河南大學(xué)年《金屬與熱處理》期末各章節(jié)重點(diǎn)總結(jié)

1、第1章 1.1金屬原子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：最外層的電子數(shù)很少，一般為12個(gè)，不超過3個(gè)。金屬鍵的特點(diǎn)：沒有飽和性和方向性結(jié)合力：當(dāng)原子靠近到一定程度時(shí)，原子間會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的作用力。結(jié)合力吸引力排斥力結(jié)合能吸引能排斥能（課本圖1.2）吸引力：正離子與負(fù)離子（電子云）間靜電引力，長(zhǎng)程力排斥力：正離子間，電子間的作用力， 短程力固態(tài)金屬原子趨于規(guī)則排列的原因：當(dāng)大量金屬原子結(jié)合成固體時(shí)，為使固態(tài)金屬具有最低的能量，以保持其穩(wěn)定狀態(tài)，原子間也必須保持一定的平衡距離。1.2晶體：基元在三維空間呈規(guī)律性排列。晶體結(jié)構(gòu)：晶體中原子的具體排列情況，也就是晶體中的這些質(zhì)點(diǎn)在三維空間有規(guī)律的周期性的重復(fù)排列方式。晶格：將陣

2、點(diǎn)用直線連接起來形成空間格子。晶胞：保持點(diǎn)陣幾何特征的基本單元 三種典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)（要會(huì)畫晶項(xiàng)指數(shù)，晶面指數(shù)）共帶面：平行或相交于同一直線的一組晶面組成一個(gè)晶帶，這一組晶面叫做共帶面晶帶軸：同一晶帶中所有晶面的交線互相平行，其中通過坐標(biāo)原點(diǎn)的那條直線。多晶型轉(zhuǎn)變或同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：當(dāng)外部的溫度和壓強(qiáng)改變時(shí)，有些金屬會(huì)由一種晶體結(jié)構(gòu)向另一種晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。1.3合金：兩種或兩種以上金屬元素，或金屬元素與非金屬元素，經(jīng)熔煉、燒結(jié)或其它方法組合而成并具有金屬特性的物質(zhì)。組元：組成合金最基本的獨(dú)立的物質(zhì)，通常組元就是組成合金的元素。相：是合金中具有同一聚集狀態(tài)、相同晶體結(jié)構(gòu)，成分和性能均一，并以界面相互

3、分開的組成部分 。固溶體：合金的組元通過溶解形成一種成分及性能均勻的、且結(jié)構(gòu)與組元之一相同的固相，稱為固溶體。與固溶體結(jié)構(gòu)相同的組元為溶劑，另一組元為溶質(zhì)。固溶體的分類：按溶質(zhì)原子在溶劑晶格中的位置：置換固溶體與間隙固溶體。按溶質(zhì)原子在固體中的溶解度：分為有限固溶體和無限固溶體 。按溶質(zhì)原子在固溶體內(nèi)分布規(guī)則：分為有序固溶體和無序固溶體固溶強(qiáng)化：在固體溶液中，隨著溶質(zhì)濃度的增加，固溶體的強(qiáng)度、硬度提高，塑性韌性下降。間隙相：當(dāng)非金屬原子半徑與金屬原子半徑的比值小于0.59時(shí)，將形成具有簡(jiǎn)單晶體結(jié)構(gòu)的金屬間化合物。間隙化合物：與間隙相相反（比值大于0.59）。1.4點(diǎn)缺陷：空位 間隙原子 置換原

4、子。線缺陷：線缺陷就是各種類型的位錯(cuò)。它是指晶體中的原子發(fā)生了有規(guī)律的錯(cuò)排現(xiàn)象。（ HYPERLINK E:學(xué)習(xí)資料金屬學(xué)及熱處理原理1-4mch1n3-3.swf t _parent 刃型位錯(cuò) HYPERLINK E:學(xué)習(xí)資料金屬學(xué)及熱處理原理1-4mch1n3-3.swf t _parent 、螺型位錯(cuò)、混合型位錯(cuò)）滑移矢量：表示位錯(cuò)的性質(zhì)，晶格畸變的大小的物理量（刃型位錯(cuò)的柏氏矢量與其位錯(cuò)線相垂直；螺形位錯(cuò)的柏氏矢量與其位錯(cuò)線平行。）。面缺陷：晶體的面缺陷包括晶體的外表面（表面或自由界面）和內(nèi)界面兩類，其中的內(nèi)界面又有晶界、亞晶界、小角度晶界、大角度晶界：兩相鄰晶粒位向差小于或大于10相

