金属学与热处理复习
金属学与热处理复习题带答案
一、名词解释（每小题2分，共14分）1. 结构起伏：短程有序的原子集团就是这样处于瞬间出现，瞬间消失，此起彼伏，变化不定的状态之中仿佛在液态金属中不断涌现出一些极微小的固态结构一样，这种不断变化着的短程有序的原子集团称为结构起伏。
2. 非自发形核：在液态金属中总是存在一些微小的固相杂质质点，并且液态金属在凝固时还要和型壁相接触，于是晶核就可以优先依附于这些现成的固体表面上形成，这种形核方式就是非自发形核。
3. 相：相是指合金中结构相同、成份和性能均一并以界面相互分开的组成部分。
4. 柯氏气团：金属内部存在的大量位错线，在刃型位错线附近偏聚的溶质原子好像形成一个溶质原子“气团”，成为“柯氏气团”5. 选择结晶：固溶体合金结晶时所结晶出的固相成分与液相的成分不同，这种结晶出的晶体与母相的化学成分不同的结晶称为选择结晶。
6. 形变强化：在塑形变形过程中，随着金属内部组织的变化，金属的力学性能也将产生明显的变化，随着变形过程的增加，金属的强度、硬度增加，而塑形、韧性下降，这一现象称为形变强化。
7. 晶胞：晶格中能够完全反应晶格特征的最小几何单元。
二、选择题1.下列元素中能够扩大奥氏体相区的是（ d ）。
A WB MoC CrD Ni2.属于强碳化物形成元素的是（ c ）。
A W，Mo, CrB Mn, Fe, NiC Zr, Ti, NbD Si, Be, Co3.不能提高钢的淬透性的合金元素是（ a ）。
A CoB CrC MoD Mn4.调质钢中通常加入（ c ）元素来抑制第二类回火脆性。
A CrB NiC MoD V5. 下列钢种属于高合金钢的是（ d ）A 40CrB 20CrMnTiC GCr15D W18Cr4V6. 选出全是促进石墨化的元素的一组（ b ）A V、Cr、SB Al、Ni、SiC W、Mn、PD Mg、B、Cu7. 选出适合制作热作模具的材质（ d ）A 20CrMnTiB Cr12C 2Cr13D 5CrNiMo三、填空1. 铸锭组织的三个典型区域是（表层细晶粒区）、（内部柱状晶区）和（中心等轴晶区）。
《金属学与热处理》复习题参考答案
《金属学与热处理》复习题绪论基本概念：1.工艺性能:金属材料适应实际加工工艺的能力。
（分类）2.使用性能：金属材料在使用时抵抗外界作用的能力。
（分类）3.组织：用肉眼，或不同放大倍数的放大镜和显微镜所观察到的金属材料内部的情景。
宏观组织：用肉眼或用放大几十倍的放大镜所观察到的组织。
（金属内部的各种宏观缺陷）显微组织：用100-2000倍的显微镜所观察到的组织。
（各个组成相的种类、形状、尺寸、相对数量和分布，是决定性能的主要因素）4：结构：晶体中原子的排列方式。
第一章基本概念：1.金属：具有正的电阻温度系数的物质，其电阻随温度升高而增加。
2.金属键；金属正离子和自由电子之间相互作用而形成的键。
3.晶体：原子（离子）按一定规律周期性地重复排列的物质。
4.晶体特性：(原子)规则排列；确定的熔点；各向异性；规则几何外形。
5.晶胞：组成晶格的最基本的几何单元。
6.配位数:晶格中任一原子周围与其最近邻且等距的原子数目。
7.晶面族：原子排列相同但空间位向不同的所有晶面称为晶面族。
8.晶向族：原子排列相同但空间位向不同的所有晶向称为晶向族。
9.多晶型性：当外部条件（如温度和压强）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。
又称为同素异构转变。
10.晶体缺陷：实际晶体中原子排列偏离理想结构的现象。
11.空位：晶格结点上的原子由于热振动脱离了结点位置，在原来的位置上形成的空结点。
12.位错：晶体中有一列或若干列原子发生了有规则的错排现象，使长度达几百至几万个原子间距、宽约几个原子间距范围内的原子离开其平衡位置，发生了有规律的错动。
13.柏氏矢量：在实际晶体中沿逆时针方向环绕位错线作一个闭合回路。
在完整晶体中以同样的方向和步数作相同的回路，由回路的终点向起点引一矢量，该矢量即为这条位错线的柏氏矢量。
14.晶粒：晶体中存在的内部晶格位向完全一致，而相互之间位向不相同的小晶体。
15.各向异性：由于晶体中不同晶面和晶向上的原子密度不同，因而晶体在不同方向上的性能有所差异。
金属学与热处理复习资料(本)
金属学与热处理复习资料一、名词解释1、晶体：原子在三维空间做有规则的周期性重复排列的物质。
2、非晶体：指原子呈不规则排列的固态物质。
3、晶格：一个能反映原子排列规律的空间格架。
4、晶胞：构成晶格的最基本单元。
5、晶界：晶粒和晶粒之间的界面。
6、单晶体：只有一个晶粒组成的晶体。
7、合金：是以一种金属为基础，加入其他金属或非金属，经过熔合而获得的具有金属特性的材料。
8、组元：组成合金最基本的、独立的物质称为组元。
9、相：金属中具有同一化学成分、同一晶格形式并以界面分开的各个均匀组成部分称为相。
10、固熔体：合金组元通过溶解形成成分和性能均匀的、结构上与组元之一相同的固相。
11、结晶：纯金属或合金由液体转变为固态的过程。
12、重结晶：金属从一种固体晶态改变了晶体结构转变为另一种固体晶态的过程。
13、过冷度：理论结晶温度（T0）和实际结晶温度（T1）之间存在的温度差。
14、铁素体：碳溶解于α-Fe中形成的间隙固溶体。
15、渗碳体：是铁与碳形成的质量分数为6.69%的金属化合物。
