金屬學(xué)與熱處理課后習(xí)題答案第六章

1、第六章第六章金屬及合金的塑性變形和斷裂金屬及合金的塑性變形和斷裂61鋅單晶體試樣截面積A=78.5mm2，經(jīng)拉伸試驗(yàn)測(cè)定的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：屈服載荷N620252184148174273525φ角（）8372.56248.530.51765λ角（）25.52638466374.882.5τk（Mpa）0.870.870.870.870.890.90.87cosλcosφ0.110.270.370.460.40.260.13σs（Mpa）7

2、.903.212.341.892.223.486.691）根據(jù)以上數(shù)據(jù)求出臨界分切應(yīng)力τk并填入上表2）求出屈服載荷下的取向因子，作出取向因子和屈服應(yīng)力的關(guān)系曲線，說明取向因子對(duì)屈服應(yīng)力的影響。答：答：1）需臨界臨界分切應(yīng)力的計(jì)算公式：τk=σscosφcosλ，σs為屈服強(qiáng)度=屈服載荷截面積需要注意的是：在拉伸試驗(yàn)時(shí)，滑移面受大小相等，方向相反的一對(duì)軸向力的作用。當(dāng)載荷與法線夾角φ為鈍角時(shí)，則按φ的補(bǔ)角做余弦計(jì)算。2）cosφcosλ

3、稱作取向因子，由表中σs和cosφcosλ的數(shù)值可以看出，隨著取向因子的增大，屈服應(yīng)力逐漸減小。cosφcosλ的最大值是φ、λ均為45度時(shí)，數(shù)值為0.5，此時(shí)σs為最小值，金屬最易發(fā)生滑移，這種取向稱為軟取向。當(dāng)外力與滑移面平行（φ=90）或垂直（λ=90）時(shí)，cosφcosλ為0，則無論τk數(shù)值如何，σs均為無窮大，表示晶體在此情況下根本無法滑移，這種取向稱為硬取向。62畫出銅晶體的一個(gè)晶胞，在晶胞上指出：1）發(fā)生滑移的一個(gè)滑移面2

4、）在這一晶面上發(fā)生滑移的一個(gè)方向3）滑移面上的原子密度與001等其他晶面相比有何差別4）沿滑移方向的原子間距與其他方向有何差別。答：答：解答此題首先要知道銅在室溫時(shí)的晶體結(jié)構(gòu)是面心立方。解答此題首先要知道銅在室溫時(shí)的晶體結(jié)構(gòu)是面心立方。1）發(fā)生滑移的滑移面通常是晶體的密排面，也就是原子密度最大的晶面。在面心立方晶格中的密排面是111晶面。2）發(fā)生滑移的滑移方向通常是晶體的密排方向，也就是原子密度最大的晶向，在111晶面中的密排方向晶向。

5、3）111晶面的原子密度為原子密度最大的晶面，其值為2.3a2，001晶面的原子密度為1.5a24）滑移方向通常是晶體的密排方向，也就是原子密度高于其他晶向，原子排列緊密，原子間距小于其他晶向，其值為1.414a。63假定有一銅單晶體，其表面恰好平行于晶體的（001）晶面，若在[001]晶向大的塑性變形量，可以得到較高的伸長率和斷面收縮率。韌性：韌性：由于細(xì)晶粒的變形較均勻，不易產(chǎn)生應(yīng)力集中裂紋，而且晶粒越細(xì)晶界面積越大，對(duì)裂紋擴(kuò)展的阻

6、力越大，因此在斷裂過程中可以吸收更多的能量，表現(xiàn)出較高的韌性。65口杯采用低碳鋼板冷沖而成，如果鋼板的晶粒大小很不均勻，那么沖壓后常常發(fā)現(xiàn)口杯底部出現(xiàn)裂紋，這是為什么？答：答：裂紋原因：裂紋原因：1、低碳鋼板冷沖時(shí)，各部分的塑性變形是不均勻的，在口杯局內(nèi)在宏觀內(nèi)應(yīng)力。2、由于多晶體晶粒變形的不均勻性，加上原始晶粒大小不一，則更加促進(jìn)了變形的不均勻性，由此產(chǎn)生較大的第二類內(nèi)應(yīng)力。3、所以，沖壓后口杯底部出現(xiàn)裂紋的原因是由鋼板不均勻變形產(chǎn)生

7、的宏觀內(nèi)應(yīng)力和晶粒變形不均勻造成的內(nèi)應(yīng)力相疊加，超過了鋼板的斷裂強(qiáng)度，出現(xiàn)裂紋。66滑移與孿生有何區(qū)別，試比較它們?cè)谒苄宰冃芜^程中的作用。答：答：滑移定義：滑移定義：晶體在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對(duì)于另一部分沿某些晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）發(fā)生滑動(dòng)的現(xiàn)象。本質(zhì)本質(zhì)：滑移并不是晶體的一部分相對(duì)于另一部分作整體的剛性移動(dòng)，而是位錯(cuò)在切應(yīng)力的作用下沿著滑移面上的滑移方向逐步移動(dòng)的結(jié)果。孿生定義：孿生定義：晶體在切應(yīng)力作用下，晶體的一

8、部分沿一定的晶面（孿生面）和一定的晶向（孿生方向）相對(duì)于另一部分晶體做均勻地切變；在切變區(qū)域內(nèi)，與孿生面平行的的每層原子的切變量與它距離孿生面的距離成正比，而且不是原子間距的整數(shù)倍，這種切變不會(huì)改變晶體的點(diǎn)陣類型，但可使變形部分晶體的位向發(fā)生變化，并與未變形部分的晶體以孿晶界為分界面構(gòu)成鏡面對(duì)稱的位向關(guān)系。通常把對(duì)稱的兩部分晶體稱為孿晶，而將形成孿晶的過程稱為孿生。滑移在塑性變形過程中的作用：滑移在塑性變形過程中的作用：在常溫和低溫下金

9、屬的塑性變形主要通過滑移方式進(jìn)行。1、晶體中滑移系越多，則可供滑移采用的空間位向越多，塑性變形越容易進(jìn)行。當(dāng)沿滑移面上滑移方向的分切應(yīng)力達(dá)到臨界分切應(yīng)力時(shí)，滑移就可進(jìn)行，而且位錯(cuò)只需一個(gè)很小的切應(yīng)力就可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)。2、在晶體發(fā)生滑移的同時(shí)，滑移面和滑移方向會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，造成滑移系取向的變化，有可能使其他滑移系的分切應(yīng)力達(dá)到臨界值，產(chǎn)生多滑移現(xiàn)象，促進(jìn)晶體的塑性變形。孿生在塑性變形過程中的作用：孿生在塑性變形過程中的作用：孿生對(duì)塑性變形的貢