金屬學(xué)與熱處理總結(jié)版

1、金屬學(xué)與熱處理總結(jié)版金屬學(xué)與熱處理總結(jié)一、金屬的晶體結(jié)構(gòu)重點內(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)致密度體心立方 2 8 68 面心立方 4 12 74密排六方 6 12 74晶格 類型fccAI bccA2 hcpA3 間隙類型 正四面體 正八面體 四 面體扁八面體 四面體正八面體 間隙個數(shù)8 4 12 6

2、12 6 原子半徑rA間隙半徑rB晶胞在晶格中選取一個能夠完全 反映晶格特征的最小的幾何單元，用來分析原子排列的規(guī)律 性，這個最小的幾何單元稱為晶胞。金屬鍵失去外層價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，這種結(jié)合方式稱為金屬鍵。位錯晶體中原子的排列在一定范圍內(nèi)發(fā)生有規(guī)律錯動 的一種特殊結(jié)構(gòu)組態(tài)。位錯的柏氏矢量具有的一些特性用位錯的柏氏矢量可以判斷位錯的類型；柏氏矢量的守恒性，即柏氏矢量與 回路起點及回路途徑無關(guān)；位錯的柏氏矢量個部分均相 同。刃型位錯的柏氏矢量與位錯線垂直；螺型平行；混合型 呈任意角度。晶界具有的一些特性 晶界的能量較高，具有自發(fā)長 大和使界面平直化，以減少晶

3、界總面積的趨勢；原子在晶 界上的擴散速度高于晶內(nèi)，熔點較低；相變時新相優(yōu)先在 晶界由形核；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的 運動，提高材料的強度。二、純金屬的結(jié)晶 重點內(nèi)容均勻形核時過冷度與臨界晶 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)的形成機制?；緝?nèi)容結(jié)晶過程、阻力、動力，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，時聚時散，起伏不定，不斷變化著 的近程規(guī)則排列的原子集團。過冷度理論結(jié)晶溫度與實際結(jié)晶溫度的差稱為過冷度。變質(zhì)處理在澆鑄前

4、往液態(tài)金屬中加入形核劑，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)晶的過程是 形核與晶核的長大過程。從熱力學(xué)的角度上看，沒有過冷度結(jié)晶就沒有趨動力。根據(jù) 可知當(dāng)過冷度為零時臨界晶核半徑Rk為無窮大,臨界形核功（）也為無窮大。臨界晶核半徑Rk與臨界形核功為無窮大時，無法形核， 所以液態(tài)金屬不能結(jié)晶。晶體的長大也需要過冷度，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、振動與攪拌。鑄錠三個晶區(qū)的形成機理表面細(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，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

5、形成大量的晶核，并同時向各個方向生長，形成表 面細(xì)晶區(qū)。柱狀晶區(qū)在表面細(xì)晶區(qū)形成的同時，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成柱 狀晶。中心等軸晶區(qū)隨著柱狀晶的生長，中心部位的液體實際 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 前沿由現(xiàn)成分過冷，成分過冷區(qū)的擴大，促使新的晶核形成 長大形成等軸晶。由于液體的流動使表面層細(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

6、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)。偽共晶在不平衡結(jié)晶條件下，成分在共晶點附近的亞共 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O四、鐵碳合金 重點內(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算?；緝?nèi)容

7、鐵素體與奧氏體、二次滲碳體與共析滲碳體的 異同點、三個恒溫轉(zhuǎn)變。鋼的含碳量對平衡組織及性能的影響；二次滲碳體、三 次滲碳體、共晶滲碳體相對量的計算；五種滲碳體的來源及 形態(tài)。奧氏體與鐵素體的異同點相同點都是鐵與碳形成的問隙固溶體；強度硬度低，塑性韌性高。不同點鐵素體為體心結(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 由包晶或由液相直接析生的；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。相同點都是滲碳體，成份、結(jié)構(gòu)、性能都相同。不同點來源不同，二次滲碳體由奧氏體中析由，共析滲 碳體是共析

