金属学与热处理总结.doc

1、金属学与热处理总结一、金属的晶体结构重点内容： 面心立方、体心立方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，八面体、四面体间隙个数；晶向指数、晶面指数的标定；柏氏矢量具的特性、晶界具的特性。基本内容：密排六方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，密排面上原子的堆垛顺序、晶胞、晶格、金属键的概念。晶体的特征、晶体中的空间点阵。晶格类型 晶胞中的原子数 原子半径 配位数 致密度体心立方 2 a438 68%面心立方 4 212 74%密排六方 6 112 74%晶格类型 fcc(A1) bcc(A2) hcp(A3)间隙类型 正四面体 正八面体 四面体 扁八面体 四面体 正八面体间隙个数 8 4

2、12 6 12 6原子半径 rA a2a432a间隙半径 rB 35241晶胞：在晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小的几何单元，用来分析原子排列的规律性，这个最小的几何单元称为晶胞。金属键：失去外层价电子的正离子与弥漫其间的自由电子的静电作用而结合起来，这种结合方式称为金属键。位错：晶体中原子的排列在一定范围内发生有规律错动的一种特殊结构组态。位错的柏氏矢量具有的一些特性：用位错的柏氏矢量可以判断位错的类型；柏氏矢量的守恒性，即柏氏矢量与回路起点及回路途径无关；位错的柏氏矢量个部分均相同。刃型位错的柏氏矢量与位错线垂直；螺型平行；混合型呈任意角度。晶界具有的一些特性：晶界的能量较高，具有

3、自发长大和使界面平直化，以减少晶界总面积的趋势；原子在晶界上的扩散速度高于晶内，熔点较低；相变时新相优先在晶界出形核；晶界处易于发生杂质或溶质原子的富集或偏聚；晶界易于腐蚀和氧化；常温下晶界可以阻止位错的运动，提高材料的强度。二、纯金属的结晶重点内容：均匀形核时过冷度与临界晶核半径、临界形核功之间的关系；细化晶粒的方法，铸锭三晶区的形成机制。基本内容：结晶过程、阻力、动力，过冷度、变质处理的概念。铸锭的缺陷；结晶的热力学条件和结构条件，非均匀形核的临界晶核半径、临界形核功。相起伏：液态金属中，时聚时散，起伏不定，不断变化着的近程规则排列的原子集团。过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差称为过冷

4、度。变质处理：在浇铸前往液态金属中加入形核剂，促使形成大量的非均匀晶核，以细化晶粒的方法。过冷度与液态金属结晶的关系：液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过程。从热力学的角度上看，没有过冷度结晶就没有趋动力。根据 可知当过冷度 为零TRk1T时临界晶核半径 Rk 为无穷大，临界形核功（ ）也为无穷大。临界晶核半径2GRk 与临界形核功为无穷大时，无法形核，所以液态金属不能结晶。晶体的长大也需要过冷度，所以液态金属结晶需要过冷度。细化晶粒的方法：增加过冷度、变质处理、振动与搅拌。铸锭三个晶区的形成机理：表面细晶区：当高温液体倒入铸模后，结晶先从模壁开始，靠近模壁一层的液体产生极大的过冷，加上模壁

5、可以作为非均质形核的基底，因此在此薄层中立即形成大量的晶核，并同时向各个方向生长，形成表面细晶区。柱状晶区：在表面细晶区形成的同时，铸模温度迅速升高，液态金属冷却速度减慢，结晶前沿过冷都很小，不能生成新的晶核。垂直模壁方向散热最快，因而晶体沿相反方向生长成柱状晶。中心等轴晶区：随着柱状晶的生长，中心部位的液体实际温度分布区域平缓，由于溶质原子的重新分配，在固液界面前沿出现成分过冷，成分过冷区的扩大，促使新的晶核形成长大形成等轴晶。由于液体的流动使表面层细晶一部分卷入液体之中或柱状晶的枝晶被冲刷脱落而进入前沿的液体中作为非自发生核的籽晶。三、二元合金的相结构与结晶重点内容：杠杆定律、相律及应用。

6、基本内容：相、匀晶、共晶、包晶相图的结晶过程及不同成分合金在室温下的显微组织。合金、成分过冷；非平衡结晶及枝晶偏析的基本概念。相律：f = c p + 1 其中，f 为 自由度数，c 为 组元数，p 为 相数。伪共晶：在不平衡结晶条件下，成分在共晶点附近的亚共晶或过共晶合金也可能得到全部共晶组织，这种共晶组织称为伪共晶。合金：两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经熔炼或烧结、或用其它方法组合而成的具有金属特性的物质。合金相：在合金中，通过组成元素（组元）原子间的相互作用，形成具有相同晶体结构与性质，并以明确界面分开的成分均一组成部分称为合金相。四、铁碳合金重点内容：铁碳合金的结晶过程及室温下

