工程材料期末作业

工程材料期末作业工程材料期末作业 苏健xx00113033 一 第一章习题1 与冷加工比较 热加工给金属件带来的益处有哪 些 答 1 通过热加工 可使铸态金属中的气孔焊合 从而使其致密度得 以提高 2 通过热加工 可使铸态金属中的枝晶和柱状晶破碎 从而使晶 粒细化 机械性能提高 3 通过热加工 可使铸态金属中的枝晶偏析和非金属夹杂分布发 生改变 使它们沿着变形的方向细碎拉长 形成热压力加工 纤维 组织 流线 使纵向的强度 塑性和韧性显著大于横向 如果合理利用热加工流线 尽量使流线与零件工作时承受的最大拉 应力方向一致 而与外加切应力或冲击力相垂直 可提高零件使用 寿命 2 金属经冷塑性变形后 组织和性能发生什么变化 答 晶粒沿变 形方向拉长 性能趋于各向异性 如纵向的强度和塑性远大于横向 等 晶粒破碎 位错密度增加 产生加工硬化 即随着变形量的 增加 强度和硬度显著提高 而塑性和韧性下降 织构现象的产 生 即随着变形的发生 不仅金属中的晶粒会被破碎拉长 而且各 晶粒的晶格位向也会沿着变形的方向同时发生转动 转动结果金属 中每个晶粒的晶格位向趋于大体一致 产生织构现象 冷压力加 工过程中由于材料各部分的变形不均匀或晶粒内各部分和各晶粒间 的变形不均匀 金属内部会形成残余的内应力 这在一般情况下都 是不利的 会引起零件尺寸不稳定 3 划分冷加工和热加工的主要条件是什么 答主要是再结晶温度 在再结晶温度以下进行的压力加工为冷加工 产生加工硬化现象 反之为热加工 产生的加工硬化现象被再结晶所消除 4 实际晶体中的点缺陷 线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响 答 如果金属中无晶体缺陷时 通过理论计算具有极高的强度 随着晶 体中缺陷的增加 金属的强度迅速下降 当缺陷增加到一定值后 金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加 因此 无论点缺陷 线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变 从而使晶 体强度增加 同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻 降低金属的抗腐蚀性能 5 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 二 其它章习题6 常用的化工玻璃有哪几种 各有什么特点 答石 英玻璃 即硅酸盐玻璃 含氧化硅大于95 以上的玻璃称为高硅玻璃 硼硅玻璃硼硅酸盐玻璃 在普通玻璃 氧化钠 氧化钾 氧化钙 氧化镁 中加入氧化硼 耐热玻璃或硬质玻璃 低碱无硼玻璃以硅 铝 钙氧化物为主 碱金属氧化物很少 微晶玻璃玻璃在催化剂或晶核形成剂的作用下 结晶而成的多晶的 不透明 或透明 的新型硅酸盐材料 制备工艺与普通玻璃相似 增加了一道结晶热处理工序 外观像陶瓷 又叫陶瓷玻璃 7 试分析复合材料有什么主要缺点 答树脂基复合材料缺点弹性模 量低 长期耐温性差 老化现象 层间剪切强度低 金属基复合材 料缺点金属复合材料制造工艺复杂 造价昂贵 材料品种少 尚未 能在工业规模生产中应用 陶瓷基复合材料缺点质脆 不宜用于高 应力和高温环境 8 亚共析钢 共析钢和过共析钢的组织有何特点和异同点 答亚共析钢的组织由铁素体和珠光体所组成 其中铁素体呈块状 珠光体中铁素体与渗碳体呈片状分布 共析钢的组织由珠光体所组成 过共析钢的组织由珠光体和二次渗碳体所组成 其中二次渗碳体在 晶界形成连续的网络状 共同点钢的组织中都含有珠光体 不同点亚共析钢的组织是铁素体和珠光体 共析钢的组织是珠光体 过共析钢的组织是珠光体和二次渗碳体9 贝氏体类型组织有哪几 种 它们在形成条件 组织形态和性能方面有何特点 答 1 两种 上贝氏体和下贝氏体 2 上贝氏体的形成温度在600 350 在显微镜下呈羽毛状 它是由许多互相平行的过饱和铁素体片和分 