1、第1章金屬和合金的晶體結構1.1 金屬原子的結構特點：最外層的電子數很少，一般為12個，不超過3個。金屬鍵的特點：沒有飽和性和方向性結合力：當原子靠近到一定程度時，原子間會產生較強的作用力。結合力=吸引力十排斥力結合能=吸引能十排斥能（課本圖1.2） 吸引力：正離子與負離子（電子云）間靜電引力，長程力 排斥力：正離子間，電子間的作用力，短程力固態金屬原子趨于規則排列的原因：當大量金屬原子結合成固體時，為使固態金屬具有最低的能量，以保 持其穩定狀態，原子間也必須保持一定的平衡距離。1.2 晶體：基元在三維空間呈規律性排列。晶體結構：晶體中原子的具體排列情況，也就是晶體中的這些質點在三維空間有規律

2、的周期性的重復排列方式。晶格：將陣點用直線連接起來形成空間格子。晶胞：保持點陣幾何特征的基本單元三種典型的金屬晶體結構（要會畫晶項指數，晶面指數）共帶面：平行或相交于同一直線的一組晶面組成一個晶帶，這一組晶面叫做共帶面 晶帶軸：同一晶帶中所有晶面的交線互相平行，其中通過坐標原點的那條直線。多晶型轉變或同素異構轉變：當外部的溫度和壓強改變時，有些金屬會由一種晶體結構向另一種晶體結構轉變。1.3 合金：兩種或兩種以上金屬元素，或金屬元素與非金屬元素，經熔煉、燒結或其它方法組合而成并具有 金屬特性的物質。 組元：組成合金最基本的獨立的物質，通常組元就是組成合金的元素。相：是合金中具有同一聚集狀態、相

3、同晶體結構，成分和性能均一，并以界面相互分開的組成部分。固溶體：合金的組元通過溶解形成一種成分及性能均勻的、且結構與組元之一相同的固相，稱為固溶體。與固溶體結構相同的 組元為溶劑，另一組元為溶質。固溶體的分類：按溶質原子在溶劑晶格中的位置：置換固溶體 與間隙固溶體。按溶質原子在固體中的溶解度：分為有限固溶體和無限固溶體。按溶質原子在固溶體內分布規則：分為 有序固溶體 和無序固溶體 固溶強化：在固體溶液中，隨著溶質濃度的增加，固溶體的強度、硬度提高，塑性韌性下降。間隙相：當非金屬原子半徑與金屬原子半徑的比值小于0.59時，將形成具有簡單晶體結構的金屬間化合物。間隙化合物：與間隙相相反（比值大于

4、0.59）。1.4 點缺陷：空位 間隙原子 置換原子。線缺陷：線缺陷就是各種類型的位錯。它是指晶體中的原 子發生了有規律的錯排現象。（刃型位錯、螺型位錯、混合型位錯）滑移矢量：表示位錯的性質，晶格畸變的大小的物理量（刃型位錯的柏氏矢量與其位錯線相垂直；螺形位錯的柏氏矢量與其位錯線平行。）。面缺陷：晶體的面缺陷包括晶體的外表面（表面或自由界面）和內界面兩類，其中的內界面又有晶界、亞 晶界、 小角度晶界、大角度晶界：兩相鄰晶粒位向差小于或大于 10。相界面的結構有三類： 共格界面、半共格界面、非共格界面 習題3、5做一下第2章純金屬的結晶2.1 結晶：結晶是指從原子不規則排列的液態轉變為原子規則排

5、列的晶體狀態的過程。 同素異構轉變：金屬從一種固態過渡為另一種固體晶態的轉變過冷度：理論結晶溫度與實際結晶溫度之差。過冷是結晶的必要條件。（金屬不同過冷度也不同，金屬純度越高過冷度越大。過冷度的速度取決于，冷卻速度越大過冷度越大實際潔凈無度越低，反之） 金屬結晶：孕育一出現晶核一長大一金屬單晶體2.2 從液體向固體的轉變使自由能下降 .液態金屬結晶時，結晶過程的推動力是 自由能差降低（ F）是自由能增加，阻力是自身放熱2.3 近程有序：在液體中的微小范圍內，存在著緊密接觸規則拍了的的原子集團。遠程有序：在大范圍內原子時無序分布的，在晶體中大范圍內卻是有序排列的。結構起伏或相起伏： 近程有序在金

