一、概述
1、热处理：将钢在固态下加热到预定的温度，保温一定的时间，然后以预定的方式冷却到室温的一种热加工工艺
（1）目的：细化晶粒、消除偏析、降低内应力，使组织和性能更加均匀
（2）预备热处理：热加工后为随后冷拔、冷冲压和切削加工或最终热处理作好组织准备的热处理
（3）热处理原理：钢的加热转变、P转变、M转变、B转变和回火转变
2、钢的临界温度：A1、A3、Acm（过冷度和过热度）
（1）Ac1：加热时P向A转变的开始温度
Ar1：冷却时A向P转变的开始温度
（2）Ac3：加热时先共析F全部融入A的终了温度
Ar3：冷却时A开始析出先共析F的温度
（3）Accm：加热时Fe3CII全部溶入A的终了温度
Arcm：冷却时A开始析出Fe3CII温度
二、珠光体转变
1、P转变：过冷A在临界温度A1以下比较高的温度范围内进行转变
（1）实质：单相A分解为F和Fe3C两个新相的机械混合物的相变过程
（2）扩散型相变：碳的重新分布和铁的晶格改组
2、组织形态和机械性能
（1）片状珠光体：由片层相间的F和Fe3C片组成
P的片间距（S0）：相邻两片F或Fe3C之间的距离→P形成时的过冷度（越大、越小）
一般片状珠光体：在光学显微镜下能明显分辨出F和Fe3C层片状组织形态
S（细片状P）：只能在高倍光学显微镜下才能分辨出F和Fe3C层片状组织形态
T（极细P）：只能在电子显微镜下才能分辨出F和Fe3C层片状组织形态
机械性能：片间距和P团的直径
片间距和直径越小，强度和硬度越高；片间距减小能提高塑性
（2）粒状珠光体：F基体上分布着粒状Fe3C的组织
球化退火或淬火后经过中、高温回火得到
★课程考试大纲要求
考试内容
1）金属学理论
a:金属与合金的晶体结构及晶体缺陷
b:纯金属的结晶理论
c:二元合金相图及二元合金的结晶
d:铁碳合金及Fe-Fe3C相图
e:三元合金相图
f:金属的塑性变形理论及冷变形金属加热时的组织性能变化
（前六章，去掉6.7节 超塑性）
2）热处理原理及工艺
a:钢的加热相变理论
b:钢的冷却相变理论
c:回火转变理论
d:合金的时效及调幅分解
e:钢的普通热处理工艺及钢的淬透性
（后三章）
题型结构
a:基本知识与基本概念题 （约30分）
b:理论分析论述题（约60分）
c:实际应用题（约30分）
d:计算与作图题（约30分）
试题形式
a:选择题
b:判断题
c:简答与计算
d: 综合题等
★样题
一、 选择题（在每小题的五个备选答案中，选出一个或一个以上正确的答案，将其标号填入括号内。正确的答案没有选全或选错的，该题无分。）
1. 与固溶体相比，金属化合物的性能特点是( )。
①熔点高、硬度低； ② 硬度高、塑性高；③ 熔点高、硬度高；
④熔点高、塑性低； ⑤ 硬度低、塑性高
2．若体心立方晶胞的晶格常数为a, 则其八面体间隙 ( )。
① 是不对称的； ② 是对称的； ③ 位于面心和棱边中点；
④ 位于体心和棱边中点； ⑤ 半径为a432－
3．奥氏体是( )。
① 碳在γ- Fe 中的间隙固溶体; ② 碳在α- Fe 中的间隙固溶体;
③ 碳在α- Fe 中的有限固溶体; ④ 碳在γ- Fe 中的置换固溶体；
⑤碳在α- Fe 中的有序固溶体 4．渗碳体是一种 ( )。
① 间隙相；② 金属化合物； ③正常价化合物； ④电子化合物；⑤ 间隙化合物
5．六方晶系的[100]晶向指数，若改用四坐标轴的密勒指数标定，可表示为
第一章
1.作图表示出立方晶系（1 2 3）、（0 -1 -2）、（4 2 1）等晶面和[-1 0 2]、[-2 1 1]、[3 4 6] 等晶向
3.某晶体的原子位于正方晶格的节点上，其晶格常数a=b≠c，c=2/3a。今有一晶面在X、Y、Z坐标轴上的截距分别是5个原子间距，2个原子间距和3个原子间距，求该晶面的晶面参数。
