6.為何單晶體具有各向異性，而多晶體在一般情況下不顯示出各向異性？
答：因為單晶體內各個方向上原子排列密度不同，造成原子間結合力不同，因而表現出各向異性；而多晶體是由很多個單晶體所組成，它在各個方向上的力相互抵消平衡，因而表現各向同性。
7.過冷度與冷卻速度有何關係？它對金屬結晶過程有何影響？對鑄件晶粒大小有何影響？
答：①冷卻速度越大，則過冷度也越大。②隨著冷卻速度的增大，則晶體內形核率和長大速度都加快，加速結晶過程的進行，但當冷速達到一定值以後則結晶過程將減慢，因為這時原子的擴散能力減弱。
③過冷度增大，δf大，結晶驅動力大，形核率和長大速度都大，且n的增加比g增加得快，提高了n與g的比值，晶粒變細，但過冷度過大，對晶粒細化不利，結晶發生困難。
10．如果其他條件相同，試比較下列鑄造條件下，鑄件晶粒的大小：
1）金屬型鑄造與砂型鑄造金屬型鑄造晶粒細
2）高溫澆注與低溫澆注低溫澆注晶粒細
3）澆注時採用振動與不採用振動採用振動晶粒細
4）厚大鑄件的表面部分與中心部分表面部分晶粒細
11．鑄件的加工餘量過大，會使加工後的鑄件強度發生什麼變化？為什麼？
提示：鑄件鑄造時往往是鑄件外表面即加工部位結晶速度快，結晶速度越快結晶組織晶粒越細密力學效能（包括強度)越好。如加工餘量過大，就把鑄件外部細密組織去掉了，當然強度會下降。
另外，長時間加工時在鑄件表面產生的高溫也會影響鑄件強度。
12. 在麵心立方晶格中原子排列最密的晶面是(111)，原子排列最密的晶向是[110]；體心立方晶格中原子排列最密的晶面是(110)；原子排列最密的晶向是[111]，試畫出。（參見教材p18和p53）
3．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：在結構上：固溶體的晶體結構與溶劑的結構相同，而金屬間化合物的晶體結構不同於組成它的任一組元，它是以分子式來表示其組成。
在效能上：形成固溶體和金屬間化合物都能強化合金，但固溶體的強度、硬度比金屬間化合物低，塑性、韌性比金屬間化合物好，也就是固溶體有更好的綜合機械效能。
11．根據 fe-fe3c 相圖，說明產生下列現象的原因：
1）含碳量為 1.0% 的鋼比含碳量為 0.5% 的鋼硬度高；
答：鋼中隨著含碳量的增加，滲碳體的含量增加，滲碳體是硬脆相，因此含碳量為 1.0% 的鋼比含碳量為 0.5% 的鋼硬度高。
2）在室溫下，含碳 0.8% 的鋼其強度比含碳 1.2% 的鋼高；
答：因為在鋼中當含碳量超過1.0%時，所析出的二次滲碳體在晶界形成連續的網路狀，使鋼的脆性增加，導致強度下降。
因此含碳 0.8% 的鋼其強度比含碳 1.2% 的鋼高。
3）在 1100℃，含碳 0.4% 的鋼能進行鍛造，含碳 4.0% 的生鐵不能鍛造；
答：在 1100℃時，含碳 0.4% 的鋼的組織為奧氏體，奧氏體的塑性很好，因此適合於鍛造；含碳 4.0% 的生鐵的組織中含有大量的滲碳體，滲碳體的硬度很高，不適合於鍛造。
4）綁軋物件一般用鐵絲（鍍鋅低碳鋼絲），而起重機吊重物卻用鋼絲繩（用 60 、 65 、 70 、 75 等鋼製成）；
答：綁軋物件的效能要求有很好的韌性，因此選用有很好的塑韌性，鍍鋅低碳鋼絲；而起重機吊重物用鋼絲繩除要求有一定的強度，還要有很高的彈性極限，而60 、 65 、 70 、 75鋼有高的強度和高的彈性極限。這樣在吊重物時不會斷裂。
5）鉗工鋸 t8，t10，t12 等鋼料時比鋸 10,20 鋼費力，鋸條容易磨鈍；
答：t8 ， t10,t12屬於碳素工具鋼，含碳量為0.8%，1.
0%，1.2%，因而鋼中滲碳體含量高，鋼的硬度較高；而10,20鋼為優質碳素結構鋼，屬於低碳鋼，含碳量為0.1%，0.
