唐老师组问题集

1.为什么金属材料的实际强度比理论值低很多？答：位错理论的发展揭示了晶体实际切变强度（和屈服强度）低于理论切变强度的本质。

在有位错存在的情况下，切变滑移是通过位错的运动来实现的，所涉及的是位错线附近的几列原子。

而对于无位错的近完整晶体，切变时滑移面上的所有原子将同时滑移，这时需克服的滑移面上下原子之间的键合力无疑要大得多。

实际金属内部是有位错的，所以滑移更容易，强度更低2.弥散强化的机理？答：弥散强化机理：在滑移面上运动着的位错遇到坚硬不变形并且比较粗大的第二相粒子时，将受到粒子的阻挡而弯曲，随着外应力的增加，位错线受阻部分的弯曲加剧，以至围绕着粒子的位错线在左右两边相遇时，正负号位错彼此抵消，形成了包围着粒子的位错环而被留下，其余部分位错线又恢复直线继续前进。

这种第二相粒子是借助粉末冶金的方法加入基体而起强化作用的，这种强化方式称为弥散强化。

3.扩散的微观机制？影响因素有哪些？答1置换机制。

这是一种提出较早的扩散模型，该模型是通过相邻原子间直接调换位置的方式进行扩散的，原子在换位过程中，势必要推开周围原子以让出路径，结果引起很大的点阵膨胀畸变，原子按这种方式迁移的能垒太高，可能性不大，到目前为止尚未得到实验的证实。

、在置换固溶体或纯金属中，各组元原子直径比间隙大的多，很难进行间隙扩散。

置换扩散的机制是人们十分关心的问题。

柯肯达尔效应对这个问题很有帮助。

柯肯达尔的实验如图7-8所示。

将一块纯铜和纯镍对焊起来，在焊接面上嵌上几根细钨丝（惰性）作为标记。

将试样加热到接近熔点的高温长时间保温，然后冷却。

经剥层化学分析发现，经扩散后惰性的钨丝向纯镍一侧移动了一段距离。

因为惰性的钨丝不可能因扩散而移动，镍原子与铜原子直径相差不大，也不可能因为它们向对方等量扩散时，因原子直径差别而使界面两侧的体积产生这样大的差别。

唯一的解释是镍原子向铜一侧扩散的多，铜原子向镍一侧扩散的少，使铜一侧伸长，镍一侧缩短。

这种效应已在Cu-Ni ﹑Cu-Sn﹑Ag-Zn﹑Ag-Au﹑Ni-Co﹑Ni-Au等组成的扩散偶中发现，而且标记总是向着低熔点组元一方移动。

2.间隙机制。

间隙扩散机制适合于间隙固溶体中间隙原子的扩散，这一机制已被大量实验所证实。

在间隙固溶体中，尺寸较大的溶剂原子构成了固定的晶体点阵，而尺寸较小的间隙原子处在点阵的间隙中。

由于固溶体中间隙数目较多，而间隙原子数量又很少，这就意味着在任何一个间隙原子周围几乎都是间隙位置，这就为间隙原子的扩散提供了必要的结构条件3.空位扩散机制适合于纯金属的自扩散和置换固溶体中原子的扩散，甚至在离子化合物和氧化物中也起主要作用，这种机制也已被实验所证实。

在置换固溶体中，由于溶质和溶剂原子的尺寸都较大，原子不太可能处在间隙中通过间隙进行扩散，而是通过空位进行扩散的。

空位扩散与晶体中的空位浓度有直接关系。

晶体在一定温度下总存在一定数量的空位，温度越高，空位数量越多，因此在较高温度下在任一原子周围都有可能出现空位，这便为原子扩散创造了结构上的有利条件。

影响扩散的因素1.温度升高，扩散原子获得能量超越势垒几率增大，且空位浓度增大，有利扩散。

2.原子结合键越弱，扩散激活能越小，扩散系数越大。

3.在间隙固溶体中，扩散激活能较小，原子扩散较快；在置换固溶体中扩散激活能比间隙扩散大得多。

4.晶体的致密度越高，原子扩散时的路径越窄，产生的晶格畸变越大，同时原子结合能也越大，使得扩散激活能越大，扩散系数减小。

5.晶粒尺寸越小，金属的晶界面积越多，晶界扩散对扩散系数的贡献就越大。

6.晶体中的位错对扩散也有促进作用7.化学成分影响：若增加浓度能使原子的扩散激活能减小，扩散系数增大。

4.为什么有些金属材料可以通过热处理强化，而有些不能？答：一般来说，能进行热处理强化的材料必须满足：⑴有固态相变；⑵经冷加工使组织结构处于热力学不稳定状态；⑶表面能被活性介质的原子渗入从而改变表面化学成分。

