金属材料与热处理第三单元
金属材料与热处理习题册参考答案
金属材料与热处理习题册答案绪论一、填空题 1成分组织热处理性能 2．光泽延展性导电性导热性合金 3．成分热处理性能性能二、思考题 答：机械工人所使用的工具、刀、夹、量具以及加工的零件大都是金属材料，所以了解金属材料与热处理的相关知识。
对我们工作中正确合理地使用这些工具；根据材料特点正确合理地选择和刃磨刀具几何参数；选择适当的切削用量；正确选择改善零件工艺性能的方法等都具有非常重要的指导意义。
第一章金属的结构与结晶一、填空题 1．非晶体晶体晶体 2．体心立方面心立方密排六方体心立方面心立方密排六方 3．晶体缺陷间隙空位置代刃位错晶界亚晶界 4．无序液态有序固态 5．过冷度 6．冷却速度冷却速度低 7．形核长大 8．强度硬度塑性 9．固一种晶格另一种晶格 10．静冲击交变 11．弹性塑性塑性 12．材料内部与外力相对抗 13．内力不同 14．外部形状内部的结构二、判断题 1．√ 2．× 3．× 4．× 5．× 6．√ 7．√ 8．√ 9．√ 10．√ 11．× 12．√ 13．√ 14．× 15．√三、选择题 1．A 2．C B A 3．B四、名词解释 1．答：晶格是假想的反映原子排列规律的空间格架；晶胞是能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元。
2．答：只由一个晶粒组成的晶体称为单晶体；由很多的小晶体组成的晶体称为多晶体。
3．答：弹性变形是指外力消除后，能够恢复的变形；塑性变形是指外力消除后，无法恢复的永久性的变形。
4．答：材料在受到外部载荷作用时，为保持其不变形，在材料内部产生的一种与外力相对抗的力，称为内力；单位面积上所受的内力就称为应力。
五、思考与练习 1．冷却曲线上有一段水平线，是说明在这一时间段中温度是恒定的。
结晶实际上是原子由一个高能量级向一个较低的能量级转化的过程，所以在结晶时会放出一定的结晶潜热，结晶潜热使正在结晶的金属处于一种动态的热平衡，所以纯金属结晶是在恒温下进行的。
机械基础03-3.3金属材料的热处理
第三节金属材料的热处理一、概论：1.热处理：热处理是将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需要的组织结构与性能的工艺。
2.热处理的目的：①提高零件的使用性能；②充分发挥钢材的潜力；③延长零件的使用寿面；④改善工件的工艺性能，提高加工质量，减小刀具的磨损。
3.钢的热处理方法：退火、正火、淬火、回火及表面热处理等五种。
4.热处理使钢性能发生变化的原因：由于铁有同素异转变，从而使钢在加热和冷却过程中，发生了组织与结构变化。
二、退火：1.概念：将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却）的热处理工艺称为退火。
2.退火的主要目的是：①降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工；②细化晶粒，均匀钢的组织及成分，改善钢的性能或为以后的热处理作组织上的准备；③消除钢中的残余内应力，以防止变形帮开裂。
3.退火的方法：①完全退火的应用：中碳钢及低、中碳合金结构钢的锻件、铸件、热轧型材等。
②球化退火的应用：适用于共析钢及过共析钢。
如碳素工具钢，合金工具钢、轴承钢等。
③去应力退火的应用：消除塑性变形、焊接、切削加工、铸造等形成的残余内应力。
三、正火1.概念：将钢加热到一定温度，保温适当的时间，在空气中冷却的工艺方法。
2.应用：①善低碳钢和低碳合金钢的切削加工性；②正火可细化晶粒；③消除过共析钢中的网状渗碳体，改善钢的力学性能，并为球化退火作组织准备；④代替中碳钢和低碳合金结构钢的退火。
四、淬火1.概念：将钢加热到Ac3或Ac1以上某一温度，保温一定时间，然后以适当速度冷却，获得马氏体或下马贝氏组织的热处理工艺称为淬火；2.目的：主要获得马氏体，提高钢的强度和硬度。
3.钢的淬氏性和淬硬性4.淬火缺陷：①氧化与脱碳②过热和过烧③变形与开裂④硬度不足五、回火1.概念：将钢淬火后，再加热到Ac1点以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。
2.回火目的：①消除内应力；②获得所需要的力学性能；③稳定组织和尺寸。
金属材料与热处理 第三版 模块三 金属的结晶
金属材料与热处理（第三版）
Heat Treatment
模块三 纯金属的结晶
课题1 结晶现象 课题2 晶体的形核与长大 课题3 结晶的条件 课题4 晶粒大小的控制
知识准备
一、热分析法和冷却曲线
热分析法装置及冷却曲线 1一电炉;2一 坩埚;3一 金属液;4一热电偶
热力学条件：有一定的过冷度 结构条件：相起伏或结构起伏 能量条件：能量起伏 形核条件：晶胚尺寸大于临界晶核
