名詞解釋：1,金屬：技術是具有正的電阻溫度系數的物質，其電阻隨溫度的升高而增加；而非金屬的電阻的溫度系數為負值。2，金屬鍵：貢獻出價電的原子，則變為正離子，沉浸在電子云中，他們依靠運動于期間的公有化的自由電子的靜電作用而結合起來，這腫結合方式叫作金屬鍵，它沒有飽和性和方向性。3，晶體：原子在三維空間作有規則的周期性排列的物質成為晶體，金屬一般均為晶體。4，熔點：是晶體向非晶體狀態的液體轉變的臨界溫度。5，晶體結構：晶體結構是指晶體中的原子在三維空間有規律的周期性的具體排列方式。6，陣點：為了清楚的表明原子在空間排列的規律性，常常將構成晶體的原子（或原子群）忽略，而將其抽象為純粹的幾何點，稱之為陣點。7，晶格：為了方便起見，常人為的將陣點用直線連接起來形成空間格子，稱之為晶格。8，晶胞：為了簡便起見，可以從晶格中選取一個能夠完全反映晶格特征的最小的幾何單元，來分析晶體中原子排列的規律性，這個最小的幾何單元稱之為晶胞。9，配位數：指晶體結構中與任一個原子最臨近、等距離的原子數目。10，致密度：若把原子看成剛性圓球，那么原子之間必然有空隙勛在，原子排列的緊密程度可用原子所占體積與晶胞體積之比表示，稱之為致密度或密集系數，用K=nV1/V表示。11，晶面晶向：在晶體中，由一系列原子組成的平面稱為晶面，任意兩個原子之間練線所指的方向稱為晶向。晶向族：原子排列相同但空間位不相同的所有晶向稱為晶向族。晶向指數：為了便于研究和表述不同晶面的原子片列情況極其在空間的位向，需要有一種傳統的表示方法，這就是晶面指數和晶向指數。晶粒：一般固態金屬均是由很多結晶顆粒所組成，這些結晶顆粒稱之為晶粒。多晶型轉變（同素異構轉變）：當外部條件（如溫度壓強）改變時，金屬內部由一種晶體結構向另一種晶體結構轉變稱為同素異構轉變。能量起伏：對一個原子來說，這一瞬間的能量可能高一些，另一瞬間可能低一些，這種現象叫作能量起伏。空位：在某一溫度下的某一瞬間，總有一些原子既有足夠高的能量，以克服周圍原子對他它的約束，脫離開原來的平衡位置遷移到別處，于是，在原位置上出現了空結點，這就是空位。晶格畸變：由于空位的存在，其周圍原子失去了一個臨近原子而使相互間的作用失去平衡，因而他們朝空位方向稍有移動，偏離其平衡位置，這就在空位的周圍出現了一個涉及幾個原子間距范圍的彈性畸變區，簡稱為晶格畸變。間隙原子：處于晶格間隙中的原子即為間隙原子。置換原子:占據在原來基體原子平衡位置上的異類原子稱為置換原子。線缺陷:晶體中的線缺陷就是各種類型的的位錯，它是在晶體中某處有一列或若干原子發生了有規律的錯排現象，使長度達幾百至幾萬個原子間距、寬約幾個原子艱巨范圍內的原子離開其平衡位置，發生了有規律的錯動。有兩種類型；一種是刃型位錯，一種是螺型位錯。柏氏矢量：人們設想，最好有一個量，用它不但能表示位錯的性質，而且還可以表示晶格畸變的大小和方向，從而使人們在研究位錯時能夠拜托位錯區域內原子佩列具體細節的約束，這就是柏氏矢量。位錯密度：通常把單位體積中所包含的位錯的總長度稱為位錯密度。用p=L/V.晶體表面：晶體表面是指金屬與真空或氣體、液體等外部介質相接觸的界面。表面能：將單位面積上升高的能量稱為比表面能，簡稱表面能。單位J/m2晶界：晶體結構相同但是位向不同的晶粒之間的界面稱為晶粒間界，簡稱晶界。亞晶界：實際晶體中，每個晶粒內的原子排列并不是十分整齊的，往往能夠關擦到這樣的亞結構，由直徑為10—100um的晶體塊組成，彼此之間存在極小的位向差。這些晶塊之間的內界面稱為亞晶界。層錯：在實際晶體中，晶體堆垛順序發生局部差錯而產生的一種晶體缺陷稱為堆垛層錯。相界：具有不同的晶體結構的兩相之間的分界面稱為相界。相界的結構有三類：即共格界面，半共格界面和非共格界面。30，共格界面：所謂的共格界面是指界面上的原子同時位于兩相晶格的結點上，為兩種晶格所共有。31，晶界特性：由于晶界的結構與晶粒內部有所不同，就使晶界具有一系列不同于晶粒內部的特性。內吸附：由于晶界能的存在，當金屬中存在有能降低晶界能的異類原子時，這些原子就將向晶界偏聚，稱為內吸附。反之，凡是提高晶界能的原子，將會在晶粒內部偏聚，這種現象叫作反內吸附。第二章結晶：晶體有液態轉變為固態的過程稱之為結晶。1mol物質從一個相轉變為另一個相時，伴隨著放出或者吸收的熱量稱之為相變潛熱。晶胚：根據結晶的熱力學條件可以判斷，只有在過冷液體中出現的尺寸較大的相起伏才有可能在結晶時轉變成為晶核，這些相起伏就是晶核的胚芽，稱為晶胚。形核率：指在單位時間單位體積液相中形成的晶核數目，以N表示。金屬玻璃（非晶態金屬）：如果能使液體金屬急速的降溫，獲得極大過冷度，以至沒有形核就降溫到原子擴散難以進行的溫度，得到固體金屬，他的原子排列狀況與液態金屬相似，這種材料稱為非晶態金屬，又稱為金屬玻璃。正（負）溫度梯度：正溫度梯度是指液相中的溫度隨至界面距離的增加而提高的溫度分布狀況。服溫度梯度是指液相中額溫度隨至界面距離的增加而降低的溫度分布狀況。