金属学与热处理习题集

试回答下列问题： (1) 根据表中每一种拉伸条件的数据求出临界分切应力并填入上表，分析有无规律。 (2) 求各屈服载荷下的取向因子，作出取向因子和屈服应力的关系曲线，说明取向因子对屈服应力的影响。 3. 在晶体的滑移面上有一位错环abcda，其柏氏矢量为，试确定： (1) 各段位错线的结构性质。 (2) 指出刃型位错的半原子面位置。 (3) 若在其柏氏矢量b的方向加一切应力τ，则各段位错线所受的力有多大？其方向如何？ (4) 位错环在τ的作用下怎样运动？运动的结果如何？ (5) 各段位错线运动的方向、的方向和晶体变形的方向三者之间的关系，并指出a、b、c、d处位错的滑移面 (6) 在τ的作用下，要使此位错环稳定不动，其最小半径应为多大？(7) 外力去掉后，位错环有何变化。 4. 简要分析加工硬化、细晶强化、固溶强化与第二相强化在本质上有什么异同。 5. 证明体心立方及面心立方金属产生孪生变形时，孪晶面沿孪生方向的切应变均为0.707。 三、讨 论 题 具体分析和总结位错在金属塑性变形中的应用。 第七章 金属的回复与再结晶 一、复习思考题 说明下列各概念错误之处： 1. 铸件的扩散退火温度一般高于再结晶温度，故扩散退火实际上也是一种再结晶退火。 2. 多边化使分散分布的位错集中在一起形成位错墙，因位错应力场的迭加，使亚晶界处的局部应力比较集中，增大了点阵畸变。 3. 因再结晶过程不发生相变，所以金属组织组成物和组织形态不变，则性能不变。 4. 冷变形量较小的金属再结晶时，往往是软取向晶粒晶界产生凸出形核，并向硬取向晶粒内推进。 5. 凸出形核实际上是变形畸变能较低的晶粒长大过程，因此以凸出形核机制进行再结晶后的晶粒都很粗大。 6. 在再结晶温度以下保温无论多长时间，均不会发生再结晶。 7. 凡是经过冷变形后再结晶退火的金属，晶粒都可得到细化。 8. 20钢的熔点比纯铁的低，故其再结晶温度也比纯铁的低。 9. 再结晶也伴随有原子的扩散，这种扩散应该以间隙机制为主。 10. 为保持加工硬化效果，去应力退火温度一般处于低温或中温回复温度范围内。 11. 冷变形金属在高温回复时不受外力，则τ＝0，所以位错线受力f=τb=0，故位错线不能运动。 12. 再结晶后晶粒正常长大的驱动力是变形畸变能。 13. 当冷变形量较大、变形教均匀时，再结晶后晶粒易发生正常生长，反之易发生异常长大。 14. 晶粒正常长大是小晶粒吞食大晶粒，反常长大是大晶粒吞食小晶粒。 15. 合金中的第二相粒子一般可阻碍再结晶但促进晶粒长大。 16. 变形织构在再结晶过程中仍被保留下来时，则称其为再结晶织构。 17. 室温下的加工为冷加工，高温下的加工为热加工。 18. 热变形阶段既发生动态再结晶，又发生静态再结晶。 19. 金属只要经过热加工，组织便可细化，性能一定可以改善。 20. 动态再结晶和静态再结晶均不是相变过程，因此碳钢在奥氏体相区温度热变形后将一直保持为γ相不变。 二、习题 一 、说明金属在冷变形、回复、再结晶及晶粒长大各阶段的显微组织及机械性能特点与主要区别。 二 、说明金属在冷变形、回复、再结晶及晶粒长大各阶段晶体缺陷的行为与表现，并说明各阶段促使这些晶体缺陷运动的驱动力是什么。 三 、去应力退火过程与动态回复过程相比，位错运动的主要区别是什么？从显微组织上如何区分动、静态回复和动、静态再结晶。 四 、为细化某纯铝件晶粒，将其冷变形5%后于650℃退火1h，组织反而粗化；增大冷变形量至80%再于650℃退火1h，仍然得到粗大晶粒。