16、奥氏体：碳溶解于γ-Fe中形成的间隙固溶体。
17、珠光体：是由铁素体与渗碳体组成的机械化合物。
18、莱氏体：奥氏体与渗碳体的混合物为莱氏体。
19、同素异构转变：一些金属，在固态下随温度或压力的改变,还会发生晶体结构变化，即由一种晶格转变为另一种晶格的变化，称为同素异构转变。
20、实际晶粒度：某一具体热处理或热加工条件下的奥氏体的晶粒度叫实际晶粒度，它决定钢冷却后的组织和性能。
21、马氏体：碳在α-Fe 中的过饱和间隙固溶体，具有很大的晶格畸变，强度很高。
22、贝氏体：渗碳体分布在含碳过饱和的铁素体基体上或的两相混合物。
根据形貌不同又可分为上贝氏体和下贝氏体。
23、淬透性：淬透性是指在规定条件下，钢在淬火冷却时获得马氏体组织的能力。
24、淬硬性：淬硬性是指钢在理想的淬火条件下，获得马氏体所能达到的最高硬度。
25、调质处理：淬火后高温回火的热处理工艺组合。
金属学与热处理复习题
第一章 复习题晶向指数相同，符号相反的为同一条直线原子排列相同但空间位向不同的所有晶向晶面指数的数字和顺序相同，符号相反则两平面互相平行晶面的空间位向不同但原子排列相同的所有晶面当一个晶向[uvw]与一个晶面（hkl ）平行时hu+kv+lw=0当一个晶向[uvw]与一个晶面（hkl ）垂直时h=u ，K=v ，l=w晶体的各向异性原因: 在不同晶面上的原子紧密程度不同纯铁冷却时在912 发生同素异晶转变是从 结构转变为 结构，配位数 ，致密度降低 ，晶体体积 ，原子半径发生 。
面心立方晶胞中画出）（211晶面和]211[晶向刃型位错的四个特征（作业）螺型位错的四个特征（作业）面心立方（FCC ） 体心立方（BCC ） 密排六方（HCP ）晶胞原子数原子半径配位数致密度同素异构转变定义--18页晶体缺陷的分类：常见的点缺陷：常见的面缺陷：第二章 复习题一、填空1、金属结晶两个密切联系的基本过程是 和2 、金属结晶的动力学条件为3 、金属结晶的结构条件为4 、铸锭的宏观组织包括5、如果其他条件相同，则金属模浇注的铸件晶粒比砂模浇注的晶粒更细 ，高温浇注的铸件晶粒比低温浇注的晶粒 粗大 ，采用振动浇注的铸件晶粒比不采用振动的晶粒更细，薄铸件的晶粒比厚铸件晶粒更细 。
二、问答1、金属的结晶形核45页2、金属的长大的要点52页2、铸锭三晶区名称及形成过程（柱状晶为重点）3、影响柱状晶生长的因素56-57页三、名词解释：1、细晶强化2、变质处理3、铸造织构第三章二元合金的相结构与结晶作业题（复习题）1、概念合金、相、固溶体、固溶强化、、离异共晶、伪共晶2、填空1）固溶体按照溶质原子在晶格中所占位置分为和。
2）固溶体按照固溶度不同分为和。
3）置换固溶体溶解度的影响因素有、、、、和温度。
4）置换固溶体中原子半径相对差别Δr 8%且两者的晶体结构相同时才有可能形成无限固溶体。
5）间隙固溶体形成无限固溶体（填“有可能”“不可能”）6）正温度梯度下：随成分过冷程度增大分别形成、和。
金属学与热处理复习题
一、名词解释：金属晶体非晶体位错金属键晶格晶胞晶向晶向指数晶面晶面指数同素异晶转变单晶体多晶体非晶态金属晶界相界亚晶界固溶体置换固溶体间隙固溶体置换原子间隙原子间隙化合物间隙相凝固结晶临界晶核半径临界形核功临界过冷度成分过冷光滑界面粗糙界面形核率结构起伏能量起伏过冷度成分起伏均勺形核非均勺形核变质处理相相图金属化合物加工硬化白口铸铁奥氏体珠光体铁素体滑移孪生临界分切应力变形织构制耳回复再结晶二次再结晶扩散淬火调质处理回火回火脆性钢中马氏体淬透性淬硬性低温莱氏体二次渗碳体晶体缺陷伪共晶离异共晶伪共析形变热处理冷加工热加工枝晶偏析柯氏气团惯习面可锻铸铁灰口铸轶球墨铸铁蠕墨铸铁蠕变蠕变极限持久强度二、填空题：1.三种典型的金属晶体结构为，，。
2.设从坐标原点所引一有向直线上有一点的坐标x、y、z分别为3、2、-1，则该直线所代表的晶向的晶向指数为。
3.设有一晶面和坐标轴x、y、z的截距分别为5、3、2，则该晶面的晶面指数为。
4.面心立方晶格中原子排列最密的晶面为晶面，最密的晶向为晶向。
5.体心立方晶格中原子排列最密的晶面为晶面，最密的晶向为晶向。
6.金属结晶凝固时，晶体长大的机制主要有，，三种。
7.铸锭宏观组织的三晶区指，，。
8.液态金属结晶时，要通过形核及晶核长大两个过程，在过冷条件下，形核的推动力是，阻力是。
9.金属原子排列的不完整性叫，分为，，三种。
10.再结晶时晶粒长大的驱动力是新的无畸变的晶粒和周围基体的，晶界移动的方向是。
11.再结晶后晶粒长大的驱动力是，晶界移动的方向是。
12.第二相粒子强化的位错机制主要有，两种。
13.化学热处理的一般过程通常由，，三个基本过程组成。
14.合金的结晶需要满足，，的条件。
15.固液界面的微观结构可分为，两大类。
17.金属材料的塑性变形主要有，两种形式。
18.面心立方金属的滑移面为晶面，滑移方向为晶向，滑移系有个。
19.体心立方金属的滑移面为晶面，滑移方向为晶向，滑移系有个。
金属学与热处理期末复习总结
