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机械工程资料
思虑题参照答案
第一章金属的晶体构造与结晶

点缺点,线缺点,面缺点,亚晶粒,亚晶界,刃型位错,单晶体,多晶体,过冷度,自觉形核,非自觉形核,变质办理,变质剂。
答:点缺点:原子摆列不规则的地区在空间三个方向尺寸都很小,主要指空位空隙原子、置换原子等。
线缺点:原子摆列的不规则地区在空间一个方向上的尺寸很大,而在其他两个方向
上的尺寸很小。如位错。
面缺点:原子摆列不规则的地区在空间两个方向上的尺寸很大,而另一方向上的尺寸很小。如晶界和亚晶界。
亚晶粒:在多晶体的每一个晶粒内,晶格位向也并不是完整一致,而是存在着很多尺寸很小、位向差很小的小晶块,它们相互镶嵌而成晶粒,称亚晶粒。
亚晶界:两相邻亚晶粒间的界限称为亚晶界。
刃型位错:位错可以为是晶格中一部分晶体相关于另一部分晶体的局部滑移而造成。
滑移部分与未滑移部分的交界限即为位错线。假如相对滑移的结果上半部分多出一半原子面,剩余半原子面的边沿仿佛插入晶体中的一把刀的刃口,故称“刃型位错”。
单晶体:假如一块晶体,其内部的晶格位向完整一致,则称这块晶体为单晶体。
多晶体:由多种晶粒构成的晶体构造称为“多晶体”。
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过冷度:实质结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。
自觉形核:在必定条件下,从液态金属中直接产生,原子呈规则摆列的结晶核心。
非自觉形核:是液态金属依赖在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。
变质办理:在液态金属结晶前,特地加入某些难熔固态颗粒,造成大量能够成为非自
发晶核的固态质点,使结晶时的晶核数目大大增添,从而提升了形核率,
细化晶粒,这种办理方法即为变质办理。
变质剂:在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。
?α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、
Mg、Zn各属何种晶体构造?
答:常有金属晶体构造:体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格;
α-Fe、Cr、V属于体心立方晶格;
γ-Fe、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格;
Mg、Zn属于密排六方晶格;
?
答:用来说明晶体中原子摆列的密切程度。晶体中配位数和致密度越大,则晶体中原子
摆列越密切。
?
答:晶向是指晶格中各样原子列的位向,用晶向指数来表示,形式为uvw;晶面是指晶
格中不一样方向上的原子面,用晶面指数来表示,形式为hkl。
,线缺点和面缺点对金属性能有何影响?
答:假如金属中无晶体缺点时,经过理论计算拥有极高的强度,跟着晶体中缺点的增添,
金属的强度快速降落,当缺点增添到必定值后,金属的强度又随晶体缺点的增添而
增添。所以,不论点缺点,线缺点和面缺点都会造成晶格崎变,从而使晶体强度增
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加。同时晶体缺点的存在还会增添金属的电阻,降低金属的抗腐化性能。
,而多晶体在一般状况下不显示出各向异性?
答:因为单晶体内各个方向上原子摆列密度不一样,造成原子间结协力不一样,因此表现出
各向异性;而多晶体是由好多个单晶体所构成,它在各个方向上的力相互抵消均衡,
因此表现各向同性。
?它对金属结晶过程有何影响?对铸件晶粒大小有何影
响?
答:①冷却速度越大,则过冷度也越大。②跟着冷却速度的增大,则晶体内形核率和长
大速度都加快,加快结晶过程的进行,但当冷速达到必定值此后则结晶过程将减慢,
因为这时原子的扩散能力减弱。③过冷度增大,F大,结晶驱动力大,形核率和长
大速度都大,且N的增添比G增添得快,提升了N与G的比值,晶粒变细,但过
冷度过大,对晶粒细化不利,结晶发生困难。
?晶核的形成率和成长率遇到哪些要素的影响?
