工程材料期末復習知識點匯總(已修改)

　

【正文】 1 《 工程材料 》 復習思考題 1．解釋下列名詞 機械性能、強度、剛度、硬度、 晶格、晶粒、位錯、晶界、金屬 化合物、鐵素體、滲碳體、變形織構(gòu)、熱處理、本質(zhì)晶粒度、滲碳處理 。 過冷度： 實際結(jié)晶溫度與理論結(jié)晶溫度之差稱為過冷度。 非自發(fā)形核： 是液態(tài)金屬依附在一些未溶顆粒表面所形成的晶核。 變質(zhì)處理： 在液態(tài)金屬結(jié)晶前，特意加入某些難熔固態(tài)顆粒，造成大量可以成為非自發(fā)晶核的固態(tài)質(zhì)點，使結(jié)晶時的晶核數(shù)目大大增加，從而提高了形核率，細化晶粒，這種處理方法即為變質(zhì)處理。 加工硬化： 隨著塑性變形的增加，金屬的強度、硬度迅速增加；塑性 、韌性迅速下降的現(xiàn)象。 再結(jié)晶： 冷作金屬材料 被加熱到較高的溫度時，原子具有較大的活動能力，使晶粒的外形開始變化 ， 從破碎拉長的晶粒變成新的等軸晶粒 ， 和變形前的晶粒形狀相似，晶格類型相同，把這一階段稱為“再結(jié)晶”。 冷加工： 在再結(jié)晶溫度以下進行的壓力加工。 相： 在金屬或合金中，凡成分相同、結(jié)構(gòu)相同并與其它部分有界面分開的均勻組成部分，均稱之為相。 相圖： 用來表示合金系中各個合金的結(jié)晶過程的簡明圖解稱為相圖。 固溶體： 合金的組元之間以不同的比例混合，混合后形成的固相的晶格結(jié)構(gòu)與組成合金的某一組元的相同，這種相稱為 固溶體。 枝晶偏析： 實際生產(chǎn)中，合金冷卻速度快，原子擴散不充分，使得先結(jié)晶出來的固溶體合金含高熔點組元較多，后結(jié)晶含低熔點組元較多，這種在晶粒內(nèi)化學成分不均勻的現(xiàn)象稱為枝晶偏析。 比重偏析： 比重偏析是由組成相與溶液之間的密度差別所引起的。如果先共晶相與溶液之間的密度差別較大，則在緩慢冷卻條件下凝固時，先共晶相便會在液體中上浮或下沉，從而導致結(jié)晶后鑄件上下部分的化學成分不一致，產(chǎn)生比重偏析。 固溶強化： 通過溶入某種溶質(zhì)元素形成固溶體而使金屬的強度、硬度升高的現(xiàn)象稱為固溶強化。 彌散強化 ： 合金中以固溶體為主再 加 上 適量的金屬間化合物彌散分布，會提高合金的強度、硬度及耐磨性，這種強化方式為 彌散強化 。 珠光體 ： 鐵素體和滲碳體的機械混合物。 索氏體 ： 在 650～ 600℃溫度范圍內(nèi)形成層片較細的珠光體。 屈氏體 ： 在 600～ 550℃溫度范圍內(nèi)形成片層極細的珠光體。 貝氏體 ： 過飽和的鐵素體和滲碳體組成的混合物。 馬氏體 ： 碳在α Fe中的過飽和固溶體。 奧氏體 : 碳在 γ Fe中形成的間隙固溶體 . 殘余奧氏體 ： M轉(zhuǎn)變結(jié)束后剩余的奧氏體。 退火 ： 將工件加熱到臨界點以上或在臨界點以下某一溫度保溫一定時間后，以十分緩慢的冷卻速度（爐冷、坑 冷、灰冷）進行冷卻的一種 熱處理 操作。 正火 ： 將工件加熱到 Ac3或 Accm以上 30～ 80℃，保溫后從爐中取出在空氣中冷卻。 淬火 ： 將鋼件加熱到 Ac3或 Ac1以上 30～ 50℃，保溫一定時間，然后快速冷卻（一般為油冷或水冷），從而得馬氏體的一種操作。 回火 ： 將淬火鋼重新加熱到 A1點以下某一溫度，保溫一定時間后，冷卻到室溫的一種操作。 冷處理 ： 把冷到室溫的淬火鋼繼續(xù)放到深冷劑中冷卻，以減少殘余奧氏體的操作。 時效處理 ： 為使二次淬火層的組織穩(wěn)定，在 110~150℃經(jīng)過 6~36小時的人工時效處理，以使組織穩(wěn)定。 淬火臨 界冷卻速度（ Vk） ： 淬火時獲得全部馬氏體組織的最小冷卻速度。 淬透性 ： 鋼在淬火后獲得淬硬層深度大小的能力。 淬硬性 ： 鋼在淬火后獲得馬氏體的最高硬度。 重結(jié)晶 ： 由于溫度變化，引起晶體 重新形核、長大，發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)的改變 ，稱為重結(jié)晶。 調(diào)質(zhì)處理 ： 淬火后的高溫回火。 ？α Fe 、γ Fe、 Mg 各屬何種晶體結(jié)構(gòu)？ 答：常見金屬晶體結(jié)構(gòu)：體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；α－ Fe 屬于體心立方晶格；γ－ Fe 屬于面心立方晶格； Mg屬于密排六方晶格； 2 ，線缺陷和 面缺陷對金屬性能有何影響？ 