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热工课后题答案

篇一：热工艺课后习题

材料工程及热工艺课后习题答案

第二章

2、金属具有哪些特性？请用金属键结合的特点予以说明。

答案要点：

特性：好的导电、导热功能，好的塑性；强度、硬度有高有低，熔点有高有低，但机械行业常用那些好的综合力学功能（强度、硬度、塑性、韧性）、好的工艺功能的材料；

金属键：由自由电子及陈列成晶格状的金属离子之间的静电吸引力组合而成。在金属晶格中，自由电子作穿越运动，它不专属于某个金属原子而为整个金属晶体所共有。在外电场作用下，自由电子定向运动，产生电流，即导电。

这种构造，特别容易温度变化时，金属原子与电子的振动特别容易一个接一个传递，即导热。当金属晶体受外力作用而变形时，尽管原子发生了位移，但自由电子的连接作用并没变，金属没有被破坏，故金属晶体有较好的塑性、韧性。

由于金属键的结合强度有高有低，故金属的强度、硬度、熔点有高有低。

6、实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对力学功能有何阻碍？

答案要点：

存在着点缺陷（空位、间隙原子、置换原子），线缺陷（位错），面缺陷（晶界、亚晶界）。点缺陷引起晶格畸变，强度、硬度升高，塑性、韧性下降。

线缺陷特别少时引起各项力学功能均下降，当位错密度达一定值后，随位错密度升高，强度、硬度升高，塑性、韧性下降，机械制造用材中位错密度根本均大于这一值。

面缺陷的阻碍力：晶界越多(即晶粒越细)，四种机能均升高。

7、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？

答案要点：

由于理想晶体中原子作规那么陈列，不同方向的晶面与晶向的原子密度不同，导致不同方向的原子面的面间距、原子列的列间距不同，即不同方向的原子间的作用力不同，也就表达出各向异性。

实际晶体常为多晶体，各种晶面、晶向沿各个方向的分布机率均等，因此各向同性。

第三章

1、从滑移的角度阐述为什么面心立方金属比体心立方和密排六方金属的塑性好？答案要点：

塑性变形的本质是滑移面上的位错沿滑移方向滑移造成的，而滑移面是晶体中的密排面，滑移方向是密排方向。一个滑移面与一个滑移方向组成一个滑移系，滑移系越多位错滑移可能性越大，在滑移系一样时，滑移方向越多，滑移可能性越大。在三大晶体中，面心立方与体心立方滑移系相等（为12个），大于密排立方的（3个），但面心立方的滑移方向（3个）比体心立方的(2个)多，因此面心立方金属比体心立方和密排六方金属的塑性好。

4、说明冷变形对金属的组织与功能的阻碍。

答案要点：

对组织的阻碍：出现纤维组织，位错密度增加，出现碎晶、晶格畸变增大，出现织构现象等。对功能的阻碍：产生内应力，强度、硬度升高，塑性、韧性下降（即加工硬化），功能出现

各向异性。

6、冷加工与热加工的主要区别是什么？热加工对金属的组织与功能有何阻碍？

答案要点：

冷加工与热加工的主要区别是：前者在再结晶以下温度进展，后者在再结晶温度以上进展。热加工对组织与功能的阻碍：可使铸态金属与合金中的气孔焊合，使粗大的树枝晶或柱状晶破裂，从而使组织致密、成分均匀、晶粒细化，力学功能提高。

7、在金属的冷、热加工，如何才能获得细小的晶粒组织？

答案要点;

冷加工时：产生合理的变形量，（大于临界变形量，小于产生织构的变形量），进展合理的再结晶退火。

热变形时：以较大锻造比进展锻造，反复墩拔，然后以合理的退火或正火工艺进展处理。

8、产生加工硬化的缘故是什么？说明加工硬化在消费中的利弊？

答案要点：

缘故为：位错密度的增加、碎晶的出现、晶格畸变的增加，这些要素导致位错滑移阻力增大，从而强度、硬度升高，塑性、韧性降低。

消费中的“利”：能够强化材料，关于不能用热处理方法强化的又有较好塑性的材料（如一些铝合金、铜合金）是特别好的强化方法。“弊”由于塑性、韧性下降了，给需要产生大变形来成形的工艺带来不便，如拉深成型时，变形量过大时需要穿插工序间的再结晶退火。

9、金属的晶粒度对其功能有如何样的阻碍？

答案要点：

细晶的晶界多，位错滑移阻力大，故强度、硬度高，又因细晶组织晶粒多，各个方向的滑移面与滑移方向也多，位错滑移的可能性增大，同时晶粒之间的协调变形才能也增大，故塑性、韧性也增大。

10、工业消费上如何才能获得细小的晶粒组织？

答案要点：

铸造时得细晶：增大冷却速度、增加外来晶核、震动搅拌等。

冷变形时得细晶：合理的变形度，合理的再结晶退火工艺。

锻造时得细晶：合理的锻造温度、较大的变形量，合理的退火/正火工艺。

11、什么事均匀形核与非均匀形核？实际发生的主要是哪一种？

答案要点：

均匀形核：液态金属原子在过冷到一定条件时，自发聚拢按金属固有的陈列规律陈列而构成的小结晶核心。

非均匀形核：液态金属原子依附于某些固态杂质颗粒而构成的结晶核心。

实际发生的主要是非均匀形核。

12、什么是金属结晶时的过冷度？过冷度对金属铸