《金属材料与热处理》复习资料(1)

《金属材料与热处理》复习思考题参考答案

第一章金属的力学性能

1．解释下列名词金属的力学性能，弹性极限，载荷，应力，强度，硬度，塑性。

答：金属的力学性能：是指金属在外力作用下所表现出来的性能。

弹性极限：是指金属材料在外力作用下，只发生弹性变形而不发生塑性变时所能承受的最大应力。

载荷：是指金属材料在加工及使用过程中所受到的各种外力。其符号用F表示。

应力：指单位面积上的内应力。

强度：是指金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力，是工程技术上重要的力学性能指标。

硬度：材料抵抗局部变形特别是塑性变性压痕或划痕的能力。

塑性：是金属材料断裂前产生塑性变形的能力。

2、什么是金属的疲劳？简述疲劳断裂的特点。

答：金属材料在受到交变应力或重复循环应力时往往在工作应力小于屈服强度的情况下突然断裂，这种现象称为疲劳。

疲劳断裂的特点：由于疲劳的应力比屈服强度低，所以不论是韧性材料还是脆性材料，在疲劳断裂前，均没有明显的塑性变形，它是在长期累积损伤过程中，经裂纹萌生和缓慢扩展到临界尺寸时突然发生的。由于断裂前没有明显的预兆，故疲劳断裂危险性极大。宏观断口一般可明显地分为三个区域，即疲劳源，疲劳裂纹扩展区和瞬间断裂区。疲劳源多在机件的表面处。

第二章金属的晶体结构

1．解释下列名词

点缺陷，线缺陷，面缺陷，晶体，晶格，晶胞，单晶体，晶粒，晶界，合金，组亓，相，固溶体，金属化合物。

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。

晶体：是指组成物质的原子或分子在空间排列是有规则、有序排列的物体。

晶格：把点阵中的结点假想用一系列平行直线连接起来构成空间格架称为晶格。

晶胞：构成晶格的最基本单元。

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。

晶粒：多晶体中的每个外形不规则的、呈颗粒状的小晶体称为晶粒。

晶界：晶粒与晶粒之间的分界线称为晶界。

合金：通过熔炼，烧结或其它方法，将一种金属元素同一种或几种其它元素结合在一起所形成的具有金属特性的新物质，称为合金。

组亓：组成合金的最基本的、独立的物质称为组元

相：在纯金属或合金中，凡成分相同、结构相同并与其它部分有界面分开的均匀组成部分，均称之为相。

固溶体：合金的组元之间以不同的比例混合，混合后形成的固相的晶格结

构与组成合金的某一组元的相同，这种相称为固溶体。

金属化合物：合金的组元间发生相互作用形成的一种具有金属性质的新相，

称为金属化合物。它的晶体结构不同于任一组元，用分子

式来表示其组成。

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、Zn 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.实际金属晶体中存在哪几种缺陷？这些缺陷对金属性能有何影响？

答：金属实际晶体中存在点缺陷、线缺陷和面缺陷三种晶体缺陷。这些缺陷对金属性能的影响如下：1）点缺陷造成局部晶格畸变，使金属的电阻率，屈服强度增加，密度发生变化。2）线缺陷形成位错对金属的机械性能影响很大，位错极少时，金属强度很高。3）面缺陷晶界和亚晶界越多，晶粒越细，金属强度越高金属塑变的能力越大，塑性越好。

总之，材料的强度硬度增加，随着点、线缺陷量的增加，材料的塑性韧性下降，而随着面缺陷量的增加，塑性和韧性反而提高。

4.金属中常见的晶体结构有哪几种？

答：金属中常见的晶体结构有：体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格三种

5.固溶体有哪几种类型？固溶体与化合物有何区别？

答：间隙固溶体固溶体根据溶质在溶剂中所占据的位置不同分为和置换固溶体。固溶体与化合物的区别是：固溶体与化合物的区别是：

1）固溶体的晶格结构保持了溶剂的晶格结构，化合物的晶格结构不

同于任何一种组元。

2）化合物的硬度高而脆，熔点高，通常不做为主相，而作为强化相。

6.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。

第三章纯金属的结晶

1．解释下列名词：

机械混合物；枝晶偏析。

答：

机械混合物：合金的组织由不同的相以不同的比例机械的混合在一起，称机械混合物。

枝晶偏析：实际生产中，合金冷却速度快，原子扩散不充分，使得先结晶出来的固溶体合金含高熔点组元较多，后结晶含低熔点组元较

多，这种在晶粒内化学成分不均匀的现象称为枝晶偏析。

2.金属形核的方式有几种？通常金属结晶时形核的主要方式是哪一种？晶粒的形态如何？

答：金属形核的方式有：自发形核（均质形核）和非自发形核（异质形核）两种。

金属通常以非自发形核为主要形核方式。（需能量小）

晶粒的形态通常为树枝晶。

3.影响晶粒大小的因素有哪些？如何影响晶粒大小？

答：影响晶粒大小的因素是形核率（N）和长大速度（G）。

形核率提高的比长大速度更快，即N/G增大时，晶粒更细小。

4.什么叫同素异晶转变？其转变与纯金属的结晶有何异同？