金属学与热处理总结试用期末复习考研哈尔滨工业大学(哈工大)重庆大学(重大)详解.doc

★金属的定义：金属是具有正的电阻温度系数的物质, 通常具有良好的导电性、导热性、延展性、高的密度和高的光泽。 ★金属原子的结构特点：其最外层的电子(价电子)数很少，一般为1～2个，不超过3个。 ★结合力: ①金属键:共有价电子→电子云→键无方向性和饱和性 ② 离子键: 得失价电子→正负离子 ③共价键: 共有电子对→键有饱和性 ④范德瓦尔键 : 一个分子的正电荷部位与另一分子的负电荷部位间以微弱静电引力相引而结合在一起称为分子键。 ★金属的键能：键能高，熔点、强度、模量也越高；原子半径热膨胀系数小 ★晶带轴：平行于或者相交于同一直线的一组晶面组成一个晶带，而该直线叫做晶带轴。 多晶型转变：当外部的温度和压强改变时，有些金属会由一种晶体结构向另一种晶体结构转变，称之为多晶型转变，又称为同素异构转变（重结晶，二次结晶） 第二章： 凝固：金属由液态转变为固态的过程。 结晶：结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。 宏观现象：过冷 热力学条件： 微观过程：形核和长大 影响金属结晶过冷度的因素： 答：①金属的本性 ②金属的纯度 ③冷却速度；④铸造模具所用材料 形核方式：均匀形核，非均匀形核 液固界面的微观结构：具有粗糙界面(杰克逊因子2)：垂直方式长大； 光滑界面(杰克逊因子5)、台阶长大：二维晶核、螺型位错； 正温度梯度：平面状界面、 负温度梯度：树枝状 第三章： 二元相图： 匀晶相图：固溶体合金，适于变形成形 选择性结晶规律： 不平衡结晶:成分偏析 成分过冷：正温度梯度下可能长成树枝晶 共晶相图：适于铸造成形 伪共晶：由非共晶成分的合金所得到的共晶组织 离异共晶：共晶体中的一相依附于先析出相生长，使共晶组织特征消失 包晶相图： 铸锭三晶区的形成过程 表层细晶区：当高温液态金属倒入铸模后，靠近模壁一层的液体产生较大的过冷，结晶先 从铸模壁开始，并且模壁可以作为非均匀形核的基底，因此，在此薄层中会形成大量的晶 核，同时向各个方向生长，形成了表面细晶区。 柱状晶区：在表层细晶区形成的同时，铸模温度迅速升高，液态金属冷却速度减慢，结晶 前沿沿模壁方向过冷度迅速减小，，只有垂直模壁方向上得散热最快，因而，晶体沿垂直 与模壁方向生长而形成柱状晶。 中心等轴晶区：随着柱状晶的生长，中心部位的液体温度分布逐渐趋于平缓，各向的散热 速度趋于一致，从而晶核长大成等轴晶。 第四章 分析碳铁碳合金（钢、铁）的平衡结晶过程，画出组织示意图。 相：铁素体、奥氏体、渗碳体（共晶渗碳体、一次渗碳体，二次渗碳体、共析渗碳体）液相 组织： 铁素体 奥氏体 珠光体 莱氏体 计算相组成与组织组成物相对含量。 第三章 　1.什么是成分过冷？画图说明成分过冷是如何形成的？（以固相中无扩散，液相中只有扩散而无对流搅拌的情况为例说明）并说明成分过冷对晶体长大方式及铸锭组织的影响。 答：成分过冷：实质是液相成分变化引起过冷状况发生变化。 异分结晶必然导致溶质在液、固相中的浓度变化，而固溶体的平衡结晶温度则随合金成分的不同而变化，进而引起过冷状况变化。 　　　假设液态金属中仅扩散，即扩散不能充分进行。 　　　由图（a）结晶的固相成分总是低于平衡成分Co ，故将溶质排到界面前沿，由于不能充分扩散，便在界面处产生溶质浓度梯度薄层。结合图（c）（d），固溶体平衡结晶温度随溶质浓度的变化而变化。将实际温度分布（b）与平衡结晶温度分布（e）叠加，便在固液界面前一定范围的液相中出现了过冷区域。平衡结晶温度与实际结晶温度之差为过冷度，这个过冷度是由于液相中成分变化引起的，故称为成分过冷。 2.成分过冷对晶体长大方式的影响： 随着成分过冷的增大，固溶体晶体由平面状向胞状、树枝状的形态发展 3.成分过冷对铸锭组织的影响：固溶体合金的铸锭组织也是由表层细晶区、柱状晶区、中心等轴晶区组成。当溶质含量固定时，随着G的增加成分过冷区下降，铸锭组织由等轴晶向柱状晶发展；当G固定时，随着浓度的增加，成分过冷区增大，铸锭组织由柱状晶向等轴晶过度，有利于等轴晶形成。 （注：液相中的温度梯度G越小 ，成长速度R和溶质的浓度Co越大， 则有利于形成成分过冷。） 第四章 4.试述铁碳合金平衡组织中铁素体和渗碳体的形态、特征和数量对合金组织和性能的影响。 　　答：从奥氏体中析出的铁素体一般呈块状，而经共析反应生成的珠光体中的铁素体，由于同渗碳体要相互制约，呈交替层片状。而渗碳体由于生成的条件不同，使其形态变得十分复杂。当w(C)=0.0218%时，三次渗碳体从铁素体中析出，沿晶界呈小片状分布。共析渗碳体是经共析反应生成的，与铁素体呈交替层片状，而从奥氏体中析出的二次渗碳体，则以网络状分布于奥氏体的晶