金属学与热处理

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。

金属学与热处理名词解释汇总热处理：在生产中，通过加热、保温和冷却，使钢发生固态相变，借此改变其内部组织结构，从而达到改善力学性能的目的的操作被称为热处理。

正火：将工件加热至Ac3(Ac是指加热时自由铁素体全部转变为奥氏体的终了温度，一般是从727℃到912℃之间)或Acm(Acm是实际加热中过共析钢完全奥氏体化的临界温度线)以上30~50℃，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。

淬火：将钢加热到Ac3或Ac1以上的某一温度，保温一定时间，然后取出进行水冷或油冷获得马氏体的热处理工艺。

等温淬火：将奥氏体化的工件淬入温度稍高于Ms的熔盐中，等温保持足够时间，使过冷奥氏体恒温发生贝氏体转变，待转变结束后取出在空气中冷却的处理方法称为等温淬火。

分级淬火：将奥氏体化的工件淬入温度稍高于或稍低于Ms的熔盐中，待工件内外温度均匀后，从熔盐中取出置于空气中冷却至室温，以获得马氏体组织，这种处理方法称为分级淬火。

单液淬火：将奥氏体化的工件投入一种淬火介质中，直至转变结束。

双液淬火：将奥氏体化的工件先放入一种冷却能力强的冷却介质冷却一定时间，当冷却至稍高于Ms后立即将工件取出并放入另外一种冷却能力缓一些的冷却介质冷却，使之转变为马氏体的热处理工艺。

回火：将淬火钢加热到低于临界点A1某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的一种热处理工艺。

回火索氏体：淬火碳钢500~650℃回火时，得到粗粒状渗碳体和多边形铁素体所构成的复相组织。

回火屈氏体：淬火碳钢350~500℃回火时，得到细粒状渗碳体和针状铁素体所构成的复相组织。

回火马氏体：淬火碳钢在250℃以下回火时，得到的过饱和的α固溶体和弥散分布的碳化物组成的复相组织。

退火：是将钢加热到临界点以上或以下的某一温度，保温一定时间后，随炉冷却的一种热处理工艺。

它是热处理工艺中应用最广、种类最多的一种工艺，不同种类的退火目的也各不相同。

等温退火：将亚共析钢工件加热到A3以上20〜30°C，保温一定时间，然后在Arl以下珠光体转变区间的某一温度进行等温，使之转变为珠光体后出炉空冷的一种热处理工艺。

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。

金属学与热处理课程代码：1013003总学时：96先修课程：普通化学、材料力学、物理化学、机械制造基础开课对象：金属材料工程专业一、课程的性质、目的与任务：1、性质：金属学与热处理是金属材料工程专业的一门主要技术基础课程，是该专业学生学习和研究工程材料及其工程技术的重要理论基础课程，其为进行进一步的专业课程学习打下理论和实验基础。

2、目的与任务：使学生掌握研究材料微观的方法，建立微观组织与宏观特性和性能间的联系与对应关系并通过实验掌握基本的金相实验方法。

二、教学基本内容与基本要求：3^基本内容(1)金属的晶体结构。

(2)纯金属结晶。

(3)二元合金的相结构与结晶。

(4)铁碳合金。

(5)三元合金相图。

(6)金属及合金的塑性变形与断裂。

(7)金属及合金的回复与再结晶。

(8)扩散。

(9)钢的热处理原理。

(10)钢的热处理工艺。

(11)工业用钢。

(12) 铸铁。

(13)有色金属及合金。

4、基本要求(1)掌握材料的基本结构、组织及与性能的联系。

(2)掌握材料的结晶过程及结晶过程组织变化的分析。

(3)利用相图分析材料的组织及组织转变。

(4)掌握金属的塑性变形过程及机理。

(5) 了解材料的强化途径及强化理论。

(教学要求：A -熟练掌握；B -掌握；C - 了解)本课程实验安排项目：16学时五、教学方法与教学手段1、教学方法采用启发式教学，鼓励学生自学，培养学生的自学能力；以扩大学生的知识面为原则，增加课堂讨论内容，调动学生学习的主动性与积极性。

2、教学手段采用黑板教学、幻灯教学、挂图讲解等教学方法相结合，并开展电子教案、CAI课件的研制、引进和应用、研制多媒体教学系统。

六、建议教材与参考书目1、金属学与热处理，崔忠圻，机械工业出版社，2000.2、金属学原理，侯增寿，上海科学技术出版社，1990。

3、金属学与热处理，丁建生，机械工业出版社，20044、金属材料与热处理原理，赵忠，丁仁亮，周而康，哈尔滨工业大学出版社，2000o 七、大纲编写的依据与说明本课程教学大纲，是根据金属材料工程专业本科生培养目标与教学计划要求，结合本课程的性质、教学的基本任务和基本要求编写的。