軸晶粒：如果枝晶在三維空間得以均衡發展，各個方向上的一次晶軸近似相等，這時所形成的晶粒叫做等軸晶粒。柱狀晶粒：如果枝晶某一個方向上的一次枝晶軸長得很長，而在其他方向長大時收到阻礙，這樣形成的細長晶叫作柱狀晶粒。晶粒度：晶粒的大小稱為晶粒度。變質處理：變質處理是指在澆注前往液態金屬中加入形核劑（變質劑），促進形成大量的非均勻晶核來細化晶粒。第三章元：組成合金最基本的、獨立的物質叫做組元，一般來說，組遠就是組成合金的元素，也可以是穩定的化合物。合金系：由給定的組元可以以不同的比例配制成一系列成分不同的合金，這一系列合金就構成一個合金系統，簡稱合金系。相：相是指合金中結構相同、成分和性能均一并以界面相互分開的組成部分。組織：組織是一個與相緊密相關的概念，通常將用肉眼或者放大鏡看到的形貌圖像稱為宏觀組織，用顯微鏡關擦到的圍觀形貌圖像稱為顯微組織。固溶體：合金的組元之間以不同比例相互混合后形成的固相，其晶體結構與組成合金的某一組元的相同，這種相就稱為固溶體，這種組元稱為溶劑，其他的組元稱為溶質。置換固溶體：它是指溶質原子位于溶劑晶格的某些結點位置所形成的固溶體。間隙固溶體：溶質原子不是占據溶劑晶格的正常結點位置，而是填入溶劑原子間的一些間隙中。有限固溶體：在一定條件下，溶質組元在固溶體中的濃度有一定的限度，超過這個限度就不再溶解了。這一限度稱為溶解度或固溶度。無限固溶體：溶質能以任意比例溶入溶劑。固溶體的溶解度可達100%。無序固溶體：溶質原子統計的或隨機的分布在溶劑的晶格中，它或占據著與溶劑原子等同的位置，或占據著溶劑原子間的就愛你系中，看不出有什么次序性和規律性。有序固溶體：當溶質原子按適當比例病按一定順序和方向，圍繞著溶劑原子分布時，這中固溶體叫作有序固溶體。電負性：元素電負性定義為元素的原子獲得或吸引電子的相對傾向。電子濃度：合金的電子濃度是指合金晶體結構的價電子總數與原子總數之比，即e/a。相圖：相圖是表示在平衡條件下合金的狀態與溫度、成分間關系的圖解，又稱狀態圖或平衡圖。相律：相律是檢驗、分析和使用相圖的重要工具，所測定的相圖是否正確，要用相律檢驗，在研究和使用相圖時，也要用到相律。用F=C—P+2,C為組元數，P為相數，F為自由度數。平衡結晶：平衡結晶是指合金在極緩慢冷卻條件下進行結晶的過程。共晶反應（共晶組織）：在一定溫度下，由一定成分的液相同時結晶出成分一定的兩個固相的轉變過程，稱為共晶轉變或共晶反應。共晶反應的產物為兩個固相的混合物，稱為共晶組織。初晶：共晶轉變前形成的a固溶體叫做初晶或先共晶相。偽共晶：在不平衡結晶條件下，成分在共晶點附近的亞共晶或過共晶合金，也可能得到全部的共晶組織，這種分共晶成分的合金所得到的共晶組織稱為偽共晶組織。離異共晶：在先共晶相數量較多而共晶相組織甚少的情況下，有事共晶組織中與先共晶相相同的那一相，會依附與先共晶相上生長，剩下的另一相則單獨存在與晶界處，從而共晶組織的特征消失，這種兩相分離的共晶稱為離異共晶。正偏析：鑄錠中低熔點元素的含量從先凝固的外層到后凝固的內層逐漸增多，高榮點元素的含量則逐漸減少，這種區域偏析稱為正偏析。負偏析與正偏析相反。包晶相圖：兩組元在液態互相無限榮金額，在固態相互有限溶解，病發生包晶轉變的二元合金系相圖，稱為包晶相圖。包晶轉變:包晶轉變是液相Lc和固相ap發生作用而生成新相月的過程。有兩個特點，一是包晶轉變的形成相依附在初晶相上形成。二是包晶轉變的不完全性。熔晶轉變：某寫合金卻到一定溫度時，會從一個已經結晶完畢的固相轉變為一個液相和另一個固相，這中轉變稱為熔晶轉變。合晶轉變：合晶轉變是由兩個一定成分的液相L1和L2相互作用，形成一個固相的恒溫轉變。共析轉變：一定成分的固相，在一定溫度下分界為領外兩個一定成分固相的轉變過程。包析轉變：包析轉變是兩個一定成分的固相在恒溫下轉變為另一新的一定成分固相的過程。第四章鐵素體：鐵素體是碳溶于a-Fe中的間隙固溶體，為體心立方結構，常用符號F或a表示。奧氏體：奧氏體是碳溶于Y-Fe中間隙固溶體，為面心立方結構，常用符號A或Y表示。滲碳體：滲碳體是鐵與碳形成的間隙化合物Fe3C，含碳量Wc為6.69%，可以用符號C表示，是鐵碳相圖中的重要基本相。萊氏體：共晶轉變所形成的奧氏體和滲碳體的混合物稱為萊氏體。珠光體：共析轉變的產物稱為珠光體，是鐵素體和滲碳體的機械混合物。GS/ES/PQ線：GS線又稱A3線，它是在冷卻過程中由奧氏體析出鐵素體的開始線。ES線是碳在奧氏體中的溶解度曲線。PQ線是談在鐵素體中的溶解度曲線。硬度：硬度是對組織組成物或組成的形態不十分敏感的性能，它的大小主要決定與組成相的數量和硬度。可鍛性：金屬的可鍛性是指金屬在壓力加工時，能改變形狀而不產生裂紋的性能。流動性：流動性決定了液態經書充滿鑄型的能力。收縮性：鑄件從澆注溫度至室溫的冷卻過程中，其體積和線尺寸減小的現象稱為收縮性。分為液態收縮，凝固收縮，固態收縮。