金属学与热处理知识点总结

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 a 43 8 68% 面心立方4 a 42 12 74% 密排六方6 a 21 12 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 12 6 12 6 原子半径r Aa 42 a 43 2a 间隙半径r B ()423a- ()422a- ()435a- ()432a- ()426a- ()212a-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：①用位错的柏氏矢量可以判断位错的类型；②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；③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：①晶界的能量较高，具有自发长大和使界面平直化，以减少晶界总面积的趋势；②原子在晶界上的扩散速度高于晶内，熔点较低；③相变时新相优先在晶界出形核；④晶界处易于发生杂质或溶质原子的富集或偏聚；⑤晶界易于腐蚀和氧化；⑥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。

钢的热处理总结晶向指数[UVW]，晶向族<uvw>；晶面指数（hkl），晶面族{hkl}；六方晶系晶向指数[uvw]→u=（2U-V）/3，v=（2V-U）/3，t=-（u+v），w=W→[uvtw]1. 空间点阵和晶体点阵：为便于了解晶体中原子排列的规律性，通常将实体晶体结构简化为完整无缺的理想晶体。

若将其中每个院子抽象为纯几何点，即可得到一个由无数几何点组成的规整的阵列，称为空间点阵，抽象出来的几何点称为阵点或结点。

由此构成的空间排列，称为晶体点阵；与此相应，上述空间点阵称为晶格。

2. 热过冷：纯全属在凝固时,其理论凝固温度(T m)不变,当液态金属中的实际温度低于T m 时,就引起过冷,这种过冷称为热过冷。

3. 成分过冷：在固液界面前沿一定范围内的液相，其实际温度低于平衡结晶温度，出现了一个过冷区域，过冷度为平衡结晶温度与实际温度之差，这个过冷度是由于界面前沿液相中的成分差别引起的，称为成分过冷。

成分过冷能否产生及程度取决于液固界面前沿液体中的溶质浓度分布和实际温度分布这两个因素。

4. 动态过冷度：当界面温度T i<T m，熔化速率<凝固速率时，晶核才能长大，这时的过冷度称为动态过冷度。

即只有液固界面取得动态过冷度，才能使晶核长大。

5. 结构起伏：液态金属中大量不停“游动”着的原子团簇不断地分化组合，由于“能量起伏”，一部分金属原子（离子）从某个团簇中分化出去，同时又会有另一些原子组合到该团簇中，此起彼伏，不断发生着这样的涨落过程，似乎原子团簇本身在“游动”一样，团簇的尺寸及其内部原子数量都随时间和空间发生着改变的现象。

6. 能量起伏：液态金属中处于热运动的原子能量有高有低，同一原子的能量也在随时间不停地变化，时高时低的现象。

7. 均匀形核：液相中各个区域出现新相晶核的几率都是相同的，是液态金属绝对纯净、无任何杂质，喝不喝型壁接触，只是依靠液态金属的能量变化，由晶胚直接生核的理想过程。

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：①用位错的柏氏矢量可以判断位错的类型；②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；③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：①晶界的能量较高，具有自发长大和使界面平直化，以减少晶界总面积的趋势；②原子在晶界上的扩散速度高于晶内，熔点较低；③相变时新相优先在晶界出形核；④晶界处易于发生杂质或溶质原子的富集或偏聚；⑤晶界易于腐蚀和氧化；⑥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。