5、界面的結(jié)構(gòu)有三類：共格界面、半共格界面、非共格界面第2章2.1結(jié)晶：結(jié)晶是指從原子不規(guī)則排列的液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樵右?guī)則排列的晶體狀態(tài)的過程。同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：金屬?gòu)囊环N固態(tài)過渡為另一種固體晶態(tài)的轉(zhuǎn)變過冷度：理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度之差。過冷是結(jié)晶的必要條件。（金屬不同過冷度也不同，金屬純度越高過冷度越大。過冷度的速度取決于，冷卻速度越大過冷度越大實(shí)際潔凈無度越低，反之）金屬結(jié)晶:孕育出現(xiàn)晶核長(zhǎng)大金屬單晶體2.2從液體向固體的轉(zhuǎn)變使自由能下降. 液態(tài)金屬結(jié)晶時(shí)，結(jié)晶過程的推動(dòng)力是自由能差降低（F）是自由能增加，阻力是自身放熱2.3近程有序：在液體中的微小范圍內(nèi)，存在著緊密接觸規(guī)則拍了的的原子集團(tuán)。遠(yuǎn)程有

6、序：在大范圍內(nèi)原子時(shí)無序分布的，在晶體中大范圍內(nèi)卻是有序排列的。結(jié)構(gòu)起伏或相起伏：近程有序在金屬液體中各處瞬間出現(xiàn)、瞬間消失、此起彼伏、變化不定的現(xiàn)象。液態(tài)金屬重要特點(diǎn)：存在著相起伏，只有在過冷液體中的相起伏才能成為晶胚。2.4固態(tài)晶核兩種形核方式：均勻形核（是指完全依靠液態(tài)金屬中的晶胚形核的過程）非均勻形核（是指晶胚依附于液態(tài)金屬中的固態(tài)雜質(zhì)表面形核的過程）。晶核半徑與G的關(guān)系：當(dāng) rrk時(shí),晶胚成為穩(wěn)定的晶核。臨界晶核半徑：晶胚剛好可以自發(fā)的長(zhǎng)大成為穩(wěn)定地晶核時(shí)的半徑叫做臨界晶核半徑均勻形核是在過冷液態(tài)金屬中，依靠結(jié)構(gòu)起伏形成大于臨界晶核 的晶胚，同時(shí)必須從能量起伏中獲得形核功，才能形成穩(wěn)

7、定的晶核。形核功：半徑為臨界晶核半徑的晶胚繼續(xù)長(zhǎng)大成為穩(wěn)定晶核所需要做的最小功形核率N受兩個(gè)矛盾的因素控制，一方面隨過冷度增大， rk 、 減小，有利于形核；另一方面隨過冷度增大，原子從液相向晶胚擴(kuò)散的速率降低，不利于形核。形核率可用下式表示：N=N1N2 2.5決定晶體長(zhǎng)大方式和長(zhǎng)大反方式主要原因：晶核界面結(jié)構(gòu)、界面附近的溫度分布及潛熱的釋放和逸散條件。生長(zhǎng)線速度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)晶體長(zhǎng)大的線速度?；钚再|(zhì)點(diǎn)：滿足點(diǎn)陣匹配原理的界面，可對(duì)形核起催化作用。變質(zhì)處理：在澆注前往液態(tài)金屬中加入形核劑，促進(jìn)大量非均勻形核來細(xì)化晶粒的方法變質(zhì)劑：能提供結(jié)晶核心，或起阻止晶粒長(zhǎng)大的作用的物質(zhì)。晶體長(zhǎng)大的機(jī)制：二

8、維晶核長(zhǎng)大機(jī)制、螺形位錯(cuò)長(zhǎng)大機(jī)制、垂直長(zhǎng)大機(jī)制。常溫下，金屬晶粒越細(xì)小，則強(qiáng)度硬度越高，塑性韌性也越好細(xì)化晶粒的方法：（1）提高過冷度。降低澆鑄溫度，提高散熱導(dǎo)熱能力適用于小件。（2）化學(xué)變質(zhì)處理，加入形核劑（孕育劑）。促進(jìn)非均勻形核，阻礙晶粒長(zhǎng)大。（3）振動(dòng)和攪拌。輸入能量提高形核率；使凝固過程中正在長(zhǎng)大的晶體破碎，增加核心。第3章 相圖: 是表明合金系中各種合金相的平衡條件和相與相之間關(guān)系的一種簡(jiǎn)明示圖平衡: 是指在一定條件下合金系中參與相變過程的各相的成分和質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再變化所達(dá)到的一種狀態(tài)。影響相結(jié)構(gòu)的因素：1、負(fù)電性因素 2、原子尺寸因素 3、電子濃度因素建立相圖的方法：熱分析法，金相

