重庆大学考研金属学与热处理总结
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金属材料与热处理课程收获一、课程简介金属材料与热处理是材料科学与工程专业的一门必修课程,主要介绍金属材料的组织结构、性质和热处理技术。
通过本课程的学习,可以深入了解金属材料的各种性质及其变化规律,掌握热处理技术的基本原理和方法,为今后从事材料科学与工程相关领域的工作打下坚实基础。
二、课程内容1. 金属材料的组织结构及其性质金属晶体结构、晶体缺陷、相图等基础知识;金属材料的力学性能、物理性能和化学性能;金属材料中各种相对应的组织结构及其影响。
2. 热处理技术热处理概述:含义、分类和目的;淬火:淬火过程和机理、淬火钢的组织结构与性能;回火:回火过程和机理、回火钢的组织结构与性能;正火:正火过程和机理、正火钢的组织结构与性能;退火:退火过程和机理、退火钢的组织结构与性能;等温淬火:等温淬火过程和机理、等温淬火钢的组织结构与性能;表面处理:硬化、表面强化、表面涂层。
三、课程收获1. 深入了解金属材料的组织结构及其性质通过学习金属晶体结构、晶体缺陷和相图等基础知识,我对金属材料的组织结构有了更加深入的了解。
同时,通过学习金属材料的力学性能、物理性能和化学性能,我认识到不同组织结构对于材料性能的影响,这对于今后从事相关领域工作具有重要意义。
2. 掌握热处理技术的基本原理和方法通过学习热处理技术,我掌握了淬火、回火、正火、退火等基本热处理方法及其原理。
同时,我还了解到等温淬火和表面处理等高级热处理技术。
这些技术在实际生产中具有广泛应用,掌握它们对于今后从事相关领域工作具有重要意义。
3. 增强实践操作能力在课程中,我们还进行了实验操作,例如金相试样制备、金相显微镜观察和硬度测试等。
通过实验操作,我不仅巩固了理论知识,还增强了实践能力。
4. 提高科研能力在学习过程中,老师要求我们阅读相关文献并撰写小论文。
这不仅提高了我们的科研能力,还培养了我们的学术素养。
四、总结通过本课程的学习,我对金属材料及其组织结构、性质有了更加深入的认识,掌握了热处理技术的基本原理和方法,并增强了实践操作能力和科研能力。
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。
第1章金属和合金的晶体结构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: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。
重庆大学__材加考研真题__金属学与热处理第一章金属的晶体结构名词解释金属键:贡献出价电子的原子,则变为正离子,沉浸在电子云中,他们依靠运动于其间的公有化的自由电子的静电作用而结合起来,这种结合方式叫做金属键。
空间点阵:由这些阵点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。
晶胞:晶格中选取一个能够反映晶格特征,分析晶体中原子排列规律性的最小几何单元。
晶向(面)指数:为了研究和表述不同晶面(晶向)的原子排列情况及其在空间的位向,形成的一种方法。
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外一种晶体结构的转变。
晶体缺陷:在实际应用的金属材料中,总是不可避免地存在着一些原子偏离规则排列的不完整性区域,这就是晶体缺陷。
刃型位错:简单立方晶体中,某一原子面在晶体内部中断,这个原子平面中断处的边缘就是一个刃型位错。
螺型位错:由于位错线附近的原子时按螺旋形排列的,所以这种位错叫做螺型位错。
晶界:晶体结构相同但位向不同的晶粒之间的界面称为晶界。
亚晶界:实际晶体中,晶粒内的原子排列并不是十分整齐的,彼此间存在极小的位向差,这些晶块之间的内界面称为亚晶界。