试分析其原因，并指出上述两种工艺不合理之处，请制定一种合理的细化工艺。 五 、试比较液—固结晶、重结晶（同素异构转变）、再结晶、动态再结晶之间的异同。 六 、某低碳钢零件要求各向同性，但在热加工后形成比较明显的带状组织。请你提出至少三种具体办法来减轻或消除在热加工过程中形成带状组织的因素。 七 、冷拔铜丝做导线，冷拔后应如何热处理？为什么？ 三、讨 论 题 在热处理工艺中有一些与金属的再结晶过程有着重要的联系，你能具体列举出来这些工艺种类吗？并说明它们分别对应于再结晶过程中出现的何种问题，它们又是怎样达到克服这些问题的目的的？ 第八章 固态金属中的扩散 一、复习思考题 说明下列各概念错误的原因： 1. 固态金属中原子扩散的真正驱动力是浓度梯度。 2. 扩散第一定律适用于非稳态扩散，第二定律适用于稳态扩散。 3. 扩散通量J是指扩散物质的流量。 4. 物质的扩散方向总是与化学位梯度方向相同。 5. 扩散激活能是指原子迁移至另一平衡位置时所需的最小超额自由能。 6. 间隙固溶体中的任何原子迁移时，采用间隙机制的扩散激活能较小。 7. 温度越高，扩散激活能越小，扩散常数越大，扩散速率则越大。 8. 体心立方比面心立方晶体的配位数要小，故由D=υZpd2关系式可见，α铁中原子扩散系数要小于γ铁中的原子扩散系数。 9. 间隙固溶体中，溶质浓度越高，则溶质所占据的间隙越多，供扩散用的空余间隙越少，即Z越小，导致扩散系数下降。 10. 晶界上原子排列混乱，不存在空位，故以空位机制扩散的原子在晶界处无法扩散。 11. 间隙固溶体中，溶质浓度越高，自扩散系数越大。 12. 40钢棒由γ相区快冷至800℃保温，发生的相变，此相变为反应扩散过程，相变结果使钢棒左段为单相γ区域，右段为单相α区域，而不存在两相混合区域。 13. 纯铁棒由一端在α相区温度渗碳后缓冷至室温，棒中不存在两相区组织。 14. 与在γ区渗碳比较，在α相区对纯铁棒由一端渗碳后的渗碳层厚度由奥氏体及铁素体两个区域厚度迭加而成，因此在相同渗碳时间条件下，α相区温度渗碳可得到更厚的渗碳层，能节省工时。 15. 均匀化退火中，溶质原子通过上坡扩散而使枝晶偏析消除。 16. 以空位机制扩散时，原子跳动一次相当于空位反向跳动一次，并未增加空位数目，因此扩散激活能中不应包括空位形成能。 17. 密排六方的间隙固溶体中，溶质原子容易通过四面体间隙进行扩散。 18. 脱碳过程使碳的浓度分布与渗碳过程的相反，故应是上坡扩散。 19. 因体心立方晶格中间隙原子扩散要比在面心立方晶格中容易，因此纯铁的渗碳温度应选在912℃以下。 20. 对扩散系数D0的影响因素主要是温度及扩散激活能。 二、习题 一 、简明回答下列各题： 1. 扩散第一定律和第二定律之间有什么联系？适用条件是什么？ 2. 为什么钢件渗碳要在γ相区温度进行？若在α＋γ两相区渗碳会有什么结果？ 3. 奥氏体中碳原子扩散系数与铁原子扩散系数有何区别？ 4. 经变质处理和未经变质处理的铸件，若其他条件相同，何者扩散时间可以短些？为什么？ 二 、试分析扩散第二定律在渗碳、脱碳及扩散退火过程中的解在形式上有什么特点，可以解决哪些实际问题。 三 、说明扩散系数扩散常数及扩散激活能的物理意义及其影响因素。 四 、一根T8钢棒置于强脱碳气氛中由一端脱碳，若棒足够长，脱碳温度为820℃，脱碳端面碳浓度保持为零；（1）画出当脱碳时间为t1、t2及t3（t1