课题4 晶粒大小的控制
✓ 任务提出：细小晶粒的金属具有更高的力学性能，晶粒 越细小，晶界就越多，材料的强度、硬度就越高，现在 我们也已经知道金属结晶所具备的条件，那么我们如何 通过具体的方法来得到细小的晶粒呢？
✓ 晶核的形成方式有两种：均质形核、异质形核 。
1、均质形核
✓ 也称为自发形核或均匀形核，这种形核方式是由金属自身的原子 按照一定的晶体结构排列形成的晶核。
✓ 这个晶核只有达到一定尺寸才能够长大为晶体，这个一定尺寸的 晶核称为临界晶核，也就是说，只有晶胚的尺寸大于临界晶核， 才能够称为晶核。
✓ 晶核一旦形成，就在液体里面形成了额外的固体的表面，增加了 能量，能量起伏提供了所需的表面能。
金属在固态下晶体结构随温度的改变而发生变化的 现象称为同素异构转变
铁的同素异构转变： Fe(bcc) 912C Fe(fcc) 1394C Fe(bcc)
T
铁的冷却曲线15381394}-Fe，bcc
} 912 -Fe，fcc
} 770
铁磁性
-Fe，bcc
t
课题3 结晶的条件
结晶必须具备一定条件才能够进行
✓ 实际金属的结晶过程中，均质形核和异质形核是同时存在的， 但主要按异质形核的方式进行。
金属材料及热处理(山东科技大学)智慧树知到答案章节测试2023年
第一章测试1.固态相变也是形核加长大的过程。
A:错B:对答案:B2.晶粒度级别和晶粒大小之间的关系是：A:二者之间没有任何联系B:两者是同一个概念C:晶粒度级别越大，晶粒越小D:晶粒度级别越大，晶粒越大答案:C3.钢在热处理时的冷却方式有：A:连续冷却B:等温冷却C:一直冷却D:直接冷却答案:AB4.共析钢CT图和IT图的关系是：A:IT图位于CT图的右下方B:CT图位于IT图的右上方C:CT图位于IT图的左下方D:CT图位于IT图的右下方答案:D5.亚共析钢珠光体形核时的领先相是：A:渗碳体B:铁素体C:二者皆可D:无领先相答案:B6.片状珠光体的形成机制有：A:分枝形成机制B:直接形核机制C:交替形核长大机制D:过冷奥氏体直接转变机制答案:AC7.强度相同时，片状珠光体的疲劳极限好于球状珠光体。
A:错B:对答案:A8.当冷速增快时，伪珠光体的量：A:减少B:增加C:不变答案:B9.片状马氏体形成时会产生大量的显微裂纹。
A:错B:对答案:B10.贝氏体转变时原子的扩散情况是：A:铁和碳原子都不能扩散B:铁原子不能扩散，碳原子可以扩散C:铁和碳原子都能扩散D:铁原子扩散，碳原子不扩散答案:B第二章测试1.普通热处理包括：A:退火B:回火C:淬火D:正火答案:ABCD2.低碳钢一般采用完全退火作为预备热处理。
A:对B:错答案:B3.正火的冷却方式是A:空冷B:炉冷C:水冷D:油冷答案:A4.当含碳量增加时组织应力如何变化：A:不变B:减小C:增大答案:C5.亚共析钢的淬火加热温度是：A:Accm以上30-50℃B:Ac1以下30-50℃C:Ac3以上30-50℃D: Ac1以上30-50℃答案:C6.理想的淬火介质是既能淬成马氏体，又不至于引起太大的淬火应力。
A:错B:对答案:B7.淬透性取决于：A:淬火介质的冷却能力B:零件的尺寸大小C:过冷奥氏体的稳定性D:含碳量答案:C8.高碳马氏体的分解方式有：A:不分解B:两相式分解C:连续式分解D:一直分解答案:BC9.高温形变热处理的变形温度一般在：A:液相线以上B:Accm以上C:Ac3以上D:Ac1以上答案:C10.钢的化学热处理表面既有成分的变化也有组织的变化A:对B:错答案:A第三章测试1.常见的工具钢分为：A:模具刚B:量具钢C:轴承钢D:刃具钢答案:ABD2.按照正火组织钢分为：A:珠光体钢B:莱氏体钢C:奥氏体钢D:马氏体钢答案:ABCD3.45号钢的含碳量约为：A:45%B:0.045%C:4.5%D:0.45%答案:D4.合金元素在钢中的存在形式有：A:溶入F、A和M中，以固溶体形式存在B:以游离状态存在C:形成非金属夹杂物D:形成强化相答案:ABCD5.Mn、Ni元素可以无限扩大γ相区A:错B:对答案:B6.消除低碳钢屈服现象的措施有：A:预变形法B:提高含碳量C:增大拉力D:减少间隙溶质原子含量答案:AD7.渗碳钢渗碳后的热处理工艺是：A:淬火+中温回火B:正火C:淬火+高温回火D:淬火+低温回火答案:D8.弹簧钢的化学成分特点是低碳。
[材料科学]工程材料第三章热处理ppt课件
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氏体的含碳 量下降，促 进了铁素体 形核，两者 相间形核并 长大，构成一个珠光体团。
珠光体转变是分散型转变(铁、碳原子均分散〕。
二、 贝氏体转变
1、贝氏体的组织形状及 性能
过冷奥氏体在550℃230℃ (Ms)间将转变为 贝氏体类型组织，贝氏 体用符号B表示。
物，根据片层 厚薄不同,又细 分为珠光体、 索氏体和屈氏 体(或托氏体).
