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材料成型基本原理课后答案 第十三章 摸索与练习 简述滑移与孪生两种塑性变形机理的主要区分； 答 : 滑移就是指晶体在外力的作用下 , 晶体的一部分沿肯定的晶面与晶向相对于另一部分发生相对移 动或切变；滑移总就是沿着原子密度最大的晶面与晶向发生； 孪生变形时 , 需要达到肯定的临界切应力值方可发生；在多晶体内 变形方式； , 孪生变形就是极其次要的一种补充 设有一简洁立方结构的双晶体 , 如图 13-34 所示 , 假如该金属的滑移系 就是 100 , 滑移？为什么？ 试问在应力作用下 , 该双晶体中哪一个晶体 第一发生 答 : 晶体第一发生滑移 接近硬取向； 试分析多晶体塑性变形的特点； , 由于受力的方向接近软取向 , 而 答: 多晶体塑性变形表达了各晶粒变形的不同时性； 多晶体金属的塑性变形仍表达出晶粒间变形的相互和谐性； 多晶体变形的另一个特点仍表现出变形的不匀称性； 多晶体的晶粒越细 , 单位体积内晶界越多 , 塑性变形的抗力大 , 金属的强度高；金属的塑性越好； 4， 晶粒大小对金属塑性与变形抗力有何影响？ 答: 晶粒越细 , 单位体积内晶界越多 5， 合金的塑性变形有何特点？ , 塑性变形的抗力大 , 金属的强度高；金属的塑性越好； 答 : 合金组织有单相固溶体合金，两相或多相合金两大类 , 它们的塑性变形的特点不相同； 单相固溶体合金的塑性变形就是滑移与孪生 , 变形时主要受固溶强化作用 , 多相合金的塑性变形的特点 : 多相合金除基体相外 , 仍有其它相存在 , 呈两相或多相合金 , 合金的 塑性变形在很大程度上取决于其次相的数量，外形， 移与孪生； 大小与分布的外形； 但从变形的机理来说 , 仍旧就是滑 依据其次相又分为聚合型与弥散型 型两相合金 , 只有当其次相为较强相时 , 其次相粒子的尺寸与基体相晶粒尺寸属于同一数量级时 , 称为聚合 , 才能对合金起到强化作用 , 当发生塑性变形时 , 第一在较弱的相中发 生；当其次相以细小弥散的微粒匀称分布于基体相时 , 称为弥散型两相合金 , 这种弥散型粒子能阻碍位错的 运动 , 对金属产生显著的强化作用 , 粒子越细 , 弥散分布越匀称 , 强化的成效越好； 6， 冷塑性变形对金属组织与性能有何影响？ 答 : 对组织结构的影响 : 晶粒内部显现滑移带与孪生带 ; 晶粒的外形发生变化 维状 ; 晶粒的位向发生转变 向), 从而形成变形织构； : 随变形程度的增加 , 等轴晶沿变形方向逐步伸长 , 当变形量很大时 , 晶粒组织成纤 : 晶粒在变形的同时 , 也发生转动 , 从而使得各晶粒的取向逐步趋于一样 ( 择优取 对金属性能的影响 : 塑性变形转变了金属内部的组织结构 , 因而转变了金属的力学性能； 随着变形程度的增加 , 金属的强度，硬度增加 , 而塑性与韧性相应下降；即产生了加工硬化； 7， 产生加工硬化的缘由就是什么？它对金属的塑性与塑性加工有何影响？ 答 : 加工硬化 : 在常温状态下 , 金属的流淌应力随变形程度的增加而上升； 增加变形外力或变形功；这种现象称为加工硬化； 为了使变形连续下去 , 就需要 加工硬化产生的缘由主要就是由于塑性变形引起位错密度增大 , 导致位错之间交互作用增强 , 大量形成 缠结，不动位错等障碍 , 形成高密度的“位错林” , 使其余位错运动阻力增大 , 于就是塑性变形抗力提高； 8， 什么就是动态回复？动态回复对金属热塑性变形的主要软化机制就是什么？ 答: 动态回复就是层错能高的金属热变形过程中唯独的软化机制； 对于层错能高的金属 , 变形位错的交滑移与攀移比较简洁进行 , 位错简洁在滑移面间转移 , 使异 第 1 页，共 28 页 材料成型基本原理课后答案 号位错相互抵消 , 其结果就是位错密度下降 , 畸变能降低 , 达不到动态再结晶所需的能量水平； 9， 什么就是动态再结晶？影响动态再结晶的主要因素有哪些？ 