答:①金属结晶的基本规律是形核和核长大。②遇到过冷度的影响,跟着过冷度的增大,
晶核的形成率和成长率都增大,但形成率的增添比成长率的增添快;同时外来难熔杂
质以及振动和搅拌的方法也会增大形核率。
,采纳哪些举措控制晶粒大小?在生产中如何应用变质办理?
答:①采纳的方法:变质办理,钢模锻造以及在砂模中加冷铁以加快冷却速度的方法来控制晶粒大小。②变质办理:在液态金属结晶前,特地加入某些难熔固态颗粒,造成大量能够成为非自觉晶核的固态质点,使结晶时的晶核数目大大增添,从而提升了形核率,细化晶粒。③机械振动、搅拌。
第二章金属的塑性变形与再结晶
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加工硬化、答复、再结晶、热加工、冷加工。
答:加工硬化:跟着塑性变形的增添,金属的强度、硬度快速增添;塑性、韧性快速降落的现象。
答复:为了除去金属的加工硬化现象,将变形金属加热到某一温度,以使其组织和性能发生变化。在加热温度较低时,原子的活动能力不大,这时金属的晶粒大小和形状没有明显的变化,不过在晶内发生点缺点的消逝以及位错的迁徙等变化,所以,这时金属的强度、硬度和塑性等机械性能变化不大,而不过使内应力及电阻率等性能明显降低。此阶段为答复阶段。
再结晶:被加热到较高的温度时,原子也拥有较大的活动能力,使晶粒的外形开始变化。从破裂拉长的晶粒变为新的等轴晶粒。和变形前的晶粒形状相像,晶格种类相同,把这一阶段称为“再结晶”。
热加工:将金属加热到再结晶温度以上必定温度进行压力加工。
冷加工:在再结晶温度以下进行的压力加工。
?加工硬化在金属加工中有什么利害?
答:①跟着变形的增添,晶粒渐渐被拉长,直至破裂,这样使各晶粒都破裂成细碎的亚
晶粒,变形愈大,晶粒破裂的程度愈大,这样使位错密度明显增添;同时细碎的亚
晶粒也跟着晶粒的拉长而被拉长。所以,跟着变形量的增添,因为晶粒破裂和位错
密度的增添,金属的塑性变形抗力将快速增大,即强度和硬度明显提升,而塑性和
韧性降落产生所谓“加工硬化”现象。②金属的加工硬化现象会给金属的进一步加
工带来困难,如钢板在冷轧过程中会越轧越硬,以致最后轧不动。另一方面人们可
以利用加工硬化现象,来提升金属强度和硬度,如冷拔高强度钢丝就是利用冷加工
变形产生的加工硬化来提升钢丝的强度的。加工硬化也是某些压力加工工艺能够实
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现的重要要素。如冷拉钢丝拉过模孔的部分,因为发生了加工硬化,不再持续变形
而使变形转移到还没有拉过模孔的部分,这样钢丝才能够持续经过模孔而成形。
?
答:主假如再结晶温度。在再结晶温度以下进行的压力加工为冷加工,产生加工硬化现
象;反之为热加工,产生的加工硬化现象被再结晶所除去。
,热加工给金属件带来的好处有哪些?
答:(1)经过热加工,可使铸态金属中的气孔焊合,从而使其致密度得以提升。
2)经过热加工,可使铸态金属中的枝晶和柱状晶破裂,从而使晶粒细化,机械性能提升。
3)经过热加工,可使铸态金属中的枝晶偏析和非金属夹杂散布发生改变,使它们沿
着变形的方向细碎拉长,形成热压力加工“纤维组织”(流线),使纵向的强度、塑性和韧性明显大于横向。假如合理利用热加工流线,尽量使流线与部件工作时
承受的最大拉应力方向一致,而与外加切应力或冲击力相垂直,可提升部件使用
寿命。
,塑性,韧性也好?