9、組織法，X射線分析法，硬度法，電阻法，熱膨脹法，相律：熱力學(xué)平衡條件下，系統(tǒng)的組元數(shù)、相數(shù)和自由度數(shù)之間的關(guān)系。表達(dá)式：f=c-p+2; 壓力為常數(shù)時(shí)，f=c-p+1。杠杠定律：（書上p67公式牢記）有序固溶體: 又稱為超點(diǎn)陣，溶質(zhì)原子按適當(dāng)比例并按一定順序和一定方向圍繞溶劑原子分布時(shí)就形成有序固溶體。置換固溶體：指溶質(zhì)原子位于溶劑晶格的某些節(jié)點(diǎn)位置所形成的固溶體。間隙固溶體：溶質(zhì)原子填入溶劑原子間的一些間隙中形成的固溶體。晶格畸變：由于異類原子的溶入或塑性變形等原因造成的點(diǎn)陣中的原子偏離其正常平衡位置的現(xiàn)象。影響固溶度的因素：1、原子尺寸因素 2、負(fù)電性因素 3、電子濃度因素 4 、晶體結(jié)構(gòu)

10、因素 5、溫度因素只有r溶質(zhì) / r溶劑0.59 時(shí)，才有可能形成間隙固溶體。金屬間化合物一般具有高熔點(diǎn)、高硬度、和脆性大。分類：1、正常價(jià)化合物 2、電子化合物 3、間隙相合間隙化合物。固溶體合金結(jié)晶兩大特點(diǎn)：1 異分結(jié)晶結(jié)晶時(shí)結(jié)晶出的固相與液相成分不同，也稱為選擇性結(jié)晶。2變溫結(jié)晶固溶體合金的結(jié)晶需要在一定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。晶內(nèi)偏析：一個(gè)晶粒內(nèi)部化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象。枝晶偏析：樹枝晶的枝干和枝間化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象。消除枝晶偏析：擴(kuò)散退火或均勻化退火對(duì)偏析的影響：1.與分別配系數(shù)K0有關(guān)（k0大于1，k0值越小偏析越大；k0大于1，k0越大偏析越大）2.原子擴(kuò)散（成反比）3.冷卻速度（一般冷卻

11、速度越大偏析越嚴(yán)重）成分過冷：液界面前沿液相中的成分有所差別，導(dǎo)致固液界面前沿的熔體的溫度低于實(shí)際液相線溫度，從而產(chǎn)生的過冷。四種相圖（又要有術(shù)記住的）共晶反應(yīng)式為L(zhǎng)dc+e共晶反應(yīng)的特點(diǎn)是發(fā)生共晶反應(yīng)時(shí)三相共存，它們各自的成分是確定的，反應(yīng)在恒溫下平衡的進(jìn)行。 第四章 鐵素體：碳溶于鐵中的間隙固溶體，體心立方晶格，性能與純鐵基本相同，塑性和韌性很好，但其強(qiáng)度很低居里點(diǎn)也是770，最大溶碳能力727時(shí)為0.0218%。奧氏體：碳溶于鐵中的間隙固溶體，面心立方晶格，塑性很好，但具有順磁性，比容最小。最大溶碳能力1148時(shí)為2.11%。鐵素體：碳溶于-Fe中的間隙固溶體。體心立方晶格，最大溶碳能力

12、1495時(shí)為0.09%。滲碳體：鐵與碳形成的間隙化合物Fe3C。屬正交晶系，復(fù)雜立方晶格。具有很高的硬度，但塑性很差，延伸率接近于零，居里溫度為230，又稱A0轉(zhuǎn)變。含碳量6.69%第六章取向因子、軟取向、硬位向（書上自己背，有點(diǎn)難打這字）滑移：晶體的一部分相對(duì)于另一部分沿某些晶面和晶向發(fā)生滑動(dòng)時(shí)晶體產(chǎn)生塑性變形的方式?；凭€：經(jīng)塑性變形，滑移面與晶體表面的交線?；葡担河梢粋€(gè)滑移面與其面上的一個(gè)滑移方向組成的滑移系。滑移帶：由一族相互平行的滑移線組成的帶稱為滑移帶。絲織構(gòu)：在拉拔時(shí)形成，特征是各晶粒的某一晶向與拉拔方向平行或接近平行。板織構(gòu)：在軋制時(shí)行成，特征是各晶粒的某一晶面平行于軋制平面