一、名词解释：1热强性：在室温下,钢的力学性能与加载时间无关,但在高温下钢的强度及变形量不但与时间有关,而且与温度有关,这就是耐热钢所谓的热强性;2形变热处理：是将塑性变形同热处理有机结合在一起,获得形变强化和相变强化综合效果的工艺方法;3热硬性：热硬性是指钢在较高温度下,仍能保持较高硬度的性能;4固溶处理：指将合金加热到高温单相区恒温保持,使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却,以得到的热处理工艺;5回火脆性：是指回火后出现韧性下降的;6二次硬化：某些铁碳合金如高速钢须经多次回火后,才进一步提高其硬度;7回火稳定性：在时,抵抗强度、硬度下降的能力称为回火稳定性;8淬硬性：指钢在淬火时硬化能力,用淬成马氏体可能得到的最高硬度表示;9水韧处理：将钢加热至奥氏体区温度1050-1100℃,视钢中碳化物的细小或粗大而定并保温一段时间每25mm壁厚保温1h,使铸态组织中的碳化物基本上都固溶到奥氏体中,然后在水中进行淬火,从而得到单一的奥氏体组织;10分级淬火：将奥氏体状态的工件首先淬入温度略高于钢的Ms点的盐浴或碱浴炉中保温,当工件内外温度均匀后,再从浴炉中取出空冷至室温,完成马氏体转变;11临界淬火冷却速度：是过冷奥氏体不发生分解直接得到全部马氏体含残留奥氏体的最低冷却速度;12季裂：它指的是经冷变形后的金属内有拉伸应力存在又处于特定环境中所发生的断裂; 13奥氏体化：将钢加热至临界点以上使形成奥氏体的金属热处理过程;14本质晶粒度：本质晶粒度用于表征钢加热时晶粒长大的倾向;二、简答：1 何为奥氏体化简述共析钢的奥氏体化过程;答：1、将钢加热至临界点以上使形成奥氏体的金属热处理过程;2、它是一种扩散性相变,转变过程分为四个阶段;1形核;将珠光体加热到Ac1以上,在铁素体和渗碳体的相界面上奥氏体优先形核;珠光体群边界也可形核;在快速加热时,由于过热度大,铁素体亚边界也能形核;2长大;奥氏体晶粒长大是通过渗碳体的溶解、碳在奥氏体和铁素体中的扩散和铁素体向奥氏体转变;为了相平衡,奥氏体的两个相界面自然地向铁素体和渗碳体两个方向推移,奥氏体便不断长大;3残余渗碳体的溶解;铁素体消失后,随着保温时间的延长,通过碳原子扩散,残余渗碳体逐渐溶入奥氏体;4奥氏体的均匀化;残余渗碳体完全溶解后,奥氏体中碳浓度仍是不均匀的;只有经长时间的保温或继续加热,让碳原子进行充分地扩散才能得到成分均匀的奥氏体;2 奥氏体晶粒大小对冷却转变后钢的组织和性能有何影响简述影响奥氏体晶粒大小的因素;答：1、奥氏体晶粒度大小对钢冷却后的组织和性能有很大影响;奥氏体晶粒度越细小,冷却后的组织转变产物也越细小,其强度也越高,此外塑性,韧性也较好;但奥氏体化温度过高或在高温下保持时间过长会显着降低钢的冲击韧度、减少裂纹扩展功和提高脆性转变温度;2、奥氏体晶粒大小是影响使用性能的重要指标,主要有下列因素影响奥氏体晶粒大小;1加热温度和保温时间的影响加热温度越高,保温时间越长,奥氏体晶粒越粗大;2加热速度的影响加热速度越快,奥氏体的实际形成温度越高,形核率和长大速度越大,则奥氏体的起始晶粒越细小,但快速加热时,保温时间不能过长,否则晶粒反而更加粗大;3钢的化学成分的影响在一定含碳量范围内,随着奥氏体中含碳量的增加,碳在奥氏体中的扩散速度及铁的自扩散速度增大,晶粒长大倾向增加,但当含碳量超过一定限度后,碳能以未溶碳化物的形式存在,阻碍奥氏体晶粒长大,使奥氏体晶粒长大倾向减小;4钢的原始组织的影响钢的原始组织越细,碳化物弥散速度越大,奥氏体的起始晶粒越细小,相同的加热条件下奥氏体晶粒越细小;3 简述影响过冷奥氏体等温转变的因素;答：奥氏体成分含碳量、合金元素、奥氏体状态钢的原始组织、奥氏体化的温度和保温时间及应力和塑性变形;1、含碳量的影响亚共析钢随奥氏体含碳量增加,使C曲线右移,Ms和Mf点降低;过共析钢随含碳量的增加,使C曲线向左移,Ms和Mf点降低;2、合金元素的影响除Co、AlWAl>%外,所有合金元素的溶解到奥氏体中后,都增大过冷奥氏体的稳定性,使C曲线右移,Ms和Mf点降低;3、奥氏体状态的影响奥氏体化温度越低,保温时间越短,奥氏体晶粒越细小,C曲线左移;4、应力和塑性变形的影响在奥氏体状态下承受拉应力会加速奥氏体的等温转变,承受压应力则会阻碍这种转变;对奥氏体进行塑性变形有加速奥氏体转变的作用,C曲线左移;4简述片状珠光体和粒状珠光体的组织和性能;答：1、片状珠光体组织：WC=%的奥氏体在近于平衡的缓慢冷却条件下形成的珠光体是由铁素体和渗碳体组成的片层相间的组织;性能：主要决定于片间距;片间距越小,钢的断裂强度和硬度均随片间距的缩小而增大;随片间距减小,钢的塑性显着增加;片间距减小,塑性变形抗力增大,故强度;硬度提高;2、粒状珠光体组织：渗碳体呈颗粒状分布在连续的铁素体基体中的组织性能：主要取决于渗碳体颗粒的大小,形态与分布;钢的成分一定时,渗碳体颗粒越细,相界面越多,则刚的硬度和强度越高;碳化物越接近等轴状、分布越均匀,则钢的韧性越好;粒状珠光体的硬度和强度较低,塑性和韧性较好,冷变形性能,可加工性能以及淬火工艺性能都比珠光体好;5何为马氏体简述马氏体的晶体结构、组织形态、性能及转变特点;答：是碳在α-Fe中过饱和的间隙固溶体;2、马氏体的晶体结构在钢中有两种:体心正方结构WC<%,c/a=1;体心正方结构WC>%,c/a>1;组织形态：板条马氏体、片状马氏体200℃以上,WC<%,完全形成板条马氏体,因其体内含有大量位错又称位错马氏体;特点强而韧%<WC<1%,为板条马氏体和片状马氏体的混合物;200℃以下,WC>%,完全形成片状马氏体,因其亚结构主要为孪晶又称孪晶马氏体;特点硬而脆4、1马氏体的显着特点是高硬度和高强度,原因包括固溶强化、相变强化、时效强化、原始奥氏体晶粒大小及板条马氏体束大小;马氏体的硬度主要取决于马氏体的含碳量;合金元素对马氏体的硬度影响不大,但可以提高其强度;2马氏体的塑性和韧性主要取决于马氏体的亚结构;5、1无扩散性;奥氏体成分保留在马氏体中2马氏体转变的切变共格性3马氏体转变具有特定的惯习面和位向关系4马氏体转变是在一定温度范围内进行的6 简述淬火钢的回火转变、组织及淬火钢在回火时的性能变化;答：1、钢的回火转变包括五个方面180℃-100℃以下温度回火,马氏体中碳的偏聚,组织是马氏体马氏体：碳溶于α-Fe的过饱和的固溶体280℃-100℃回火,马氏体开始分解,组织是回火马氏体回火马氏体：低碳马氏体和ε碳化物组成的混合物,称为回火马氏体;3200℃-300℃回火,残余奥氏体开始转变,组织是回火马氏体4200℃-400℃回火,碳化物的转变为Fe3C,组织是回火托氏体回火托氏体：由针状α相和无共格联系的细粒状渗碳体组成的机械混合物;5500℃-650℃渗碳体的聚集长大和α相回复或再结晶,组织是回火索氏体回火索氏体：回复或再结晶的铁素体和粗粒状渗碳体的机械混合物;2、回火时力学性能变化总的趋势是随回火温度提高,钢的抗拉强度、屈服强度和硬度下降,塑性、韧性提高;7 简述回火脆性的分类、特点及如何消除;答：1分类：第一类回火脆性低温回火脆性250℃-400℃和第二类回火脆性高温回火脆性450℃-650℃2特点第一类回火脆性：1具有不可逆性第二类回火脆性：1具有可逆性；2与后的有关3与组织状态无关,但以M的脆化倾向3如何消除第一类回火脆性：无法消除,合金元素会提高脆化温度;第二类回火脆性：1选择含杂质元素极少的优质钢材以及采用形变热处理；2加入适量的Mo、W等合金元素阻碍杂质元素在晶界上便聚；3对亚共析钢在A1~A3临界区可采用4采用高温回火后快冷的方法可抑制回火脆性,但不适用于对回火脆性敏感的较大工件;8 叙述淬透性和淬硬性及淬透性和实际条件下淬透层深度的区别;答：1、淬透性：是指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力,它反映过冷奥氏体的稳定性,与钢的临界冷却速度有关;临界冷却速度越慢,淬透性越大;其大小以钢在一定条件下淬火获得的淬透层深度和硬度分布来表示;2、淬硬性：是指奥氏体化后的钢在淬火时硬化的能力,主要取决于马氏体中的含碳量,含碳量越高,淬硬性越大;用淬火马氏体可能达到的最高硬度来表示;3、实际条件下的淬透层深度：是指具体条件下测定的半马氏体区至表面的深度;4、区别：1同一材料的淬透层深度与工件尺寸、冷却介质有关.工件尺寸小、介质冷却能力强,淬透层深;2淬透性与工件尺寸、冷却介质无关,它是钢的一种属性;相同奥氏体化温度下的同一钢种,其淬透性是确定不不变的;9 何谓淬火热应力、组织应力影响因素都是什么简述热应力和组织应力造成的变形规律;答：1、淬火热应力：工件在加热或冷却时由于内外的温度差异导致热涨或冷缩的不一致所引起的内应力;2、组织应力：工件在冷却过程中,由于内外温差造成组织转变不同时,引起内外比体积的不同变化而引起的内应力;3、影响因素：1含碳量的影响：随着含碳量的增加热应力作用逐渐减弱组织应力逐渐增强;2合金元素的影响：加入合金元素热应力和组织应力增加;3工件尺寸的影响：a.在完全淬透的情况下随着工件直径的增大淬火后残余应力将由组织应力性逐渐变成热应力性;b.在未完全淬透的情况下所产生的应力特性是与热应力相似的,工件直径越大淬硬层越薄,热应力特性越明显;4淬火介质和冷却方法的影响:如果在高于Ms点以上的温度区域冷却速度快而在温度低于Ms点区域冷却速度慢则为热应力性,反之则为组织应力型;4、变形规律：1热应力引起的变形①沿最大尺寸方向收缩,沿最小尺寸方向伸长；②平面凸起,直角变钝,趋于球形；③外径胀大,内径缩小;2组织应力引起变形与热应力相反;10 何谓回火叙述回火工艺的分类,得到的组织,性能特点及应用;答：1、回火：回火是指将淬火钢加热到A1以下的某温度保温后冷却的工艺;2、分类: 低温回火：1得到回火马氏体;2在保留高硬度、高强度及良好的耐磨性的同时又适当提高了韧性,降低内应力;3适用于刀具、量具、滚动轴承、渗碳件及高频表面淬火件;中温回火：1得到回火托氏体;2基本消除了淬火应力,具有高的弹性极限,较高的强度和硬度,良好的塑性和韧性;3适用于弹簧热处理及热锻模具;高温回火：1得到回火索氏体;2获得良好的综合力学性能,即在保持较高的强度同时,具有良好的塑性和韧性;3广泛用于各种结构件如轴、齿轮等热处理;也可作为要求较高精密件、量具等预备热处理;11 简述化学热处理的一般过程；渗碳的工艺、渗层深度、渗碳后表层含碳量、用钢、热处理、组织和应用;答：1、过程：1介质渗剂的分解2工件表面的吸收3原子向内部扩散;2、渗碳工艺：气体渗碳法,固体渗碳,离子渗碳3、渗碳层厚度由表面到过度层一半处的厚度：一般为-2mm;4、渗碳层表面含碳量：以%%为最好;5、用刚：为含的低碳钢和低碳合金钢;碳高则心部韧性降低;6、热处理：常用方法是渗碳缓冷后,重新加热到Ac1+30-50℃淬火分三类：遇冷直接淬火、一次淬火、二次淬火+低温回火;7、组织：表层：高碳M回+颗粒状碳化物+A少量心部：低碳M回+铁素体淬透时、铁素体+索氏体8、应用：拖拉机履带板,坦克履带板。