7、的平衡组织，组织组成物及相组成物的计算。基本内容：铁素体与奥氏体、二次渗碳体与共析渗碳体的异同点、三个恒温转变。钢的含碳量对平衡组织及性能的影响；二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体相对量的计算；五种渗碳体的来源及形态。奥氏体与铁素体的异同点：相同点：都是铁与碳形成的间隙固溶体；强度硬度低，塑性韧性高。不同点：铁素体为体心结构，奥氏体面心结构；铁素体最高含碳量为 0.0218%， 奥氏体最高含碳量为 2.11%，铁素体是由奥氏体直接转变或由奥氏体发生共析转变得到，奥氏体是由包晶或由液相直接析出的；存在的温度区间不同。二次渗碳体与共析渗碳体的异同点。相同点：都是渗碳体，成份、结构、性能都相同。不同

8、点：来源不同，二次渗碳体由奥氏体中析出，共析渗碳体是共析转变得到的；形态不同二次渗碳体成网状，共析渗碳体成片状；对性能的影响不同，片状的强化基体，提高强度，网状降低强度。成分、组织与机械性能之间的关系：如亚共析钢。亚共析钢室温下的平衡组织为FP ，F 的强度低，塑性、韧性好，与 F 相比 P 强度硬度高，而塑性、韧性差。随含碳量的增加，F 量减少，P 量增加（组织组成物的相对量可用杠杆定律计算） 。所以对于亚共析钢，随含碳量的增加，强度硬度升高，而塑性、韧性下降五、三元合金相图重点内容：固态下无溶解度三元共晶相图投影图中不同区、线的结晶过程、室温组织。基本内容：固态下无溶解度三元共晶相图投影图

9、中任意点的组织并计算其相对量。三元合金相图的成分表示法；直线法则、杠杆定律、重心法则。六、金属及合金的塑性变形与断裂重点内容：体心与面心结构的滑移系；金属塑性变形后的组织与性能。基本内容：固溶体强化机理与强化规律、第二相的强化机理。霍尔配奇关系式；单晶体塑性变形的方式、滑移的本质。塑性变形的方式：以滑移和孪晶为主。滑移：晶体的一部分沿着一定的晶面和晶向相对另一部分作相对的滑动。滑移的本质是位错的移动。体心结构的滑移系个数为 12，滑移面：110，方向 。面心结构的滑移系个数为12，滑移面：111，方向。金属塑性变形后的组织与性能 ：显微组织出现纤维组织，杂质沿变形方向拉长为细带状或粉碎成链状，

10、光学显微镜分辨不清晶粒和杂质。亚结构细化，出现形变织构。性能：材料的强度、硬度升高，塑性、韧性下降；比电阻增加，导电系数和电阻温度系数下降，抗腐蚀能力降低等。七、金属及合金的回复与再结晶重点内容：金属的热加工的作用；变形金属加热时显微组织的变化、性能的变化，储存能的变化。基本内容：回复、再结的概念、变形金属加热时储存能的变化。再结晶后的晶粒尺寸；影响再结晶的主要因素性能的变化规律。变形金属加热时显微组织的变化、性能的变化：随温度的升高，金属的硬度和强度下降，塑性和韧性提高。电阻率不断下降，密度升高。金属的抗腐蚀能力提高，内应力下降。再结晶：冷变形后的金属加热到一定温度之后，在原来的变形组织中重

11、新产生了无畸变的新晶粒，而性能也发生了明显的变化，并恢复到完全软化状态，这个过程称之为再结晶。热加工的主要作用（或目的）是：把钢材加工成所需要的各种形状，如棒材、板材、线材等；能明显的改善铸锭中的组织缺陷，如气泡焊合，缩松压实，使金属材料的致密度增加；使粗大的柱状晶变细，合金钢中大块状碳化物初晶打碎并使其均匀分布；减轻或消除成分偏析，均匀化学成分等。使材料的性能得到明显的改善。影响再结晶的主要因素：再结晶退火温度：退火温度越高（保温时间一定时） ，再结晶后的晶粒越粗大；冷变形量：一般冷变形量越大，完成再结晶的温度越低，变形量达到一定程度后，完成再结晶的温度趋于恒定；原始晶粒尺寸：原始晶粒越细，