一、名词解释：1热强性：在室温下,钢的力学性能与加载时间无关,但在高温下钢的强度及变形量不但与时间有关,而且与温度有关,这就是耐热钢所谓的热强性;2形变热处理：是将塑性变形同热处理有机结合在一起,获得形变强化和相变强化综合效果的工艺方法;3热硬性：热硬性是指钢在较高温度下,仍能保持较高硬度的性能;4固溶处理：指将合金加热到高温单相区恒温保持,使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却,以得到的热处理工艺;5回火脆性：是指回火后出现韧性下降的;6二次硬化：某些铁碳合金如高速钢须经多次回火后,才进一步提高其硬度;7回火稳定性：在时,抵抗强度、硬度下降的能力称为回火稳定性;8淬硬性：指钢在淬火时硬化能力,用淬成马氏体可能得到的最高硬度表示;9水韧处理：将钢加热至奥氏体区温度1050-1100℃,视钢中碳化物的细小或粗大而定并保温一段时间每25mm壁厚保温1h,使铸态组织中的碳化物基本上都固溶到奥氏体中,然后在水中进行淬火,从而得到单一的奥氏体组织;10分级淬火：将奥氏体状态的工件首先淬入温度略高于钢的Ms点的盐浴或碱浴炉中保温,当工件内外温度均匀后,再从浴炉中取出空冷至室温,完成马氏体转变;11临界淬火冷却速度：是过冷奥氏体不发生分解直接得到全部马氏体含残留奥氏体的最低冷却速度;12季裂：它指的是经冷变形后的金属内有拉伸应力存在又处于特定环境中所发生的断裂; 13奥氏体化：将钢加热至临界点以上使形成奥氏体的金属热处理过程;14本质晶粒度：本质晶粒度用于表征钢加热时晶粒长大的倾向;二、简答：1 何为奥氏体化简述共析钢的奥氏体化过程;答：1、将钢加热至临界点以上使形成奥氏体的金属热处理过程;2、它是一种扩散性相变,转变过程分为四个阶段;1形核;将珠光体加热到Ac1以上,在铁素体和渗碳体的相界面上奥氏体优先形核;珠光体群边界也可形核;在快速加热时,由于过热度大,铁素体亚边界也能形核;2长大;奥氏体晶粒长大是通过渗碳体的溶解、碳在奥氏体和铁素体中的扩散和铁素体向奥氏体转变;为了相平衡,奥氏体的两个相界面自然地向铁素体和渗碳体两个方向推移,奥氏体便不断长大;3残余渗碳体的溶解;铁素体消失后,随着保温时间的延长,通过碳原子扩散,残余渗碳体逐渐溶入奥氏体;4奥氏体的均匀化;残余渗碳体完全溶解后,奥氏体中碳浓度仍是不均匀的;只有经长时间的保温或继续加热,让碳原子进行充分地扩散才能得到成分均匀的奥氏体;2 奥氏体晶粒大小对冷却转变后钢的组织和性能有何影响简述影响奥氏体晶粒大小的因素;答：1、奥氏体晶粒度大小对钢冷却后的组织和性能有很大影响;奥氏体晶粒度越细小,冷却后的组织转变产物也越细小,其强度也越高,此外塑性,韧性也较好;但奥氏体化温度过高或在高温下保持时间过长会显着降低钢的冲击韧度、减少裂纹扩展功和提高脆性转变温度;2、奥氏体晶粒大小是影响使用性能的重要指标,主要有下列因素影响奥氏体晶粒大小;1加热温度和保温时间的影响加热温度越高,保温时间越长,奥氏体晶粒越粗大;2加热速度的影响加热速度越快,奥氏体的实际形成温度越高,形核率和长大速度越大,则奥氏体的起始晶粒越细小,但快速加热时,保温时间不能过长,否则晶粒反而更加粗大;3钢的化学成分的影响在一定含碳量范围内,随着奥氏体中含碳量的增加,碳在奥氏体中的扩散速度及铁的自扩散速度增大,晶粒长大倾向增加,但当含碳量超过一定限度后,碳能以未溶碳化物的形式存在,阻碍奥氏体晶粒长大,使奥氏体晶粒长大倾向减小;4钢的原始组织的影响钢的原始组织越细,碳化物弥散速度越大,奥氏体的起始晶粒越细小,相同的加热条件下奥氏体晶粒越细小;3 简述影响过冷奥氏体等温转变的因素;答：奥氏体成分含碳量、合金元素、奥氏体状态钢的原始组织、奥氏体化的温度和保温时间及应力和塑性变形;1、含碳量的影响亚共析钢随奥氏体含碳量增加,使C曲线右移,Ms和Mf点降低;过共析钢随含碳量的增加,使C曲线向左移,Ms和Mf点降低;2、合金元素的影响除Co、AlWAl>%外,所有合金元素的溶解到奥氏体中后,都增大过冷奥氏体的稳定性,使C曲线右移,Ms和Mf点降低;3、奥氏体状态的影响奥氏体化温度越低,保温时间越短,奥氏体晶粒越细小,C曲线左移;4、应力和塑性变形的影响在奥氏体状态下承受拉应力会加速奥氏体的等温转变,承受压应力则会阻碍这种转变;对奥氏体进行塑性变形有加速奥氏体转变的作用,C曲线左移;4简述片状珠光体和粒状珠光体的组织和性能;答：1、片状珠光体组织：WC=%的奥氏体在近于平衡的缓慢冷却条件下形成的珠光体是由铁素体和渗碳体组成的片层相间的组织;性能：主要决定于片间距;片间距越小,钢的断裂强度和硬度均随片间距的缩小而增大;随片间距减小,钢的塑性显着增加;片间距减小,塑性变形抗力增大,故强度;硬度提高;2、粒状珠光体组织：渗碳体呈颗粒状分布在连续的铁素体基体中的组织性能：主要取决于渗碳体颗粒的大小,形态与分布;钢的成分一定时,渗碳体颗粒越细,相界面越多,则刚的硬度和强度越高;碳化物越接近等轴状、分布越均匀,则钢的韧性越好;粒状珠光体的硬度和强度较低,塑性和韧性较好,冷变形性能,可加工性能以及淬火工艺性能都比珠光体好;5何为马氏体简述马氏体的晶体结构、组织形态、性能及转变特点;答：是碳在α-Fe中过饱和的间隙固溶体;2、马氏体的晶体结构在钢中有两种:体心正方结构WC<%,c/a=1;体心正方结构WC>%,c/a>1;组织形态：板条马氏体、片状马氏体200℃以上,WC<%,完全形成板条马氏体,因其体内含有大量位错又称位错马氏体;特点强而韧%<WC<1%,为板条马氏体和片状马氏体的混合物;200℃以下,WC>%,完全形成片状马氏体,因其亚结构主要为孪晶又称孪晶马氏体;特点硬而脆4、1马氏体的显着特点是高硬度和高强度,原因包括固溶强化、相变强化、时效强化、原始奥氏体晶粒大小及板条马氏体束大小;马氏体的硬度主要取决于马氏体的含碳量;合金元素对马氏体的硬度影响不大,但可以提高其强度;2马氏体的塑性和韧性主要取决于马氏体的亚结构;5、1无扩散性;奥氏体成分保留在马氏体中2马氏体转变的切变共格性3马氏体转变具有特定的惯习面和位向关系4马氏体转变是在一定温度范围内进行的6 