第一章金属的晶体结构第一节金属1度系数为负值。

第二节金属的晶体结构1、晶体的特征：1、具有一定的熔点2、各向异性非晶体为各向同性23、为了清楚地表明原子在空间排列的规律性，常常将构成晶体的原子抽象为纯粹的几何点，称之为点阵。

这些点阵有规则地周期性重复排列所形成的三维空间阵列称为空间点阵。

常人4567、常见的三种晶体结构主要是指体心立方、面心立方和密排六方结构，其中体心立方结构(BCC)每个晶胞含有2原子，其原子配位数为8，致密度是68%面心立方结构(FCC)每个晶胞含有4原子，其原子配位数为12；致密度是74%密排六方结构(HCP)每个晶胞含有6原子，其原子配位数为12，致密度是74% 。

8、密排面的堆垛顺序是AB AB AB……，构成密排六方结构ABCABCABC……，构成面心立方结构9、通常以[uvw]表示晶向指数的普遍形式原子排列相同但空间位向不同的所有晶向成为晶向族，<uvw>表示晶面指数的一般表示形式为(hkl)晶面族用大括号{hkl}表示10、在立方结构的晶体中，当一晶向[uvw]位于或平行于某一晶面(hkl)时，必须满足以下关系：hu+kv+lw=0当某一晶向与某一晶面垂直时，则其晶向指数和晶面指数必须完全相等，即u=b、v=k、w=l。

12、由于多晶体中的晶粒位向是任意的，晶粒的各向异性被互相抵消，因此在一般情况下整个晶体不显示各向异性，称之为伪等向性。

一般金属都是多晶体第三节实际金属的晶体结构1、晶体中的线缺陷就是各种类型的位错，它是在晶体中某处有一列或若干列原子发生了有规律的错排现象。

2、刃型位错的重要特征：1、刃型位错有一额外半原子面；2、位错线是一个具有一定宽度的管道3、位错线与晶体的滑移方向相垂直，位错线运动的方向垂直于位错线螺型位错的重要特征：1、螺型位错没有额外半原子面；2、螺型位错线是一个具有一定宽度的管道，其中只有切应变，而无正应变3、位错线与晶体的滑移方向平行，位错线运动的方向与位错线垂直4、位错线与柏氏矢量垂直就是刃型位错，位错线与柏氏矢量平行，就是螺型位错。

金属学与热处理重点整理第1章1.1金属原子的结构特点：最外层的电子数很少，一般为1～2个，不超过3个。

金属键的特点：没有饱和性和方向性结合力：当原子靠近到一定程度时，原子间会产生较强的作用力。

结合力＝吸引力＋排斥力结合能＝吸引能＋排斥能（课本图1.2）吸引力：正离子与负离子（电子云）间静电引力，长程力排斥力：正离子间，电子间的作用力，短程力固态金属原子趋于规则排列的原因：当大量金属原子结合成固体时，为使固态金属具有最低的能量，以保持其稳定状态，原子间也必须保持一定的平衡距离。

1.2晶体：基元在三维空间呈规律性排列。

晶体结构：晶体中原子的具体排列情况，也就是晶体中的这些质点在三维空间有规律的周期性的重复排列方式。

晶格：将阵点用直线连接起来形成空间格子。

晶胞：保持点阵几何特征的基本单元三种典型的金属晶体结构（要会画晶项指数，晶面指数）共带面：平行或相交于同一直线的一组晶面组成一个晶带，这一组晶面叫做共带面晶带轴：同一晶带中所有晶面的交线互相平行，其中通过坐标原点的那条直线。

