工程材料作业样本

1.晶体与非晶体的本质区别是什么？单晶体为何有各向异性而实际金属表现为各向同性?

(1)晶体中的质点在空间作有规则的排列，而非晶体内部的质点排列不规则

(2)因为不同的晶面及晶向上，原子的排列情况不同,因此晶体表现为各向异性，

而实际金属是由很多方向各异的单晶体杂乱排列而成，因此整体表现为各向同性。

2.铜和铁室温下的晶格常数分别为0.286nm和0.3607nm,求lcm3铁和铜中的原子数。

Inm(nunometcr)=10-9m=10A(ungstrong)

铜的晶格常数=0.286x107cm

铁的晶格常数=03607x107cm

\crn3

lcm3钢的原子数=x4=1.71x[itf]

(0.286x10-7tw)3

lcm3

lcm3铁的原子数=x2=4.26x|]()"

(0.3607x10-7cv/z)3

3.常见的金属晶体典型结构有哪几种？a-Fe,y-Fe,Cu,Al,Ni,Pb,Cr,V,Mo,Mg,Zn,VV各属于何种晶体结构?

面心立方结构、体心立方结构、密排六方结构

y-Fe,Cu,Al,Ni,Pb-面心立方结构

a-Fe,Cr,V,Mo,W-体心立方结构

Mg,Zn-密排六方结构

4立方晶系中,｛HO｝、｛120｝、｛123｝晶面族包括哪些晶面？其中平行于X轴、Y轴、Z轴的晶面各为哪些?

解:｛120｝晶面族包括的晶面图示如下。

｛110｝晶面族包括的晶面为：

平行于X轴的晶面:(011),(001)

平行于Y轴的晶面：(101),(100)

平行于Z轴的晶面:(110),洲0)

｛120｝晶面族包括的晶面为：

平行于Z轴的晶面有：幽1、|(210)|,叵水叵®

平行于Y轴的晶面有：幽］、［(201)|,万回、画

平行于X轴的晶面有：皎②、画印（012）.（021）

{123}晶面族包括的晶面，其中任何一个晶面也不平行于X轴、Y轴、Z轴。

(123)|；

(123)(123)、

Q32J032)、(132)（132）；

(213)(213)(213)（213）；

(231)］；

k231)k(231)、(231)、

(312)(312)（312）、（312）；

(321)j;

(321)、(321)、(321)、

6.试说明布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度的应用范围及相互关系

布氏硬度用于低硬度材料硬度测定

洛氏硬度用于高硬度材料硬度测定

维氏硬度一般用于实验室精密硬度测定

HRaHV旬OHRC,HB«HV«6HS

7★试分析铝（熔点3380V）和铁（熔点1538V）在1100匕变形，铅（熔点323V）和锡（熔点232匕）在室温（20匕）

变形，能否发生加工硬化现象？

答：

加工硬化-金属发生期性变形时，随变形程度的增大，其强度和硬度显著提高而蜜性和韧性明显下降的现象称

为加工硬化。（物理实质）金属发生塑性变形时,位错密度增加，位错间的交互作用增强，相互缠结,造成位错运动阻

力的增大，引起塑性变形抗力提高。另一方面由于晶粒破碎细化，使强度得以提高。消除加工硬化雕施是再结晶退

火。

判断塑性变形后的金JS是否产生加工硬化依据：变形温度如果高于金属的再结晶温度，则塑性变形产生的加工

硬化被随后的再结晶过程所消除,因此塑性变形后不产生加工硬化现象。

（强调：实际应用过程中由于实际塑性变形过程较快，而且金IS的再结晶过程是经过原子实现的，如果加热温度较低,

加工硬化现象就不能被随后的再结晶过程消除,因此热加工温度要远高于再结晶温度，才能使塑性变形后的金属不

显加工硬化现象）

铛和铁在1100匕变形以及铅和锡在20匕能否发生加工硬化现象,必须首先计算出它们的最低再结晶温度：Tr«

0.4Tm（Tr、Tm绝对温度）

W:Tr=0.4x(3380+273)K

Tr=1461.2-273=1188.2V>1100匕发生

Fe:Tr=0.4x(1538+273)K

Tr=724.4-273=451.4C<1100V不发生

Pb:Tr=0.4x(327+273)K

Tr=240-273=-33C<20V不发生

Sn:Tr=0.4x(232+273)K

Tr=202-273=-711?<20t3不发生

1.30回纯铜与2啊钝镶熔化后慢冷至125OC,利用图2.3的叵运相图，确定：

⑴合金的组成相及相的成分；⑵相的质■分数。

答：⑴根据已知条件计算该合金成分的含Ni■为20kg/(20+30)kg=40%,然后在图中1250匕处给一水平线交液

相线和固相线两点，过此两点作铅垂线得知此温度下该合金组成相为L回,测■得其成分分别为23%和49%;

⑵利用杠杆定律可计算出质■分数分别为：

L%=((49%-40%)/(49%-23%))xl00%=34.6%

回％=1-L%=65.4%

2.示意画出图2.8中过共晶合IV(假定Wsn=70%)平街结晶过程的冷却曲线。画出室温平箭组织示意图，并在相图

中标出组织组成物。计算室温组织中组成相的质■分数及各种组织组成物的质量分数。

(2)室温组织中组成相的质■分数:

由于室温由a及6相组成，其质■分数各为:

a%Sx100%

B%=l-a%=100%

(3