七章 回复与再结晶习题答案(西北工业大学 刘智恩)

1 .设计了确定恒定温度(t )下再结晶核率n和生长线速度g的实验方法。2 .金属铸件能通过再结晶退火使晶粒细化吗？3 .固体且没有变态的金属和合金，如果没有熔化的话，可以改变其晶粒的大小吗？ 可以用什么方法改变？4 .介绍了金属在冷变形、恢复、再结晶和晶粒生长各个阶段晶体缺陷的行为和表现，说明了在各个阶段促进这些晶体缺陷运动的驱动力是什么。5 .如图7-4所示，在间隔一定的两辊间轧制1寸型铜片。(1)描绘该铜片完全再结晶后的晶粒大小在片长度方向上变化的情况(2)在较低的温度下退火，在哪里会先发生再结晶？ 为什么？6 .如图7-5所示。 -真的？ 的再结晶结束的晶粒尺寸和再结晶前的冷加工量的关系。 图中的曲线显示，3种不同的退火温度对晶粒大小影响不大。 这种现象与一般所说的“退火温度越高，退火后的晶粒就越大”相矛盾吗？ 我该怎么解释呢？7 .如果将再结晶温度定义为在1 h以内实现95%的再结晶的温度，则在阿雷尼乌斯(Arrhenius )方程式中，N=N0exp ()、G=G0exp ()，再结晶温度为g和方向的函数。(1)决定再结晶温度和G0，N0，Qg，Qn的函数关系(2)说明n0、G0、Qg、Q0的意义及其影响因素。8 .为了使某纯铝的晶粒微细化，使其冷变形5%后，在650退火1小时，组织反而粗大化的冷变形量增大到80%，在650退火1 h也能得到粗大的晶粒。 分析了其原因，指出了上述工艺的不合理之处，制定了合理的晶粒细化工艺。9 .将冷铜线作为架空线使用时(要求一定强度)和使用电灯花线时(要求韧性)，分别采用什么样的最终热处理技术好呢？10 .比较脱应力退火过程和动态恢复过程的位错运动的差异。 如何从微观组织中区分动作、静态恢复和动作、静态再结晶？11 .某低碳钢零件要求各向同性，但热加工后形成较明显的带状组织。 提出一些具体的方法，减少或消除热加工中形成带状组织的因素。12 .为什么金属材料热加工后的机械性能比铸造状态好？13 .由于灯泡的钨丝在非常高的温度下工作，所以会生长出显着的晶粒。 如果形成横跨灯丝的大晶粒，灯丝有时会变脆，会因加热和冷却时的热膨胀产生的应力而断裂。 试着找出延长钨丝寿命的方法。14. Fe-Si钢(Wsi为0.03 )中，测定的MnS粒子的直径为0.4mm，每1 mm2的粒子数为2105个。 计算MnS对该钢正常热处理时奥氏体晶粒生长的影响(即计算奥氏体晶粒尺寸)。15 .判断以下看法是否正确：(1)采用适当的再结晶退火，可使金属铸件晶粒微细化。(2)动态再结晶仅在热变形状态下发生，因此室温下变形的金属不会动态再结晶。(3)多角化汇总分散分布的位错形成位错壁，通过位错应力场的重叠使晶格应变增大。(4)冷变形后再结晶退火的金属，晶粒可微细化。(5)显示某铝合金的再结晶温度为320，该合金在320以下只能恢复，在320以上必定会发生再结晶。(6) 20#钢的熔点低于纯铁，因此其再结晶温度也低于纯铁。(7)恢复、再结晶、晶粒生长三个过程是形核和核生长过程，其驱动力是储能。(8)金属的变形量越大，晶界弓的核定机构的再结晶方式越容易出现。(9)晶粒的正常生长是大晶粒吞食小晶粒，异常生长是小晶粒吞食大晶粒。(10 )合金中的第二相粒子一般阻碍再结晶，但促进晶粒生长。(11 )再结晶组织是再结晶过程中遗留的变形组织。(12 )变形量大，变形均匀时，重结晶后晶粒容易正常生长，反而容易异常生长。(13 )再结晶是核生长过程，也是相变过程。回去看答案，回到课程网站，进入论坛本网站的着作权和所有权请将王永欣关于本网站的问题发送给发表者请以1024768的分辨率浏览本站的所有页面答案1 .用金相法求出再结晶核率n和生长线速度g。 具体操作：(1)测定n :将变形量大的样品加热至一定温度(丁)，保温，每隔一定时间t取出样品进行淬火，用显微镜观察制成的金相样品，计算再结晶核的个数n，得到一组数据(数个)后制成n-t图，n-t曲线上的各点的倾斜度为该材料的温度丁(2)测定g:(1)对淬火后的一组试样进行金相观察，对每个试样(代表不同的保温时间)测定最大晶核的线尺寸d，制成d-t图，d-t曲线上的各点的斜率为用于在温度下保温不同时间的生长线速度g。2 .再结晶退火应用于冷塑性变形加工的材料，其目的是改善冷变形后材料的组织和性能。 再结晶退火的温度低，一般在临界点以下。 铸件采用再结晶退火时，由于组织发生变态，没有形成新晶核的驱动力(例如冷变形储能等)，因此不能形成新的晶粒，也不能使晶粒微细化。3 .可以。 经过冷变形可以进行再结晶退火的方法。4 .答案见附表2.5。