工程材料作業二章

2021-03-04 09:35:23 字數 3838 閱讀 4110

1常見金屬的晶格型別有哪些?

答:體心立方、麵心立方、密排立方。

2配位數和致密度可以用來說明哪些問題?

答:配位數:晶格中與任一原子處於等距離且相距最近的原子數目,配位數越大原子排列的致密度越高。

致密度:金屬晶胞中的全部原子的體積佔晶胞總體積的百分數

主要用來說明晶體中原子排列的緊密程度。晶體中配位數和致密度越大,則晶體中原子排列更緊密。

3晶面指數和晶向指數有什麼不同?

答:通過原子中心的直線為原子列,它所代表的方向稱為晶向,用晶向指數表示,晶向指數表示一組平行的晶向。

通過晶格中原子中心的平面稱為晶面,用晶面指數表示,晶面指數表示一組原子排列相同的平行晶面。

4. 實際晶體中的點缺陷、線缺陷和面缺陷對金屬效能有何影響?

答:晶體中出現點缺陷後,破壞了原來原子排列的規律性,晶格發生區域性彈性變形,造成晶格畸變。

晶體中線缺陷的特點是空間二維尺寸很小,第三維尺寸較大,刃型位錯會使上下原子面不能對齊,晶格產生很大的畸變。

面缺陷的特點是空間二維尺寸很大,第三維尺寸較小,缺陷的主要型別有晶界和亞晶界,晶界上的原子比晶粒內部的原子具有更高能量,晶界的原子致密度也較低,這些都會影響金屬的效能。

5.產生加工硬化的原因是什麼?加工硬化在金屬加工中有什麼利弊?

答:加工硬化的產生原因是:隨塑形變形增加,金屬晶格的位錯密度不斷增加,位錯間的相互作用增強,提高了金屬的塑性變形抗力,使金屬的強度和硬度顯著提高,塑形和韌性顯著降低。

利:加工硬化是一種重要的強化手段,用於提高金屬的強度,特別適合某些不能用熱處理來強化的金屬,利用加工強化可以使金屬在冷加工中均勻變形,實現冷加工成型工藝。

弊:加工硬化使金屬強度提高,常常給進一步的冷壓力加工帶來困難,大大增加了後工序冷加工的動力消耗,因此需要進行退火處理,增加了加工成本。

6. 劃分冷加工和熱加工的主要條件是什麼?

答:金屬學以再結晶溫度區分兩者,在再結晶溫度以下進行的塑形變形加工是冷加工,在再結晶溫度以下進行的塑性變形是熱加工。

7.與冷加工比較,熱加工給金屬件帶來的益處有哪些?

答:熱加工(如鍛、軋)可以是金屬中的氣孔、裂紋、疏鬆焊合,使金屬更加緻密,減輕偏析,改善雜質分布,因而明顯提高金屬的力學效能。

8.什麼是異質成核和均質成核?它們對鑄件結晶和晶粒大小有什麼影響?

答:均質成核:依靠液態金屬本身在過冷條件下形成晶核(又稱自發晶核)。

異質成核:金屬原子依附於固態雜質微粒的表面形成晶核(又稱非自發晶核)。均質成核和異質成核會阻礙晶粒的細化。

9.何謂過冷度?它對冷卻速度和鑄件晶粒大小有什麼影響?

答:實際的液態金屬要在理論結晶溫度t0以下的某一溫度tn才開始結晶,實際結晶溫度tn低於t0的現象稱為過冷,冷卻曲線平台對應的溫度與理論結晶溫度之差就是過冷度δt。

過冷度的大小與冷卻速度密切相關,冷卻速度越快,實際結晶溫度就越低,過冷度就越大;反之冷卻速度越慢,過冷度就越小,實際結晶溫度就更接近理論結晶溫度。

形核率n,長大速率g都隨過冷度△t的增加而增大。

△t越大,n∕g越大。使單位體積中的晶粒數目越多,故晶粒越細化。

10.進行細晶強化的措施有哪些?

答:1)增加過冷度2)變質處理3)附加振動。

11.鎮靜鋼錠和沸騰鋼錠的缺陷有哪些?

答:鎮靜鋼有縮孔、疏鬆、氣泡、成分偏析等缺陷。

沸騰鋼的疏鬆、氣泡、成分偏析等缺陷比鎮靜鋼嚴重,力學效能也不如鎮靜鋼。

12.固溶體和金屬間化合物在結構和效能上有什麼主要差別?

答:在固態下,合金的組元相互溶解而形成的均勻的固相稱為固溶體,保持原有晶體結構的組元叫溶劑,其餘組元叫溶質。固溶體表示:

α、β、γ相,或a(b),晶格畸變起到固溶強化的作用:增加位錯運動的阻力,滑移變形變困難,塑性和韌性下降,強度和硬度提高。

組成合金的a、b兩組元除可以形成固溶體外,還有可能產生晶格型別和特性完全不同於任一組元的新固相,稱之為金屬間化合物或中間相,金屬間化合物一般具有硬度和熔點高、性脆的特性。

13.總結細晶強化、固溶強化和瀰散強化的異同點?

