第五章 金属及合金的塑性变形 复习题
金属材料及热处理考试知识点
《金属材料及热处理》考试知识点考试要求要求学生全面、系统的掌握“金属学与热处理”课程的基础理论、基本知识和基本技能，并能灵活运用金属学与热处理理论分析和解决工程的实际问题的综合能力。
考试知识点（一）金属的晶体结构1、金属的宏观特性。
2、金属的晶体结构；晶体学基础——晶体结构、空间点阵、晶格常数、晶向指数和晶面指数、晶面间距。
三种典型金属晶体结构。
3、实际金属的晶体结构；晶体缺陷——点缺陷、位错和面缺陷。
（二）纯金属的结晶1、金属结晶的基本规律——结晶的两个基本过程，冷却曲线、过冷度。
2、金属结晶的基本条件——结晶的动力学条件、热力学条件和结构条件。
3、形核——均匀形核与非均匀形核。
4、长大——液/固界面的微观结构、晶核的长大机制与晶体的长大形态及温度梯度。
5、结晶理论的应用——结晶理论在实际生产中的具体应用。
（三）合金相结构与二元相图1、合金的相结构——合金、组元、系（统）、相（变）、相平衡、固溶体与金属化合物（中间相）。
2、二元合金相图概论——相图、相律，杠杆定律的应用。
3、匀晶相图——结晶规律、平衡结晶和不平衡结晶。
4、共晶相图——结晶规律、平衡结晶的组织与不平衡结晶组织。
5、包晶相图——结晶规律、平衡结晶的组织与不平衡结晶组织。
6、金属铸锭的组织与缺陷——合金铸锭的三晶区和铸锭组织的缺陷。
（四）铁碳合金1、铁碳相图——基本相的组成及相图的特点。
2、铁碳合金的平衡结晶——铁碳合金的分类，平衡结晶过程及其组织形貌。
3、含碳量的影响——掌握含碳量对铁碳合金平衡组织、机械性能和工艺性能的影响。
（五）金属及合金的塑性变形1、金属的应力-应变曲线——应力-应变曲线、弹性极限、屈服强度、抗拉强度、延伸率和断面收缩率。
2、(金属)单晶体的塑性变形——滑移、滑移系、位错的运动和增殖、弗兰克－瑞德源、位错的交割与塞积。
3、多晶体的塑性变形——晶粒尺寸对塑性变形的影响,Hall-Patch公式。
4、合金的塑性变形——合金相对塑性变形的影响，固溶强化、弥散强化、沉淀强化、加工硬化。
《机械工程材料》复习习题及答案
第一章材料的性能1．1 名词解释δb δb δsδ0.2 δ-1 a k HB HRC1．2 填空题1．材料常用的塑性指标有(延伸率)和(断面收缩率)两种，其中用(延伸率)表示塑性更接近材料的真实变形。
2．检验淬火钢成品件的硬度一般用( 洛氏)硬度，检测退火件、正火件和调质件的硬度常用(布氏)硬度，检验氮化件和渗金属件的硬度采用(维氏)硬度试验。
3．材料的工艺性能是指( 铸造)性能、(锻造)性能、(焊接)性能、(切削加工)性能和(热处理)性能。
4．工程上常用金属材料的物理性能有( 熔点)、(密度)、（导电性）、(磁性)和(热膨胀性)等。
5．表征材料抵抗冲击载荷能力的性能指标是(冲击韧性ak )，其单位是( J/cm2 )。
1．3 简答题2．设计刚性好的零件，应根据何种指标选择材料?采用何种材料为宜?3．常用的硬度方法有哪几种?其应用范围如何?这些方法测出的硬度值能否进行比较?1．4 判断1．金属的熔点及凝固点是同一温度。
( 错)2．导热性差的金属，加热和冷却时会产生内外温度差。
导致内外不同的膨胀或收缩，使金属变形或开裂。
( 对)3．材料的强度高，其硬度就高，所以刚度大。
( 错)4．所有的金属都具有磁性，能被磁铁所吸引。
( 错)5．钢的铸造性比铸铁好，故常用来铸造形状复杂的工件。
( 错)1．5 选择填空1．在有关零件图图纸上，出现了几种硬度技术条件的标注方法，正确的标注是( D )。
(a)HBS650—700 (b)HBS＝250—300Kgf/mm2(c)HRCl5—20 (d) HRC 45—702．在设计拖拉机缸盖螺钉时应选用的强度指标是( a )。
(a) δb (b) δs(c) δ0.2(d) δp3．在作疲劳试验时，试样承受的载荷为( c )。