8、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；對性能的影響不同，片狀的強化基體，提高 強度，網(wǎng)狀降低強度。成分、組織與機械性能之間的關(guān)系如亞共析鋼。亞共析鋼室溫下的平衡組織為 F+P, F的強度低，塑性、韌性好，與F相比P強度硬度高，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 對量可用杠桿定律計算）。所以對于亞共析鋼，隨含碳量的增加，強度硬度升高，而塑性、韌性下降五、三元合金相圖 重點內(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?；緝?nèi)容固態(tài)下無溶解度三元共晶相圖投影圖中任意 點的組織并計算其相對量。三元合金相圖的成分表示法；直線法

9、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)容固溶體強化機理與強化規(guī)律、第二相的強化機理。霍爾配奇關(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攣晶為主。滑移晶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。滑移的本質(zhì)是位錯的移動。體心結(jié)構(gòu)的滑移系個數(shù)為 12,滑移面110,方向。面心結(jié)構(gòu)的滑移系個數(shù)為 12,滑移面111,方向。金屬塑性變形后的組織與性能顯微組織由現(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，由現(xiàn)形變織構(gòu)。性能材料的強度、硬

10、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)晶重點內(nèi)容金屬的熱加工的作用；變形金屬加熱時顯微組織的變化、性能的變化，儲 存能的變化?；緝?nèi)容回復(fù)、再結(jié)的概念、變形金屬加熱時儲存能的 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，在原來的 變形組織中重新產(chǎn)生了無畸變的新晶粒，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)，

11、 這個過程稱之為再結(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，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（保溫時間一定時），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；

12、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、晶粒長大三個階段由破碎 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、擴散 重點內(nèi)容影響擴散的因素；擴散第一定律表達式?；緝?nèi)容擴散激活能、擴散的驅(qū)動力?？驴线_爾效應(yīng)，擴散第二定律表達式。柯肯達爾效應(yīng)由置換互溶

13、原子因相對擴散速度不同而 引起標(biāo)記移動的不均衡擴散現(xiàn)象稱為柯肯達爾效應(yīng)。影響擴散的因素 溫度溫度越高，擴散速度越大；晶體結(jié)構(gòu)體心結(jié)構(gòu)的擴散系數(shù)大于面心結(jié)構(gòu)的擴散系數(shù)； 固溶體類型間隙原子的擴散速度大于置換原子的擴散速度； 晶體缺陷晶體缺陷越多， 原子的擴散速度越快；化學(xué)成分有些元素可以加快原子的擴散速度，有些可以減慢 擴散速度。擴散第一定律表達式擴散第一定律表達式其中，J為擴散流量；D為擴散系數(shù)；為濃度梯度。擴散的驅(qū)動力為化學(xué)位梯度，阻力為擴散激活能九、鋼的熱處理原理 重點內(nèi)容冷卻時轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（P、B、 M）的特征、性能特點、熱處理的概念。基本內(nèi)容等溫、連續(xù) C-曲線。奧氏體化的四個過程；碳鋼回

14、火轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的性能特點。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間，然后以一定的速度冷卻下來，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、性能特點片狀 P體，片 層間距越小，強度越高，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，合金的強度越高。第二相的數(shù)量越多，對塑性的危害越大；片狀與粒狀相 比，片狀強度高，塑性、韌性差；上貝氏體為羽毛狀，亞結(jié) 構(gòu)為位錯，韌性差；下貝氏體為黑針狀或竹葉狀，亞結(jié)構(gòu)為 位錯，位錯密度高于上貝氏體，綜合機械性能好；低碳馬氏 體為板條狀，亞結(jié)構(gòu)為位錯，具有良好的綜合機械性能；高 碳馬氏體為片狀，亞結(jié)

15、構(gòu)為攣晶，強度硬度高，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，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)變不同時性而引起的內(nèi)應(yīng)力。淬透性是表征鋼材淬火時獲得馬氏體的能力的特性?？捎残灾复愠神R氏體可能得到的硬度?；鼗鸱€(wěn)定性淬火鋼對回火時發(fā)生軟化過程的抵抗能力?；鼗鸫嘈凿撛谝欢ǖ臏囟确秶鷥?nèi)回火時，其沖擊韌性顯 著下降，這種脆

16、化現(xiàn)象叫做鋼的回火脆性。過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)零件的機械性能。十一、工業(yè)用鋼 重點內(nèi)容材料強化方法； 鋼的分類和編號 基本內(nèi)容常用合金元素在鋼中的主要作用。材料韌化的方法、鋼的化學(xué)成分、金相組織熱處理工藝 和機械性能之間的關(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

