《金属学与热处理》复习题参考答案.pdf

1 金属学与热处理复习题绪论基本概念：1.工艺性能:金属材料适应实际加工工艺的能力。（分类）2.使用性能：金属材料在使用时抵抗外界作用的能力。（分类）3.组织：用肉眼，或不同放大倍数的放大镜和显微镜所观察到的金属材料内部的情景。宏观组织：用肉眼或用放大几十倍的放大镜所观察到的组织。（金属内部的各种宏观缺陷）显微组织：用 100-2000倍的显微镜所观察到的组织。（各个组成相的种类、形状、尺寸、相对数量和分布，是决定性能的主要因素）4：结构：晶体中原子的排列方式。第一章基本概念：1.金属：具有正的电阻温度系数的物质，其电阻随温度升高而增加。2.金属键；金属正离子和自由电子之间相互作用而形成的键。3.晶体：原子（离子）按一定规律周期性地重复排列的物质。4.晶体特性：(原子)规则排列；确定的熔点；各向异性；规则几何外形。5.晶胞：组成晶格的最基本的几何单元。6.配位数:晶格中任一原子周围与其最近邻且等距的原子数目。2 7.晶面族：原子排列相同但空间位向不同的所有晶面称为晶面族。8.晶向族：原子排列相同但空间位向不同的所有晶向称为晶向族。9.多晶型性：当外部条件（如温度和压强）改变时，有些金属会由一种晶体结构向另一种晶体结构转变。又称为同素异构转变。10.晶体缺陷：实际晶体中原子排列偏离理想结构的现象。11.空位：晶格结点上的原子由于热振动脱离了结点位置，在原来的位置上形成的空结点。12.位错：晶体中有一列或若干列原子发生了有规则的错排现象，使长度达几百至几万个原子间距、宽约几个原子间距范围内的原子离开其平衡位置，发生了有规律的错动。13.柏氏矢量：在实际晶体中沿逆时针方向环绕位错线作一个闭合回路。在完整晶体中以同样的方向和步数作相同的回路，由回路的终点向起点引一矢量，该矢量即为这条位错线的柏氏矢量。14.晶粒：晶体中存在的内部晶格位向完全一致，而相互之间位向不相同的小晶体。15.各向异性：由于晶体中不同晶面和晶向上的原子密度不同，因而晶体在不同方向上的性能有所差异。16.伪各向同性：由于多晶体中各个晶粒的位向不同，所以不表示出单晶体的各向异性。17.小角度晶界：相邻晶粒位向差小于10o的晶界。18.大角度晶界：相邻晶粒位向差小于10o的晶界。基础知识：1.三种典型金属结构的晶体学特点。（点阵常数，原子半径，晶胞内原子数，配位数，致密度，间隙种类及大小）文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 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ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G104 第二章基本概念：1.结构起伏：液体中存在微小范围内近似于固态结构的的原子集团，称为短程有序，此短程有序瞬时形成，又瞬时消失，时聚时散，称为结构起伏。2.能量起伏：微小区域的能量在平均能量上下波动。3.过冷：金属的实际结晶温度Tm 低于理论结晶温度Tn（熔点）4.晶坯：过冷液体中的结构起伏形成时体积自由能降低，有可能转变为晶体，成为晶核的“胚芽”。5.晶核：在过冷液体中能够稳定存在并长大的小晶体。6.均匀形核：依靠结构起伏自发形成晶核。7.非均匀形核：晶核依附于液态金属中微小固相质点的表面形成。8.临界晶核半径：半径大于某一尺寸的晶胚能够长大成为晶核，该尺寸称为临界晶核半径。9.临界过冷度:达到某一过冷度时，液体中最大结构起伏的尺寸达到临界晶核半径，该过冷度称为临界过冷度。10.光滑界面（小平面界面）：从原子尺度看，界面上的固相原子形成完整的原子平面；从宏观角度看，界面呈曲折的台阶状，由一系列小平面组成。11.粗糙界面(非小平面界面)：从原子尺度看，界面上存在几个原子层厚度的过度层，两相原子犬牙交错；从宏观角度看，由于过渡层很薄，反而呈现出平整的界面结构。故又称非小平面界面。思考题：1.什么是接触角？分析接触角的大小对非均匀形核的作用，如何减小接触角。接触角：非自发形核时，在固相质点表面形成球冠状晶核，球冠表面和固相质点的基底之间的夹角。