在固态下不发生相变的纯金属或合金则不能用热处理方法强化。

钢能进行热处理强化，是由于钢在固态下具有相变，比如由珠光体转变为奥氏体，再转变为马氏体。

那些通过热处理不能发生相变的金属材料则不需要机械热处理；比如奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢。

有色金属材料一般也不需要进行热处理，但其中有一些是可以进行热处理的，比如铝合金里的合金元素，二元铝－硅、铝－锰、铝－镁、铝－锌通常都不采用时效强化处理。

而有些二元合金，如铝－铜合金，及三元合金或多元合金，如铝－镁－硅、铝－铜－镁－硅合金等，它们在热处理过程中有溶解度和固态相变，则可通过热处理进行强化。

5.扫描电镜的成像原理，能够得到哪些信息？答扫描电镜成像原理：用聚焦电子束在试样表面逐点扫描成像。

成像信号可以是二次电子，背散射电子或吸收电子。

其中二次电子是最主要的成像信号。

由电子枪发射的电子，经过二级聚光镜及物镜的缩小形成具有一定能量、一定束流强度和束斑直径的微细电子束，在扫描线圈驱动下，于试样表面按一定时间、空间顺序作栅网式扫描。

聚焦电子束与试样相互作用，产生二次电子发射（以及其他物理信号），二次电子发射量随试样表面形貌而变化。

二次电子信号被探测器收集转换成电信号，经视频放大后输入到显像管栅极，调制与入射电子同步扫描的显像管亮度，得到反映试样表面形貌的二次电子像。

可以得到组成材料的颗粒或微晶尺寸大小，可以对料断裂原因的分析、事故原因的分析以及工艺合理性的判定，观察材料原始表面，6.什么是平衡相和非平衡相？7.主要的焊接缺陷有哪些？答1咬边。

2焊瘤。

3夹渣。

4烧穿。

5气孔。

6裂纹。

未焊透或未融合8.什么是S-N曲线？根据材料的疲劳强度试验数据得到的外加应力级s与疲劳寿命n的关系曲线。

以材料标准试件疲劳强度为纵坐标，以疲劳寿命的对数值lg N为横坐标，表示一定循环特征下标准试件的疲劳强度与疲劳寿命之间关系的曲线，称应力－寿命曲线，也称S-N 曲线。

我们通常所说的材料的S-N 曲线，是指把原材料做成圆棒形、在指定的加工精度等级和热处理工艺下的标准试件，得到拉、压、弯曲和扭转作用下的疲劳寿命，从而得到的相应的S-N 曲线。

因此，不同的零件，因形状不同，加工精度和热处理工艺也不尽相同，其S-N 曲线也自然不同。

9.什么是白口铸铁，灰口铸铁？答：碳全部或大部分以渗碳体形式存在，因断裂时断口呈白亮颜色，故称白口铸铁碳大部分或全部以游离的石墨形式存在。

因断裂时断口呈暗灰色故称灰口铸铁。

根据石墨的形态，灰口铸铁可以分为:1普通灰口下铸铁，石墨呈片状2球磨铸铁，石墨呈球状3可断铸铁，石墨呈团絮状4如墨铸铁，石墨呈蠕虫状。

10.什么是固溶强化，强化机制是什么？答融入固溶体中的溶质原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。