答:晶界是阻挡位错运动的,而各晶粒位向不一样,相互拘束,也阻挡晶粒的变形。所以,
金属的晶粒愈细,其晶界总面积愈大,每个晶粒四周不一样取向的晶粒数便愈多,对
塑性变形的抗力也愈大。所以,金属的晶粒愈细强度愈高。同时晶粒愈细,金属单
位体积中的晶粒数便越多,变形时相同的变形量即可分别在更多的晶粒中发生,产
生较均匀的变形,而不致造成局部的应力集中,惹起裂纹的过早产生和发展。所以,
塑性,韧性也越好。
,组织和性能发生什么变化?
答:①晶粒沿变形方向拉长,性能趋于各向异性,如纵向的强度和塑性远大于横向等;
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②晶粒破裂,位错密度增添,产生加工硬化,即跟着变形量的增添,强度和硬度显
著提升,而塑性和韧性降落;③织构现象的产生,即跟着变形的发生,不单金属中
的晶粒会被破裂拉长,并且各晶粒的晶格位向也会沿着变形的方向同时发生转动,
转动结果金属中每个晶粒的晶格位向趋于大概一致,产生织构现象;④冷压力加工
过程中因为资料各部分的变形不均匀或晶粒内各部分和各晶粒间的变形不均匀,金
属内部会形成节余的内应力,这在一般状况下都是不利的,会惹起部件尺寸不稳固。
?
答:跟着塑性变形的进行,位错密度不停增添,所以位错在运动时的相互交割、位错缠
结加剧,使位错运动的阻力增大,惹起变形抗力的增添。这样,金属的塑性变形就变
得困难,要持续变形就一定增大外力,所以提升了金属的强度。
、铁、铅、锡的熔点分别为3380℃、1538℃、327℃、232℃,试计算这
些金属的最低再结晶温度,并剖析钨和铁在1100℃下的加工、铅和锡在室温(20℃)下
的加工各为何种加工?
答:T再=;钨T再=[*(3380+273)]-273=℃;铁T再=[*
(1538+273)]-273=℃;铅T再=[*(327+273)]-273=-33℃;锡T再=[*
(232+273)]-273=-71℃.℃>1100℃,所以属于热加工;铁T再
℃<1100℃,所以属于冷加工;铅T再为-33℃<20℃,属于冷加工;锡T再
为-71<20℃,属于冷加工。
,有时采纳喷丸法(马上金属丸发射到部件表面上)使齿面得以加强。
试剖析加强原由。
答:高速金属丸发射到部件表面上,使工件表面层产生塑性变形,形成必定厚度的加工
硬化层,使齿面的强度、硬度高升。
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第三章合金的构造与二元状态图
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合金,组元,相,相图;固溶体,金属间化合物,机械混淆物;枝晶偏析,比重偏析;
固溶加强,弥散加强。
答:合金:经过熔炼,烧结或其他方法,将一种金属元素同一种或几种其他元素联合在
一同所形成的拥有金属特征的新物质,称为合金。
组元:构成合金的最基本的、独立的物质称为组元。
相:在金属或合金中,凡成分相同、构造相同并与其他部分有界面分开的均匀构成部
分,均称之为相。
相图:用来表示合金系中各个合金的结晶过程的简洁图解称为相图。
固溶体:合金的组元之间以不一样的比率混淆,混淆后形成的固相的晶格构造与构成合
金的某一组元的相同,这种相当为固溶体。
金属间化合物:合金的组元间发生相互作用形成的一种拥有金属性质的新相,称为金
属间化合物。它的晶体构造不一样于任一组元,用分子式来表示其构成。
机械混淆物:合金的组织由不一样的相以不一样的比率机械的混淆在一同,称机械混淆物。
枝晶偏析:实质生产中,合金冷却速度快,原子扩散不充分,使得先结晶出来的固溶
体合金含高熔点组元许多,后结晶含低熔点组元较
多,这种在晶粒内化学成分不均匀的现象称为枝晶偏析。
比重偏析:比重偏析是由构成相与溶液之间的密度差异所惹起的。假如先共晶相与溶
液之间的密度差异较大,则在迟缓冷却条件下凝结时,先共晶相便会在液
体中上调或下沉,从而以致结晶后铸件上下部分的化学成分不一致,产生
比重偏析。
固溶加强:经过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度高升的现象称
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为固溶加强。
弥散加强:合金中以固溶体为主再有适当的金属间化合物弥散散布,会提升合金的
强度、硬度及耐磨性,这种加强方式为弥散加强。
:
1)置换固溶体与空隙固溶体;
答:置换固溶体:溶质原子取代溶剂晶格结点上的一部分原子而构成的固溶体称置换固
溶体。
空隙固溶体:溶质原子填补在溶剂晶格的空隙中形成的固溶体,即空隙固溶体。
2)相构成物与组织构成物;
相构成物:合金的基本构成相。
组织构成物:合金显微组织中的独立构成部分。
-Fe中形成哪几种固溶体?