多晶型转变或同素异构转变：当外部的温度和压强改变时，有些金属会由一种晶体结构向另一种晶体结构转变。

1.3合金：两种或两种以上金属元素，或金属元素与非金属元素，经熔炼、烧结或其它方法组合而成并具有金属特性的物质。

组元：组成合金最基本的独立的物质，通常组元就是组成合金的元素。

相：是合金中具有同一聚集状态、相同晶体结构，成分和性能均一，并以界面相互分开的组成部分。

固溶体：合金的组元通过溶解形成一种成分及性能均匀的、且结构与组元之一相同的固相，称为固溶体。

与固溶体结构相同的组元为溶剂，另一组元为溶质。

固溶体的分类：按溶质原子在溶剂晶格中的位置分为：置换固溶体与间隙固溶体。

按溶质原子在固体中的溶解度：分为有限固溶体和无限固溶体。

按溶质原子在固溶体内分布规则：分为有序固溶体和无序固溶体。

固溶强化：在固体溶液中，随着溶质浓度的增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性韧性下降。

金属学与热处理总结5则范文第一篇：金属学与热处理总结名词解释：退火：将钢加热到临界点Ac1以上或以下温度，保温以后随炉冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。

正火：将钢加热到Ac3（或Acm）以上适当温度，保温以后在空气中冷却得到珠光体类组织的热处理工艺。

淬火：将钢加热到临界点Ac3或Ac1以上一定温度，保温后以大于临界冷却速度的速度冷却得到马氏体（或下贝氏体）的热处理工艺。

回火：将淬火钢在A1以下温度加热，使其转变为稳定的回火组织，并以适当方式冷却到室温的工艺过程。

表面淬火：将工件快速加热到淬火温度，然后快速冷却，仅使表面层获得淬火组织的热处理方法。

渗碳：将低碳钢件放入渗碳介质中，在900-950加热保温，使活性原子渗入钢件表面并获得高渗碳体的工艺方法。

渗氮：向钢件表面渗入氮元素，形成富氮硬化层的化学热处理。

淬透性：钢材淬火时获得马氏体能力的特征。

淬硬性：钢材淬火时淬成马氏体可能得到的最高硬度。

回火稳定性：淬火钢对回火时发生软化过程的抵抗能力。

回火脆性：钢在一定温度范围内回火时，其冲击韧度显著下降，这种脆化现象叫做钢的回火脆性热应力：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。

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，消除内应力和加工硬化，改善钢的成形及切削加工性能，为淬火做好组织准备。

正火的目的：改善钢的切削加工性能；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力学性能。

淬火目的：提高工具、渗碳零件和其它高强度耐磨机器零件等的硬度、强度和耐磨性；回火目的：减少或消除淬火应力，保持相变的组织转变，提高钢的塑形和韧性，获得硬度强度塑形和韧性的适当结合1.试述奥氏体钢的形成过程及控制奥氏体晶粒的方法制定合适的加热规范，包括控制加热温度和保温时间；碳含量控制在一定范围内，并在钢中加入一定阻碍奥氏体晶粒长大的合金元素；考虑原始组织的影响2.珠光体、贝氏体、马氏体的特征、性能特点是什么？珠光体：片状珠光体，片间距越小，强度越高，塑性、韧性也越好；粒状珠光体，Fe3C颗粒越细小，分布越均匀，合金的强度越高。

