材料力学答案

习题二

2-3什么是过冷度？过冷度与冷速有何关系？过冷度对金属结晶后的晶粒大小有何影响？

答：⑴过冷度是理论结晶温度与实践结晶温度之差。

⑵冷速越快则过冷度越大，同理，冷速越小则过冷度越小。

⑶过冷度越大则晶粒越小，同理，过冷度越小则晶粒越大。

2-4晶粒大小对金属的力学性能有什么影响？为什么？简述在凝固阶段晶粒细化的途径？

答：⑴在一般情况下，晶粒越小，其强度、塑性、韧性也越高。

⑵因为在晶粒越小则晶界形成就越多，产生晶体缺陷（面缺陷），

在晶界处晶格处于畸变状态，故晶界能量高，因此晶粒的大小对金属的力学性能有影响。

⑶在凝固阶段晶粒细化的途径有下列三种：

①提高结晶时的冷却速度、增加过冷度。

②进行变质处理：在大体积的液态金属在浇注前人工加入少量的

变质剂（人工制造的晶核），从而形成大量非自发结晶核心而得到细晶粒组织。

③在也太金属结晶时采用机械振动、超声波振动、电磁搅拌等。

2-5什么是固溶体？固溶体有何晶格特性和性能特点？何为固溶强化？

答：⑴固溶体是溶质原子溶于溶剂晶格中而仍保持溶剂晶格类型的合金相。

⑵固溶体中溶剂由于溶质原子的溶入造成固溶体晶格产生畸变，

使合金的强度与硬度提高，而塑性和韧性略有下降。

⑶通过溶入原子，使合金强度和硬度的方法称之为固溶强化。

2-5什么是金属化合物？金属化合物有何晶格特性和性能特点？何为弥散强化？

答：⑴金属化合物（又称中间相）是指合金组元之间相互作用形成具有金属特征的物质。

⑵金属化合物的晶格类型和性能不同于组元，具有熔点高、硬度

高、脆性大的特点。它在合金中能提高其强度、硬度，但降低其塑性、韧性。

⑶如果金属化合物呈细小颗粒均匀分布在固溶体的基本相上，则

将使合金的强度、硬度、耐磨性明显提高，这一现象称弥散强化。

2-12根据Fe-Fe3C相图，解释下列现象：

1）在室温下，W c=0.8%的碳钢比W c=0.4%碳钢硬度高，比W c=1.2%的碳钢强度高？

答：因为W c=0.8%的碳钢比W c=0.4%的渗碳体多，因而W c=0.8%的碳钢比W c=0.4%碳钢硬度高。同时W c=1.2%的含渗碳体高于W c=0.8%，使得钢脆性增加，强度下降，因而比W c=1.2%的强度

高。

2）钢铆钉一般用低碳钢制造？

答：因为低碳钢的含碳量低塑性比较好。

3）绑扎物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物时都用钢丝绳（用60钢、65钢等制成）。

答：因为铁丝含碳量低，所以塑性好适应于绑扎。同理钢丝绳强度高和耐磨性好适用于掉重物。

4）在1000o C时，Wc=0.4%的钢能进行锻造，而Wc=4.0%的铸铁不能进行锻造。

答：其韧性和强度在正常锻造比例情况下可以锻造，Wc=4.0%是铸铁的含碳量，高于可锻性铸铁的含碳量，可锻性铸铁的含碳量一般不高于1.4%，因此Wc=0.4%的钢能进行锻造，而Wc=4.0%的铸铁不能进行锻造。

5）钳工锯削T8、T10、T12等退火钢材比锯削10钢、20钢费力，且锯条易磨钝。

答：因为锯削T8、T10、T12等退火钢材属于低碳钢，比较软。而锯削10钢、20钢比较硬，因此锯条易磨钝且费力。

6）钢适宜压力加工成形，而铸铁适宜成形。

答：因为钢含碳量在0.0218～2.11%之间，塑性比较大，抗拉性能比较好，而流动性不好。铸铁含碳量在2.11～6.69%脆性比较大，抗压性能比较好，而抗拉强度很小，但流动性很好，所以说钢适宜压力加工成型而铸铁适宜铸造成型。