金属学专业知识复习总结

弟一早
1、金属的特性:晶体特征、导电性、导热性、金属光泽、可塑性、正的电阻温度系数。

2、晶体的特性表现为:具有一定的熔点和物理与力学性能的各向异性。

3、晶体与非晶体的根本区别是:物质的质点在固态下是否作周期性重复排列。

4、布拉菲点阵共有14种,归纳为7个晶系。

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5、金属中常见的晶体结构是体心立方结构、面心立方结构和密排六方结构。

6、空间点阵原子、分子或离子忽略其物质性，抽象为规则排列于空间的无数几何点，这种点的空间排列。

简称点阵。

晶格将阵点用一系列直线连接起来，构成的空间格架。

晶胞能完全反映晶格特征的、最小的几何单元。

7、体心立方配位数8；K=0.68;原子半径：r=⅜:原子堆垛方式：ABABA八面体间隙
r=0.067a;四面体间隙r=0.126a;四面体间隙大于八面体间隙面心立方配位数12；
K=0.74;原子半径:r=⅜;原子堆垛方式:ACBACB
八面体间隙r=0.146a;四面体间隙r=0.06a;八面体间隙远大于四面体间隙密排六方配位数12；K=0.74;原子半径：r=⅛;原子堆垛方式：ABABA 八面体间隙r=0.146a;四面体间隙r=0.06a;八面体间隙远大于四面体间隙
8、立方晶系晶向指数标定晶向指数［uVw］晶向族（uVw）
立方晶系晶面指数标定晶面指数（hk1）晶面族｛hk1）体心立方中原子排列最密的面：体对角面（110）晶面，最密的晶向：体对
角线［111］晶向。

面心立方中原子排列最密的面:（1ID晶面,最紧密的晶向是［110］晶向。

9、晶面指数标定时，将坐标系原点设在待定晶面之外的结点上；而晶向指数标定是设在欲求晶向上任意一点。

10、晶间间距:晶体中相邻两个平行晶面之间的垂直距离。

11、晶体缺陷:点缺陷（空位，间隙原子）、线缺陷（位错）、面缺陷（晶界，亚晶界
12、位错是一种极为重要的晶体缺陷，最基本的类型有两种：
刃型位错:柏氏矢量与位错线垂直；
螺型位错:柏氏矢量与位错线平行。

13、柏氏矢量b：是柏氏回路终点到起点的位矢，通常将柏氏矢量称为位错强度。

①描述了位错的特征；
②反映位错畸变的总积累；
③表示晶体滑移的方向和大小。

例题：P31习题1-2,1-15
1、结晶：金属由原子排列不规则的液态转变为原子排列规则的结晶态的过程。

2、过冷度:金属的理论结晶温度Tm与实际结晶温度Tn之差，以表示。

影响过冷度的主要因素:①金属的种类；②金属的纯度；③冷却速度。

3、纯金属结晶的均匀形核条件：①必须过冷；②还需要一定过冷度相适应的能量起伏和结构起伏。

4、金属结晶的必要条件是：过冷；
热力学条件是：固相的自由能低于液相的自由能；
结构条件是：液态金属过冷条件下的相起伏（结构起伏）；
能量条件是：能量起伏。

5、无论是非金属还是金属，在结晶时遵循着相同的规律，即结晶过程是形核与核长大的过程。

晶核的形成：均匀形核在均一母相自发形成新相结晶核心的过程。

非均匀形核结晶时依附外来固体表面形核方式。

6、非均匀形核影响因素:①过冷度影响；②固体结构影响；③固体形貌影响;④过热度影响
7、晶核长大：长大条件：固-液界面的动态过冷是晶体得以长大的必要条件。

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正温度梯度分布负温度梯度分布
9、细化晶粒的方法:①控制过冷度；②变质处理；③振动、搅动。

10、纯金属铸锭的宏观组织通常由三个晶区组成，分别是外表层的细晶区、中间的柱状晶区和心部的等轴晶区。

例题：P592-1；2-3;2-6；2-8
1、合金：由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素组成的、具有金属特性的物质。

2、组：元组成合金最基本的、独立的单元。

3、相：合金中具有同一聚集状态，成分和性能均一，并以界面互相分开的组成部分。

4、组织：在显微镜下观察到的组成相的形态、大小、数量和分布。

5、固态合金的相可分成两大类：
固溶体:溶质原子完全溶于固态溶剂中，并能保持溶剂元素的晶格类型所形成的合金相。

金属间化合物:合金组元间相互作用所形成的一种晶格类型及性能均不同于任一组元的合金固相。

6、固溶体分类
①按溶质原子在晶格中所占位置分类：置换固溶体；间隙固溶体；
②按固溶度分类：有限固溶体；无限固溶体；
③按溶质原子与溶剂原子的相对分布分类：有序固溶体；无序固溶体。