17、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、論述四種強化的強化機理、強化規(guī)律及強化方法。1、形變強化形變強化隨變形程度的增加，材料的強 度、硬度升高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象叫形變強化或加工硬 化。機理隨塑性變形的進行，位錯密度不斷增加，因此位錯 在運動時的相互交割加劇，結(jié)果即產(chǎn)生固定的割階、位錯纏 結(jié)等障礙，使位錯運動的阻力增大，引起變形抗力增加，給 繼續(xù)塑性變形造成困難，從而提高金屬的強度。規(guī)律變形程度增加，材料的強度、硬度升高，塑性、韌 性下降，位錯密度不斷增加，根據(jù)公式A。a bGp 1/2可知強 度與位錯密度（p）的二分之一次方成正比，位錯的柏氏矢 量（b）越大強化效果越顯著。

18、方法冷變形（擠壓、滾壓、噴丸等）。形變強化的實際意義（利與弊）形變強化是強化金屬的 有效方法，對一些不能用熱處理強化的材料可以用形變強化 的方法提高材料的強度，可使強度成倍的增加；是莫些工件 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； 形變強化還可提高零件或構(gòu)件在使用過程中的安全性，零件 的莫些部位由現(xiàn)應(yīng)力集中或過載現(xiàn)象時，使該處產(chǎn)生塑性變 形，因加工硬化使過載部位的變形停止從而提高了安全性。另一方面形變強化也給材料生產(chǎn)和使用帶來麻煩，變形 使強度升高、塑性降低，給繼續(xù)變形帶來困難，中間需要進 行再結(jié)晶退火，增加生產(chǎn)成本。2、固溶

19、強化 隨溶質(zhì)原子含量的增加，固溶體的強度 硬度升高，塑性韌性下降的現(xiàn)象稱為固溶強化。強化機理一是溶質(zhì)原子的溶入，使固溶體的晶格發(fā)生畸 變，對滑移面上運動的位錯有阻礙作用；二是位錯線上偏聚 的溶質(zhì)原子形成的柯氏氣團對位錯起釘扎作用，增加了位錯 運動的阻力；三是溶質(zhì)原子在層錯區(qū)的偏聚阻礙擴展位錯的 運動。所有阻止位錯運動，增加位錯移動阻力的因素都可使強 度提高。固溶強化規(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，則強化作用越大；溶質(zhì)原子與溶劑原子的尺 寸差越大，強化效果越顯著；形成間隙固溶體的溶質(zhì)元素 的強化作用大于形成置換固溶體的元素；溶質(zhì)原子與溶劑 原子的價電子數(shù)差越大，則強化作用越大

20、。方法合金化，即加入合金元素。3、第二相強化 鋼中第二相的形態(tài)主要有三種， 印網(wǎng)狀、 片狀和粒狀。網(wǎng)狀特別是沿晶界析曲的連續(xù)網(wǎng)狀Fe3C,降低的鋼機械性能，塑性、韌性急劇下降，強度也隨之下降；第二 相為片狀分布時，片層間距越小，強度越高，塑性、韌性也 越好。符合bS洲KS0-1/2的規(guī)律，S0片層間距。第二相為粒狀分布時，顆粒越細(xì)小，分布越均勻，合金的強度越高，符合的規(guī)律，入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；片狀與粒狀相比，片狀強度高，塑性、韌性差；沿晶界析由時，不論什么形態(tài)都降低晶界強度，使鋼的機械性能下降。第二相無論是片狀還是粒狀都阻止位錯的移動。方法合金化，即加入合

21、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)晶強化 細(xì)晶強化隨晶粒尺寸的減小，材料的強度 硬度升高，塑性、韌性也得到改善的現(xiàn)象稱為細(xì)晶強化。細(xì)化晶粒不但可以提高強度又可改善鋼的塑性和韌性，是一種較好的強化材料的方法。機理晶粒越細(xì)小，位錯塞集群中位錯個數(shù)（n）越小，根據(jù)，應(yīng)力集中越小，所以材料的強度越高。細(xì)晶強化的強化規(guī)律晶界越多，晶粒越細(xì)，根據(jù)霍爾 配奇關(guān)系式（ys（y卅Kd-1/2晶粒的平均直（d）越小，材料的 屈服強度（9越高。細(xì)化晶粒的方法結(jié)晶過程中可以通過增加過冷度，變質(zhì)處理，振動及攪拌的方法增加形核率細(xì)化晶粒。對于冷變形的金屬可以通過控制變形度、退火溫度來細(xì)化晶粒?？梢酝?/p>