12、再结晶晶粒也越细；微量溶质与杂质原子，一般均起细化晶粒的作用；第二相粒子，粗大的第二相粒子有利于再结晶，弥散分布的细小的第二相粒子不利于再结晶；形变温度，形变温度越高，再结晶温度越高，晶粒粗化；加热速度，加热速度过快或过慢，都可能使再结晶温度升高。塑性变形后的金属随加热温度的升高会发生的一些变化：显微组织经过回复、再结晶、晶粒长大三个阶段由破碎的或纤维组织转变成等轴晶粒，亚晶尺寸增大；储存能降低，内应力松弛或被消除；各种结构缺陷减少；强度、硬度降低，塑性、韧度提高；电阻下降，应力腐蚀倾向显著减小。八、扩散重点内容：影响扩散的因素；扩散第一定律表达式。基本内容：扩散激活能、扩散的驱动力。柯肯达尔

13、效应，扩散第二定律表达式。柯肯达尔效应：由置换互溶原子因相对扩散速度不同而引起标记移动的不均衡扩散现象称为柯肯达尔效应。影响扩散的因素：温度：温度越高，扩散速度越大； 晶体结构：体心结构的扩散系数大于面心结构的扩散系数； 固溶体类型：间隙原子的扩散速度大于置换原子的扩散速度； 晶体缺陷：晶体缺陷越多，原子的扩散速度越快； 化学成分：有些元素可以加快原子的扩散速度，有些可以减慢扩散速度。扩散第一定律表达式：扩散第一定律表达式： dxCDJ其中，J 为扩散流量；D 为扩散系数； 为浓度梯度。dx扩散的驱动力为化学位梯度，阻力为扩散激活能九、钢的热处理原理重点内容：冷却时转变产物（P、B、M）的特征

14、、性能特点、热处理的概念 。基本内容：等温、连续 C-曲线。奥氏体化的四个过程；碳钢回火转变产物的性能特点。热处理：将钢在固态下加热到预定的温度，并在该温度下保持一段时间，然后以一定的速度冷却下来，让其获得所需要的组织结构和性能的一种热加工工艺。转变产物（P、B 、M）的特征、性能特点：片状 P 体，片层间距越小，强度越高，塑性、韧性也越好；粒状 P 体，Fe 3C 颗粒越细小，分布越均匀，合金的强度越高。第二相的数量越多，对塑性的危害越大；片状与粒状相比，片状强度高，塑性、韧性差；上贝氏体为羽毛状，亚结构为位错，韧性差；下贝氏体为黑针状或竹叶状，亚结构为位错，位错密度高于上贝氏体，综合机械性

15、能好；低碳马氏体为板条状，亚结构为位错，具有良好的综合机械性能；高碳马氏体为片状，亚结构为孪晶，强度硬度高，塑性和韧性差。等温、连续 C-曲线。十、钢的热处理工艺重点内容：退火、正火的目的和工艺方法； 淬火和回火的目的和工艺方法。基本内容：淬透性、淬硬性、热应力、组织应力、回火脆性、回火稳定性、过冷奥氏体的概念。淬火加热缺陷及其防止措施。热应力：工件在加热(或冷却 )时，由于不同部位的温度差异，导致热胀 (或冷缩)的不一致所引起的应力称为热应力。组织应力：由于工件不同部位组织转变不同时性而引起的内应力。淬透性：是表征钢材淬火时获得马氏体的能力的特性。可硬性：指淬成马氏体可能得到的硬度。回火稳定

16、性：淬火钢对回火时发生软化过程的抵抗能力。回火脆性：钢在一定的温度范围内回火时，其冲击韧性显著下降，这种脆化现象叫做钢的回火脆性。过冷奥氏体：在临界温度以下处于不稳定状态的奥氏体称为过冷奥氏体。退火的目的：均匀钢的化学成分及组织；细化晶粒；调整硬度，改善钢的成形及切削加工性能；消除内应力和加工硬化；为淬火做好组织准备。正火的目的：改善钢的切削加工性能；细化晶粒，消除热加工缺陷；消除过共析钢的网状碳化物，便于球化退火；提高普通结构零件的机械性能。十一、工业用钢重点内容：材料强化方法；钢的分类和编号。基本内容：常用合金元素在钢中的主要作用。材料韧化的方法、钢的化学成分、金相组织热处理工艺和机械性能

17、之间的关系。合金钢：在碳钢的基础上有意地加入一种或几种合金元素，使其使用性能和工艺性能得以提高的以铁为基的合金即为合金钢。一、填空题（15 分）1、实际金属中存在有 、 和 三类晶体缺陷。2、为了使金属结晶过程得以进行，必须造成一定的 ，它是理论结晶温度与 的差值。3、碳在 Fe 中的间隙固溶体称为 ，它具有 晶体结构在 时碳的最大溶解度为 。4、当钢中发生奥氏体向马氏体转变时，原奥氏体中碳含量越高，则 Ms 点越 转变后的残余奥氏体量就越 。5、除 处，其他的合金元素溶人 A 中均使 C 曲线向 移动，即使钢的临界冷却速度 ，淬透性 。二、名词解释（10 分）1、相； 2、热处理； 3、置换