7、固溶强化:溶质原子的溶入使固溶体强度硬度增加，而塑性韧性下降的现象。

8、金属间化合物性能特点:高硬度、高熔点、高的抗蠕变性能、低塑性、良好的抗氧化性。

9、杠杆定律:
杠杆定律只适应于平衡相图的二相区
10、相图：表示物质的状态和温度、成分之间的关系的简明图解。

11、相律关系式是f=CP+2,式中的数字2表示两个参数即压力和温度。

f.系统的自由度数；C.组元数；P-平衡相数。

12、合金平衡结晶的过程中，固相成分沿着固相线变化，液相成分沿着液相线变化。

13、匀晶转变:由液相结晶出单相固溶体的过程。

14、固溶体合金的非平衡凝固过程中，固相内先结晶部分含高熔点组元多，后结晶部分含低熔点组元多。

液固相线的水平距离越大，偏析倾向越大。

固溶体在形核时需要的条件:①结构起伏；②能量起伏；③成分起伏；④需要一定的温度范围。

15、成分过冷:由液相成分变化与实际温度分布共同决定的过冷。

具备两个条件：①固一液界面前沿溶质的再分配而引起成分变化
②固一液界面前方液相有一定的实际温度梯度
成分过冷①是合金凝固过程的特点
②会使晶体在正温度梯度下生长为树枝形态
16、不平衡结晶:①伪共晶：在非平衡结晶条件下，成分接近共晶成分的亚共
晶或过共晶合金，凝固后的组织却可以全是共晶体。

②离异共晶。

17、包晶转变：液相与一个固相在恒温下结晶出另一个固相的转变。

例题：3-4；3-7；3-10
第四章
1、穗铁：熔点1538o Co固态有三种晶体结构：
熔点以下为体心立方（bcc）称6・Fe；
1394°C以下为面心立方（fee）称γ∙Fe；
912℃以下为体心立方（bee）称α-Fe。

铁由低温到高温的同素异构转变的顺序是a・Fe、γ-Fe>δ-Fe o
2、铁素体（F）是碳在体心立方a・Fe和6・Fe中中形成的间隙固溶体。

奥氏体（Y）是碳在面心立方Y-Fe中形成的间隙固溶体。

渗碳体（Fe3C）是间隙化合物，硬度很高，塑性与韧性几乎为零，脆性很大。

莱氏体（1d）是奥氏体和渗碳体的机械混合物（1d=γ+Fe3C）o
珠光体（P）是铁素体和渗碳体的机械混合物（P=F+Fe3C）o
3、铁碳合金共析转变的产物是珠光体。

4、碳钢随其含碳量的增多，硬度升高，塑性、韧性下降。

5、碳钢是含碳量为0.0218-2.11%,且含有少量硅、锌、磷、硫等杂质的铁碳合金。

6、（重点）铁碳合金相图
例题：4-1；4-5；4-6
Fe Fe3C
第五章
1、三元相图表示方法：等边三角形、顺时针坐标
例题:5-1；5-2；
第六章
1、弹性变形：应变服从虎克定律。

塑性变形：弹性变形与塑性变形同在；
切应力T才能产生塑性变形；
金属塑性变形伴随着机械性能的变化。

2、塑性变形有两种形式：滑移和学生，以滑移为主。

3、滑移：晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生移动的现象。

是在切
应力的作用下产生的。

滑移面总是原子排列最密的晶面，滑移方向是原子排列最密的晶向。

4、体心立方结构:滑移面｛110｝5滑移方向V111＞;滑移系数目：6x2=12；面心立
方结构:滑移面｛111｝；滑移方向V110＞；滑移系数目：4x3=12；密排六方结构:滑移面｛OOO1｝;滑移方向V TT20＞；滑移系数目：1x3=3。

5、金属的塑性排序：面心立方＞体心立方＞密排六方。

6、李生与滑移差别:
(1)李生使一部分晶体发生了均匀切变，而滑移只集中在一些滑移面上进行。

(2)李生后晶体的变形部分的位向发生了改变，滑移后晶体各部分位向均未改变。

(3)与滑移系类似，李生要素也与晶体结构有关，但同一结构的李晶面、李生方向与滑移面，滑移方向可以不同。

(4)李生对塑变的直接贡献比滑移小很多。

7、位错运动：晶体的塑性变形是通过位错的运动来实现的。

两种基本方式：滑移和攀移O_____________________
8、无论那种类型的位错：①位错线的移动方向总是与位错线垂直；
②晶体的滑移方向则总是沿着柏氏矢量b的方向。

