金屬學(xué)與熱處理知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

1、金屬學(xué)與熱處理總結(jié)一、金屬的晶體結(jié)構(gòu)重點(diǎn)內(nèi)容：面心立方、體心立方金屬晶體結(jié)構(gòu)的配位數(shù)、致密度、原子半徑，八面體、四面 體間隙個(gè)數(shù)；晶向指數(shù)、晶面指數(shù)的標(biāo)定；柏氏矢量具的特性、晶界具的特性?；緝?nèi)容：密排六方金屬晶體結(jié)構(gòu)的配位數(shù)、致密度、原子半徑，密排面上原子的堆垛順序、 晶胞、晶格、金屬鍵的概念。晶體的特征、晶體中的空間點(diǎn)陣。晶格類型晶胞中的原子 數(shù)原子半 徑配位 數(shù)致密度體心立力2殺868%面心立力4- a1274%密排六方64 a1274%晶格類型fcc(A1)bcc(A2)hcp(A3)間隙類型正四面 體正八面 體四間體扁八面體四間體正八面 體間隙個(gè)數(shù)84126126原子半徑rAPaa-

2、2間隙半徑rB11G5T晶胞：在品格中選取一個(gè)能夠完全反映品格特征的最小的幾何單元，用來(lái)分析原子排列的規(guī) 律性，這個(gè)最小的幾何單元稱為晶胞。金屬鍵：失去外層價(jià)電子的正離子與彌漫其間的自由電子的靜電作用而結(jié)合起來(lái)，這種結(jié)合 方式稱為金屬鍵。位錯(cuò)：晶體中原子的排列在一定范圍內(nèi)發(fā)生有規(guī)律錯(cuò)動(dòng)的一種特殊結(jié)構(gòu)組態(tài)。位錯(cuò)的柏氏矢量具有的一些特性：用位錯(cuò)的柏氏矢量可以判斷位錯(cuò)的類型；柏氏矢量的守恒性，即柏氏矢量與回路起點(diǎn)及 回路途徑無(wú)關(guān)；位錯(cuò)的柏氏矢量個(gè)部分均相同。刃型位錯(cuò)的柏氏矢量與位錯(cuò)線垂直；螺型平行；混合型呈任意角度。品界具有的一些特性：晶界的能量較高，具有自發(fā)長(zhǎng)大和使界面平直化，以減少品界總面積的趨

3、勢(shì)；原子在晶 界上的擴(kuò)散速度高于晶內(nèi)，熔點(diǎn)較低；相變時(shí)新相優(yōu)先在晶界出形核；晶界處易于發(fā)生雜質(zhì) 或溶質(zhì)原子的富集或偏聚；晶界易于腐蝕和氧化；常溫下晶界可以阻止位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，提高材 料的強(qiáng)度。、純金屬的結(jié)晶重點(diǎn)內(nèi)容：均勻形核時(shí)過(guò)冷度與臨界晶核半徑、臨界形核功之間的關(guān)系；細(xì)化晶粒的方法， 鑄錠三晶區(qū)的形成機(jī)制?；緝?nèi)容：結(jié)晶過(guò)程、阻力、動(dòng)力，過(guò)冷度、變質(zhì)處理的概念。鑄錠的缺陷；結(jié)晶的熱力學(xué) 條件和結(jié)構(gòu)條件，非均勻形核的臨界晶核半徑、臨界形核功。相起伏：液態(tài)金屬中，時(shí)聚時(shí)散，起伏不定，不斷變化著的近程規(guī)則排列的原子集團(tuán)。過(guò)冷度：理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度的差稱為過(guò)冷度。變質(zhì)處理：在澆鑄前往液態(tài)金屬中加

4、入形核劑，促使形成大量的非均勻晶核，以細(xì)化晶粒的 方法。過(guò)冷度與液態(tài)金屬結(jié)晶的關(guān)系：液態(tài)金屬結(jié)晶的過(guò)程是形核與晶核的長(zhǎng)大過(guò)程。從熱力學(xué)的 角度上看，沒(méi)有過(guò)冷度結(jié)晶就沒(méi)有趨動(dòng)力。根據(jù)RkH%T可知當(dāng)過(guò)冷度AT為零時(shí)臨界晶核半徑Rk為無(wú)窮大，臨界形核功（AGh%t2）也為無(wú)窮大。臨界晶核半徑 Rk與臨界形核功為無(wú)窮 大時(shí)，無(wú)法形核，所以液態(tài)金屬不能結(jié)晶。晶體的長(zhǎng)大也需要過(guò)冷度，所以液態(tài)金屬結(jié)晶需要過(guò) 冷度。細(xì)化晶粒的方法：增加過(guò)冷度、變質(zhì)處理、振動(dòng)與攪拌。鑄錠三個(gè)晶區(qū)的形成機(jī)理：表面細(xì)品區(qū)：當(dāng)高溫液體倒入鑄模后，結(jié)晶先從模壁開(kāi)始，靠近模 壁一層的液體產(chǎn)生極大的過(guò)冷，加上模壁可以作為非均質(zhì)形核的基底

5、，因此在此薄層中立即形成 大量的晶核，并同時(shí)向各個(gè)方向生長(zhǎng)，形成表面細(xì)晶區(qū)。柱狀晶區(qū)：在表面細(xì)品區(qū)形成的同時(shí)， 鑄模溫度迅速升高，液態(tài)金屬冷卻速度減慢，結(jié)晶前沿過(guò)冷都很小，不能生成新的晶核。垂直模 壁方向散熱最快，因而晶體沿相反方向生長(zhǎng)成柱狀晶。中心等軸晶區(qū)：隨著柱狀晶的生長(zhǎng)，中心 部位的液體實(shí)際溫度分布區(qū)域平緩，由于溶質(zhì)原子的重新分配，在固液界面前沿出現(xiàn)成分過(guò)冷， 成分過(guò)冷區(qū)的擴(kuò)大，促使新的晶核形成長(zhǎng)大形成等軸晶。由于液體的流動(dòng)使表面層細(xì)品一部分卷 入液體之中或柱狀晶的枝晶被沖刷脫落而進(jìn)入前沿的液體中作為非自發(fā)生核的籽晶。三、二元合金的相結(jié)構(gòu)與結(jié)晶重點(diǎn)內(nèi)容：杠桿定律、相律及應(yīng)用?；緝?nèi)容：相

6、、勻晶、共晶、包晶相圖的結(jié)晶過(guò)程及不同成分合金在室溫下的顯微組織。合 金、成分過(guò)冷；非平衡結(jié)晶及枝晶偏析的基本概念。相律：f = c -p + 1其中，f為自由度數(shù)，c為組元數(shù)，p為相數(shù)。偽共品：在不平衡結(jié)晶條件下，成分在共晶點(diǎn)附近的亞共晶或過(guò)共晶合金也可能得到全部共 品組織，這種共晶組織稱為偽共品。合金：兩種或兩種以上的金屬，或金屬與非金屬，經(jīng)熔煉或燒結(jié)、或用其它方法組合而成的 具有金屬特性的物質(zhì)。合金相：在合金中，通過(guò)組成元素（組元）原子間的相互作用，形成具有相同晶體結(jié)構(gòu)與性 質(zhì)，并以明確界面分開(kāi)的成分均一組成部分稱為合金相。四、鐵碳合金重點(diǎn)內(nèi)容：鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程及室溫下的平衡組織，組織