22、過正火、退火的熱處理方法細(xì)化晶粒；在鋼中加 入強碳化物物形成元素。二、改善塑性和韌性的機理晶粒越細(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 裂的機會也越小。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)化晶粒的元素； 防止雜質(zhì)在晶界偏聚及 第二相沿晶界析由。三、FeFe3c相圖，結(jié)晶過程分析及計算1.分析含碳0.530.77%的鐵碳合金的結(jié)晶過程，并畫由結(jié)晶示意圖。點之上為液相L;點開始L-y；

23、點結(jié)晶完畢； 點之間為單相 x 點開始丫-矯專變；點開始 y-P 共析轉(zhuǎn)變；室溫下顯微組織為 a P結(jié)晶示意圖2.計算室溫下亞共析鋼（含碳量為）的組 織組成物的相對量。組織組成物為 a、P,相對量為 或3.分析含碳0.772.11%的鐵碳合金的結(jié)晶過程。點之上為液相L;點開始L-丫；之間為Ly；點結(jié)晶完畢；點之間為單相匕點開始 y-Fe3c轉(zhuǎn)變；點開始yf哄析轉(zhuǎn)變；室溫下顯微組織為 P Fe3Co 結(jié)晶過程示意圖。4.計算室溫下過共析鋼（含碳量為）的組織組成物的相對量。組織組成物為P、Fe3Cn,相對量為 或5.分析共析鋼 的結(jié)晶過程，并畫由結(jié)晶示意圖。點之上為液相L;點開始L-y；點結(jié)晶完畢

24、； 點之間為單相 匕點丫-哄析轉(zhuǎn)變；室溫下顯微組織為P。結(jié)晶示意圖6.計算含碳3.0鐵碳合金室溫下組織組成 物及相組成物的相對量。含碳3.0的亞共晶白口鐵室溫下組織組成物為 P、Fe3c n,相對量為 相組成物為F、Fe3C,相對量為7.相圖中共 有幾種滲碳體說由各自的來源及形態(tài)。相圖中共有五種滲碳體Fe3CI、Fe3Cn、Fe3CIII、Fe3c共析、Fe3c共晶；Fe3C I由液相析由，形態(tài)連續(xù)分 布（基體）；Fe3Cn由奧氏體中析由，形態(tài)網(wǎng)狀分布；Fe3c in由鐵素體中析由，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)變得到，

25、粗大的條狀。8 .計算室溫下含碳量為合金相組成物的相對量。相組成物為 a、Fe3C,相對量為 9. Fe3C?的相對量當(dāng) x6.69時Fe3C?含量最高，最高百分量為10.過共析鋼中Fe3Cn的相對量 當(dāng)x2.11時Fe3Cn含量最高，最高百分量 為11. Fe3CIII的相對量計算 當(dāng)X0.0218時Fe3Cin含量最 高，最高百分量為12.共析滲碳體的相對百分量為13.共晶滲碳體的相對百分量為14.說由奧氏體與鐵素體的異同點°相同點都是鐵與碳形成的間隙固溶體；強度硬度低，塑 性韌性高。不同點鐵素體為體心結(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

26、.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 由包晶或由液相直接析生的；存在的溫度區(qū)間不同。15 .說由二次滲碳體與共析滲碳體的異同點。相同點都是滲碳體，成份、結(jié)構(gòu)、性能都相同。不同點來源不同，二次滲碳體由奧氏體中析由，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；對性能的影響不同，片狀的強化基體，提高 強度，網(wǎng)狀降低強度。16 .舉例說明成分、組織與機械性能之間的關(guān)系如亞共析鋼。亞共析鋼室溫下的平衡組織為F+P, F的強度低，塑性、韌性好，與F相比P強度硬度高，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 對量可用

