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《机械工程材料》作业页解2016

9．用一冷拉钢丝绳(新的、无疵点)吊装一件大型工件入炉，并随工件一起被拉到1000℃，保温后再次吊装工件时，钢丝绳发生断裂，试分析原因。P44

答：退火温度太高，再结晶速度太快，再结晶后的晶粒粗大。铜丝的塑性韧性，强度硬度都降低。

10．说明Zn、α-Fe和Cu的塑性不同的原因P35

答：晶体中滑移系越多，金属发生滑移的可能性就越大，塑性就越好。面心立方晶格和体心立方晶格的滑移系数目均为12，但面心立方晶格每个滑移面上有3个滑移方向，体心立方晶格每个滑移面上有2个，故体心立方晶格金属Fe的塑性要比面心立方晶格金属Cu的差。密排六方晶格金属Zn滑移系只有3个，其塑性就更差。

15．金属铸件能否通过再结晶退火来细化晶粒？为什么？P43

答：不能。再结晶是对冷塑性变形的金属而言，只有经过冷塑性变形的金属才会发生再结晶，没有经过冷塑性变形的金属不存在再结晶的问题。

17．经过冷拉拔工艺生产的铜导线，在用作架空导线(要求一定的强度)和电灯花导线(要求较软)时，应分别采用什么样的最终热处理工艺？P42

答：用作架空导线时应利用回复过程对冷变形铜导线进行低温退火，使其在保持加工硬化的条件下，降低其内应力和改善某些物理化学性能。

用作电灯花导线时，应进行再结晶处理，使加工硬化现象得到消除，变形储存能充分释放，强度硬度显著降低，塑性韧性明显提高。

外1．加工硬化在生产中的利弊有哪些？

答：利（1）强化金属主要手段之一。

（2）提高材料使用的安全性。

（3）降低金属的塑性，提高金属的切削加工性。

弊（1）使进一步塑性变形困难。

（2）产生残余应力，可能使加工好的工件变形开裂或应力腐蚀。

第四章二元合金相图

1．解释下列名词：

相图P77；晶内偏析P82。

2．试述固溶强化P17、加工硬化P40与弥散强化P92的强化原理，并说明三者的区别。

答：固溶强化是通过融入某种溶质元素形成固溶体而使金属强度硬度提高的现象。

加工硬化是金属材料经冷塑性变形后，其强度与硬度随变形程度的增加而提高，而塑性韧性则很快降低的现象。

弥散强化是由过饱和固溶体析出弥散的强化相来强化合金的方法。

区别：固溶强化是融入溶质元素，加工硬化是把金属进行冷塑性变形，弥散强化是从固溶体中析出次生相。

3．有尺寸和形状完全相同两个Ni-Cu合金铸件，一个含Ni10%，另一个含Ni50%，铸后缓冷，问固态铸件中哪个偏析严重？为什么P93？怎样消除偏析P82？

答：含10%Ni合金铸件偏析比较严重。有铜镍相图可知，10%Ni合金的结晶温度区间范围大于50%Ni合金，50%Ni合金结晶温度高。因此，在铸件自然冷却过程中，结晶温度范围大的合金，成分变化大，结晶温度低的，偏析严重。

一般采用扩散退火或均匀化退火处理来消除偏析。

5．为什么铸造合金常选用具有共晶成分或接近共晶成分的合金？用于压力加工的合金选用何种成分的合金为好？P93

答：因为共晶成份的合金结晶的成分间隔与温度间隔较小，结晶的成分间隔与温度间隔越小，合金的铸造性能就越好。

压力加工性能好的合金通常是单相固溶体，因为它强度较低，塑性好，变形均匀且不易开裂。而由两相混合物组成的合金，由于两项的强度和塑性不同，变形大时两相的界面易开裂，特别是组织中存在较多的脆性化合物时，压力加工性能更差。

6．合金的工艺性能与相图的关系有哪些？P93~P94、P111

答：1，合理的确定温度

2，可推测合金的铸造性能

3，指导加压力加工工艺范围

4，热处理工艺：①各热处理加工都要参考合金相图选择。

②可了解合金热处理可能性。

第五章铁碳合金

4．计算碳含量为ωC0.20%的碳钢在室温时珠光体和铁素体的相对量。P79P109

6．已知珠光体的硬度=180HBS，δ=20%，铁素体的硬度=80HBS，δ=50%，试计算含碳量为ωC0.45%碳钢的硬度和伸长率。P92

7．一块低碳钢，一块白口铁，它们的形状、大小一样，请说出有哪些简便的方法能把它们区分开来。P110

答：（1）互相刻画，哪快金属上留下明显的画痕就说明哪块是低碳钢，则另一块就是白口铁。

（2）用锤子砸，变形量大的就是低碳钢，变形量小的就是白口铁。

9．从流动性、收缩性和偏析倾向考虑，哪种成分的铁碳合金铸造性能最好？试分析碳含量为ωC0.45%的碳钢的铸造性能如何？P111

答：纯铁和共晶成份的铁碳合金其凝固区间为零，故它们的流动性好，分散缩孔少，可使缩孔集中在冒口内，有可能得到致密的铸件。另外，共晶成份合金结晶温度较低，流动性也较好，偏析倾向较小。所以共晶成份合金铸造性能最好。

含碳量为Wc0.45％的碳钢作为铸钢的铸造性能并非很好。铸钢的凝固区间较大，因此缩孔就较大，且容易形成分散缩孔，流动性也较差，化学成份偏析严重。

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