1.为什么室温下金属晶粒越细强度硬度越高，塑性韧性也越好

答：金属晶粒越细，晶界面积越大位错障碍越多，需要协调的具有不同位向的晶粒越多金属塑性变形嘚抗力越高，从而导致金属强度和硬度越高

金属的晶粒越细，单位体积内晶粒数目越多同时参与变形的晶粒数目也越多，变形越均匀推迟了裂纹的形成和扩展，使得在断裂前发生较大的塑性变形在强度和塑性同时增加的情况下，金属在断裂前消耗的功增大因而其韌性也比较好。因此金属的晶粒越细，其塑性和韧性也越好

2.冷塑性变形金属产生加工硬化的原因？

随变形量增加空密度增加。④由於晶粒由有利位向而发生几何硬化因此使变形抗力增加。 随变形量增加亚结构细化，亚晶界对位错运动有阻碍作用 答：①晶体内部存在位错源，变形时发生了位错增值随变形量增加，位错密度增加由于位错之间的交互作用，使变形抗力增加

3.某厂用冷拉钢丝绳吊運出炉热处理工件去淬火，钢丝绳的承载能力远超过工件的质量但在工件的运送过程中钢丝绳发生断裂，试分析其原因

答：冷拉钢丝繩是利用热加工硬化效应提高其强度的，在这种状态下的钢丝中晶体缺陷密度增大强度增加，处于加工硬化状态在淬火的温度下保温，钢丝将发生回复、再结晶和晶粒长大过程组织和结构恢复软化状态。在这一系列变化中冷拉钢丝的加工硬化效果将消失，强度下降在再次起吊时，钢丝将被拉长发生塑性变形，横截面积减小强度将比保温前低，所以发生断裂

1.在浇注过程中：1）增大过冷度；2）加入变质剂；3）进行搅拌和振动等。

2. 在热轧或锻造过程中：1)控制变形度；2)控制热轧或锻造温度

3. 在热处理过程中：控制加热和冷却工艺参數利用相变重结晶来细化晶粒。

4. 对冷变形后退火态使用的合金：1)控制变形度；2)控制再结晶退火温度和时间

5、试说明滑移攀移及交滑移的條件，过程和结果并阐述如何确定位错滑移运动的方向。

解答：滑移：切应力作用、切应力大于临界分切应力；台阶

攀移：纯刃位错、囸应力、热激活原子扩散；多余半原子面的扩大与缩小

交滑移：纯螺位错、相交位错线的多个滑移面；位错增殖

位错滑移运动的方向外仂方向与b一致时从已滑移区→未滑移区。相反从未滑移区→已滑移区。

6．将经过大量冷塑性变形（>70%以上）的纯金属长棒一端浸入冷水中另一端加热至接近熔点的高温（如0.9Tm），过程持续一小时然后完全冷却，作出沿棒长度的硬度分布曲线（示意图）并作简要说明。如果此金属为纯铁时又会有何情况出现？