18、固溶体； 4、加工硬化； 5、珠光体； 三、选择题（12 分）1、当晶格常数相同时，FCC 晶体比 BCC 晶体 ( )。A原子半径大，但致密度小； B原子半径小，但致密度大；C原子半径大，但致密度也大； D原子半径小但致密度也小。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原子活动力 D复合应力3、钢在淬火后所获得的马氏体组织的粗细主要取决于( )A奥氏体的本质晶粒度 B奥氏体的实际晶粒度C奥氏体的起始晶粒度 D加热前的原始组织4、过共析钢的正常淬火加热温度是( )。AAcm 十(3050) BAc3 十(3050)CAc1 十(3050) DAc1 一(30 50)5、

19、制造手工锯条应采用( )。A45 钢淬火低温回火 B65Mn 淬火中温回火CT12 钢淬火低温回火 D9SiCr 淬火低温回火6、LYl2 的( )。A耐蚀性好 B铸造性能好C时效强化效果好 D压力加工性好四、判断题（5 分）1、固溶体的强度和硬度，比组成固溶体的溶剂金属的强度和硬度高。 ( )2、实际金属是由许多结晶位向都完全相同的小晶粒组成的。 ( )3、T10 和 T12 钢如其淬火温度样，那么它们淬火后残余奥氏体量也是一样的( )4、高速钢反复锻造是为了打碎鱼骨状共晶莱氏体，使其均匀分布于基体中。 ( )5、铸铁可以通过再结晶退火使晶粒细化，从而提高其力学性能。 ( )五、问答题（36

20、 分）1、分析纯金属生长形态与温度梯度的关系? （8 分）2、何为超塑性?如何实现超塑性?（9 分）3、何谓回火脆性?说明回火脆性的类型、特点及其抑制方法。 （9 分）4、为什么合金钢比碳钢的力学性能好?热处理变形小?合金工具钢的耐磨性热硬性比碳钢高?（10 分）六、综合分析题（22 分）1、某汽车齿轮选用 20CrMnTi 材料制作，其工艺路线为：下料锻造正火切削加工渗碳淬火低温回火喷丸磨削加工。请分别说明上述四项热处理工艺的目的及工艺。 （10 分）2、现有 A、B 两种铁碳合金。 A 的显微组织为珠光体的量占 75，铁素体的量占25；B 的显微组织为珠光体的量占 92，二次渗碳体的量占

21、8。请回答：这两种铁碳合金按显微组织的不同分属于哪一类钢? 这两种钢铁合金的含碳量各为多少? 画出这两种材料在室温下平衡状态时的显微组织示意图，并标出各组织组成物的名称。 （12 分）一、填空题1、点缺陷、线缺陷、面缺陷； 2、过冷度，实际结晶温度；3、铁素体，BCC，727，0.0218 ； 4、低，多； 5、Co，右，减小，增加。二、名词解释1、相：结构相同、成分相同并以界面相互分的均匀组成部分。2、热处理：是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺。3、置换固溶体：溶质原子位于溶剂晶格的某些结点位置所形成固溶体。溶质原子与溶剂原子的尺寸差不同，都将引起

22、晶格畸变，产生固溶强化。4、随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象称加工硬化。5、共析转变的产物是 F 与 Fe3C 的机械混合物，称作珠光体，用 P 表示。三、选择题1B，2B，3B ，4C，5C，6C四、判断题1， 2，3，4，5五、问答题1、纯金属生长形态是指晶体长大时界面的形貌。界面形貌取决于界面前沿液体中的温度分布。(1)平面状界面。当液体具有正温度梯度时，晶体以平界面方式推移长大。此时，界面上任何偶然的小的凸起伸入液体时，都会使其过冷度减小，长大速率降低或停止长大，而被周围部分赶上，因而能保持平界面的推移。长大中晶体沿平行温度梯度的方向生长，或沿散热的反方向

23、生长，其他方向的生长则受到抑制；(2)树枝状界面。当液体具行负温度梯度时，在界面上若形成偶然的凸起伸入前沿液体时，由于前方液体有更大的过冷度，有利于晶体长大和凝固潜热的散失，从而形成枝晶的一次轴。一个枝晶的形成，其潜热使邻近液体温度升向，过冷区降低，因此，类似的枝晶只在相邻一定间距的界面上形成相互平行分布。在次枝晶处的温度比枝晶间温度高，这种负温度梯度使一次铀上又长出二次轴分技，同样，还会产生多次分枝。枝晶生长的最后阶段，由于凝固潜热放出使枝晶周围的液体温度升高至熔点以上。液体中出现正温度梯度，此时晶体长大依靠平面方式推进，直至枝晶间隙全部被填满为止。2、金属材料在一定条件下拉伸，其延伸率可以

