第五章 表面结构与性质习题
5.2 什么叫表面张力和表面能? 在固态下和液态下这两者有何差别?
解：表面张力：扩展物体单位长度的表面所需要的力，或将物体表面增大一个单位面积所需作的功。单位为N/m。
表面能：恒温、恒压、恒组成情况下，每增加单位表面积时，体系自由焓的增量，单位为J/m2。
在液态下，不能承受剪应力，外力所做的功表现为表面积的扩展，因为表面张力与表面能在数值上是一致的；
在固态下，能承受剪切应力，外力的作用表现为表面积的增加和部分的塑性形变，表面张力与表面能在数值上不相等。
5.5 MgO—Al2O3—SiO2系统的低共熔物，放在Si3N4陶瓷片上，在低共溶温度下，液相的表面张力为0.9J/m2，液体与固体的界面能为0.6 J/m2，测得接触角为70.52°，求Si3N4的表面张力。
解：根据Young方程：平衡时，Si3N4固体的表面张力γSV=γSL+γLVcos70.52°，则γSV=0.6+0.9cos70.52 °=0.9J/m2
5.6 什么叫吸附、粘附? 当用焊锡来焊接铜丝时，用锉刀除去表面层，可使焊接更加牢固，请解释这种现象。
解：吸附是固体表面力场与被吸附分子发生的力场相互作用的结果，发生在固体表面上，发生在固体表面上，分为物理吸附和化学吸附；
粘附是指两个发生接触的表面之间的吸引，发生在固液界面上。
铜丝放在空气中，其表面层被吸附膜（氧化膜）所覆盖，焊锡焊接铜丝时，只是将吸附膜粘在一起，锡与吸附膜粘附的粘附功小，锉刀除去表面层露出真正铜丝表面（去掉氧化膜），增大了γSV，因此粘附很牢固。 5.16 已知在高温下Al2O3（S）的表面张力为0.900N/m，液态Fe（L）的表面张力为1.720N/m，而Al2O3（S）与Fe（L）的界面张力为2.300 N/m。问接触角有多大？液态能否润湿氧化铝？
解：0.9002.300cos0.8141.720SVSLLV
第6章 钢的热处理
一、名词解释
马氏体、残余奥氏体、退火、正火、淬火、等温淬火、淬透性、淬硬性、回火、调质
二、填空题
1.共析钢加热时，其奥氏体化过程由（ ）、（ ）、（ ）、（ ）四个步骤组成。
2.钢的淬透性越高，则其C曲线的位置越（ ），临界冷却速度越（ ）。
3.钢的热处理工艺是由（ ）、（ ）、（ ）3个阶段组成。热处理的特点是只改变工件的（ ），而不改变其（ ）。
4.当钢完全奥氏体化后冷却转变为马氏体时，奥氏体中的含碳量越高，则MS点越（ ），转变后的残余奥氏体量越（ ）。
5.球化退火的主要目的是（ ）、（ ），它主要适用于（ ）钢。
6.亚共析钢的淬火温度为（ ），过共析钢的淬火温度为（ ）。
7.用T10钢制造车刀，其工艺路线为：下料→锻造→预备热处理（ ＿+＿ ）→机加工→最终热处理（ + ）→磨加工。（请在横线上填入相应热处理工艺的名称）
8.共析钢等温冷却分为三个转变区，其中低温转变为（ ）类转变，中温转变为（ ）类转变，高温转变为（）类转变。
9.高温回火、中温回火、低温回火后获得的组织分别为（ ）体、（ ）体和（ ）体。
三、选择题
1．钢在淬火后获得的马氏体组织粗细主要取决于（ ）。
A．奥氏体的起始晶粒度 B．奥氏体的实际晶粒度
C．奥氏体的本质晶粒度 D．钢的原始组织
2．除Co外，所有溶人奥氏体的合金元素都使C曲线右移，使钢的淬透性（ ）。
A．降低 B．提高 C．不变 D．出现极大值 3．完全退火主要适用于（ ）。
材料科学基础A习题答案第5章
材料科学基础A习题
第五章材料的变形与再结晶1某⾦属轴类零件在使⽤过程中发⽣了过量的弹性变形，为减⼩该零件的弹性变形，拟采取以下措施：（1）增加该零件的轴径。
