金属学原理复习

金属凝固原理复习大纲第一篇：金属凝固原理复习大纲金属凝固原理复习大纲绪论1、凝固定义宏观上：物质从液态转变成固态的过程。

微观上：激烈运动的液体原子回复到规则排列的过程。

2、液态金属凝固的实质：原子由近程有序状态过渡为长程有序状态的过程液态金属的结构特征：“近程有序”、“远程无序”组成：液态金属是由游动的原子团、空穴或裂纹构成3、液态金属的性质：粘度和表面张力粘度的物理意义：单位接触面积，单位速度梯度下两层液体间的内摩擦力粘度的本质上是原子间的结合力影响液体金属粘度的主要因素是：化学成分、温度和夹杂物表面张力的物理意义：作用于表面单位长度上与表面相切的力，单位N/m影响液体金属表面张力的主要因素是：熔点、温度和溶质元素。

取决于质点间的作用力4、液体结构的特性：近程有序和远程无序晶体:凡是原子在空间呈规则的周期性重复排列的物质称为晶体。

单晶体:在晶体中所有原子排列位向相同者称为单晶体多晶体:大多数金属通常是由位向不同的小单晶（晶粒）组成，属于多晶体。

吸附是液体或气体中某种物质在相界面上产生浓度增高或降低的现象。

金属从液态过渡为固体晶态的转变称为一次结晶金属从一种固态过渡为另一种固体晶态的转变称为二次结晶当向溶液中加入某种溶质后，使溶液表面自由能降低，并且表面层溶质的浓度大于溶液内部深度，则称该溶质为表面活性物质（或表面活性剂），这样的吸附称为正吸附。

反之，如果加入溶质后，使溶液的表面自由能升高，并且表面层的溶质浓度小于液体内部的浓度，则称该溶质为非表面活性物质（或非表面活性剂），这样的吸附为负吸附第一章凝固过程的传热1、凝固过程的传热特点：“一热、二迁、三传”“一热”指热量的传输是第一重要；“二迁”指存在两个界面，即固－液相间界面和金属－铸型间界面。