13、，而某一晶向平行于軋制方向。孿生：晶體的一部分沿一定的晶面（孿晶面）和一定的晶向（孿生方向），相對(duì)于另一部分晶體作均勻的切變過程。晶界強(qiáng)化的原理：1、由于晶界的增多，使位錯(cuò)在晶界處運(yùn)動(dòng)受到的阻礙加大。2、由于各晶粒間存在位向差，為了協(xié)調(diào)變形，要求每個(gè)晶粒必須進(jìn)行多滑移，發(fā)生位錯(cuò)的交割，使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)困難。3、小晶粒內(nèi)位錯(cuò)塞積群引起的應(yīng)力集中小，引起變形開裂的機(jī)會(huì)少，可以承受大變形量。加工硬化及原理：金屬材料在外力作用下發(fā)生塑性變形的過程中，由位錯(cuò)增殖機(jī)構(gòu)產(chǎn)生了越來越多的位錯(cuò)，形成胞狀形變亞結(jié)構(gòu)，使亞晶粒細(xì)化，提高了基體強(qiáng)度。同時(shí)這些位錯(cuò)發(fā)生相互交割，一方面形成割階，增大了位錯(cuò)的長(zhǎng)度；另一方面可能形

14、成一種使位錯(cuò)難以運(yùn)動(dòng)的固定割階。成為后續(xù)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙。提高了金屬的變形抗力。使材料的塑性、韌性下降的現(xiàn)象。殘余應(yīng)力分類：（殘余應(yīng)力在第一、二、三類內(nèi)應(yīng)力中的分配為：1：10：100）宏觀內(nèi)應(yīng)力（第一類內(nèi)應(yīng)力），由物體各部分變形不均勻產(chǎn)生，在物體整個(gè)范圍內(nèi)處于平衡的力。微觀內(nèi)應(yīng)力（第二類內(nèi)應(yīng)力），由晶?；騺喚ЯＷ冃尾痪鶆虍a(chǎn)生，在晶粒亞晶粒范圍處于平衡的力。點(diǎn)陣畸變（第三類內(nèi)應(yīng)力），儲(chǔ)存在晶體缺陷中。3、解理斷裂：斷口特征為河流花樣，是在正應(yīng)力作用下的一種穿晶斷裂。退火過程包括：回復(fù)、再結(jié)晶、晶粒長(zhǎng)大 三個(gè)階段?；貜?fù)：冷塑性變形的金屬在加熱時(shí)，在光學(xué)顯微組織發(fā)生改變前所產(chǎn)生的某些亞結(jié)構(gòu)和性能的變

15、化過程。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)生了明顯變化，并恢復(fù)到完全軟化狀態(tài)。再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力也是彈性畸變能的降低。影響再結(jié)晶溫度的因素主要有：1、變形程度 2、金屬純度 3、加熱速度和時(shí)間影響再結(jié)晶晶粒大小的因素：1、變形程度 2、原始晶粒尺寸 3、合金元素和雜質(zhì) 4、變形溫度（溫度 回復(fù)程度越大）再結(jié)晶晶粒正常長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力：晶粒長(zhǎng)大前后總的界面能差。影響再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大的因素：1、溫度 2、雜質(zhì)及合金元素 3、第二相質(zhì)點(diǎn) 4、相鄰晶粒之間的位向差。超塑性：某些材料在特定條件下進(jìn)行拉伸時(shí)，能獲得特別大的均勻塑性變形，其伸長(zhǎng)率可達(dá)200