9、单位位错：柏氏矢量为最短的平移矢量的位错;
全位错：柏氏矢量等于最短平移矢量整数倍的位错；
不全位错：柏氏矢量不等于最短的平移矢量的整数倍的位错。

10、体心立方的单位位错S MV111>面心立方的单位位错：^<110>o
11、位错反应：位错之间的互相转化。

能否反应取决于几何条件和能量条件。

12、位错反应条件：①反应前后位错的柏氏矢量和相等
②反应后各位错的总能量下降。

13、挛生：在晶体的一定晶面（李晶面），沿一定方向（李生方向）发生均匀切变过程。

14、多晶体的塑性变形变形特点：
①相同：变形方式也是以滑移和李生为基本方式。

②不同：变形受与位向不同的晶粒的影响。

15、晶粒大小对塑性变形的影响：
①晶粒越细，晶界越多，抗力越大，强度越高。

②晶粒越细，变形越分散，塑性越好。

③分散变形，减少了应力集中，推迟裂纹的形成和发展，韧性较好。

16、塑性变形对金属组织与性能的影响：
①是强化金属的重要手段之一。

②某些冷加工工艺能够进行的重要因素。

③可提高构件在使用过程中的安全性。

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17、加工硬化:随着变形量的增加，形变金属的强度、硬度增加，塑性、韧性
下降的现象。

例题：6-2（1）；6-4
第七章
1、回复、再结晶与晶粒长大是冷变形金属加热过程中经历的基本过程。

2、低温回复(OJ-OJTm)过量空位的消失。

中温回复(0・3〜0.5Tm)滑移使位错缠结内部重新排列组合。

高温回复(>0.5Tm) 形成亚晶，主要机制是多边化。

3、去应力退火:冷形变金属低于再结晶温度加热后缓冷的热处理工艺目的：保证加工
硬化状态的条件下，降低内应力。

4、再结晶退火:将冷变形金属加热到再结晶温度以上保温后缓冷过程。

目的：消除加
工硬化，恢复加工变形能力；细化晶粒。

5、临界变形度：再结晶后晶粒异常粗大的变形度。

目的：避免再结晶后晶粒粗大。

6、冷加工:在再结晶温度以下的变形加工。

热加工:在再结晶温度以上的变形加工。

7、动态回复和动态再结晶：金属变形同时发生的回复与再结晶。

8、一次再结晶：纤维状成为等轴晶；
二次再结晶：等轴晶长大为粗壮组织。

例题：7-8
1、扩散是固体中物质传输的唯一方式。

2、根据浓度是否变化：自扩散和互扩散；
根据浓度梯度方向：下坡扩散（高浓度一低浓度）和上坡扩散（低浓度一高浓度）；
是否出现新相根据：原子扩散和反应扩散。

3、菲克第一定律（稳态扩散）：只要材料中有浓度梯度，扩散就会由高浓度区向低浓度区进行。

菲克第二定律（非稳态扩散扩散中浓度变化率与扩散方向上浓度梯度随距离变化率成正比。

4、反应扩散：扩散超过固溶体溶解度而形成新相的扩散。

5、影响扩散的因素:①扩散温度；②扩散介质结构；③扩散物质；④位错、晶界和表面等缺陷。

1、热处理:是将钢在固态下加热到预定的温度，并在该温度下保持一段时间，然后以一定的速度冷却到室温的一种热加工工艺。

2、热处理三阶段:加热、保温和冷却。

3、共格和半共格的新相晶核形成时的相变阻力主要是：应变能；非共格的新相晶核形成
时的相变阻力主要是：界面能。

4、调幅分解:过饱和固溶体在一定温度下分解成结构相同、成分不同的两个相的过程。

a-a1+α2
5、马氏体:碳在aMe中形成的过饱和固溶体。

马氏体力学性能特点：高硬度（主要取决于其含碳量）、高强度。

马氏体转变的特点：无扩散性；切变共格性；非恒温性；可逆性；具有特定的惯习面和位向关系。

6、贝氏体:是具有一定饱和度的a相和Fe3C组成的非层状组织。

贝氏体力学性能主要取决于其组织形态。

贝氏体转变的特点：是形核和长大的过程；铁素体的形成是按马氏体转变机制进行的；碳化物的分布与形成温度有关。

7、再结晶退火：把冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持相当的时间，使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒，同时消除加工硬化和残留内应力的热处理工艺。

8、正火：将钢加热到Ac3（或Accm）以上适合温度，保温以后在空气中冷却得到珠光体类组织的热处理工艺。

9、淬透性:反映了工件表里组织性能均匀一致的能力。

钢的淬透性越高，能淬透的工件截面尺寸越大。