降产生所谓“加 工硬化” 现象。②金属的加工硬化现象会给金属的进一步加工带来困难，如钢板在冷轧 过程中会越轧越硬，以致最后轧不动。另一 方面人们可以利用加工硬化现象，来提高金 属强度和硬度，如冷拔高强度钢丝就是利用冷加工变形产生的加工硬化来提高 钢丝的强 度的。加工硬化也是某些压力加工工艺能够实现的重要因素。如冷拉钢丝拉过模孔的部 分，由于发生了加工硬化， 不再继续变形而使变形转移到尚未拉过模孔的部分，这样钢 丝才可以继续通过模孔而成形。 3. 与冷加工比较，热加工给金属件带来的益处有哪些? 答： （1)通过热加工，可使铸态金属中的气孔焊合，从而使其致密度得以提高。 (2) 通过热加工，可使铸态金属中的枝晶和柱状晶破碎，从而使晶粒细化，机械性能提局。 (3) 通过热加工，可使铸态金属中的枝晶偏析和非金属夹杂分布发生改变，使它们沿着变形 的方向细碎拉长，形成热压力 1 加工“纤维组织” （流线） ，使纵向的强度、塑性和韧性显 著大于横向。如果合理利用热加工流线，尽量使流线与零件工作 时承受的最大拉应力方 向一致，而与外加切应力或冲击力相垂直，可提高零件使用寿命。 4. 为什么细晶粒钢强度高,塑性，韧性也好？

　　答：晶界是阻碍位错运动的，而各晶粒位向不同，互相约束，也阻碍晶粒的变形。因此，金 属的晶粒愈细，其晶界总面积 愈大，每个晶粒周围不同取向的晶粒数便愈多，对塑性变 形的抗力也愈大。因此，金属的晶粒愈细强度愈高。同时晶粒愈 细，金属单位体积中的 晶粒数便越多，变形时同样的变形量便可分散在更多的晶粒中发生，产生较均匀的变形, 而不致造成 局部的应力集中，引起裂纹的过早产生和发展。因此，塑性，韧性也越好。 5. 金属经冷塑性变形后,组织和性能发生什么变化? 答：①晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性，如纵向的强度和塑性远大于横向等；②晶 粒破碎，位错密度增加，产生 加工硬化，即随着变形量的增加，强度和硬度显著提高， 而塑性和韧性下降；③织构现象的产生，即随着变形的发生，不 仅金属中的晶粒会被破 碎拉长，而且各晶粒的晶格位向也会沿着变形的方向同时发生转动，转动结果金属中每 个晶粒的晶 格位向趋于大体一致，产生织构现象；④冷压力加工过程中由于材料各部分 的变形不均匀或晶粒内各部分和各晶粒间的变 形不均匀，金属内部会形成残余的内应力， 这在一般情况下都是不利的，会引起零件尺寸不稳定。 6. 分析加工硬化对金属材料的强化作用？ 答：随着塑性变形的进行，位错密度不断增加，因此位错在运动时的相互交割、位错缠结加 剧，使位错运动的阻力增大， 引起变形抗力的增加。这样，金属的塑性变形就变得困难， 3 要继续变形就必须增大外力，因此提高了金属的强度。 7. 已知金属钨、铁、铅、锡的熔点分别为 3380°C、1538。 。 、327。 。 、232。 。 ，试计算这些金 属的最低再结晶温度，并分析 钨和铁在 110CTC 下的加工、铅和锡在室温（20°C)下的加工各 为何种加工？ 答： T 再=0.4T 钨 T 再=[0.4* (3380273 )]-273=1188. 2°C; 铁 T 再=[0.4* (1538273 )]-273=451. 4 °C;铅 T 再=[0.4* (327273) ]-273=-33°C ;锡 T 再=[0.4* (232273) ]-273=-71°C.由于钨 T 再为 1188.2°C1100°C， 因此属于热加工；铁 T 再为 451. 4°C1100°C，因此属于冷加工； 铅 1^为-331：201： ，属于冷加工；锡 1^为-7120°C， 属于冷加工。 8. 在制造齿轮时，有时采用喷丸法（即将金属丸喷射到零件表面上）使齿面得以强化。试分 析强化原因。 答：高速金属丸喷射到零件表面上，使工件表面层产生塑性变形，形成一定厚度的加工硬化 层，使齿面的强度、硬度升高。 第三章合金的结构与二元状态图 1.解释下列名词： 答：合金：通过熔炼，烧结或其它方法，将一种金属元素同一种或几种其它元素结合在一起 所形成的具有金属特性的新物 质，称为合金。 组元：组成合金的最基本的、独立的物质称为组元。 相：在金属或合金中，凡成分相同、结构相同并与其它部分有界面分开的均匀组成部分，均 称之为相。 