解：设X方向的截距为5a，Y方向的截距为2a，则Z方向截距为3c=3X2a/3=2a，取截距的倒数，分别为
1/5a，1/2a，1/2a
化为最小简单整数分别为2,5,5
故该晶面的晶面指数为（2 5 5）
4.体心立方晶格的晶格常数为a，试求出（1 0 0）、（1 1 0）、（1 1 1）晶面的晶面间距，并指出面间距最大的晶面
解：（1 0 0）面间距为a/2，（1 1 0）面间距为√2a/2，（1 1 1）面间距为√3a/3
三个晶面晶面中面间距最大的晶面为（1 1 0）
7.证明理想密排六方晶胞中的轴比c/a=1.633
证明：理想密排六方晶格配位数为12，即晶胞上底面中心原子与其下面的3个位于晶胞内的原子相切，成正四面体，如图所示
则OD=c/2，AB=BC=CA=CD=a
因△ABC是等边三角形，所以有OC=2/3CE
由于(BC)2=(CE)2+(BE)2
则
有(CD)2=(OC)2+(1/2c)2，即
因此c/a=√8/3=1.633
8.试证明面心立方晶格的八面体间隙半径为r=0.414R
解：面心立方八面体间隙半径r=a/2-√2a/4=0.146a
面心立方原子半径R=√2a/4，则a=4R/√2，代入上式有 R=0.146X4R/√2=0.414R
9.a）设有一刚球模型，球的直径不变，当由面心立方晶格转变为体心立方晶格时，试计算其体积膨胀。b）经X射线测定，在912℃时γ-Fe的晶格常数为0.3633nm，α-Fe的晶格常数为0.2892nm，当由γ-Fe转化为α-Fe时，求其体积膨胀，并与a）比较，说明其差别的原因。
金属学与热处理课后答案
第一章
填表：晶格类
型原子
数原子半径配位数致密
度
体心立
方2a43868%
面心立
方4a421274%
密排六
方6a211274%
5、作图表示出立方晶系（123）、（0-1-2）、（421）等晶面和[-102]、[-211]、[346]等晶向
10、已知面心立方晶格常数为a，分别计算（100）、（110）、和（111）晶面的晶面间距；并求出
【100】、【110】和【111】晶向上的原子排列密度（某晶向上的原子排列密度是指该晶向上单位
长度排列原子的个数）
答：（100）：
（110）：（111）
：
14、何谓组元？何谓相？何谓固溶体？固溶体的晶体结构有何特点？何谓置换固溶体？影响其固溶
度的因素有哪些？
答:组元：组成合金最基本的、独立的物质。
相：合金中结构相同、成分和性能均一并以界面相互分开的组成部分。
固溶体：合金组元之间以不同的比例相互混合形成的晶体结构与某一组元相同的固相。
固溶体的晶体结构特点：固溶体仍保持着溶剂的晶格类型，但结构发生了变化，主要包括以下
几个方面：1)有晶格畸变，2)有偏聚与有序，3)当低于某一温度时，可使具有短程有序的固溶体
的溶质和溶剂原子在整个晶体中都按—定的顺序排列起来，转变为长程有序，形成有序固溶体。
置换固溶体：溶质原子位于溶剂晶格的某些结点位置所形成的固溶体。
影响置换固溶体固溶度的因素：原子尺寸，电负性，电子浓度，晶体结构
15、何谓固溶强化？置换固溶体和间隙固溶体的强化效果哪个大？为什么？
答：固溶强化：在固溶体中，随着溶质浓度的增加，固溶体的强度、硬度提高，而塑性、韧性
有所下降的现象。间隙固溶体的强化效果大于置换固溶体的强化效果。原因：溶质原子与溶剂原子
的尺寸差别越大，所引起的晶格畸变也越大，强化效果越好。间隙固溶体晶格畸变大于置换固溶体
的晶格畸变
16、何谓间隙相？它与间隙固溶体及复杂晶格间隙化合物有何区别？
答：间隙相：当非金属原子半径与金属原子半径的比值小于0.59时，形成的简单的晶体结构称