7、組成物及相組成物的計(jì)算?；緝?nèi)容：鐵素體與奧氏體、二次滲碳體與共析滲碳體的異同點(diǎn)、三個(gè)恒溫轉(zhuǎn)變。鋼的含碳量對(duì)平衡組織及性能的影響； 二次滲碳體、三次滲碳體、共晶滲碳體相對(duì)量的計(jì)算； 五種滲碳體的來(lái)源及形態(tài)。奧氏體與鐵素體的異同點(diǎn)：相同點(diǎn)：都是鐵與碳形成的間隙固溶體；強(qiáng)度硬度低，塑性韌性高。不同點(diǎn)：鐵素體為體心結(jié)構(gòu)，奧氏體面心結(jié)構(gòu)；鐵素體最高含碳量為0.0218%,奧氏體最高含碳量為2.11%,鐵素體是由奧氏體直接轉(zhuǎn)變或由奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變得到，奧氏體是由包品或 由液相直接析出的；存在的溫度區(qū)間不同。二次滲碳體與共析滲碳體的異同點(diǎn)。相同點(diǎn)：都是滲碳體，成份、結(jié)構(gòu)、性能都相同。不同點(diǎn)：來(lái)源不同，二

8、次滲碳體由奧氏體中析出，共析滲碳體是共析轉(zhuǎn)變得到的；形態(tài)不同 二次滲碳體成網(wǎng)狀，共析滲碳體成片狀；對(duì)性能的影響不同，片狀的強(qiáng)化基體，提高強(qiáng)度，網(wǎng)狀 降低強(qiáng)度。成分、組織與機(jī)械性能之間的關(guān)系：如亞共析鋼。亞共析鋼室溫下的平衡組織為F + P, F的強(qiáng)度低，塑性、韌性好，與F相比P強(qiáng)度硬度高，而塑性、韌性差。隨含碳量的增加，F(xiàn)量減少， P量增加（組織組成物的相對(duì)量可用杠桿定律計(jì)算）。所以對(duì)于亞共析鋼，隨含碳量的增加，強(qiáng)度 硬度升高，而塑性、韌性下降五、三元合金相圖重點(diǎn)內(nèi)容：固態(tài)下無(wú)溶解度三元共晶相圖投影圖中不同區(qū)、線的結(jié)晶過(guò)程、室溫組織?；緝?nèi)容：固態(tài)下無(wú)溶解度三元共晶相圖投影圖中任意點(diǎn)的組織并計(jì)

9、算其相對(duì)量。三元合金相圖的成分表示法；直線法則、杠桿定律、重心法則。六、金屬及合金的塑性變形與斷裂重點(diǎn)內(nèi)容：體心與面心結(jié)構(gòu)的滑移系；金屬塑性變形后的組織與性能。基本內(nèi)容：固溶體強(qiáng)化機(jī)理與強(qiáng)化規(guī)律、第二相的強(qiáng)化機(jī)理?；魻栆灰慌淦骊P(guān)系式；單晶體 塑性變形的方式、滑移的本質(zhì)。塑性變形的方式：以滑移和李晶為主?；疲壕w的一部分沿著一定的晶面和晶向相對(duì)另一部分作相對(duì)的滑動(dòng)?；频谋举|(zhì)是位錯(cuò) 的移動(dòng)。體心結(jié)構(gòu)的滑移系個(gè)數(shù)為12,滑移面：110,方向111。面心結(jié)構(gòu)的?t移系個(gè)數(shù)為12,滑 移面：111,方向 110。金屬塑性變形后的組織與性能：顯微組織出現(xiàn)纖維組織，雜質(zhì)沿變形方向拉長(zhǎng)為細(xì)帶狀或粉 碎成鏈

10、狀，光學(xué)顯微鏡分辨不清晶粒和雜質(zhì)。亞結(jié)構(gòu)細(xì)化，出現(xiàn)形變織構(gòu)。性能：材料的強(qiáng)度、 硬度升高，塑性、韌性下降；比電阻增加，導(dǎo)電系數(shù)和電阻溫度系數(shù)下降，抗腐蝕能力降低等。七、金屬及合金的回復(fù)與再結(jié)晶重點(diǎn)內(nèi)容：金屬的熱加工的作用；變形金屬加熱時(shí)顯微組織的變化、性能的變化，儲(chǔ)存能的變化?；緝?nèi)容：回復(fù)、再結(jié)的概念、變形金屬加熱時(shí)儲(chǔ)存能的變化。再結(jié)晶后的晶粒尺寸；影響 再結(jié)晶的主要因素性能的變化規(guī)律。變形金屬加熱時(shí)顯微組織的變化、性能的變化：隨溫度的升高，金屬的硬度和強(qiáng)度下降，塑 性和韌性提高。電阻率不斷下降，密度升高。金屬的抗腐蝕能力提高，內(nèi)應(yīng)力下降。再結(jié)晶：冷變形后的金屬加熱到一定溫度之后，在原來(lái)的變

11、形組織中重新產(chǎn)生了無(wú)畸變的新 晶粒，而性能也發(fā)生了明顯的變化，并恢復(fù)到完全軟化狀態(tài)，這個(gè)過(guò)程稱之為再結(jié)晶。熱加工的主要作用（或目的）是：把鋼材加工成所需要的各種形狀，如棒材、板材、線材 等；能明顯的改善鑄錠中的組織缺陷，如氣泡焊合，縮松壓實(shí)，使金屬材料的致密度增加； 使粗大的柱狀晶變細(xì)，合金鋼中大塊狀碳化物初晶打碎并使其均勻分布； 減輕或消除成分偏析， 均勻化學(xué)成分等。使材料的性能得到明顯的改善。影響再結(jié)晶的主要因素：再結(jié)晶退火溫度：退火溫度越高（保溫時(shí)間一定時(shí)），再結(jié)晶后的晶粒越粗大；冷變形量：一般冷變形量越大，完成再結(jié)晶的溫度越低，變形量達(dá)到一定程度后， 完成再結(jié)晶的溫度趨于恒定；原始晶粒

12、尺寸：原始晶粒越細(xì)，再結(jié)晶晶粒也越細(xì)；微量溶質(zhì) 與雜質(zhì)原子，一般均起細(xì)化晶粒的作用；第二相粒子，粗大的第二相粒子有利于再結(jié)晶，彌散 分布的細(xì)小的第二相粒子不利于再結(jié)晶；形變溫度，形變溫度越高，再結(jié)晶溫度越高，晶粒粗 化；加熱速度，加熱速度過(guò)快或過(guò)慢，都可能使再結(jié)晶溫度升高。塑性變形后的金屬隨加熱溫度的升高會(huì)發(fā)生的一些變化：顯微組織經(jīng)過(guò)回復(fù)、再結(jié)晶、晶粒長(zhǎng)大三個(gè)階段由破碎的或纖維組織轉(zhuǎn)變成等軸晶粒，亞晶 尺寸增大；儲(chǔ)存能降低，內(nèi)應(yīng)力松弛或被消除；各種結(jié)構(gòu)缺陷減少；強(qiáng)度、硬度降低，塑性、韌 度提高；電阻下降，應(yīng)力腐蝕傾向顯著減小。八、擴(kuò)散重點(diǎn)內(nèi)容：影響擴(kuò)散的因素；擴(kuò)散第一定律表達(dá)式?；緝?nèi)容：擴(kuò)散

13、激活能、擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力?？驴线_(dá)爾效應(yīng)，擴(kuò)散第二定律表達(dá)式。柯肯達(dá)爾效應(yīng)：由置換互溶原子因相對(duì)擴(kuò)散速度不同而引起標(biāo)記移動(dòng)的不均衡擴(kuò)散現(xiàn)象稱為柯肯 達(dá)爾效應(yīng)。影響擴(kuò)散的因素：溫度：溫度越高，擴(kuò)散速度越大； 晶體結(jié)構(gòu)：體心結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散系數(shù)大于面心結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散系數(shù)； 固溶體類型：間隙原子的擴(kuò)散速度大于置換原子的擴(kuò)散速度； 晶體缺陷：晶體缺陷越多，原子的擴(kuò)散速度越快； 化學(xué)成分：有些元素可以加快原子的擴(kuò)散速度，有些可以減慢擴(kuò)散速度。擴(kuò)散第一定律表達(dá)式：擴(kuò)散第一定律表達(dá)式：J =-D dCdx其中，j為擴(kuò)散流量；d為擴(kuò)散系數(shù)；dC為濃度梯度。dx擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力為化學(xué)位梯度，阻力為擴(kuò)散激活能九、鋼的熱處理原理重點(diǎn)內(nèi)

