金属学与热处理期末复习总结

金属学与热处理第一章、金属的晶体结构名词解释金属、金属键、晶体、阵点、空间点阵、晶格、晶胞、配位数、致密度、晶面、晶向、晶带、晶带轴、多晶体、晶体缺陷、空位、晶格畸变、位错、柏氏矢量、晶体表面、晶界、亚晶界、层错填空bcc、fcc、hcp三种晶体结构的原子数、原子半径、配位数、致密度、堆垛方式。立方晶系中给出指定的晶向指数或晶面指数（取倒数化整数！！）的坐标。刃型位错中位错线中既有正应变又有切应变，对于正刃型位错，滑移面之上受压应力，滑移面之下受拉应力。位错线、运动方向、滑移方向之间的关系。螺型位错。空位类型、晶体缺陷种类、点缺陷种类选择Fe在不同温度下体积的变化。P18-19例如：在912℃（其晶格常数为0.02464nm）转变为（其晶格常数为0.0486nm）时的休积（）A膨胀B收缩C不变D不能确定四面体八面体间隙（考研）例如：若面心立方晶体的晶格常数为a，则其八面体间隙（）。A是不对称的B是对称的C位于面心和棱边中点D位于体心和棱边中点各向异性、各向同性。判断晶面指数代表一组平行的晶面。实际金属是由许多结晶位向都完全相同的小晶粒组成的。(X)金属学与热处理第二章、纯金属的结晶名词解释结晶、过冷度、结晶潜热、结构起伏（相起伏）、均匀形核、非均匀形核、光滑界面、粗糙界面、成分过冷填空结晶过程是形核与长大的过程。金属结晶的条件。三个控制结晶后晶粒大小的方法。晶体长大机制铸锭三晶区判断过冷度越大，晶体生长速度越快，晶粒长得越粗大（？）过冷度越大，形核率与线长大速率的比值越大，则获得的晶粒越细小。（？）金属以及合金由液态转变为固态的过程称为结晶，是一个典型的相变过程。（？）金属晶粒越细小，强度和硬度则越高，同时塑性韧性也越好（？）大题分析纯金属生长形态与温度梯度的关系形核率的影响因素晶粒细化的方法铸造三晶区形成的条件以及铸造组织的控制。铸造缺陷。金属材料及热处理第四、五章铁碳合金与三元相图12一、去年考点（20分左右）1.室温下含有P组织的含碳量范围0.0218-4.3%2.亚共析钢的成分计算3.三元相图的成分三角形中，某一点的成分含量计算；平行于一边的变温截面（课本144页）二、铁碳合金与铁碳相图需要掌握的主要内容1.铁碳相图的基本形式。包括相区、各线、相转变、基本相的种类、结构与性质2.典型合金的平衡凝固及组织形成过程。3.铁碳合金室温平衡组织的类型与形态。了解各种组织存在的温度区间4.利用铁碳相图计算七大类材料的室温组织会画相图会分析平衡组织1314（一）名词解释1.同素异构转变2.初生相：直接从液体中结晶出来的相3.二次结晶：由固溶体中析出另一个固相的过程称为脱溶过程，即过饱和固溶体的分解过程。4.二次相：二次结晶时析出的相称为次生相或二次相5.蝴蝶形规律：P1366.单变量线：P1407.第三章补充：离异共晶、伪共晶、伪共晶体、不平衡结晶、成分偏析、区域偏析1.碳在三大固溶体的极限溶解度（温度、含量）2.A4温度3.A3温度4.共晶点（温度、成分）5.包晶点6.共析点7.渗碳体成分8.室温下，三次渗碳体含量最大的铁碳合金9.共晶、共析、包晶转变的碳含量范围（二）区间范围三、相图分析1.基本概念初生相先共晶相二次结晶二次相组织组成物：在显微组织中能够清楚的区分开，是显微组织的独立部分相组成物：从相的组成看相的成分相含量组织含量用不同的线段3.2Fe-Fe3C相图过共析钢共析钢共晶白口铁亚共晶白口铁过共晶白口铁碳素钢白口铸铁亚共析钢工业纯铁四条垂直线Fe-Fe3C相图：相Fe-Fe3C相图：组织1.16点2.3水平线HJB、ECF、PSK线3.初生、二次、三次渗碳体脱溶线CD、ES、PQ(碳的溶解度曲线)1.工业纯铁：三次渗碳体在组织中占的最大含量？2.共析钢：珠光体中组织含量？相含量？（应该用室温的求）3.亚共析钢：Wc=0.4，先共析铁素体与珠光体的含量，相含量4.