金属学与热处理(哈尔滨工业大学 - 第二版)课后习题答案 - 附总.pdf

金属学与热处理(哈尔滨工业大学 - 第二版)课后习题答案 - 附总--第1页 金属学与热处理（哈尔滨工业大学 - 第二版）课后习题答案 - 附总 第六章 1. 试用多晶体的塑性变形过程说明金属晶粒越细强度越高、塑性越好的原因是什么？ 2. 答：由 Hall-Petch 公式可知，屈服强度 σs 与晶粒直径平方根的倒数 d v2 呈线性 关系。 在多晶体中，滑移能否从先塑性变形的晶粒转移到相邻晶粒主要取决于在已滑移 晶粒晶界附近的位错塞 积群所产生的应力集中能否激发相邻晶粒滑移系中的位错源，使 其开动起来，从而进行协调性的多滑移。 由 τ=nτ0知，塞积位错数目 n 越大，应力集 τ越大。位错数目 n 与引起塞积的晶界到位错源的距离成正比。晶粒越大，应力集 越大，晶粒小，应力集中小，在同样外加应力下，小晶粒需要在较大的外加应 力下才能 使相邻晶粒发生塑性变形。 在同样变形量下，晶粒细小，变形能分散在更多晶粒内进行， 晶粒内部和晶界附近应变度相差较小，引 起的应力集中减小，材料在断裂前能承受较大 变形量，故具有较大的延伸率和断面收缩率。另外，晶粒 细小，晶界就曲折，不利于裂 纹传播，在断裂过程中可吸收更多能量，表现出较高的韧性。 2.金属材料经塑性变形后为什么会保留残留内应力？研究这部分残留内应力有什么实 际意义？ 金属材料经塑性变形后为什么会保留残留内应力？研究这部分残留内应力有什 么实际意义？ 答： 残余内应力存在的原因 1）塑性变形使金属工件或材料各部分的变形不均匀，导致宏观变形不均匀； 2）塑 性变形使晶粒或亚晶粒变形不均匀，导致微观内应力； 3）塑性变形使金属内部产生大量的位错或空位，使点阵中的一部分原子偏离其平衡 位置，导致点阵畸变 内应力。 实际意义：可以控制材料或工件的变形、开裂、应力腐蚀；可以利用残留应力提高工 件的使用寿命。 3.何谓脆性断裂和塑性断裂，若在材料中存在裂纹时，试述裂纹对脆性材料和塑性材 料断裂过程中的影响。 金属学与热处理(哈尔滨工业大学 - 第二版)课后习题答案 - 附总--第1页 金属学与热处理(哈尔滨工业大学 - 第二版)课后习题答案 - 附总--第2页 答：塑性断裂又称为延性断裂，断裂前发生大量的宏观塑性变形，断裂时承受的工程 应力大于材料的屈服强度。在塑性和韧性好的金属中，通常以穿晶方式发生塑性断裂，在 断口附近会观察到大龄的塑性变形痕迹，如缩颈。 金属脆性断裂过程中，极少或没有宏观塑性变形，但在局部区域任然存在着一定的微 观塑性变形。断裂时承受的工程应力通常不超过材料的屈服强度，甚至低于按宏观强度理 论确定的许用应力，因此又称为低应力断裂。 在塑性材料中，断裂是胃口形成、扩大和连接的过程，在打的应力作用下，基体金属 产生塑性变形后，在基体和非金属夹杂物、析出相粒子周围产生应力集中，使界面拉开， 或使异相颗粒折断形成微孔。微孔扩大和链接也是基体金属塑性变形的结果。当微孔扩大 到一定的程度，相邻微孔见的金属产生较大的塑性变形后就发生微观塑性失稳，就像宏观 实验产生缩颈一样，此时微孔将迅速扩大，直至细缩成一线，最后由于金属与金属件的连 线太少，不足以承载而发生断裂。 脆性材料中，由于断裂前既无宏观塑性变形，又无其他预兆，并且一旦开裂后，裂纹 扩展迅速，造成整体断裂或河大的裂口，有时还产生很多碎片，容易导致严重事故。 4.何谓断裂韧度，它在机械设计中有何作用？ 答：在弹塑性条件下，当应力场强度因子增大到某一临界值，裂纹便失稳扩展而导致 材料断裂，这个临界或失稳扩展的应力场强度因子即断裂韧度。它反映了材料抵抗裂纹失 稳扩展