809材料科学基础答案Word文档下载推荐.docx
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（4r/VJ）38
v为每个原子的体积，V为晶胞的体积。
其中n为晶
分）
理论密度
：
?
0,
2原子晶胞55.847gmol
『0'
37.8814gcm
2.86610*cm6.0231023原子mol
（6
（2）晶面间距
dhkl
na
忙—厂|2
dioo
d110
dm
2,1202022
..121202
a/86610J.43310,cm
2.86610-
=2.02710Jcm
2
286610'
=0.82710上cm
（当h+k+l=偶数时，前边没有1/2）
（3）（110）晶面间距最大，它是体心立方的最密排面。
其晶面之间原子结合力最弱，所以是滑移面。
（3分）
2.镁具有密排六方结构，a=0.3223nm,c=0.5123nm，熔点Tm=659"
C，锆也具有密排
六方结构，a=0.32022nm，c=0.51991nmTm=1855：
；
C。
铸造生产中，在镁中加入
少量锆，可以起到什么作用？
请用点阵匹配原理说明之。
（15分）（P238第六章材料的凝固非均匀形核，类似于人工降雨）答:
在铸造生产中，在Mg熔体中加入少量锆，能够促进非均匀形核，提高形
核率，细化晶粒，属于变质处理。
这是提高性能的重要手段。
（6分）
基底锆结构与镁晶体结构完全相同，其晶格常数接近。
符合非均匀形核的点阵匹配原理。
此外，基底锆熔点高于镁晶体，属于活性介质。
因此可以降低
基底与金属晶体之间的表面能6b。
由cos’二dYsb可知，减小了接触角e。
由
-SL
形核率。
△G非/△G均=
（9分）
3.铝的临界分切应力为0.79MPa，用铝单晶体拉伸时，拉伸轴为1100丨晶向
（1）在立方晶系的一个晶胞中画出铝们1）滑移面上的三个滑移方向，并在图
中标出其晶向指数。
（p332单晶体的塑性变形）
（2）计算（111）滑移面上可能开动的滑移系。
（15分）
故滑移面的）的法线方向与拉力轴loo的夹角为
G={=—一—zz!
.94MPa
"
scosCos13-1.2
（P331施密特定律）
4•根据塑性变形的位错理论分别说明硬脆第二相为层片状和弥散粒状时，材
变形的影响）
第二相为脆性相，并且以层片状分布，会使基体的变形受到阻碍，材料的
强、硬度提高，片层越薄，强化作用越大，属于相界面强化机理。
当第二相以细小的颗粒弥散分布于基体相中时，阻碍合金中位错的运动，
产生显著的强化作用。
根据第二相粒子与位错交互作用的方式不同，通常把第二相粒子分为不可变形的”和可变形的”两类。
（7分）
不可变形颗粒对位错运动的阻碍作用为位错绕过粒子的机制。
位错绕过粒子前进时，运动的阻力增加，且随着位错环的增多，继续变形时必须增大外加应力，使得金属的变形抗力迅速提高。
如果第二相为硬度不高、尺寸较小的可变形颗粒时，位错将切过粒子，使
粒子与基体同时变形。
位错切过粒子时，增加了表面积，提高了界面能；
由于第二相的结构往往与基体不同，位错切过粒子时，造成滑移面上原子的错排，引起能量升高；
颗粒周围存在弹性应力场（由于颗粒与基体的比容差别，而且颗粒与基体之间往往保持共格或半共格结合）与位错交互作用，对位错运动有阻碍作用。
这些因素都增大了位错运动的阻力，使得金属变形抗力增加。
（7
5.画出Fe—Fe3C相图，并回答下列问题：
（P176铁碳合金相图）
（1）用相组成物填写相图各区。
（2）说明相图中GS、ES、PQ线的意义。
（3）用结晶冷却曲线分析共晶合金的平衡结晶过程（写出各阶段的组织组成
物和反应式），计算室温下共晶组织中相组成物的相对量。