共格界面:指界面上的原子同时位于两相晶格的结点上,为两种晶格所共有。
非共格界面:界面两边原子排列相差越大,则弹性畸变远大,这时相界的能量提高,当畸变能高至不能维持共格关系时,则成为非共格相界。
半共格界面:介于共格与非共格之间,界面上的两相原子部分地保持着对应关系。
知识点:实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷?他们对性能有什么影响?答:⑴根据晶体缺陷的几何形态特征,可将它们分为以下三类:①点缺陷:其特征是三个方向上的尺寸都很小,相当于原子的尺寸,例如空位、间隙原子等。
②线缺陷:其特征是在两个方向上的尺寸很小,另一个方向上的尺寸相对很大。
属一类的主要是位错。
③面缺陷:其特征是在一个方向上的尺寸很小,另外来那个方向上的尺寸相对很大,例如晶界、亚晶界等。
大家好,重庆大学考研专业课829金属学及热处理主要参考崔忠圻主编《金属学及热处理》,机械工业出版社出版。
从这期开始我们就将从每个章节的具体知识点做起,开始系统复习,请大家紧跟这个提纲的同时,抓住课本,并做一些练习以提高能力。
第一章:金属的晶体结构§1—1 晶体的基本知识一、晶体与非晶体1、晶体内部质点按一定的几何规律呈周期性规则排列的物质称为晶体。
有固定的熔点(如铁为1538℃,铜为1083℃,铝为660℃);一般具有规则的外形;在不同的方向上具有不同的性能,即表现出晶体的各向异性。
2、非晶体及其特性内部质点无规则的堆积在一起的物质称为非晶体。
与晶体相反,没有固定的熔点;表现出各向同性。
晶体与非晶体在一定条件下可互相转化。
二、晶格、晶胞和晶格常数1、晶格(图)假设原子为刚性小球,利用假想的几何线条连接起来构成一个空间格架,这种抽象的,用于描述原子在晶体中排列形式的几何空间格架就叫晶格。
2、晶胞(图)最小的能够完全反映晶格特征的几何单元称为晶胞。
3、 晶格常数如图,α、β、γ,a、b、c为晶格常数。
晶体中原子排列示意图(教材P5)晶胞选取应满足下列条件:(1)晶胞几何形状充分反映点阵对称性;(2)平行六面体内相等的棱和角数目最多;(3)当棱间呈直角时,直角数目应最多;(4)满足上述条件,晶胞体积应最小。
§1—2 金属的晶体结构一、金属的特性和金属键1、 特性良好的导电性、导热性、塑性,具有金属光泽,不透明,正的电阻温度系数。
2、 原因这主要是与金属原子的内部结构以及原子间的结合方式有关。
3、金属键当大量金属原子结合在一起,构成金属晶体时,金属原子失去外层电子变成正离子;失去的外层电子成为自由电子,为整个金属所共有,构成电子云,金属正离子在其平衡位置作高频率的热振动;金属离子和自由电子之间的引力与离子间和电子间的斥力相平衡,从而构成稳定的金属晶体。
金属材料与热处理总结一、引言金属材料是人类社会发展的重要基石,广泛应用于建筑、交通、能源等各个领域。
而热处理作为金属材料改善性能的一种关键工艺,对于提高金属材料的强度、硬度、耐腐蚀性和耐磨损性等具有重要作用。
本文将对金属材料的热处理进行总结,探讨热处理对金属材料性能的影响以及其工艺过程。
二、金属材料的分类金属材料按照化学元素的不同组合,可以分为晶体金属和非晶金属。
晶体金属是指结晶成分占绝对优势的金属材料,其原子具有规则的排列方式。
非晶金属则是指原子排列无规则的金属材料。
三、热处理的类型热处理根据金属材料的组织变化和性质改善的方式,可以分为退火、淬火、回火、固溶处理等几种类型。
退火是通过加热和冷却来改变金属的组织结构,从而提高其塑性和韧性。
淬火是将加热至临界温度以上的金属材料迅速冷却,以获得高硬度和高强度。
回火是在淬火后再加热金属材料,通过控制温度和时间来调节其硬度和强度。
固溶处理是将固溶体加热至一定温度,使其内部的溶质原子完全溶解于晶界,增强材料的塑性和韧性。