14、容：冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（P、B、M）的特征、性能特點(diǎn)、熱處理的概念?；緝?nèi)容：等溫、連續(xù)C-曲線。奧氏體化的四個(gè)過(guò)程；碳鋼回火轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的性能特點(diǎn)。熱處理：將鋼在固態(tài)下加熱到預(yù)定的溫度，并在該溫度下保持一段時(shí)間，然后以一定的速度 冷卻下來(lái)，讓其獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)和性能的一種熱加工工藝。轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（P、B、M）的特征、性能特點(diǎn)：片狀 P體，片層間距越小，強(qiáng)度越高，塑性、韌 性也越好；粒狀P體，F(xiàn)e3c顆粒越細(xì)小，分布越均勻，合金的強(qiáng)度越高。第二相的數(shù)量越多，對(duì) 塑性的危害越大；片狀與粒狀相比，片狀強(qiáng)度高，塑性、韌性差；上貝氏體為羽毛狀，亞結(jié)構(gòu)為 位錯(cuò)，韌性差；下貝氏體為黑針狀或竹葉狀，亞結(jié)構(gòu)為位錯(cuò)，位

15、錯(cuò)密度高于上貝氏體，綜合機(jī)械 性能好；低碳馬氏體為板條狀，亞結(jié)構(gòu)為位錯(cuò)，具有良好的綜合機(jī)械性能；高碳馬氏體為片狀， 亞結(jié)構(gòu)為李晶，強(qiáng)度硬度高，塑性和韌性差。等溫、連續(xù)C-曲線。十、鋼的熱處理工藝重點(diǎn)內(nèi)容：退火、正火的目的和工藝方法；淬火和回火的目的和工藝方法?；緝?nèi)容：淬透性、淬硬性、熱應(yīng)力、組織應(yīng)力、回火脆性、回火穩(wěn)定性、過(guò)冷奧氏體的概 念。淬火加熱缺陷及其防止措施。熱應(yīng)力：工件在加熱（或冷卻）時(shí)，由于不同部位的溫度差異，導(dǎo)致熱脹（或冷縮）的不一致所 引起的應(yīng)力稱為熱應(yīng)力。組織應(yīng)力：由于工件不同部位組織轉(zhuǎn)變不同時(shí)性而引起的內(nèi)應(yīng)力。淬透性：是表征鋼材淬火時(shí)獲得馬氏體的能力的特性?？捎残裕褐复愠?/p>

16、馬氏體可能得到的硬度?；鼗鸱€(wěn)定性：淬火鋼對(duì)回火時(shí)發(fā)生軟化過(guò)程的抵抗能力?；鼗鸫嘈裕轰撛谝欢ǖ臏囟确秶鷥?nèi)回火時(shí)，其沖擊韌性顯著下降，這種脆化現(xiàn)象叫做鋼的 回火脆性。過(guò)冷奧氏體：在臨界溫度以下處于不穩(wěn)定狀態(tài)的奧氏體稱為過(guò)冷奧氏體。退火的目的：均勻鋼的化學(xué)成分及組織；細(xì)化晶粒；調(diào)整硬度，改善鋼的成形及切削加工性 能；消除內(nèi)應(yīng)力和加工硬化；為淬火做好組織準(zhǔn)備。正火的目的：改善鋼的切削加工性能；細(xì)化晶粒，消除熱加工缺陷；消除過(guò)共析鋼的網(wǎng)狀碳 化物，便于球化退火；提高普通結(jié)構(gòu)零件的機(jī)械性能。十一、工業(yè)用鋼重點(diǎn)內(nèi)容：材料強(qiáng)化方法；鋼的分類和編號(hào)?；緝?nèi)容：常用合金元素在鋼中的主要作用。材料韌化的方法、鋼的化

17、學(xué)成分、金相組織熱 處理工藝和機(jī)械性能之間的關(guān)系。合金鋼：在碳鋼的基礎(chǔ)上有意地加入一種或幾種合金元素，使其使用性能和工藝性能得以提高的以鐵為基的合金即為合金鋼金屬學(xué)與熱處理習(xí)題及參考解一、論述四種強(qiáng)化的強(qiáng)化機(jī)理、強(qiáng)化規(guī)律及強(qiáng)化方法。1、 形變強(qiáng)化形變強(qiáng)化：隨變形程度的增加，材料的強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象叫形變強(qiáng)化 或加工硬化。機(jī)理：隨塑性變形的進(jìn)行，位錯(cuò)密度不斷增加，因此位錯(cuò)在運(yùn)動(dòng)時(shí)的相互交割加劇，結(jié)果即 產(chǎn)生固定的割階、位錯(cuò)纏結(jié)等障礙，使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力增大，引起變形抗力增加，給繼續(xù)塑性變 形造成困難，從而提高金屬的強(qiáng)度。規(guī)律：變形程度增加，材料的強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性下降，位

18、錯(cuò)密度不斷增加，根據(jù) 公式= obGP1/2 ,可知強(qiáng)度與位錯(cuò)密度（p）的二分之一次方成正比，位錯(cuò)的柏氏矢量（b） 越大強(qiáng)化效果越顯著。方法：冷變形（擠壓、滾壓、噴丸等）。形變強(qiáng)化的實(shí)際意義（利與弊）：形變強(qiáng)化是強(qiáng)化金屬的有效方法， 對(duì)一些不能用熱處理強(qiáng)化 的材料可以用形變強(qiáng)化的方法提高材料的強(qiáng)度，可使強(qiáng)度成倍的增加；是某些工件或半成品加工 成形的重要因素，使金屬均勻變形，使工件或半成品的成形成為可能，如冷拔鋼絲、零件的沖壓 成形等；形變強(qiáng)化還可提高零件或構(gòu)件在使用過(guò)程中的安全性，零件的某些部位出現(xiàn)應(yīng)力集中或 過(guò)載現(xiàn)象時(shí)，使該處產(chǎn)生塑性變形，因加工硬化使過(guò)載部位的變形停止從而提高了安全性。另一

19、 方面形變強(qiáng)化也給材料生產(chǎn)和使用帶來(lái)麻煩， 變形使強(qiáng)度升高、塑性降低，給繼續(xù)變形帶來(lái)困難, 中間需要進(jìn)行再結(jié)晶退火，增加生產(chǎn)成本。2、 固溶強(qiáng)化隨溶質(zhì)原子含量的增加，固溶體的強(qiáng)度硬度升高，塑性韌性下降的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。強(qiáng)化 機(jī)理：一是溶質(zhì)原子的溶入，使固溶體的晶格發(fā)生畸變，對(duì)滑移面上運(yùn)動(dòng)的位錯(cuò)有阻礙作用；二 是位錯(cuò)線上偏聚的溶質(zhì)原子形成的柯氏氣團(tuán)對(duì)位錯(cuò)起釘扎作用，增加了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力；三是溶 質(zhì)原子在層錯(cuò)區(qū)的偏聚阻礙擴(kuò)展位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)。所有阻止位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，增加位錯(cuò)移動(dòng)阻力的因素都可 使強(qiáng)度提高。固溶強(qiáng)化規(guī)律：在固溶體溶解度范圍內(nèi)，合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，則強(qiáng)化作用越大； 溶質(zhì)原子與溶劑原子的尺寸差

20、越大，強(qiáng)化效果越顯著；形成間隙固溶體的溶質(zhì)元素的強(qiáng)化作用 大于形成置換固溶體的元素；溶質(zhì)原子與溶劑原子的價(jià)電子數(shù)差越大，則強(qiáng)化作用越大。方法：合金化，即加入合金元素。3、第二相強(qiáng)化鋼中第二相的形態(tài)主要有三種，即網(wǎng)狀、片狀和粒狀。網(wǎng)狀特別是沿晶界析出的連續(xù)網(wǎng)狀 Fe3C,降低的鋼機(jī)械性能，塑性、韌性急劇下降，強(qiáng)度 也隨之下降；第二相為片狀分布時(shí)，片層間距越小，強(qiáng)度越高，塑性、韌性也越好。符合bs=b0 + KSo-1 的規(guī)律，S0片層間距。第二相為粒狀分布時(shí)，顆粒越細(xì)小，分布越均勻，合金的強(qiáng)度越高，符合 t =Gb的規(guī)律, 入粒子之間的平均距離。第二相的數(shù)量越多，對(duì)塑性的危害越大；片狀與粒狀相比