16、1000%，而不致過早產(chǎn)生縮頸和斷裂，這種現(xiàn)象臨界變形度：對(duì)應(yīng)于得到特別粗大的再結(jié)晶晶粒的變形度叫做臨界變形度。再結(jié)晶晶粒反常長(zhǎng)大叫做二次再結(jié)晶。帶狀組織：復(fù)相合金中的各個(gè)相，在熱加工時(shí)沿著變形方向交替的呈帶狀分布，這種組織稱為帶狀組織.可用正火消除.第7章 熱處理：通過對(duì)材料進(jìn)行加熱、保溫、冷卻的操作方法使鋼的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，以獲得所需性能的一種工藝。奧氏體的形成四個(gè)步驟：奧氏體晶核的形成奧氏體晶粒長(zhǎng)大殘余滲碳體溶解奧氏體成分均勻化影響奧氏體形成速度的因素：1.加熱溫度的影響2.原始組織的影響3.化學(xué)成分的影響1.奧氏體的晶粒度：通常分為8級(jí)，1級(jí)最粗，8級(jí)最細(xì)，8級(jí)以上為超細(xì)晶粒。a、起

17、始晶粒度：指珠光體剛剛?cè)哭D(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體時(shí)的晶粒度。b、實(shí)際晶粒度：指鋼在具體的熱處理或熱加工條件下實(shí)際獲得的奧氏體晶粒度c、本質(zhì)晶粒度：不是指具體的晶粒大小，只表示鋼的奧氏體晶粒長(zhǎng)大的傾向性2影響奧氏體晶粒長(zhǎng)大的因素1.加熱溫度和保溫時(shí)間的影響2.加熱速度的影響3.質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響4.合金元素的影響。過冷奧氏體 ：在臨界點(diǎn)以下存在且不穩(wěn)定的將要發(fā)生轉(zhuǎn)變的奧氏體。珠光體型轉(zhuǎn)變：過冷奧氏體在A1550溫度范圍內(nèi)，將分解為珠光體類組織。高溫轉(zhuǎn)變珠光體分為三類：珠光體（A1650）索氏體（650600 ）屈氏體（600550 ）粒狀珠光體：鐵素體基本上分布著粒狀滲碳體的組織。一般是經(jīng)過球化退火得到或淬火

18、后經(jīng)中、高溫回火得到的粒狀珠光體的機(jī)械性能主要決定于滲碳體顆粒的大小、形態(tài)與分布。馬氏體：碳在Fe中的過飽和間隙固溶體。馬氏體轉(zhuǎn)變：鋼從奧氏體狀態(tài)快速冷卻，在較低溫度下發(fā)生的無擴(kuò)散型相變叫做馬氏體轉(zhuǎn)變。M相變發(fā)生的條件：1、過冷A必須以大于臨界淬火速度的速度冷卻 2、必須過冷到Ms點(diǎn)以下。M的組織形態(tài)：板條狀M：亞結(jié)構(gòu)為高密度位錯(cuò)，又稱為位錯(cuò)M，其形成后由于溫度較高發(fā)生自回火，容易形成體心立方M空間形態(tài)：扁條狀的，每個(gè)板條為一個(gè)單晶體，相鄰的板條之間往往存在薄殼狀的殘余奧氏體。 性能特點(diǎn)：高強(qiáng)度、高硬度、韌性和塑性好。片狀M：亞結(jié)構(gòu)為孿晶，又稱孿晶馬氏體。存在大量顯微裂紋?？臻g形態(tài)：為雙凸透鏡

19、狀，光學(xué)顯微鏡下呈針狀或竹葉狀性能特點(diǎn)：高強(qiáng)度、高硬度、韌性很差。M高強(qiáng)度、高硬度的原因：1、固溶強(qiáng)化（過飽和的C的溶入造成嚴(yán)重晶格畸變，形成與位錯(cuò)交互作用的強(qiáng)烈應(yīng)力場(chǎng)）2、相變強(qiáng)化（M相變形成的高密度位錯(cuò)的板條狀M或者是具有微細(xì)孿晶亞結(jié)構(gòu)的片狀M都阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)）3、時(shí)效強(qiáng)化（時(shí)效后C及合金元素的偏聚形成科氏氣團(tuán)，釘扎位錯(cuò)，提高強(qiáng)度）M轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)：1、無擴(kuò)散性2、切變共格性3、存在慣習(xí)現(xiàn)象4、在一個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行 5、可逆性貝氏體是鐵素體和碳化物組成的機(jī)械混合物。下貝氏體是鐵素體和碳化物組成的機(jī)械混合物。600350轉(zhuǎn)變形成的是B上特征是 羽毛狀。強(qiáng)度低，韌性差。350Ms轉(zhuǎn)變形成的是B下特征是 黑色針狀。具有高密度位錯(cuò)，無孿晶亞結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度和韌性都很好。魏氏組織：含碳量小于0.6或大于1.2的鋼當(dāng)加熱溫度過高并以較