80，熱脆：硫的最大危害是引起鋼在熱加工時開裂，這種現象稱之為熱脆。81，冷脆：磷具有很強的固溶強化作用，它使鋼的強度、硬度顯著提高，但劇烈的降低了鋼的韌性，尤其是低溫韌性，稱為冷脆。淬火時效：如果將含氮較高的鋼從高溫急速冷卻下來時，就會得到氮在a-Fe中的過飽和和固溶體，將此鋼材在室溫下長期放置或稍加熱時，氮就逐漸以氮化物的形式從鐵素體中析出，使鋼的強度硬度升高，塑性韌性明顯下降，使鋼材變脆，這種現象叫做淬火時效。應變時效：含有氮的低碳鋼材徑冷塑變形后，性能也將隨著時間而變化，即強度硬度升高，塑性韌性下降明顯下降，這種現象稱為應變時效。鎮靜鋼：鋼液在澆注錢用錳鐵、硅鐵和鋁進行充分脫氧，使所含氧量的質量分數不超過0.01%。以至鋼液在凝固不析出一氧化碳，得到成分比較均勻，組織比較致密的鋼錠，這種鋼叫做鎮靜鋼。縮松：縮松是鋼不致密性的表現，多出現于鋼錠的上部和中部。第六章彈性：彈性是金屬的一種重要特性，彈性變形是塑性變形的先行階段，而且在塑性變形階段中還伴生著一定的彈性變形。滑移：滑移是晶體的一部分沿著一定的晶面和晶向相對于另一部分作相對的滑動。這種晶面稱為滑移面，晶體在滑移面上滑動的方向稱為滑移方向。一個滑移面和次面上的一個滑移方向結合起來組成滑移系。滑移帶：如果將表面拋光的單晶體金屬試樣進行拉伸，當試樣徑適量的塑性變形后，在金相顯微鏡下可以觀察到，在拋光的表面桑出現了許多相互平行的線條，這些線條稱為滑移帶。多滑移：在兩個或更多的滑移系上進行的滑移稱為多系滑移，簡稱多滑移。交滑移：由于晶體取向的改變可能使兩個或多個相交的滑移面沿著一個滑移方向進行滑移，因而使加工硬化效果喲逐漸下降，這個過程稱為交滑移。孿生：通常把對稱的兩部分晶體稱為攣晶，而將形成的攣晶的過程稱為攣生。細晶強化：細晶強化是金屬材料的一種極為重要的強化方法，細話晶粒不但可以提高材料的強度，同樣還可以改善草料的塑性和韌性。彌散強化：第二相粒子是借組粉末冶金的方法加入基體而起強化作用的方式。形變織構：與單晶體一樣，多晶體在塑性變形時也伴隨這晶體的轉動過程，故當變形量很大時，多晶體中原為任意取向的各個晶粒會逐漸調整其取向而彼此趨于一致，這一現象稱為晶粒的擇優取向，這種由金屬塑性變形使晶粒具有擇優取向的組織叫做形變織構。宏觀內應力：是由于金屬工件或材料各個部分的不均勻變形所引起的，它是整個物體范圍內處于平衡的力。微觀內應力：他是金屬經冷卻塑性變形后，由于晶粒或亞晶粒變形不均勻而引起的，它是在晶粒或亞晶粒范圍內處于平衡的力。塑性斷裂：又稱延性斷裂，斷裂前發生大量的宏觀塑性變形，斷裂是承受的工程應力大雨材料的屈服強度。第七章回復：回復是指冷塑性變形的金屬在加熱時，在光學顯微組織發生改變錢（即再結晶晶粒形成前）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或保溫足夠時間后，在原來的變形組織中產生了無畸變的新晶粒，位錯密度顯著降低，性能也發生了顯著的變化，并恢復到冷變形前的水平，這個過程稱為再結晶。聚合再結晶：再結晶階段剛剛結束時，得到的是無畸變的等軸的再結晶初始晶粒。隨著溫度的升高或保溫時間的延長，晶粒之間就會互相吞并而長大，這一現象稱為晶粒長大，或聚合再結晶。二次再結晶：某些金屬材料經過嚴重冷變形后，在較高溫度下退火時，會出現反常的晶粒長大現象，即少數晶粒具有特別大的長大能力，逐步吞食掉周圍的大量小晶粒，其尺寸超過原始晶粒幾十倍或者上百倍，比臨界變形后形成的再結晶晶粒還要粗大得多，找哥哥過程稱為二次再結晶。再結晶退火：再結晶退火是就愛那個冷變形金屬加熱到規定溫度，病保溫一定時間，然后緩慢冷卻到室溫的一種熱處理工藝。熱加工：熱加工通常是指將金屬草料解熱至高溫進行鍛造、熱軋等的壓力加工過程。第九章熱處理原理：鋼種組織轉變的規律。熱處理：熱處理是將鋼在固態下加熱到預定的溫度并在該溫度下保持一段時間，然后以一定的速度冷卻到室溫的一種熱加工工藝。偽共析體：由偏離共析成分的過冷奧氏體所形成的珠光體稱為偽共析體或偽珠光體。馬氏體轉變：鋼從奧氏體狀態快速冷卻，抑制其擴散性分界，在較低溫度下反生的無擴散型相變叫做馬氏體轉變。中溫轉變：鋼在珠光體轉變溫度以下、馬氏體轉變溫度以上的范圍內，過冷奧氏體將發生貝氏體轉變，又稱中溫轉變。魏氏組織：在金相顯微鏡下可以觀察到從奧氏體晶界生長出來的近于平行的或其他規則排列的針狀鐵素體或滲碳體以及其間存在的珠光體組織，稱為魏氏組織。回火：回火是將淬火鋼加熱到低于臨近點A1的某一溫度保溫一定時間，使淬火組織轉變為穩定的回火組織，然后以適當的方式冷卻到室溫的一種熱處理工藝。下貝氏體（回火馬氏體）：淬火高碳鋼在200?300°C回火時，殘留奧氏體分界為a相和￡-FexC組成的機械混合物，稱為回火馬氏體或下貝氏體。回火脆性：淬火鋼回火時的沖擊韌度并不總是歲回火溫度的升高單調的增大，有些鋼在一定的溫度范圍內回火時，其沖擊韌度顯著下降，這種脆化現象叫做鋼的回火脆性。