《机械工程材料》作业页解2016选编.docx

第一章 材料的结构与金属的结晶 1．解释下列名词： 变质处理P28；细晶强化P14；固溶强化P17。 5．为什么单晶体具有各向异性P12，而多晶体在一般情况下不显示各向异性P13？ 答：因为单晶体内部的原子都按同一规律同一位向排列，即晶格位向完全一致。 而在多晶体的金属中，每个晶粒相当于一个单晶体，具有各项异性，但各个晶粒在整块金属中的空间位向是任意的，整个晶体各个方向上的性能则是大量位向各不相同的晶粒性能的均值。 6．在实际金属中存在哪几种晶体缺陷P13？它们对力学性能有何影响P14？ 答：点缺陷、线缺陷、面缺陷。 缺陷的存在对金属的力学性能、物理性能和化学性能以及塑性变形、扩散、相变等许多过程都有重要影响。 7．金属结晶的基本规律是什么P25？铸造(或工业)生产中采用哪些措施细化晶粒？举例说明。P27~P28 答：金属结晶过程是个形核、长大的过程。 （1??增大过冷度。降低金属液的浇筑温度、采用金属模、水冷模、连续浇筑等。 （2）变质处理。向铝合金中加入钛、锆、硼；在铸铁液中加入硅钙合金等。 （3）振动和搅拌。如机械振动、超声波振动、电磁搅拌等。 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P40；再结晶P43；纤维组织P38。 2．指出下列名词的主要区别：重结晶、再结晶P43 答：再结晶转变前后的晶格类型没有发生变化，故称为再结晶； 而重结晶时晶格类型发生了变化。 另外，再结晶是对冷塑性变形的金属而言，只有经过冷塑性变形的金属才会发生再结晶，没有经过冷塑性变形的金属不存在再结晶的问题。 5．为什么常温下晶粒越细小，不仅强度、硬度越高，而且塑性、韧性也越好？P38 答：晶粒愈细，单位体积内晶粒数就愈多，变形是同样的变形量可分散到更多的晶粒中发生，以产生比较均匀的变形，这样因局部应力集中而引起材料开裂的几率较小，使材料在断裂前就有可能承受较大的塑性变形，得到较大的伸长率和具有较高的冲击载荷抗力。 6．用冷拔铜丝制作导线，冷拔后应如何处理？为什么？P42 答：应该利用回复过程对冷拔铜丝进行低温退火。 因为在回复阶段，变形金属的显微组织没有明显变化，纤维状外形的晶粒仍存在，故金属的强度、硬度和塑性韧性等力学性能变化不大，某些物理、化学性能恢复，如电阻降低、抗应力腐蚀性能提高等，同时残留应力显著降低。 7．已知金属W、Fe、Cu、铅Pb的熔点分别为3380℃、1538℃、1083℃、327℃，试估算这些金属的再结晶温度P43。 T再≈0.4T熔 9．用一冷拉钢丝绳(新的、无疵点)吊装一件大型工件入炉，并随工件一起被拉到1000℃，保温后再次吊装工件时，钢丝绳发生断裂，试分析原因。P44 答：退火温度太高，再结晶速度太快，再结晶后的晶粒粗大。铜丝的塑性韧性，强度硬度都降低。 10．说明Zn、α-Fe和Cu的塑性不同的原因P35 答：晶体中滑移系越多，金属发生滑移的可能性就越大，塑性就越好。面心立方晶格和体心立方晶格的滑移系数目均为12，但面心立方晶格每个滑移面上有3个滑移方向，体心立方晶格每个滑移面上有2个，故体心立方晶格金属Fe的塑性要比面心立方晶格金属Cu的差。密排六方晶格金属Zn滑移系只有3个，其塑性就更差。 15．金属铸件能否通过再结晶退火来细化晶粒？为什么？P43 答：不能 。再结晶是对冷塑性变形的金属而言，只有经过冷塑性变形的金属才会发生再结晶，没有经过冷塑性变形的金属不存在再结晶的问题。 17．经过冷拉拔工艺生产的铜导线，在用作架空导线(要求一定的强度)和电灯花导线(要求较软)时，应分别采用什么样的最终热处理工艺？P42 答：用作架空导线时应利用回复过程对冷变形铜导线进行低温退火，使其在保持加工硬化的条件下，降低其内应力和改善某些物理化学性能。 用作电灯花导线时，应进行再结晶处理，使加工硬化现象得到消除，变形储存能充分释放，强度硬度显著降低，塑性韧性明显提高。 外1．加工硬化在生产中的利弊有哪些？ 答：利（1）强化金属主要手段之一。 （2）提高材料使用的安全性。 （3）降低金属的塑性，提高金属的切削加工性。 弊（1）使进一步塑性变形困难。 （2）产生残余应力，可能使加工好的工件变形开裂或应力腐蚀。 第四章 二元合金相图 1．解释下列名词： 相图P77 ；晶内偏析P82。 2．试述固溶强化P17、加工硬化P40与弥散强化P92的强化原理，并说明三者的区别。 答：固溶强化是通过融入某种溶质元素形成固溶体而使金属强度硬度提高的现象。 加工硬化是金属材料经冷塑性变形后，其强度与硬度随变形程度的增加而提高，而塑性韧性则很快降低的现象。 弥散强化是由过饱和固溶体析出弥散的强化相来强化合金的方法。 区别：固溶强化是融入溶质元素，加工硬化是把金属进行冷塑