四、热处理对金属材料性能的影响1. 强度和硬度:通过淬火处理可以显著提高金属材料的强度和硬度。
淬火时,金属材料中快速形成的马氏体结构具有良好的强度和硬度。
而回火处理可以适度降低强度和硬度,提高材料的韧性。
2. 塑性和韧性:通过退火和固溶处理可以使金属材料的晶粒细化,从而提高其塑性和韧性。
细小的晶粒使得金属材料在受力时更容易发生滑移和变形,从而增强其延展性和抗拉断性能。
3. 耐腐蚀性:热处理可以改善金属材料的耐腐蚀性能。
例如,在某些特定条件下,固溶处理可以提高材料对腐蚀介质的抵抗能力。
此外,通过热处理还可以形成致密的保护氧化膜,减少金属材料与外界介质之间的反应,提高抗腐蚀性。
4. 磨损性:金属材料的磨损性能与其硬度和强度密切相关。
通过热处理可以提高材料的硬度和强度,从而延长材料的使用寿命和减少磨损。
五、热处理的工艺过程热处理的工艺过程通常包括加热、保持和冷却三个步骤。
★金属的定义:金属是具有正的电阻温度系数的物质, 通常具有良好的导电性、导热性、延展性、高的密度和高的光泽。
★金属原子的结构特点:其最外层的电子(价电子)数很少,一般为1~2个,不超过3个。
★结合力: ①金属键:共有价电子→电子云→键无方向性和饱和性②离子键: 得失价电子→正负离子③共价键: 共有电子对→键有饱和性④范德瓦尔键 : 一个分子的正电荷部位与另一分子的负电荷部位间以微弱静电引力相引而结合在一起称为分子键。
★金属的键能:键能高,熔点、强度、模量也越高;原子半径热膨胀系数小★晶带轴:平行于或者相交于同一直线的一组晶面组成一个晶带,而该直线叫做晶带轴。
多晶型转变: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,称之为多晶型转变,又称为同素异构转变(重结晶,二次结晶)第二章:凝固:金属由液态转变为固态的过程。
结晶:结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。
宏观现象:过冷 热力学条件:微观过程:形核和长大影响金属结晶过冷度的因素:答:①金属的本性 ②金属的纯度 ③冷却速度;④铸造模具所用材料 形核方式:均匀形核,非均匀形核液固界面的微观结构:具有粗糙界面(杰克逊因子<2):垂直方式长大; 光滑界面(杰克逊因子>5)、台阶长大:二维晶核、螺型位错; 正温度梯度:平面状界面、 负温度梯度:树枝状第三章:二元相图:匀晶相图:固溶体合金,适于变形成形 选择性结晶规律: 不平衡结晶:成分偏析成分过冷:正温度梯度下可能长成树枝晶 共晶相图:适于铸造成形伪共晶:由非共晶成分的合金所得到的共晶组织离异共晶:共晶体中的一相依附于先析出相生长,使共晶组织特征消失 包晶相图:铸锭三晶区的形成过程表层细晶区:当高温液态金属倒入铸模后,靠近模壁一层的液体产生较大的过冷,结晶先 从铸模壁开始,并且模壁可以作为非均匀形核的基底,因此,在此薄层中会形成大量的晶 核,同时向各个方向生长,形成了表面细晶区。
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。
12二、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。
金属热处理期末总结一、引言金属热处理是制造业中非常重要的一部分,通过改变金属材料的组织及性能,来满足产品的使用要求。
在本学期学习金属热处理课程中,我对金属热处理的基本原理、工艺及设备有了更深入的了解。
通过实验操作与课堂学习相结合,我对金属热处理的理论知识有了更加系统的认识,并且对实际操作有了更强的操作能力。
在本篇期末总结中,我将分别从金属热处理的基本原理、工艺、设备及常见问题等方面进行总结。
二、金属热处理的基本原理金属热处理是指通过加热、保温和冷却等一系列工艺操作,使金属材料的组织及性能发生改变的过程。