第十章退火：退火是將鋼加熱至臨界點Ac1以上或以下溫度，保溫以后隨爐溫緩慢冷卻以獲得近于平衡狀態組織的熱處理工藝。完全退火：完全退火是將鋼件或鋼材加熱至Ac3以上20?30C，保溫足夠長時間，使組織完全奧氏體化后緩慢冷卻，以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。不完全退火：不完全退火是將鋼加熱至Ac1?Ac3（亞共析鋼）或Ac1?Accm（過共析鋼）之間，經過保溫后緩慢冷卻以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。球化退火：球化退火是使鋼中碳化物球化，獲得粒狀珠光體的一種熱處理工藝。再結晶退火：在結晶退火是把冷卻變形后的金屬加熱到在結晶溫度以上保持適當時間，使變形晶粒重新轉變為均勻等軸晶粒，同時消除加工硬化和殘留內應力的熱處理工藝。正火：正火是將鋼加熱到Ac3（或Accm）以上的溫度，保溫以后在空氣中冷卻得到珠光體類組織的熱處理工藝。淬火：將鋼加熱至臨界點Ac3或Ac1以上一定溫度，保溫后以大于裂解冷卻速度冷卻得到馬氏體（或下貝氏體）的熱處理工藝。單液淬火：單液淬火是將加熱至奧氏體狀態的工件放入某種淬火介質中，連續冷卻至介質溫度的淬火方法。雙液淬火：是將加熱至奧氏體狀態的工件先在冷卻能里較強的淬火介質中冷卻至接近M點溫度是，再立即轉入冷卻能力較弱的搓火介質中冷卻，直至完成馬氏體轉變。分級淬火：是將奧氏體狀態的工件首先淬入溫度略高于鋼的Ms點的鹽浴或堿浴中保溫，當工件內外溫度均勻后，在從浴爐中取出空冷至室溫，完成馬氏體轉變。淬透性：鋼的淬透性是至奧氏體化后的鋼在翠紅時獲得馬氏體的能力，其大小以鋼在一定條件下淬火獲得的淬透層深度和硬度分布來表示。形變熱處理：是將塑性變形和熱處理有機的結合在一起的一種負荷工藝。表面淬火：表面淬火是將工件快速加熱到淬火溫度，然后迅速冷卻，僅使表面層淬火組織的熱處理方法。回復：指冷塑性變形的金屬在加熱時，在光學顯微組織改變前所產生的某些亞結構和性能的變化過程。126，位錯：晶體中有一列或若干列原子發生了有規律的錯排現象，使長達幾百甚至幾萬個原子間距，寬約幾個原子間距范圍內原子離開平衡位置，發生規律的錯動課后習題及答案第一章某晶體的原子位于正方晶格的節點上，其晶格常數a=b尹c，c=2/3a。今有一晶面在X、Y、Z坐標軸上的截距分別是5個原子間距，2個原子間距和3個原子間距，求該晶面的晶面參數。解：設X方向的截距為5a，Y方向的截距為2a，則Z方向截距為3c=3X2a/3=2a，取截距的倒數，分別為化為最小簡單整數分別為2,5,5故該晶面的晶面指數為（255）1/5a，1/2a，1/2a體心立方晶格的晶格常數為a，試求出（100）、（110）、（111）晶面的晶面間距，并指出面間距最大的晶面解：（100）面間距為a/2，（110）面間距為J2a/2，（111）面間距為J3a/3三個晶面晶面中面間距最大的晶面為（110）試證明面心立方晶格的八面體間隙半徑為r=0.414R解：面心立方八面體間隙半徑r=a/2-^2a/4=0.146a面心立方原子半徑R=^2a/4，則a=4RW2，代入上式有R=0.146X4RW2=0.414Ra）設有一剛球模型，球的直徑不變，當由面心立方晶格轉變為體心立方晶格時，試計算其體積膨脹。b）經X射線測定，在912°C時Y-Fe的晶格常數為0.3633nm，a-Fe的晶格常數為0.2892nm，當由Y-Fe轉化為a-Fe時，求其體積膨脹，并與a）比較，說明其差別的原因。解：a）令面心立方晶格與體心立方晶格的體積及晶格常數分別為V面、V踢與a面、a體，鋼球的半徑為r，由晶體結構可知，對于面心晶胞有4r=^2a面，a面=2也/2r，V面=（a面）3=（2也r）3對于體心晶胞有4r=^3a體，a體=4寸3/3r，V體=（a體）3=（4寸3/3r）3則由面心立方晶胞轉變為體心立方晶胞的體積膨脹△▼為△V=2XV體-V面=2.01r3B）按照晶格常數計算實際轉變體積膨脹△▼實，有△V實=2^V體-V面=2x（0.2892）3-（0.3633）3=0.000425nm3實際體積膨脹小于理論體積膨脹的原因在于由Y-Fe轉化為a-Fe時,Fe原子的半徑發生了變化，原子半徑減小了。已知鐵和銅在室溫下的晶格常數分別為0.286nm和0.3607nm，求1cm3中鐵和銅的原子數。解：室溫下Fe為體心立方晶體結構，一個晶胞中含2個Fe原子，Cu為面心立方晶體結構，一個晶胞中含有4個Cu原子1cm3=1021nm3令1cm3中含Fe的原子數為NFe，含Cu的原子數為NCu，室溫下一個Fe的晶胞題解為VFe，一個Cu晶胞的體積為VCu，貝UNFe=1021/VFe=1021/（0.286）3=3.5x1018NCu=1021/VCu=1021/（0.3607）3=2.8X101811.