2%，鋼的硬度較低，因此鉗工鋸 t8 ， t10,t12 等鋼料時比鋸 10,20 鋼費力，鋸條容易磨鈍。
6）鋼適宜於通過壓力加工成形，而鑄鐵適宜於通過鑄造成形。
答：因為鋼的含碳量範圍在0.0218%~2.
11%之間，滲碳體含量較少，鐵素體含量較多，而鐵素體有較好的塑韌性，因而鋼適宜於壓力加工；而鑄鐵組織中含有大量以滲碳體為基體的萊氏體，滲碳體是硬脆相，因而鑄鐵適宜於通過鑄造成形。
12．根據已學到的知識解釋下列現象。
(1)螺釘、螺母等標準件常用低碳鋼製作。
(2)室溫時平衡狀態下t10比t12抗拉強度高，但硬度卻低。
(3)銼刀常用t12製作，而鉗工鋼鋸條常用t10製作。
(4)鋼錠在正常熱軋溫度下軋制有時開裂。（這個用加工硬化來解釋，其他都可用相**釋）
(5)鋼適於各種變形加工成形，不易鑄造成形。
(6)鋼在鍛造時始鍛溫度選1000℃～1250℃，停鍛選800℃左右。
3．為什麼細晶粒鋼強度高，塑性，韌性也好？
答：晶界是阻礙位錯運動的，而各晶粒位向不同，互相約束，也阻礙晶粒的變形。因此，金屬的晶粒愈細，其晶界總面積愈大，每個晶粒周圍不同取向的晶粒數便愈多，對塑性變形的抗力也愈大。
因此，金屬的晶粒愈細強度愈高。同時晶粒愈細，金屬單位體積中的晶粒數便越多，變形時同樣的變形量便可分散在更多的晶粒中發生，產生較均勻的變形，而不致造成區域性的應力集中，引起裂紋的過早產生和發展。因此，塑性，韌性也越好。
4．金屬經冷塑性變形後，組織和效能發生什麼變化？
答：①晶粒沿變形方向拉長，效能趨於各向異性，如縱向的強度和塑性遠大於橫向等；②晶粒破碎，位錯密度增加，產生加工硬化，即隨著變形量的增加，強度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降；③織構現象的產生，即隨著變形的發生，不僅金屬中的晶粒會被破碎拉長，而且各晶粒的晶格位向也會沿著變形的方向同時發生轉動，轉動結果金屬中每個晶粒的晶格位向趨於大體一致，產生織構現象；④冷壓力加工過程中由於材料各部分的變形不均勻或晶粒內各部分和各晶粒間的變形不均勻，金屬內部會形成殘餘的內應力，這在一般情況下都是不利的，會引起零件尺寸不穩定
珠光體：冷卻至a1線~650℃範圍內等溫停留一段時間，再冷卻下來。
索氏體：冷卻至650～600℃溫度範圍內等溫停留一段時間，再冷卻下來。
屈氏體：冷卻至600～550℃溫度範圍內等溫停留一段時間，再冷卻下來。
上貝氏體：冷卻至550～350℃溫度範圍內等溫停留一段時間，再冷卻下來
下貝氏體：冷卻至350℃～ms溫度範圍內等溫停留一段時間，再冷卻下來
屈氏體+馬氏體：以大於獲得馬氏體組織的最小冷卻速度並小於獲得珠光體組織的最大冷卻速度連續冷卻。
馬氏體+少量殘餘奧氏體：以大於獲得馬氏體組織的最小冷卻速度冷卻。
8.確定下列鋼件的退火方法，並指出退火目的及退火後的組織：
1）經冷軋後的15鋼鋼板，要求降低硬度；（再結晶退火） 2）zg35的鑄造齒輪；（完全退火）
3）鍛造過熱後的60鋼鍛坯；（完全退火） 4）具有片狀滲碳體的t12鋼坯；（球化退火）
10.一批45鋼試樣（尺寸φ15*10mm），因其組織、晶粒大小不均勻，需採用退火處理。擬採用以下幾種退火工藝；
（1）緩慢加熱至700℃，保溫足夠時間，隨爐冷卻至室溫；
（2）緩慢加熱至840℃，保溫足夠時間，隨爐冷卻至室溫；
（3）緩慢加熱至1100℃，保溫足夠時間，隨爐冷卻至室溫；
問上述三種工藝各得到何種組織？若要得到大小均勻的細小晶粒，選何種工藝最合適？
答：（1）因其未達到退火溫度，加熱時沒有經過完全奧氏體化，故冷卻後依然得到組織、晶粒大小不均勻的鐵素體和珠光體。
（2）因其在退火溫度範圍內，加熱時全部轉化為晶粒細小的奧氏體，故冷卻後得到組織、晶粒均勻細小的鐵素體和珠光體。
