工程材料經(jīng)典例題

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1、1單晶體和多晶體有何差別為什么？單晶體具有各向異性多晶體具有各項同性單晶體是由原子排列位向或方式完全一致的晶格組成的多晶體是由很多個小的單晶體所組成的每個晶粒的原子位向是不同的。因為單晶體內(nèi)各個方向上原子排列密度不同造成原子間結(jié)合力不同因而表現(xiàn)出各向異性而多晶體是由很多個單晶體所組成它在各個方向上的力相互抵消平衡因而表現(xiàn)各向同性。2簡述間隙固溶體和間隙化合物的異同點。間隙固溶體和間隙化合物都是溶質(zhì)原子嵌入晶格間隙形成的。間隙固溶體的晶體結(jié)構(gòu)與溶劑的結(jié)構(gòu)相同而間隙化合物的晶體結(jié)構(gòu)不同于組成它的任一組元它是以分子式來表示其組成。3簡述晶粒人小對金屬力學(xué)

2、性能的影響，并列舉兒種實際生產(chǎn)中細(xì)化鑄造品粒的方法。晶粒大小對金屬力學(xué)性能和工藝性能有很大影響。在一般情況下晶粒愈細(xì)小金屬的強度、塑性、韌性及抗疲勞能力愈好所以細(xì)化晶粒是強化金屬材料的最重要途徑之一。為了細(xì)化鑄件晶粒以改善其性能常采用以下方法增加過冷度進(jìn)行變質(zhì)處理孕育處理振動和攪拌。4說叨金屬實際凝固時鑄錠的3種宏觀組織的形成機制。金屬鑄錠凝固時由于表面和中心的結(jié)晶條件不同其結(jié)構(gòu)是不均勻的整個體積中明顯的分為三種晶粒狀態(tài)區(qū)域細(xì)等軸晶區(qū)、柱狀晶區(qū)和粗等軸晶區(qū)。1液體金屬注入錠模時由于錠模溫度不高傳熱快外層金屬受到激冷過冷度大生成大量的晶核。同時模壁也

3、能起非自發(fā)晶核作用。結(jié)果在金屬的表層形成一層厚度不大、晶粒很細(xì)的細(xì)晶區(qū)。2細(xì)晶區(qū)形成的同時錠模溫度升高液體金屬的冷卻速度降低過冷度減小生核速率降低但此時長大的速度受到的影響較小結(jié)晶過程進(jìn)行的方式主要是優(yōu)先長大方向與散熱最快方向的反方向一致的晶核向液體內(nèi)部平行長大結(jié)果形成柱狀晶區(qū)。3隨著柱狀晶區(qū)的發(fā)展液體金屬的冷卻速度很快降低過冷度大大減小溫度差不斷降低趨于均勻化散熱逐漸失去方向性所以在某個時候剩余液體中被推來的雜質(zhì)及從柱狀晶上被沖下來的晶枝碎塊可能成為晶核向各個方向均勻長大最后形成粗大的等軸晶區(qū)。5生產(chǎn)中常把加熱到淬火溫度的鉗工扁鏟的刃部款入水中急

4、冷片刻后出水停留一?段時間在整體投入水屮冷卻。說明兩次水冷的作用及水冷后的組織。分級淬火的目的是使工件內(nèi)部溫度趨于一致減少在后續(xù)冷卻過程中的內(nèi)應(yīng)力及變形和開裂傾向。淬火后產(chǎn)生馬氏體組織。6對一批45鋼零件進(jìn)行熱處理時不慎將淬火件和調(diào)質(zhì)件弄混如何通過最簡單的方法將他們區(qū)分開為什么？淬火加高溫回火的熱處理過程稱為調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理后的鋼件具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能強度和韌性均好于直接淬火零件微觀組織也更細(xì)化所以可以測硬度、進(jìn)行沖擊試驗、觀察微觀組織來進(jìn)行區(qū)分調(diào)質(zhì)工件的硬度更大韌性更好微觀晶粒更細(xì)化7在硬度相同條件下為什么經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的工件比正火后的工件具有較好

5、的力學(xué)性能？因為正火得到的索氏體中的滲碳體是片狀的而調(diào)質(zhì)處理得到的索氏體索氏體中的滲碳體是粒狀的粒狀滲碳體阻止斷裂過程的發(fā)展比片狀滲碳體有利。9lg鐵在室溫和1000°C時各含有多少個晶胞（蟲的相對原子質(zhì)量56）111在室溫：鐵為體立方結(jié)構(gòu)，每個晶胞中的原子數(shù)為2個，所以lg鐵含有的陽胞數(shù)為N=——X-NA=——N.5621121111000-C時：鐵為向心立方結(jié)構(gòu)，毎個胡甩中的原子數(shù)為4個，所以1g鐵含有的陽胞數(shù)為N=—X-N=——N.564224'10為什么金屬結(jié)晶時必須過冷由熱力學(xué)第二定律可知在等溫等壓條件下過程自動進(jìn)行的方向總是向著系統(tǒng)自由

6、能降低的方向。金屬在過冷的條件下那些處于能量較低狀態(tài)的原子集團就可能成為自發(fā)形核的晶胚這是結(jié)晶的必要階段。所以結(jié)晶的熱力學(xué)條件是有一定的過冷度。11為什么金屬結(jié)晶時常以枝晶方式長人在不平衡凝固過程中固相中溶質(zhì)濃度分布不均勻凝固結(jié)束時晶體中成分也不均勻即有成分偏析現(xiàn)象。而當(dāng)成分過冷很大時固溶體晶體以樹枝狀生長時先結(jié)晶的枝晶主干溶質(zhì)濃度低枝晶外圍部分溶質(zhì)濃度高形成樹枝狀偏析。12現(xiàn)有兩種鉄碳合金其中一種合金的顯微組織中珠光體量占75%鐵索體量占25%另一種合金的顯微組織中珠光體量占92%二次滲碳體量占8%這兩種合金各屬于哪一類合金其含碳量各為多少答第一

7、種是亞共析鋼含碳量為0.0218%到0.77%之間后面一種是過共析鋼碳含量為0.77%到2.11%o13為什么室溫卜?金屬的晶粒越細(xì)強度硬度越高塑性與韌性也越好晶界是阻礙位錯運動的而各晶粒位向不同互相約束也阻礙晶粒的變形。因此金屬的晶粒愈細(xì)其晶界總面積愈大每個晶粒周圍不同取向的晶粒數(shù)便愈多對塑性變形的抗力也愈大。因此金屬的晶粒愈細(xì)強度愈高。同時晶粒愈細(xì)金屬單位體積中的晶粒數(shù)便越多變形時同樣的變形量便可分散在更多的晶粒中發(fā)生產(chǎn)生較均勻的變形而不致造成局部的應(yīng)力集中引起裂紋的過早產(chǎn)生和發(fā)展。因此塑性韌性也越好。14用手來回玩著一根鐵絲時開始感覺省勁后來

8、逐漸感覺有些費勁最后鐵絲被折斷試解釋該過程演變的原因。不斷來回折的過程使鐵絲產(chǎn)生了塑性變形開始時發(fā)生的是可恢復(fù)的彈性變形后