一個位錯環能不能各個部分都是螺型位錯或者刃型位錯，試說明之。解：不能，看混合型位錯13.試計算｛110｝晶面的原子密度和［111］晶向原子密度。解：以體心立方｛110｝晶面為例｛110｝晶面的面積S=ax也a｛110｝晶面上計算面積S內的原子數N=2貝【J｛110｝晶面的原子密度為p=N/S=也a-2［111］晶向的原子密度p=2/V3a15.有一正方形位錯線，其柏式矢量如圖所示，試指出圖中各段線的性能，并指出任性位錯額外串排原子面所在的位置。AAD、BC段為刃型位錯；DC、AB段為螺型位錯AD段額外半原子面垂直直面向里BC段額外半原子面垂直直面向外第一章，為什么金屬結晶時一定要有過冷度，影響過冷度的因素是什么，固態金屬融化時是否會出現過熱，為什么？答：由熱力學可知，在某種條件下，結晶能否發生，取決于固相的自由度是否低于液相的自由度，即？G=GS-GL<0；只有當溫度低于理論結晶溫度Tm時，固態金屬的自由能才低于液態金屬的自由能，液態金屬才能自發地轉變為固態金屬，因此金屬結晶時一定要有過冷度。影響過冷度的因素：影響過冷度的因素：1)金屬的本性，金屬不同，過冷度大小不同；2)金屬的純度，金屬的純度越高，過冷度越大；3)冷卻速度，冷卻速度越大，過冷度越大。固態金屬熔化時會出現過熱度。原因：由熱力學可知，在某種條件下，熔化能否發生，取決于液相自固態金屬熔化時會出現過熱度。原因：由度是否低于固相的自由度，即？G=GL-GS<0；只有當溫度高于理論結晶溫度Tm時，液態金屬的自由能才低于固態金屬的自由能，固態金屬才能自發轉變為液態金屬，因此金屬熔化時一定要有過熱度。試比較均勻形核和非均勻形核的異同點。相同點：均勻形核與非均勻形核具有相同的臨界晶核半徑，非均勻形核的臨界形核功也等于三分之一.不同點：非均勻形核要克服的位壘比均勻形核的小得多，在相變的形核過程通常都是非均勻形核優先進行。核心總是傾向于以使其總的表面能和應變能最小的方式形成，因而析出物的形狀是總應變能和總表面能綜合影響的結果。說明晶體成長形狀與溫度梯度的關系、在正的溫度梯度下生長的界面形態：光滑界面結晶的晶體，若無其它因素干擾，大多可以成長為以密排晶面為表面的晶體，具有規則的幾何外形。粗糙界面結構的晶體，在正的溫度梯度下成長時，其界面為平行于熔點等溫面的平直界面，與散熱方向垂直，從而使之具有平面狀的長大形態，可將這種長大方式叫做平面長大方式。、在負的溫度梯度下生長的界面形態粗糙界面的晶體在負的溫度梯度下生長成樹枝晶體。主干叫一次晶軸或一次晶枝。其它的叫一次晶或三次晶。對于光滑界面的物質在負的溫度梯度下長大時，如果杰克遜因子a不太大時可能生長為樹枝晶，如果杰克遜因子a很大時，即使在負的溫度梯度下，仍有可能形成規則形狀的晶體。簡述三晶區形成的原因及每個晶區的性能特點形成原因：1)表層細晶區：低溫模壁強烈地吸熱和散熱，使靠近模壁的薄層液體產生極大地過冷，形成原因形成原模壁又可作為非均勻形核的基底，在此一薄層液體中立即產生大量的晶核，并同時向各個方向生長。晶核數目多，晶核很快彼此相遇，不能繼續生長，在靠近模壁處形成薄層很細的等軸晶粒區。2） 柱狀晶區：模壁溫度升高導致溫度梯度變得平緩；過冷度小，不能生成新晶核，但利于細晶區靠近液相的某些小晶粒長大；遠離界面的液態金屬過熱，不能形核；垂直于模壁方向散熱最快，晶體擇優生長。3） 中心等軸晶區：柱狀晶長到一定程度后，鑄錠中部開始形核長大--中部液體溫度大致是均勻的，每個晶粒的成長在各方向上接近一致，形成等軸晶。性能特點：1）表層細晶區：組織致密，力學性能好；2） 柱狀晶區：組織較致密，存在弱面，力學性能有方向性；3） 中心等軸晶區：各晶粒枝杈搭接牢固，無弱面，力學性能無方向性。為了得到發達的柱狀晶區應采用什么措施，為了得到發達的等軸晶區應采取什么措施？其基本原理如何？答：為了得到發達的柱狀晶區應采取的措施：1）控制鑄型的冷卻能力，采用導熱性好與熱容量大的鑄型為了得到發達的柱狀晶區應采取的措施：材料，增大鑄型的厚度，降低鑄型的溫度。2）提高澆注溫度或澆注速度。3）提高熔化溫度。基本原理：基本原理：1）鑄型冷卻能力越大，越有利于柱狀晶的生長。2）提高澆注溫度或澆注速度，使溫度梯度增大，有利于柱狀晶的生長。3）熔化溫度越高，液態金屬的過熱度越大，非金屬夾雜物溶解得越多，非均勻形核數目越少，減少了柱狀晶前沿液體中的形核的可能，有利于柱狀晶的生長。為了得到發達的等軸晶區應采取的措施：為了得到發達的等軸晶區應采取的措施：1）控制鑄型的冷卻能力，采用導熱性差與熱容量小的鑄型材等軸晶區應采取的措施料，增大鑄型的厚度，提高鑄型的溫度。2）降低澆注溫度或澆注速度。3）降低熔化溫度。基本原理：基本原理：1）鑄型冷卻能力越小，越有利于中心等軸晶的生長。2）降低澆注溫度或澆注速度，使溫度梯度減小，有利于等軸晶的生長。3）熔化溫度越低，液態金屬的過熱度越小，非金屬夾雜物溶解得越少，非均勻形核數目越多，增加了柱狀晶前沿液體中的形核的可能，有利于等軸晶的生長。