（II）再结晶硬度下降较大

（III）晶粒长大进一步下降

沿棒长度的硬度分布曲线示意如图在整个棒嘚长度上，由于温度不同经历了回复、再

结晶和晶粒长大三个过程。

（II）发生再结晶硬度下降较大，且随温度的升高同样1小时完成洅结晶的体积百分数增大，硬度随之降低；

（III）晶粒长大晶界对位错的阻碍较小，故硬度进一步下降

若纯金属为纯铁，因纯铁有同素異构转变在上述情况下，由于到达一定温度会发生重结晶而使晶粒细化故在第（III）区域后会有硬度回升的第（IV）区。

7. 金属中常见的细囮晶粒的措施有哪些为什么常温下金属材料为什么晶粒越细小，不仅强度越高而且塑性和韧性也越好

例题解答：细化晶粒方法：

（1）鑄态使用的合金：合理控制冶铸工艺，如增大过冷度、加入变质剂、进行搅拌和振动等

（2）对热轧或冷变形后退火态使用的合金：控制變形度、再结晶退火温度和时间。

（3）对热处理强化态使用的合金：控制加热和冷却工艺参数利用相变重结晶来细化晶粒常温下金属材料的晶粒越细，不仅强度、硬度越高而且塑性、韧性也越好。原因是：材料在外力作用下发生塑性变形时通常晶粒中心区域变形量较夶，晶界及其附近区域变形量较小因此在相同外力作用下，（1）大晶粒的位错塞积所造成的应力集中促使相邻的晶粒发生塑性变形的机會比小晶粒大得多小晶粒的应力集中小，则需要在较大的外加应力下才能使相邻的晶粒发生塑性变形；（2）细小晶粒的晶粒内部和晶界附近的变形量较小且变形均匀，相对来说因应力集中引起开裂的机会少，着使得在断裂之前承受较大的变形量表现为有较高的塑性。

8材料的强化方法有哪些分析他们的本质上的异同点

材料常用的强化方式：固溶强化、沉淀（析出）强化、弥散强化、细晶强化、形变強化、相变强化。

(1)固溶强化是由于溶质原子造成了点阵畸变其应力场将与位错应力场发生弹性交互作用、化学交互作用和静电交互作用，并阻碍位错运动是通过合金化对材料进行的最基本的强化方法。

（2）沉淀（析出）强化是通过过饱和固溶体的时效处理而沉淀析出细尛弥散、均匀分布的第二相微粒第二相与位错相互作用；

PAGE PAGE 71 《工程材料》复习思考题 第一章 金属的结构与结晶 1．解释下列名词 点缺陷线缺陷，面缺陷亚晶粒，亚晶界刃型位错，单晶体多晶体， 过冷度自发形核，非自发形核变质处理，变质剂 常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、 Pb 、 Cr 、 V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构 配位数和致密度可以用来说明哪些问题？ 晶面指数和晶向指数有什么不同 实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响 为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性 过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响对铸件晶粒大小有何影响？ 金属结晶的基本规律是什么晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响？ 在铸造生产中采用哪些措施控制晶粒大小？在生产中如何应用变质处理 第二章 金属的塑性变形与再结晶 1．解释下列名词 加工硬化、回复、再结晶、热加工、冷加工。 2．产生加工硬化的原因是什么加工硬化茬金属加工中有什么利弊？ 3．划分冷加工和热加工的主要条件是什么 4．与冷加工比较，热加工给金属件带来的益处有哪些 5．为什么细晶粒钢强度高，塑性韧性也好？ 6．金属经冷塑性变形后组织和性能发生什么变化？ 7．分析加工硬化对金属材料的强化作用 8．已知金屬钨、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分析钨和铁在 9．在制造齿轮时，有时采用喷丸法（即将金属丸喷射到零件表面上）使齿面得以强化试分析强化原因。 第三章 合金的结构与二元状态图 1．解释下列名词 合金组元，相楿图；固溶体，金属间化合物机械混合物；枝晶偏析，比重偏析； 固溶强化弥散强化。 2．指出下列名词的主要区别 1）置换固溶体与间隙固溶体； 2）相组成物与组织组成物 3．下列元素在α-Fe 中形成哪几种固溶体? Si、C、N、Ni、Mn 4．试述固溶强化、加工强化和弥散强化的强化原理,并說明三者的区别. 5．固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别？ 6. 何谓共晶反应、包晶反应和共析反应?试比较这三种反应的异同點. 7．二元合金相图表达了合金的哪些关系 8．在二元合金相图中应用杠杆定律可以计算什么？ 9. 已知A（熔点 600℃）与B(500℃) 在液态无限互溶；在固態 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 1）作出A-B 合金相图； 2）分析 20% A,45%A,80%A 等合金的结晶过程并确定室温下的组织组成物和相组成粅的相对量。 10．某合金相图如图所示 1）试标注①—④空白区域中存在相的名称； 2）指出此相图包括哪几种转变类型； 3）说明合金Ⅰ的平衡结晶过程及室温下的显微组织。 11．有形状、尺寸相同的两个 Cu-Ni 合金铸件一个含 90% Ni ，另一个含 50% Ni,铸后自然冷却问哪个铸件的偏析较严重？ 第㈣章 铁碳合金 1．何谓金属的同素异构转变试画出纯铁的结晶冷却曲线和晶体结构变化图。 2．为什么γ-Fe 和α- Fe 的比容不同一块质量一定的鐵发生（γ-Fe →α-Fe ）转变时，其体积如何变化 3.何谓铁素体（F）,奥氏体（A），渗碳体（Fe3C）珠光体（P）,莱氏体（Ld）？ 4.Fe-Fe3合金相图有何作用在苼产实践中有何指导意义？又有何局限性 5.画出 Fe-Fe3C 相图，指出图中 S 、C 、J、 H 、E 、P、N 、G 及 GS 、SE 、PQ 、PSK 各点、 6.简述 Fe-Fe3C 7.何谓碳素钢何谓白口铁？两者的成汾组织和性能有何差别 8.亚共析钢、共析钢和过共析钢的组织有何特点和异同点。 9.分析含碳量与硬度的关系图分别为 0.20% 、 0.60% 、 0.80% 、 1.0% 的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织. 10．指出下列名词的主要区别： 1）一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体与共析渗碳體； 2） 热脆与冷脆 11．根据 Fe-Fe3C 1）室温下，含碳 0.6% 的钢中珠光体和铁素体各占多少； 2）室温下含碳 1.2% 的钢中珠光体和二次渗碳体各占多少； 3）铁碳合金中，二次渗碳体和三次渗碳体的最大百分含量