(a)静载荷(b)冲击载荷(c)交变载荷4．洛氏硬度C标尺使用的压头是( b )。
(a)淬硬钢球(b)金刚石圆锥体(c)硬质合金球5．表示金属密度、导热系数、导磁率的符号依次为( d )、( f )、( c )。
第五章塑性变形与回复再结晶--习题集
psi是一种压力单位，定义为英镑/平方英寸，145psi=1MpaPSI英文全称为Pounds per square inch。
P是磅pound，S是平方square，I 是英寸inch。
把所有的单位换成公制单位就可以算出：1bar≈14.5psi1 KSI = 1000 lb / in.2 = 1000 x 0.4536 x 9.8 N / (25.4 mm)2 = 6.89 N / mm2材料机械强度性能单位，要用到试验机来检测Density of Slip PlanesThe planar density of the (112) plane in BCC iron is 9.94 atoms/cm2. Calculate the planar density of the (110) plane and the interplanar spacings for both the (112) and the (110) planes. On which type of plane would slip normally occur?(112) planar density:The point of this problem is that slip generally occurs in high density directions and on high density planes. The high density directions are directions in which the Burgers' vector is short, and the high density planes are the "smoothest" for slip.It will help to visualize these two planes as we calculate the atom density.The (110) plane passes through the atom on the lattice point in the center of the unit cell. The plane is rectangular, with a height equal to the lattice parameter a0and a width equal to the diagonal of the cube face, which is 2 a0.Lattice parameter (height):Width:Thus, according to the geometry, the area of a (110) plane would beThere are two atoms in this area. We can determine that by counting the piece of atoms that lie within the circle (1 for the atom in the middle and 4 times 1/4 for the corners), or using atom coordinates as discussed in Chapter 3. Then the planar density isThe interplanar spacing for the (110) planes isFor the (112) plane, the planar density is not quite so easy to determine. Let us draw a larger array of four unit cells, showing