金属学与热处理复习00.doc

金属学与热处理资料总结 第一章： 晶格类型 原子数 原子半径 配位数 致密度 体心立方 2 8 68% 面心立方 4 12 74% 密排六方 6 12 74% 同素异构转变：当外部条件(如温度和压强)改变时，金周内部由一种晶体结构向另一种晶体结构的转变称为多品型转变或同索异构转变。 固溶体：合金的组元之间以个同的比例相互混合，混合后形成的固相的晶体结构与组成合金的某一组元的相同，这种相就称为固溶体。 影响固溶体固溶度大小的四个主要因素：原子尺寸、电负性、电子浓度、晶体结构因素 固溶强化：在固溶体中，随着溶质浓度的增加，固镕体的强度、硬度提高，而塑性、韧性有所下降，这种现象称为固溶强化。 除了固溶体外，合金中另一类相是金属化合物。 三种晶体缺陷：点缺陷（空位、间隙原于和置换原子），线缺陷（位错），面缺陷（晶界、亚晶界、孪晶界、堆垛层错和相界）。 综上所述，不管是哪类点缺陷，都会造成晶格畸变，这将对金属的性能产生影响，如使屈服强度升高、电阻增大、体积膨胀等。 位错：晶体中原子的排列在一定范围内发生有规律错动的一种特殊结构组态。 虽然位错有多种类型，但其中员简单、最基本的类型有两种：一种是刃型位错；另一种是螺型位错。刃型位错的柏氏矢量与位错线垂直；螺型位错与柏氏矢量平行；混合型呈任意角度。 由于位错是已滑移区和未滑移区的边界，所以位错线不能终止在晶体内部，而只能中止在晶体的表面或晶界上。 晶界具有的一些特性：①晶界的能量较高，具有自发长大和使界面平直化，以减少晶界总面积的趋势；②原子在晶界上的扩散速度高于晶内，熔点较低；③相变时新相优先在晶界出形核；④晶界处易于发生杂质或溶质原子的富集或偏聚；⑤晶界易于腐蚀和氧化；⑥常温下晶界可以阻止位错的运动，提高材料的强度。 第二章 纯金属的结晶 什么是过冷度？为什么金属结晶一定要有过冷度？ 答：过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差称为过冷度。 液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过程。从热力学的角度上看，没有过冷度结晶就没有趋动力。根据 可知当过冷度为零时临界晶核半径Rk为无穷大，临界形核功（）也为无穷大。临界晶核半径Rk与临界形核功为无穷大时，无法形核，所以液态金属不能结晶。晶体的长大也需要过冷度，所以液态金属结晶需要过冷度。 过冷度与金属的本性和液态金属的冷却速度有关。金属的纯度越高，结晶时的过冷度越大；同一金属冷却速度越大，则金属开始结晶温度越低，过冷度也越大。 在过冷液体中形成固态晶核时，可能有两种形核方式：一种是均匀形核，另一种是非均匀形核。 非均匀形核的形核率与均匀形核的相似，但除了受过冷度和温度的影响外，还受固态 功结构、数量、形貌及其它一些物理因素的影响。 在工业生产中，液体金属的凝固总是以非均匀形核方式进行。 晶粒大小对金属的机械性能有很大影响，在常温下．金属的晶粒越细小，强度和硬度则越高，同时塑性韧性也越好。 固液界面的微观结构有两种类型，即光滑界面和粗糙界面。①具有粗糙界面的金属，其长大机理为垂直长大，所需过冷度小，长大速度大。②具有光滑界面的金属化合物、亚金属(如Si、Sb等)或非金属等，其长大机理有两种方式：其一为二维晶核长大方式；其二为螺型位错长大方式。它们的长大速度都很慢，所需的过冷度很大。 一般的金属结晶时，均以树枝状生长方式长大。 增加过冷度的方法主要是提高液态金属的冷却速度。 变质处理：在浇铸前往液态金属中加入形核剂，促使形成大量的非均匀晶核，以细化晶粒的方法。 细化晶粒的方法：增加过冷度、变质处理、振动与搅拌。 合金：两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经熔炼或烧结、或用其它方法组合而成的具有金属特性的物质。 第三章 二元合金相图和合金的凝固 相图是表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解。 匀晶相图：两组元在液态无限互溶、固态也无限互溶的二元合金相图，称为匀晶相图。 伪共晶：在不平衡结晶条件下，成分在共晶点附近的亚共晶或过共晶合金也可能得到全部共晶组织，这种共晶组织称为伪共晶。 晶内偏析：这种在一个品教内部化学成分不均匀的现象，称为晶内偏析。消除办法：扩散退火或均匀化退火。 对于匀晶系合金而言，合金的强度和硬度均随着溶质组元含量的增加而提高。合金塑性的变化规律正好与上述相反，塑性值随着溶质浓度的增加而降低。 二元共晶相图：两组元在液态时相互无限互溶，在固态时有限互溶，发生共晶转变，形成共晶组织的二元系相图。 包晶相图：两组元在液态时相互无限互溶，在固态时相互有限溶解，并发生包晶转变的二元系相图。 铸锭三个晶区的形成机理：表面细晶区：当高温液体倒入铸模后，结晶先从模壁开始，靠近模壁一层的液体产生极大的过冷，加上模壁可以作为非均质形核的基底，因此在此薄层中立即形成大量的晶核，并同时向各个方向生长，形成表面细晶区。中间的柱状晶区：在表