6、屬液體中各處瞬間出現、瞬間消失、此起彼伏、變化不定的現象。液態金屬重要特點：存在著相起伏，只有在過冷液體中的相起伏才能成為晶胚。2.4 固態晶核兩種形核方式：均勻形核（是指完全依靠液態金屬中的晶胚形核的過程）非均勻形核（是指晶胚依附于液態金屬中的固態雜質表面形核的過程）。晶核半徑與 G的關系：當r<rk時，晶胚的長大使系統自由能增加，晶胚不能長大。r = rk時,zG最大，這樣的晶胚稱為臨界晶核，rk為臨界晶核半徑。r>rk時，晶胚成為穩定的晶核。 臨界晶核半徑：晶胚剛好可以自發的長大成為穩定地晶核時的半徑叫做臨界 晶核半徑均勻形核是在過冷液態金屬中，依靠結構起伏形成大于臨界晶核的

7、晶胚，同時必須從能量起伏中獲得形核功，才能形成穩定的晶核。 形核功：半徑為臨界晶核半徑的晶胚繼續長大成為穩定晶核所需要做的最小功 形核率N受兩個矛盾的因素控制，一方面隨過冷度增大，rk、 減小，有利于形核；另一方面隨過冷度增大，原子從液相向晶胚擴散的速率降低，不利于形核。形核率可用下式表示：N=N1N22.5 決定晶體長大方式和長大反方式主要原因：晶核界面結構、界面附近的溫度分布及潛熱的釋放和逸散條件。生長線速度：單位時間內晶體長大的線速度。活性質點：滿足點陣匹配原理的界面，可對形核起催化作用。變質處理：在澆注前往液態金屬中加入形核劑，促進大量非均勻形核來細化晶粒的方法變質劑：能提供結晶核心，

8、或起阻止晶粒長大的作用的物質。晶體長大的機制：二維晶核長大機制、螺形位錯長大機制、垂直長大機制。常溫下，金屬晶粒越細小，則 強度硬度越高，塑性韌性也越好細化晶粒的方法：（1）提高過冷度。降低澆鑄溫度，提高散熱導熱能力適用于小件。（2）化學變質處理，加入形核劑（孕育劑）。促進非均勻形核，阻礙晶粒長大。（3）振動和攪拌。輸入能量提高形核率；使凝固過程中正在長大的晶體破碎，增加核心。第3章 二元合金相圖和合金的凝固（ 掌握二元合金圖） 相圖：是表明合金系中各種合金相的平衡條件和相與相之間關系的一種簡明示圖平衡：是指在一定條件下合金系中參與相變過程的各相的成分和質量分數不再變化所達到的一種狀態。影響相

9、結構的因素：1、負電性因素2、原子尺寸因素 3、電子濃度因素建立相圖的方法：熱分析法，金相組織法，X射線分析法，硬度法，電阻法，熱膨脹法，相律：熱力學平衡條件下，系統的組元數、相數和自由度數之間的關系。表達式：f=c-p+2;壓力為常數時，f=c-p+1。杠杠定律：（書上p67公式牢記）有序固溶體：又稱為超點陣，溶質原子按適當比例并按一定順序和一定方向圍繞溶劑原子分布時就形成有 序固溶體。置換固溶體：指溶質原子位于溶劑晶格的某些節點位置所形成的固溶體。間隙固溶體：溶質原子填入溶劑原子間的一些間隙中形成的固溶體。晶格畸變：由于異類原子的溶入或塑性變形等原因造成的點陣中的原子偏離其正常平衡位置的現

10、象。影響固溶度的因素：1、原子尺寸因素 2、負電性因素3、電子濃度因素 4、晶體結構因素 5、溫度因素 只有上造質/ . r蟄劑<0.59 .用一，.寸有亙熊娶或回隙.回搭住?.金屬間化合物一般具有高熔點、高硬度、和脆性大。分類：1、正常價化合物2、電子化合物3、間隙相合間隙化合物。固溶體合金結晶兩大特點：1異分結晶一結晶時結晶出的固相與液相成分不同，也稱為選擇性結晶。2變溫結晶一固溶體合金的結晶需要在一定溫度范圍內進行。晶內偏析：一個晶粒內部化學成分不均勻現象。枝晶偏析：樹枝晶的枝干和枝間化學成分不均勻的現象。消除枝晶偏析：擴散退火或均勻化退火對偏析的影響：1.與分別配系數K0有關（卜