27、杠桿定律計算）。所以對于亞共析鋼，隨含碳量的增加，強度硬度升高， 而塑性、韌性下降。17 .說明三個恒溫轉(zhuǎn)變，畫由轉(zhuǎn)變特征圖包晶轉(zhuǎn)變LB+ 6Hy含碳量0.09%0.53%范圍的鐵碳合金， 于HJB水平 線1495 c均將通過包晶轉(zhuǎn)變，形成單相奧氏體。共晶轉(zhuǎn)變LCvE+Fe3c含碳放2.11 % 6.69%范圍的鐵 碳合金，于ECF平線上1148c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，稱為菜氏體Ldo共析轉(zhuǎn)變y S aP+ Fe3C;含碳雖超過 0. 02%的鐵碳合 金，于PSK水平線上727 c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（P）o轉(zhuǎn)變特

28、征圖LB 8 H Y包晶轉(zhuǎn)變 Y E Fe3c LC共晶轉(zhuǎn)變 a P yS Fe3CW轉(zhuǎn)變 各點成分為（C）B0.53 ; H0.09; J0.17; C4.3; E2.11 S0.77; P0.0218。18 .說由Fe -Fe3c相圖中室溫下的顯微組織工業(yè)純鐵95 %轉(zhuǎn)變量的溫度。再結(jié)晶溫度并不是一個物理常數(shù)，這是因為再結(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、晶粒長大三個階段由破 碎的或纖維組織轉(zhuǎn)變成等軸

29、晶粒，亞晶尺寸增大；儲存能降 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、什么是晶面間距計算低指數(shù)晶面的晶面間距。晶面間距（d）兩個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。對于簡單立方點陣 dhkla h2+k2+l21/2 fcc , bcc, 二十三、什么是過冷度為什么金屬結(jié)晶一定要有過冷度過冷度理論結(jié)晶溫度與實際結(jié)晶溫度的差稱為過冷度。液態(tài)金屬結(jié)晶的過程是形核與晶核的長大過程。從熱力學(xué)的角度上看，沒有過冷度結(jié)晶就沒有趨動力。根據(jù) 可知當(dāng)過冷度為

30、零時臨界晶核半徑Rk為無窮大，臨界形核功（）也為無窮大。臨界晶核半徑Rk與臨界形核功為無窮大時，無法形核, 所以液態(tài)金屬不能結(jié)晶。晶體的長大也需要過冷度，所以液態(tài)金屬結(jié)晶需要過冷 度。二十四、簡述鑄錠三個晶區(qū)的形成機理。表面細(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，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，并同時向各個方向生長，形成表面細(xì)晶區(qū)。柱狀晶區(qū)在表面細(xì)晶區(qū)形成的同時，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成柱 狀晶。中心等軸晶區(qū)隨

31、著柱狀晶的生長，中心部位的液體實際 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 前沿由現(xiàn)成分過冷，成分過冷區(qū)的擴大，促使新的晶核形成 長大形成等軸晶。由于液體的流動使表面層細(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

32、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)零件的機械性能。二十七、固溶體與金屬化合物有何異同點相同點都具有金屬的特性； 不同點結(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、共價鍵、離子鍵混合鍵； 性能不同，固溶體的塑性好、強度、硬度低，金屬化合物， 硬度高、熔點高、脆性大；在材料中的作用不同固溶體多為材料的基體，金屬化合物為強化相二十八、合金元素Cr、Mn、Ni、強碳化物形成元素在鋼中的

33、 主要作用是什么 Cr在鋼中的主要作用有溶入基體，提高淬 透性，固溶強化；形成第二相提高強度、硬度；含量超過 13 時提高耐腐蝕性；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，固溶強化；形成第二相提高強度、硬度；含量超過 13時形成奧 氏體鋼，提高耐磨性；消除硫的有害作用。Mn促進第二類回火脆性的發(fā)生，促進奧氏體晶粒的長 大。Ni在鋼中的主要作用有溶入基體，提高淬透性，固溶強化；擴大奧氏體區(qū)，提高鋼的韌性，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度。強碳化物形成元素（Ti、Nb、Zr, V）的主要作用有形 成碳化物提高硬度、強度、耐磨性，提高回火穩(wěn)