24、高达 200以上，甚至大于 1000。这种性能称作超塑性。超塑性可以分成组织超塑性，相变超塑性和其他超塑性三大类。其中组织超塑性应该具备三个条件：(1)晶粒超细化、等轴化、稳定化，一般不超过 10 m；(2)变形温度一般在(0.5 0.7)Tm，呈现超塑性；(3)定的应变速率，超塑性变形最佳的速率为 10-410-5S-1 或者 10-310-2min-1。3、有些钢在某一温度范围内回火时，其冲击韧性比在较低温度回火时还显者下降，这种脆化现象称为回火脆性。回火脆性类型主要有两种，即低温回火脆性与高温回火脆性。低温回火脆性亦称第一类回大脆性，几乎所有工业用钢都存在程度不问的这类脆性、它与回火后的

25、冷却速度无关。因此又称为不可逆回火脆性。高温间火脆性亦称第二类回火脆性，其特点是只出现在一些特定成分的钢中，其回火脆性与否，与回火后冷却速度有关，即回火缓冲出现，快冷不出现，因此亦称可逆回火脆性。抑制回火脆性的方法：对于第一类回火脆性由于其不可逆性，只能避免在脆化温度范围内回火；如果必须在该温度回火，可采用等温淬火；加 Si 使低温回火脆化温度移向高温等措施。抑制高温回火脆性的方法：1)高温间火后快速冷却；2) 降低钢中杂质元素的含量；3)钢中加人适量的 Mo、W。4、(1)合金元素加入后并经适当热处理，可使钢的力学性能提高或得以改善。(2) 合金元素(除 Co 外)加入后使钢的淬透性增加，因

26、此获得同样组织时合金钢可选择较缓的冷却介质，故热处理变形小。(3)合金工具钢出于含有些合金元素，与钢中的碳形成合金碳化物，而这些合金碳化物的硬度高、熔点高，所以合金工具钢的耐磨性、热硬性比碳钢高。六、综合分析题1、正火目的：使组织均匀化、细化、改善加工性能。正火工艺：加热至 Ac3(30 50)，空冷。渗碳目的：提高齿轮表面的含碳量，为淬火作难备。渗碳工艺；在 900950进行。淬火目的：使渗碳层获得最好的性能，即获得高的齿面硬度，耐磨性及疲劳强度并保持心部的强度及韧性。淬火工艺：渗碳后，油冷。低温回火目的：减少或消除淬火后应力，并提高韧性。低温回火工艺：加热至(150-200)进行。2、A：

27、亚共析钢 B：过共析钢 设 A 钢的含碳量为： x1%75018.%7. Pxx1=0.58% 故 A 钢的含碳量为 0.58设 B 钢的含碳量为：x2 92.69.2xx2=1.24% B 钢的含碳量为 1.24组织示意图：金属学和热处理第一章 金属的晶体结构1这种原子在三维空间作有规则的周期性重复排列的物质称为晶体。2晶体与非晶体的区别不在外形，主要在于内部的原子排列情况；先，晶体具有一定的熔点；体的另一个特点是在不同方向三测量其性能时，表现出各向异性或异向性。3最典型最常见的金属晶体结构有 3 种类型：体心立方结构，面心立方结构和密排六方结构。4体心立方晶格：除了在晶胞的八个角上各有一个

28、原子外，在立方体的中心还有一个原子：原子半径 ，原子数 8x1/8+1=2，配位数(所谓配位数是指晶体结构中与任一个ar43原子最近邻、等距离的原子数)为 8；致密度(原子排列的紧密程度可用原子所占体积与晶胞体积之比表示) Vnk15面心立方品格和密排六方晶格的：原子半径，原子数，配位数，致密度6晶向指数的确定，晶向族包括的晶向；7晶面指数的确定，晶面族包括的晶面。8在实际应用的金属材料中，总是不可避免的存在着一些原子偏离规则排列的不完整性区域，这就是晶体缺陷。9根据晶体缺陷的几何特征，可以分为以下三类：1)点缺陷：空位、间隙原子和置换原子2)线缺陷：最简单、最基本的类型有两种：刃型位错、螺型