11、0大于1, k0值越小偏析越大；k0大于1, k0越大偏析越大）2.原子擴散（成反比）3.冷卻速度（一般冷卻速度越大偏析越嚴重）成分過冷：液界面前沿液相中的成分有所差別，導致固液界面前沿的熔體的溫度低于實際液相線溫度，從而產生的過冷。四種相圖（又要有術記住的）共晶反應式為Ld - a c+ 0 e共晶反應的特點是 發生共晶反應時三相共存，它們各自的成分是確定的，反第四章鐵碳合金鐵素體：碳溶于a鐵中的間隙固溶體，體心立方晶格，性能與純鐵基本相同，塑性和韌性很好，但其強度很低居里點也是770 C,最大溶碳能力 727c時為0.0218%。奧氏體：碳溶于丫鐵中的間隙固溶體，面心立方晶格，塑性很好，但

12、具有順磁性，比容最小。最大溶碳能力 1148 c 時為 2.11%。S鐵素體：碳溶于*Fe中的間隙固溶體。體心立方晶格，最大溶碳能力1495c時為0.09%。滲碳體：鐵與碳形成的間隙化合物 Fe3C。屬正交晶系，復雜立方晶格。具有很高的硬度，但塑性很差，延伸率接近于零，居里溫度為 230 C,又稱A0轉變。含碳量6.69%P110圖4.5、 P119圖4.21 （兩圖要求默寫想辦法記住）第六章金屬及合金的塑性變形與再結晶取向因子、軟取向、硬位向（書上自己背，有點難打這字）滑移：晶體的一部分相對于另一部分沿某些晶面和晶向發生滑動時晶體產生塑性變形的方式。滑移線：經塑性變形，滑移面與晶體表面的交線

13、。 滑移系：由一個滑移面與其面上的一個滑移方向組成的滑移系。滑移帶：由一族相互平行的滑移線組成的帶稱為滑移帶。絲織構：在拉拔時形成，特征是各晶粒的某一晶向與拉拔方向平行或接近平行。板織構：在軋制時行成，特征是各晶粒的某一晶面平行于軋制平面，而某一晶向平行于軋制方向。攣生：晶體的一部分沿一定的晶面（攣晶面）和一定的晶向（攣生方向），相對于另一部分晶體作均勻的切變過程。晶界強化的原理：1、由于晶界的增多，使位錯在晶界處運動受到的阻礙加大。2、由于各晶粒間存在位向差，為了協調變形，要求每個晶粒必須進行多滑移，發生位錯的交割，使位錯運動困難。3、 小晶粒內位錯塞積群引起的應力集中小，引起變形開裂的機會

14、少，可以承受大變形量。加工硬化及原理：金屬材料在外力作用下發生塑性變形的過程中，由位錯增殖機構產生了越來越多的位錯，形成胞狀形變亞結構，使亞晶粒細化，提高了基體強度。同時這些位錯發生相互交割，一方面 形成割階，增大了位錯的長度；另一方面可能形成一種使位錯難以運動的固定割階。成為后續 位錯運動的障礙。提高了金屬的變形抗力。使材料的塑性、韌性下降的現象。殘余應力分類：（殘余應力在第一、二、三類內應力中的分配為：1: 10: 100）1、宏觀內應力（第一類內應力），由物體各部分變形不均勻產生，在物體整個范圍內處于平衡的力。2、微觀內應力（第二類內應力），由晶粒或亞晶粒變形不均勻產生，在晶粒亞晶粒范圍

15、處于平衡的力。3、點陣畸變（第三類內應力），儲存在晶體缺陷中。3、解理斷裂：斷口特征為河流花樣，是在正應力作用下的一種穿晶斷裂。退火過程包括：回復、再結晶、晶粒長大三個階段。回復：冷塑性變形的金屬在加熱時，在光學顯微組織發生改變前所產生的某些亞結構和性能的變化過程。再結晶：冷變形后的金屬加熱到一定溫度之后，在原來的變形組織中重新產生了無畸變的新晶粒。而性能也發生了明顯變化，并恢復到完全軟化狀態。再結晶的驅動力也是彈性畸變能的降低。影響再結晶溫度的因素主要有：1、變形程度2、金屬純度3、加熱速度和時間=i .，.一，.，=，*. .，!，一.贅理宜邑屈少叫巴塞.：1、變形程度2、原始晶粒尺寸 3

