机械制造基础第三章 金属与合金的结晶习题解答.doc

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1、第三章金属与合金的结晶习题解答3-1解释下列名词结晶过冷现象过冷度变质处理晶核同素异构转变枝晶偏析共晶转变答：结晶——是液态金属凝固为固态的过程。过冷现象一一是指实际结晶温度总是低于理论结晶温度的现象。过冷度一一理论结晶温度与实际结晶温度的差值。变质处理一一在液态金属结晶前加入变质剂，以增加可形核率或降低长大速率，从而细化晶粒的方法。晶核一一最先形成的、作为结晶核心的微小晶体称为晶核。同素异构转变一一金属在固态下随温度的改变，由一种晶格类型转变为另一种晶格类型的变化过程。枝晶偏析一一在一个晶粒内部化学成分

2、不均匀的现象，叫枝晶偏析。共晶转变定成分的液相同时结晶出两种不同固相的转变过程。3-2晶粒大小对金属的力学性能有何影响？生产中有哪些细化晶粒的方法？答:在常温下，细晶粒金属比粗晶粒金属具有较高的强度、硬度、塑性和韧性。生产中细化晶粒的方法有：增加过冷度、变质处理、附加振动和降低浇注速度。3-3如果其它条件相同，试比较下列铸造条件下，铸件晶粒的大小：(1)金属型铸造与砂型铸造；(2)高温浇注与低温浇注；(3)浇注时釆用振动与不采用振动；(4)厚大铸件的表面部分与中心部分。答：(1)金属型铸造晶粒较细小；(2

3、)高温浇注晶粒较细小；(3)浇注时采用振动晶粒较细小；(4)厚大铸件表面晶粒较细小。3-4试分析比较纯金属、共晶体、固溶体三者在结晶过程和显微组织上的异同之处。答：不同点纯金属共晶体固溶体结晶过程固定的结晶温度固定的结晶温度结晶在一定温度范围内进行显微组织单一成分的单相组织为两相均匀的组织两组元的单相组织3-5金属的同素异构转变与液态金属结晶有何异同之处?答：金属同素异构转变和结晶过程都有固定的温度、有结晶潜热释放、都有形核、长大过程；但同素异构转变是固相间的转变而结晶是由液相向固相转变；同素异构转变过冷

4、度更大，会产生更大的内应力。3-6根据Pb-Sn相图,分析vvSn=40%和vvsn-80%的两种Pb-Sn合金的结晶过程及室温下的组织。答：忤=40%的Pb-Sn合金的结晶过程如下：题3-6图中的合金I为vvsn=40%的Pb-Sn合金。当合金在1点温度以上吋为液相，缓慢冷却到1点温度时，开始从液相中结晶出a固溶体。温度在1〜2点之间，随温度的不断降低，a固溶体的量不断增多，其成分不断沿AM线变化；剩余液相的量不断减少，其成分不断沿AE线变化。温度降到2点时，剩余液相的成分达到共晶点成分，在共晶温度（1

5、83°C）下发生共晶转变，同时结晶出a+卩共晶体，直到液相全部消失为止，此时，合金的组织由先结晶出來的a固溶体（称为先共晶相或初晶）和共晶体a4-卩组成。继续冷却到2点温度以下时，卩的溶解度分别沿MF、NG线变化，故分别要从a和卩中析出卩【I和％［两种次生相，即L—＞L+a—＞（a+卩）共品+a—＞（a+卩）共晶+a+卩h。合金I的室温组织为初晶a＞次生0ii和共晶体a+卩，即（a+卩）共品+a+Pi【。500怙（％）题3-6图O00)0200MOO439题3-6图中的合金II为vvSn-80%的Pb-S

6、n合金。Wsn=80%的Pb-Sn合金的结晶过程及组织与wSn二40%的Pb-Sn合金的结晶过程相类似，所不同的是先结晶出来的固相是0固溶体，结晶后的显微组织为初晶卩、次生切和共晶体a+卩组成，即（a+卩）共品+卩+du。