共晶白口铁：组织演变过程，计算莱氏体中共晶渗碳体、共析渗碳体、二次渗碳体（16年考研）5.亚共晶白口铁：组织演变过程，计算二次渗碳体含量6.过共晶白口铁：组织演变过程，计算室温组织中一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体（15年考研）先共晶先共晶所以只算先共晶奥氏体脱溶出的二次渗碳体就可以了先共晶杠杆定律计算二元相图中平衡状态下两平衡相的相对质量分数。杠杆的支点是两相合金的成分点，端点分别是两个相的成分点。%5.11%1000008.069.60008.077.03CFeM%5.88%1000008.069.677.069.6M相的质量分数Fe3C相的质量分数Fe3CA(0.0008)B(6.69)0.77C23三元相图ABCwCwBwA1、浓度△顶点代表纯组元A、B、C2、△的边代表二元合金AB=BC=CA=100%＝边长3、△内任一点都代表一个三元合金OxaxbxcO点合金xa+xb+xc=100%一、成分三角形的表示方法等边三角型＋顺时针坐标——浓度（成分）三角形确定合金I的成分ABC908070605040302010102030405060708090102030405060708090←A%B%C%II点：A%=60%B%=30%C%=10%BCA←A%B%C%1）与某一边平行的直线PQ含对角组元浓度相等BCA←A%B%C%Da1′a2′c2c12）过某一顶点作直线a1a2FE常数22221111''%%BcCaBcBaBcBaBcCaCA二、直线法则ABCPQRαβO1、已知成分的P、Q合金，熔配成新合金R，其成分必在PQ连线上，且在重量重心上。Pw2、O合金，在某一温度分解成α、β，则α、β的连线必通过O，且O在α、β直线重量重心上，α、β的相对量为：%100%Ow%100%OwPRQwRQ二、重心定律1、已知成分P、Q、N，熔配成新合金R，则R在△PQN内，且在重心上。NRwQRwPRwNQPABCR%100%''OwABCαγβO证明：（1）先熔配PQn（2）再熔配nNR在nN重心在△PQN重心2、已知成分的O合金，在某一温度分解成α、β、γ，则O位于△αβγ重量重心上。'''QPNnqp%100%''Ow%100%''OwCABEE3E1E2C1C2C3A1A2A3B1B2B3TCTATBLALBLC三个两相平衡区（匀晶反应）CABEE3E1E2C1C2C3A1A2A3B1B2B3TCTATBLA+CLA+BLB+C三个三相相平衡区（共晶反应）三条二元共晶线（E1E、E2E、E3E、）CABEE3E1E2C1C2C3A1A2A3B1B2B3TCTATBA+B+CLA+B+C一个四相平衡区（共晶反应）一个三元共晶点E题型一变温截面作图（P142图5-15（b）,P143图5-16，图5-17，图5-18，图5-19）共轭连线四相平衡共晶平面●o点合金，室温组织：初晶A+两相共晶(A+C)+三相共晶(A+B+C)●题型二某一点的组织变化分析o成分点合金的凝固过程，计算室温组织含量？题型三某一点的室温组织含量投影图●分析o成分点合金的凝固过程：①在t3温度，对应1点，L→A；②降温，L成分沿Ao变化，在t5温度，对应2点，L为q点成分，L’→A+C；此时，Q初A=(oq/Aq)×100%QL=(Ao/Aq)×100%③降温，L’成分沿e3E变化，每瞬时析出的(A+C)共晶成分由qE延长线与AC线的交点确定(直线法则)，在L’成分达到E点后，先后析出的(A+C)的平均成分应为Eq连线与AC边的交点(重心定律)。此时，Q(A+C)=(Ao/Aq)×(Eq/Ef)×100%QL”=Q(A+B+C)=(Ao/Aq)×(qf/Ef)×100%④室温组织初晶A+二相共晶(A+C)+三相共晶(A+B+C)★思考：室温下组成相A、B、C的质量百分含量？第六章金属的塑形变形与断裂1.