⾦属学和热处理知识⼤全⾦属的晶体结构（物质是由原⼦组成的）根据原⼦在物质内部的排列⽅式不同，可将物质分为晶体和⾮晶体两⼤类。

凡内部原⼦呈规则排列的物质称为晶体。

所有固态⾦属都是晶体。

凡内部原⼦呈不规则排列的物质称为⾮晶体。

如：玻璃，松⾹，沥青等。

电⼦显微镜观察到晶体内部原⼦各种规则排列，称为⾦属的晶体结构。

晶体内部原⼦的排列⽅式称为晶体结构。

⾦属原⼦是通过正离⼦与⾃由电⼦的相互作⽤⽽结合的，称为⾦属键。

常见纯⾦属的晶体结构有：体⼼⽴⽅晶格、⾯⼼⽴⽅晶格、密排六⽅晶格。

什么是晶格？晶格：⽤假想的直线将原⼦中⼼连接起来所形成的三维空间格架。

直线的交点（原⼦中⼼）称结点。

晶胞：能够完整地反映晶格特征的最⼩⼏何单元。

体⼼⽴⽅晶胞Body Centered Cubic Lattice（BCC）体⼼⽴⽅晶胞中的原⼦数为1/8x8+1=2个，致密度为0.68。

体⼼⽴⽅：Cr铬、W钨、V钒、Cb铌、Ta钽、Mo钼、钢铁（α-Fe、δ-Fe）。

⾯⼼⽴⽅晶胞Face Centered Cubic Lattice（FCC）⾯⼼⽴⽅晶胞中的原⼦数为1/8x8+1/2x6=4个，致密度为0.74。

⾯⼼⽴⽅：Al铝、Cu铜、Au⾦、Pb铅、Ni镍、Pt铂、Ag银、钢铁（γ-Fe）。

密排六⽅晶胞Hexagonal Close Packed Lattice（HCP）密排六⽅晶胞中的原⼦数为1/6x12+1/2x2+3=6个，致密度为0.74。

密排六⽅：Zn锌、Mg镁、Zr锆、Ca钙、Co钴、Mn锰、Ti钛。

冲击韧度是指材料在外加冲击载荷作⽤下断裂时消耗能量⼤⼩的特性。

体⼼⽴⽅晶格的冲击韧性值会急剧降低，具有脆韧转变温度。

实际使⽤的⾦属是由许多晶粒组成的，⼜叫多晶体。

每⼀晶粒相当于⼀个单晶体，晶粒内的原⼦的排列是相同的，但不同晶粒的原⼦排列的位向是不同的。

晶粒之间的界⾯称为晶界。

⾼温的液态⾦属冷却转变为固态⾦属的过程，是⼀个结晶过程态，即原⼦由不规则态（液态）过渡到规则状态（固态）的过程。

金属学与热处理知识点总结金属学是研究金属材料的物理特性、化学特性和力学特性，以及金属原材料的加工工艺的学科。

热处理是指将金属材料通过加热、保温和冷却等工艺过程来改变金属材料的性能，改善金属材料的加工性能。

本文结合实例，从金属学和热处理两个方面对相关知识点进行总结。

一、金属学1、金属的性质金属的性质是由元素的原子结构和组成决定的，因此，金属的物理性质、化学性质和力学性质均受它的原子结构和组成的影响。

金属的主要性质有导电性、导热性、耐腐蚀性等。

它们的性质决定了金属在工业生活中的重要作用。

2、金属的加工工艺金属加工是指采用机械、热处理、电子和化学等不同类型的加工方法，改变金属原材料的形状、性能和结构，以达到使用和生产需要的加工工艺。

常见的金属加工工艺有冲压、锻造、焊接、切削等。

二、热处理1、热处理的种类热处理是指通过加热、保温和冷却等技术，改变金属材料的组织结构，以改善材料性能的一种技术手段。

热处理的分类很多，其中包括：硬化、回火、淬火、正火、调质等。

2、热处理的作用热处理的主要作用是改变金属材料的组织结构，从而改善金属材料的性能。

热处理可以增加材料的强度、耐磨性、耐腐蚀性，同时热处理还可以改变材料的尺寸、形状和外观等。

热处理是衡量金属材料质量的关键性步骤之一，因此，热处理技术的发展有助于提高金属材料的使用性能。

综上所述，金属学是研究金属材料的物理特性、化学特性和力学特性，及其原材料加工工艺的学科，金属加工工艺可以改变金属原材料的形状、性能和结构，以达到使用和生产需要。

热处理是通过加热、保温、冷却等技术，改变金属材料的组织结构，以改善材料性能的技术手段，可以改变材料的性能、尺寸、形状和外观等。

正确运用金属学和热处理知识，可以有效提高金属材料的使用性能。

金属的晶体结构（物质是由原子组成的）根据原子在物质内部的排列方式不同，可将物质分为晶体和非晶体两大类。

凡内部原子呈规则排列的物质称为晶体。

所有固态金属都是晶体。

凡内部原子呈不规则排列的物质称为非晶体。

如：玻璃，松香，沥青等。

电子显微镜观察到晶体内部原子各种规则排列，称为金属的晶体结构。

晶体内部原子的排列方式称为晶体结构。

金属原子是通过正离子与自由电子的相互作用而结合的，称为金属键。

常见纯金属的晶体结构有：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。

什么是晶格？晶格：用假想的直线将原子中心连接起来所形成的三维空间格架。

直线的交点（原子中心）称结点。

晶胞：能够完整地反映晶格特征的最小几何单元。

体心立方晶胞Body Centered Cubic Lattice（BCC）体心立方晶胞中的原子数为1/8x8+1=2个，致密度为0.68。

体心立方：Cr铬、W钨、V钒、Cb铌、Ta钽、Mo钼、钢铁（α-Fe、δ-Fe）。

面心立方晶胞Face Centered Cubic Lattice（FCC）面心立方晶胞中的原子数为1/8x8+1/2x6=4个，致密度为0.74。

面心立方：Al铝、Cu铜、Au金、Pb铅、Ni镍、Pt铂、Ag银、钢铁（γ-Fe）。

密排六方晶胞Hexagonal Close Packed Lattice（HCP）密排六方晶胞中的原子数为1/6x12+1/2x2+3=6个，致密度为0.74。

密排六方：Zn锌、Mg镁、Zr锆、Ca钙、Co钴、Mn锰、Ti钛。

冲击韧度是指材料在外加冲击载荷作用下断裂时消耗能量大小的特性。

体心立方晶格的冲击韧性值会急剧降低，具有脆韧转变温度。

实际使用的金属是由许多晶粒组成的，又叫多晶体。

每一晶粒相当于一个单晶体，晶粒内的原子的排列是相同的，但不同晶粒的原子排列的位向是不同的。

晶粒之间的界面称为晶界。

高温的液态金属冷却转变为固态金属的过程，是一个结晶过程态，即原子由不规则态（液态）过渡到规则状态（固态）的过程。

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：①用位错的柏氏矢量可以判断位错的类型；②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；③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：①晶界的能量较高，具有自发长大和使界面平直化，以减少晶界总面积的趋势；②原子在晶界上的扩散速度高于晶内，熔点较低；③相变时新相优先在晶界出形核；④晶界处易于发生杂质或溶质原子的富集或偏聚；⑤晶界易于腐蚀和氧化；⑥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 T R k ∆∝1可知当过冷度T ∆为零时临界晶核半径R k 为无穷大，临界形核功（21T G ∆∝∆）也为无穷大。

1.铁素体:是碳溶于α-Fe中的间隙固溶体,为体心立方结构.F或α2.δ铁素体:是碳溶于体心立方晶格δ-Fe中的间隙固溶体.δ3.奥氏体:是碳溶于γ-Fe中的间隙固溶体,为面心立方结构.A或γ4.渗碳体:是铁与碳形成的间隙化合物Fe3C,含碳量Wc=6.69%,Cm5.珠光体:是奥氏体从高温缓慢冷却时发生共析转变所得到的铁素体和渗碳体交替形成的层状组织.P6.莱氏体:是高碳的铁基合金在凝固过程中发生共晶转变所形成的奥氏体和碳化物(或渗碳体)所组成的共晶体.L'd7.贝氏体:钢在奥氏体化后被过冷到珠光体转变温度区间以下，马氏体转变温度区间以上这一中温度区间转变而成的由铁素体及其内分布着弥散的碳化物所形成的亚稳组织，即贝氏体转变的产物。

8.马氏体:是碳在α铁中的过饱和间隙固溶体,高硬度,高强度9.奥氏体形成过程:1.奥氏体的形核:铁素体渗碳体相界面上,Ac1以上温度保温珠光体不稳定;珠光体群边界;铁素体亚晶边界.2.奥氏体的长大:通过渗碳体的溶解,碳在奥氏体和铁素体中的扩散和铁素体向奥氏体转变而进行的.3.剩余渗碳体的溶解:铁素体消失后,在t1温度下继续保温或加热,随碳在奥氏体中继续扩散,剩余渗碳体向奥氏体中溶解.4.奥氏体成分均匀化:渗碳体全部溶入奥氏体后,长时间的保温或继续加热,让碳原子重复扩散10.过冷奥氏体转变:临界温度A1下冷却,A1~550珠光体,550~Ms贝氏体,Ms~Mf 马氏体11.珠光体转变:A1至鼻温内等温停留,片状A1~650粗珠光体,650~600细,索氏体,600~550极细,托氏体;片状珠光体球化退火粒状珠光体12.马氏体:1,板条状马氏体,每个板条马氏体为一个单晶体,立体形态扁条状,板条间残留奥氏体,显著改善钢力学性能,亚结构位错胞;2,片状马氏体,空间状态呈凸透镜状,亚结构孪晶,增加高碳钢件脆性13.铁碳合金根据组织特征按含碳量划为 1.工业纯铁<0.0218% 2.亚共析钢0.0218~0.77% 3.共析钢0.77% 4.过共析钢0.77~2.11% 5.亚共晶白口铁2.11~4.3% 6.共晶白口铁4.3% 7.过共晶白口铁4.3~6.69% （1）低碳钢－含碳量<0.25%（2）中碳钢－含碳量0.25%~0.6%（3）高碳钢－含碳量0.6%~2.11%14.正火:将钢加热到Ac3或Acm以上适当温度，保温以后在空气中冷却得到珠光体类组织的热处理工艺。