简述淬火钢的回火转变、组织及淬火钢在回火时的性能变化;答：1、钢的回火转变包括五个方面180℃-100℃以下温度回火,马氏体中碳的偏聚,组织是马氏体马氏体：碳溶于α-Fe的过饱和的固溶体280℃-100℃回火,马氏体开始分解,组织是回火马氏体回火马氏体：低碳马氏体和ε碳化物组成的混合物,称为回火马氏体;3200℃-300℃回火,残余奥氏体开始转变,组织是回火马氏体4200℃-400℃回火,碳化物的转变为Fe3C,组织是回火托氏体回火托氏体：由针状α相和无共格联系的细粒状渗碳体组成的机械混合物;5500℃-650℃渗碳体的聚集长大和α相回复或再结晶,组织是回火索氏体回火索氏体：回复或再结晶的铁素体和粗粒状渗碳体的机械混合物;2、回火时力学性能变化总的趋势是随回火温度提高,钢的抗拉强度、屈服强度和硬度下降,塑性、韧性提高;7 简述回火脆性的分类、特点及如何消除;答：1分类：第一类回火脆性低温回火脆性250℃-400℃和第二类回火脆性高温回火脆性450℃-650℃2特点第一类回火脆性：1具有不可逆性第二类回火脆性：1具有可逆性；2与后的有关3与组织状态无关,但以M的脆化倾向3如何消除第一类回火脆性：无法消除,合金元素会提高脆化温度;第二类回火脆性：1选择含杂质元素极少的优质钢材以及采用形变热处理；2加入适量的Mo、W等合金元素阻碍杂质元素在晶界上便聚；3对亚共析钢在A1~A3临界区可采用4采用高温回火后快冷的方法可抑制回火脆性,但不适用于对回火脆性敏感的较大工件;8 叙述淬透性和淬硬性及淬透性和实际条件下淬透层深度的区别;答：1、淬透性：是指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力,它反映过冷奥氏体的稳定性,与钢的临界冷却速度有关;临界冷却速度越慢,淬透性越大;其大小以钢在一定条件下淬火获得的淬透层深度和硬度分布来表示;2、淬硬性：是指奥氏体化后的钢在淬火时硬化的能力,主要取决于马氏体中的含碳量,含碳量越高,淬硬性越大;用淬火马氏体可能达到的最高硬度来表示;3、实际条件下的淬透层深度：是指具体条件下测定的半马氏体区至表面的深度;4、区别：1同一材料的淬透层深度与工件尺寸、冷却介质有关.工件尺寸小、介质冷却能力强,淬透层深;2淬透性与工件尺寸、冷却介质无关,它是钢的一种属性;相同奥氏体化温度下的同一钢种,其淬透性是确定不不变的;9 何谓淬火热应力、组织应力影响因素都是什么简述热应力和组织应力造成的变形规律;答：1、淬火热应力：工件在加热或冷却时由于内外的温度差异导致热涨或冷缩的不一致所引起的内应力;2、组织应力：工件在冷却过程中,由于内外温差造成组织转变不同时,引起内外比体积的不同变化而引起的内应力;3、影响因素：1含碳量的影响：随着含碳量的增加热应力作用逐渐减弱组织应力逐渐增强;2合金元素的影响：加入合金元素热应力和组织应力增加;3工件尺寸的影响：a.在完全淬透的情况下随着工件直径的增大淬火后残余应力将由组织应力性逐渐变成热应力性;b.在未完全淬透的情况下所产生的应力特性是与热应力相似的,工件直径越大淬硬层越薄,热应力特性越明显;4淬火介质和冷却方法的影响:如果在高于Ms点以上的温度区域冷却速度快而在温度低于Ms点区域冷却速度慢则为热应力性,反之则为组织应力型;4、变形规律：1热应力引起的变形①沿最大尺寸方向收缩,沿最小尺寸方向伸长；②平面凸起,直角变钝,趋于球形；③外径胀大,内径缩小;2组织应力引起变形与热应力相反;10 何谓回火叙述回火工艺的分类,得到的组织,性能特点及应用;答：1、回火：回火是指将淬火钢加热到A1以下的某温度保温后冷却的工艺;2、分类: 低温回火：1得到回火马氏体;2在保留高硬度、高强度及良好的耐磨性的同时又适当提高了韧性,降低内应力;3适用于刀具、量具、滚动轴承、渗碳件及高频表面淬火件;中温回火：1得到回火托氏体;2基本消除了淬火应力,具有高的弹性极限,较高的强度和硬度,良好的塑性和韧性;3适用于弹簧热处理及热锻模具;高温回火：1得到回火索氏体;2获得良好的综合力学性能,即在保持较高的强度同时,具有良好的塑性和韧性;3广泛用于各种结构件如轴、齿轮等热处理;也可作为要求较高精密件、量具等预备热处理;11 简述化学热处理的一般过程；渗碳的工艺、渗层深度、渗碳后表层含碳量、用钢、热处理、组织和应用;答：1、过程：1介质渗剂的分解2工件表面的吸收3原子向内部扩散;2、渗碳工艺：气体渗碳法,固体渗碳,离子渗碳3、渗碳层厚度由表面到过度层一半处的厚度：一般为-2mm;4、渗碳层表面含碳量：以%%为最好;5、用刚：为含的低碳钢和低碳合金钢;碳高则心部韧性降低;6、热处理：常用方法是渗碳缓冷后,重新加热到Ac1+30-50℃淬火分三类：遇冷直接淬火、一次淬火、二次淬火+低温回火;7、组织：表层：高碳M回+颗粒状碳化物+A少量心部：低碳M回+铁素体淬透时、铁素体+索氏体8、应用：拖拉机履带板,坦克履带板。
金属学与热处理总复习课件
淬火是将金属加热到一定温度后迅速冷却，以增加硬度和耐磨性的一种工艺方法。
回火是将淬火后的金属加热到一定温度后保温一段时间，然后缓慢冷却，以降低内应力、提高韧性的一种工艺方法。