（4）图1中哪个是共晶合金的室温平衡组织？
（30分）
A）B）C）
D）
图1铁碳合金室温平衡组织（4%硝酸酒精腐蚀）
QoF<
答:
（6分）
（1）相区
（2）GS线——奥氏体与铁素体之间的转变曲线。
ES线——碳在奥氏体中的溶解度曲线。
PQ线——碳在铁素体中的溶解度曲线。
（6
⑶结晶冷却曲线（3分）各阶段的组织组成物（5分）反
应式（3分）
相组成物的相对量（4分）
a%）6.69一4.3100%:
35.7%,Fe3C（%）=1-35.7%：
64.3%。
6.69-0.00083
（4）图1中A图是该成分合金的室温平衡组织。
（3分）
二、选做题（每题15分，任选3题）
1.已知直径为10mm的T8钢试样，Aci：
730C。
画出T8钢的过冷奥氏体等
温转变曲线。
将等温退火、正火、正常淬火和等温淬火的冷却工艺曲线画在
上面，说明加热温度、冷却方式（介质）及得到的组织。
表1T8钢的热处理工艺和组织（9分）
工艺编号
1
3
加热温
度c
750~780
冷却方式
等温
空冷
水冷
硝盐浴
组织
P
S
M+A残
B下
工艺名称
等温退火
正火
正常淬
火
等温淬火
2.比较钢中索氏体和回火索氏体的形成条件、相组成、显微组织形态及性能的
异同。
形成条件（4
相组成（3分）
组织形态（4
性能（4分）
索氏体
a+Fe3C
细片状Fe3C
硬度相同时、
回火索氏体的强度以及塑、韧性高于索氏体
回火索氏体
调质
粒状Fe3C
3.采用20CrMnTi钢制造汽车变速箱齿轮，齿面HRC58〜62,心部要求有高的
韧性，HRC30〜35。
（1）编写简明加工工艺路线。
（2）说明加工工艺路线中的热处理的作用。
（P280扩散第二定律的应用：
渗
碳）
（3）其使用态表层组织是什么？
（4）此钢合金元素各起什么作用?
（2）正火：
改善锻造后的组织，细化、均匀化组织，消除内应力，提高其切削
加工性。
渗碳：
表面获得咼碳，保证经淬火后得到咼的硬度、咼耐磨性。
淬火：
齿表面获得高硬度、高耐磨性。
低温回火：
在保持高硬度、高耐磨性前提下，减少淬火应力、降低脆性、稳定
组织。
（4分）
（3）
最
终热处
理
后
的表面
组
织
为M回+K+A，
（4）
合
金元素
Cr
和
Mn提
高
淬
透性，Ti细化晶粒
4、简述位错反应的基本条件。
并判断下述位错反应能否进行：
（P340位错的反应）
a-aa
[101][011]—；
[110]
222
解：
位错反应的条件包括：
几何条件和能量条件。
对于该位错反应：
几何条件满足。
（4分）
能量条件满足。
故反应成立。
（1分）
5、图2所示为Pb-Sn二元相图。
示意画出400cC、3000C和1830C这三个温度下的吉布斯自由能-成分曲线。
500
，卩.一上」.F人一丄-I-rIQ
Pb102G304050607Q8090$n
叫J驚）
图2Pb-Sn二元相图
由题意，贝U各温度下的自由能成分曲线如下：
（各5分）
%；
*）
6、三元系中的四相平衡转变主要有哪几种类型？
写出各四相平衡转变的反应
式。
分别写出图3垂直截面中:
相区、-相区和水平线的转变反应
图3有限固溶三元相图的垂直截面图
答：
三元系中的四相平衡转变主要有共晶型、包共晶型和包晶型三种类型（3
分）。
共晶型：
lJtg+B+y（2分）
包共晶型：
了（2分）
包晶型：
l+g+BJt了（2分）
图3中
L相区转变反应式：
L-T（2分）
LI心相区转变反应式：
L「T「（2分）
水平线转变反应式：
L「T，；
。
（2分）
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