屈氏体
珠光体 索氏体
⑴ 珠光体：
构成温度为A1-650℃， 片层较厚，500倍光镜 下可辨，用符号P表示.
⑵ 索氏体
电镜形貌
光镜形貌
构成温度为650-600℃, 片层较薄，800-1000 倍光镜下可辨，用符 号S 表示。
转变〔碳原子分散，铁原子不分散〕。
上贝氏体 贝氏体组织的透射电镜形貌
下贝氏体
三、 马氏体转变
当奥氏体过冷到Ms以下将 转变为马氏体类型组织。
马氏体转变是强化钢的重 要途径之一。
1、马氏体的晶体构造 碳在-Fe中的过饱和固溶
体称马氏体，用M表示。
马氏体组织
马氏体转变时，奥氏体中的碳全部保管到马氏体中.
和Fe3C方向长大。
第三步 剩余Fe3C溶解: 铁素体的成分、构造更接近 于奥氏体，因此先消逝。剩余的Fe3C随保温时间延 伸继续溶解直至消逝。
第四步 奥氏体成分均匀化：Fe3C溶解后，其所在部 位碳含量仍很高，经过长时间保温使奥氏体成分趋于 均匀。
亚共析钢和过共析钢的奥 氏体化过程与共析钢根本 一样。但由于先共析 或二次Fe3C的存在，要 获得全部奥氏体组织，必 需相应加热到Ac3或Accm 以上.
冷却是热处置更重要的工序。 过冷奥氏体的转变产物及转变过程: 处于临界点A1以下的奥氏体称过冷奥氏体。过冷奥
金属材料与热处理第三章
（2）奥氏体晶核的长大
奥氏体晶核形成后，通过铁、碳原子的扩散，相邻的铁 素体晶格将不断改组成奥氏体晶格，相邻的渗碳体将不断地 向奥氏体中溶解，因此，奥氏体晶核将向铁素体和渗碳体两 个方向不断长大。同时，新的奥氏体晶核也将不断形成并长 大，直至铁素体全部转变为奥氏体为止。
冷却曲线分别与珠光体转变开始线和中止线相交，没 有与转变终了线相交，即仅有一部分过冷奥氏体转变 为屈氏体，其余部分在冷却至 Ms 线以下后转变为马 氏体组织，冷却至室温后，还会有少量的残余奥氏体 存在。因此，转变产物为屈氏体+马氏体+残余奥氏体。
水冷：当过冷奥氏体以水冷的冷却速度 冷 v4
却时，冷却曲线不与C曲线相交，过冷奥氏体将 直接冷却至 Ms线以下进行马氏体转变，冷却至 室温后，还会保留部分残余奥氏体。因此，转 变产物为马氏体+残余奥氏体。
③ 含碳量
在一定的含碳量范围内，随着含碳量的增加，奥氏 体晶粒长大的倾向增大。但当含碳量超过某一限度时， 由于未熔碳化物会阻碍奥氏体晶界的迁移，奥氏体晶粒 反而会变得细小。
④ 合金元素
若在钢中加入适量的Ti，Zr，V， Nb等元素，它们将在钢中形成高熔点 的弥散碳化物和氮化物，能阻碍奥氏 体晶粒长大。
一个特征：即“鼻尖”，C曲线上最突出、距纵坐标最近 的部分。鼻尖以上或以下，随着温度的升高或降低，孕育期 （过冷奥氏体转变之前所经历的时间）增长，过冷奥氏体稳 定性增加；鼻尖处，过冷奥氏体的孕育期最短，最不稳定， 最易分解，转变速度也最快。
三种类型转变：分别是高温珠光体转变、中温贝氏体转变 和低温马氏体转变。其中，高温珠光体转变和中温贝氏体转变 属于等温转变，而低温马氏体转变则属于连续冷却转变。
金属材料与热处理教案
金属材料与热处理教案第一章：金属材料的概述教学目标：1. 了解金属材料的定义和分类。
2. 掌握金属材料的性质和用途。
教学内容：1. 金属材料的定义：金属材料是指由金属元素或金属合金组成的材料。
2. 金属材料的分类：金属材料主要包括纯金属和合金两大类。
3. 金属材料的性质：金属材料具有优良的导电性、导热性和韧性等。
4. 金属材料的用途：金属材料广泛应用于建筑、机械、电子等领域。
教学活动：1. 引入金属材料的概念，引导学生思考金属材料的日常应用。
2. 介绍金属材料的分类，让学生了解不同类型的金属材料。
3. 通过实例讲解金属材料的性质，如导电性、导热性和韧性等。
4. 探讨金属材料的用途，让学生了解金属材料在各个领域的重要性。
第二章：金属的结晶与晶体结构教学目标：1. 了解金属的结晶过程和晶体结构。
2. 掌握金属的晶体类型和性质。
教学内容：1. 金属的结晶过程：金属从液态转变为固态的过程称为结晶。
2. 金属的晶体结构：金属晶体主要由金属原子通过金属键相互连接而成。
