一、室溫下槍彈擊穿一銅板和鉛板，試分析長期保持后二板彈孔周圍組織的變化及原因。

解答：槍彈擊穿為快速變形，可以視為冷加工，銅板和鉛板再結晶溫度分別為遠高于室溫和室溫以下。

故銅板可以視為冷加工，彈孔周圍保持變形組織

鉛板彈孔周圍為再結晶組織。

四、試比較去應力退火過程與動態(tài)回復過程位錯運動有何不同？從顯微組織上如何區(qū)分動、靜態(tài)回復和動、靜態(tài)再結晶？

解答：去應力退火過程中，位錯攀移與滑移后重新排列，高能態(tài)轉變?yōu)榈湍軕B(tài)，動態(tài)回復過程是通過螺型位錯的交滑移和刃型位錯的攀移使得異號位錯相互抵消，保持位錯增殖率與消失率之間動態(tài)平衡。

從顯微組織上，靜態(tài)回復可以看到清晰亞晶界，靜態(tài)再結晶時形成等軸晶粒，動態(tài)回復形成胞狀亞結構，動態(tài)再結晶時形成等軸晶，又形成位錯纏結，比靜態(tài)再結晶的晶粒細小。

五、討論在回復和再結晶階段空位和位錯的變化對金屬的組織和性能所帶來的影響。

回復可分為低溫回復、中溫回復、高溫回復。低溫回復階段主要是空位濃度明顯降低。中溫回復階段由于位錯運動會導致異號位錯合并而相互抵消，位錯密度有所降低，但降幅不大。所以力學性能只有很少恢復。高溫回復的主要機制為多邊化。多邊化由于同號刃型位錯的塞積而導致晶體點陣彎曲，通過刃型位錯的攀移和滑移，使同號刃型位錯沿垂直于滑移面的方向排列成小角度的亞晶界。此過程稱為多邊化。多晶體金屬塑性變形時滑移通常是在許多互相交截的滑移面上進行，產(chǎn)生由纏結位錯構成的胞狀組織。因此，多邊化后不僅所形成的亞晶粒小得多，而且許多亞晶界是由位錯網(wǎng)組成的。

對性能影響：去除殘余應力，使冷變形的金屬件在基本保持應變硬化狀態(tài)的條件下，降低其內(nèi)應力，以免變形或開裂，并改善工件的耐蝕性。再結晶是一種形核和長大的過程，靠原子的擴散進行。冷變形金屬加熱時組織與性能最顯著的變化就是在再結晶階段發(fā)生的。特點：a組織發(fā)生變化，由冷變形的伸長晶粒變?yōu)樾碌牡容S晶粒；b力學性能發(fā)生急劇變化，強度、硬度急劇下降，應變硬化全部消除，恢復到變形前的狀態(tài)c變形儲能在再結晶過程中全部釋放。三類應力（點陣畸變）變形儲能在再結晶過程中全部釋放。

七、在生產(chǎn)中常常需要通過某些轉變過程來控制金屬的晶粒度。為了適應這一要求，希望建立一些計算晶粒度的公式。若令d代表轉變完成后晶粒中心之間的距離，并假定試樣中轉變量達95%作為轉變完成的標準，則根據(jù)約翰遜-梅厄方程，符合下式：d =常數(shù)(G/N’)1/4。式中，N’為形核率；G為生長率。設晶粒為立方體，求上式中的常數(shù)。

解答：根據(jù)J-M方程及題意，有

0.95＝1-exp[(-πN’G3t04) /3]，所以有

一、室溫下槍彈擊穿一銅板和鉛板，試分析長期保持后二板彈孔周圍組織的變化及原因。

解答：槍彈擊穿為快速變形，可以視為冷加工，銅板和鉛板再結晶溫度分別為遠高于室溫和室溫以下。

故銅板可以視為冷加工，彈孔周圍保持變形組織

鉛板彈孔周圍為再結晶組織。

四、試比較去應力退火過程與動態(tài)回復過程位錯運動有何不同？從顯微組織上如何區(qū)分動、靜態(tài)回復和動、靜態(tài)再結晶？

解答：去應力退火過程中，位錯攀移與滑移后重新排列，高能態(tài)轉變?yōu)榈湍軕B(tài)，動態(tài)回復過程是通過螺型位錯的交滑移和刃型位錯的攀移使得異號位錯相互抵消，保持位錯增殖率與消失率之間動態(tài)平衡。