21、，片狀強(qiáng)度高，塑性、韌性差；沿晶界析出時(shí)，不論什么形態(tài)都降低晶界強(qiáng)度，使鋼的機(jī)械性能下降。第二相無(wú)論是片狀還是粒狀都阻止位錯(cuò)的移動(dòng)。方法：合金化，即加入合金元素，通過(guò)熱處理或變形改變第二相的形態(tài)及分布。4、細(xì)品強(qiáng)化細(xì)晶強(qiáng)化：隨晶粒尺寸的減小，材料的強(qiáng)度硬度升高，塑性、韌性也得到改善的現(xiàn)象稱為細(xì)品 強(qiáng)化。細(xì)化晶粒不但可以提高強(qiáng)度又可改善鋼的塑性和韌性，是一種較好的強(qiáng)化材料的方法。機(jī)理：晶粒越細(xì)小，位錯(cuò)塞集群中位錯(cuò)個(gè)數(shù)（n）越小，根據(jù)七=n%,應(yīng)力集中越小，所以 材料的強(qiáng)度越高。細(xì)品強(qiáng)化的強(qiáng)化規(guī)律：品界越多，晶粒越細(xì)，根據(jù)霍爾 -配奇關(guān)系式（T s=（T 0+ Kd-1/2晶粒的平 均直（d）越小

22、，材料的屈服強(qiáng)度（7s）越高。細(xì)化晶粒的方法：結(jié)晶過(guò)程中可以通過(guò)增加過(guò)冷度，變質(zhì)處理，振動(dòng)及攪拌的方法增加形核 率細(xì)化晶粒。對(duì)于冷變形的金屬可以通過(guò)控制變形度、退火溫度來(lái)細(xì)化晶粒?？梢酝ㄟ^(guò)正火、退 火的熱處理方法細(xì)化晶粒；在鋼中加入強(qiáng)碳化物物形成元素。二、改善塑性和韌性的機(jī)理晶粒越細(xì)小，晶粒內(nèi)部和晶界附近的應(yīng)變度差越小，變形越均勻，因應(yīng)力集中引起的開(kāi)裂的 機(jī)會(huì)也越小。晶粒越細(xì)小，應(yīng)力集中越小，不易產(chǎn)生裂紋；晶界越多，易使裂紋擴(kuò)展方向發(fā)生變 化，裂紋不易傳播，所以韌性就好。提高或改善金屬材料韌性的途徑： 盡量減少鋼中第二相的數(shù)量； 提高基體組織的塑性； 提高組織的均勻性； 加入Ni及細(xì)化晶粒的元

23、素； 防止雜質(zhì)在晶界偏聚及第二相沿晶界析出 三、Fe- Fe3c相圖，結(jié)晶過(guò)程分析及計(jì)算1.分析含碳0.530.77%的鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程，并畫出結(jié)晶示意圖。點(diǎn)之上為液點(diǎn)結(jié)晶完畢;IS3S150014如1髀網(wǎng)uoo】仙11001頗 口 912 K酬8007004 DO1118Y+%CL + FtjCT 一_1±_1_ . - L i . I J -JtJf 1.5 2,0 2, & 310 3,5 4,0 5 5. 0 亂 5 生。& 5睢L0-'FhjC相L;點(diǎn)開(kāi)始L 丫 ； a點(diǎn)之間為單相丫 ；點(diǎn)開(kāi)始丫一 a轉(zhuǎn)變；點(diǎn)開(kāi)始丫一 P共析轉(zhuǎn)變;室溫下顯微組織為結(jié)

24、晶小意圖:P算室溫下亞共析鋼（含碳量為x ）的點(diǎn)之.上之間一之間之何空端組織PPX2.計(jì)組織組成物的相對(duì)量。組織組成物為a、巳相對(duì)量為: x -0.0218Wp 二0.77 -0.0218父100% ,Wa=1WP 或 W&0.77 -X100%0.77 -0.02183.分析含碳0.772.11%的鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程。點(diǎn)之上為液相L;點(diǎn)開(kāi)始L-丫；之間為L(zhǎng)+丫 ；點(diǎn)結(jié)晶完畢；點(diǎn)之間為單相丫 ；點(diǎn)開(kāi)始T Fe3c轉(zhuǎn)變；點(diǎn)開(kāi)始丫 一 P共析轉(zhuǎn)變；室溫下顯微組織為 P + Fe3C。結(jié)晶過(guò)程示意圖點(diǎn)之上一之間之間之間空溫組織4.計(jì)算室溫下過(guò)共析鋼（含碳量為x）的組織組成物的相對(duì)量。組織組成

25、物為P、Fe3Cn,相對(duì)量為：1.69- xfx-0.77Wp =父100% ,WFe3Cn=1 Wp 或 WFe3c = -00%P 6.69 -0.77H P 6.69-0.775 .分析共析鋼的結(jié)晶過(guò)程，并畫出結(jié)晶示意圖。點(diǎn)之上為液相L;點(diǎn)開(kāi)始L丫 ；點(diǎn)結(jié)晶完畢；點(diǎn)之間為單相 丫 ；點(diǎn)丫一 P共析結(jié)晶小意圖:點(diǎn)之上之間之間室溫趾織6 .計(jì)算含碳3.0%鐵碳合金室溫下組織組成物及相組成物的相對(duì)量。含碳 3.0%的亞共晶白口鐵室溫下組織組成物為 P、FC n ,相對(duì)量為：WLdW =1-WLd=59.4%3.0 -2.11 100% =40.6% ,4.3 -2.116.69 -2.11WP

26、 = Wy 100% =46.0% , WFeCn =WY -Wp =13.4%P 6.69 -0.77,3CP相組成物為F、Fe3C,相對(duì)量為：3.0WFeC = 100% =44.8% ,F=1WFeC =55.2%3c 6.69,3c7 .相圖中共有幾種滲碳體？說(shuō)出各自的來(lái)源及形態(tài)。相圖中共有五種滲碳體：Fe：3Ci、Fe3Cn、Fe3Cm、Fe3c共析、Fe3c共晶；Fe3C:由液相析出，形態(tài)連續(xù)分布（基體）；FaCn：由奧氏體中析出，形態(tài)網(wǎng)狀分布；Fe3c皿：由鐵素體中析出，形態(tài)網(wǎng)狀、短棒狀、粒狀分布在鐵素體的晶界上；Fe3c共析：奧氏體共析轉(zhuǎn)變得到，片狀；Fe3C共晶：液相共晶轉(zhuǎn)變

27、得到，粗大的條狀。8 .計(jì)算室溫下含碳量為x合金相組成物的相對(duì)量。相組成物為a、Fe3C,相對(duì)量為：xWFe3c = 100% ,W."1-WFe3c9 6.69-3x -43.9. Fe3C?的相對(duì)量：WFe3C T = x M100%6.69- 4.3當(dāng)x=6.69時(shí)Fe3C?含量最高，最高百分量為：WFe3cL 669父100% = 100%6.6910 .過(guò)共析鋼中 Fe3c 口 的相對(duì)量：WFe3cn 二 x-0.77 =22.6% 1 16.69 -0.77當(dāng)x=2.11時(shí)Fe3Cn含量最高，最高百分量為：WFe3c口= 2.11 - 0.77 =22.6%1 1 6.6