the plane and the atoms it passes through.This plane is also rectangular, with a base width of √2 a0 (the diagonal of a cube face), and a height of √3 a0 (the body diagonal of a cube). It has four atoms at corners, which are counted as 1/4 for the portion inside the rectangle (4 x 1/4) and two atoms on the edges, counted as 1/2 for the portion inside the rectangle (2 x 1/2). This is a total of 2 atoms.Base width:Height:Hence, we can calculate the area and density as for the (110) plane.The planar density and interplanar spacing of the (110) plane are larger than that of the (112) plane, thus the (110) plane would be the preferred slip plane1．有一根长为5 m，直径为3mm的铝线，已知铝的弹性模量为70GPa，求在200N的拉力作用下，此线的总长度。
金属学及热处理练习题答案
第一章金属的晶体结构马氏体沉淀硬化不锈钢,它是美国 ARMCO 钢公司在1949年发表的,其特点是强度高,耐蚀性好,易焊接,热处理工艺简单,缺点是延韧性和切削性能差,这种马氏体不锈钢与靠间隙元素碳强化的马氏体钢不同,它除靠马氏体相变外并在它的基体上通过时效处理析出金属间化合物来强化。
正因为如此而获得了强度高的优点,但延韧性却差。
1、试用金属键的结合方式，解释金属具有良好的导电性、正的电阻温度系数、导热性、塑性和金属光泽等基本特性.答：(1)导电性：在外电场的作用下，自由电子沿电场方向作定向运动。
(2)正的电阻温度系数：随着温度升高，正离子振动的振幅要加大，对自由电子通过的阻碍作用也加大，即金属的电阻是随温度的升高而增加的。
(3)导热性：自由电子的运动和正离子的振动可以传递热能。
(4) 延展性：金属键没有饱和性和方向性，经变形不断裂。
(5)金属光泽：自由电子易吸收可见光能量，被激发到较高能量级，当跳回到原位时辐射所吸收能量，从而使金属不透明具有金属光泽。
2、填空：1)金属常见的晶格类型是面心立方、体心立方、密排六方。
2)金属具有良好的导电性、导热性、塑性和金属光泽主要是因为金属原子具有金属键的结合方式。
3)物质的原子间结合键主要包括金属键、离子键和共价键三种。
4)大部分陶瓷材料的结合键为共价键。
5)高分子材料的结合键是范德瓦尔键。
6)在立方晶系中，某晶面在x轴上的截距为2，在y轴上的截距为1/2；与z轴平行，则该晶面指数为（（ 140 ）） .7)在立方晶格中，各点坐标为：A (1，0，1)，B (0，1，1)，C (1，1，1/2)，D(1/2，1，1/2)，那么AB 晶向指数为（-110），OC晶向指数为（221），OD晶向指数为（121）。
8)铜是（面心）结构的金属，它的最密排面是（111 ）。
9) α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn中属于体心立方晶格的有（α-Fe 、 Cr、V ），属于面心立方晶格的有（γ-Fe、Al、Cu、Ni ），属于密排六方晶格的有（ Mg、Zn ）。
材料成形技术基础复习思考题-塑性成形部分-题