第一章金属的晶体结构决定材料性能的三个因素：化学成分、内部结构、组织状态金属：具有正的电阻温度系数的物质。

金属与非金属的主要区别是金属具有正的电阻温度系数和良好的导电能力。

金属键：处以聚集状态的金属原子，全部或大部分贡献出他们的价电子成为自由电子，为整个原子集体所共有，这些自由电子与所有自由电子一起在所有原子核周围按量子力学规律运动着，贡献出价电子的原子则变为正离子，沉浸在电子云中，依靠运动于其间的公有化的自由电子的静电作用结合起来，这种结合方式叫做金属键。

双原子模型：晶体：原子在三维空间做有规则周期性重复排列的物质叫做晶体。

晶体的特性：1、各向异性2、具有一定的熔点。

空间点阵：为了清晰地描述原子在三维空间排列的规律性，常将构成晶体的实际质点忽略，而将其抽象为纯粹的几何点，称为阵点或节点，这些阵点可以是原子或分子的中心，也可以是彼此等同的原子团或分子团的中心，各个阵点的周围环境都相同。

做许多平行的直线将这些阵点连接起来形成一个三维空间格架，叫做空间点阵。

晶胞：从点阵中选取的一个能够完全反映晶格特征的最小几何单元。

晶格常数：晶胞的棱边长度称为晶格常数，在X、Y、Z轴上分别以a、b、c表示。

致密度：表示晶胞中原子排列的紧密程度，可用原子所占体积与晶胞体积之比K表示。

三种典型的晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。

体心立方晶格：α-Fe、Cr、W、V、Nb、Mo 配位数8 致密度0.68 滑移系：{110}*<111> 共12 个堆垛顺序ABAB 面心立方晶格：γ-Fe、Cu、Ni、Al、Au、Ag 配位数12 致密度0.74 滑移系：{111}*<110> 共12 个堆垛顺序ABCABC 密排六方晶格：Zn、Mg、Be、Cd 配位数12 致密度0.74 滑移系：{0001}*<1121> 堆垛顺序ABAB晶向族指数包含的晶向指数：一、写出<u v w>的排列二、给其中每个晶向加一个负号，分三次加三、给其中每个晶向加两个负号，分三次加四、给每个晶向加三个负号晶面族指数包含的晶面指数：（如果h k l 中有一个是零就写出排列各加一个负号，如果有两个零就只写出排列就行。