28、9 -0.77x11 . Fe3Crn的相對(duì)量計(jì)算： WFe3cm = M100% 1 16.69當(dāng) x=0.0218 時(shí) Fe3Cw含量最高，最高百分量為：WFe3crn = 020218 x 100% = 0.33%“6.6912 .共析滲碳體的相對(duì)百分量為：WFe3c = 0." _0.0218 M 100% = 11.2%6.69 -0.02184 30 -2 1113 .共晶滲碳體的相對(duì)百分量為：WFe3c =-父=47.8%6.69 -2.1114 .說(shuō)出奧氏體與鐵素體的異同點(diǎn)。相同點(diǎn)：都是鐵與碳形成的間隙固溶體；強(qiáng)度硬度低，塑性韌性高。不同點(diǎn)：鐵素體為體心結(jié)構(gòu)，奧氏體面

29、心結(jié)構(gòu)；鐵素體最高含碳量為0.0218%,奧氏體最高含碳量為2.11%,鐵素體是由奧氏體直接轉(zhuǎn)變或由奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變得到，奧氏體是由包品或 由液相直接析出的；存在的溫度區(qū)間不同。15 .說(shuō)出二次滲碳體與共析滲碳體的異同點(diǎn)。相同點(diǎn)：都是滲碳體，成份、結(jié)構(gòu)、性能都相同。不同點(diǎn)：來(lái)源不同，二次滲碳體由奧氏體中析出，共析滲碳體是共析轉(zhuǎn)變得到的；形態(tài)不同 二次滲碳體成網(wǎng)狀，共析滲碳體成片狀；對(duì)性能的影響不同，片狀的強(qiáng)化基體，提高強(qiáng)度，網(wǎng)狀 降低強(qiáng)度。16 .舉例說(shuō)明成分、組織與機(jī)械性能之間的關(guān)系如亞共析鋼。亞共析鋼室溫下的平衡組織為 F + P, F的強(qiáng)度低，塑性、韌性好，與 F相比P 強(qiáng)度硬度高，而

30、塑性、韌性差。隨含碳量的增加，F(xiàn)量減少，P量增加(組織組成物的相對(duì)量可用杠桿定律計(jì)算)。所以對(duì)于亞共析鋼，隨含碳量的增加，強(qiáng)度硬度升高，而塑性、韌性下降。17 .說(shuō)明三個(gè)恒溫轉(zhuǎn)變，畫出轉(zhuǎn)變特征圖1明5七一包品轉(zhuǎn)變(Lb+ 6hv yj)含碳量0.09%0.53%范圍的鐵碳合金，于 HJB水平線(1495C)均將通過(guò)包晶轉(zhuǎn)變，形成單相奧氏體。11<C -共晶轉(zhuǎn)變(Lc y "+FesC)含碳放2.11% 6.69%范圍的鐵碳合金，于 ECF平線上(1148C )均將通過(guò)共晶轉(zhuǎn)變，形成奧氏體和滲碳體兩相混合的共晶體，稱為菜氏體 (Ld)。共析轉(zhuǎn)變(ys -1 aP+Fe3C);含碳

31、雖超過(guò)0. 02%的鐵碳合金，于 PSK水平線上(727C)均將通過(guò)共析轉(zhuǎn)變，形成鐵素體和滲碳體兩相混合的共析體，稱為珠光體(P)轉(zhuǎn)變特征圖包品轉(zhuǎn)變：LB、共晶轉(zhuǎn)變：共析轉(zhuǎn)變：各點(diǎn)成分為0.17; C: 4.3;E: 2.11 S: 0.77;P: 0.0218。18 .說(shuō)出Fe -FbC相圖中室溫下的顯微組織工業(yè)純鐵(<0.0218 % C)室溫組織：a亞共析鋼(0.0218%0.77% C)室溫組織：P+g共析鋼：0.77% C;室溫組織：P過(guò)共析鋼：0.77%2.11 %C室溫組織：P+ Fe3Cn亞共品白口鐵：2.11%4.30%C;室溫組織：Ld+Fe3cLi+ P共晶白口鐵：

32、4.30% C;室溫組織：Ld過(guò)共晶白口鐵：4.30%6.69%Co室溫組織:四、晶面指數(shù)與晶向指數(shù)1）、標(biāo)出圖、圖中晶面的晶面指數(shù)及圖中所示晶向（AB, OC）的晶向指數(shù)。:（110）AB: 110：（012）OC: 1012）、標(biāo)出圖、圖中晶面的晶面指數(shù)及圖中所示晶向（AC, OB ）的晶向指數(shù)。ZZC Z ：（0彳2）：（112）AC:彳01OB: 1203）、畫出下列指數(shù)的晶向或晶面（111）（1彳0）（0 21）1 1 0 -00彳Z4Z1001五、固態(tài)下互不溶解的三元共品相圖的投影圖如圖所示。1 .說(shuō)出圖中各點(diǎn)(M、N、P、E)室溫下的顯微組織。M: B+ (B+C) + (A+B

33、+C); N: (A+B) + (A+B + C);P: C+ (A + B+C); E: (A + B+C)。2 .求出E點(diǎn)合金室溫下組織組成物的相對(duì)量和相組成物的相對(duì)量。E點(diǎn)合金室溫下組織組成物的相對(duì)量(A + B + C)為100%相組成物的相對(duì)量為：WA=Ea/AaX 100%WB=Eb/BbX 100%Wc=Ec/CcX 100%B + C),B+ (B3 .分析M點(diǎn)合金的結(jié)晶過(guò)程。先從液相中結(jié)晶出B組元，當(dāng)液相成分為K時(shí)，發(fā)生二元共晶轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為( 當(dāng)液相成分為E時(shí)，發(fā)生三元共晶轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為(A+B + C)。室溫下的顯微組織為: + C) + (A + B+C)。六、固態(tài)

34、下互不溶解的三元共品相圖的投影圖如圖所示。1 .確定出E點(diǎn)合金A、B、C三個(gè)組元的化學(xué)成分。2 .計(jì)算E點(diǎn)合金組織組成物的相對(duì)量3 .計(jì)算E點(diǎn)合金相組成物的相對(duì)量4 . E點(diǎn)合金的化學(xué)成分與相組成物相對(duì)量之間有什么關(guān)系？為什么?1、A、B、C三個(gè)組元的化學(xué)成分為： A=Ca% , B=Ab% , C=Bc%2、E點(diǎn)合金組織組成物的相對(duì)量為： W（a + b+c）=100%3、E點(diǎn)合金相組成物的相對(duì)量為：WA=5HM100%, Wb =-EFxl00% , AHBFW =CD 100%4、E點(diǎn)合金的化學(xué)成分與相組成物相對(duì)量是相等的，即： Ca=EH/AH, Ab=EF/BF , Bc=ED/CD

35、。因?yàn)槿齻€(gè)組元在固態(tài)下互不溶解，都已純金屬的形成存在，所以三個(gè)相（A、B、C）的相對(duì)量就應(yīng)該等于其各自的化學(xué)成分。七、鍛造或軋制的作用是什么？為什么鍛造或軋制的溫度選擇在高溫的奧氏體區(qū)？鍛造或軋制的作用是：把材料加工成形，通過(guò)鍛造或軋制使鑄錠中的組織缺陷得到明顯的改 善，如氣泡焊合，縮松壓實(shí)，使金屬材料的致密度增加；粗大的柱狀晶變細(xì)；合金鋼中大塊狀碳 化物初晶打碎并較均勻分布；使成分均勻，使材料的性能得到明顯的改善。奧氏體穩(wěn)定存在是在高溫區(qū)，溫度升高材料的強(qiáng)度、硬度下降，塑性韌性升高，有利于變形； 奧氏體為面心結(jié)構(gòu)，塑性比其它結(jié)構(gòu)好，塑性好，有利于變形；奧氏體為單相組織，單相組織的 強(qiáng)度低，塑

