金屬學(xué)及熱處理總結(jié)及習(xí)題解

AB5442金AB5442一、金屬的晶體結(jié)構(gòu)重點(diǎn)內(nèi)容：面心立方、體心方金屬晶體結(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)致密度原半徑密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)

致度體心立方面心立方密排六方晶格類型

fcc(A1)

bcc(A2)

68%74%74%hcp(A3)間隙類型間隙個(gè)數(shù)

正四面體

正八面體

四面體

扁八面體

四面體

正八面體原子半徑r

間隙半徑r

32

4

晶胞晶格中選取一個(gè)能夠完全反映晶格特征的最小的幾何單元來分析原子排列的規(guī)律性，這個(gè)最小的幾何單元稱為晶胞。金屬鍵去外層電子的正離子與彌漫其間的自由電子的靜電作用而結(jié)合起來種合方式稱為金屬鍵。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：①用位錯(cuò)的柏氏矢量可以判斷位錯(cuò)的類型柏矢量的守恒性柏氏矢量與回路起點(diǎn)及回路途徑無關(guān)；③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。晶界具有的一些特性：①晶界的能量較高具有自發(fā)長大和界面平直化以減少晶界總面積的勢原在晶界上的擴(kuò)散速度高于晶內(nèi)熔點(diǎn)低③變時(shí)新相優(yōu)先在晶界出形④晶界處易于發(fā)生雜質(zhì)或溶質(zhì)原子的富集或偏聚；⑤晶界易于腐蝕和氧化；⑥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。

二、純金屬的結(jié)晶重點(diǎn)內(nèi)容勻核時(shí)過冷度與臨界晶核半徑界形核功之間的關(guān)化粒的方法，鑄錠三晶區(qū)的形成機(jī)制?；緝?nèi)容：結(jié)晶過程、阻力、動(dòng)力，過冷度、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)。過冷度：理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度的差稱為過冷度。變質(zhì)處理在鑄前液金屬中加入形核劑促使形成大量的非均勻晶核細(xì)化晶粒的方法。過冷度與液態(tài)金屬結(jié)晶的關(guān)系態(tài)屬結(jié)晶的過程是形核與晶的長大過程熱學(xué)的角度上看，沒有過冷度結(jié)晶就沒有趨動(dòng)力。根據(jù)

可知過度

為時(shí)界晶核半徑為窮大，臨界形核功〔

〕也為無窮大。臨晶半徑與界形核功為無窮大時(shí)無法形核所液態(tài)金屬不能結(jié)晶晶的長大也需過度所以液態(tài)金屬結(jié)晶需要過冷度。細(xì)化晶粒的方法：增加過冷度、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：外表細(xì)晶區(qū)：當(dāng)高溫液體倒入鑄模后，結(jié)晶先從模壁開始，靠近模壁一層的液體產(chǎn)生極大的過冷上壁可以作為非均質(zhì)形核的基此此薄層中立即形成大量的晶核并時(shí)各個(gè)方向生長形外表細(xì)區(qū)柱晶區(qū)在表細(xì)晶區(qū)形成的同時(shí)鑄溫度迅速升高液金屬冷速度減慢結(jié)前沿過冷很不生成新的晶核垂直模壁方向散熱最快因晶體沿相反方向生長成柱狀晶中等軸晶區(qū)隨柱狀晶的生長中部位液體實(shí)際溫度分布區(qū)域平緩于溶質(zhì)原子的重分在固液界面前沿出現(xiàn)成分過冷成過冷區(qū)的擴(kuò)大促使新的核形成長大形成等軸由于液體的流動(dòng)使外表層細(xì)晶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。基本內(nèi)容：相、勻晶、共晶、包晶相圖的結(jié)晶過程及不同成分合金在室溫下的顯微組織。合金、成分過冷；非平衡結(jié)晶及枝晶偏析的基本概念。相律：=+中f為自度數(shù)，c為組數(shù)，p為相數(shù)偽共晶：不平衡結(jié)晶條件下，成分在共晶點(diǎn)附近的亞共晶或過共晶合金也可能得到全部共晶組織，這種共晶組織稱為偽共晶。