答：如果金屬中無晶體缺陷時，通過理論計算具有極高的強度，隨著晶體中缺陷的增加，金屬的強度迅速下降，當缺陷增加到一定值后，金屬的強度又隨晶體缺陷的增加而增加。因此，無論點缺陷，線缺陷和面缺陷都會造成晶格崎變，從而使晶體強度增加。同時晶體缺陷還會增加金屬的電阻，降低抗腐蝕性能。 ？它對金屬結(jié)晶過程有何影響？對鑄件晶粒大小有何影響？ 答： ① 冷卻速度越大，則過冷度也越大。 ② 隨著冷卻速度的增大，晶體內(nèi)形核率和長大速度都加快，加速結(jié)晶過程的進行，但當冷速達到一定值 以后則結(jié)晶過程將減慢，因為這時原子的擴散能力減弱。 ③ 過冷度增大，結(jié)晶驅(qū)動力大，形核率和長大速度都大，且 N 的增加比 G 增加得快，提高了 N與 G 的比值，晶粒變細，但過冷度過大，結(jié)晶發(fā)生困難。 ？晶核的形成率和成長率受到哪些因素的影響？ 答： ① 金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是形核和核長大。 ② 受到過冷度的影響，隨著過冷度的增大，晶核的形成率和成長率都增大，但形成率的增長比成長率的增長快；同時外來難熔雜質(zhì)以及振動和攪拌的方法也會增大形核率。 ，采用哪些措施控制晶粒大小？在生產(chǎn)中如何應用變質(zhì) 處理？ 答： ① 采用的方法：變質(zhì)處理，鋼模鑄造以及在砂模中加冷鐵以加快冷卻速度的方法來控制晶粒大小。 ② 變質(zhì)處理：在液態(tài)金屬結(jié)晶前，特意加入某些難熔固態(tài)顆粒，造成大量可以成為非自發(fā)晶核的固態(tài)質(zhì)點，使結(jié)晶時的晶核數(shù)目大大增加，從而提高了形核率，細化晶粒。 ③機械振動、攪拌。 7．產(chǎn)生加工硬化的原因是什么？ 答：隨著變形的增加，晶粒逐漸被拉長，直至破碎，這樣使各晶粒都破碎成細碎的亞晶粒，變形愈大，晶粒破碎的程度愈大，使位錯密度顯著增加；同時細碎的亞晶粒也隨著晶粒的拉長而被拉長。因此，隨著變形量增加，由于晶粒破碎和位 錯密度增加，金屬的塑性變形抗力將迅速增大，強度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降 ， 產(chǎn)生所謂“加工硬化”現(xiàn)象。 8．與冷加工比較，熱加工給金屬件帶來的益處有哪些？ 答：（ 1）通過熱加工，可使鑄態(tài)金屬中的氣孔焊合，使其致密度得以提高。（ 2）通過熱加工，可使鑄態(tài)金屬中的枝晶和柱狀晶破碎，使晶粒細化，機械性能提高。（ 3）通過熱加工，可使鑄態(tài)金屬中的枝晶偏析和非金屬夾雜分布發(fā)生改變，使它們沿著變形的方向細碎拉長，形成熱壓力加工“纖維組織”（流線），使縱向的強度、塑性和韌性顯著大于橫向。如果合理利用熱加工流線，盡量使流線 與零件工作時承受的最大拉應力方向一致，而與外加切應力或沖擊力相垂直，可提高零件使用壽命。 9．為什么細晶粒鋼強度高，塑性，韌性也好？ 答：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，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， 金屬的晶粒愈細強度愈高。同時晶粒愈細，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。 10．金屬經(jīng)冷塑性變形后，組織和性能發(fā)生什么變化？ 答： ① 晶粒沿變形方向拉長，性能趨于各向異性，如縱向的強度和塑性遠大于橫向等； ② 晶粒破碎，位錯密度增加，產(chǎn)生加工硬化，即隨著變形量的增加，強度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降； ③ 織構(gòu)現(xiàn)象的產(chǎn)生，即隨著變形的發(fā)生，不僅金屬中的晶粒會被破碎拉長，而且各晶粒的晶格位向也會沿著變形的方向同時發(fā)生轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動結(jié)果金屬中每個晶粒的晶格位向趨于大體一致，產(chǎn)生織構(gòu)現(xiàn)象； ④ 冷壓力加工過程中由于材料各部分的