36、性韌性好，有利于變形；變形為材料的硬化過(guò)程，變形金屬高溫下發(fā)生回復(fù)與再結(jié)晶， 消除加工硬化，即為動(dòng)態(tài)回復(fù)再結(jié)晶，適合大變形量的變形。八、什么是柯肯達(dá)爾效應(yīng)？如何解釋柯肯達(dá)爾效應(yīng)？由置換互溶原子因相對(duì)擴(kuò)散速度不同而引起標(biāo)記移動(dòng)的不均衡擴(kuò)散現(xiàn)象稱為柯肯達(dá)爾效應(yīng)。CUNi分析表明Ni向左側(cè)擴(kuò)散過(guò)來(lái)的原子數(shù)目大于 Cu向右側(cè)擴(kuò)散過(guò)來(lái)的原子數(shù)目，且Ni的原子半徑大 于Cu的原子半徑。過(guò)剩的Ni的原子使左側(cè)的點(diǎn)陣膨脹，而右邊原子減少的地方將發(fā)生點(diǎn)陣收縮， 其結(jié)果必然導(dǎo)致界面向右側(cè)漂移。九、影響擴(kuò)散的因素有哪些？溫度：溫度越高，擴(kuò)散速度越大； 晶體結(jié)構(gòu)：體心結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散系數(shù)大于面心結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散系數(shù)； 固溶體類型

37、：間隙原子的擴(kuò)散速度大于置換原子的擴(kuò)散速度； 晶體缺陷：晶體缺陷越多，原子的擴(kuò)散速度越快； 化學(xué)成分：有些元素可以加快原子的擴(kuò)散速度，有些可以減慢擴(kuò)散速度。十、寫出擴(kuò)散第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，說(shuō)出各符號(hào)的意義。擴(kuò)散第一定律表達(dá)式：j =-Ddcdx其中，j為擴(kuò)散流量；d為擴(kuò)散系數(shù)；de為濃度梯度。dx擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力為化學(xué)位梯度，阻力為擴(kuò)散激活能十一、寫出擴(kuò)散系數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，說(shuō)出各符號(hào)的意義及影響因素。擴(kuò)散系數(shù)D可用下式表示：D =D0exp -Q RT式中，Do為擴(kuò)散常數(shù)，Q為擴(kuò)散激活能，R為氣體常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度。由式上式可以看出， 擴(kuò)散系數(shù)D與溫度呈指數(shù)關(guān)系，溫度升高，擴(kuò)散系數(shù)急劇增大。十

38、二、固態(tài)金屬擴(kuò)散的條件是什么？溫度要足夠高，溫度越高原子熱振動(dòng)越激烈原子被激活而進(jìn)行遷移的幾率越大；時(shí)間要足夠 長(zhǎng)，只有經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才能造成物質(zhì)的宏觀遷移；擴(kuò)散原子要固溶，擴(kuò)散原子能夠溶入基 體晶格形成固溶體才能進(jìn)行固態(tài)擴(kuò)散；擴(kuò)散要有驅(qū)動(dòng)力，沒(méi)有動(dòng)力擴(kuò)散無(wú)法進(jìn)行，擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng) 力為化學(xué)位梯度。十三、為什么晶體的滑移通常在密排晶面并沿密排晶向進(jìn)行？晶體滑移的實(shí)質(zhì)是位錯(cuò)在滑移面上運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)陣阻力為： =2Gexp，-2位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)陣阻力越小，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)越容易，從公式中可以看出，d1 T IL .1 T b值越大、b值越小，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)陣阻力越小。d為晶面間距，密排面的晶面間距最大；b

39、為柏 氏矢量，密排方向的柏氏矢量最小。所以，晶體的滑移通常在密排晶面并沿密排晶向進(jìn)行。十四、品界具有哪些特性？晶界的能量較高，具有自發(fā)長(zhǎng)大和使界面平直化，以減少品界總面積的趨勢(shì)；原子在晶 界上的擴(kuò)散速度高于晶內(nèi)，熔點(diǎn)較低；相變時(shí)新相優(yōu)先在晶界出形核；晶界處易于發(fā)生雜質(zhì) 或溶質(zhì)原子的富集或偏聚；晶界易于腐蝕和氧化；常溫下晶界可以阻止位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，提高材 料的強(qiáng)度。十五、簡(jiǎn)述位錯(cuò)與塑性、強(qiáng)度之間的關(guān)系。位錯(cuò)：晶體中原子的排列在一定范圍內(nèi)發(fā)生有規(guī)律錯(cuò)動(dòng)的一種特殊結(jié)構(gòu)組態(tài)。晶體塑性變形的方式有滑移和李品，多數(shù)都以滑移方式進(jìn)行?；频谋举|(zhì)就是位錯(cuò)在滑移面 上的運(yùn)動(dòng)，大量位錯(cuò)滑移的結(jié)果造成了晶體的宏觀塑性變

40、形。位錯(cuò)滑移的結(jié)果造成了晶體的宏觀塑性變形，使材料發(fā)生屈服，位錯(cuò)越容易滑移，強(qiáng)度越低，因 此增加位錯(cuò)移動(dòng)的阻力，可以提高材料的強(qiáng)度。溶質(zhì)原子造成品格畸變還可以與位錯(cuò)相互作用形 成柯氏氣團(tuán)，都增加位錯(cuò)移動(dòng)的摩擦阻力，使強(qiáng)度提高。晶界、相界可以阻止位錯(cuò)的滑移，提高 材料的強(qiáng)度。所以細(xì)化晶粒、第二相彌散分布可以提高強(qiáng)度。十六、論述鋼的滲碳通常在奧氏體區(qū)（930950C）進(jìn)行，而且時(shí)間較長(zhǎng)的原因。雖然碳原子在o-Fe比yFe中擴(kuò)散系數(shù)大（1分），但鋼的滲碳通常在奧氏體區(qū)進(jìn)行，因?yàn)榭梢垣@得較大的滲層深度。因?yàn)椋焊鶕?jù)， D =Doexp】_Q；溫度（T）越高，擴(kuò)散系數(shù)（D）越 RTJ大，擴(kuò)散速度越快，溫度

41、越高原子熱振動(dòng)越激烈，原子被激活而進(jìn)行遷移的幾率越大，擴(kuò)散速度 越快；溫度高，奧氏體的溶碳能力大，1148c時(shí)最大值可達(dá)2.11%遠(yuǎn)比鐵素體（727C, 0.0218% 大，鋼表面碳濃度高，濃度梯度大，擴(kuò)散速度越快；時(shí)間要足夠長(zhǎng)，只有經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間 才能造成碳原子的宏觀遷移；十七、與滑移相比李晶有什么特點(diǎn)？李晶是一部分晶體沿李晶面對(duì)另一部分晶體做切變，切變時(shí)原子移動(dòng)的距離不是李晶方向 原子間距的整數(shù)倍；字晶面兩邊晶體的位相不同，成鏡面對(duì)稱；由于李晶改變了晶體的取向， 因此李經(jīng)晶拋光后仍能重現(xiàn)；李晶是一種均勻的切變。十八、影響再結(jié)晶的主要因素有哪些？再結(jié)晶退火溫度：退火溫度越高（保溫時(shí)間一定時(shí)

42、），再結(jié)晶后的晶粒越粗大；冷變形量： 一般冷變形量越大，完成再結(jié)晶的溫度越低，變形量達(dá)到一定程度后，完成再結(jié)晶的溫度趨于恒 定；原始晶粒尺寸：原始晶粒越細(xì)，再結(jié)晶晶粒也越細(xì)；微量溶質(zhì)與雜質(zhì)原子，一般均起細(xì) 化晶粒的作用；第二相粒子，粗大的第二相粒子有利于再結(jié)晶，彌散分布的細(xì)小的第二相粒子 不利于再結(jié)晶；形變溫度，形變溫度越高，再結(jié)晶溫度越高，晶粒粗化；加熱速度，加熱速 度過(guò)快或過(guò)慢，都可能使再結(jié)晶溫度升高。十九、論述間隙原子、置換原子、位錯(cuò)、晶界對(duì)材料力學(xué)性能的影響。間隙原子、置換原子與位錯(cuò)相互作用形成柯氏氣團(tuán)，柯氏氣團(tuán)增加位錯(cuò)移動(dòng)的阻力；溶質(zhì)原 子造成晶格畸變，增加位錯(cuò)移動(dòng)的摩擦阻力，使強(qiáng)度