《材料成形技术基础》总复习思考题一、基本概念加工硬化、轧制成形、热塑性成形、冷塑性成形、变形速度、塑性变形能力（可锻性）、自由锻造、模型锻造、敷料（余块）、锻造比、镦粗、拔长、冲孔、落料、拉深、拉深系数、反挤压成形、正挤压。
二、是非判断1、塑性是金属固有的一种属性，它不随变形方式或变形条件的变化而变化。
（）2、对于塑性较低的合金材料进行塑性加工时拟采用挤压变形方式效果最好。
（）3、自由锻是生产单件小批量锻件最经济的方法，也是生产重型、大型锻件的惟一方法。
（）4、锻件图上的敷料或余块和加工余量都是在零件图上增加的部分，但两者作用不同。
（）5、模膛深度越深，其拔模斜度就越大。
（）6、对正方体毛坯进行完全镦粗变形时，可得到近似于圆形截面的毛坯。
（）7、对长方体毛坯进行整体镦粗时，金属沿长度方向流动的速度大于横向流动的速度。
（）8、塑性变形过程中一定伴随着弹性变形。
（）9、金属在塑性变形时，压应力数目越多，则表现出的塑性就越好。
（）10、金属变形程度越大，纤维组织越明显，导致其各向异性也就越明显。
（）11、金属变形后的纤维组织稳定性极强，其分布状况一般不能通过热处理消除，只能通过在不同方向上的塑性成形后才能改变。
（）12、材料的变形程度在塑性加工中常用锻造比来表示。
（）13、材料的锻造温度范围是指始锻温度与终锻温度之间的温度。
（）14、加热是提高金属塑性的常用措施。
（）15、将碳钢加热到250℃后进行的塑性变形称为热塑性变性。
（）16、自由锻造成形时，金属在两砧块间受力变形，在其它方向自由流动。
（）17、镦粗、拔长、冲孔工序属于自由锻的基本工序。
（）18、模锻件的通孔可以直接锻造出来。
（）19、可锻铸铁可以进行锻造加工。
（）20、始锻温度过高会导致锻件出现过热和过烧缺陷。
（）21、热模锻成形时，终锻模膛的形状与尺寸与冷锻件相同。
（）22、金属的锻造性与材料的性能有关，而与变形的方式无关。
（）23、模锻件的精度取决于终锻模膛的精度。
材料试卷
第一章金属的晶体结构1、何谓金属？金属具有哪些特性？2、何谓晶体、晶格、晶胞、晶面、晶向和晶格常数？3、试计算BCC和FCC晶胞的致密度。
4、绘出立方晶胞中的（1 1 1）、（112）晶面及[1 1 0]、[1 1 2]和[2 1 1]晶向。
5、实际晶体中存在哪几种缺陷？这些缺陷对金属的性能有什么影响？第二章纯金属的结晶1、液态金属结晶时，为什么必须过冷？2、液态金属结晶的条件是什么？3、简述纯金属的结晶过程？4、决定晶粒度的因素是什么？5、生产中，细化晶粒的常用方法有哪些？为什么要细化晶粒？6、何谓平面长大、枝晶长大方式？7、简述金属铸锭三个晶粒区形成的原因。
8、铸造缺陷的类型有哪些？第三章合金相的晶体结构1、在正温度梯度下，为什么纯金属凝固时不能呈树枝状成长，而固溶体合金却能呈树枝状成长？2、何谓平衡相图，相图能给出任一条件下合金的显微组织吗？3、两个形状、尺寸均相同的Cu-Ni合金铸件，其中一个铸件的含镍量W Ni=90%，另一个铸件的W Ni=50%，铸后自然冷却。
问凝固后哪一个铸件的偏析严重？为什么？找出消除偏析的措施。
4、何谓成分过冷？成分过冷对固溶体结晶时晶体长大方式和铸锭组织有何影响？5、共晶点和共晶线有什么关系？共晶组织一般是什么形态？如何形成的？6、铋（熔点271.5℃）和锑（熔点630.7℃）在液态和固态时均能彼此无限互溶，W Bi=50%的合金在520℃时开始凝固出成分为W Sb=87%的固相。
W Bi=80%的合金在400℃时开始凝固出成分为W Sb=64%的固相。
根据上述条件，要求：（1）绘出Bi –Sb相图，并标出各线和各相区的名称；（2）从相图上确定含锑量为W Sb=40%的合金开始结晶和结晶终了温度，并求出它在400℃时的平衡相成分及其含量。
7、解释以下名词合金、组元、固溶体、金属化合物、相图、相律、枝晶偏析、共晶转变、比重偏析第四章铁碳合金1、铁碳合金的基本相有哪些？各用什么符号表示？2、绘出Fe-Fe3C相图，并叙述各特性点、线的名称及含义。