不同的热处理工艺适用于不同的材料和用途，如刀具、模具、轴承等。
相变是指在热处理过程中，金属材料的内部组织结构发生变化，包括晶体结构的变化和相的转变。
在相变过程中，金属材料的物理和机械性能会发生变化，如硬度和韧性的变化等。
相变是热处理过程中最为重要的物理和化学变化之一，它对金属材料的性能有着至关重要的影响。
了解和控制相变是实现金属材料高性能化的关键之一，也是研究和应用热处理工艺用于电子、能源、通信、医疗等领域，作为传感器、执行器、能源转换器件和医疗设备等的关键元件。
应用领域
05
金属学与热处理的发展趋势
随着航空航天、能源等领域对材料性能要求的提高，高温合金的研发和应用越来越广泛。
高温合金
如钛合金、镁合金等，具有轻质、高强度的特点，在汽车、航空航天等领域有广泛应用。
03
02
01
整个金属由一个晶格结构组成，具有各向异性。
单晶体
由许多单晶体组成，具有各向同性。
多晶体
没有晶格结构，不具有晶体性质。
非晶体
03
加工硬化
塑性变形过程中材料的强度和硬度提高。
01
弹性变形
在外力作用下产生可逆的变形。
02
塑性变形
在外力作用下产生不可逆的变形。
02
热处理原理
热处理的基本原理包括原子排列的变化、相变、晶体结构的变化等。
金属学与热处理总复习课件
《金属学与热处理》复习资料
《金属学与热处理》第一章.金属概述（3学时）一、基本概念●金属定义：(1)具有正的电阻温度系数的物质。
(2) 具特有光泽而不透明（对可见光强烈反射的结果），富有展性、延性及导热性、导电性的这一类物质。
●合金定义：一种金属元素与另一种或几种其它元素，经熔炼或其它方法结合而成的具有金属特性的物质。
二、影响金属主要性能的主要因素①化学成分不同，性能不同；②化学成分相同，处理方式不同，性能不同。
§提高材料性能的主要途径：一方面改变材料的化学成分；另一方面改进材料的生产工艺，进而改变材料内部的组织结构与性能。
三、材料不同层次的结构1）原子结构：取决于原子种类2）晶体结构：原子在空间的排列方式3）组织结构（显微组织）四、影响金属材料结构的主要因素材料的组织结构取决于:1原子种类;2内部原子排列的方式;3合金元素的存在方式;4内部不同尺度的各种结构缺陷五、金属冶炼的实质和主要步骤➢金属冶炼的实质：把金属从矿石中提炼出来➢金属冶炼的步骤1) 矿石的富集除去杂质，提高矿石中有用成分的含量2) 冶炼利用氧化还原反应，在一定条件下，用还原剂把金属矿石中的金属离子还原成金属单质。
3) 精炼提高金属的纯度第二章.金属及合金的塑性变形与断裂（6学时）一、金属的塑性变形➢金属塑性变形的本质和规律；➢塑性变形对金属组织和性能的影响；§塑性变形对组织结构的影响1.显微组织的变化2.亚结构的细化3.形变织构§性能的变化对性能的影响1.力学性能：利: 深冲板材变形控制;弊：制耳。
(各向异性)2.物理性能:硅钢片{100}[100]织构可减少铁损。
a 使金属及合金的比电阻增加，导电性能和电阻温度系数下降，热导率也略为下降。
b 提高金属的内能，使其化学活性提高，腐蚀速度增快。
c 金属中的晶体缺陷（位错及空位）增加，因而使扩散激活能减少，扩散速度增加。
§残余内应力1.第一类残余应力（σⅠ）：宏观内应力，由整个物体变形不均匀引起。
《金属学及热处理》复习习题及答案
第一章金属及合金的晶体结构复习题一、名词解释1．晶体：原子（分子、离子或原子集团）在三维空间做有规则的周期性重复排列的物质。
2．非晶体：指原子呈不规则排列的固态物质。
3．空间点阵：描述晶体中原子（离子、分子或原子集团）规律排列的空间格架称为空间点阵。
4．晶格：一个能反映原子排列规律的空间格架。
5．晶胞：构成晶格的最基本单元。
6．晶界：晶粒和晶粒之间的界面。
7．单晶体：只有一个晶粒组成的晶体。
8．多晶体：由许多取向不同，形状和大小甚至成分不同的单晶体（晶粒）通过晶界结合在一起的聚合体。
9．晶粒：组成多晶体的各个小单晶体的外形一般为不规则的颗粒状，故通常称之为晶粒。
10．合金：是以一种金属为基础，加入其他金属或非金属，经过熔合而获得的具有金属特性的材料。
11．组元：组成合金最基本的、独立的物质称为组元。
12．相：金属中具有同一化学成分、同一晶格形式并以界面分开的各个均匀组成部分称为相。
13．组织：用肉眼观察到或借助于放大镜、显微镜观察到的相的形态及分布的图象统称为组织。
14．固熔体：合金组元通过溶解形成成分和性能均匀的、结构上与组元之一相同的固相。
二、填空题1．晶体与非晶体的根本区别在于原子的排列是否规则。
2．常见金属的晶体结构有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格三种。
3．实际金属的晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。
4．根据溶质原子在溶剂晶格中占据的位置不同，固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体两种。
5．置换固溶体按照溶解度不同，又分为无限固溶体和有限固溶体。
6．合金相的种类繁多，根据相的晶体结构特点可将其分为固溶体和金属化合物两种。
7．同非金属相比，金属的主要特征是良好的导电性、导热性，良好的塑性，不透明，有光泽，正的电阻温度系数。
8．晶体与非晶体最根本的区别是原子（分子、离子或原子集团）在三维空间做有规则的周期性重复排列的物质，而非晶体则不是。