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：①用位错的柏氏矢量可以判断位错的类型；②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；③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：①晶界的能量较高,具有自发长大和使界面平直化,以减少晶界总面积的趋势；②原子在晶界上的扩散速度高于晶内,熔点较低；③相变时新相优先在晶界出形核；④晶界处易于发生杂质或溶质原子的富集或偏聚；⑤晶界易于腐蚀和氧化；⑥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 T R k ∆∝1可知当过冷度T ∆为零时临界晶核半径R k 为无穷大,临界形核功21T G ∆∝∆也为无穷大;临界晶核半径R k 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;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%, 奥氏体最高含碳量为%,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F＋P,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<111>;面心结构的滑移系个数为12,滑移面：{111},方向<110>;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,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：①把钢材加工成所需要的各种形状,如棒材、板材、线材等；②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；③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；④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：①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；②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；③原始晶粒尺寸：原始晶粒越细,再结晶晶粒也越细；④微量溶质与杂质原子,一般均起细化晶粒的作用；⑤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；⑥形变温度,形变温度越高,再结晶温度越高,晶粒粗化；⑦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,应力腐蚀倾向显着减小;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：①温度：温度越高,扩散速度越大；② 晶体结构：体心结构的扩散系数大于面心结构的扩散系数； ③ 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； ④ 晶体缺陷：晶体缺陷越多,原子的扩散速度越快；⑤ 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：dx dC D J -=其中,J 为扩散流量；D 为扩散系数；dx dC 为浓度梯度;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、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C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,对塑性的危害好；粒状P体,Fe3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,其冲击韧性显着下降,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;金属学与热处理习题及参考解一、论述四种强化的强化机理、强化规律及强化方法;1、形变强化形变强化：随变形程度的增加,材料的强度、硬度升高,塑性、韧性下降的现象叫形变强化或加工硬化;机理：随塑性变形的进行,位错密度不断增加,因此位错在运动时的相互交割加剧,结果即产生固定的割阶、位错缠结等障碍,使位错运动的阻力增大,引起变形抗力增加,给继续塑性变形造成困难,从而提高金属的强度;规律：变形程度增加,材料的强度、硬度升高,塑性、韧性下降,位错密度不断增加,根据公式Δσ=αbGρ1/2 ,可知强度与位错密度ρ的二分之一次方成正比,位错的柏氏矢量b越大强化效果越显着;方法：冷变形挤压、滚压、喷丸等;形变强化的实际意义利与弊：形变强化是强化金属的有效方法,对一些不能用热处理强化的材料可以用形变强化的方法提高材料的强度,可使强度成倍的增加；是某些工件或半成品加工成形的重要因素,使金属均匀变形,使工件或半成品的成形成为可能,如冷拔钢丝、零件的冲压成形等；形变强化还可提高零件或构件在使用过程中的安全性,零件的某些部位出现应力集中或过载现象时,使该处产生塑性变形,因加工硬化使过载部位的变形停止从而提高了安全性;另一方面形变强化也给材料生产和使用带来麻烦,变形使强度升高、塑性降低,给继续变形带来困难,中间需要进行再结晶退火,增加生产成本;2、固溶强化随溶质原子含量的增加,固溶体的强度硬度升高,塑性韧性下降的现象称为固溶强化;强化机理：一是溶质原子的溶入,使固溶体的晶格发生畸变,对滑移面上运动的位错有阻碍作用；二是位错线上偏聚的溶质原子形成的柯氏气团对位错起钉扎作用,增加了位错运动的阻力；三是溶质原子在层错区的偏聚阻碍扩展位错的运动;所有阻止位错运动,增加位错移动阻力的因素都可使强度提高;固溶强化规律：①在固溶体溶解度范围内,合金元素的质量分数越大,则强化作用越大；②溶质原子与溶剂原子的尺寸差越大,强化效果越显着；③形成间隙固溶体的溶质元素的强化作用大于形成置换固溶体的元素；④溶质原子与溶剂原子的价电子数差越大,则强化作用越大;方法：合金化,即加入合金元素;3、第二相强化钢中第二相的形态主要有三种,即网状、片状和粒状;①网状特别是沿晶界析出的连续网状Fe 3C,降低的钢机械性能,塑性、韧性急剧下降,强度也随之下降；②第二相为片状分布时,片层间距越小,强度越高,塑性、韧性也越好;符合σs =σ0＋KS 0-1/2的规律,S 0 片层间距;③第二相为粒状分布时,颗粒越细小,分布越均匀,合金的强度越高,符合λτGb=的规律,λ粒子之间的平均距离;第二相的数量越多,对塑性的危害越大；④片状与粒状相比,片状强度高,塑性、韧性差；⑤沿晶界析出时,不论什么形态都降低晶界强度,使钢的机械性能下降; 第二相无论是片状还是粒状都阻止位错的移动;方法：合金化,即加入合金元素,通过热处理或变形改变第二相的形态及分布; 4、细晶强化细晶强化：随晶粒尺寸的减小,材料的强度硬度升高,塑性、韧性也得到改善的现象称为细晶强化;细化晶粒不但可以提高强度又可改善钢的塑性和韧性,是一种较好的强化材料的方法; 机理：晶粒越细小,位错塞集群中位错个数n 越小,根据0ττn =,应力集中越小,所以材料的强度越高;细晶强化的强化规律：晶界越多,晶粒越细,根据霍尔-配奇关系式σs =σ0＋Kd -1/2 晶粒的平均直d 越小,材料的屈服强度σs 越高;细化晶粒的方法：结晶过程中可以通过增加过冷度,变质处理,振动及搅拌的方法增加形核率细化晶粒;对于冷变形的金属可以通过控制变形度、退火温度来细化晶粒;可以通过正火、退火的热处理方法细化晶粒；在钢中加入强碳化物物形成元素; 二、改善塑性和韧性的机理晶粒越细小,晶粒内部和晶界附近的应变度差越小,变形越均匀,因应力集中引起的开裂的机会也越小;晶粒越细小,应力集中越小,不易产生裂纹；晶界越多,易使裂纹扩展方向发生变化,裂纹不易传播,所以韧性就好;提高或改善金属材料韧性的途径：① 尽量减少钢中第二相的数量；② 提高基体组织的塑性；③ 提高组织的均匀性；④ 加入Ni 及细化晶粒的元素；⑤ 防止杂质在晶界偏聚及第二相沿晶界析出;三、Fe —Fe 3C 相图,结晶过程分析及计算1. 分析含碳～％的铁碳合金的结晶过程,并画出结晶示意图;①点之上为液相L ；①点开始L →γ；②点结晶完毕；②～③点之间为单相γ； ③点开始γ→α转变；④点开始γ→ P 共析转变；室温下显微组织为α+ P ; 结晶示意图：2. 计算室温下亚共析钢含碳量为x 的组织组成物的相对量;组织组成物为α、P,相对量为：P P W x W -=⨯--=1 W , %1000218.077.00218.0α或 %1000218.077.077.0⨯--=xW α3. 分析含碳～％的铁碳合金的结晶过程;①点之上为液相L ；①点开始L →γ；①～②之间为L+γ；②点结晶完毕；②～③点之间为单相γ；③点开始γ→Fe 3C 转变；④点开始γ→ P 共析转变；室温下显微组织为P + Fe 3C ; 结晶过程示意图;4. 计算室温下过共析钢含碳量为x 的组织组成物的相对量; 组织组成物为P 、Fe 3C Ⅱ,相对量为：P C Fe P W x W -=⨯--=∏1 W , %10077.069.669.63或 %10077.069.677.03⨯--=x W C Fe5. 分析共析钢的结晶过程,并画出结晶示意图;①点之上为液相L ；①点开始L →γ；②点结晶完毕；②～③点之间为单相γ；③点γ→ P 共析转变；室温下显微组织为P; 结晶示意图：6. 计算含碳%铁碳合金室温下组织组成物及相组成物的相对量;含碳%的亚共晶白口铁室温下组织组成物为P 、Fe 3C Ⅱ,相对量为：%4.13 W , %0.46%100W 77.069.611.269.6%4.591 W , %6.40%10011.23.411.20.3γ Fe γ γ 3=-==⨯⨯--==-==⨯--=P C P Ld Ld W W W W W Ⅱ相组成物为F 、Fe 3C,相对量为：7. 相图中共有几种渗碳体 说出各自的来源及形态;相图中共有五种渗碳体: Fe 3C Ⅰ、Fe 3C Ⅱ 、Fe 3C Ⅲ 、Fe 3C 共析、Fe 3C 共晶 ；Fe 3C Ⅰ：由液相析出,形态连续分布基体； Fe 3C Ⅱ：由奥氏体中析出,形态网状分布； Fe 3C Ⅲ：由铁素体中析出,形态网状、短棒状、粒状分布在铁素体的晶界上；Fe 3C 共析：奥氏体共析转变得到,片状；Fe 3C 共晶：液相共晶转变得到,粗大的条状;8. 计算室温下含碳量为x 合金相组成物的相对量; 相组成物为α、Fe 3C,相对量为：9. Fe 3C 的相对量：%1003.469.63.43⨯--=I x W C Fe当x=时Fe 3C 含量最高,最高百分量为： %100%10069.669.63=⨯=I C Fe W10. 过共析钢中Fe 3C Ⅱ 的相对量：%6.2277.069.677.03=--=∏x W C Fe当x=时Fe 3C Ⅱ含量最高,最高百分量为： %6.2277.069.677.011.23=--=∏C Fe W11. Fe 3C Ⅲ 的相对量计算：%10069.63⨯=I ∏xW C Fe当x=时Fe 3C Ⅲ含量最高,最高百分量为：%33.0%10069.60218.03=⨯=I ∏C Fe W12. 共析渗碳体的相对百分量为：%2.11%1000218.069.60218.077.03=⨯--=C Fe W13. 共晶渗碳体的相对百分量为：%8.47%11.269.611.230.43=⨯--=C Fe W14. 说出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%, 奥氏体最高含碳量为%,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;15. 说出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;16. 举例说明成分、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F ＋P,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;17. 说明三个恒温转变,画出转变特征图 包晶转变L B ＋δHγJ 含碳量％～％范围的铁碳合金,于HJB 水平线1495℃均将通过包晶转变,形成单相奥氏体;共晶转变L CγE ＋Fe 3C 含碳放％一％范围的铁碳合金,于ECF 平线上1148℃均将通过共晶转变,形成奥氏体和渗碳体两相混合的共晶体,称为菜氏体Ld;共析转变γSαP ＋Fe 3C ；含碳虽超过0．02％的铁碳合金,于PSK 水平线上727℃均将通过共析转变,形成铁素体和渗碳体两相混合的共析体,称为珠光体P; 转变特征图 包晶转变：共晶转变： 共析转变：各点成分为C%：B ： ；H ：；J ：；C ：；E ： S ：；P ：; 18. 说出Fe -Fe 3C 相图中室温下的显微组织 工业纯铁<％C 室温组织：α亚共析钢％～％C 室温组织： P ＋α； 共析钢：％C ；室温组织：P过共析钢：％～％C 室温组织：P ＋ Fe 3C Ⅱ亚共晶白口铁：％～％C ；室温组织：P C Fe L d ++' 3 共晶白口铁：％C ；室温组织：dL ' 过共晶白口铁：％～％C;室温组织： 四、晶面指数与晶向指数L BδHγJγEFe 3C L CαPγSFe 3C1、标出图①、图②中晶面的晶面指数及图③中所示晶向AB,OC的晶向指数;①：()011②：012AB：[]101 OC：1012、标出图①、图②中晶面的晶面指数及图③中所示晶向AC,OB 的晶向指数;①：()210②：112AC：[]011 OB：1203、画出下列指数的晶向或晶面00111 ()011 0 21 1 1 0 []1Z Z Z021001五、固态下互不溶解的三元共晶相图的投影图如图所示;1.说出图中各点M、N、P、E室温下的显微组织;M：B＋B＋C＋A＋B＋C； N：A＋B ＋A＋B＋C；P：C＋A＋B＋C； E：A＋B＋C;2.求出E点合金室温下组织组成物的相对量和相组成物的相对量;E点合金室温下组织组成物的相对量A＋B＋C为100%相组成物的相对量为：W=Ea/Aa×100%A=Eb/Bb×100%WB=Ec/Cc×100%WCc B% BA E1b K E 2E 3 ·P aC3. 分析M 点合金的结晶过程;先从液相中结晶出B 组元,当液相成分为K 时,发生二元共晶转变,转变产物为B ＋C,当液相成分为E 时,发生三元共晶转变,转变产物为A ＋B ＋C;室温下的显微组织为：B ＋B ＋C ＋A ＋B ＋C;六、固态下互不溶解的三元共晶相图的投影图如图所示;A e 1 B% Be 21. 确定出E 点合金A 、B 、C 三个组元的化学成分;2. 计算E 点合金组织组成物的相对量3. 计算E 点合金相组成物的相对量4. E 点合金的化学成分与相组成物相对量之间有什么关系为什么5.A b D e 1 B% BA% E · cF He 3 a e 2C%C1、 A 、B 、C 三个组元的化学成分为：A=Ca% ,B=Ab% ,C=Bc%2、E 点合金组织组成物的相对量为：W A ＋B ＋C =100%3、E 点合金相组成物的相对量为：%100⨯=AH EH W A ,%100⨯=BFEF W B , 4、E 点合金的化学成分与相组成物相对量是相等的,即：Ca=EH/AH,Ab=EF/BF,Bc=ED/CD;因为三个组元在固态下互不溶解,都已纯金属的形成存在,所以三个相A 、B 、C 的相对量就应该等于其各自的化学成分;七、锻造或轧制的作用是什么为什么锻造或轧制的温度选择在高温的奥氏体区。