16、、合金元素和雜質 4、變形溫度（溫度 回 復程度越大）再結晶晶粒正常長大的驅動力：晶粒長大前后總的界面能差。影響再結晶晶粒長大的因素：1、溫度2、雜質及合金元素 3、第二相質點 4、相鄰晶粒之間的位向差。 rr rr r r LiRm1, ll r-卜 r -lii r超塑性：某些材料在特定條件下進行拉伸時，能獲得特別大的均勻塑性變形，其伸長率可達2001000%,而不致過早產生縮頸和斷裂，這種現象臨界變形度：對應于得到特別粗大的再結晶晶粒的變形度叫做臨界變形度。再結晶晶粒反常長大叫做二次再結晶。帶狀組織：復相合金中的各個相，在熱加工時沿著變形方向交替的呈帶狀分布，這種組織稱為帶狀組織.W用正

17、火消除.第7章鋼在加熱和冷卻時的轉變熱處理：通過對材料進行加熱、保溫、冷卻的操作方法使鋼的組織結構發生變化，以獲得所需性能的一種工藝。奧氏體的形成四個步驟：奧氏體晶核的形成奧氏體晶粒長大殘余滲碳體溶解奧氏體成分均勻化影響奧氏體形成速度的因素：1.加熱溫度的影響2.原始組織的影響3.化學成分的影響1 .奧氏體的晶粒度： 通常分為8級，1級最粗，8級最細，8級以上為超細晶粒。a、起始晶粒度：指珠光體剛剛全部轉變為奧氏體時的晶粒度。b、實際晶粒度：指鋼在具體的熱處理或熱加工條件下實際獲得的奧氏體晶粒度c、本質晶粒度：不是指具體的晶粒大小，只表示鋼的奧氏體晶粒長大的傾向性2 .影響奧氏體晶粒長大的因素

18、 1.加熱溫度和保溫時間的影響 2.加熱速度的影響3.質量分數的影響4.合金元 素的影響。過冷奧氏體：在臨界點以下存在且不穩定的將要發生轉變的奧氏體。珠光體型轉變：過冷奧氏體在A1550 C溫度范圍內，將分解為珠光體類組織。高溫轉變珠光體分為三類： 珠光體（A1650C）索氏體（650600 ）屈氏體（600550 ）粒狀珠光體：鐵素體基本上分布著粒狀滲碳體的組織。一般是經過球化退火得到或淬火后經中、高溫回火得到的粒狀珠光體的機械性能主要決定于滲碳體顆粒的大小、形態與分布。馬氏體：碳在a Fe中的過飽和間隙固溶體。馬氏體轉變：鋼從奧氏體狀態快速冷卻，在較低溫度下發生的無擴散型相變叫做馬氏體轉變

19、。M相變發生的條件:1、過冷A必須以大于臨界淬火速度的速度冷卻2、必須過冷到Ms點以下。M 一一的組織形態；一1、板條狀M :亞結構為高密度位錯，又稱為位錯M,其形成后由于溫度較高發生自回火，容易形成體心立方M空間形態：扁條狀的，每個板條為一個單晶體，相鄰的板條之間往往存在薄殼狀的殘余奧氏體。性能特點：高強度、高硬度、 韌性和塑性好。1、片狀M :亞結構為攣晶，又稱攣晶馬氏體。存在大量顯微裂紋。空間形態：為雙凸透鏡狀，光學顯微鏡下呈針狀或竹葉狀性能特點：高強度、高硬度、韌性很差。M.高強度“高硬度的原因二.1、固溶強化（過飽和的 C的溶入造成嚴重晶格畸變，形成與位錯交互作用的強烈應力場）2、相

20、變強化（M相變形成的高密度位錯的板條狀M或者是具有微細攣晶亞結構的片狀M都阻礙位錯的運動） 3、時效強化（時效后 C及合金元素的偏聚形成科氏氣團，釘扎位錯，提高強度）5、可逆性M轉變的特點：1、無擴散性2、切變共格性3、存在慣習現象4、在一個溫度范圍內進行 貝氏體是鐵素體和碳化物組成的機械混合物。下貝氏體是鐵素體和£碳化物組成的機械混合物。600350C轉變形成的是B上特征是 羽毛狀。強度低，韌性差。350Ms轉變形成的是B下特征是黑色針狀。具有高密度位錯，無攣晶亞結構，強度和韌性都很好。魏氏組織：含碳量小于0.6或大于1.2的鋼當加熱溫度過高并以較快速度冷卻時，先共析F或先共析Cm從A晶界沿A 一定晶面往晶內近于平行的生長， 并呈針片狀析出形成的針狀 F+P或Cm+P組織叫 做魏氏組織。是鋼的一種過熱缺陷。第八章鋼的熱處理工藝完全退火：將工件加熱至 AC3以上2