文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 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os32(3133rV接触角越小，临界晶核体积越小，形核功越小，形核率越高。减少接触角的措施：固相质点和结晶的晶体，两者的结构（原子排列的几何形状、原子大小，原子间的距离）越近似，它们之间的表面能就越小，接触角也越小。2.什么是细晶强化？细化铸件晶粒应采取什么措施？细晶强化：常温下金属的晶粒越细小，强度和硬度越高，塑性和韧性也越好。细化铸件的措施：（提高形核率）(1)通过加大冷却速度来增加过冷度，以提高形核率。(2)变质处理：在浇注前往液体中加入变质剂(孕育剂)，促进形成大量的非均匀晶核的工艺。(3)采取振动和搅动方法，如：机械振动、电磁波搅拌、超声波搅拌等。作用：输入能量促进形核；破碎枝晶增加晶核。教科书习题：5，6 5.正温度梯度条件下，晶体以平界面方式向液体推移长大。原因：液相温度随至界面距离增加而提高，界面上偶然的突出部分，进入了过冷度较小的液体中，其生长速度会降低或停止生长，因而界面始终以平直界面向液体推进。负温度梯度下，晶体以树枝状生长。液相温度随至界面距离增加而降低。界面上偶然的突出部分，进入了过冷度更大的液体中，其生长速度会加快，形成一次晶轴，同样在一次晶轴侧面形成二次晶轴，最终形成多级的分枝，即形成树枝晶。文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 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第三章基本概念：合金：由两种或两种以上金属、或金属与非金属，通过熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质。固溶体；以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其它组元原子所形成的均匀的固态溶体。中间相：超过固溶体的固溶度极限后，形成晶体结构和任一组元都不相同的一种新相，因位于相图中间，又称为中间相。不平衡结晶：冷却速度较大，固相来不及扩散，偏离了平衡结晶条件的结晶。晶内偏析；一个晶粒内部化学成分不均匀的现象。枝晶偏析：由于固溶体晶体通常呈树枝状，使枝干和枝间的化学成分不同，所以晶内偏析又称枝晶偏析。区域偏析：大范围内的化学成分不均匀现象称为区域偏析。伪共晶：非共晶成分的合金所得到的共晶组织。离异共晶：当合金中的先共晶相数量很多而共晶组织的量很少时，共晶组织中的一相与先共晶相依附长大，把另一相孤立出来，形成两相分离的共晶组织。基础知识：1.形成无限固溶体的条件是什么？(1)晶体结构因素：晶体结构相同是形成无限固溶体的必要条件。(2)原子尺寸因素:两个组元的原子尺寸相对大小 r70%）的金属或合金，在1h 内能够完成再结晶（再结晶体积分数95%）的最低温度。4.流线：热加工使铸态金属中的非金属夹杂沿变形方向拉长，形成彼此平行的宏观条纹，称作流线。5.低于再结晶温度的加工过程称为冷加工，有加工硬化现象。6.高于再结晶温度的加工过程称为热加工，没有加工硬化现象。思考题：1.回复对金属性能有什么影响？如何进行回复？要达到什么目的？回复对性能的影响：(1)内应力降低:弹性应变基本消除;(2)硬度、强度下降不多；(3)电阻率明显下降。生产中采用去应力退火进行回复。目的：保持加工硬化，同时降低应力，防止工件变形、开裂，提高耐蚀性。2.影响再结晶温度的因素(1)冷变形量越大，再结晶驱动力越大，再结晶温度越低；变形量达到一定程度后，再结晶温度趋于稳定。(2)合金元素及杂质，趋于在位错、晶界处偏聚，阻碍位错运动和晶界迁移，提高文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 ZB6P8U9X3G10文档编码:CO9L3F3B8M10 HK10Z2E2K4M5 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