第三章在正溫度梯度下，為什么純金屬凝固時不能呈樹枝狀生長，而固溶體合金卻能呈樹枝狀成長？純金屬凝固時，要獲得樹枝狀晶體，必需在負的溫度梯度下；在正的溫度梯度下，只能以平面狀長大。而固溶體實際凝固時，往往會產生成分過冷，當成分過冷區足夠大時，固溶體就會以樹枝狀長大。何謂合金平衡相圖，相圖能給出任一條件下的合金顯微組織嗎？合金平衡相圖是研究合金的工具，是研究合金中成分、溫度、組織和性能之間關系的理論基礎，也是制定各種熱加工工藝的依據。其中二元合金相圖表示二元合金相圖表示在平衡狀態下，合金的組成相或組織狀態與溫度、成分、壓力之間關系的簡明圖解。平衡狀態：合金的成分、質量份數不再隨時間而變化的一種狀態。合金的極緩慢冷卻可近似認為是平衡狀態。三元合金相圖是指獨立組分數為3的體系，該體系最多可能有四個自由度，即溫度、壓力和兩個濃度項，用三維空間的立體模型已不足以表示這種相圖。若維持壓力不變，則自由度最多等于3,其相圖可用立體模型表示。若壓力、溫度同時固定，則自由度最多為2,可用平面圖來表示。通常在平面圖上用等邊三角形（有時也有用直角坐標表示的）來表示各組分的濃度。不能，相圖只能給出合金在平衡條件下存在的合金顯微組織4.何謂成分過冷？成分過冷對固溶體結晶時晶體長大方式和鑄錠組織有何影響？在固溶體合金凝固時，在正的溫度梯度下，由于固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，從而產生的過冷稱為成分過冷。這種過冷完全是由于界面前沿液相中的成分差別所引起的。溫度梯度增大，成分過冷減小。成分過冷必須具備兩個條件：第一是固?液界面前沿溶質的富集而引起成分再分配；第二是固?液界面前方液相的實際溫度分布，或溫度分布梯度必須達到一定的值。對合金而言，其凝固過程同時伴隨著溶質再分配，液體的成分始終處于變化當中，液體中的溶質成分的重新分配改變了相應的固液平衡溫度，這種關系有合金的平衡相圖所規定。利用“成分過冷”判斷合金微觀的生長過程。第四章1.分析分析3c=0.2%,wc=0.6%,wc=1.2%的鐵碳合金從液態平衡冷卻到室溫的轉變過程。3c=0.2%:L---L+6---6-y(1495度)---y+L---Y----a+y----Y^a(727度)---a+Fe3C;(y=A,a=F;下同)3c=0.6%:L---Y+L---y----a+y----Y-a(727度)---a+Fe3C;3c=1.2%:L---Y+L---y----Fe3C+Y----Y-a(727度)---a+Fe3C;室溫下相組成物的相對含量：3c=0.2%，滲碳體相對含量=(0.2-0.02)/6.67%，余量鐵素體3c=0.6%，滲碳體相對含量=(0.6-0.02)/6.67%，余量鐵素體3c=1.2% 滲碳體相對含量=(1.2-0.02)/6.67%，余量鐵素體室溫下組織組成物的相對含量：3c=0.2%，珠光體相對含量=(0.2-0.02)/0.77%,余量鐵素體3c=0.6%，珠光體相對含量=(0.6-0.02)/0.77%，余量鐵素體3c=1.2%,滲碳體相對含量=(1.2-0.77)/6.67%，余量珠光體計算鐵碳合金中二次滲碳體和三次滲碳體最大可能含量。答：鐵碳合金中二次滲碳體即Fe3Cn的最大可能含量產生在2.11%C的鐵碳合金中，因此(Fe3Cn)max=(2.11-0.77)/(6.69-0.77)x100%=22.64%三次滲碳體即Fe3Cffl的可能最大含量在0.0218%C的鐵碳合金中，因此(Fe3Cffl)max(0.0218-0.006)/(6.69-0.006)x100%=0.24%分別計算萊氏體中共晶滲碳體、二次滲碳體、共析滲碳體的含量。解：在萊氏體中，Fe3C共晶％=(4.3-2.11)/(6.69-2.11)*100%=47.8%Fe3Cu%=[(6.69-4.3)/(6.69-2.11)]*[(2.11-0.77)/(6.69-0.77)]*100%=11.8%Fe3C共析％=[(6.69-4.3)/(6.69-2.11)-11.8%]*[(0.77-0.0218)/(6.69-0.0218)]*100%=4.53%為了區分兩種弄混的鋼，工人分別將A、B兩塊碳素鋼試樣加熱至850°C保溫后緩冷，金相組織分別為：A試樣的先共析鐵素體面積為41.6%，珠光體面積為58.4%；B試樣的二次滲碳體面積為7.3%，珠光體面積為92.7%；設鐵素體和滲碳體的密度相同，鐵素體的含碳量為零，求A、B兩種碳素鋼的含碳量。解：這兩個試樣處理后都是得到的平衡態組織，首先判斷A試樣為亞共析鋼，根據相圖杠桿原理列出方程如下：(0.77-X)/(0.77-0.0218)=41.6% 這樣得到X=45.0%，大概是45鋼的成分范圍。同理B試樣為過共析鋼(6.69-X)/(6.69-0.77)=92.7%；X=1.2%，大概是T12鋼的范圍，當然相應地還可以利用杠桿的另外一端來求了。