相图：用来表示合金系中各个合金的结晶过程的简明图解称为相图。 固溶体：合金的组元之间以不同的比例混合，混合后形成的固相的晶格结构与组成合金的某 一组元的相同，这种相称为固 溶体。 机械混合物：合金的组织由不同的相以不同的比例机械的混合在一起，称机械混合物。 枝晶偏析：实际生产中，合金冷却速度快，原子扩散不充分，使得先结晶出来的固溶体合金 含高溶点组元较多，后结晶含 低溶点组元较 多，这种在晶粒内化学成分不均匀的现象称为枝晶偏析。 固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象称为固溶强 化。 弥散强化：合金中以固溶体为主再有适量的金属间化合物弥散分布，会提高合金的强度、硬 度及耐磨性，这种强化方式为 弥散强化。 2. 指出下列名词的主要区别： 1)置换固溶体与间隙固溶体； 答：置换固溶体：溶质原子代替溶剂晶格结点上的一部分原子而组成的固溶体称置换固溶体。 间隙固溶体：溶质原子填充 在溶剂晶格的间隙中形成的固溶体，即间隙固溶体。 2)相组成物与组织组成物； 相组成物：合金的基本组成相。 组织组成物：合金显微组织中的独立组成部分。 3. 试述固溶强化、加工强化和弥散强化的强化原理,并说明三者的区别. 答：固溶强化：溶质原子溶入后，要引起溶剂金属的晶格产生畸变，进而位错运动时受到阻 力增大。 弥散强化：金属化合物本身有很高的硬度，因此合金中以固溶体为基体再有适量的金属间化 合物均匀细小弥散分布时，会 提高合金的强度、硬度及耐磨性。这种用金属间化 合物来强化合金的方式为弥散强化。 加工强化：通过产生塑性变形来增大位错密度，从而增大位错运动阻力，引起塑性变形抗力 的增加，提高合金的强度和硬 度。 2 区别：固溶强化和弥散强化都是利用合金的组成相来强化合金，固溶强化是通过产生晶格畸 变，使位错运动阻力增大来强 化合金；弥散强化是利用金属化合物本身的高强度和硬 度来强化合金；而加工强化是通过力的作用产生塑性变形，增大位 错密度以增大位错 运动阻力来强化合金；三者相比，通过固溶强化得到的强度、硬度最低，但塑性、韧 性最好，加工强化

　　得到的强度、硬度最高，但塑韧性最差，弥散强化介于两者之间。 4. 固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别？ 答：在结构上：固溶体的晶体结构与溶剂的结构相同，而金属间化合物的晶体结构不同于组 成它的任一组兀，它是以分子 式来表不其组成。 在性能上：形成固溶体和金属间化合物都能强化合金，但固溶体的强度、硬度比金属间化 合物低，塑性、韧性比金属间化 合物好，也就是固溶体有更好的综合机械性能。 5. 何谓共晶反应、包晶反应和共析反应?试比较这三种反应的异同点. 答：共晶反应：指一定成分的液体合金，在一定温度下，同时结晶出成分和晶格均不相同的 两种晶体的反应。 包晶反应：指一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另外一种固相的反应过程。 共析反应：由特定成分的单相固态 合金，在恒定的温度下，分解成两个新的，具有一定晶体 结构的固相的反应。 共同点：反应都是在恒温下发生，反应物和产物都是具有特定成分的相，都处于三相平衡状 态。 不同点：共晶反应是一种液相在恒温下生成两种固相的反应；共析反应是一种固相在恒温下 生成两种固相的反应；而包晶反 应是一种液相与一种固相在恒温下生成另一种固相 的反应。 二元合金相图表达了合金的哪些关系？ 答：二元合金相图表达了合金的状态与温度和成分之间的关系。 6. 在二元合金相图中应用杠杆定律可以计算什么？ 答：应用杠杆定律可以计算合金相互平衡两相的成分和相对含量。 7. 已知 A (熔点 600。 。 ）与_0。 。)在液态无限互溶；在固态 300°C 时 A 溶于 B 的最大溶 解度为 30%，室温时为 10%，但 B 不溶于 A;在 300。 。时,含 40% B 的液态合金发生共晶反 应。现要求： 1) 作出 A-B 合金相图； 2) 分析 20% A, 45%A, 80%A 等合金的结晶过程,并确定室温下的组织组成物和相组成物的 相对量。 答：⑴