“三传”指动量传输、质量传输和热量传输的三传耦合的三维热物理过程。

2、金属型特点：具有很高的导热性能；非金属型铸造特点：与金属相比具有非常小热导率，故凝固速度主要取决于铸型的传热性能。

金属学原理试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 金属晶体中最常见的晶格类型是（）。

A. 立方晶格B. 六方晶格C. 四方晶格D. 三角晶格2. 下列元素中，属于铁素体的组成元素是（）。

A. 碳B. 镍C. 铬D. 锰3. 金属的塑性变形主要通过哪种机制进行？（）。

A. 位错运动B. 原子扩散C. 相变D. 电子迁移4. 在金属学中，霍尔-佩奇关系是用来描述（）。

A. 晶粒大小与强度的关系B. 晶界特性C. 位错密度D. 相界面5. 金属的热处理过程中，淬火后的金属通常需要进行（）。

A. 回火B. 正火C. 退火D. 时效6. 金属的疲劳断裂通常起始于（）。

A. 表面B. 晶界C. 晶内D. 夹杂物7. 金属的腐蚀类型中，电化学腐蚀属于（）。

A. 全面腐蚀B. 局部腐蚀C. 应力腐蚀D. 腐蚀疲劳8. 在金属学中，奥氏体转变是指（）。

A. 面心立方晶格转变为体心立方晶格B. 体心立方晶格转变为面心立方晶格C. 六方密堆积晶格转变为体心立方晶格D. 体心立方晶格转变为六方密堆积晶格9. 金属的硬度测试中，布氏硬度测试法适用于（）。

A. 极硬金属B. 极软金属C. 中等硬度金属D. 脆性材料10. 金属的冷加工可以提高其（）。

A. 塑性B. 硬度C. 韧性D. 导电性二、填空题（每题2分，共20分）11. 金属的冷加工硬化可以通过________方法来消除。

12. 金属的再结晶温度通常低于其________温度。

13. 在金属学中，________是指金属在塑性变形后，通过加热而发生的晶格重建过程。

14. 金属的腐蚀速率与________的浓度有关。

15. 金属的晶界通常是________的来源。

16. 金属的相图是用来描述合金在不同温度和组成下的________状态。

17. 金属的疲劳寿命可以通过________测试来评估。

18. 金属的断裂韧性是指材料在________作用下发生断裂的能力。

《金属学》复习资料影响因素：1化学成分：纯金属具有较高塑性。

纯金属加入其它合金元素后成单相固溶体时也有较好塑性。

若所含的元素形成化合物时，塑性降低。

塑性：面心立方>体心立方>六方晶格2合金元素：Fe——化学纯铁塑性高，工业纯铁不完全高塑性。

C——碳含量越高，钢的塑性越差，热加工温度范围窄。

Mn——锰钢具有高加热速度敏感性。

Mn可消除或减轻S 和O的有害作用，使塑性提高。

S——仅微量溶于固溶体，以FeS、MnS等硫化物形式存在于钢中。

含硫量较多，并存在有低熔点的硫的共晶体和化合物时，钢的塑性与变形温度有关。

加热温度高于硫的共晶体和化合物的熔点时，由于软化或熔化使晶间联系削弱，变形时易出现红脆。

网状包围晶粒形式的硫化物降低塑性。

球状硫化物使塑性提高。

P——易出现冷脆，严重影响冷变形。

对热变形影响不大。

O——也会产生红脆。

FeO 、 Al2O3、 SiO2,熔点低分布在晶界的共晶体，由于软化或熔化使晶间联系减弱，出现红脆。

Si：以固溶体形式存在：对塑性影响不大，含量过高，塑性下降。

以硅化物形式存在：变形温度下不溶解，使塑性下降。

Ni、W、Mo：强度↑，塑性↓Cr：塑性↓；V：强度↑，塑性不变。

含量高时，塑性↓；Al：晶界形成AlN，塑性↓Cu：塑性↑，还原气氛中加热，塑性↓；B： <0.02% ，塑性好，达到0.1%，塑性↓。

多余B在晶界形成熔点低共晶体，降低塑性。

铅、锡、砷、锑、铋：低熔点元素，在钢种溶解度低，其中未溶解而剩余的元素，分布在晶界，加热时熔化，使金属失去塑性。

高温合金中影响特别严重，称为“五害”。

H：含量少无影响；含量多冷速快时，白点；N：含量少无影响；含量多时红脆。

稀土：塑性↑。

原因：①减低气体含量；②与有害杂质形成高熔点化合物抵消有害作用；③含硫量降低。

加入量应适当。

恰好抵消杂质的有害作用时，才能使塑性改善。

过多时低熔点多余稀土元素聚集在晶界处起破坏作用。

3金属组织：一：金属宏观组织的影响：对铸态金属：如钢锭：宏观组织由三部分组成：表面层的细晶粒层、垂直于钢锭冷却表面的柱状晶、钢锭中心部分的粗大等轴晶。

形核功：要形成一个临界晶核，必须获得像△G*这样一部分能量，所以称△G*为临界形核功，简称形核功。

晶胚：液态金属中，时聚时散的小晶团称为晶胚临界晶核：在r＝r*时，粒子处于临界状态，因此半径r*的晶核叫做临界晶核。

动态过冷度：能保证凝固速度大于熔化速度的过冷度称为动态过冷度。

粗糙界面：在固、液两相之间的界面以微观来看是高低不平的，存在几个原子层厚度的过渡层，在过渡层中约有半数的位置为固相原子所占据。

光滑表面：在光滑界面以上为液相，以下为固相，液、固两相截然分开，固相的表面为基本完整的原子.伪共晶：不是共晶成分的合金而得到完全共晶的组织叫伪共晶。

不平衡共晶：在不平衡凝固条件下，合金冷却到共晶温度以下时仍有少量液体存在，剩余液相的成分达到共晶成分而发生共晶转变，由此产生不平衡共晶。

离异共晶：在先共晶相数量较多，而共晶体数量甚少的情况下，共晶体中与先共晶相相同的那一相将依附于已有的粗大先共晶相长大，并把先共晶体中的另一部分推向最后凝固的边界处，从而使共晶组织的特征消失，这种两相分离的共晶称为离异共晶。

反应扩散：通过扩散而产生新相的现象被称为反应扩散成分过冷：固溶体结晶时，尽管实际温度分布不变，但液固界面前沿液相中溶质分布发生变化，液相的熔点也随着变化，这种由于液相成分改变而形成的过冷称为成分过冷。

平衡分配系数：达到平衡时，固相线成分也液相线成分之比。

区域熔炼：对于k＜1的合金，溶质富集于末端，始端得到提纯，对于k＞1合金，溶质富集于始端，末端得到提纯。

（利用稳态凝固产生宏观偏析的原理进行金属提炼的办法）有效分配系数：结晶过程中固体在相界处的浓度和此时余下液体的平均浓度之比。

直线法则：在一定温度下，三元合金两相平衡合金的成分点和两个平衡相的成分点必然位于成分三角形内的同一条直线上，这一规律称为直线法则。

重心法则：当三元合金在一定温度下处于三相平衡时，合金的成分点为3个平衡相的成分点组成的三角形的质量重心，由此称之为重心定律。

1.配位数：直接同中心离子（或原子）配位的原子数目叫中心离子（或原子）的配位数2..粗糙界面：液固两相之间的界面从微观上来看是高低不平的，存在几个原子层厚度的过渡层，在过渡层中约有半数的位置为固相原子所占据，由于过渡层很薄，所以，从宏观上来看，界面反而显得平直，不出现曲折小平面，这类界面又称非小平面界面。