附表2.5冷变形金属加热时晶体缺陷的行为缺陷表现，物理变化晶体缺陷行为缺陷运动驱动力冷加工变形时的主要变形方式是滑动，滑动使晶体中的空穴和位错密度增加，位错分布不均匀剪应力作用回答空位扩散、聚集或消失位错密度降低，位错相互作用重新分布(多角化)弹性应变能再结晶化与低位错密度区相邻的晶界向高位错密度的晶粒扩展。 位错密度减少，能量降低，成为低应变或无应变区域变形储能晶粒长大弯曲界面向其曲率中心方向移动。 微量的杂质原子偏在于晶界区域，有拖曳晶界移动的作用。 这类似于杂质吸附位错中的高斯团阻碍位错运动，影响着晶界的活动性晶粒生长前后的总界面能差，界面移动的驱动力为界面曲率5. (1)铜片完全再结晶后的晶粒大小在片长方向变化的情况如图2.22所示。 根据铜片的宽度不同，退火后的晶粒大小也不同。 最窄的端部几乎不变形，退火后也维持原来的晶粒尺寸处于临界变形范围，随着再结晶后的晶粒粗大的宽度变大，变形度变大，退火后晶粒变细，最终达到稳定值。 在最宽处，变形量大，局部形成变形织构，退火后形成异常大的晶粒。(2)变形越大，冷变形储能越高，越容易重结晶。 因此，在较低温度下退火，在较宽的地方先发生再结晶。6 .再结晶结束后的晶粒尺寸是指再结晶刚结束时没有生长的晶粒尺寸。 如果用再结晶晶粒的中心点间的平均距离d表现再结晶的晶粒的大小，则d、再结晶核率n和生长线速度之间有如下近似关系然后呢由于Qn和Qg基本相等，退火温度对G/N比的影响较弱，即晶粒大小为退火温度较弱的函数。 因此，图中的曲线中再结晶结束的晶粒尺寸与退火温度没有多大关系。再结晶完成后，继续保温会产生晶粒生长的过程。 在这个过程中，退火温度越高(保温时间相同的情况)，退火后的晶粒越大。 这是因为晶粒生长过程是通过大角度的晶界移动进行的。 温度越高，晶界迁移的活化能越低，晶界平均迁移率越高，晶粒生长速度越快，在相同的保温时间内退火后的晶粒变粗大，这与前段的分析不矛盾。8 .前者的工艺由于铝材的变形为临界变形度，因此退火时能够形成个别的再结晶芯，最终晶粒极粗大，后者的工艺由于进行再结晶退火时的温度选择不合理(温度过高)，因此以t再=0.4T溶解估计，t再=100，因此再结晶温度为200 由于采用630退火1 h，晶粒仍然粗大。由此可知，在80%变形量的条件下采用150退火1 h，可以使其晶粒微细化。9 .前者采用脱应力退火(低温退火)，后者采用再结晶退火(高温退火)。10 .在去应力退火过程中，位错通过攀升和滑移重新排列，在由高能态向低能态变化的动态恢复过程中，通过螺旋位错的交错滑移和刃位错的爬升，抵消异号位错，保持位错增殖率和位错消失率之间的动态平衡。从显微组织来看，静态恢复时可见清晰的亚晶界，静态再结晶时形成等轴晶粒，而动态恢复时形成细胞状子结构，动态再结晶时在等轴晶体上形成位错纠缠细胞，比静态再结晶的晶粒细。11 .一是在两相区域不变形二是减少夹杂元素的含量三是采用高温扩散退火，去除元素偏析。 已经出现带状组织的材料，在单相区加热火气处理，可以去除和改善。12 .金属材料在热加工过程中经过动态变形、动态恢复和再结晶过程，柱状晶区和粗等轴晶区消失，取而代之的是细等轴晶粒原铸锭中的许多分散收缩孔、微裂纹等在机械焊接的协助下消失，微偏析也因压缩和扩散而有所减弱，因此材料的致密性和力学13 .在钨丝中分散，形成粒子状第二相(ThO2等)，可以限制晶粒的生长。 如果ThO2的体积分率为，半径为r，晶粒的极限尺寸(为接触角)选择合适的和r，则r尽量变小，即晶粒不生长。 晶粒的微细化大大降低了细丝的脆性，难以断裂，有效地延长了寿命。15.(1)不同。 对于冷变形(大变形量)的金属，通过适当的再结晶退火可以使晶粒微细化。(2)不同。 由于金属的再结晶温度低于室温，室温下的变形也会发生热变形，也会发生动态的再结晶。(3)不同。 在多角化过程中，孔隙浓度降低，位错重合，异号位错相抵消，位错密度降低，晶格畸变减轻。(4)不同。 临界变形度下变形的金属在再结晶退火后，晶粒反而粗大化。(5)不同。 再结晶不是相变。 因此，它可以在较宽的温度范围内变化。(6)不同。 微量溶质原子的存在(20#钢中WC=0.002 )阻碍金属的再结晶，提高其再结晶温度。(7)不同。 只有再结晶过程是形核和核生长过程，其驱动力是储能。(8)不同。 金属的冷变形度小的话，在邻接的晶粒中变形容易变得不均匀，位错密度不同，晶界弓容易出核。(9)不同。 晶粒正常生长是由界面曲率产生的均匀生长，异常生长才是大晶粒吞噬小晶粒的不均匀生长。不是。 合金中的第二相粒子一般阻碍再结晶，也阻碍晶粒的生长。(11 )不是。 再结晶组织是冷变形金属在再结晶(一次、