合金兩或兩種以上的金屬或?qū)倥c非金屬經(jīng)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)晶過程及室溫下的平衡組織，組織組成物及相組成物的計(jì)算。基本內(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。鋼的含碳量對平衡組織及性能的影響二次滲碳體三滲碳體共晶滲碳體相對量的計(jì)算；五種滲碳體的來源及形態(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)變得到氏體是由包晶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)來不同次滲碳體由奧氏體中析出共滲碳體是共析變到形不同二次滲碳體成網(wǎng)狀，共析滲碳體成片狀；對性能的影響不同，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(xiàn)的度低，塑性、韌性好，與F相比P強(qiáng)度硬度高，而塑性、韌性差。隨含碳量的增加量減少P量增加〔組織組成物的相對量可用杠桿定律計(jì)算對于亞共析鋼，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)下無溶解度三元共晶相圖投影圖中不同區(qū)、線的結(jié)晶過程、室溫組織。基本內(nèi)容：固態(tài)下無溶解度三元共晶相圖投影圖中任意點(diǎn)的組織并計(jì)算其相對量。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?；緝?nèi)容固溶體強(qiáng)化機(jī)理與強(qiáng)化規(guī)律第相的強(qiáng)化機(jī)霍——配奇關(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：以滑移和孿晶為主。滑移體的一部分沿著一定的晶面和晶向相對另一部分作相對的滑動(dòng)移的本質(zhì)是位錯(cuò)的移動(dòng)。體心結(jié)構(gòu)的滑移系個(gè)數(shù)為，移面方<111>。心結(jié)構(gòu)的滑移系個(gè)數(shù)為12，滑移面{}方向<>。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)沿變形方向拉長為細(xì)帶狀

或粉碎成鏈狀，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金屬加熱時(shí)顯微組織的變化能的變化儲(chǔ)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)晶變形后金屬加熱到一定溫度之后原的變形組織中重產(chǎn)了畸變的新晶粒，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)過程稱之為再結(jié)晶。熱加工的主要作用〔或目的〕是：①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錠中的組織缺陷氣焊合縮松壓實(shí)金屬料致度加；③使粗大的柱狀晶變細(xì)金中大塊狀碳化物初晶打碎并使其均分減或消除成分偏析，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：①再結(jié)晶退火溫度：退火溫度越高〔保溫時(shí)間一定時(shí)晶后的晶粒越粗大②冷變形量一般變形量越大完再結(jié)晶的溫度越低變量到達(dá)一定程度后，完成再結(jié)晶的溫度趨于恒定；③原始晶粒尺寸：原始晶粒越細(xì)，再結(jié)晶晶粒也越細(xì)；④微量溶質(zhì)與雜質(zhì)原子一般起細(xì)化晶粒的作用⑤第二相粒子粗大的第二相粒子有利于再結(jié)晶彌分布的細(xì)小的第二相粒子不利于再結(jié)晶⑥形變溫度形溫度越高再晶溫度越高，晶粒粗化；⑦加熱速度，加熱速度過快或過慢，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)過回復(fù)再結(jié)晶晶粒長大個(gè)階段由破碎的或纖維組織轉(zhuǎn)成等晶粒晶尺寸增大儲(chǔ)存能降低內(nèi)力松弛被消除各種構(gòu)缺陷減少強(qiáng)度硬降低塑、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?？驴线_(dá)爾效應(yīng)換互溶原子因相對擴(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：①溫度：溫度越高，擴(kuò)散速度越大；②晶結(jié)構(gòu)：體心結(jié)構(gòu)擴(kuò)散系數(shù)大于面心結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散系數(shù)；③固體類型：間隙原的擴(kuò)散速度大于置換原子的擴(kuò)散速；④晶缺陷：晶體缺陷多，原子的擴(kuò)散速度越快；⑤化成分：有些元素以加快原子的擴(kuò)散速度，有些可以慢擴(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

3s00其中，為擴(kuò)散流量D為散系數(shù)3s00

為濃度梯度。擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力為化學(xué)位梯度，阻力為擴(kuò)散激活能金屬學(xué)熱處理題及參解一、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。、形變化形變強(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)理隨性變形的進(jìn)行位錯(cuò)密度不斷增加因位錯(cuò)在運(yùn)動(dòng)時(shí)的相互交割加劇結(jié)果即產(chǎn)生固定的割階位纏等障礙使錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力增引變形抗力增加給續(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，位錯(cuò)密度不斷增加，根據(jù)公式σαρ1/2