金属热处理的基本原理可以归纳为三个方面:1.固溶处理:固溶处理是指将固溶体形态的材料在合适的温度范围内进行加热并保温,使合金元素得以溶解在基体中形成固溶体。
固溶处理可以提高金属材料的硬度、强度和耐腐蚀性能等。
2.时效处理:时效处理是指将固溶体形态的材料经过固溶处理后立即进行冷却到室温,并进行适当的加热保温,以增强材料的一些性能。
时效处理可以提高材料的强度、韧性和疲劳寿命等。
3.相变处理:相变处理是指将材料由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的过程。
相变处理可以改变材料的硬度、强度、韧性等性能,同时也能改变材料的热处理工艺。
三、金属热处理的工艺金属热处理的工艺可以分为加热、保温和冷却三个阶段。
1.加热:加热是指将金属材料加热至所需的温度范围。
加热的目的是使金属材料达到固溶或相变的温度,以改变材料的组织结构。
加热的方式主要有火焰加热、电加热和电磁加热等。
2.保温:保温是指将金属材料在高温状态下保持一定的时间。
保温的过程是固溶、时效和相变等处理的基础。
保温的时间与温度应根据金属材料和所需的热处理效果进行合理选择。
3.冷却:冷却是指将金属材料从高温迅速冷却到室温或较低温度。
冷却的速度会直接影响到金属材料的组织结构及性能。
常见的冷却方法有水淬、油淬和风冷等。
四、金属热处理的设备金属热处理的设备有多种多样,根据加热方式可分为火焰加热设备、电加热设备和电磁加热设备。
第一章 金属的晶体结构一.基本内容 :金属键、位错、晶体的概念;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;二.重要内容:1.晶体、位错的概念位错: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;晶体:材料在固态下原子或分子在空间呈有序排列;2.面心立方、体心立方金属晶体结构的配位数、致密度;八面体、四面体间隙。
晶格类型晶胞中的原子数配位数致密度体心立方 2 8 68% 面心立方 4 12 74%密排六方 6 12 74%3.晶向指数、晶面指数的标定晶面指数求法:建立坐标~求截距~取倒数~化整~加()晶面指数作法:建立坐标~求截距~取倒数~连线、画剖面线晶向指数求法:定原点~建坐标~求坐标~化最小整数~加【 】晶向指数作法:定原点~建坐标~以{hkl }中最大数字作为字母,化为小于或等于1的分数第二章 纯金属的结晶一.基本内容: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。
二.重点内容1.过冷度:理论结晶温度与实际结晶温度的差;2.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。
3.过冷度与液态金属结晶的关系(看书参考):液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过程,从热力学的角度看,没有过冷度结晶没有驱动力。
第三章 二元合金的相结构与结晶一.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。
二.重点内容:1.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。
2.偏析:合金中成分的不均匀分布。
3.杠杠定律及运用,组织组成物(概念)及相组成物(概念)的计算。
第四章 铁碳合金一.基本内容:铁碳合金的组元和基本相,铁碳相图,铁碳合金的结晶过程及室温下的平衡组织。
