1、第五章 例題,例1. 金屬中常見的細化晶粒的措施有哪些？為什么常溫下金屬材料為什么晶粒越細小，不僅強度越高，而且塑性和韌性也越好？,細化晶粒方法： (1)鑄態(tài)使用的合金：合理控制冶鑄工藝，如增大過冷度、加入變質(zhì)劑、進行攪拌和振動等。 (2)對熱軋或冷變形后退火態(tài)使用的合金：控制變形度、再結(jié)晶退火溫度和時間。 (3)對熱處理強化態(tài)使用的合金：控制加熱和冷卻工藝參數(shù)利用相變重結(jié)晶來細化晶粒。,常溫下金屬材料的晶粒越細，不僅強度、硬度越高，而且塑性、韌性也越好。 原因是：材料在外力作用下發(fā)生塑性變形時，通常晶粒中心區(qū)域變形量較大，晶界及其附近區(qū)域變形量較小。因此在相同外力作用下，(1)大晶粒的位錯塞

2、積所造成的應力集中促使相鄰的晶粒發(fā)生塑性變形的機會比小晶粒大得多，小晶粒的應力集中小，則需要在較大的外加應力下才能使相鄰的晶粒發(fā)生塑性變形；(2)細小晶粒的晶粒內(nèi)部和晶界附近的變形量較小，且變形均勻，相對來說，因應力集中引起開裂的機會少，著使得在斷裂之前承受較大的變形量，表現(xiàn)為有較高的塑性。,例2將經(jīng)過大量冷塑性變形(70%以上)的純金屬長棒一端浸入冷水中，另一端加熱至接近熔點的高溫(如0.9Tm)，過程持續(xù)一小時，然后完全冷卻，作出沿棒長度的硬度分布曲線示意圖，并作簡要說明。如果此金屬為純鐵時，又會有何情況出現(xiàn)？,例題解答： (I) TT再，回復，硬度略下降； (II)再結(jié)晶，硬度下降較大；

3、 (III)晶粒長大，進一步下降。 沿棒長度的硬度分布曲線示意如圖。在整個棒的長度上，由于溫度不同，經(jīng)歷了回復、再結(jié)晶和晶粒長大三個過程。 (I) TT再，僅發(fā)生回復，硬度略下降； (II)發(fā)生再結(jié)晶，硬度下降較大，且隨溫度的升高，同樣1小時完成再結(jié)晶的體積百分數(shù)增大，硬度隨之降低； (III)晶粒長大，晶界對位錯的阻礙較小，故硬度進一步下降。 若純金屬為純鐵，因純鐵有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，在上述情況下，由于到達一定溫度會發(fā)生重結(jié)晶而使晶粒細化，故在第(III)區(qū)域后會有硬度回升的第(IV)區(qū)。,例3材料的強化方法有哪些？分析他們的本質(zhì)上的異同點,例題解答： 材料常用的強化方式：固溶強化、沉淀(析出)

4、強化、彌散強化、細晶強化、形變強化、相變強化。 具體如下： (1) 固溶強化是由于溶質(zhì)原子造成了點陣畸變，其應力場將與位錯應力場發(fā)生彈性交互作用、化學交互作用和靜電交互作用，并阻礙位錯運動。是通過合金化對材料進行的最基本的強化方法。 (2)沉淀(析出)強化是通過過飽和固溶體的時效處理而沉淀析出細小彌散、均勻分布的第二相微粒，第二相與位錯相互作用；,(3)彌散強化是通過粉末冶金方法加入細小彌散、均勻分布的硬質(zhì)第二相形成復相，第二相阻礙位錯運動，起強化作用。 (4)細晶強化位錯密度增加，霍爾佩奇公式；細晶強化是唯一的使材料的強度和塑性同時提高的強化方法。 (5)加工(形變)強化塑性形過程中，位錯發(fā)

5、生增值，位錯密度升高，導致形變胞的形成和不斷細化，對位錯的滑移產(chǎn)生巨大的阻礙作用，可使金屬的變形抗力顯著升高。 (6)相變強化相變時新相和母相具有不同組織結(jié)構(gòu)，在相變過程中形成大量的晶體缺陷。,例4. 在室溫下對Pb板進行彎折，越彎越硬，但如果放置一段時間再進行彎折，Pb板又像最初一樣柔軟，這是為什么？(Tm(Pb)=327),例題解答： 在室溫下對Pb板進行彎折，越彎越硬，發(fā)生了加工硬化。 如果放置一段時間再進行彎折，Pb板又像最初一樣柔軟，已發(fā)生了回復和再結(jié)晶。因 T再=0.4Tm0.4(327273)273 = 33。,例5. 將一鍥型銅片置于間距恒定的兩軋輥間軋制，如下圖。(1)畫出此

6、銅片經(jīng)完全再結(jié)晶后晶粒沿片長方向的變化示意圖。(2)如果在較低溫度退火，何處先發(fā)生再結(jié)晶？為什么？,例題解答： (1)銅片經(jīng)完全再結(jié)晶后晶粒沿片長方向的變化示意圖如圖。銅片的寬度不同，再結(jié)晶退火后晶粒的大小不同。最窄處基本無變形，退火后晶粒仍保持原始晶粒的尺寸；較寬處處于臨界變形度范圍內(nèi)，再結(jié)晶退火后晶粒粗大；隨銅片的寬度增大，變形量增大，再結(jié)晶退火后晶粒變細，最后達到穩(wěn)定值；在最寬處，變形量很大，在局部形成形變織構(gòu)，退火后晶粒異常粗大。,(2)變形量增大，冷變形儲存能越高，越易發(fā)生再結(jié)晶，因此，在較低溫度退火時，在較寬處發(fā)生再結(jié)晶,例6. 用冷撥銅絲制作導線，冷撥后應如何處理，為什么？如果用

7、冷撥銅絲制作電燈用的花導線呢？,例題解答： 用冷撥銅絲制作導線時，應采用去應力退火。因為導線需要一定的強度。 用冷撥銅絲制作導線時，應采用再結(jié)晶退火。因為導線需要好的韌性。,例7. OFHC銅(無氧商導電率銅)冷撥變形后強度可提高2倍以上，若許用應力的安全系數(shù)取2，試計算OFHC銅零件在130下制作的使用壽命。(已知A=10121/min， ， t0.5為完成50%再結(jié)晶所需的時間。) 例題解答： 由于OFCH銅在130工作，強度設計安全系數(shù)取2時，對冷加工溫氏材料只允許發(fā)生50%再結(jié)晶，即 已知A=10121/min， ，T=(130273)k = 403k 代入題中數(shù)據(jù),例8. 鋼絲繩吊工件，隨工件放入