答: 在热塑性变形过程中 , 层错能低的金属在变形量很大时 , 当加热升温时 , 原子具有相当的扩散 才能 , 变形后的金属自发地向低自由能状态转变 , 称为动态再结晶； 影响动态再结晶的主要因素有 : 金属的层错能高低 , 晶界迁移的难易程度有关； 10， 什么就是扩散性蠕变？它的作用机理就是什么？ 答 : 扩散蠕变就是在应力场作用下 , 由空位的定向移动引起的； 它的作用机理就是在肯定温度下 , 晶体中总存在肯定数量的空位； 明显 , 空位旁边的原子简洁跳入空位 , 相应地在原子占据的结点上显现新的空位 应力的晶界的空位浓度高于其它部位的晶界 , 相当于空位朝原子迁移的相反方向迁移；在应力场作用下 , 受拉 , 即空 , 由于各部位空位的化学势能差 , 而引起空位的定向转移 位从垂直于拉应力的晶界析出 , 而被平行于拉应力的晶界所吸取； 11， 钢锭经热加工变形后的组织与性能发生什么变化？ 答: 组织与性能发生什么变化 与夹杂物分布改善偏析； : 改善晶粒组织锻合内部缺陷形成纤维状组织 . 改善碳化物 12， 杂质元素与合金元素对钢的塑性有何影响？ 答: 杂质元素 , 如 P，S，N，H，O等 , 合金元素 Si ，Mn，Cr ，Ni ，W，Mo，V，Ti 等；对金属塑性 的影响主要表现为 : 碳 碳对碳钢性能的影响最大；碳能固溶于铁 , 形成铁素体与奥氏体 , 它们具有良好的塑性；当铁中 的碳含量超过其溶碳才能时 , 余外的碳便以渗碳体 Fe3C 形式显现 , 它具有很高的硬度 , 而塑性几乎为零； 磷 磷就是钢中的有害杂质 , 在钢中有很大的溶解度 , 易溶于铁素体 , 使钢的塑性降低 , 在低温时更为 , 能促使奥氏体晶粒长大； 严峻 , 这种现象称为冷脆性； ；此外 , 磷具有极大的偏析倾向 硫 氮 硫就是钢中的有害物质 氮在钢中主要以氮化物 , 主要与铁形成 FeS,FeS 与铁形成易熔共晶体 Fe-FeS, 产生“热脆”现象； Fe4N 形式存在；在 300C 左右加工 , 会显现所谓的“蓝脆”现象； , 主要以 Fe3O4， Al2O3 与 SiO2 等夹杂物显现 , 降低钢的塑性 ; Fe3O4 氢，氧 氧在钢中溶解度很小 仍与 FeS 形成易熔共晶体 , 分布于晶界处 , 造成钢的热脆性；钢中溶氢 “氢脆”； , 会使钢的塑性，韧性下降 , 造成所谓 锰 现象； 作用之一就是显著提高铁素体强度 ; 作用之二就是脱硫 , 锰与硫化合生成 MnS,以排除 FeS 的热脆 锡，铋，铅，锑，砷 晶界 , 易造成钢的热脆性； 这几种低熔点合金元素在钢中的溶解度很低 , 它们在钢中以纯金属相存在于 稀土元素 会降低塑性； 钢中加入少量稀土元素可以改善钢的塑性 , 但加入过量的稀土元素会在晶界处析出 , 反而 13， 组织状态，变形温度应变速率对金属塑性有何影响？ 答: 组织状态状态对金属塑性的影响 : 当金属材料的化学成分肯定时 , 组织状态的不同 , 对金属的塑性有 很大影响；晶格类型的影响 , 面心立方 ( 滑移系 12 个 ) 的金属塑性最好 ; 体心立方晶格 ( 滑移系 12 个 ) 塑性 次之 , 密排六方晶格的金属塑性更差； 晶粒度的影响 , 晶粒度越小 , 塑性越高 , 晶粒度匀称的塑性好 , 晶粒大 小相差悬殊的多晶体 , 各晶粒间的变形难易程度不同 , 造成变形与应力分布不匀称 , 所以塑性降低； 相组成 的影响 , 当合金元素以单相固溶体形式存在时 铸造组成的影响 , 铸造组织具有粗大的柱状晶粒 , 金属的塑性较高 ; 当合金元素以过剩相存在时 , 塑性较低； , 具有偏析，夹杂，气泡，疏松等缺陷 , 因而塑性较差； 变形温度对金属塑性的影响 : 对大多少金属而言 , 总的趋势就是随着温度上升 , 塑性增加； 但就是这种增 加并不就是线性的 , 在加热的某些温度区间 ( 蓝脆区与热脆区 ) , 由于相态或晶界状态的变化而显现脆性区 , 使金属的塑性降低； 