金属学与热处理(哈尔滨工业大学第二版)课后习题答案附总复习提纲加习题.pdfVIP

第六章 1. 试用多晶体的塑性变形过程说明金属晶粒越细强度越高、塑性越好的原因是什么？ 2. Hall-Petch σs d 2 答：由 公式可知，屈服强度 与晶粒直径平方根的倒数 v 呈线性关系。 在多晶 体中，滑移能否从先塑性变形的晶粒转移到相邻晶粒主要取决于在已滑移晶粒晶界附近的位错塞 积 群所产生的应力集中能否激发相邻晶粒滑移系中的位错源，使其开动起来，从而进行协调性的多滑移。 τ nτ n τ n 由 0 知，塞积位错数目 越大，应力集中越大。位错数目 与引起塞积的晶界到位错源的距离成 正比。晶粒越大，应力集中越大，晶粒小，应力集中小，在同样外加应力下，小晶粒需要在较大的外 加应 力下才能使相邻晶粒发生塑性变形。在同样变形量下，晶粒细小，变形能分散在更多晶粒内进 行，晶粒内部和晶界附近应变度相差较小，引 起的应力集中减小，材料在断裂前能承受较大变形量， 故具有较大的延伸率和断面收缩率。另外，晶粒 细小，晶界就曲折，不利于裂纹传播，在断裂过程 中可吸收更多能量，表现出较高的韧性。 2.金属材料经塑性变形后为什么会保留残留内应力？研究这部分残留内应力有什么实际意义？ 金属 材料经塑性变形后为什么会保留残留内应力？研究这部分残留内应力有什么实际意义？ 答： 残余内应力存在的原因 1）塑性变形使金属工件或材料各部分的变形不均匀，导致宏观变形不均匀； 2）塑性变形使晶粒或亚晶粒变形不均匀，导致微观内应力； 3）塑性变形使金属内部产生大量的位错或空位，使点阵中的一部分原子偏离其平衡位置，导致 点阵畸变 内应力。 实际意义：可以控制材料或工件的变形、开裂、应力腐蚀；可以利用残留应力提高工件的使用寿 命。 3.何谓脆性断裂和塑性断裂，若在材料中存在裂纹时，试述裂纹对脆性材料和塑性材料断裂过程中的 影响。 答：塑性断裂又称为延性断裂，断裂前发生大量的宏观塑性变形，断裂时承受的工程应力大于材 料的屈服强度。在塑性和韧性好的金属中，通常以穿晶方式发生塑性断裂，在断口附近会观察到大龄 的塑性变形痕迹，如缩颈。 金属脆性断裂过程中，极少或没有宏观塑性变形，但在局部区域任然存在着一定的微观塑性变 形。断裂时承受的工程应力通常不超过材料的屈服强度，甚至低于按宏观强度理论确定的许用应力， 因此又称为低应力断裂。 在塑性材料中，断裂是胃口形成、扩大和连接的过程，在打的应力作用下，基体金属产生塑性 变形后，在基体和非金属夹杂物、析出相粒子周围产生应力集中，使界面拉开，或使异相颗粒折断形 成微孔。微孔扩大和链接也是基体金属塑性变形的结果。当微孔扩大到一定的程度，相邻微孔见的金 属产生较大的塑性变形后就发生微观塑性失稳，就像宏观实验产生缩颈一样，此时微孔将迅速扩大， 直至细缩成一线，最后由于金属与金属件的连线太少，不足以承载而发生断裂。 脆性材料中，由于断裂前既无宏观塑性变形，又无其他预兆，并且一旦开裂后，裂纹扩展迅速， 造成整体断裂或河大的裂口，有时还产生很多碎片，容易导致严重事故。 4.何谓断裂韧度，它在机械设计中有何作用？ 答：在弹塑性条件下，当应力场强度因子增大到某一临界值，裂纹便失稳扩展而导致材料断裂， 这个临界或失稳扩展的应力场强度因子即断裂韧度。它反映了材料抵抗裂纹失稳扩展即抵抗脆断的能 力，是材料的力学性能指标。 5.分析回复和再结晶阶段空位与位错的变化及其对性能的影响。 答：回复可分为低温回复，中温回复以及高温回复。低温回复阶段主要是空位浓度明显降低。原 因： 低温回复阶段主要是空位浓度明显降低。中温回复阶段由于位错运动会导致异号位错合并而相 互抵消， 此阶段由于位错运动会导致异号位错合并而相互抵消，位错 密度有所降低，但降幅不大。 所以力学性能只有很少恢复。 密度有所降低，但降幅不大。所以力学性能只有很少恢复。高温回复 的主要机制为多边化。 多边化 由于同号刃型位错的塞积而导致晶体点阵弯曲， 由于同号刃型位错 塞积而导致晶体点阵弯曲，在退火过程中 通过刃型位错的攀移和滑移，通过刃型位错的攀移和滑移， 使同号刃型位错沿垂直于滑移面的方向排列成小角度的亚晶界。此过程称为多边 （形）化。 多晶体 金属塑性变形时， 多晶体金属塑性变形时， 金属塑性变形时滑移通常是在许多互相交 截的滑移面 上进行，截