3. 交滑移：两个或两个以上的滑移面沿同一滑移方向进行交替滑移的过程4. 有效分配系数：结晶过程中固体在相界处的浓度比上此时余下液体的平均浓度。

5. 应变时效：低碳钢拉伸时，若在超过下屈服点以后卸载并立即重新拉伸，则拉伸曲线不出现屈服点；若卸载后放置一段时间或在200℃左右加热后再进行拉伸，则屈服现象又复出现，且屈服应力进一步提高。

这种现象通常称为应变时效。

6. 过冷度：相变过程中冷却到相变点以下某个温度后发生转变，平衡相变温度与该实际转变温度之差称过冷度7. 形变组织：金属在合金塑性变形时，由于各晶粒的转动，当形变量很大时，各晶粒的取向会大致趋于一致，形变中的这种组织状态叫做形变织构8. 动态过冷度：能保证凝固速度大于融化速度的过冷度称为动态过冷度9. 加工硬化：随着塑性变形的增大，塑性变形抗力不断增加的现象，即强度和硬度升高，塑性和韧性降低。

10. 上坡扩散：由低浓度向高浓度进行的扩散11. 割阶: 位错线上垂直于原位错滑动面的曲折部分12. 伪共晶：在非平衡凝固条件下，某些亚共晶或过共晶成分的合金也能得到全部的共晶组织，这种由非共晶成分的合金所得到的共晶组织称为伪共晶13. 柯氏气团：溶质原子与位错的交互作用，溶质原子将偏聚在位错线附近以降低体系的畸变能形成溶质原子气团。

1、金属的退火处理包括哪三个阶段？简述这三个阶段中晶粒大小、结构的变化答：退火过程分为回复、再结晶和晶粒长大三个阶段。

回复是指新的无畸变晶粒出现之前所产生的亚结构和性能变化的阶段；再结晶是指出现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程；晶粒长大是指再结晶结束之后晶粒的继续长大。

第一章1、金属的特性：晶体特征、导电性、导热性、金属光泽、可塑性、正的电阻温度系数。

2、晶体的特性表现为：具有一定的熔点和物理与力学性能的各向异性。

3、晶体与非晶体的根本区别是：物质的质点在固态下是否作周期性重复排列。

4、布拉菲点阵共有14种，归纳为7个晶系。

5、金属中常见的晶体结构是体心立方结构、面心立方结构和密排六方结构。

6、空间点阵原子、分子或离子忽略其物质性，抽象为规则排列于空间的无数几何点，这种点的空间排列。

简称点阵。

晶格将阵点用一系列直线连接起来，构成的空间格架。

晶胞能完全反映晶格特征的、最小的几何单元。

a；原子堆垛方式：ABABA 7、体心立方配位数8 ；K=0.68；原子半径：r=√34八面体间隙r =0.067a；四面体间隙r =0.126a；四面体间隙大于八面体间隙a；原子堆垛方式：ACBACB 面心立方配位数12；K=0.74；原子半径：r=√24八面体间隙r =0.146a；四面体间隙r =0.06a；八面体间隙远大于四面体间隙a；原子堆垛方式：ABABA 密排六方配位数12；K=0.74；原子半径：r=12八面体间隙r =0.146a；四面体间隙r =0.06a；八面体间隙远大于四面体间隙8、立方晶系晶向指数标定晶向指数[u v w] 晶向族〈u v w〉立方晶系晶面指数标定晶面指数( h k l ) 晶面族｛h k l｝体心立方中原子排列最密的面：体对角面（1 1 0）晶面，最密的晶向：体对角线[1 1 1] 晶向。

面心立方中原子排列最密的面：（1 1 1）晶面，最紧密的晶向是[1 1 0] 晶向。

9、晶面指数标定时，将坐标系原点设在待定晶面之外的结点上；而晶向指数标定是设在欲求晶向上任意一点。

10、晶间间距：晶体中相邻两个平行晶面之间的垂直距离。

11、晶体缺陷：点缺陷（空位，间隙原子）、线缺陷（位错）、面缺陷（晶界，亚晶界）。

12、位错是一种极为重要的晶体缺陷，最基本的类型有两种：刃型位错：柏氏矢量与位错线垂直；螺型位错：柏氏矢量与位错线平行。

金属学原理复习提纲一，晶体学掌握晶体结构、空间点阵、晶胞、晶系、点阵常数、晶面、晶向、晶面族、晶向族和晶面间距等基本概念；了解晶体结构与空间点阵的联系与区别；了解晶体的宏观特性；熟练掌握晶面指数和晶向指数特别是六角晶系指数的的标定；了解面间距和晶面夹角的计算以及晶带定理；了解晶体对称性和晶体投影的相关概念以及理解晶体投影的意义。