金属及合金的塑性变形考试试卷及参考答案
金属及合金的塑性变形考试试卷及参考答案(一)填空题1. 硬位向是指外力与滑移面平行或垂直，取向因子为零，其含义是无论τk如何，σs均为无穷大，晶体无法滑移。
2．从刃型位错的结构模型分析，滑移的实质是位错在切应力作用下沿滑移面逐步移动的结果。
3．由于位错的增殖性质，所以金属才能产生滑移变形，而使其实际强度值大大的低于理论强度值。
4. 加工硬化现象是指随变形度增大，金属的强硬度显著增高而塑韧性明显下降的现象，加工硬化的结果使金属对塑性变形的抗力增加，造成加工硬化的根本原因是位错密度大大增加。
5．影响多晶体塑性变形的两个主要因素是晶界、晶粒位向差。
6．金属塑性变形的基本方式是滑移和孪生，冷变形后金属的强度增加，塑性降低。
7．常温下使用的金属材料以细小晶粒为好，而高温下使用的金属材料以粗大晶粒为好。
8．面心立方结构的金属有12 个滑移系，它们是4｛111｝×3＜110＞。
9．体心立方结构的金属有12 个滑移系，它们是6｛110｝×2＜111＞。
10．密排六方结构的金属有 3 个滑移系，它们是1｛0001｝×3＜īī20＞。
11．单晶体金属的塑性变形主要是切应力作用下发生的，常沿着晶体中密排面和密排方向发生。
12 金属经冷塑性变形后，其组织和性能会发生变化，如显微组织拉长变为纤维组织、亚结构的细化变为形变亚结构、形变织构即晶粒沿某一晶向或晶面取向变形、加工硬化等等。
13．拉伸变形时，晶体转动的方向是由滑移面转到与拉伸轴平行的方向。
14 晶体的理论屈服强度约为实际屈服强度的1500倍。
15．内应力是指金属塑性变形后保留在金属内部的残余内应力和点阵畸变，它分为宏观内应力、微观内应力、点阵畸变三种。
(二)判断题1 在体心立方晶格中，滑移面为｛111｝×6，滑移方向为〈110〉×2，所以其滑移系有12个。
（×）2．滑移变形不会引起晶体结构的变化。
（×）（位向）3 因为体心立方与面心立方晶格具有相同的滑移系数目，所以它们的塑性变形能力也相同。
金属学与热处理试题及答案
复习自测题绪论及第一章金属的晶体结构自测题(一)区别概念1．屈服强度和抗拉强度；2．晶体和非晶体；3 刚度与强度(二)填空1．与非金属相比，金属的主要特性是2．体心立方晶胞原子数是，原子半径是，常见的体心立方结构的金属有。
3．设计刚度好的零件，应根据指标来选择材料。
是材料从状态转变为状态时的温度。
4 TK5 屈强比是与之比。
6．材料主要的工艺性能有、、和。
7 材料学是研究材料的、、和四大要素以及这四大要素相互关系与规律的一门科学；材料性能取决于其内部的，后者又取决于材料的和。
8 本课程主要包括三方面内容：、和。
(三)判断题1．晶体中原子偏离平衡位置，就会使晶体的能量升高，因此能增加晶体的强度。
( )2．因为面心立方和密排六方晶体的配位数和致密度都相同，因此分别具有这两种晶体结构的金属其性能基本上是一样的。
( )3．因为单晶体具有各向异性，多晶体中的各个晶粒类似于单晶体，由此推断多晶体在各个方向上的性能也是不相同的。
( )4．金属的理想晶体的强度比实际晶体的强度高得多。
5．材料的强度高，其硬度就高，所以其刚度也大。
(四)改错题1．通常材料的电阻随温度升高而增加。
3．面心立方晶格的致密度为0．68。
4．常温下，金属材料的晶粒越细小时，其强度硬度越高，塑性韧性越低。
5．体心立方晶格的最密排面是｛100｝晶面。
(五) 问答题1．从原子结合的观点来看，金属、陶瓷和高分子材料有何主要区别?在性能上有何表现?2．试用金属键结合的方式，解释金属具有良好导电性、导热性、塑性和金属光泽等基本特性。
(六) 计算作图题1．在一个晶胞中，分别画出室温纯铁(011)、(111)晶面及[111)、[011)晶向。
2．已知一直径为11．28mm，标距为50mm的拉伸试样，加载为50000N时，试样的伸长为0.04mm。
撤去载荷，变形恢复，求该试样的弹性模量。
3．已知a-Fe的晶格常数a=0.28664nm，γ-Fe的晶格常数a=0.364nm。