3. 金属的晶体类型：金属晶体主要分为面心立方晶格和体心立方晶格两种类型。
4. 金属的晶体性质：不同晶体结构的金属具有不同的性质，如硬度和延展性等。
教学活动：1. 引入金属的结晶过程，引导学生了解结晶的基本概念。
2. 介绍金属的晶体结构，让学生掌握金属原子的排列方式。
3. 通过示意图讲解金属的晶体类型，如面心立方晶格和体心立方晶格。
4. 探讨金属的晶体性质，让学生了解不同晶体结构对金属性质的影响。
第三章：金属的塑性变形与再结晶教学目标：1. 了解金属的塑性变形和再结晶过程。
2. 掌握金属的塑性变形方式和再结晶的条件。
教学内容：1. 金属的塑性变形：金属在外力作用下发生形状改变而不断裂的过程。
2. 金属的塑性变形方式：主要包括拉伸、压缩、弯曲和扭转等。
3. 再结晶：金属在加热和冷却过程中，晶体结构发生改变的现象。
4. 再结晶的条件：再结晶发生的温度、应变量和时间等因素。
金属材料与热处理(全)精选全文
2、常用的细化晶粒的方法：
A、增加过冷度
B、变质处理 C、振动处理。
三、同素异构转变
1、金属在固态下，随温度的改变有一种晶格转变为另一晶格的现象称为 同素异构转变。
2、具有同素异构转变的金属有：铁、钴、钛、锡、锰等。同一金属的同素 异构晶体按其稳定存在的温度，由低温到高温依次用希腊字母α，β，γ， δ等表示。
用HBS（HBW）表示，S表示钢球、W表示硬质合金球 当F、D一定时，布氏硬度与d有关，d越小，布氏硬度值越大，硬度越高。 （2）布氏硬度的表示方法：符号HBS之前的数字为硬度值符号后面按以下顺 序用数字表示条件：1）球体直径；2）试验力；3）试验力保持的时间 （10~15不标注）。
应用范围：主要适于灰铸铁、有色金属、各种软钢等硬度不高的材料。
2、洛氏硬度
（1）测试原理：
采用金刚石圆锥体或淬火钢球压头，压入金属表面后，经规定保持时间后即 除主试验力，以测量的压痕深度来计算洛氏硬度值。
表示符号：HR
（2）标尺及其适用范围：
每一标尺用一个字母在洛氏硬度符号HR后面加以注明。常用的洛氏硬度标 尺是A、B、C三种，其中C标尺应用最为广泛。
见表：P21 2-2
§2-2金属的力学性能
学习目的：★了解疲劳强度的概念。 ★ 掌握布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度的概念、硬
度测试及表示的方法。 ★掌握冲击韧性的测定方法。 教学重点与难点 ★布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度的概念、硬度测
试及表示的方法。
§2-2金属的力学性能 教学过程：
复习：强度、塑性的概念及测定的方法。
2、 非晶体：在物质内部，凡原子呈无序堆积状态的（如普通玻璃、松 香、树脂等）。 非晶体的原子则是无规律、无次序地堆积在一起的。
3-金属材料与热处理-过冷奥氏体转变曲线(等温)
共析钢过冷奥氏体等温转变曲线
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3 钢的过冷奥氏体转变图
3.1 过冷奥氏体等温转变曲线
过冷奥氏体等温转变曲线的建立
找出奥氏体转变的开始时间和终了时间 相同的方法，重复上述实验，改变盐浴等温温度，分别找出各
为什么要研究过冷奥体转变图？
①钢加热到A状态，用不同的介质，A在不同的过冷度下转变的产物（P、B、M 或它们的混合组织）的组织与性能有很大差别，导致钢材最终性能的多种多样。
②钢的过冷A转变动力学图是研究某一成分的钢在过冷A转变产物与温度、时间的 关系及其变化规律。
7
3 钢的过冷奥氏体转变图
2、奥氏体的冷却方式：
《金属材料与热处理》
过冷奥氏体转变曲线
1
1 钢的热处理原理
本章的主要学习内容
钢在加热时的转变 钢的过冷奥氏体转变曲线 珠光体转变 马氏体转变 贝氏体转变
2
2
3 钢的过冷奥氏体转变图
将奥氏体冷却到A1温度以下，奥氏体 将处于热力学不稳定状态，将发生分 解，向其它组织转变。这种奥氏体称 为过冷奥氏体。
4
3 钢的过冷奥氏体转变图
2、奥氏体的冷却方式：
1）等温冷却：加热到奥氏体状态的钢快 温度/℃