43、提高，這就是固溶強(qiáng)化的機(jī)理。品界越多， 晶粒越細(xì)，根據(jù)霍爾一配奇關(guān)系式（7s=（7 0+Kd-1/2晶粒的平均直徑d越小，材料的屈服強(qiáng)度（7S 越高。晶粒越細(xì)小，晶粒內(nèi)部和晶界附近的應(yīng)變度差越小變形越均勻，因應(yīng)力集中引起的開(kāi)裂的機(jī)會(huì)也越小，塑性越好。晶粒越細(xì)小，應(yīng)力集中越小，不易產(chǎn)生裂紋，晶界越多，易使裂紋 擴(kuò)展方向發(fā)生變化，裂紋不易傳播，所以韌性就好。位錯(cuò)密度越高，則位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)時(shí)越易發(fā)生相互交割，形成割階，造成位錯(cuò)纏結(jié)等位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙， 給繼續(xù)塑性變形造成困難，從而提高金屬的強(qiáng)度。根據(jù)公式？（r=abGp 1/2 ,位錯(cuò)密度（p ）越大，強(qiáng)化效果越顯著。二十、什么是再結(jié)晶溫度？影響再結(jié)晶溫度的

44、因素有哪些？再結(jié)晶溫度：經(jīng)過(guò)嚴(yán)重冷變形（變形度在70%以上）的金屬，在約1小時(shí)的保溫時(shí)間內(nèi)能夠完 成再結(jié)晶（95%轉(zhuǎn)變量）的溫度。再結(jié)晶溫度并不是一個(gè)物理常數(shù)，這是因?yàn)樵俳Y(jié)晶前后的品格 類型不變，化學(xué)成分不變，所以再結(jié)晶不是相變。影響再結(jié)晶溫度的因素：純度越高 T再越低；變形度越大T再越低；加熱速度越小T再越高。 二十一、塑性變形后的金屬隨加熱溫度的升高會(huì)發(fā)生的一些變化：顯微組織經(jīng)過(guò)回復(fù)、再結(jié)晶、晶粒長(zhǎng)大三個(gè)階段由破碎的或纖維組織轉(zhuǎn)變成等軸晶粒，亞晶尺寸 增大；儲(chǔ)存能降低，內(nèi)應(yīng)力松弛或被消除；各種結(jié)構(gòu)缺陷減少；強(qiáng)度、硬度降低，塑性、韌度提 高；電阻下降，應(yīng)力腐蝕傾向顯著減小。二十二、什么是晶面

45、間距？計(jì)算低指數(shù)晶面的晶面間距。晶面間距（d）:兩個(gè)平行晶面之間的垂直距離。通常，低指數(shù)的晶面間距較大，而高指數(shù)晶面間距較小。晶面間距越大，則該晶面上原子排列越密集。對(duì)于簡(jiǎn)單立方點(diǎn)陣 dhk尸a （h2+k2+ l2） 1/2ra.2.3fcc ： d 100 = , dii0 = a, dm = - a243bcc： d100二十三、什么是過(guò)冷度？為什么金屬結(jié)晶一定要有過(guò)冷度？過(guò)冷度：理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度的差稱為過(guò)冷度。液態(tài)金屬結(jié)晶的過(guò)程是形核與晶核的長(zhǎng)大過(guò)程。從熱力學(xué)的角度上看，沒(méi)有過(guò)冷度結(jié)晶就沒(méi) 有趨動(dòng)力。根據(jù) RkM%T可知當(dāng)過(guò)冷度AT為零時(shí)臨界晶核半徑 Rk為無(wú)窮大，臨界形核功

46、 （AGr%t2）也為無(wú)窮大。臨界晶核半徑 Rk與臨界形核功為無(wú)窮大時(shí)，無(wú)法形核，所以液態(tài) 金屬不能結(jié)晶。晶體的長(zhǎng)大也需要過(guò)冷度，所以液態(tài)金屬結(jié)晶需要過(guò)冷度。 二十四、簡(jiǎn)述鑄錠三個(gè)晶區(qū)的形成機(jī)理。表面細(xì)品區(qū)：當(dāng)高溫液體倒入鑄模后，結(jié)晶先從模壁開(kāi)始，靠近模壁一層的液體產(chǎn)生極大的 過(guò)冷，加上模壁可以作為非均質(zhì)形核的基底，因此在此薄層中立即形成大量的晶核，并同時(shí)向各 個(gè)方向生長(zhǎng)，形成表面細(xì)晶區(qū)。柱狀晶區(qū)：在表面細(xì)品區(qū)形成的同時(shí)，鑄模溫度迅速升高，液態(tài) 金屬冷卻速度減慢，結(jié)晶前沿過(guò)冷都很小，不能生成新的晶核。垂直模壁方向散熱最快，因而晶 體沿相反方向生長(zhǎng)成柱狀晶。中心等軸晶區(qū)：隨著柱狀晶的生長(zhǎng)，中心部

47、位的液體實(shí)際溫度分布 區(qū)域平緩，由于溶質(zhì)原子的重新分配，在固液界面前沿出現(xiàn)成分過(guò)冷，成分過(guò)冷區(qū)的擴(kuò)大，促使 新的晶核形成長(zhǎng)大形成等軸晶。由于液體的流動(dòng)使表面層細(xì)品一部分卷入液體之中或柱狀晶的枝 品被沖刷脫落而進(jìn)入前沿的液體中作為非自發(fā)生核的籽晶。二十五、影響置換固溶體溶解度的因素有哪些？1、原子尺寸因素：尺寸差越小溶解度越大。2、負(fù)電性因素：在形成固溶體的情況下，溶解度隨負(fù)電性差的減小而增大。3、電子濃度因素：電子濃度越小，越易形成無(wú)限固溶體。4、晶體結(jié)構(gòu)因素：晶格類型相同溶解度較大。二十六、退火與正火的目的是什么？退火的目的：均勻鋼的化學(xué)成分及組織；細(xì)化晶粒；調(diào)整硬度，改善鋼的成形及切削加工

48、性 能；消除內(nèi)應(yīng)力和加工硬化；為淬火做好組織準(zhǔn)備。正火的目的：改善鋼的切削加工性能；細(xì)化晶粒，消除熱加工缺陷；消除過(guò)共析鋼的網(wǎng)狀碳化物， 便于球化退火；提高普通結(jié)構(gòu)零件的機(jī)械性能。二十七、固溶體與金屬化合物有何異同點(diǎn)？相同點(diǎn)：都具有金屬的特性；不同點(diǎn)：結(jié)構(gòu)不同，固溶體的結(jié)構(gòu)與溶劑的相同，金屬化合物的結(jié)構(gòu)不同于任一組元；鍵合方式 不同，固溶體為金屬鍵，金屬化合物為金屬鍵、共價(jià)鍵、離子鍵混合鍵；性能不同，固溶體的塑 性好、強(qiáng)度、硬度低，金屬化合物，硬度高、熔點(diǎn)高、脆性大；在材料中的作用不同固溶體多為 材料的基體，金屬化合物為強(qiáng)化相。二十八、合金元素Cr、Mn、Ni、強(qiáng)碳化物形成元素在鋼中的主要作用

49、是什么？Cr在鋼中的主要作用有：溶入基體，提高淬透性，固溶強(qiáng)化；形成第二相提高強(qiáng)度、硬度；含量超過(guò)13%寸提高耐腐蝕性；在表面形成致密的氧化膜，提高抗氧化能力。Cr促進(jìn)第二類回火脆性的發(fā)生。Mn在鋼中的主要作用有：溶入基體，提高淬透性，固溶強(qiáng)化；形成第二相提高強(qiáng)度、硬度； 含量超過(guò)13%寸形成奧氏體鋼，提高耐磨性；消除硫的有害作用。Mn促進(jìn)第二類回火脆性的發(fā)生， 促進(jìn)奧氏體晶粒的長(zhǎng)大。Ni在鋼中的主要作用有：溶入基體，提高淬透性，固溶強(qiáng)化；擴(kuò)大奧氏體區(qū)，提高鋼的韌性，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度。強(qiáng)碳化物形成元素（Ti、Nb、Zr, V）的主要作用有：形成碳化物提高硬度、強(qiáng)度、耐磨性，提 高回火穩(wěn)定性，細(xì)