29、位错。3)面缺陷：包括晶体的外表面和内界面两类，10晶体结构相同但位向不同的晶粒之间的界面称为晶粒间界，或简称晶界。11具有不同晶体结构的两相之间的分界称为相界。第二章 纯金属的结晶1纯金属结晶的条件：满足热力学条件和结构条件。2为什么液态金属在理论结晶温度不能结晶，而必须在一定的过冷条件下才能进行呢?热力学第二定律指出：在等温等压条件下，物质系统总是自发地从自由能较高的状态向自由能较低的状态转变，如果液相的自由能比固相的自由能低，那么金属将自发地从固相转 变为液相，即金属发生熔化；如果液相的自由能高于固相的自由能，那么液相将自发地转变为固相，即金属发生结晶，从而使系统的自由能降低，处于更稳定

30、的状态；液相金属和固相金属的自由能之差构成了金属结晶的驱动力；过冷度越大，液、固两相自由能的差值越大，即相变驱动力越大，结晶速度越快。3液态金属结晶时存在的结构起伏和能量起伏，液态金属中的均匀形核和非均匀形核3金属结晶是晶核的形成和长大的过程。4液态金属中的近程有序的原子集团处于瞬间出现，瞬间消失，此起彼伏，变化不定的状态，这种不断变化着的近程有序原子集团称为结构起伏，或相起伏。5液态金属的一个重要特点是存在着相起伏，只有在过冷液体中的相起伏才能成为晶胚。6在过冷液体中形成固态晶核可能有两种形核方式：均匀形核和非均匀形核。7形核功一在形成临界晶核时，体积自由能的下降只补偿了表面能的 23，还有

31、13 的表面能没有补偿，需要另外供给，即需要对形核做功，这个功称为形核功。8形核功从哪里来?这部分能量可以由晶核周围的液体对晶核做功来提供。在各微观区域内的自由能并不相同，有的微区高些，有的微区低些，即各微区的能量也是处于此起彼伏，变化不定的状态，这种微区内暂时偏离平衡能量的现象即为能量起伏。当液相中某一微观区域的高能原子附着于晶核上时，将释放一部分能量，一个稳定的晶核便在这里形成，这就是形核时所需要的能量来源。在过冷液相中的相起伏和能量起伏是形核的基础，任何一个晶核都是这两种起伏的共同产物。9固液界面的微观结构分为两类：光滑界面和粗糙界面。10晶体长大机制：二维晶核长大机制和螺型位错长大机制

32、。l 1固液界面前沿液体中的温度梯度：正温度梯度和负温度梯度，12晶体生长的界面形态：(1)正温度梯度下以平面状态的长大形态。(2)负温度梯度下以树枝状长大。13晶粒大小的控制：(1)控制过冷度，增大结晶时的过冷度，形核率和长大速度均随之增加，但形核率的增长率大于长大速度的增长率，过冷度越大，则比值 NG 越大，因而晶粒越细小。(2)变质处理，是在浇注前往液态金属中加入形核剂，促使形成大量的非均匀晶核来细化晶粒，(3)振动和搅动，一方面是依靠从外面输入能量促使晶核提前形成，另一方面是使成长中的晶枝破碎，使晶核数目增加。14金属铸锭的三晶区，即外表层的细晶区，中间的柱状晶区和心部的等轴晶区。1

33、5各晶区产生的原因 p5516为什么过冷液体形核要求晶核具有一定的临界尺寸?在过冷液体中出现晶胚时，一方面原子从液态转变为固态将使系统的自由能降低，它是结晶的驱动力；另一方面，由于晶胚构成新的表面，形成表面能，从而使系统的自由能升高，它是结晶的阻力。当 rrk 时，随着晶胚尺寸 r 的增大，则系统的自由能增加，显然这个过程是不能自动进行，这种晶胚不能成为稳定的晶胚，而瞬时形成，又瞬时消失。但当 rrk 时，则随着晶胚尺寸的增大，伴随着系统自由能的降低，这一过程可以自动进行，晶胚可以自发地长大成稳定的晶核，将不再消失。第三章 二元合金的相结构与结晶1、相的概念一相是指合金中结构相同、成分和性能均

34、一并以界面相互分开的组成部分。组织的概念一可以直接用肉眼观察到的或借助放大镜、显微镜观察到的微观形貌图象统称为组织。相是组成组织的基本组成部分。2、相的分类：固溶体合金的组元之间以不同的比例相互混合，混合后形成的固相的晶体结构与组成合金的某一组元的相同，这种相称为固溶体。金属化合物是合金组元问发生相互作用而形成的一种具有一定金属性质的新相。3、固溶体的分类一 p61p624、置换固溶体间隙固溶体无限固溶体无序固溶体的概念一 p625、置换阎溶体的固溶度的影响因素p626、相图是表示合金系中合金的状态与温度、成分间的关系的图解，是表示合金系在平衡条件下，在不同温度、成分下的各相关系的图解。7、相

