第十三章 思考與練習(xí)

1、1第十三章第十三章思考與練習(xí)思考與練習(xí)1.簡述滑移和孿生兩種塑性變形機(jī)理的主要區(qū)別。簡述滑移和孿生兩種塑性變形機(jī)理的主要區(qū)別。答：滑移是指晶體在外力的作用下，晶體的一部分沿一定的晶面和晶向相對于另一部分發(fā)生相對移動或切變。滑移總是沿著原子密度最大的晶面和晶向發(fā)生。孿生變形時，需要達(dá)到一定的臨界切應(yīng)力值方可發(fā)生。在多晶體內(nèi)，孿生變形是極其次要的一種補(bǔ)充變形方式。2.設(shè)有一簡單立方結(jié)構(gòu)的雙晶體，如圖設(shè)有一簡單立方結(jié)構(gòu)的雙晶體，如圖1334所

2、示，如果該金屬的滑移所示，如果該金屬的滑移系是系是100，試問在應(yīng)力作用下，該雙晶體中哪一個晶體，試問在應(yīng)力作用下，該雙晶體中哪一個晶體首先發(fā)生滑移？為什么？先發(fā)生滑移？為什么？答：晶體Ⅰ首先發(fā)生滑移，因為Ⅰ受力的方向接近軟取向，而Ⅱ接近硬取向。3.試分析多晶體塑性變形的特點。試分析多晶體塑性變形的特點。答：①多晶體塑性變形體現(xiàn)了各晶粒變形的不同時性。②多晶體金屬的塑性變形還體現(xiàn)出晶粒間變形的相互協(xié)調(diào)性。③多晶體變形的另一個特點還表現(xiàn)出

3、變形的不均勻性。④多晶體的晶粒越細(xì)，單位體積內(nèi)晶界越多，塑性變形的抗力大，金屬的強(qiáng)度高。金屬的塑性越好。4.晶粒大小對金屬塑性和變形抗力有何影響？晶粒大小對金屬塑性和變形抗力有何影響？答：晶粒越細(xì)，單位體積內(nèi)晶界越多，塑性變形的抗力大，金屬的強(qiáng)度高。金屬的塑性越好。5.合金的塑性變形有何特點？合金的塑性變形有何特點？答：合金組織有單相固溶體合金、兩相或多相合金兩大類，它們的塑性變形的特點不相同。單相固溶體合金的塑性變形是滑移和孿生，變形

4、時主要受固溶強(qiáng)化作用，多相合金的塑性變形的特點：多相合金除基體相外，還有其它相存在，呈兩相或多相合金，合金的塑性變形在很大程度上取決于第二相的數(shù)量、形狀、大小和分布的形態(tài)。但從變形的機(jī)理來說，仍然是滑移和孿生。根據(jù)第二相又分為聚合型和彌散型，第二相粒子的尺寸與基體相晶粒尺寸屬于同一數(shù)量級時，稱為聚合型兩相合金，只有當(dāng)?shù)诙酁檩^強(qiáng)相時，才能對合金起到強(qiáng)化作用，當(dāng)發(fā)生塑性變形時，首先在較弱的相中發(fā)生。當(dāng)?shù)诙嘁约?xì)小彌散的微粒均勻分布于基體相

5、時，稱為彌散型兩相合金，這種彌散型粒子能阻礙位錯的運動，對金屬產(chǎn)生顯著的強(qiáng)化作用，粒子越細(xì)，彌散分布越均勻，強(qiáng)化的效果越好。6.冷塑性變形對金屬組織和性能有何影響？冷塑性變形對金屬組織和性能有何影響？3塑性的影響主要表現(xiàn)為:①碳碳對碳鋼性能的影響最大。碳能固溶于鐵，形成鐵素體和奧氏體，它們具有良好的塑性。當(dāng)鐵中的碳含量超過其溶碳能力時，多余的碳便以滲碳體Fe3C形式出現(xiàn)，它具有很高的硬度，而塑性幾乎為零。②磷磷是鋼中的有害雜質(zhì)，在鋼中有

6、很大的溶解度，易溶于鐵素體，使鋼的塑性降低，在低溫時更為嚴(yán)重，這種現(xiàn)象稱為冷脆性。。此外，磷具有極大的偏析傾向，能促使奧氏體晶粒長大。③硫硫是鋼中的有害物質(zhì)，主要與鐵形成FeS，F(xiàn)eS與鐵形成易熔共晶體FeFeS，產(chǎn)生“熱脆”現(xiàn)象。④氮氮在鋼中主要以氮化物Fe4N形式存在。在300ｏC左右加工，會出現(xiàn)所謂的“藍(lán)脆”現(xiàn)象。⑤氫、氧氧在鋼中溶解度很小，主要以Fe3O4、Al2O3和SiO2等夾雜物出現(xiàn)，降低鋼的塑性；Fe3O4還與FeS形成

7、易熔共晶體，分布于晶界處，造成鋼的熱脆性。鋼中溶氫，會使鋼的塑性、韌性下降，造成所謂“氫脆”。⑥錳作用之一是顯著提高鐵素體強(qiáng)度；作用之二是脫硫，錳與硫化合生成MnS，以消除FeS的熱脆現(xiàn)象。⑦錫、鉍、鉛、銻、砷這幾種低熔點合金元素在鋼中的溶解度很低，它們在鋼中以純金屬相存在于晶界，易造成鋼的熱脆性。⑧稀土元素鋼中加入少量稀土元素可以改善鋼的塑性，但加入過量的稀土元素會在晶界處析出，反而會降低塑性。13.組織狀態(tài)、變形溫度應(yīng)變速率對金屬塑

8、性有何影響？組織狀態(tài)、變形溫度應(yīng)變速率對金屬塑性有何影響？答：組織狀態(tài)狀態(tài)對金屬塑性的影響：組織狀態(tài)狀態(tài)對金屬塑性的影響：當(dāng)金屬材料的化學(xué)成分一定時，組織狀態(tài)的不同，對金屬的塑性有很大影響。⑴晶格類型的影響，面心立方（滑移系12個）的金屬塑性最好；體心立方晶格（滑移系12個）塑性次之，密排六方晶格的金屬塑性更差。⑵晶粒度的影響，晶粒度越小，塑性越高，晶粒度均勻的塑性好，晶粒大小相差懸殊的多晶體，各晶粒間的變形難易程度不同，造成變形和應(yīng)力

9、分布不均勻，所以塑性降低。⑶相組成的影響，當(dāng)合金元素以單相固溶體形式存在時，金屬的塑性較高；當(dāng)合金元素以過剩相存在時，塑性較低。⑷鑄造組成的影響，鑄造組織具有粗大的柱狀晶粒，具有偏析、夾雜、氣泡、疏松等缺陷，因而塑性較差。變形溫度對金屬塑性的影響：變形溫度對金屬塑性的影響：對大多少金屬而言，總的趨勢是隨著溫度升高，塑性增加。但是這種增加并不是線性的，在加熱的某些溫度區(qū)間，由于相態(tài)或晶界狀態(tài)的變化而出現(xiàn)脆性區(qū)，使金屬的塑性降低。（藍(lán)脆區(qū)和