，可知強(qiáng)度與位錯(cuò)密度〔ρ〕的二分之一次方正比，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〔利與弊變強(qiáng)化是強(qiáng)化金屬的有效方法，對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)度使度成倍的增加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件或半品的成形成為能如冷拔鋼絲零件的沖壓成形等形變強(qiáng)化可提高零件或構(gòu)件在使用過程中的安全性件的某些部位出現(xiàn)應(yīng)力集中或過載現(xiàn)象時(shí)該處產(chǎn)生塑性變形加硬化使過載部的形止而高了安全性另方面形變強(qiáng)化也給材料生產(chǎn)和使用帶來麻煩變形使強(qiáng)度升高塑降低給續(xù)變形帶來困難，中間需要進(jìn)行再結(jié)晶退火，增加生產(chǎn)成本。、固溶化隨溶質(zhì)原子含量的增加固體的強(qiáng)度硬度升高塑韌性下降的現(xiàn)稱固強(qiáng)強(qiáng)化機(jī)理是溶質(zhì)原子的溶入固溶體的晶發(fā)生畸變滑移面上運(yùn)的錯(cuò)阻作；二是位錯(cuò)線上偏聚的溶質(zhì)原子形成的柯氏氣團(tuán)對位錯(cuò)起釘扎作用加位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力是溶質(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)有阻止位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)加錯(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：①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；②溶質(zhì)原子與溶劑原子的尺寸差越大化果越顯形間隙固溶體的溶質(zhì)元素的強(qiáng)化作用大于形成置換固溶體的元素質(zhì)子與溶劑原子的價(jià)電數(shù)越化用越大。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。①網(wǎng)狀特別是晶界析出的連續(xù)網(wǎng)狀，低的鋼機(jī)械性能，塑性、韌性急劇下降，強(qiáng)度也隨之下降；②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

σ=＋KS

0

-1/2

的規(guī)律片層間距。

03③第二相為粒分布時(shí)，顆粒越細(xì)小，分布越均勻，合金的強(qiáng)度越高，符03

的規(guī)律，λ粒子之間的平均距離。第二相的數(shù)量越多，對塑性的危害越大；④片狀與粒狀相比，片狀強(qiáng)度高，塑性、韌性差；⑤沿晶界析出時(shí)，不管什么形態(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，通過熱處理或變形改變第二相的形態(tài)及分布。4、細(xì)晶強(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)晶強(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)

，力中小，所以材料的強(qiáng)度越高。細(xì)晶強(qiáng)化的強(qiáng)化規(guī)律：晶界越多，晶粒越細(xì)，根據(jù)霍爾-配奇關(guān)系式σσ＋的平均直〔d越小，材料的屈服強(qiáng)度〔σ〕高。

晶粒細(xì)化晶粒的方法結(jié)晶過程中可以通過加過冷度變質(zhì)處理振動(dòng)及攪拌的方法增加形核率細(xì)化晶粒于變形的屬可以通過控制變形度溫來化粒以通過正火、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)變度差越小形越均勻因應(yīng)力集中引起的開裂的時(shí)機(jī)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少鋼中第二相的數(shù)量提高體組織的塑性；③提高織的均勻性；④加及化晶粒的元素；⑤止雜在晶界偏聚及第二相沿晶界析出。三、—FeC相，結(jié)晶過程分析及計(jì)算1.

分析含碳～％的鐵碳合金的結(jié)晶過程，并畫出結(jié)晶示意圖。

P33①P33

點(diǎn)之上為液相L①點(diǎn)始L→；點(diǎn)結(jié)晶完畢；②～③點(diǎn)之間為單γ；③點(diǎn)開始γα轉(zhuǎn)；點(diǎn)開始→P共轉(zhuǎn)；室溫下顯微組織為α+P。結(jié)晶示意圖：2.

