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1、东北大学21春材料科学导论离线作业2参考答案1. 图(a)和(b)给出含有四相平衡的A-B-C三元相图的投影图。 (1)示意画出其中的XY和ZT的垂直截面图。 (2)说明其图(a)和(b)给出含有四相平衡的A-B-C三元相图的投影图。(1)示意画出其中的XY和ZT的垂直截面图。(2)说明其中工和成分的合金的冷却过程的变化。解I分析图(a)的截面。在投影图上把截面线与各投影线的交点按顺序编号。 XY截面投影线的3-6是截面与四相平衡平面交线的投影，它在截面图上是一段水平线，在这线上的3-4和4-6分别和L+以及L+三相区连接，这2个三相区在四相平衡温度之上；3-6和a+三相区连接，这个三相区在四
2、相平衡温度之下；1-4和1-3是截面与L+三相区2个面交线的投影，在截面是三相区的2条边界，并且这2条线在截面图的边界(它是二元系)是重合；4-5和5-6是截面与L+三相区2个面交线的投影，在截面上是三相区的2条边界，并且两线在液相线上重合；1-5和5-8分别是截面与和相的液相面交线的投影，它们在截面上是和相的液相线；6-8是截面分别与固相面和与和两相平衡的共轭面的交线，在截面上分别是卢固相线和由单相卢相区进入卢+y两相区的线；2-3和6-7是截面与+三相区的2个面的交线的投影，在截面上是+三相区的2条边线。整个截面如图(a)所示。 ZT截面投影线的5-8是截面与四相平衡平面交线的投影，它在截
3、面图上是一段水平线，在这根线上的5-7和7-8分别和L+以及L+三相区连接，这2个三相区在四相平衡温度之上；5-8和+三相区连接，这个三相区在四相平衡温度之下：7-10和8-10是截面与L+三相区的2个面交线的投影，在截面上是三相区的2条边界，并且这2条线在截面图的边界(它是二元系)是重合的；4-6和4-5是截面与L+三相区的2个面交线的投影，在截面上是三相区的2条边界，这2条线在4位置重合；1-6和6-10分别是截面与和相的液相面交线的投影，它们在截面上是和相的液相线；1-4是截面与相的固相面交线的投影，它们在截面上是y相的固相线；1-3是截面与和)，两相平衡的相互溶度面的交线的投影，在截面
4、上是相溶解度线；3-5是截面与和两相平衡的相互溶度面的交线的投影，在截面上是)，相溶解度线；2-3、3-4和8-9分别是截面与a+三相区的3个面交线的投影，在截面上是+三相区的3条边界线。整个截面图如图(b)所示。 讨论图(a)中的I成分冷却过程的变化。从投影图看，这个成分点和液相面、固相面、(相对的)固态溶解度面及+三相平衡的一个面重叠。从高温冷却下来，首先穿过液相面，发生L反应；然后穿过a固相面，进入单相区；之后穿过+两相平衡面，进入+两相区；最后穿过+三相平衡的一个面，进入+三相区；结果在低温时是+三相。这个成分的冷却曲线如(a)所示。 讨论图(a)中的成分冷却过程的变化。从投影图看，这
5、个成分点和液相面、L+三相平衡的一个面及四相平面重叠。从高温冷却下来，首先穿过液相面，发生L反应；然后穿过L+三相平衡的一个面，发生L+共晶反应；之后到达四相面，发生La+反应；最后进人a+三相区；结果在低温时是+三相。这个成分的冷却曲线如(b)所示。 图(b)的截面。把在投影图上把截面线与各投影线的交点按顺序编号。 XY截面投影线的3-6是截面与四相平衡平面交线的投影，它在截面图上是一段水平线，在这线上的3-4和4-6分别和L+以及L+三相区连接，这2个三相区在四相平衡温度之上；3-5和5-6分别和+以及L+三相区连接，这2个三相区在四相平衡温度之下；1-4和1-3是截面与L+三相区2个面交
6、线的投影，在截面是三相区的2条边界，并且这2条线在截面图的边界(它是二元系)是重合；4-7和6-7是截面与L+三相区2个面交线的投影，在截面上是三相区的2条边界，并且两线在液相线上重合；1-7和7-10分别是截面与和卢相的液相面交线的投影，它们在截面上是和相的液相线；2-3和5-9是截面与+三相区的2个面的交线的投影，在截面上是+三相区的2条边线；5-8和6-8是截面与L+三相区的2个面的交线的投影，在截面上是+三相区的2条边线，它们汇合在一点；8-10是截面与卢固相面以及+两相平衡面交线的投影，在截面上是固相线和+两相区的界线。整个截面图如图(a)所示。 ZT截面没有和四相平面交截。投影线上
7、的1-7是截面与相的液相面交线的投影，它们在截面上是y相的液相线；13是截面与L+a+y三相区的2个面的交线的投影，在截面上是L+三相区的2条边线，它在截面边线上是闭合的；5-7是截面与L+三相区的2个面的交线的投影，在截面上是L+三相区的2条边线，它在截面边线上是闭合的；3-5是截面与的固相面交线的投影，在截面上是y相的固相线；3-4是截面与+两相平衡面的交线的投影，在截面上是+两相区的边线；4-5是截面与+两相平衡面的交线的投影，在截面上是+两相区的边线；2-4和4-6是截面与+三相平衡的2个面交线的投影，在截面上是+三相区的2条边线。整个截面如图(b)所示。 讨论图(b)中的I成分冷却过