50、化晶粒，防止晶間腐蝕。二十九、論述鋼材在熱處理過(guò)程中出現(xiàn)脆化現(xiàn)象的主要原因及解決方法。答：過(guò)共析鋼奧氏體化后冷卻速度較慢出現(xiàn)網(wǎng)狀二次滲碳體時(shí)，使鋼的脆性增加，脆性的網(wǎng)狀 二次滲碳體在空間上把塑性相分割開(kāi)，使其變形能力無(wú)從發(fā)揮。解決方法，重新加熱正火，增加 冷卻速度，抑制脆性相的析出。淬火馬氏體在低溫回火時(shí)會(huì)出現(xiàn)第一類回火脆性，高溫回火時(shí) 有第二類回火脆性，第一類回火脆性不可避免，第二類回火脆性，可重新加熱到原來(lái)的回火溫度， 然后快冷恢復(fù)韌性。工件等溫淬火時(shí)出現(xiàn)上貝氏體時(shí)韌性降低，重新奧氏體化后降低等溫溫度 得到下貝氏體可以解解。奧氏體化溫度過(guò)高，晶粒粗大韌性降低。如：過(guò)共析鋼淬火溫度偏高， 晶

51、粒粗大，獲得粗大的片狀馬氏體時(shí)，韌性降低；奧氏體晶粒粗大，出現(xiàn)魏氏組織時(shí)脆性增加。 通過(guò)細(xì)化晶?？梢越鉀Q。三十、20CrMnTi、40CrNiMo、60Si2Mn、T12屬于哪類鋼？含碳量為多少？鋼中合金元素的主 要作用是什么？淬火加熱溫度范圍是多少？常采用的熱處理工藝是什么？最終的組織是什么？性 能如何？20CrMnTi為滲碳鋼，含碳量為0.2%,最終熱處理工藝是淬火加低溫回火，得到回火馬氏體， 表面為高碳馬氏體（滲碳后），強(qiáng)度、硬度高，耐磨性好；心部低碳馬氏體（淬透）強(qiáng)韌性好。 Mn與Cr提高淬透性，強(qiáng)化基體，Ti阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大，細(xì)化晶粒。40CrNiMo為調(diào)質(zhì)鋼，含碳量為0.4%,最

52、終熱處理工藝是淬火加高溫回火， 得到回火索氏體， 具有良好的綜合機(jī)械性能，Cr、Ni提高淬透性，強(qiáng)化基體，Ni提高鋼的韌性，Mo細(xì)化晶粒，抑 制第二類回火脆性。60Si2Mn為彈簧鋼，含碳量為0.6%,最終熱處理工藝是淬火加中溫回火，得到回火托氏體（或 回火屈氏體），具有很高的彈性極限，Si、Mn提高淬透性，強(qiáng)化基體，Si提高回火穩(wěn)定性。T12鋼為碳素工具鋼鋼，含碳量為1.2%,最終熱處理工藝是淬火加低溫回火，得到回火馬氏 體十粒狀Fe3C+殘余奧氏體（丫）1強(qiáng)度硬度高、耐磨性高，塑性、韌性差。三十一、計(jì)算體心立與面心立方方結(jié)構(gòu)滑移面的原子密度及滑移方向上的線密度。體心立方結(jié)構(gòu)的滑移面為110

53、17=2a、2a 2a2 a2J4_ _2a12-1滑移方向?yàn)?lt; 111>,線密度二2一二坐3a a面心立方結(jié)構(gòu)的滑移面為111,面密度113362一 <3 2a22.3c 1,1.41421滑移方向?yàn)?lt; 110>,線密度，=2一 2a三十二、比較下貝氏體與高碳馬氏體的主要不同點(diǎn)顯微組織特征不同，下貝氏體為黑針狀或竹葉狀，高碳馬氏體為片狀；亞結(jié)構(gòu)不同，下 貝氏體亞結(jié)構(gòu)為位錯(cuò)，高碳馬氏體的亞結(jié)構(gòu)為李晶；性能特點(diǎn)不同，下貝氏體具有良好的綜合 機(jī)械性能，高碳馬氏體強(qiáng)度硬度高，塑性和韌性差；相變特點(diǎn)不同，下貝氏體為半擴(kuò)散型相變， 高碳馬氏體非擴(kuò)散型相變。下貝氏體為復(fù)相組織

54、，高碳馬氏體為單相組織。三十三、過(guò)共析鋼淬火加熱溫度為什么不超過(guò) Accm ?過(guò)共析鋼淬火加熱溫度為 Ac1 + 30-50C。加熱溫度超過(guò)Accm時(shí)，溫度高，容易發(fā)生氧化、 脫碳；奧氏體晶粒容易粗大，淬火后馬氏體粗大，產(chǎn)生顯微裂紋，強(qiáng)度下降；滲碳體全部溶解， 失去耐磨相，奧氏體中的含碳量高，淬火后殘余奧氏體量多，硬度降低、強(qiáng)度降低。三十四、亞共析鋼正火與退火相比哪個(gè)硬度高 ？為什么？正火后硬度高。正火與退火相比，正火的珠光體是在較大的過(guò)冷度下得到的，因而對(duì)亞共析鋼來(lái)說(shuō)，析出的先共析鐵素體較少，珠光體數(shù)量較多 （偽共析），珠光體片間距較小。此外由于轉(zhuǎn) 變溫度較低，珠光體成核率較大，因而珠光體團(tuán)

55、的尺寸較小。三十五、用T12鋼（鍛后緩冷）做一切削工具，工藝過(guò)程為：正火一球化退火一機(jī)加工成形一淬火一低溫回火。各熱處理工藝的目的是什么？得到什么組織？各種組織具有什么性能。正火：消除網(wǎng)狀的二次滲碳體，同時(shí)改善鍛造組織、消除鍛造應(yīng)力，得到片狀的珠光體，片狀 的珠光體硬度較高，塑性韌性較差。 球化退火：將片狀的珠光體變成粒狀珠光體，降低硬度，便于機(jī)械加工；組織為粒狀珠光體， 這種組織塑性韌性較好，強(qiáng)度硬度較低。 淬火：提高硬度、強(qiáng)度和耐磨性；組織為馬氏體十粒狀碳化物+殘余奧氏體；這種組織具有高 強(qiáng)度高硬度，塑性韌性差。 低溫回火：減少或消除淬火應(yīng)力，提高塑形和韌性；組織為回火馬氏體十粒狀碳化物+殘余奧 氏體?；鼗鸾M織有一定的塑性韌性，強(qiáng)度、硬度高，耐磨性高。三十六、什么是淬火？目的是什么？具體工藝有哪些？簡(jiǎn)述淬火加熱溫度的確定原則。把鋼加熱到臨界點(diǎn)（Ac1或Ac3）以上保溫并隨之以大于臨界冷卻速度（Vc）冷卻，以得到介穩(wěn) 狀態(tài)的馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝方法稱為淬火。淬火目的：提高工具、滲碳零件和其它高強(qiáng)度耐磨機(jī)器零件等的硬度、強(qiáng)度和耐磨性；結(jié)構(gòu)鋼通過(guò)淬火和回火之后獲得良好的綜合機(jī)械性能；止匕外，還有很少數(shù)的一部分工件是為了改善鋼 的物理和化學(xué)性能。如提高磁鋼的磁性，不銹鋼淬火以消除第二相，從而改善其耐蝕性等。具體工藝有：?jiǎn)我捍慊?/p>