9．金属晶体中最主要的面缺陷是晶界和亚晶界。
金属学与热处理总复习
晶胞：为了反映晶格的对称性，常取最小重复单元的几倍作为重复单元。
a
c
b
α
β
γ
*
晶系与布拉菲点阵
晶系
布拉菲点阵
晶系
布拉菲点阵
三斜Triclinic a≠b≠c ，α≠β≠γ 单斜 Monoclinic a≠b≠c， α=γ=90º≠β 正交 a≠b≠c，α=β=γ＝90º
原子半径
原子个数：6 配位数： 12 致密度：0.74 常见金属： Mg、Zn、 Be、Cd等
晶格常数：底面边长 a 和高 c， c/a=1.633
密排立方
*
面心立方晶格与密排六方晶格密排面的堆垛顺序 密排六方晶格的堆垛顺序为ABABAB… 面心立方晶格的堆垛顺序为ABCABCABC…
简单三斜 简单单斜 底心单斜 简单正交 底心正交 体心正交 面心正交
六方 Hexagonal a1=a2＝a3≠c，α=β＝90º ， γ=120º 菱方 Rhombohedral a=b=c, α=β=γ≠90º 四方（正方）Tetragonal a=b≠c, α=β=γ＝90º 立方 Cubic a=b=c， α=β=γ＝90º
*
四面体间隙－－FCC
四面体间隙的数目 四面体间隙半径
*
三种典型金属结构的晶体学特点
*
晶向指数和晶面指数
晶向：连接晶体中任意原子列的直线。 晶面：穿过晶体的原子面（平面）。 国际上通用米勒指数标定晶向和晶面。
*
(1) 建立以晶轴a，b，c为坐标轴的坐标系，各轴上的坐标长度单位分别是晶胞边长a，b，c，坐标原点在待标晶向上； (2) 选取该晶向上原点以外的任一点P(xa，yb，zc)； (3) 将x，y，z化成最小的简单整数u，v，w， 且u : v : w = x : y : z； 将u，v，w三数置于方 括号2内就得到晶向指数[uvw]。
金属学及热处理总复习题
金属学及热处理总复习题金属学及热处理总复习题金属学和热处理是材料科学与工程领域中的重要分支，涉及到金属材料的结构、性质和加工工艺等方面。
本文将从晶体结构、相变、热处理工艺等多个方面，总结一些常见的复习题，帮助读者巩固金属学和热处理的知识。
1. 金属晶体结构金属的晶体结构对其性质具有重要影响。
以下是一些与金属晶体结构相关的问题：a) 金属的晶体结构有哪些常见类型？简要描述它们的特点。
b) 什么是晶格常数？如何计算晶格常数？c) 金属的晶体缺陷有哪些类型？请分别描述它们的形成原因和影响。
2. 金属相变金属在不同温度下会发生相变，从而导致结构和性质的改变。
以下是一些与金属相变相关的问题：a) 什么是固溶体？请简要描述固溶体的形成和影响因素。
b) 什么是共晶？请简要描述共晶的形成和影响因素。
c) 什么是亚共晶？请简要描述亚共晶的形成和影响因素。
d) 什么是析出相？请简要描述析出相的形成和影响因素。
3. 金属热处理热处理是通过控制金属的加热和冷却过程，改变其组织结构和性能的方法。
以下是一些与金属热处理相关的问题：a) 什么是退火？请简要描述退火的目的和过程。
b) 什么是淬火？请简要描述淬火的目的和过程。
c) 什么是时效处理？请简要描述时效处理的目的和过程。
d) 什么是固溶处理？请简要描述固溶处理的目的和过程。
4. 金属的机械性能金属的机械性能是指金属在受力下的行为和性能。
以下是一些与金属机械性能相关的问题：a) 什么是弹性变形？请简要描述弹性变形的特点和应力-应变关系。
b) 什么是塑性变形？请简要描述塑性变形的特点和应力-应变关系。
c) 什么是断裂？请简要描述断裂的类型和影响因素。
d) 什么是疲劳？请简要描述疲劳的特点和影响因素。
通过回答以上问题，读者可以对金属学和热处理的知识进行巩固和回顾。
同时，可以结合教材和课堂笔记，进一步扩展和深化对金属学和热处理的理解。
希望本文对读者的学习和复习有所帮助，祝愿大家在金属学及热处理的考试中取得优异的成绩！。
（完整版）《金属学与热处理》复习题参考答案
（完整版）《⾦属学与热处理》复习题参考答案《⾦属学与热处理》复习题绪论基本概念：1.⼯艺性能:⾦属材料适应实际加⼯⼯艺的能⼒。
（分类）2.使⽤性能：⾦属材料在使⽤时抵抗外界作⽤的能⼒。
（分类）3.组织：⽤⾁眼，或不同放⼤倍数的放⼤镜和显微镜所观察到的⾦属材料内部的情景。
宏观组织：⽤⾁眼或⽤放⼤⼏⼗倍的放⼤镜所观察到的组织。
（⾦属内部的各种宏观缺陷）显微组织：⽤100-2000倍的显微镜所观察到的组织。
（各个组成相的种类、形状、尺⼨、相对数量和分布，是决定性能的主要因素）4：结构：晶体中原⼦的排列⽅式。
第⼀章基本概念：1.⾦属：具有正的电阻温度系数的物质，其电阻随温度升⾼⽽增加。
2.⾦属键；⾦属正离⼦和⾃由电⼦之间相互作⽤⽽形成的键。
3.晶体：原⼦（离⼦）按⼀定规律周期性地重复排列的物质。
4.晶体特性：(原⼦)规则排列；确定的熔点；各向异性；规则⼏何外形。
5.晶胞：组成晶格的最基本的⼏何单元。
6.配位数:晶格中任⼀原⼦周围与其最近邻且等距的原⼦数⽬。
7.晶⾯族：原⼦排列相同但空间位向不同的所有晶⾯称为晶⾯族。
8.晶向族：原⼦排列相同但空间位向不同的所有晶向称为晶向族。
9.多晶型性：当外部条件（如温度和压强）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。
⼜称为同素异构转变。
10.晶体缺陷：实际晶体中原⼦排列偏离理想结构的现象。