34、定性，細(xì)化 晶粒，防止晶間腐蝕。二十九、論述鋼材在熱處理過程中由現(xiàn)脆化現(xiàn)象的主要原因 及解決方法。答過共析鋼奧氏體化后冷卻速度較慢由現(xiàn)網(wǎng)狀二次滲碳體時，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，使其變形能力無從發(fā)揮。解決方法，重新加熱正火，增加冷卻速度，抑制脆性相 的析由。淬火馬氏體在低溫回火時會由現(xiàn)第一類回火脆性，高 溫回火時有第二類回火脆性，第一類回火脆性不可避免，第 二類回火脆性，可重新加熱到原來的回火溫度，然后快冷恢 復(fù)韌性。工件等溫淬火時由現(xiàn)上貝氏體時韌性降低，重新奧氏 體化后降低等溫溫度得到下貝氏體可以解解。奧氏體化溫度過高，晶粒粗大韌性降低。如過共析鋼淬火溫度

35、偏高，晶粒粗大，獲得粗大的片狀 馬氏體時，韌性降低；奧氏體晶粒粗大，由現(xiàn)魏氏組織時脆 性增加。通過細(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），強度、硬度高，耐磨性好；心部低碳馬氏體（淬透）強韌性好。Mn與Cr提高淬透性，強化基體， Ti阻止奧氏體晶粒長 大，細(xì)化晶粒。40CrNiMo為調(diào)質(zhì)鋼，含碳量為 0.4

36、,最終熱處理工藝是 淬火加高溫回火，得到回火索氏體，具有良好的綜合機械性 能，Cr、Ni提高淬透性，強化基體，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（Y）,強度硬度高、耐磨性高，塑性、韌性差。三十一、計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1

37、10,面密度 滑移方向為v 111 >,線密度 面心立方結(jié)構(gòu)的滑移面為 111,面密度 滑 移方向為v 110>,線密度三十二、比較下貝氏體與高碳馬氏體的主要不同點顯微組 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，高碳馬氏體的 亞結(jié)構(gòu)為攣晶；性能特點不同，下貝氏體具有良好的綜合 機械性能，高碳馬氏體強度硬度高，塑性和韌性差；相變 特點不同，下貝氏體為半擴散型相變，高碳馬氏體非擴散型 相變。下貝氏體為復(fù)相組織，高碳馬氏體為單相組織。三十三、過共析鋼淬火加熱溫度為什么不超過Accm過共析鋼淬火加熱溫度為 AC1 +3050C。加熱溫度超

38、過 Accm時，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、強度降低。三十四、亞共析鋼正火與退火相比哪個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冷度下得 到的，因而對亞共析鋼來說，析生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 體團的尺寸較小。三十五、用T12鋼（鍛后緩冷）做一切削工具，工藝過程為 正火球化退火機加工成形淬火低溫回火。各熱處理工藝的目的是什么得到什么組織各

39、種組織具有 什么性能。 正火消除網(wǎng)狀的二次滲碳體，同時改善鍛造組織、 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，便于機械加工；組織為粒狀珠光體，這種組織塑性韌性 較好，強度硬度較低。 淬火提高硬度、強度和耐磨性；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述淬火加 熱溫度的確定原則。把鋼加熱到臨界點（

40、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度耐磨機器零 件等的硬度、強度和耐磨性；結(jié)構(gòu)鋼通過淬火和回火之后獲 得良好的綜合機械性能；此外，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。具體工藝有單液淬火法；中斷淬火法雙淬火介質(zhì)淬火 法；噴射淬火法；分級淬火法；等溫淬火法。淬火加熱溫度，主要根據(jù)鋼的相變點來確定。對亞共析鋼，一般選用淬火加熱溫度為Ac3 + 30-50C,過共析鋼則為 Ac1+3050c，合金鋼一般比碳鋼加熱溫度 局。確定淬火加熱溫度時，尚應(yīng)考慮工件的形狀、尺寸、原 始組織、加熱速度、冷卻介質(zhì)和冷卻方式等因素。在工件尺寸大、加熱速度快的情況下，淬火溫度可選得高一些。另外，加熱速度快，起始晶粒細(xì)，也允許采用較高加熱 溫度。三十七、莫車床主軸（45鋼）加工路線為 下料-鍛造-正火 -機械加工-淬火（淬透）-高溫回火-花鍵高頻表面淬火 -低溫回火-半精磨-人工時效-精磨正火、淬火、高溫回火、人工時效的目的是什么花鍵高 頻表面淬火、低溫回火的目的是什么表面和心部的組織是什 么 正火處理是為了得到合適的硬度，以便切削加工，同時 改善鍛造組織，消除