[材料科学]《金属工艺学》课后习题.doc

第一章 金属学基础知识 1．什么是强度？什么是塑性？衡量这两种性能的指标有哪些？各用什么符号表示？ 金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力，称为强度。常用的强度指标有弹性极限σe、屈服点σs、抗拉强度σb。 塑性是指金属材料在外力作用下产生永久变形而不破坏的能力。常用的塑性指标有断后伸长率δ和断面收缩率Ψ。 2．什么是硬度？HBS、HBW、HRA、HRB、HRC各代表用什么方法测出的硬度？各种硬度测试方法的特点有何不同？ 硬度是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。 HBS：用淬火钢球作压头时的布氏硬度。不能测试太硬的材料，一般在450HBS以上的就不能使用。通常用于测定铸铁、有色金属、低合金结构钢等材料的硬度。 HBW：用硬质合金球作压头的布氏硬度。用于测试硬度在650HBW以下的材料。 HRA：洛氏硬度，表示试验载荷588.4N（60KG），使用顶角为120度的金刚石圆锥压???试压。用于硬度极高的材料，例如硬质合金。 HRB：洛氏硬度，表示试验载荷980.7N（100KG），使用直径1.59MM的淬火钢球试压。用于硬度较低的材料，例如退火钢、 铸铁等。 HRC：洛氏硬度，表示试验载荷1471.1N（150KG），使用顶角为120度的金刚石圆锥头试压。用于硬度很高的材料，例如淬火钢等。 3．简述各力学性能指标是在什么载荷作用下测试的。 静载荷作用下测试：强度、塑性、硬度。 动载荷作用下测试：冲击韧度、疲劳强度。 4．试对晶体、晶格、晶胞、单晶体和多晶体作简要解释。 晶体：物质的原子都是按一定几何形状有规则地排列的称为晶体。 晶格：用于描述原子在晶体中排列规律的空间架格称为晶格。 晶胞：能够完整地反映晶格结构特征的最小几何单元，称为晶胞。 单晶体：如果一块晶体内部的晶格位向（即原子排列的方向）完全一致，称这块晶体为单晶体。 多晶体：由许多晶格位向不同的晶粒集合组成的晶体称为多晶体。 5．常见金属晶格类型有哪几种？试绘图说明。  = 1 \* GB3 ①体心立方晶格  = 2 \* GB3 ②面心立方晶格  = 3 \* GB3 ③密排六方晶格 6．晶体的各向异性是如何产生的？为何实际晶体一般都显示不出各向异性？ 在相同晶格中，由于不同晶面和晶向上的原子排列情况不同，因而原子间距不同，原子间相互作用的强弱不同，从而导致晶体的宏观性能在不同方向上具有不同数值，此现象称为晶体的各向异性。 实际晶体一般是由许多单晶体组成的多晶体。在多晶体中，各晶粒的原子排列规律相同，只是位向不同而已。由于晶粒的性能在各个方向上互相影响，再加上晶界的作用，就完全掩盖了每个晶粒的各向异性，故测出多晶体的性能在各个方向上都几乎相等，显示出各向同性的性质。 7．实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷？对性能有何影响？  = 1 \* GB3 ①点缺陷（空位和间隙原子）：产生晶格畸变。  = 2 \* GB3 ②线缺陷（位错）：对金属晶体的生长、相变、扩散、塑性变形、断裂及其他许多物理化学性能都有重要影响，同时材料中的位错愈多，其强度就越高。  = 3 \* GB3 ③面缺陷（晶界与亚晶界） 晶体中的这些缺陷使其晶格畸变，引起塑性变形、抗力增大，从而使金属的强度提高。 8．什么是过冷度？过冷度和冷却速度有何关系？ 理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度。冷却速度越大，金属的实际结晶温度越低，过冷度也就越大。 9．晶粒大小对力学性能有何影响？控制晶粒大小的途径有哪些？ 一般情况下，晶粒细小则金属强度、塑性、韧性好。 细化晶粒的途径有：增加过冷度、变质处理、振动处理。 10．什么是固溶体、金属化合物和多相复合组织？它们在晶体结构上有什么特点？ 固溶体：在固态下，组成合金的一种或多种组元溶入另一组元的晶格中所组成的晶体叫固溶体。在固溶体中由于溶质原子的溶入而使溶剂晶格发生晶格畸变，晶格畸变阻碍了位错的运动，使晶格间的滑移变得困难，从而提高了合金抵抗塑性变形的能力，使合金的强度、硬度升高，而塑性下降，这种现象称为固溶强化。 金属化合物：金属组元间按照一定的原子数比发生相互作用而形成一种具有金属特性的物质称为金属化合物。这种化合物可以由金属与金属组成，也可以由金属与非金属组成，其性能特点是熔点高、硬度高、脆性大。 多相复合组织：由两种以上相组成的多相组织合金，称多相复合组织。包含两种或两种以上的固溶体和金属化合物。多相复合合金的性质是以组成它的物质的性质之算术平均值来估算的。 11．解释下列概念，并说明其性能和显微组织特征：铁素体，奥氏体，渗碳体，珠光体，莱氏体。 铁素体：碳溶于α-Fe晶格间隙中形成的间隙固溶体，称为铁素体，用F表示。Α-Fe是体心立方晶体。由于铁素体的含碳量低，所以铁素体的组织和性能与纯铁相似，即