速冷却到低于Ar1某一温度，等温一段
临界温度
保温
连续 冷却
时间，使奥氏体发生转变，然后再冷
②
冷却
等温
却到室温。
加热
① 冷却
2）连续冷却：加热到奥氏体状态的钢以
不同的冷速（空冷、炉冷、油冷、水
冷）连续冷却到室温。
金属材料与热加工基础知识巩固与能力训练题附答案第3章
第三章知识巩固与能力训练题一、填空题1.热处理工艺过程由加热、保温和冷却三个阶段组成。
2.奥氏体的形成过程可归纳为奥氏体形核、奥氏体长大、渗碳体溶解和奥氏体成分均匀化四个阶段。
3.常用的整体热处理工艺有退火、正火、淬火和回火。
4.共析钢过冷奥氏体等温转变区产物，分别为珠光体型、贝氏体型和马氏体型。
5.根据退火的目的，退火分为完全退火、等温退火、球化退火、和扩散退火等。
6.常用的淬火方法有单液淬火、双液淬火、马氏体分级淬火和等温淬火。
7.按回火温度不同，回火分为低温回火、中温回火和高温回火回火。
淬火后进行高温回火，称为调质处理。
8.表面淬火方法有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火等。
根据交流电流频率的不同，感应淬火分为高频、中频和工频三种。
9.化学热处理的基本过程一般分为分解、吸收和扩散三个阶段。
10.目前最常用的化学热处理方法有渗碳、渗氮和碳氮共渗。
二、选择题1.铁碳合金相图上的ES线用符号 B 表示，PSK线用符号 A 表示，GS线用符号 C 表示。
A. A1B. A cmC. A3D. Ac12.过冷奥氏体是在 D 温度下暂存的、不稳定、尚未转变的奥氏体。
A. MsB. A cmC. A3D. Ac13.调质处理就是 C 的热处理。
A. 淬火和低温回火B. 淬火和中温温回火C. 淬火和高温温回火D. 渗碳淬火4.汽车变速箱齿轮渗碳后，一般需要经过 B C 处理，才能达到表面高硬度和高耐磨性的目的。
A.整体淬火B.表面淬火C.低温回火D. 正火5.在制造45钢轴类零件的工艺路线中，调质处理应安排在 B 。
A.粗加工之前B.粗精加工之间C. 精加工之后D. 无法确定6.弹簧类零件一般最终热处理安排 B 。
A. 淬火和低温回火B. 淬火和中温温回火C. 淬火和高温温回火D. 渗碳淬火7.为了提高45钢轴类零件表面硬度和耐磨性，其最终热处理一般安排 A 。
A.感应加热表面淬火B. 整体淬火C.正火D.渗碳8.化学热处理与其他热处理方法的基本区别是 C 。
金属学与热处理第三章
二元合金的相结构与结晶组元——组成材料最基本的、独立的物质合金——指由两种或两种以上的金属、或金属与非金属经熔炼或用其他方法制成的具有金属特性的物质。
相--是指合金中结构相同，成分和性能均一并以界面相互分开的组成部分金属化合物，它的晶体结构与固溶体完全不同，成分和性能也不相同组织：所谓合金组织，是指合金中不同相之间相互组合配置的状态固溶体——以合金中某一组元作为溶剂，其它组元为溶质，所形成的与溶剂有相同晶体结构、晶格常数稍有变化的固相。
按溶质原子在溶剂晶格中所占位置：置换固溶体和间隙固溶体。
置换固溶体——溶质原子占据溶剂晶格某些结点位置所形成的固溶体间隙固溶体——溶质原子进人溶剂晶格的间隙中所形成的固溶体按溶质与溶剂原子相对分布分类无序固溶体——溶质原子统计式地或概率地分布在溶剂的晶格中。
有序固溶体——溶质原子在溶剂晶格的结点位或溶剂晶格的间隙中，有规律的排列。
有限固溶体：在一定条件下，溶质组元在固溶体的浓度有一定的限度，超过这个限度就不再溶解，这种限度称为溶解度或固溶度，这种固溶体是有限固溶体无限固溶体；溶质能以任意比例溶入溶剂，固溶度的溶解度可达100%，这种称为固溶体就称为无限固溶体。
无限固溶体只可能是置换固溶体影响置换固溶体溶解度的因素尺寸因素、晶体结构、电负性差及电子浓度是影响固溶体溶解度的四个主要因素(1)尺寸因素组元间的原子半径越相近，则固溶体的固溶度越大。
晶格畸变（溶质原子相邻的溶剂原子偏离其平衡位置）溶质原子溶入溶剂晶格引起晶格的点阵畸变。
溶质点阵的膨胀与收缩导致晶体能量升高，这种升高的能量称为晶格畸变能。