这种通过融入某种溶质元素来形成固溶体而使金属强化的现象称为固溶强化。

在溶质原子浓度适当时，可提高材料的强度和硬度，而其韧性和塑性却有所下降。

11.影响合金充型能力的因素有哪些？答1．合金的流动性液态合金本身的流动能力，称为合金的流动性，是合金主要铸造性能之一。

合金的流动性愈好，充型能力愈强，愈便于浇出轮廓清晰、壁薄而复杂的铸件，同时也有利于夹杂物和气体的上浮与排除，有利于凝固过程的补缩。

影响合金流动性的因素很多，但化学成分的影响最为显著。

纯金属和共晶成分的合金，是在恒温下逐层凝固的，凝固层内表面较光滑，对液体的流动阻力小，流动性好；非共晶成分合金是在一定温度范围内结晶的，且为糊状凝固方式，已结晶的树枝晶对液态合金的流动阻力较大，流动性较差，结晶温度范围愈大，则合金的流动性愈差。

2．浇注条件(1) 浇注温度。

浇注温度愈高，合金的粘度下降，且因过热度大，合金在铸型中保持流动时间长，故充型能力强。

反之充型能力差。

(2) 充型压力。

液态合金在流动方向上所受的压力愈大，则充型能力愈好。

在离心铸造时，液态合金受到了离心力的作用，充型能力较强。

(3)铸型条件。

液态合金充型时，铸型的阻力将影响合金的流动速度；铸型的导热速度也将影响合金的充型能力。

铸型型腔复杂、导热速度快，均会降低液态合金的充型能力。

12.焊接热循环对焊接接头组织的影响？答焊接接头包括焊缝、溶合区和热影响区。

在焊接热循环作用下，焊缝两侧处于固态的母材发生明显的组织和性能变化的区域，称为焊接热影响区。

由于在焊接过程中不均匀的加热和冷却，高温停留时间长，晶粒疯狂长大，故溶合区的性能最差。

焊缝两端母材发生明显的组织和性能变化：冷却后钢材显微晶粒粗大；力学性能、塑性和韧度明显下降。

13.评价金属可锻性的指标答可锻性是金属经受塑性成型的难易程度，塑性好、变形抗力小，金属的可锻性就好1、金属的本质（ 1）化学成分，纯金属比合金的可锻性好，含合金元素少的合金比多的好（2）组织，单相组织（纯金属或固溶体）比多相好，钢中碳化物呈弥散分布比网状分布好，晶粒细化组织比粗大好2、变形条件（ 1）加热温度，滑移力减小，再结晶过程加速，多相状态向单相转变因此，加热温度高，可锻性好但是，温度过高，会引起过烧或过热。

过烧会破坏晶粒间的连接，过热会使晶粒过分长大始锻温度：锻造温度的上限终锻温度：锻造温度的下限碳素钢的锻造温度范围1150/1250-800/850度（2）变形速度，金属材料在单位时间内的变形程度a）变形速度不大时，回复和再结晶来不及消除加工硬化，可锻性下降b）变形速度大于一定值后，由于塑性变形的热效应使材料温度升高，回复和再结晶充分，可锻性提高3）应力状态（1）挤压时，金属呈三向压应力（2）拉拔时，变形材料呈两向压应力和一向拉应力理论和实践表明：a）压应力越多，材料的塑性越好b）拉应力越多，塑性越差14.焊接接头分为哪几个区？答：焊缝区、熔合区、过热粗晶区、相变重结晶区、不完全结晶区、时效脆化区、未受影响区。

15.金属材料的力学性能有哪些？答金属的力学性能是指金属材料抵抗各种外加载荷的能力，其中包括：弹性和刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧度、断裂韧度及疲劳强度等，它们是衡量材料性能极其重要的指标。

16.热固性塑料和热塑性塑料的差异。

17.提高金属塑性的途径？答1.尽量减少金属材料中杂质元素的含量2.合理控制加入金属材料中合金元素的含量3.提高金属材料中成介和组织的均匀性4.合理选择变形温度和变形速度5.减少金属材料变形时的不均匀性18.什么是成分过冷？答：在合金凝固过程中由于溶质再分配引起的过冷就是成分过冷。

成分过冷必须具备两个条件：第一是固液界面前沿溶质的富集而引起成分再分配；第二是固液界面前方液相的实际温度分布，或温度分布梯度必须达到一定的值。

19.钢铁材料渗氮的原理？渗入钢中的氮一方面由表及里与铁形成不同含氮量的氮化铁，一方面与钢中的合金元素结合形成各种合金氮化物，特别是氮化铝、氮化铬。