11.空位：晶格结点上的原⼦由于热振动脱离了结点位置，在原来的位置上形成的空结点。
12.位错：晶体中有⼀列或若⼲列原⼦发⽣了有规则的错排现象，使长度达⼏百⾄⼏万个原⼦间距、宽约⼏个原⼦间距范围内的原⼦离开其平衡位置，发⽣了有规律的错动。
13.柏⽒⽮量：在实际晶体中沿逆时针⽅向环绕位错线作⼀个闭合回路。
在完整晶体中以同样的⽅向和步数作相同的回路，由回路的终点向起点引⼀⽮量，该⽮量即为这条位错线的柏⽒⽮量。
14.晶粒：晶体中存在的内部晶格位向完全⼀致，⽽相互之间位向不相同的⼩晶体。
金属学与热处理期末复习总结PPT课件
2019/11/28
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15
工业纯铁
碳素钢
白口铸铁
四条垂直线
Fe
-
Fe C 相图：相 3.2 Fe-Fe3C相图 3
过共析钢
亚共晶白口铁 过共晶白口铁
亚20共19/析11/2钢8 共析钢
.
共晶白口铁
16
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
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
3
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。
（二）区间范围
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
14
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 用不同的线段 组织含量
金属学与热处理复习题
⾦属学与热处理复习题⾦属学与热处理复习题第⼀章复习题晶向指数相同，符号相反的为同⼀条直线原⼦排列相同但空间位向不同的所有晶向晶⾯指数的数字和顺序相同，符号相反则两平⾯互相平⾏晶⾯的空间位向不同但原⼦排列相同的所有晶⾯当⼀个晶向[uvw]与⼀个晶⾯（hkl）平⾏时hu+kv+lw=0当⼀个晶向[uvw]与⼀个晶⾯（hkl）垂直时h=u，K=v，l=w晶体的各向异性原因: 在不同晶⾯上的原⼦紧密程度不同纯铁冷却时在912 发⽣同素异晶转变是从结构转变为结构，配位数，致密度降低，晶体体积，原⼦半径发⽣。
⾯⼼⽴⽅晶胞中画出）11晶⾯和]211[晶向（2刃型位错的四个特征（作业）螺型位错的四个特征（作业）⾯⼼⽴⽅（FCC）体⼼⽴⽅（BCC）密排六⽅（HCP）晶胞原⼦数原⼦半径配位数致密度同素异构转变定义--18页晶体缺陷的分类：常见的点缺陷：常见的⾯缺陷：第⼆章复习题⼀、填空1、⾦属结晶两个密切联系的基本过程是和2 、⾦属结晶的动⼒学条件为3 、⾦属结晶的结构条件为4 、铸锭的宏观组织包括5、如果其他条件相同，则⾦属模浇注的铸件晶粒⽐砂模浇注的晶粒更细，⾼温浇注的铸件晶粒⽐低温浇注的晶粒粗⼤，采⽤振动浇注的铸件晶1、⾦属的结晶形核45页2、⾦属的长⼤的要点52页2、铸锭三晶区名称及形成过程（柱状晶为重点）3、影响柱状晶⽣长的因素56-57页三、名词解释：1、细晶强化2、变质处理3、铸造织构第三章⼆元合⾦的相结构与结晶作业题（复习题）1、概念合⾦、相、固溶体、固溶强化、、离异共晶、伪共晶2、填空1）固溶体按照溶质原⼦在晶格中所占位置分为和。
2）固溶体按照固溶度不同分为和。
3）置换固溶体溶解度的影响因素有、、、、和温度。
4）置换固溶体中原⼦半径相对差别Δr 8%且两者的晶体结构相同时才有可能形成⽆限固溶体。
5）间隙固溶体形成⽆限固溶体（填“有可能”“不可能”）6）正温度梯度下：随成分过冷程度增⼤分别形成、和。
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淬透性与淬硬性
淬硬性也叫可硬性，它是指钢正常淬火条 件下，所能够达到的最高硬度。淬硬性主要 与钢中的碳含量有关，更确切地说，它取决 于淬火加热时固溶于奥氏体中的碳含量。奥 氏体中固溶的碳量愈高，淬火后马氏体的硬 度也越高。 可见，淬硬性与淬透性的含义是不同的。 淬硬性高的钢，其淬透性不一定高，而淬硬 性低的钢，其淬透性也不一定低。
成分三角形内任意点三元合金成分。 直线法则和杠杆定律（P.131两条）。 根据投影图指出 液相面、二元共晶 曲面固相面。分 析合金结晶过程。
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第六章 金属的塑性变形
滑移、孪生、滑移与孪生区别；滑移系、 变形织构、板织构、丝织构、回复、再结晶 （前提必须是冷变形金属）、扩散。 回复机制、再结晶形核机制。 弗兰克-瑞德位错源、位错的平面塞积。 霍尔-配奇公式及晶粒大小与屈服强度的关 系的解释。 面心立方及体心立方的滑移系。滑移面、 方向的画图表示，面间距、方向原子密度。
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化学热处理的目的。分析气体渗碳的原理 及渗碳后缓冷从表面至心部组织的组织。 化学热处理是将钢件臵于一定温度的活性 介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表 面，改变其化学成分和组织，达到改进表面 性能，满足技术要求的热处理过程。 对零件表面和心部的不同要求的零件，采 用化学热处理满足性能要求。 原理： 1、渗碳介质的分解；2、碳原子的 吸收；3、碳原子的扩散 （原理部分回答时要细致一些）