溶质原子引起的点阵畸变能越大，固溶体的溶解度就越小。
组元间的原子半径相差越大，晶格畸变能越高，晶格便不稳定。
当溶质原子溶入很多时，则单位体积的晶格畸变能越高，直至溶质晶格不能再维持时，便达到了固溶体的固溶度极限。
如此时再继续加入溶质原子，溶质原子将不再溶入固溶体中，只能形成其他新相(2) 晶体结构因素组元间晶体结构相同时，固溶度较大，而且有可能形成无限固溶体。
金属材料与热处理-3
授人以鱼不如授人以渔
3.合金元素使C曲线位置和形状的改变，有重要的 实际意义，由于合金元素使C曲线右移，因而使淬火的 朱明工作室 zhubob@ 临界冷却速度降低，提高了钢的淬透性，这样就可采用 较小的冷却速度，甚至在空气中冷却就能得到马氏体， 从而避免了由于冷却速度过大而引起的变形和开裂。另 一方面由于形状的改变，使某些钢28CrMoNiVB采取空冷 便得贝氏体组织，具有良好的综合机械性能，就不用采 取等温淬火。
朱明工作室
zhubob@
a：非碳化物形成元素及弱碳化物形成元素（C曲线右移） b：强碳化物形成元素（C曲线变形和右移）
授人以鱼不如授人以渔
讨论： 1.除Co以外，大多数合金元素都增加奥氏体的稳定 朱明工作室 zhubob@ 性，使C曲线右移。且非碳化物形成元素Al、Ni、Si、 Cu等不改变C曲线的形状，只使其右移，碳化物形成元 素Mn、Cr、Mo、W等除使C曲线右移外，还改变其形状。 2.碳化物形成元素Mn、Cr、Mo、W等将C曲线分裂为 珠光体转变的贝氏体转变两个C曲线，并在此二曲线之 间出现一个过冷奥氏体的稳定区．其中Cr和Mn推迟贝氏 体转变的作用大于珠光体转变；而Mo、W推迟珠光体转 变的作用大于贝氏体的。
授人以鱼不如授人以渔
2.渗碳淬火—用于处理低碳钢和低碳合金钢，齿面硬 度可达56～62HRC，齿面接触强度高，耐磨性好，而轮齿 朱明工作室 zhubob@ 芯部仍保持有较高的韧性，常用于受冲击载荷的重要齿轮 传动。
3.调质—用于处理中碳钢和中碳合金钢，调质处理后 齿面硬度可达220～260HBS。
另外，由于E点的左移，使含碳量远低于C＝2.11％ 的合金钢中出现莱氏体。如W＝18％的高速工具钢，含C ＝ 0.70-0.80％，其铸态组织中出现了莱氏体。
工程材料与热处理 第3章作业题参考答案
1.置换固溶体中，被置换的溶剂原子哪里去了？答：溶质把溶剂原子置换后，溶剂原子重新加入晶体排列中，处于晶格的格点位置。
2.间隙固溶体和间隙化合物在晶体结构与性能上的区别何在？举例说明之。
答：间隙固溶体是溶质原子进入溶剂晶格的间隙中而形成的固溶体，间隙固溶体的晶体结构与溶剂组元的结构相同，形成间隙固溶体可以提高金属的强度和硬度，起到固溶强化的作用。
如：铁素体F是碳在α-Fe中的间隙固溶体，晶体结构与α-Fe相同，为体心立方，碳的溶入使铁素体F强度高于纯铁。
间隙化合物的晶体结构与组元的结构不同，间隙化合物是由H、B、C、N等原子半径较小的非金属元素（以X表示）与过渡族金属元素（以M表示）结合，且半径比r X/r M＞0.59时形成的晶体结构很复杂的化合物，如Fe3C间隙化合物硬而脆，塑性差。
3.现有A、B两元素组成如图所示的二元匀晶相图，试分析以下几种说法是否正确？为什么？（1）形成二元匀晶相图的A与B两个相元的晶格类型可以不同，但是原子大小一定相等。
（2）K合金结晶过程中，由于固相成分随固相线变化，故已结晶出来的固溶体中含B 量总是高于原液相中含B量.（3）固溶体合金按匀晶相图进行结晶时，由于不同温度下结晶出来的固溶体成分和剩余液相成分不相同，故在平衡态下固溶体的成分是不均匀的。
答：（1）错：Cu-Ni合金形成匀晶相图，但两者的原子大小相差不大。
（2）对：在同一温度下做温度线，分别与固相和液相线相交，过交点，做垂直线与成分线AB相交，可以看出与固相线交点处B含量高于另一点。
(3)错：虽然结晶出来成分不同，由于原子的扩散，平衡状态下固溶体的成分是均匀的。
4.共析部分的Mg-Cu相图如图所示：(1)填入各区域的组织组成物和相组成物。