⾦属学及其热处理知识点第⼀章⾦属与合⾦的晶体结构1、晶体：原⼦在三维空间中有规律的周期性重复排列的物质2、晶体与⾮晶体的区别：①晶体中原⼦等质点是规则排列的，⾮晶体中质点是⽆规则堆积在⼀起的；②晶体具有明显、固定的熔点，伴有体积与性能的突变；③晶体有各向异性，⾮晶体则各向同性；（各向异性：不同⽅向上的性能有差异）。

3、空间点阵：⼏何点(原⼦)在空间排列的阵列。

晶格：⼏何点(原⼦)排列的空间格架。

4、晶胞：晶格中体积最⼩，对称性最⾼的平⾏六⾯体，是能代表原⼦排列形式特征的最⼩⼏何单元。

5、晶系与布拉菲点阵：7种晶系（⽴⽅、正⽅、斜⽅、菱⽅、六⽅、单斜、三斜），14种布拉菲点阵。

6、晶胞的结点数（原⼦数）计算：N=Ni+Nf/2+Nc/8。

（Ni，Nf，Nc为晶胞内，晶胞⾯上，晶胞⾓上的结点数）7、晶向：晶体点阵中，由阵点组成的任⼀直线，代表晶体空间内的⼀个⽅向，称为晶向。

晶向指数表⽰，最⼩正整数化[uvw]8、晶⾯：晶体点阵中，由阵点所组成的任⼀平⾯，代表晶体的原⼦平⾯，称为晶⾯。

晶⾯不能通过原点，⽤最⼩整数化（ukl）表⽰，ukl代表晶⾯在各轴的截距的倒数。

与那个轴平⾏，截距就为∞。

9、晶向族：晶体中原⼦密度相同（即原⼦列中两个原⼦间距相同）⽽空间位向不同的各组晶向。

⽤表⽰，例<100>的晶向族有：[100]、[010]、[001]、[ī00]、[0ī0]、[00ī]。

10、晶⾯族：晶体中原⼦排列分布相同⽽空间位向不同的各组等同晶⾯。

⽤{uvw}表⽰，例{100}的晶⾯族有：（100）、（010）、（001）、（ī00）、（0ī0）、（00ī）。

11、晶带：晶体中两个或者两个以上的晶⾯形成的集合。

12、晶带⾯：在晶体结构和空间点阵中平⾏于某⼀轴向的所有晶⾯均属于同⼀个晶带，这些晶⾯叫做晶带⾯。

13、晶带轴：与晶带⾯的交线相互平⾏，通过坐标原点的那条平⾏直线成为晶带轴。

晶带轴的晶向指数即为该晶带的指数。

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：①用位错的柏氏矢量可以判断位错的类型；②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；③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：①晶界的能量较高，具有自发长大和使界面平直化，以减少晶界总面积的趋势；②原子在晶界上的扩散速度高于晶内，熔点较低；③相变时新相优先在晶界出形核；④晶界处易于发生杂质或溶质原子的富集或偏聚；⑤晶界易于腐蚀和氧化；⑥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 T R k ∆∝1可知当过冷度T ∆为零时临界晶核半径R k 为无穷大，临界形核功（21T G ∆∝∆）也为无穷大。