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第七章 钢的热处理原理
珠光体、马氏体、贝氏体、过冷奥氏体、 Ms、Mf 、回火、回火T、回火S、马氏体和 贝氏体转变的特点。 了解钢在加热和冷却时临界温度的物理意 义（P.174）。 钢由珠光体到奥氏体转变的四个过程。 过冷奥氏体等温转变曲线。各条线意义、 鼻子（细珠光体T）、贝氏体等温转变、淬火 临界冷却速度。
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第四章 铁碳合金
铁素体、奥氏体、渗碳体。 绘出完整的以相组成的碳碳合金相图（标 注特征点符号、温度、成分、相区）。 三条水平线，反应式、反应或转变过程。
不同成分的铁碳合金平衡结晶过程， 利用杠杆定律进行室温下（或共析转变 刚刚完成后）组织组成物和相组成物的 相对含量的计算。
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第五章 三元合金相图
金属学与热处理 复习总结
焊接及控制工程教研室
考试题型及分值
一、名词解释（10道小题，每题2分，总计20分）
二、判断对错（错误的加以改正，10道小题，每小 题1分，总计10分） 三、相图部分（铁碳相图和三元相图，总计30分） 四、晶体结构及塑性变形部分（晶体滑移及孪生、 晶面晶向指数及间距、原子密度等，总计12分） 五、热处理原理及工艺部分（热处理原理18分，热 处理工艺10分，总计28分）
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退火、正火、淬火、 淬火加热温度、淬火冷却方式 淬透性、淬硬性、淬透性与淬硬性区别。 比较T8（T10）、40Cr、20CrMnTi三种 钢淬透性和淬硬性的高低。
第八章 钢的热处理工艺
淬透性 T10 低 40Cr 中 20CrMnTi 高
淬硬性 原 因 高 无合金元素、但C高 中 介于两者之间 低 合金元素提高淬透性
2
考试方法：
要
闭卷考试
求： 1、严格考试纪律。避免纸条、小抄、 交头接耳、手机等工具文字输入以及录 音。 2、一经发现，驱除考场、没收抄袭工 具、按不及格和违纪处理、不允许参加 补考。
望 相 互 监 督！
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第一章 晶体结构
金属、晶体、晶格（点阵）、晶胞、同素 异构（多晶型）转变、元、相、固溶体、化 合物、空位（肖脱基、弗兰克尔）、位错、 晶界（大角度、小角度）、位错等概念。 晶面指数和晶向指数的确定，或根据晶面 指数及晶向指数画出晶面和晶向。典型的晶 面和晶向的晶面间距和晶向的原子密度。 常见的晶体结构晶胞原子数、致密度。 柏氏矢量与位错线的关系 ，确定位错的性 质，间隙原子及置换原子位错附近聚集。
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第二章 纯金属的结晶
了解纯金属结晶的宏观现象（过冷和结晶 潜热）。 均匀形核和非均匀形核。 均匀形核时的形核功。临界晶核时自由能 的变化为正值，且恰好是临界晶核表面能的 1/3， 说明体积自由能的下降只补偿了表面 能增加的2/3（详见P.47）。
液固界面的微观结构及晶体长大机制。
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渗碳后缓冷的组织自表面至心部依次为：
过共析组织（珠光体+碳化物）、共析组织 （珠光体）、亚共析组织（珠光体+铁素体） 的过渡层，直至心部的原始组织。
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对于要求表面高耐磨性和心部高韧性的重 要零件渗碳后热处理工艺应怎样制定？ 采用两次淬火法。工件渗碳冷却后两次加 热淬火，即为两次淬火法。第一次淬火加热 温度一般为心部的 Ac3以上，目的是细化心 部组织，同时消除表层的网状碳化物。第二 次淬火加热温度一般为Ac1 以上，使渗层获 得细小粒状碳化物和隐晶马氏体，以保证获 得高强度和高耐磨性。
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共析钢连续冷却转变曲线
过共析钢连续冷却转变曲线
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共析钢过冷奥氏体连续转变曲线分析，开 始线、终了线、终止线、上（下）临界冷却 速度、不同冷却速度下的室温组织。过共析 钢多了一个先共析渗碳体线（P.186、187） 除大于临界冷却速度外，组织中多了先共析 渗碳体。 片状珠光体形成机制。 低碳M—板条马氏体（显微形态）—位错 （亚结构） 高碳M—针状、片状、竹叶状（显微形 态）—孪晶（亚结构）
第三章 二元合金相图
相图、组织、表象点、（吉布斯）相律、 异分结晶、同分结晶、枝晶偏析、区域偏析 成分过冷、伪共晶、离异共晶。
固溶体合金结晶与纯金属结晶的两个区别 （图3.19看明白）。 不同类型的相图的分析，如液相线、固相 线、三相平衡（包晶、共晶、共析）、溶解 度曲线等。能熟练的利用杠杆定律。