在各区域中是否会有纯Mg相存在？为什么？答: Mg-Mg2Cu系的相组成物如下图：（α为Cu在Mg中的固溶体）Mg-Mg2Cu系的组织组成物如下图：（α为Cu在Mg中的固溶体，）在各区域中不会有纯Mg相存在，此时Mg以固溶体形式存在。
金属材料与热处理 第三章
第三单元金属材料的晶体结构与结晶一、名词解释1．晶体晶体是指其组成微粒(原子、离子或分子)呈规则排列的物质。
2．晶格抽象地用于描述原子在晶体中排列形式的空间几何格子，称为晶格。
3.晶胞组成晶格的最小几何单元称为晶胞。
4.单晶体如果一块晶体内部的晶格位向(即原子排列的方向)完全一致，称这块晶体为单晶体。
5.多晶体由许多晶粒组成的晶体称为多晶体。
6.晶界将任何两个晶体学位向不同的晶粒隔开的那个内界面称为晶界。
7.晶粒多晶体材料内部以晶界分开的、晶体学位向相同的晶体称为晶粒。
8.结晶通过凝固形成晶体的过程称为结晶。
9.变质处理变质处理就是在浇注前，将少量固体材料加入熔融金属液中，促进金属液形核，以改善其组织和性能的方法。
10.合金合金是指两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素组成的金属材料。
11.组元组成合金最基本的、独立的物质称为组元。
12.相相是指在一个合金系统中具有相同的物理性能和化学性能，并与该系统的其余部分以界面分开。
13.组织组织是指用金相观察方法，在金属及其合金内部看到的涉及晶体或晶粒的大小、方向、形状、排列状况等组成关系的构造情况。
14.定向结晶定向结晶是通过控制冷却方式，使铸件沿轴向形成一定的温度梯度，从而可使铸件从一端开始凝固，并按一定方向逐步向另一端结晶的过程。
15.滑移单晶体塑性变形时，在切应力作用下，晶体内部上下两部分原子会沿着某一特定的晶面产生相对移动，这种现象称为滑移。
二、填空题1.晶体与非晶体的根本区别在于原子排列是否规则。
2.金属晶格的基本类型有体心立方晶格、面心立方晶格与密排六方晶格三种。
3.实际金属的晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷三类。
4.金属结晶包括：晶核形成和晶核长大两个过程。
5.金属结晶的必要条件是过冷，金属的实际结晶温度不是一个恒定值。
6．金属结晶时冷却速度越大，过冷度越大，金属的实际结晶温度越低。
7．金属的晶粒愈细小，其强度、硬度越高，塑性、韧性也越好。
《金属材料与热处理》综合训练知识点训练解答模块3金属的结晶
模块三金属的结晶（P46）一、填空题1、金属的结晶是指由原子不规则排列的近程有序，转变为原子规则排列的晶体过程。
2、纯金属的冷却曲线是用热分析法测定的。
冷却曲线的纵坐标表示温度，横坐标表示冷却时间。
3、金属的理论结晶温度和金属的实际结晶温度之差称为过冷度。
4、过冷度的大小与冷却速度有关，冷速越快，金属的实际结晶温度越，过冷度也就越大。
5、金属的结晶过程是由形核和长大两个基本过程组成的。
6、细化晶粒的根本途径是控制结晶时的形核率及长大速度。
7、纯金属结晶的特点是结晶总是在一定的温度下才能进行，并且结晶的整个过程是在恒温下进行的。
8、金属结晶时，形核率越大，晶体长大速度越小，单位体积内的晶核就越多，晶粒就越细。
二、判断题（√）1、金属的实际结晶温度均低于理论结晶温度。
（×）2、金属结晶时过冷度越大，结晶后晶粒越粗。
（√）3、一般说，晶粒越细小，金属材料的力学性能越好。
（√）4、同素异构转变过程也遵循晶核形成与长大的规律。
（×）5、金属发生同素异构转变时要放出热量，转变是在恒温下进行的。
（√）6、纯金属具有固定的熔点。
（×）7、晶粒越粗的金属材料其力学性能越好。
（×）8、工业上使用的金属材料一般都是单晶体。
（×）9、理论结晶温度总是低于实际结晶温度，这一现象称为过冷现象。
（√）10、金属的结晶过程总是先产生晶核，而后晶核长大这两个基本过程组成。
（×）11、金属在一定范围内，随着过冷度的减小所形成的晶粒越细小，故生产中可通过适当减小过冷度的方法来达到细化晶粒的目的。
（×）12、凡由液态到固态的过程都称为结晶。
（×）13、金属结晶时，过冷度越小，结晶后的晶粒也越小。