布在片间的断续细小的渗碳体组成的混合物 其硬度较高 可达HRC40 45 但由于其铁素体片较粗 因此塑性和 韧性较差 下贝氏体的形成温度在350 Ms 下贝氏体在光学显微镜下呈黑色 针叶状 在电镜下观察是由针叶状的铁素体和分布在其上的极为细 小的渗碳体粒子组成的 下贝氏体具有高强度 高硬度 高塑性 高韧性 即具有良好的综 合机械性能 10 何谓调质钢 为什么调质钢的含碳量均为中碳 合金调质钢中常 含哪些合金元素 它们在调质钢中起什么作用 何谓调质钢 为什 么调质钢的含碳量均为中碳 合金调质钢中常含哪些合金元素 它 们在调质钢中起什么作用 答通常把经调质处理后才使用的钢称为 调质钢 从碳含量上看 低碳钢在淬火及低温回火状态虽具有良好的综合机 械性能 但它的疲劳极限低于中碳钢 淬透性也不如中碳钢 高碳钢虽然强度高 但它的韧性及塑性很低 因此 调质钢的含碳量均为中碳 合金调质钢中常含合金元素有铬 锰 镍 硅 钼 钨 钒 铝 钛等 合金调质钢的主加元素有铬 锰 镍 硅等 以增加淬透性 它们在钢中除增加淬透性外 还能强化铁素体 起固溶强化作用 辅加元素有钼 钨 钒 铝 钛等 钼 钨的主要作用是防止或减轻第二类回火脆性 并增加回火稳定性 钒 钛的作用是细化晶粒 加铝能加速渗氮过程 三 第一章关于金属的晶体结构的论述1 晶体的特性原子排列可分 为三个等级 即无序排列 短程有序和长程有序 物质的质点 分子 原子或离子 在三维空间作有规律的周期性重 复排列所形成的物质叫晶体 非晶体在整体上是无序的 晶体与非晶体中原子排列方式不同 导致性能上出现较大差异 晶体具有一定的熔点 非晶体则没有 晶体的某些物理性能和力学性能在不同的方向上具有不同的数值成 为各项异性 2 晶体结构与空间点阵晶体结构是指晶体中的质点 分子 原子或 离子 在三维空间有规律的周期性具体排列方式 便于研究晶体中原于 分子或离子的排列情况 近似地将晶体看成 是无错排的理想晶体 忽略其物质性 抽象为规则排列于空间的无 数几何点 这些点代表原子 分子或离子 的中心 也可是彼此等同的原子群或 分子群的中心 各点的周围环境相同 这种点的空间排列称为空间点阵 简称点阵 从点阵中取出一个仍 能保持点阵特征的最基本单元叫晶胞 将阵点用一系列平行直线连接起来 构成一空间格架叫晶格 晶胞选取应满足下列条件 1 晶胞几何形状充分反映点阵对称性 2 平行六面体内相等的棱和角数目最多 3 当棱间呈直角时 直角数目应最多 4 满足上述条件 晶胞体积应最小 晶胞的尺寸和形状可用点阵参数来描述 它包括晶胞的各边长度和 各边之间的夹角 根据以上原则 可将晶体划分为7个晶系 用数学分析法证明晶体的空间点阵只有14种 故这14种空间点阵叫 做布拉菲点阵 分属7个晶系 空间点阵虽然只可能有14种 但晶体 结构则是无限多的 3 晶向指数与晶面指数常常涉及到晶体中某些原子在空间排列的方 向 晶向 和某些原子构成的空间平面 晶面 为区分不同的晶 向和晶面 需采用一个统一的标号来标定它们 这种标号叫晶向指 数与晶面指数 4 晶向指数与晶面指数4 1晶向指数和标定 1 以晶格中某结点为原点 取点阵常数为三坐标轴的单位长度 建 立右旋坐标系 定出欲求晶向上任意两个点的坐标 2 末 点坐标减去 始 点坐标 得到沿该坐标系备轴方向移动 的点阵参数的数目 3 将这三个值化成一组互质整数 加上一个方括号即为所求的晶向 指数 u vw 如有某一数为负值 则将负号标注在该数字上方4 2晶面指数 的标定 1 建立如前所述的参考坐标系 但原点应位于待定晶面之外 以避 免出现零截距 2 找出待定晶面在三轴的截距 如果该晶面与某轴平行 则截距为 无穷大 3 取截距的倒数 将其化为一组互质的整数 加圆括号 得到晶面 指数 h kl 4 3六方系晶面及晶向指数标定坐标系使用了四轴 四轴制中 晶面指数的标定同前 采用四抽坐标 晶向指数用 u vt w 表示 其中t u v 原子排列相同的晶向为同一晶向族 六方系按两种晶轴系所得的晶相指数可相互转换如下 4