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材材料料科科学学基基础础简简答答题题汇汇总总

材料科学基础简答题㈠

-01-

⽰意画出平衡态碳钢的强度随钢含碳量的变化曲线并从成分—组织—性能的⾓度定性解释。

答：强度随碳含量增加先增⾼后下降在碳含量约1.0%时为强度极⼤值。强度的这种变化与平衡态碳钢中的组织随碳含量变

化有关：当碳含量⼩于0.77%时钢中的组织为铁素体+珠光体且珠光体的分数随碳含量增⾼⽽增⼤⽽珠光体在钢中起强

化作⽤故强度随碳含量增加⽽增⾼；

当碳含量⼤于0.77%后钢中的组织为⼆次渗碳体+珠光体⼆次渗碳体以⽹状分割珠光体且⼆次渗碳体的分数随碳含量增

⾼⽽增⼤。渗碳体硬⽽脆少量的不连续分布的⼆次渗碳体起强化作⽤故强度随碳含量增加继续增⾼；但当碳含量⼤于

1.0%后⼆次渗碳体的分数增加到呈连续⽹状分布则会在外⼒作⽤下⾸先断裂形成微裂纹故强度下降。

-02-

已知727℃时碳在奥⽒体中的溶解度为WC=0.77%⽽在铁素体中的极限溶解度仅为WC=0.0218%。请解释⼆者差别如此

明显的原因。

答：奥⽒体为⾯⼼⽴⽅结构碳原⼦位于其⼋⾯体间隙中；铁素体为体⼼⽴⽅结构碳原⼦也位于其⼋⾯体间隙中。⾯⼼⽴⽅

的⼋⾯体间隙半径与铁原⼦半径之⽐（0.414）⼤于体⼼⽴⽅的⼋⾯体间隙半径与铁原⼦半径之⽐（0.155）⽽碳原⼦半径⼤

于间隙半径⼀个碳原⼦固溶于奥⽒体中所引起的晶体能量增⾼远⼩于固溶于铁素体中所引起的晶体能量增⾼。

-03-

何谓⾦属的形变强化？

⽤位错理论说明⾦属形变强化的原因；

⾦属的形变强化在材料⼯程上有何利弊？如何克服所引起的弊端？

答：⾦属在塑性变形阶段其流变应⼒随变形程度增加⽽增加的现象。或⾦属经塑性变形后其强度、硬度升⾼⽽塑性、韧

性下降的现象。

在变形过程中位错之间相互作⽤产⽣交割阻碍位错运动；反应⽣成固定位错使位错难以运动；位错增殖位错密度增

⼤增⼤了位错运动的阻⼒。

利：强化⾦属的重要⼿段；使⾦属材料压⼒加⼯得以顺利进⾏；使⾦属零构件得以抵抗偶然过载。

弊：由于塑性变形后⾦属的强度、硬度升⾼塑性、韧性下降这使得进⼀步压⼒加⼯难以进⾏。

克服措施：进⼀步压⼒加⼯之前对其进⾏再结晶退⽕消除加⼯硬化提⾼其塑性和韧性。

-04-

什么是低碳钢的应变时效⽤位错解释。

答：低碳钢经过少量的预变形可以不出现明显的屈服现象但如变形后在室温下放置⼀段较长时间或在低温经过短时加热再

进⾏拉伸试验则屈服点⼜复出现且屈服应⼒提⾼这种现象叫做低碳钢的应变时效。

低碳钢在第⼀次拉伸到塑性变形以后位错已脱钉此时若卸载并⽴即进⾏第⼆次拉伸由于间隙原⼦来不及扩散到位错线

上位错处于脱钉状态故在较低的应⼒下就开始滑移。但是如果卸载后放置了很长时间(即时效)在拉伸由于间隙原⼦已经

扩散到位错线上重新钉扎因⽽在随后拉伸时⼜出现明显的屈服现象屈服点升⾼。

-05-

材料性能与相图的关系

答：1.由相图判断材料的⼒学性能和物理性能

对于匀晶系固溶体的强度和硬度均随溶质组元含量的增加⽽提⾼若A,B组元的强度⼤致相同则固溶体的强度最⾼处应该

在溶质含量Wb等于50%附近如果某⼀组元的强度明显⼤于另⼀组元则其强度的最⼤值稍偏向⾼强度组元⼀侧。对于共晶

系和包晶系若形成两项混合物则混合物种

两项的⼤⼩及分布都⽐较均匀时材料的性能是两组成相的平均值即性能与成分呈现直线关系

2.由相图判断材料的⼯艺性能

1)铸造性能

液／固相线垂直距离越⼤则越易树枝晶长⼤熔液流动性越差分散缩孔越多枝晶偏析倾向越⼤热裂倾向越⼤；液／固

相线⽔平距离越⼤则枝晶偏析程度越⼤。

2)焊接性能

液／固相线垂直距离越⼤则：越易树枝晶长⼤枝晶偏析倾向越⼤热裂倾向越⼤。

3)压⼒加⼯性能

单相固溶体区塑性好易压⼒加⼯成型。

4)切削加⼯性能

单相固溶体区硬度低不利于切削加⼯。

材料科学基础简答题㈡

(1)三种典型⾦属晶体结构的特征：

(2)晶胞的棱边长a、b、c称为点阵常数。如果把原⼦看作半径为r的刚性球则由⼏何学知识即可求出a、b、c与r之间的关

系：

体⼼⽴⽅结构（a=b=c）a=4（√3/3）r

⾯⼼⽴⽅结构（a=b=c）a=2√2r

密排六⽅结构（a=b≠c）a=2r

(3)三种典型⾦属晶体结构的间隙

结合键种类及其特点

①离⼦键（极性键）：正负离⼦通过静电引⼒（库仑引⼒）⽽结合成。特

性：没有⽅向性、饱和性。

②共价键：相邻原⼦通过共⽤电⼦对结合⽽成使各个原⼦的外电⼦层都

形成稳定的⼋电⼦层结构。性质：熔点⾼、硬度⾼、质脆具