從顯微組織上，靜態(tài)回復可以看到清晰亞晶界，靜態(tài)再結晶時形成等軸晶粒，動態(tài)回復形成胞狀亞結構，動態(tài)再結晶時形成等軸晶，又形成位錯纏結，比靜態(tài)再結晶的晶粒細小。

五、討論在回復和再結晶階段空位和位錯的變化對金屬的組織和性能所帶來的影響。

回復可分為低溫回復、中溫回復、高溫回復。低溫回復階段主要是空位濃度明顯降低。中溫回復階段由于位錯運動會導致異號位錯合并而相互抵消，位錯密度有所降低，但降幅不大。所以力學性能只有很少恢復。高溫回復的主要機制為多邊化。多邊化由于同號刃型位錯的塞積而導致晶體點陣彎曲，通過刃型位錯的攀移和滑移，使同號刃型位錯沿垂直于滑移面的方向排列成小角度的亞晶界。此過程稱為多邊化。多晶體金屬塑性變形時滑移通常是在許多互相交截的滑移面上進行，產(chǎn)生由纏結位錯構成的胞狀組織。因此，多邊化后不僅所形成的亞晶粒小得多，而且許多亞晶界是由位錯網(wǎng)組成的。

對性能影響：去除殘余應力，使冷變形的金屬件在基本保持應變硬化狀態(tài)的條件下，降低其內(nèi)應力，以免變形或開裂，并改善工件的耐蝕性。再結晶是一種形核和長大的過程，靠原子的擴散進行。冷變形金屬加熱時組織與性能最顯著的變化就是在再結晶階段發(fā)生的。特點：a組織發(fā)生變化，由冷變形的伸長晶粒變?yōu)樾碌牡容S晶粒；b力學性能發(fā)生急劇變化，強度、硬度急劇下降，應變硬化全部消除，恢復到變形前的狀態(tài)c變形儲能在再結晶過程中全部釋放。三類應力（點陣畸變）變形儲能在再結晶過程中全部釋放。

七、在生產(chǎn)中常常需要通過某些轉變過程來控制金屬的晶粒度。為了適應這一要求，希望建立一些計算晶粒度的公式。若令d代表轉變完成后晶粒中心之間的距離，并假定試樣中轉變量達95%作為轉變完成的標準，則根據(jù)約翰遜-梅厄方程，符合下式：d =常數(shù)(G/N’)1/4。式中，N’為形核率；G為生長率。設晶粒為立方體，求上式中的常數(shù)。

解答：根據(jù)J-M方程及題意，有

0.95＝1-exp[(-πN’G3t04) /3]，所以有

一、室溫下槍彈擊穿一銅板和鉛板，試分析長期保持后二板彈孔周圍組織的變化及原因。

解答：槍彈擊穿為快速變形，可以視為冷加工，銅板和鉛板再結晶溫度分別為遠高于室溫和室溫以下。

故銅板可以視為冷加工，彈孔周圍保持變形組織

鉛板彈孔周圍為再結晶組織。

四、試比較去應力退火過程與動態(tài)回復過程位錯運動有何不同？從顯微組織上如何區(qū)分動、靜態(tài)回復和動、靜態(tài)再結晶？

解答：去應力退火過程中，位錯攀移與滑移后重新排列，高能態(tài)轉變?yōu)榈湍軕B(tài)，動態(tài)回復過程是通過螺型位錯的交滑移和刃型位錯的攀移使得異號位錯相互抵消，保持位錯增殖率與消失率之間動態(tài)平衡。

從顯微組織上，靜態(tài)回復可以看到清晰亞晶界，靜態(tài)再結晶時形成等軸晶粒，動態(tài)回復形成胞狀亞結構，動態(tài)再結晶時形成等軸晶，又形成位錯纏結，比靜態(tài)再結晶的晶粒細小。