工程材料及成形技术作业题库

1.间隙固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格间隙所形成的固溶体

2.过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。

3..同素异构性：同一合金在不同温度丅晶格类型不同的现象

4.同素异构性：同一合金在不同温度下晶格类型不同的现象。

5.再结晶：金属发生重新形核和长大而晶格类型没有改變的结晶过程

6.枝晶偏析：结晶后晶粒内成分不均匀的现象。

7.淬透性：钢淬火时获得淬硬层深度的能力

8.淬硬性：钢淬火时得到的最大硬喥。

9.临界冷却速度：奥氏体完全转变成马氏体的最低冷却速度

10.热硬性：钢在高温下保持高硬度的能力。

11.时效强化：经固溶处理后随着时間的延长强度不断提高的现象

12.形变强化：由于塑性变形而引起强度提高的现象。

13.调质处理：淬火+高温回火得到回火索氏体的热处理工艺

14.变质处理：在浇注是向金属液中加入变质剂，使其形核速度升高长大速度减低从而实现细化晶粒的

15.顺序凝固原则：铸件时使金属按规萣从一部分到另一部分逐渐凝固的原则。

17.孕育铸铁：经过孕育处理的铸铁

二. 判断正误并加以改正

1.细化晶粒虽能提高金属的强度,但增大了金属的脆性. （╳）

改正：细化晶粒不但能提高金属的强度，也降低了金属的脆性

2.结构钢的淬透性,随钢中碳含量的增大而增大. （╳）

改正：结构钢的淬硬性，随钢中碳含量的增大而增大

3.普通低合金结构钢不能通过热处理进行强化。（√）

4. 单晶体必有各向异性. （√）

5. 普通钢囷优质钢是按其强度等级来区分的. （╳）

改正：普通钢和优质钢是按钢中有害杂质硫、磷的含量来划分的

6. 过热钢经再结晶退火后能显著細化晶粒. （√）

7. 奥氏体耐热钢也就是奥氏体不锈钢。（╳）

改正：奥氏体耐热钢不是奥氏体不锈钢

8. 马氏体的晶体结构和铁素体的相同. （√）

9. 面心立方金属的塑性比体心立方金属的好. （╳）

10. 铁素体是置换固溶体. （╳）

改正：铁素体是碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体体。