計(jì)算室溫下亞共析鋼〔含碳量為〕組織組成物的相對量。組織組成物為αP，對量為：WP3.

x0.0218100%W或W0.770.77分析含碳～％的鐵碳合金的結(jié)晶過程。

100%①點(diǎn)之上為液相L；①點(diǎn)開始Lγ①～②之間為L+γ；點(diǎn)結(jié)晶完畢；②～③點(diǎn)之間為單γ；③點(diǎn)開始γ→FeC④點(diǎn)開γP共轉(zhuǎn)變；室溫下顯微組織為PFeC結(jié)晶過程示意圖。

3ⅡFe3CP3ⅡFe3CPFeⅡ34.

計(jì)算室溫下過共析鋼〔含碳量為〕組織組成物的相對量。組織組成物為、C，對量為：WP5.

x0.77100%,W或W0.77分析共析鋼的結(jié)晶

100%過程，并畫出結(jié)晶示意圖。①點(diǎn)之上為液相L；點(diǎn)開始L→；②點(diǎn)結(jié)晶完畢；②～③點(diǎn)之間為單相γ；③點(diǎn)γ→析轉(zhuǎn)變室溫下顯微組織為P。結(jié)晶示意圖：

計(jì)算含碳鐵碳合金室溫下組織組成物及相組成物的相對量。含碳的共晶白口室溫組織組成為、FeC，相對為2.11W100%,W2.11γLdW

2.116.69

W13.4%γⅡγP

3333333333333?3?3Ⅱ3Ⅱ3Ⅲ3Ⅲ相組成物為、FeC，對量3333333333333?3?3Ⅱ3Ⅱ3Ⅲ3ⅢW

FeC

F

FeC

7.

相圖中共有幾種滲碳體？說出各自的來源及形態(tài)。相圖中共有五種滲碳體FeC、FeC、FeC、Fe、Fe；Fe：由液相析出，形態(tài)連續(xù)分布〔基體FeC：由奧氏體中析出，形態(tài)網(wǎng)狀分布；FeC：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C：氏體共析轉(zhuǎn)變得到，片狀；Fe：相共晶轉(zhuǎn)變得到，粗大的條狀。8.

計(jì)算室溫下含碳量為x合相組成物的相對量。相組成物為FeC，對量為：WFeC

x

100%,W

FeFeC的對量：

Fe3

x4.36.694.3

100%FeC含量最高，最高百分量為：

FeC

10.

過共析鋼中FeC的相對量：

W

FeC

x6.690.77

22.6%FeC含最高，最高百分量為：

W

FeC

2.116.690.77

22.6%11.FeC的對量計(jì)算：

W

Fe3

xFeC含最高，最高百分量為：

3C

0.33%6.6912.

共析滲碳體的相對百分量為：WFeC

0.770.02186.69

11.2%13.共滲碳體的相對百分量為：

C

14.說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)，奧氏體面心結(jié)構(gòu)；鐵素體最高含碳量為0.0218%，奧體最高含碳量為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)變得到氏體是由包晶或由液相直接析出的；存在的溫度區(qū)間不同。

BHCE333315.說二次滲碳體與共析滲碳體的異同BHCE3333相同點(diǎn)：都是滲碳體，成份、結(jié)構(gòu)、性能都相同。不同點(diǎn)來不同次滲碳體由奧氏體中析出共滲碳體是共析變到形不同二次滲碳體成網(wǎng)狀，共析滲碳體成片狀；對性能的影響不同，片狀的強(qiáng)化基體，提高強(qiáng)度，網(wǎng)狀降低強(qiáng)度。16.舉說明成分、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FP，的度低，塑性、韌性好，與F相比P強(qiáng)硬度高，而塑性、韌性差。隨含碳量的增加量少P量加〔組織組成物的相對量可用杠桿定律計(jì)算以于亞共析鋼，隨含碳量的增加，度硬度高，而性、韌性下降。17.