答:共同點是都是通過一定的方法提高金屬的強度、韌性、塑性、耐磨性等方面滿足使用要求。

不同點是:1.固溶強化是通過固溶在晶格間的原子引起的畸變應力使錯位運動阻力增大來阻止位錯的運動。

2.細晶強化是通過晶體內部的晶界來阻止位錯的運動。

3.瀰散強化一般是通過分散在金屬晶體內部的硬質相來阻止位錯的運動,利用金屬化合物本身的高強度和硬度來強化合金。

14.二元合金相圖表達了合金的哪些關係?

答:合金相圖是用**的方法表示合金在極其緩慢的冷卻速度下,合金狀態隨溫度和化學成分的變化關係,又成為平衡圖。通過相圖可以**合金在緩慢冷卻或者加熱時組織的形成和變化規律,為制定熔鑄、鍛造、熱處理等工藝提高理論依據。

15. 在二元合金相圖中應用槓桿定律可以計算什麼?

答:可以計算合金中液相和固相在某一溫度下的相對含量。

16. 何謂勻晶反應、共晶反應和包晶反應?

答:勻晶反應:兩組元在液態和固態都能無限互溶,冷卻時產物包括多相混合物晶體和單相固溶體兩種。

共晶反應:由一種液態在恆溫下同時結晶析出兩種固相。

包晶反應:兩組元在液態能無限互溶,在固態僅有限互溶,冷卻時新產生的固相大多包圍在已有的舊固相周圍生成。

1.什麼是鐵素體、奧氏體和滲碳體,其效能有何特點和差異?

答:鐵素體:碳溶於α-fe中形成的體心立方晶格的間隙固溶體,鐵素體的強度和硬度低、塑性好。

鐵素體中碳的溶解度很小,在室溫下小於0.008%,在727℃也只有0.0218%。

力學效能與純鐵相似,在770℃下有磁性。

奧氏體:碳溶於;γ-fe中形成的麵心立方晶格的間隙固溶體,奧氏體的強度和硬度不高,塑性好,容易壓力加工,沒有磁性。

滲碳體:即是fe3c相,含碳量為6.69%,是一種複雜鐵碳間隙化合物,滲碳體的硬度很高,強度極低,脆性非常大,對鐵碳合金的力學效能有很大影響。

三者的差異:鐵素體的強度和硬度低、塑性好,奧氏體的強度和硬度不高,滲碳體的硬度很高,強度極低,且鐵素體在770℃下有磁性,其他兩者沒有。

2.什麼是萊氏體和珠光體,其效能和組織有何特點?

答:萊氏體:共晶反應的產物是奧氏體和滲碳體的共晶混合物,稱為萊氏體。效能硬而脆,

珠光體:共析反應的產物是鐵素體與滲碳體的共析混合物,稱為珠光體,珠光體的強度較高,韌性與塑性在滲碳體和鐵素體之間。

3.fe-fe3c合金相圖有何作用?

答:fe-fe3c合金相圖是研究鐵碳合金的工具,是研究碳鋼和鑄鐵成分、溫度、組織和效能之間關係的理論基礎,也是制定各種熱加工工藝的依據

1.鋼鐵選材的成分依據

2.鋼鐵熱加工(鑄、鍛、熱處理)的工藝依據

4.亞共析鋼、共析鋼和過共析鋼的組織有何特點和異同點?

答:亞共析鋼:室溫組織為鐵素體和珠光體構成

共析鋼:室溫組織為珠光體p,呈層片狀

過共析鋼:室溫組織為網狀二次滲碳體fe3cⅱ和珠光體構成

5.一種鋼材中含有15%珠光體和85%鐵素體,請計算鋼中的含碳量。並確定它是亞共析鋼還是過共析鋼?

答:含碳量:15%*0.77%+85%*0.008%=0.1223%

是亞共析鋼

6.一種鋼材中含有88%珠光體和12%二次滲碳體,請計算鋼中的含碳量。並確定它是亞共析鋼還是過共析鋼?

答:含碳量:88%*0.77%+12%*6.69%=1.48%

是過共析鋼

7.計算fe-1.4%c合金在700℃下各個相及其組分的數量和成分?

答:700℃時,合金組成為α+fe3c

設該合金為1g,其中fe3c的含量為x,x*6.69%=1.4% x=0.2093

α相:0.7907 fe3c:0.2093

8.一種鋼材中含有80%α相和20%滲碳體,請計算鋼中的含碳量。並確定它是亞共析鋼還是過共析鋼?

答:含碳量:80%*0+20*6.69%=1.338%(此處由於鐵素體熔碳量很低,按零來處理)是過共析鋼.

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