Si、C、N、Cr、Mn
答:Si、Cr、Mn形成置换固溶体;C、N形成空隙固溶体。
、加工加强和弥散加强的加强原理,并说明三者的差异.
答:固溶加强:溶质原子溶入后,要惹起溶剂金属的晶格产生畸变,从而位错运动时受
到阻力增大。
弥散加强:金属化合物自己有很高的硬度,所以合金中以固溶体为基体再有适当的金
属间化合物均匀渺小弥散散布时,会提升合金的强度、硬度及耐磨性。这
种用金属间化合物来加强合金的方式为弥散加强。
加工加强:经过产生塑性变形来增大位错密度,从而增大位错运动阻力,惹起塑性变
形抗力的增添,提升合金的强度和硬度。
差异:固溶加强和弥散加强都是利用合金的构成相来加强合金,固溶加强是经过产生
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晶格畸变,使位错运动阻力增大来加强合金;弥散加强是利用金属化合物自己
的高强度和硬度来加强合金;而加工加强是经过力的作用产生塑性变形,增大
位错密度以增大位错运动阻力来加强合金;三者对比,经过固溶加强获取的强
度、硬度最低,但塑性、韧性最好,加工加强获取的强度、硬度最高,但塑韧
性最差,弥散加强介于二者之间。
?
答:在构造上:固溶体的晶体构造与溶剂的构造相同,而金属间化合物的晶体构造不一样
于构成它的任一组元,它是以分子式来表示其构成。
在性能上:形成固溶体和金属间化合物都能加强合金,但固溶体的强度、硬度比金
属间化合物低,塑性、韧性比金属间化合物好,也就是固溶体有更好的
综合机械性能。
何谓共晶反响、包晶反响和共析反响?试比较这三种反响的异同点.
答:共晶反响:指必定成分的液体合金,在必定温度下,同时结晶出成分和晶格均不相
同的两种晶体的反响。
包晶反响:指必定成分的固相与必定成分的液相作用,形成此外一种固相的反响过
程。
共析反响:由特定成分的单相固态合金,在恒定的温度下,分解成两个新的,拥有一
定晶体构造的固相的反响。
共同点:反响都是在恒温下发生,反响物和产物都是拥有特定成分的相,都处于三相
均衡状态。
不一样点:共晶反响是一种液相在恒温下生成两种固相的反响;共析反响是一种固相在
恒温下生成两种固相的反响;而包晶反响是一种液相与一种固相在恒温下生
成另一种固相的反响。
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?
答:二元合金相图表达了合金的状态与温度和成分之间的关系。
?
答:应用杠杆定律能够计算合金相互均衡两相的成分和相对含量。
(熔点600℃)与B(500℃)在液态无穷互溶;在固态300℃时A溶于B的最
大溶解度为30%,室温时为10%,但B不溶于A;在300℃时,含40%B的液态合金发
生共晶反响。现要求:
1)作出A-B合金相图;
2)剖析20%A,45%A,80%A等合金的结晶过程,并确立室温下的组织构成物和相构成
物的相对量。
答:(1)
(2)20%A合金如图①:
合金在1点以上所有为液相,当冷至1点时,开始从液相中析出α固溶体,至2
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