五、討論在回復和再結晶階段空位和位錯的變化對金屬的組織和性能所帶來的影響。

回復可分為低溫回復、中溫回復、高溫回復。低溫回復階段主要是空位濃度明顯降低。中溫回復階段由于位錯運動會導致異號位錯合并而相互抵消，位錯密度有所降低，但降幅不大。所以力學性能只有很少恢復。高溫回復的主要機制為多邊化。多邊化由于同號刃型位錯的塞積而導致晶體點陣彎曲，通過刃型位錯的攀移和滑移，使同號刃型位錯沿垂直于滑移面的方向排列成小角度的亞晶界。此過程稱為多邊化。多晶體金屬塑性變形時滑移通常是在許多互相交截的滑移面上進行，產(chǎn)生由纏結位錯構成的胞狀組織。因此，多邊化后不僅所形成的亞晶粒小得多，而且許多亞晶界是由位錯網(wǎng)組成的。

對性能影響：去除殘余應力，使冷變形的金屬件在基本保持應變硬化狀態(tài)的條件下，降低其內(nèi)應力，以免變形或開裂，并改善工件的耐蝕性。再結晶是一種形核和長大的過程，靠原子的擴散進行。冷變形金屬加熱時組織與性能最顯著的變化就是在再結晶階段發(fā)生的。特點：a組織發(fā)生變化，由冷變形的伸長晶粒變?yōu)樾碌牡容S晶粒；b力學性能發(fā)生急劇變化，強度、硬度急劇下降，應變硬化全部消除，恢復到變形前的狀態(tài)c變形儲能在再結晶過程中全部釋放。三類應力（點陣畸變）變形儲能在再結晶過程中全部釋放。

七、在生產(chǎn)中常常需要通過某些轉變過程來控制金屬的晶粒度。為了適應這一要求，希望建立一些計算晶粒度的公式。若令d代表轉變完成后晶粒中心之間的距離，并假定試樣中轉變量達95%作為轉變完成的標準，則根據(jù)約翰遜-梅厄方程，符合下式：d =常數(shù)(G/N’)1/4。式中，N’為形核率；G為生長率。設晶粒為立方體，求上式中的常數(shù)。

編輯切換為居中

八、一楔形板坯經(jīng)過冷軋后得到厚度均勻的板材，如圖，若將該板材加熱到再結晶溫度以上退火后，整個板材均發(fā)生再結晶。試問該板材的晶粒大小是否均勻？為什么？假若該板材加熱到略高于再結晶溫度退火，試問再結晶先從哪一端開始？為什么？

編輯

答：晶粒大小不均勻，隨著楔子的進入，其變形度逐漸增大，其晶粒度大小隨變形情況的變化如圖所示，當變形量小時，晶粒仍保持原狀，這是由于變形小，畸變能小，不足以引起再結晶，所以晶粒大小沒有變化。當達到臨界變形度時，得到特別大的晶粒，當超過這個臨界變形度后，則變形越大，晶粒越細，當變形度達到一定程度后，再結晶晶?；颈３植蛔儯斪冃味仍俅髸r，可能會出現(xiàn)二次結晶，導致晶粒重新粗化。

變形越大，冷變形儲存能量越高，越容易再結晶。因此，在較低溫度退火，在較寬處先發(fā)生再結晶。

九、如果把再結晶溫度定義為1小時內(nèi)能夠有95%的體積發(fā)生轉變的溫度，它應該是形核率N‘和生長率G的函數(shù)。N‘與G都服從阿夫瑞米方程：

N’ =N0exp (-QN/kT)，G=G0exp (-QG/kT)。試由方程t0.95=[2.84/N’G3]1/4導出再結晶溫度計算公式，式中只包含N0、G0、QG、QN等項，t0.95代表完成再結晶所需時間。

解答：根據(jù)J-M方程及題意，有

0.95＝1-exp[(-πN’G3t04) /3]，所以有t0.95=[2.84/N’G3]1/4

或 N’G3＝k＝常數(shù)