二.重点内容1.铁素体和奥氏体铁素体:碳在a—Fe中的固溶体奥氏体:碳在r—Fe中的固溶体2.铁碳相图(会画)包晶反应(温度、成分)共晶,共析3.钢的含碳量对平衡组织及结晶过程的影响例:含碳0.4%碳钢的结晶过程经过匀晶转变,包晶转变,匀晶转变,单相冷却,同素异晶转变,共析转变等;其室温组织相对量为:铁素体%=(0.8%—0.4%)/0.8%=50%珠光体%=1—50%=50%相组成与组织组成的区别。
4.典型钢在相图上的位置。
例10钢,40钢,60钢,T12钢第五章 三元合金相图(不考)第六章 金属及合金的塑性变形与断裂一.基本内容:固溶体强化机理与强化规律,第二相得强化机理,单晶体塑性变形的方式,滑移的本质,金属塑性变形后的组织和性能。
二.重点内容1.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,出现形变组织、性能,材料的强度、硬度升高;塑性,韧性的下降,线密度增加。
导电系数和电阻温度系数下降,防腐蚀能力降低等。
2.冷变形会使金属材料内部形成哪些内应力?这些内应力是如何形成的?他们的作用范围有多大?三种内应力:(1)第一类内应力(宏观内应力),由于不同部位变形不均匀造成,作用范围大;(2)第二类内应力(微观内应力),由于不同晶粒之间不均匀形核,作用范围在几个晶粒之间;(3)第三类内应力(晶格畸变),由于晶体缺陷大量增加造成,作用范围在原子尺度;3.冷变形对金属材料的性能有何影响?第七章 金属及合金的回复与再结晶一.基本内容:回复、再结晶的概念,变形金属加热时显微组织的变化,性能的变化。
影响再结晶的主要因素性能的变化规律。
二.重点内容1.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稳定尺寸的等轴晶粒。
第八章 扩散(不考)第九章 钢的热处理原理一.基本内容:冷却时转变产物(P、B、M)的特征,性能特点,热处理的概念,等温,连续C-曲线。
二.重点内容:1、转变产物(P、M、B)的特征、性能特点:片状P体,片层间距越小,强度越高,塑性,韧性也越好;粒状P体,Fe3C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,位错度高于上贝氏体,综合机械性能好;低碳马氏体为马条状,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,塑性韧性差。
第十章 钢的热处理工艺一.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。
二.重点内容1.淬透性及影响因素:是表征钢材淬火时获得马氏体的能力的特性。
例:合金元素的影响,Cr的作用2.回火脆性:钢在一定的温度范围内回火时,其冲击韧性显著下降。
这种脆化现象叫做钢的回火性。
3.球化退火工艺(与完全退火区别)球化退火是使钢中碳化而进行的退火工艺。
将钢加热到Ac1以上20~30摄氏度,保温一段时间,然后缓慢冷却,得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组成。
例:Fe-C共析图,T10钢制造的锉刀,采用球化退火,920度退火,正确吗?会出现什么问题?第十一章 工业用钢一.基本内容:材料强化方法,钢的分类和牌号,典型零件的材料、成分、热处理工艺及组织。
二.重点内容:1.材料强化方法:2.典型零件的材料、成分、热处理工艺及组织例:齿轮:20CrMnTi,渗碳钢,C%=0.2%,Cr%<1.5%,Mn%<1.5%,预备热处理是正火,最终热处理是渗碳后淬火加低温回火,其最终组织为表层是回火马氏体,心部是托氏体。
连杆:40Cr,调质钢,C%=0.4%,Cr%<1.5%,预备热处理是退火,最终热处理是淬火加高温回火,其最终组织是回火索氏体。
弹簧:65Mn,弹簧钢,C%=0.65%,Mn%<1.5%,预备热处理是退火,最终热处理是淬火加中温回火,其最终组织是回火托氏体。