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第五章《金属及合金的塑性变形》复习题
一、名词解释：
1.滑移、临界分切应力、取向因子、滑移系统、多滑移和交滑移、孪生、软取
向和硬取向、几何软化和几何硬化、弗兰克-瑞德位错源、细晶强化、霍尔佩奇（Hall-Petch）经验公式、加工硬化、纤维组织、形变织构。
二、填空题：
1．一个与其上的一个组成一个。
2．加工硬化现象是指，。
3．加工硬化的结果，使金属对塑性变形的抗力增大，造成加工硬化的根本原因是，。
4．金属塑性变形是的结果，滑移是的结果。
所以，金属塑性变形的实质是。
一切阻碍位错运动的因素都能提高金属的。
5．金属塑性变形的基本方式是和。
6．单晶体拉伸时，滑移面和滑移方向逐渐趋于平行于方向；压缩时，滑移面逐渐趋于与压力轴线方向。
7．多晶体的塑性变形过程比单晶体更为复杂，其两个主要因素是和。
三、判断题：
1．金属结晶后，晶粒越粗大，其力学性能越好。
（）
2．在体心立方晶格中，滑移面为｛110｝×6，而滑移方向为〈111〉×2，所以滑移系为12。
（）
3．滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。
（）
4．因为BCC晶格与FCC晶格具有相同数量的滑移系，所以两种晶体的塑性变
形能力完全相同。
（）
5．孪生变形所需要的切应力要比滑移变形时所需的小得多。
（）
四、选择题：
1．多晶体金属的晶粒越细小，则其:（）
a．强度越高、塑性越好；b．强度越低、塑性越差；
c．强度越高、但塑性变差；d．强度越低、但塑性较好。
2．能使单晶体产生塑性变形的应力为：（）
a．正应力；b．切应力；c．复合应力。
3．面心立方晶格的晶体在受力时的滑移方向：（）
a．〈111〉；b．〈110〉；c．〈100〉。
4．体心立方与面心立方晶格具有相同数量的滑移系，但其塑性变形能力是不同的，其原因是面心立方晶格的滑移方向较体心立方晶格的滑移方向：（）a．少；b．多；c．相等。
5．加工硬化使：（）
a．强度增大，塑性降低；b．强度增大，塑性增大；
c．强度减小，塑性增大；d．强度减小，塑性降低。
五、问答题：
1．晶粒大小对金属力学性能有何影响？常用的细化晶粒的方法有哪些？
回答要点：晶粒越细小，金属的强度、硬度越高，塑性、韧性就越好。
细化晶粒的方法：1）增加过冷度；2）变质处理；3）附加振动。
2．晶格结构分别为密排六方、体心立方、面心立方的Zn、α-Fe、Cu的塑性在通常情况下不同，说明谁好谁差并解释产生的主要原因。
回答要点：Zn为密排六方晶格，α-Fe为体心立方晶格，Cu 为面心立方晶格，所以Zn的塑性最差，α-Fe其次，Cu的塑性最好。
因为密排六方晶格的滑移系最少，而体心立方晶格与面心立方晶格虽然滑移系相同，但前者的滑移方
向较多，因而塑性最好。
3．说明滑移变形与孪生变形的主要区别。
（略，详见教材P93）。
4．为什么细晶粒钢强度高，塑性、韧性也好？
回答要点：1）晶粒越细，强度硬度逾高，这是因为晶粒越小，单位面积上晶粒的数量越多，晶界的总面积越大，因晶界变形的抗力较大，所以整个金属的强度水平较高；2）晶粒越细，塑性韧性逾好，这是因为晶粒数愈多，金属的总变形量可分布在更多的晶粒内，晶粒间的变形不均匀性减小，使塑性较好；晶界的影响较大，晶粒内部和晶界附近的变形量差减小，晶粒变形也较均匀，所以减小了应力集中，推迟了裂纹的形成和发展，使金属在断裂之前可发生较大的塑性变形。
3）由于细晶粒金属的强度较高，塑性较好，所以断裂时需要消耗较大的功，所以韧性较好。
5．用低碳钢板冷冲压形成的零件，冲压后发现各部位的硬度不同，为什么？如何解决？
回答要点：变形较大的地方硬度高，因产生了加工硬化现象，可用再结晶退火的方法解决。
6．阐述多相合金的塑形变形的机理。
提示：按第二相粒子可变形与否，分别以绕过和切过两种机制讨论之。