(重点)滑移应力在0~σe发生弹性形变，在σe~σs发生屈服(弹塑性变形)，在σs~σb发生纯塑性变形，在σb~σK发生缩颈。晶体的一部分相对于另一部分沿某些晶面和晶向发生相对滑动的结果。是特定晶面沿特定晶向发生的相对滑动。不发生结构的改变。1）滑移系：滑移面与该面上一个滑移方向的组合。滑移面总是原子排列最密的晶面，滑移方向也是原子排列最密的晶向；滑移系数目越多，材料越容易实现变形；通常塑性变形能力强弱：面心立方结构体心立方结构密排六方结构。2）滑移的临界分切应力：𝜏𝐾=𝜎𝑆cos𝜑cos𝜆，其中𝜎𝑆为屈服极限，λ为外力与滑移方向的夹角，φ为力与滑移面的夹角。软取向：φ=λ=45度时，𝜎𝑆为最小值，易滑移。硬取向：φ=90度或λ=90度时，𝜎𝑆为无穷大，滑移系无法开动。3）多滑移：两个或更多的滑移系上进行的滑移。交叉形滑移带。4）交滑移：两个或多个相交的滑移面沿同一滑移方向滑移，出现波纹状滑移带。第六章金属的塑形变形与断裂1）变形特点：i.各晶粒变形不同时性；ii.晶粒间、晶粒内变形的不均匀性；iii.相邻晶粒变形的协调性。产生原因：位错在晶界处塞积；塞积应力场与外应力场叠加引起相邻晶粒的变形。5）滑移的位错机制：位错运动是晶体滑移的主要方式。特点：所需切应力小；原因：仅需少量原子的弹性偏移。6）位错交割与塞积：是形变强化现象的源头，且与位错运动受阻有关。2.孪生把对称的两部分晶体称为孪晶，形成孪晶的过程称为孪生。一种特殊的塑性变形；晶体中有限宽度的部分产生一个均匀切变；切变得到孪晶；孪生不改变晶体结构，但改变有限区域内的晶体位向。孪生的特点：在切应力作用下发生，其临界切应力远大于滑移时。是一种均匀切变。孪晶有对称关系，在一定范围内改变了晶体的取向。3.(重点)多晶体塑性变形1）单相固溶体的变形固溶强化：由于固溶体中存在着溶质原子，使得合金的强度，硬度提高，而塑性，韧性有所下降的现象。强化效果随溶质原子的加入量增加而增加。2）多相合金的塑性变形各相的性能、形态、分布、大小影响合金变形i两相均有一定塑性合金的变形能力取决于两相的体积分数，视为两相性能的混合。ii塑性相+硬脆相合金变形能力取决于硬脆相的形态、大小、分布、数量。1.片状塑性相+片状脆性相(片状珠光体组织)2.等轴状塑性相+颗粒状脆性相(粒状珠光体组织)a)脆性第二相可变形时b)脆性第二相不可变形时2）晶粒大小对塑性变形的影响同种材料多晶体强度高于单晶体强度；平均晶粒越细小，多晶体强度越高。细晶强化：晶粒越细小，屈服强度、硬度越高，塑性与韧性越好。机理：1.位错塞积应力集中程度小，开动相邻晶粒的位错需要更高的外应力；2.变形不均匀程度小，晶粒间、晶粒内与晶界处因变形不均匀导致的应力集中减轻，材料不易断裂，变形能力高；3.单位体积晶界面积大，裂纹扩展阻力大，韧性好。4.(重点)合金的塑性变形5.(重点)塑性变形对金属组织与性能的影响1）显微组织与亚结构的变化i.组织：晶粒沿着变形方向伸长或压扁，变形量很大时形成纤维组织。ii.亚结构细化：随变形量增大，位错胞变多、变小，并逐渐成为细长的变形胞；位错密度提高，相互缠结在晶粒内形成胞状亚结构。iii.形成形变织构：各个晶粒在空间取向上逐渐趋于一致的组织状态。2）性能的变化加工硬化（形变强化）：强度（硬度）显著提高，而塑性韧性下降的现象。硬化机制：运动位错间交互作用。可以强化金属，实现金属成形工艺，但会增加冷成形加工过程的变形抗力(可通过退火消除)。3）残余应力变形功一部分转变为储存能，以各类残余应力的形式表现。一般有害应消除，但也可有特殊的强化效应——表面残余压应力提高疲劳强度。分类：i.宏观残余应力(第一类内应力)由宏观变形不均匀性引起的，易导致工件变形ii.微观残余应力(第二类内应力)由晶粒或亚晶粒之间的变形不均匀性引起，易导致工件开裂。iii.点阵畸变(第三类内应力)由点阵缺陷(如空位、间隙原子、位错等)引起的，引起晶体的强化并使之处于热力学不稳定状态。201