应变速率对金属塑性的影响 : 应变速率可以懂得成变形速度 , 提高应变速率 , 没有足够的时间进行回复 或再结晶 , 对金属的软化过程不能充分表达 , 使金属塑性降低； 但提高应变速率 , 在肯定程度上使金属温度升 第 2 页，共 28 页 材料成型基本原理课后答案 高, 温度效应增加 , 温度的上升可以促使变形过程中的位错重新调整 , 有利于金属塑性提高 ; 提高应变速率可 以降低摩擦因数 , 从而降低金属的的流淌阻力 , 改善金属的充填性；而且 , 在特别高的应变速率下 ( 如爆炸成 形) 对塑性较差的难成形金属的塑性加工就是有利的； 14， 化学成分，组织状态，变形温度，变形程度对变形抗力有何影响？ 答: 化学成分 : 对于纯金属 , 纯度越高 , 变形抗力越小； 对于合金 , 主要取决于合金元素的原子与基体原子 间相互作用的特性， 合金原子在基体原子中的分布等有关； 形抗力也越大； 合金元素引起基体点阵畸变程度越大 , 金属的变 组织状态 : 退火状态下 , 金属与合金的变形抗力会大大降低；组织结构的变化 力也发生变化； 一般地说 , 硬而脆的其次相在基体相晶粒内呈颗粒状弥散分布时 , 例如发生相变时 , 变形抗 , 合金的变形抗力就高 ; 且第 二相越细 , 分布越匀称 , 数量越多 , 变形抗力就越大； 金属与合金的晶粒越细 , 同一体积内的晶界越多 , 在室温 下由于晶界强度高于晶内 , 所以变形抗力就高； 变形温度 : 变形抗力一般都随温度的上升而降低； 变形程度 : 变形程度的增加 , 只要回复与再结晶过程来不及进行 , 必定会产生加工硬化 , 使连续变形发 生困难 , 因而变形抗力增加； 但当变形程度较高时 , 随着变形程度的进一步增加 , 变形抗力的增加变得比较缓 慢, 由于这时晶格畸变能增加 , 促进了回复与再结晶过程的进行 , 以及变形热效应的作用加强； 15， 应力状态对金属的塑性与变形抗力有何影响？ 答: 塑性 : 金属在外力作用下发生永久变形而不破坏其完整性的才能； 应力状态不同对塑性的影响也不同 : 主应力图中压应力个数越多 , 数值越大 , 就金属的塑性越高 ; 拉应力 个数越多 , 数值越大 , 就金属的塑性就越低；这就是由于拉应力促进晶间变形 , 加速晶界破坏 , 而压应力阻挡 或减小晶间变形 ; 另外 , 三向压应力有利于抑制或排除晶体中由于塑性变形而引起的各种微观破坏 力就相反 , 它使各种破坏进展 , 扩大； 变形抗力 : , 而拉应 变形抗力 : 金属在发生塑性变形时 变形力表示 , 产生抗击变形的才能 , 称为变形抗力 , 一般用接触面上平均单位面积 应力状态不同 , 变形抗力不同；如挤压时金属处于三向压应力状态 的应力状态；挤压时的变形抗力远比拉拔时变形抗力大； 16， 什么就是金属的超塑性？超塑性变形有什么特点？ , 拉拔时金属处于一向受拉二向受压 答: 在一些特定条件下 , 如肯定的化学成分， 特定的显微组织， 特定的变形温度与应变速率等 , 金属会表 现出异乎平常的高塑性状态 , 即所谓超常的塑性变形； 超塑性效应表现为以下几个特点 : 大伸长率， 无缩颈， 低流淌应力，对应变速率的敏锐性，易成形； 17， 说明超塑性变形的机理； 答: 超塑性变形行为就是很复杂的 , 变形机理也仍处在讨论探究之中； 目前有这样几种说明 : 晶界滑移 的作用 ; 扩散蠕变的作用 ; 动态回复与动态再结晶的作用； 19，什么就是温度效应？冷变形与热变形时变形速度对塑性的影响有何不同？温度效应 : 由于塑性变形 , 绝大部分都转化成热 过程中产生的热量使变形体温度上升的现象； ( 热效应 : 塑性变形时金属所吸取的能量 能的现象 ) 一般来说 , 冷变形时 , 随着应变速率的增加 会有较大的回升 ; 而热变形时 , 随着应变速率的增加 的增强 , 而使塑性有所回升 , 但如此时温度效应过大 性又急速下降； , 开头时塑性略有下降 , 以后由于温度效应的增强 , 塑性 , 开头时塑。