机械制造基础习题答案.doc

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1、《工程材料》复习思考题参考答案第一章金属的晶体结构与结晶1．解释下列名词点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，变质处理。答：点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。如位错。面缺陷：原子排列不规则的区域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，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒

2、，称亚晶粒。亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。50非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些固态质点或合金，造成大量非自发形核的核心，从而提高形核率，细化晶粒。2.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Z

3、n各属何种晶体结构？答：常见金属晶体结构：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；3.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？答：晶体中缺陷的增加，金属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。因此，晶体缺陷会造成晶格崎变，从而使晶体强度增加。同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻，降低金属的抗腐蚀性能。4.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？答：因为单晶体内各个方向

4、上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。5.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？答：①冷却速度越大，则过冷度也越大。②随着冷却速度的增大，则晶体内形核率和长大速度都加快，加速结晶过程的进行，但当冷速达到一定值以后则结晶过程将减慢，因为这时原子的扩散能力减弱。③50过冷度增大，提高了N（形核率）与G（长大速度）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。6.金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成

5、率和成长率受到哪些因素的影响？答：①金属结晶的基本规律是形核和核长大。②受到过冷度的影响，随着过冷度的增大，晶核的形成率和成长率都增大，但形成率的增长比成长率的增长快；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。7.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？答：①增大过冷度②变质处理③机械振动、搅拌。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。答：加工硬化：随着塑性变形的增加，金属的强度、硬度迅速增加；塑性、韧性迅速下降的现象。回复：将变形金属加热到某一温度，在晶内发生点缺陷的

6、消失以及位错的迁移等变化，金属的机械性能变化不大，而只是使内应力及电阻率等性能显著降低。再结晶：对冷塑性变形金属重新加热，当加热到再结晶温度，变形引起的性能消失，材料恢复到变形前的性能，晶粒变成等轴晶粒热加工：将金属加热到再结晶温度以上一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。2．产生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金属加工中有什么利弊？答：①50随着变形的增加，晶粒逐渐被拉长，直至破碎，这样使位错密度显著增加。因此，随着变形量的增加，金属的塑性变形抗力将迅速增大，即强度和硬度显著提高，而塑性和韧性下降产生所谓“加工硬化”现象。②

7、利：强化金属的手段、使得某些加工工艺得以实现；弊：增大后续工艺的动力消耗。3．划分冷加工和热加工的主要条件是什么？答：主要是再结晶温度。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消除。4．与冷加工比较，热加工给金属件带来的益处有哪些？答：（1）通过热加工，可使铸态金属中的气孔焊合，从而使其致密度得以提高。（2）通过热加工，可使铸态金属中的枝晶和柱状晶破碎，从而使晶粒细化，机械性能提高。（3）通过热加工，可使铸态金属中的枝晶偏析和非金属夹杂分布发生改变，形成“纤维组织”（流线），使纵向的强度、塑

8、性和韧性显著大于横向。5．为什么细晶粒钢强度高，塑性，韧性也好？答：金属的晶粒愈细，其晶界总面积愈大，对塑性