（3）因其加熱溫度過高，加熱時奧氏體晶粒劇烈長大，故冷卻後得到晶粒粗大的鐵素體和珠光體。
要得到大小均勻的細小晶粒，選第二種工藝最合適。
12.退火態45鋼試樣（φ10mm）經下列溫度加熱、保溫並在水中冷卻得到的室溫組織：700℃，760℃，840℃，1100℃。
答：700℃：因為它沒有達到相變溫度，因此沒有發生相變，組織為鐵素體和珠光體。
760℃：它的加熱溫度在ac1～ac3之間，因此組織為鐵素體、馬氏體和少量殘餘奧氏體。
840℃：它的加熱溫度在ac3以上，加熱時全部轉變為奧氏體，冷卻後的組織為馬氏體和少量殘餘奧氏體。
1100℃：因它的加熱溫度過高，加熱時奧氏體晶粒粗化，淬火後得到粗片狀馬氏體和少量殘餘奧氏體。
13.有兩個含碳量為1.2%的碳鋼薄試樣，分別加熱到780℃和860℃並保溫相同時間，使之達到平衡狀態，然後以大於vk的冷卻速度至室溫。試問：
（1）哪個溫度加熱淬火後馬氏體晶粒較粗大？
答：因為860℃加熱溫度高，加熱時形成的奧氏體晶粒粗大，冷卻後得到的馬氏體晶粒較粗大。
（2）哪個溫度加熱淬火後馬氏體含碳量較多？
答：因為加熱溫度860℃已經超過了accm，此時碳化物全部溶於奧氏體中，奧氏體中含碳量增加，而奧氏體向馬氏體轉變是非擴散型轉變，所以冷卻後馬氏體含碳量較多。
（3）哪個溫度加熱淬火後殘餘奧氏體較多？
答：因為加熱溫度860℃已經超過了accm，此時碳化物全部溶於奧氏體中，使奧氏體中含碳量增加，降低鋼的ms和mf點，淬火後殘餘奧氏體增多。
（4）哪個溫度加熱淬火後未溶碳化物較少？
答：因為加熱溫度860℃已經超過了accm，此時碳化物全部溶於奧氏體中，因此加熱淬火後未溶碳化物較少
（5）你認為哪個溫度加熱淬火後合適？為什麼？
答：780℃加熱淬火後合適。因為含碳量為1.
2%的碳鋼屬於過共析鋼，過共析碳鋼淬火加熱溫度ac1+（30～50℃），而780℃在這個溫度範圍內，這時淬火後的組織為均勻而細小的馬氏體和顆粒狀滲碳體及殘餘奧氏體的混合組織，使鋼具有高的強度、硬度和耐磨性，而且也具有較好的韌性。840℃的淬火加熱溫度過高（>accm），將獲得粗大的馬氏體組織，同時引起較嚴重的變形或開裂，而且由於二次滲碳體全部溶解，使奧氏體的碳的質量分數過高，從而降低了ms點，增加了淬火鋼中的殘留奧氏體數量，使鋼的硬度和耐磨性降低。
機械工程材料練習題B
一 名詞解釋填空 1 在金屬或合金中凡是具有相同 相同並與其他部分有介面分開的均勻的組成部分，均稱之為相。2 過共析鋼的含碳量是 3 鋼的調質處理就是 4 金屬化合物是組元間發生相互作用而生成的一種新相，其晶格型別 組元，還具有 鍵，因而具有一定程度的金屬性質，故稱為金屬化合物。5 通過向 中溶入 ...
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6.為何單晶體具有各向異性，而多晶體在一般情況下不顯示出各向異性？答 因為單晶體內各個方向上原子排列密度不同，造成原子間結合力不同，因而表現出各向異性 而多晶體是由很多個單晶體所組成，它在各個方向上的力相互抵消平衡，因而表現各向同性。7.過冷度與冷卻速度有何關係？它對金屬結晶過程有何影響？對鑄件晶粒...
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一 填空題 每空0.5分 1.常用測定硬度的方法有和維氏硬度測試法。2.金屬材料的力學效能主要包括強度等 強度的主要判據有和 強度和可以用拉伸試驗來測定 測量方法簡便 不破壞試樣，並且能綜合反映其它效能，在生產中最常用。3.鐵碳合金在室溫下平衡組織組成物的基本相是和 隨著碳的質量分數的增加，相的相對...