35、律是表示在平衡条件下，系统的自由度、组元数和相数之间的关系，是系统的平衡条件的数学表达式。F=cp+l8、匀晶相图：(1)两组元不但在液态无限互溶，而且在固态也无限互溶的合金系所形成的相图，称为匀晶相图。 (2)成分过冷：由于固溶体合金在结晶时，溶质组元重新分布，在同液界面处形成溶质的浓度梯度，从而产生成分过冷。9、共晶相图：(1)两组元在液态相互无限互溶，在固态时相互有限互溶，发生共晶转变，形成共晶组织的_二元系相图，称为二元共晶相图。(2)伪共晶：在不平衡结晶条件下，成分在共晶点附近的亚共晶和过共品合金，也可能得到全部共晶组织，这种非共晶成分的合金所得到的共晶组织称为伪共晶。(3)离异共晶

36、：在先共晶数量较多而共晶组织甚少的情况下，有时共品组织中与先共晶相相同的那一相，会依附于先共晶相上生长，剩下的另一相则单独依存丁晶界处，从而使共晶组织的特征消失，这种两相分离的共晶称为离异共晶。10、包晶相图：两组元液态相互溶解，在固态相互有限溶解，并发生包晶转变的二元合金相图系，称为包晶相图。1 1、共析转变：一定成分的固相，在一定温度下分解为另外两个一定成分固相的转变过程，称为共析转变。 第四章 铁碳合金1铁碳合金的基本相及其机械混合物：铁素体，奥氏体，渗碳体： 珠光体，莱氏体 P1092铁碳合金的 7 种类型及含碳量：纯铁亚共析钢共析钢过共析钢亚共晶白口铁共晶白口铁过共晶白口铁 Pll

37、33画出铁碳合金相图，点、线、相区的标注：4计算与分析：分析某一含碳量的铁碳合金在室温下的相组成和组织组成，并分别计算其室温下的相组成物和组织组成物的相对含量。第五章 三元合金相图1成分三角形中合金成分的确定：三元合金的成分通常用三角形表示，这个三角形叫做成分三角形或浓度三角形。图 5 一 l 中，三个顶点分别表示三个组元，三角形的边AB、BC、cA 分别表示三个二元系 AB、Bc、CA 的成分。三角形内的任一点则代表一定成分的三元合金。2成分三角形中具有特定意义的直线：1)通过三角形顶点的任一直线：凡成分位于该线上的合金，它们所含的、由这条边对应顶点所代表的组元的含量为一定值，2)平行丁三角

38、形某一边的直线：凡成分位于该直线上的三元合金，它们所含的、由另两个顶点所代表的两组元的量之比是恒定的。第六章 金属及合金的塑性变形与断裂1单晶体塑性变形过程中涉及的基本概念：滑移一一晶体的塑性变形是晶体的一部分相对于另一部分沿某些晶面和晶向发生滑动的结果，这种变形方式叫滑移。滑移面一一滑移是晶体的一部分沿着一定的晶面和晶向相对于另一部分作相对滑动，这种品面称为滑移面滑移带一一取金属单晶体试样，表面经磨制抛光，然后进行拉伸。当试样经适量塑性变形后，在金相显微镜 F观察，则可在表面见到许多相互平行的线条，称为滑移带。滑移系一一个滑移面和此面上的一个滑移方向结合起来，组成一个滑移系。滑移系表示金属品

39、体在滑移时滑移动作可能采取的空间位向。滑移向一一滑移是晶体的一部分沿着一定的晶面和晶向相对于另一部分作相对滑动，晶体在滑移面上的滑动方向称为滑移向。2塑性与滑移系和滑移向数量的关系：以三种常见品格为例分析，见 P1653单晶体滑移时晶体的转动：软取向硬取向P166几何软化几何硬化P1 685多晶体的晶粒大小对塑性变形过程的影响：细晶强化(晶界强化)Pl 756为什么多晶体的晶粒越细小，材料的强度、硬度、塑性、韧度越高?在相同外加应力下，大晶粒的位错。 。使材料具有较好的综合机械性能。7塑性变形对金属组织与性能的影响：(1)对组织的影响：显微组织纤维化、亚结构的细化和变形织构。P80(2)对性能