（2）通过热处理提⾼其屈服强度。
（3）⽤弹性模量更⼤的⾦属制作该零件。
问哪⼀种措施可解决该问题，为什么？
答：增加该零件的轴径，或⽤弹性模量更⼤的⾦属制作该零件。产⽣过量的弹性变形是因为该⾦属轴的刚度太低，增加该零件的轴径可减⼩其承受的应⼒，故可减⼩其弹性变形；⽤弹性模量更⼤的⾦属制作该零件可增加其抵抗弹性变形的能⼒，也可减⼩其弹性变形。2、有铜、铝、铁三种⾦属，现⽆法通过实验或查阅资料直接获知他们的弹性模量，但关于这⼏种⾦属的其他各种数据可以查阅到。请通过查阅这⼏种⾦属的其他数据确定铜、铝、铁三种⾦属弹性模量⼤⼩的顺序（从⼤到⼩排列），并说明其理由。
答：⾦属的弹性模量主要取决于其原⼦间作⽤⼒，⽽熔点⾼低反映了原⼦间作⽤⼒的⼤⼩，因⽽可通过查阅这些⾦属的熔点⾼低来间接确定其弹性模量的⼤⼩。据熔点⾼低顺序，此⼏种⾦属的弹性模量从⼤到⼩依次为铁、铜、铝。3、下图为两种合⾦A B各⾃的交变加载-卸载应⼒应变曲线（分
别为实线和虚线），试问那⼀种合⾦作为减振材料更为合适，为
什么？
答：B合⾦作为减振材料更为合适。因为其应变滞后于应
⼒的变化更为明显，交变加载-卸载应⼒应变回线包含的⾯积更
⼤，即其对振动能的衰减更⼤。4、对⽐晶体发⽣塑性变形时可以发⽣交滑移和不可以发⽣交滑移，哪⼀种情形下更易塑性变形，为什么？
答：发⽣交滑移时更易塑性变形。因为发⽣交滑移可使位错绕过障碍继续滑移，故更易塑性变形。5、当⼀种单晶体分别以单滑移和多系滑移发⽣塑性变形
时，其应⼒应变曲线如下图，问A、B中哪⼀条曲线为多
系滑移变形曲线，为什么？
答：A曲线为多系滑移变形曲线。这是因为多滑移可
导致不同滑移⾯上的位错相遇，通过位错反应形成不动位
错，或产⽣交割形成阻碍位错运动的割阶，从⽽阻碍位错滑
第五章 表面结构与性质习题
5.2 什么叫表面张力和表面能? 在固态下和液态下这两者有何差别?
解：表面张力：扩展物体单位长度的表面所需要的力，或将物体表面增大一个单位面积所需作的功。单位为N/m。
表面能：恒温、恒压、恒组成情况下，每增加单位表面积时，体系自由焓的增量，单位为J/m2。
在液态下，不能承受剪应力，外力所做的功表现为表面积的扩展，因为表面张力与表面能在数值上是一致的；
在固态下，能承受剪切应力，外力的作用表现为表面积的增加和部分的塑性形变，表面张力与表面能在数值上不相等。
5.5 MgO—Al2O3—SiO2系统的低共熔物，放在Si3N4陶瓷片上，在低共溶温度下，液相的表面张力为0.9J/m2，液体与固体的界面能为0.6 J/m2，测得接触角为70.52°，求Si3N4的表面张力。
解：根据Young方程：平衡时，Si3N4固体的表面张力γSV=γSL+γLVcos70.52°，则γSV=0.6+0.9cos70.52 °=0.9J/m2
5.6 什么叫吸附、粘附? 当用焊锡来焊接铜丝时，用锉刀除去表面层，可使焊接更加牢固，请解释这种现象。
解：吸附是固体表面力场与被吸附分子发生的力场相互作用的结果，发生在固体表面上，发生在固体表面上，分为物理吸附和化学吸附；
粘附是指两个发生接触的表面之间的吸引，发生在固液界面上。
铜丝放在空气中，其表面层被吸附膜（氧化膜）所覆盖，焊锡焊接铜丝时，只是将吸附膜粘在一起，锡与吸附膜粘附的粘附功小，锉刀除去表面层露出真正铜丝表面（去掉氧化膜），增大了γSV，因此粘附很牢固。 5.16 已知在高温下Al2O3（S）的表面张力为0.900N/m，液态Fe（L）的表面张力为1.720N/m，而Al2O3（S）与Fe（L）的界面张力为2.300 N/m。问接触角有多大？液态能否润湿氧化铝？
解：0.9002.300cos0.8141.720SVSLLV
