塑性变形习题

1．一块含0.1%C的碳钢在930℃渗碳，渗到0.05cm的地方碳的浓度达到0.45%。在t>0的全部时间，渗碳气氛保持表面成分为1%，假设

=2.0×

10-5exp(-140000/RT) (m2/s) (a) 计算渗碳时间；

(b) 若将渗层加深一倍，则需多长时间？

(c)若规定0.3%C作为渗碳层厚度的量度，则在930℃渗碳10小时的渗层厚度为870℃渗碳10小时的多少倍？

2．含0.85%C的普碳钢加热到900℃在空气中保温1小时后外层碳浓度降到零。 (a)推导脱碳扩散方程的解，假定t>0时，x=0处，C=0。 (b)假如要求零件外层的碳浓度为

10-7cm2/s）。

0.8%，表面应车去多少深度？（DC=1.1×

材料的变形

1.如果沿FCC晶体的[110]方向拉伸，请写出可能的滑移系。

2.有一70MPa应力作用在fcc晶体的[001]方向上，求作用在(111)[101]和

(111)[110]

滑移系上的分切应力。

3.证明FCC金属产生孪晶时产生的切应变为0.707。

4.对于预先经过退火的金属多晶体，其真实应力—应变曲线的塑性部分可近似表示为TknT，其中k和n为经验常数，分别称为强度系数和应变硬化指数。

若有A，B两种材料，其k值大致相等，而nA=0.5，nB=0.2，则问a）那一种材料的硬化能力较高，为什么？b）同样的塑性应变时，A和B哪个位错密度高，为什么？c）导出应变硬化指数n和应变硬化率

dTdT之间的数学公式。

回复与再结晶

1.铁的回复激活能为88.9 kJ/mol，如果经冷变形的铁在400℃进行回复处理，使其残留加工硬化为60%需160分钟，问在450℃回复处理至同样效果需要多少时间？

2. 工业纯铝在室温下经大变形量轧制成带材后，测得室温力学性能为冷加工态的性能。查表得知工业纯铝的T再=150℃，但若将上述工业纯铝薄带加热至100℃，保温16天后冷至室温再测其强度，发现明显降低，请解释其原因。

3 .W具有很高的熔点(Tm=3410℃)，常被选为白炽灯泡的发热体。但当灯丝存在横跨灯丝的大晶粒，就会变得很脆，并在频繁开关的热冲击下产生破断。试设计一种能延长灯丝寿命的方法。

凝固

1. 已知液态纯镍在1.013×105Pa(1个大气压)，过冷度为319℃时发生均匀形核。设临界晶核半径为1nm，纯镍的熔点为1726K，熔化热Lm=18075J/mol，摩尔体积V=6.6cm/mol，计算纯镍的液-固界面能和临界形核功。

2．试证明在同样过冷度下均匀形核时，球形晶核较立方晶核更易形成。

3. 证明任意形状晶核的临界晶核形成功ΔG*与临界晶核体积V*的关系：

G*3

V*2GV

ΔGV——液固相单位体积自由能差。