滚动轴承:GCr15,滚动轴承钢,C%=1.0%,Cr%=1.5%,预备热处理是球化退火,最终热处理是淬火加中温回火,其最终组织是回火索氏体。
车刀:W18Cr4V,高速钢,W%=17.5~18.5%,Cr%=3.5~4.5%,V%<1.5%,预备热处理是退火,最终热处理是淬火后加560度三次回火,其最终组织是回火马氏体加颗粒状碳化物。
锉刀:T10,碳素工具钢,C%=1.0%,预备热处理是球化退火,最终热处理是淬火加低温回火,其最终组织是回火马氏体。
冷冲压:Cr12MnV,冷作模具钢,C%>1.0%,Cr%=11.5~12.5%,Mo%、V%<1.5%,预备热处理是球化退火,最终热处理是淬火加低温回火,其最终组织是回火马氏体。
机床床身:HT250,灰口铸铁,浇注后不进行热处理。
(注:为什么选铸铁)第一章:金属的晶体结构§1—1 晶体的基本知识一、晶体与非晶体1、晶体内部质点按一定的几何规律呈周期性规则排列的物质称为晶体。
有固定的熔点(如铁为1538℃,铜为1083℃,铝为660℃);一般具有规则的外形;在不同的方向上具有不同的性能,即表现出晶体的各向异性。
2、非晶体及其特性内部质点无规则的堆积在一起的物质称为非晶体。
与晶体相反,没有固定的熔点;表现出各向同性。
晶体与非晶体在一定条件下可互相转化。
二、晶格、晶胞和晶格常数1、晶格(图)假设原子为刚性小球,利用假想的几何线条连接起来构成一个空间格架,这种抽象的,用于描述原子在晶体中排列形式的几何空间格架就叫晶格。
2、晶胞(图)最小的能够完全反映晶格特征的几何单元称为晶胞。
3、 晶格常数如图,α、β、γ,a、b、c为晶格常数。
晶体中原子排列示意图(教材P5)晶胞选取应满足下列条件:(1)晶胞几何形状充分反映点阵对称性;(2)平行六面体内相等的棱和角数目最多;(3)当棱间呈直角时,直角数目应最多;(4)满足上述条件,晶胞体积应最小。
§1—2 金属的晶体结构一、金属的特性和金属键1、 特性良好的导电性、导热性、塑性,具有金属光泽,不透明,正的电阻温度系数。
2、 原因这主要是与金属原子的内部结构以及原子间的结合方式有关。
3、金属键当大量金属原子结合在一起,构成金属晶体时,金属原子失去外层电子变成正离子;失去的外层电子成为自由电子,为整个金属所共有,构成电子云,金属正离子在其平衡位置作高频率的热振动;金属离子和自由电子之间的引力与离子间和电子间的斥力相平衡,从而构成稳定的金属晶体。
这种结合方式称之为金属键。
金属特性的金属键理论解释(1)自由电子在电场的作用下定向运动形成电流,从而显示出良好的导电性。
(2)随着温度升高,正离子振动的振幅要加大,对自由电子通过的阻碍作用也加大,因而,金属的电阻是随温度的升高而增加的,即具有正的电阻温度系数。
(3)自由电子的运动和正离子的振动可以传递热能,因而使金属具有较好的导热性。
⑷当金属发生塑性变形后,正离子与自由离子间所能保持金属键的结合,使金属显示出良好的塑性。
⑸自由电子能吸收可见光的能量,故金属具有不透明性。
吸收能量后跳到较高能级的电子,当它重新跳回到原来低能级时,就把所吸收的可见光的能量以电磁波的形式辐射出来,在宏观上就表示为金属的光泽。
二、金属中常见的晶格1、体心立方晶格(图)a=b=c α=β=γ=90°晶胞中实际原子数为:具有体心立方晶格的金属有:α-Fe、Cr、W、Mo、V等。
2、 面心立方晶格(图)a=b=c α=β=γ=90°晶胞中原子数为:具有面心立方晶格的金属有:γ-Fe、Al、Cu、Au、Ag、Pb、Ni等。
3、 密排六方晶格(图)a=b≠ c α=β=90°γ=120 °密排六方晶格中原子数为:具有密排六方晶格的金属有:Mg、Zn、Be、Cd等。
三、晶体结构的致密度(计算)致密度:是指晶胞中原子所占体积与该晶胞体积之比。
1、 体心立方的致密度2、面心立方与密排六方的致密度计算同体心立方,均为0.74。