說明三個(gè)恒溫轉(zhuǎn)變，畫出轉(zhuǎn)變特征圖包晶轉(zhuǎn)變L＋δ

γ)含量％～％范圍的鐵碳合金，于HJB水線(℃)均將通過包晶轉(zhuǎn)變，形成單相奧氏體。共晶轉(zhuǎn)變L

γFeC)含碳放2.11％一6.69％圍的鐵碳合金，于ECF平線上(1148℃均將通過共晶轉(zhuǎn)變，形成奧氏體和滲碳體兩相混合的共晶體，稱為菜氏(Ld)共析轉(zhuǎn)變(γ

α＋FeC)；碳雖超過0．％的鐵碳合金，于PSK水線上(727℃均將通過共析轉(zhuǎn)變，形成鐵素體和滲碳體兩相混合的共析體，稱為珠光體轉(zhuǎn)變特征圖包晶轉(zhuǎn)變：

L

B

γ

J

δ

H共晶轉(zhuǎn)變：共析轉(zhuǎn)變：

γ

Eα

LCγ

CC各點(diǎn)成分為C%H：：：0.021818.說出FeC相中室溫下的顯微組織

1112101工業(yè)純鐵<室溫組織1112101亞共析鋼〔％～％〕溫組織：P＋；共析鋼：；室溫組織P過共析鋼：％～％室組：＋Fe

Ⅱ亞共晶白口鐵：％～％C；室溫組織：

L

CPd共晶白口鐵：；室溫組織：

L

d過共晶白口鐵：％～％C。室溫組織：四、晶面指數(shù)與晶向指數(shù)出圖①、②中晶面的晶面指數(shù)及圖③中所示晶(，OC)的晶向指數(shù)。ZZZCYYAOYXXX①①：

②③②012〕AB

：[101]出圖①、②中晶面的晶面指數(shù)及圖③中所示晶(ACOB)的晶向指數(shù)。ZZCZYYAOYXXXB①②③①：

②〕AC：

OB：[120]出以下指數(shù)的晶向或晶面

10001000〔111〕

〔〕[110]

ZZZ〔021〕YYYX〔〕〔110〕XX五、固態(tài)下互不溶解的三元共晶相圖的投影圖如下圖。說圖中各點(diǎn)MN、、〕室溫下的顯微組織。MB＋〔＋C〕＋〔A＋＋N＋B＋〔A＋＋C：＋〔＋B＋A＋＋C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材加工成過造或軋制使鑄錠中組缺陷得到顯的改善，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)溫升高材料的強(qiáng)度硬度下降塑韌性升高有于變形；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)度低塑性韌性好有于變形變形為材料的硬化過程變金屬高下生復(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分析說明Ni向側(cè)擴(kuò)散過來的原子數(shù)目大于Cu向右側(cè)擴(kuò)散過來的原數(shù)，且的原半徑大于Cu的子半徑剩Ni的原子使左側(cè)的點(diǎn)陣膨脹右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？①溫度：溫度越高，擴(kuò)散速度越大；②晶結(jié)構(gòu)：體心結(jié)構(gòu)擴(kuò)散系數(shù)大于面心結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散系數(shù)；③固體類型：間隙原的擴(kuò)散速度大于置換原子的擴(kuò)散速；④晶缺陷：晶體缺陷多，原子的擴(kuò)散速度越快；⑤化成分：有些元素以加快原子的擴(kuò)散速度，有些可以慢擴(kuò)散速度。十、寫出擴(kuò)散第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，說出各符號的意義。擴(kuò)散第一定律表達(dá)式：

J

exp其中，為擴(kuò)散流量D為散系數(shù)；exp

為濃度梯度。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，說出各符號的意義及影響因素。擴(kuò)散系數(shù)D可下式表示：DexpRT式中D為散常數(shù)為擴(kuò)散激活能為體數(shù)為力學(xué)溫度式上式可以看出，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。十二、固態(tài)金屬擴(kuò)散的條件是什么？①溫度要足夠高溫度越高子熱振動(dòng)越激烈原子被激活進(jìn)行遷移的率越大間要足夠長只經(jīng)過相當(dāng)長的時(shí)間才能造成物質(zhì)的宏觀遷移擴(kuò)原子要固溶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)力有動(dòng)力擴(kuò)散法行散的驅(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？晶體滑的實(shí)質(zhì)是位錯(cuò)在滑移面上運(yùn)動(dòng)結(jié)果，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)陣阻力為：