利用Fe-FeC3相圖說明鐵碳合金的成分、組織和性能的關系。從相組成物的情況來看，鐵碳合金在室溫下的平衡組織均由鐵素體和滲碳體組成，當碳質量分數為零時，合金全部由鐵素體所組成，隨著碳質量分數的增加，鐵素體的量呈直線下降，到w為6.69%時降為零，c相反滲碳體則由零增至100%。碳質量分數的變化不僅引起鐵素體和滲碳體相對量的變化，而且兩相相互組合的形態即合金的組織也將發生變化，這是由于成分的變化引起不同性質的結晶過程，從而使相發生變化的結果，由圖3-35可見，隨碳質量分數的增加，鐵碳合金的組織變化順序為：F-F+Fe3Cm-F+P-P-P+Fe3Cn-P+Fe3Cn+Le-Le-Le+FeRwc<0.0218%時的合金組織全部為鐵素體，wc=0.77%時全部為珠光體，wc=4.3%時全部為萊氏體，wj6.69%時全部為滲碳體，在上述碳質量分數之間則為組織組成物的混合物；而且，同一種組成相，由于生成條件不同，雖然相的本質未變，但其形態會有很大的差異。如滲碳體，當w<0.0218%時，三次滲碳體從鐵素體c中析出，沿晶界呈小片狀分布；經共析反應生成的共析滲碳體與鐵素體呈交替層片狀分布；從奧氏體中析出的二次滲體則以網狀分布于奧氏體的晶界；共晶滲碳體與奧氏體相關形成，在萊氏體中為連續的基體，比較粗大，有時呈魚骨狀；從液相中直接析出的一次滲碳體呈規則的長條狀。可見，成分的變化，不僅引起相的相對量的變化，而且引起組織的變化，從而對鐵碳合金的性能產生很大的影響。1） 切削加工性能鋼中碳質量分數對切削加工性能有一定的影響。低碳鋼的平衡結晶組織中鐵素體較多，塑性、韌性很好，切削加工時產生的切削熱較大，容易黏刀，而且切屑不易折斷，影響表面粗糙度，因此，切削加工性能不好；高碳鋼中滲碳體較多，硬度較高，嚴重磨損刀具，切削性能也不好；中碳鋼中鐵素體與滲碳體的比例適當，硬度與塑性也比較適中，切削加工性能較好。一般說來，鋼的硬度在170?250HBW時切削加工性能較好。2） 壓力加工性能金屬壓力加工性能的好壞主要與金屬的鍛造性有關。金屬的鍛造性是指金屬在壓力加工時能改變形狀而不產生裂紋的性能。鋼的鍛造性主要與碳質量分數及組織有關，低碳鋼的鍛造性較好，隨著碳質量分數的增加，鍛造性逐漸變差。由于奧氏體具有良好的塑性，易于塑性變形，鋼加熱到高溫獲得單相奧氏體組織時可具有良好的鍛造性。白口鑄鐵無論在低溫或高溫，其組織都是以硬而脆的滲碳體為基體，鍛造性很差，不允許進行壓力加工。3） 鑄造性能隨著碳質量分數的增加，鋼的結晶溫度間隔增大，先結晶形成的樹枝晶阻礙未結晶液體的流動，流動性變差。鑄鐵的流動性要好于鋼，隨碳質量分數的增加，亞共晶白口鐵的結晶溫度間隔縮小，流動性隨之提高;過共晶白口鐵的流動性則隨之降低；共晶白口鐵的結晶溫度最低，又是在恒溫下結晶，流動性最好。碳質量分數對鋼的收縮性也有影響，一般說來，當澆注溫度一定時，隨著碳質量分數的增加，鋼液溫度與液相線溫度差增加，液態收縮增大；同時，碳質量分數增加，鋼的凝固溫度范圍變寬，凝固收縮增大，出現縮孔等鑄造缺陷的傾向增大。此外，鋼在結晶時的成分偏析也隨碳質量分數的增加而增大7.Fe-FeC3相圖有哪些應用，又有哪些局限性答：鐵一滲碳體相圖的應用：1） 在鋼鐵選材方法的應用；2） 在鑄造工藝方法的應用；3） 在熱鍛、熱軋、熱鍛工藝方法的應用；4） 在熱處理工藝方法的應用。滲碳體相圖的局限性：1） 只反映平衡相，而非組織；2） 只反映鐵二元合金中相的平衡；3）不能用來分析非平衡條件下的問題4.試用多晶體的塑性變形過程說明金屬晶粒越細強度越高、塑性越好的原因是什么？答：由Hall-Petch公式可知，屈服強度as與晶粒直徑平方根的倒數d『呈線性關系。在多晶體中，滑移能否從先塑性變形的晶粒轉移到相鄰晶粒主要取決于在已滑移晶粒晶界附近的位錯塞積群所產生的應力集中能否激發相鄰晶粒滑移系中的位錯源，使其開動起來，從而進行協調性的多滑移。由T=nT0知，塞積位錯數目n越大，應力集中t越大。位錯數目n與引起塞積的晶界到位錯源的距離成正比。晶粒越大，應力集中越大，晶粒小，應力集中小，在同樣外加應力下，小晶粒需要在較大的外加應力下才能使相鄰晶粒發生塑性變形。在同樣變形量下，晶粒細小，變形能分散在更多晶粒內進行，晶粒內部和晶界附近應變度相差較小，引起的應力集中減小，材料在斷裂前能承受較大變形量，故具有較大的延伸率和斷面收縮率。另外，晶粒細小，晶界就曲折，不利于裂紋傳播，在斷裂過程中可吸收更多能量，表現出較高的韌性。6.滑移和孿生有何區別，試比較它們在塑性變形過程的作用。