金属：具有正的电阻温度特性的物质。

晶体：物质的质点（原子、分子或离子）在三维空间作有规则的周期性重复排列的物质叫晶体。

原子排列规律不同，性能也不同。

点阵或晶格：从理想晶体的原子堆垛模型可看出，是有规律的，为清楚空间排列规律性，人们将实际质点（原子、分子或离子）忽略，抽象成纯粹几何点，称为阵点或节点。

为便于观察，用许多平行线将阵点连接起来，构成三维空间格架。

这种用以描述晶体中原子（分子或离子）排列规律的空间格架称为空间点阵，简称点阵或晶格。

晶胞：由于排列的周期性，简便起见，可从晶格中取出一个能够完全反映晶格特征的最小几何单元来分析原子排列的规律性。

这个用以完全反映晶格特征最小的几何单元称为晶胞。

多晶型转变或同素异构转变：当外部条件（如温度和压强）改变时，金属内部由一种晶体结构向另一种晶体结构的转变称为多晶型转变或同素异构转变。

空位：某一温度下某一瞬间，总有一些原子具有足够能量克服周围原子约束，脱离原平能位置迁移到别处，在原位置上出现空节点，形成空位。

到晶体表面，称为肖脱基空位；到点阵间隙中，称弗兰克尔空位；位错：它是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，使长达几百至几万个原子间距、宽约几个原子间距范围内原子离开平衡位置，发生有规律的错动，所以叫做位错。

基本类型有两种：即刃型位错和螺型位错。

晶界：晶体结构相同但位相不同的晶粒之间的界面称为晶粒间界，简称晶界。

小角度晶界位相差小于10°，基本上由位错组成。

大角度晶界相邻晶粒位相差大于10°，晶界很薄。

亚晶界和亚结构：分别泛指尺寸比晶粒更小的所有细微组织及分界面。

柯氏气团：刃型位错的应力场会与间隙及置换原子发生弹性交互作用，吸引这些原子向位错区偏聚。

小的间隙原子如C、N 等，往往钻入位错管道；而大置换原子，原来处的应力场是受压的，正位错下部受拉，由相互吸引作用，富集在受拉区域；小的置换原子原来受拉，易于聚集在受压区域，即位错的上部。

金属学与热处理金属学是研究金属及其合金的科学，涉及金属的结构、性质、制备和应用等方面。

热处理是金属学中一种常用的工艺，通过对金属材料的加热和冷却来改变其微观结构和性能。

下面将分为几个段落回答您的问题。

第一段：金属学的基本概念和研究内容金属学是一门学科，研究金属及其合金的结构、性质、制备和应用等方面。

金属由金属原子组成，具有特定的晶体结构和导电性能。

金属学的研究内容包括金属的晶体结构和晶体缺陷、金属的力学性能、热处理和变形加工等。

第二段：金属的热处理工艺和目的热处理是金属学中一种重要的工艺，通过对金属材料的加热和冷却来改变其微观结构和性能。

常见的热处理工艺包括退火、淬火、回火和固溶处理等。

热处理的目的是改善金属材料的力学性能、耐腐蚀性能和加工性能，使其适应不同的应用需求。

第三段：退火和淬火的作用和原理退火是通过加热和缓慢冷却金属材料，使其晶体结构发生变化，从而改善其韧性和可加工性。

退火的原理是在加热过程中，金属的晶体缺陷和应力得到消除，晶粒的尺寸和形态发生变化。

淬火是迅速冷却金属材料，使其形成硬脆的组织，提高其硬度和强度。

淬火的原理是通过快速冷却，使金属的晶体结构变为马氏体或贝氏体，从而实现硬化效果。

第四段：回火和固溶处理的意义和方法回火是在淬火后将金属材料加热至适当温度后冷却，通过消除淬火产生的残余应力和改善组织结构，来调整金属材料的硬度和韧性。

回火的方法包括单次回火、多次回火和复杂回火等。

固溶处理是将金属材料加热至固溶温度，然后快速冷却，以改善合金的强度和耐腐蚀性。

固溶处理的方法包括快速固溶处理和时效处理等。

以上便是对金属学与热处理的问题的回答，希望对您有所帮助。

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