P

2G

，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)陣阻力越小，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)越易，從式中可以看出，ｄ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為柏氏矢量密排方向的柏氏矢量最小所以晶的滑移通常在密排晶面并沿排晶向進(jìn)行。十四、晶界具有哪些特性？①晶界的能量較高，具有自發(fā)長大和使界面平直化，以減少晶界總面積的趨勢；②原子在晶界上的擴(kuò)散速度高于晶內(nèi)熔點(diǎn)低③變時(shí)新相優(yōu)先在晶界出形④晶界處易于發(fā)生雜質(zhì)或溶質(zhì)原子的富集或偏聚；⑤晶界易于腐蝕和氧化；⑥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)的一種殊結(jié)構(gòu)組態(tài)。晶體塑性變形的方式有滑和孿晶多數(shù)都以滑移方式進(jìn)行滑的本質(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)的阻力以提高材料的強(qiáng)度質(zhì)子造成晶格畸還以位相互作用形成柯氏氣團(tuán)都增加位移動(dòng)的摩擦阻力強(qiáng)提高晶界界以阻止位錯(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)〔930～950℃〕進(jìn)，而且時(shí)較的因。雖然碳原子在α-Fe比-Fe中擴(kuò)散系數(shù)大〔１分滲碳通常在奧氏體區(qū)進(jìn)行因

可以獲得較大的滲層深度。因?yàn)椋孩俑鶕?jù)，

DDexp度T〕越高，擴(kuò)散系數(shù)RT越擴(kuò)速度越快溫越高原子熱振動(dòng)越激烈原被活進(jìn)遷的率大，擴(kuò)散速度越快溫度高氏體的溶能力大℃時(shí)最大值可%比鐵素(℃大，③鋼外表碳濃度高，濃度梯度大，擴(kuò)散速度越快；④時(shí)間要足夠長，只有經(jīng)過相當(dāng)長的時(shí)間才能造成碳原子的宏觀遷移；十七、與滑移相比孿晶有什么特點(diǎn)？①孿晶是一部分晶體沿孿晶面對另一部分晶體做切變變原子移動(dòng)的距離不是孿晶方向原子間距的整數(shù)倍②孿晶面兩邊晶體的相不同成鏡面對稱③由于孿晶改變了晶體的取向，因此孿經(jīng)晶拋光后仍能重現(xiàn)；④孿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？①再結(jié)晶退火溫度：退火溫度越高〔保溫時(shí)間一定時(shí)結(jié)晶后的晶粒越粗大；②冷變形量一冷變形量越大完再結(jié)晶溫度越低變量到達(dá)一定程度后完再結(jié)晶溫度趨于恒定；③原始晶粒尺寸：原始晶粒越細(xì)，再結(jié)晶晶粒也越細(xì)；④微量溶質(zhì)與雜質(zhì)原子，一般均起細(xì)化晶粒的作用⑤二相粒子粗大的第二相粒子有利于再晶散布的細(xì)小的第二相粒子不利于再結(jié)晶；⑥形變溫度，形變溫度越高，再結(jié)晶溫度越高，晶粒粗化；⑦加熱速度，加熱速度過快或過慢，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位錯(cuò)移動(dòng)的摩擦阻力使度提高這是固溶化機(jī)晶界越多晶越細(xì)根據(jù)霍—配奇關(guān)系式σσ＋Kd

晶粒的均徑小材料的屈服強(qiáng)度σ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)力集中引起的開裂的時(shí)機(jī)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)密度越高位運(yùn)動(dòng)時(shí)易發(fā)生相互交割成階成位錯(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σ=abG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)晶溫度的因素有哪些？

，錯(cuò)度ρ〕再結(jié)晶溫度：經(jīng)過嚴(yán)重冷變形變形度在％以上)的金屬，在約1小的保溫時(shí)間內(nèi)能夠完成再結(jié)晶(％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)晶前后的晶格類型不變，化學(xué)成分不變，所以再結(jié)晶不是相變。影響再結(jié)晶溫的因素：純度越高越；變形度越大T越；加熱速度越小T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)過回復(fù)再結(jié)晶晶粒長大個(gè)階段由破碎的或纖維組織變成等軸晶粒晶寸增大；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、什么是晶面間距？計(jì)算低指數(shù)晶面的晶面間距。

hkl1112晶面間距個(gè)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。hkl1112對于簡單立方點(diǎn)陣=a·(h

＋k2l2fcc:

d

100

a2

,

d110

23a,da4bcc