8、程的变化：从投影图看，这个成分点和液相面、L+三相平衡的一个面、四相平衡平面、L+三相平衡一个面及+三相平衡的一个面重叠。从高温冷却下来，首先穿过y液相面，发生L反应；然后进入L+三相区，发生L+反应；之后到达四相平衡平面，发生L+匹相反应；四相反应后进入L+三相区，发生L+反应；再进人+两相区，最后穿过三相平衡面进入+三相区，结果在低温时是+三相。这个成分的冷去f曲线如图(a)所示。 讨论图(b)中的成分冷却过程的变化：从投影图看，这个成分点和液相面、L+三相平衡的一个面、L+三相平衡的另一个面及+三相平衡的一个面相重叠。从高温冷却下来，首先穿过液相面，发生La反应；再进入L+三相区，发生L
9、+反应；然后穿过三相平衡的另一个面，到达L+两相区；之后穿过L+三相区，发生L+反应；离开三相区进入+两相区；最后穿过+三相平衡的一个面进入+三相区，结果在低温时是+三相。这个成分的冷却曲线如图b)所示。 2. 各种工具要求硬度及耐磨性好，则应选用含碳量( )的钢。A较高B较低C小于04D大于2各种工具要求硬度及耐磨性好，则应选用含碳量( )的钢。A较高B较低C小于04D大于2正确答案：A3. 简述片状马氏体和片状马氏体性能差别。简述片状马氏体和片状马氏体性能差别。马氏体的塑性和韧性主要取决于马氏体的亚结构。片状马氏体具有高强度、高硬度，但韧性很差，其特点是硬而脆。在具有相同屈服强度的条件下，
10、板条马氏体比片状马氏体的韧性要好得多。其原因在于片状马氏体中微细孪晶亚结构的存在破坏了有效滑移系，使脆性增大；而板条马氏体中的高密度位错是不均匀分布的，存在低密度区，为位错提供了活动的余地，所以仍有相当好的韧性。此外，片状马氏体的碳浓度高，晶格的正方畸变大，这也使其韧性降低而脆性增大，同时，片状马氏体中存在许多显微裂纹，还存在着较大的淬火内应力，这些也都使其脆性增大。所以，片状马氏体的性能特点是硬度高而脆性大。而板条马氏体则不然，由于碳浓度低，再加上自回火，所以晶格正方度很小或没有，淬火应力也小，而且不存在显微裂纹。这些都使得板条状马氏体的韧性相当好。4. 为保证铸件质量，顺序凝固常用于( )
11、铸件生产中。A缩孔倾向大的合金B吸气倾向大的合金C流动性为保证铸件质量，顺序凝固常用于( )铸件生产中。A缩孔倾向大的合金B吸气倾向大的合金C流动性较差的合金D裂纹倾向大的合金正确答案：A5. 金属的塑性变形是在_应力作用下，主要通过_来进行的；金属中的位错密度越高，则其强度越_，塑性金属的塑性变形是在_应力作用下，主要通过_来进行的；金属中的位错密度越高，则其强度越_，塑性越_。切$滑移$高$差6. 在A卜Ag合金中从Al为基的固溶体中析出富Ag相，在Al-Cu合金中从A1为基的固溶体中析出富Cu相。A1、Ag和Cu的原子在A卜Ag合金中从Al为基的固溶体中析出富Ag相，在Al-Cu合金中从
12、A1为基的固溶体中析出富Cu相。A1、Ag和Cu的原子半径分别为1.43nm、1.44nm和1.28nm。若简单地由原子半径估计错配度，并简单地认为析出物的非共格界面能为0.5J/m2，共格界面能为0.05J/m2。A1的切变模量，又设析出物自的切变模量和Al的相同，估计这两种析出物丧失共格的尺寸。对于Al-Ag合金，析出物与基体间的错配度为- 因析出物的错配度为 对于A1-cu合金，析出物与基体间的错配度为 因析出物的错配度0.05，它是圆片状，按10-6题导出的式子，丧失共格的尺寸为 7. 超导合金是超导材料中( )的超导体，是早期最具有使用价值的超导材料。A.磁场强度低B.机械强度最高C
13、.应力应变小D.以上所有参考答案：D8. 铸造成型生产的铸件的机械性能较低，容易出现缺陷; 且工序繁多，质量难以控制;铸造条件恶劣，劳动强度大。( )A.错误B.正确参考答案：B9. 插齿刀是加工齿轮的刀具，形状复杂，要求具有足够的硬度(6364HRC)和热硬性，选用W18C14V制造，要求如下。插齿刀是加工齿轮的刀具，形状复杂，要求具有足够的硬度(6364HRC)和热硬性，选用W18C14V制造，要求如下。锻坯退火机械加工淬火+3次回火磨削加工蒸汽处理。$锻造成形，打碎粗大碳化物并使其均匀。 退火降低硬度、均匀组织，改善切削加工性能。 淬火获得M，提高工件的硬度和耐磨性； 回火消除淬火内应力
14、，尽量减小AR量； 蒸汽处理提高工件表面的耐磨性。$12601280加热，分级淬火；560回火3次；M回+K粒状+少量AR。 10. 淬火的主要目的是为了获得马氏体，提高钢的_和_。淬火的主要目的是为了获得马氏体，提高钢的_和_。正确答案：强度 硬度强度硬度11. 用电测法通过拉伸实验测量材料的弹性模量E，试确定测试方案，并建立弹性模量E与应变仪读数应变R之用电测法通过拉伸实验测量材料的弹性模量E，试确定测试方案，并建立弹性模量E与应变仪读数应变R之间的关系。已知拉伸试样横截面面积为A。正确答案：(1)布片方案rn 在拉伸试样的左、右对称侧面上沿轴向各粘贴一应变片如图13-9a所示。rnrn (2)组桥方案rn 全桥接线如图13-9b所示其中R2、R3为温度补偿片。rn (3)应变仪读数应变rn R=1-2-3+4rn =(N+M+T)-Trn