40、的影响：加工硬化P183第七章 金属及合金的回复与再结晶 j1冷变形后的金属在退火过程中性能的变化：P1952回复与再结晶：概念 P196 P1993热加工与冷加工：定义和区别 P209第八章 扩散1扩散的基本概念：异扩散化学扩散自扩散上坡扩散下坡扩散P2 1 8原子扩散反应扩散一 P2 1 92影响扩散的因素：P225(1)温度，温度是影响扩散系数的最主要因素。随温度的升高，扩散系数急剧增大。(2)晶体结构，(3)同溶体类型，(4)晶体缺陷(5)化学成分第九章 钢的热处理1热处理的概念及热处理的目的：一 P2302固态相变的特点：P232(1)相变阻力大，(2)新相晶核与母相之间存在一定的晶

41、体学位向关系，(3)母相晶体缺陷对相变起促进作用，(4)易于出现过渡相。3加热时共析钢奥氏体的形成过程：P234 四个基本过程：奥氏体形核、奥氏体长人、剩余渗碳体融解和奥氏体成分均匀化。4奥氏体晶粒大小：奥氏体起始晶粒度概念 P237本质晶粒度一概念实际晶粒度概念5钢在冷却时的转变：c 曲线1)珠光体转变：珠光体转变属于扩散型转变：伪共析体2)马氏体转变：非扩散型转变aM 的转变需要满足的条件：P248b在 A 向 M 转变时，会出现转变滞厉现象，同样在其它转变中也出现这种现象。c马氏体的主要形态及本质：板条马氏体和针状马氏体 P249d钢中马氏体的形态与含碳量的关系：低碳钢中碳钢高碳钢板条马

42、氏体混合组织片状马氏体e马氏体的弧结构：片状马氏体板条马氏体精细孪品位错f马氏体开始转变点 Ms 点的影响冈素：g马氏体的强化机制：P252相变强化，时效强化，弥散强化及碳原子同溶强化。钢中马氏体具有高硬度、高强度的原因。h马氏体转变的主要特点：P253I残余 A，奥氏体热稳定化机械稳定化3)贝氏体转变：半扩散、半切变型转变a钢中贝氏体的主要形态：分类 P259b魏氏组织：定义 P2635淬火钢件的回火：1)回火的定义，回火的目的 P2682)淬火钢件回火过程中 M 分解的两个阶段：(1)马氏体中碳的偏聚厂(2)马氏体的分解。3)钢件不同温度下回火时的性能：低温回火中温回火高温回火(调质处理)

43、定义P2744)同火脆性：低温回火脆性乒高温回火脆性 P275第十章 钢的热处理工艺1钢的退火与正火：1)退火的定义与退火的目的 P2782)正火的定义与退火的目的 P28l2钢的淬火与回火：1)钢件淬火的定义与钢件淬火的目的 P2832)钢的分级淬火与等温淬火定义和获得的组织 P2873)钢的淬透性、淬透层深度与淬硬性的比较 P2894)低温同火中温回火高温回火(调质处理)回火 M，回火 T，回火 S P293一、室温下相的组成物为 F+Fe3(铁素体+渗碳体)求含碳量为 x的铁碳合金在室温下的各相的含量解：F=(669 一 X)(6.690.008)100Fe3C=(X1-0.008)(6

44、.690.008)100二、室温下组织组成物：1、求含碳量小于等于 0.02的铁碳合金在室温下的各组织的含量解：室温下的组织为 F+Fe3C(含碳量为 XI) F=(669-X 1)(6.690.008)100Fe3C=(X1一 0.008)(6.690.008)1002、求含碳量 002x 2077的铁碳合金在室温下的各组织的含量解：室温下的组织为 F+P(铁素体+珠光体) F=(0.77 一 X2)(0.77-0.008)100P=(X20.008)(0.770.008)1003、含碳量为 077的铁碳合金在室温下的组织只有 P(珠光体)其组合含量为 l 004、求含碳量 0.77X 32

45、.11的铁碳合金在室温下的各组织的含量解：室温下的组织为 P+Fe3C(珠光体+渗碳体)P=(6.69-X3)(6.690.77)100Fe3C=(X30.77)(6.690.77)1005、求含碳量 2.111x443的铁碳合金在室温下的各组织的含量解：室温卜的组织为(P+Fe3C)+Ld(珠光体+渗碳体+莱氏体)第一步：A=(4.33-X 4)(4.332.11)100Ld=(X4一 2.11)(4.33-2.11)100第二步：P=(6.69-2.11)(669-077)(4.33 一 X4)(4.332.11)】100Fe3C=(2.1l 一 0.77 )(6.69-0.77)1006、含碳量为 43的铁碳合金在室温下的组织只有 Ld(莱氏体)其组合含量为 1007、求含碳量 4356.69的铁碳合金在室温下的各组织的含量解：室温下的组织为 Ld+Fe3C(莱氏体+渗碳体)Ld=(6.69 一 X5)(6.694.33)100 Fe3C=(X5-433)(6.69-4.33)1 00n