●晶体结构：实际原子在三维空间的规则排列。

●空间点阵：阵点在三维空间的规则排列。

●晶胞：表达空间点阵几何规律的基本空间单元。

●晶向晶面：原子列表示的方向和原子组成的平面。

●晶面晶向族：由于点阵对称性，某些非平行的晶面晶向经对称操作后会完全重合，在几何上表现为等价的系列晶面晶向。

●晶体结构与空间点阵的联系与区别：都是不随时间变化的三维空间的规则排列，但空间点阵是晶体结构的几何抽象，空间点阵加上结构基元为晶体结构。

●晶体宏观特性：自限性：自发生长成规则外形。

均匀性：任一部分的性质相同，课看做连续物体。

各向异性：晶体的不同方向上表现出不同性质。

对称性：对称操作可以让晶体重合的性质。

●晶体投影意义：用二维平面图的方式清晰表达点阵中的方向和晶面间关系，利于晶面夹角测量，晶带轴的确定等。

二，晶体结构熟悉三种典型金属晶胞中原子的排列形式，包括晶格常数与原子半径的关系、晶胞内原子数、配位数、致密度、四面体间隙和八面体间隙数目。

了解相、组织、固溶体、金属间化合物、固溶强化、置换固溶体、间隙固溶体、有序固溶体、电子化合物、间隙相和间隙化合物等基本概念；掌握固溶体与金属间化合物的区别；掌握间隙固溶体与间隙相及间隙化合物的联系和区别；熟悉影响置换固溶体和间隙固溶体固溶度的因素；了解金属间化合物的分类及形成控制因素。

●组织：指用显微镜观察到的材料微观形貌的总称。

●固溶体：晶体结构与其某一组元相同的相。

元素间在固态下相互溶解相。

置换，为溶质原子取代溶剂原子位置。

间隙，占据溶剂原子间隙而非结点。

两大特点：晶格畸变和微观不均匀性（溶质原子偏聚）。

金属材料学总复习资料引言金属材料学是材料科学中的重要分支，研究金属材料的性质、结构以及制备工艺等方面。

本文档旨在为金属材料学的学习者提供一份全面的复习资料，以帮助他们更好地理解和掌握金属材料学的关键概念和理论。

本文档将涵盖金属材料的分类、晶体结构、性能测试以及常见金属材料的应用等内容。

一、金属材料的分类根据金属材料内在的性质和用途，金属材料可以分为以下几类：1.纯金属：由单一金属元素组成，具有较高的热导性和电导性，例如铜、铝等。

2.合金：由两种或两种以上金属元素组成，具有较好的力学性能和耐腐蚀性，例如钢、铝合金等。

3.亚稳金属：具有一定的稳定性，但在特定条件下可能发生相变，例如亚稳钢。

4.非晶金属：由无定形结构的金属原子组成，具有高强度和高韧性，例如非晶合金。

二、金属材料的晶体结构金属材料的晶体结构是衡量其性能和特性的重要因素。

晶体结构可以通过以下几种方式进行分类：1.面心立方结构（FCC）：最密堆积方式，常见金属材料如铜、铝等即采用此结构。

2.体心立方结构（BCC）：次密堆积方式，常见金属材料如铁、钨等即采用此结构。

3.密排六方结构（HCP）：常见金属材料如钛、锌等即采用此结构。

理解金属材料的晶体结构可帮助我们更好地理解它们的物理、化学和力学性质，并为后续的材料加工和应用提供指导。

三、金属材料的性能测试金属材料的性能测试是评估其质量和可靠性的重要手段。

常见的金属材料性能测试包括以下几个方面：1.强度测试：包括抗拉强度、屈服强度、抗压强度等。

2.硬度测试：常用方法有布氏硬度、洛氏硬度等。

3.韧性测试：通常使用冲击试验和拉伸断裂试验来评估材料的韧性。

4.热性能测试：包括热膨胀系数测试、热导率测试等。

通过对金属材料的性能测试，我们可以了解其结构与性能之间的关系，并确定最适用于特定应用的材料。

四、常见金属材料及其应用金属材料广泛应用于各个领域，下面列举了一些常见的金属材料及其应用：1.铜：具有良好的导电性能和导热性能，广泛应用于电器、建筑等领域。