帶入N’與G的表達式，N0G03 exp [-(QN＋3QG）/RT再)] ＝k

可得到：T再 ＝(QN＋3QG）/ Rln（ N0G03 / ?k）＝ k’(QN＋3QG）

N0、G0為Arrhenius方程中常數(shù)，QG為再結晶形核激活能，QN為再結晶晶粒長大激活能。

QG、QN主要受變形量、金屬成分、金屬純度與原始晶粒大小影響。

變形量大于5％后， QG、QN大約相等。高純金屬， QG大致與晶界自擴散激活能相當。

（題公式有誤t3 ? t4）

十、今有工業(yè)純鈦、鋁、鉛等幾種鑄錠，試問應如何選擇它們的開坯軋制溫度？開坯后，如果將它們在室溫(20℃)再進行軋制，它們的塑性孰好孰差？為什么？這些金屬在室溫下是否都可以連續(xù)軋制下去？如果不能，又應采取什么措施才能使之軋成很薄的帶材？

注：(1) 鈦的熔點為1672℃，在883℃以下為密排六方結構，α相；在883℃以上為體心立方結構，β相。(2) 鋁的熔點為660.37℃，面心立方結構；(3) 鉛的熔點為327.502℃，面心立方結構

解答要點：開坯軋制溫度時要塑性好，故必須再結晶溫度以上，

依據(jù)工業(yè)純金屬起始再結晶溫度與熔點之間關系：

? ?T再= (0.3~0.4)T熔

取T再= 0.4T熔 ，故鈦T再=0.4×（1672+273）＝778K＝505 ℃

鋁T再=0.4×（660+273）＝373K=100 ℃

鉛T再=0.4×（327+273）＝240K=-33 ℃

通常可以在此基礎上增加100～200 ℃，故可以選擇鈦開坯軋制溫度900 ℃（此時為bcc結構）

鋁開坯軋制溫度200 ℃ －300 ℃左右，鉛開坯軋制溫度為室溫

開坯后，在室溫(20℃)進行軋制，塑性鉛好，鋁次之，鈦差，鉛，鋁在室溫下可以連續(xù)軋制下去，鈦不能，應采取再結晶退火才能使之軋成很薄的帶材

十一、由幾個刃型位錯組成亞晶界，亞晶界取向差為0.057°。設在多邊化前位錯間無交互作用，試問形成亞晶后，畸變能是原來的多少倍？由此說明，回復對再結晶有何影響？

編輯切換為居中

說明多邊化使得位錯能量降低，減少了儲存能，使得再結晶驅動力減少

十二、已知鋅單晶體的回復激活能為20000J/mol，在-50℃溫度去除2%的加工硬化需要13天；若要求在5分鐘內(nèi)去除同樣的加工硬化需要將溫度提高多少？

解答要點：根據(jù)回復動力學，回復量R（即題中去除量）與回復時間t和回復溫度T，回復激活能Q有關系：

lnt=α+Q/RT 可得： lnt1－ lnt2=Q/RT1-Q/RT2，

即t1/ t2=exp(Q/RT1-Q/RT2)=exp[Q/R(1/T1-1/T2)] 帶入t1=13d＝18720min，t2＝5，T1=223K，求T2 ?即18720/5=exp[20000/8.314(1/223-1/T2)]，

T2＝938K＝665 ℃ (題數(shù)據(jù)有誤，Zn的熔點為420 ℃)

十三、已知含WZn=0.30的黃銅在400℃的恒溫下完成再結晶需要1h，而在390℃完成再結晶需要2h，試計算在420℃恒溫下完成再結晶需要多少時間？

解答：由lnt=α+Q/RT，可得：

lnt1=α+Q/RT1

lnt2=α+Q/RT2

ln（t1/ t2）=Q/R(1/T1-1/T2)，求得Q、α后可解t=0.26h

十四、純鋯在553℃和627℃等溫退火至完成再結晶分別需要40h和1h，試求此材料的再結晶激活能。

解答：由lnt=α+Q/RT，可得：

lnt1=α+Q/RT1 ?lnt2=α+Q/RT2

ln（t1/ t2）=Q/R(1/T1-1/T2)，求得Q＝3.08×105J/mol可解