答：區別：1） 滑移：一部分晶體沿滑移面相對于另一部分晶體作切變，切變時原子移動的距離是滑移方向原區別：區別子間距的整數倍；攣生：一部分晶體沿攣生面相對于另一部分晶體作切變，切變時原子移動的距離不是攣生方向原子間距的整數倍；2） 滑移：滑移面兩邊晶體的位向不變；攣生：攣生面兩邊的晶體的位向不同，成鏡面對稱；3） 滑移：滑移所造成的臺階經拋光后，即使再浸蝕也不會重現；攣生：由于攣生改變了晶體取向，因此攣生經拋光和浸蝕后仍能重現；4） 滑移：滑移是一種不均勻的切變，它只集中在某些晶面上大量的進行，而各滑移帶之間的晶體并未發生滑移；攣生：攣生是一種均勻的切變，即在切變區內與攣生面平行的每一層原子面均相對于其毗鄰晶面沿攣生方向位移了一定的距離。作用：晶體塑性變形過程主要依靠滑移機制來完成的；攣生對塑性變形的貢獻比滑移小得多，但攣生改變了部分晶體的空間取向，使原來處于不利取向的滑移系轉變為新的有利取向，激發晶體滑移。試述金屬塑性變形后組織結構與性能之間的關系，闡明加工硬化在機械零構件生產和服役過程中的重要試述金屬塑性變形后組織結構與性能之間的關系，意義。答：關系：隨著塑性變形程度的增加，位錯密度不斷增大，位錯運動阻力增加，金屬的強度、硬度增加，而關系：關系塑性、韌性下降。重要意義：1）提高金屬材料的強度；2） 是某些工件或半成品能夠加工成形的重要因素；3） 提高零件或構件在使用過程中的安全性。金屬材料經塑性變形后為什么會保留殘留內應力？研究這部分殘留內應力有什么實際意義？金屬材料經塑性變形后為什么會保留殘留內應力？研究這部分殘留內應力有什么實際意義？答：殘余內應力存在的原因1） 塑性變形使金屬工件或材料各部分的變形不均勻，導致宏觀變形不均勻；2） 塑性變形使晶粒或亞晶粒變形不均勻，導致微觀內應力；3） 塑性變形使金屬內部產生大量的位錯或空位，使點陣中的一部分原子偏離其平衡位置，導致點陣畸變內應力。實際意義：可以控制材料或工件的變形、開裂、應力腐蝕；可以利用殘留應力提高工件的使用壽命。何謂脆性斷裂和塑性斷裂，若在材料中存在裂紋時，試述裂紋對脆性材料和塑性材料斷裂過程中的影響。答：塑性斷裂又稱為延性斷裂，斷裂前發生大量的宏觀塑性變形，斷裂時承受的工程應力大于材料的屈服強度。在塑性和韌性好的金屬中，通常以穿晶方式發生塑性斷裂，在斷口附近會觀察到大齡的塑性變形痕跡，如縮頸。金屬脆性斷裂過程中，極少或沒有宏觀塑性變形，但在局部區域任然存在著一定的微觀塑性變形。斷裂時承受的工程應力通常不超過材料的屈服強度，甚至低于按宏觀強度理論確定的許用應力，因此又稱為低應力斷裂。在塑性材料中，斷裂是胃口形成、擴大和連接的過程，在打的應力作用下，基體金屬產生塑性變形后，在基體和非金屬夾雜物、析出相粒子周圍產生應力集中，使界面拉開，或使異相顆粒折斷形成微孔。微孔擴大和鏈接也是基體金屬塑性變形的結果。當微孔擴大到一定的程度，相鄰微孔見的金屬產生較大的塑性變形后就發生微觀塑性失穩，就像宏觀實驗產生縮頸一樣，此時微孔將迅速擴大，直至細縮成一線，最后由于金屬與金屬件的連線太少，不足以承載而發生斷裂。脆性材料中，由于斷裂前既無宏觀塑性變形，又無其他預兆，并且一旦開裂后，裂紋擴展迅速，造成整體斷裂或河大的裂口，有時還產生很多碎片，容易導致嚴重事故。何謂斷裂韌度，它在機械設計中有何作用？答：在彈塑性條件下，當應力場強度因子增大到某一臨界值，裂紋便失穩擴展而導致材料斷裂，這個臨界或失穩擴展的應力場強度因子即斷裂韌度。它反映了材料抵抗裂紋失穩擴展即抵抗脆斷的能力，是材料的力學性能指標。1.用冷拔銅絲制成導線，冷拔之后應如何處理，為什么？答：冷拔之后應該進行退火處理。因為冷拔是在再結晶溫度以下進行加工，因此會引起加工硬化，所以要通過回復再結晶，使金屬的強度和硬度下降，提高其塑性。已知W、Fe、Cu的熔點分別為3399°C、1538°C和1083°C，試估算其再結晶溫度。解：T再=oTm其中Z=0.35?0.4,取。=0.4，則W、Fe、Cu的再結晶溫度分別為3399°CX0.4=1359.6C、1538°CX0.4=615.2°C和1083CX0.4=433.2C說明以下概念的本質區別：1） 一次再結晶和二次再結晶；2） 再結晶時晶核長大和再結晶后晶粒長大。解：1）再結晶：當退火溫度足夠高、時間足夠長時，在變形金屬或合金的顯微組織中，產生無應變的新晶粒——再結晶核心。新晶粒不斷長大，直至原來的變形組織完全消失，金屬或合金的性能也發生顯著變化,這一過程稱為再結晶。過程的驅動力也是來自殘存的形變貯能。與金屬中的固態相變類似，再結晶也有轉變孕育期，但再結晶前后，金屬的點陣類型無變化。再結晶完成后，正常的晶粒應是均勻的、連續的。但在某些情況下，晶粒的長大只是少數晶粒突發性地、迅速地粗化，使晶粒之間的尺寸差別越來越大。這種不正常的晶粒長大稱為晶粒的反常長大。這種晶粒的不均勻長大就好像在再結晶后均勻細小的等軸晶粒中又重新發生了再結晶，所以稱為二次再結晶。其發生的基本條件是正常晶粒長大過程被分散相粒子、織構或表面熱蝕等所強烈阻礙，當一次再結晶組織被繼續加熱時，上述阻礙因素一旦被消除，少數特殊晶界將迅速遷移，導致少數晶粒變大，而大晶粒界面通常是凹向外側的，因此在晶界能的驅動下，大晶粒將繼續