（√）14、纯金属的结晶过程总是在恒温下进行。
（×）15、液态金属结晶时，冷却速度越快，理论结晶温度越低，过冷度越大。
三、选择题1、多晶体是由许多原子排列位向不同的（ C ）组成。
金属材料及热处理王英杰教材习题答案机工中职道
金属材料及热处理王英杰教材习题答案机工中职道《金属材料及热处理》习题集答案主编王英杰 1 1 原版教学配套课件内容简介本习题集及其标准答案是根据机械工业出版社出版的中等职业教育“十一五”规划教材《金属材料及热处理》(王英杰主编)编写的。
全书共9章，习题集内容涉及:金属材料与机械产品制造过程简介、金属材料的性能、金属材料的晶体结构与结晶、铁碳合金相图、非合金钢、钢材热处理、低合金钢与合金钢、铸铁、非铁金属及其合金、金属材料的选择与分析等。
本习题集及其标准答案覆盖各章主要的知识点和基本的教学要求，题型种类多，习题数量合理，没有难题和怪题，便于学生复习和自学考核，也便于教师根据教学要求进行组卷。
本习题集及其标准答案主要面向中等职业学校近机类各专业学生。
此外，还可适合机械类专业的职工培训考核。
2 2 原版教学配套课件第一单元金属材料与机械产品制造过程简介综合训练一、名词解释 1.金属材料金属材料是由金属元素或以金属元素为主要材料构成的，并具有金属特性的工程材料。
2.合金合金是指两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素组成的金属材料。
3.钢铁材料以铁或以它为主而非铁金属除钢铁材料以外的其它金属，都称形成的金属材料，称为钢铁材料。
4.为非铁金属。
5.钢铁。
钢铁是铁和碳的合金。
二、填空题 1.金属材料一般可分为钢铁材料材料和非铁金属材料两类。
2.钢铁材料是由 Fe 、 C 及Si、Mn 、S、P等杂质元素组成的金属材料。
3.生铁是由铁矿石原料经高炉冶炼而获得的。
高炉生铁一般分为炼钢生铁和铸造生铁两种。
4.现代炼钢方法主要有氧气转炉电弧炉炼钢法。
5.根据钢水的脱氧程度不同，钢可分为沸腾钢、半炼钢法和镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢。
6.机械产品的制造过程一般分为设计、制造和使用三个阶段。
7.钢锭经过轧制最终会形成板材、管材、型材、线材和其他材料等产品。
三、判断题 1.钢和生铁都是以铁碳为主的合金。
金属材料与热处理课程教学大纲
《金属材料与热处理》课程教学大纲一、课程说明适用专业：机械设备安装与修理、机械制造大类前期课程：《金属工艺学》、《机械根底》二、教学性质和任务课程性质：本课程是的一门专业必修课。
本课程实践性强，与生产实际联系严密，学问的掩盖面较宽，是理论与实践的结合。
课程任务：〔一〕学问目标1、以铁碳合金的成分-组织-温度-性能为主线，了解四者的相互关系和变化规律的根底学问，初步具有依据零件的使用要求选择零件材料的力量。
2、了解钢材在实际加热和冷却时内部组织的变化与其对钢材性能的影响，了解各种热处理方法的目的、工艺和应用，初步具有选择钢材热处理方法的力量。
了解毛坯的成形方法和根本工艺过程，初步具有选择零件毛坯成形方法的力量。
〔二〕力量目标1、具有依据零件的使用要求选择零件材料的力量2、初步具有选择钢材热处理方法的力量3、步具有选择零件毛坯成形方法的力量。
〔三〕思想教育目标通过本课程的学习培育学生实事求是的精神和理论联系实际的工作方法。
三、课程内容和要求第一章金属的性能1、金属的力学性能2、金属的工艺性能其次章金属的构造与结晶1、金属的晶体构造2、纯金属的结晶3、金属的同素异构转变第三章金属的塑性变形和再结晶1、金属的塑性变形2、冷塑性变形对金属性能与组织的影响3、回复与再结晶4、金属的热塑性变形第四章铁碳合金1、合金的组织2、二元合金相图3、铁碳合金相图第五章碳素钢1、常存元素对钢性能的影响2、碳素钢的分类3、碳素钢的牌号与用途4、钢的火花鉴别第六章钢的热处理1、钢在加热时的转变2、钢在冷却时的转变3、钢的退火与正火4、钢的淬火5、钢的回火6、钢的外表热处理7、热处理工艺简介8、零件的热处理分析第七章合金钢1、合金元素在钢中的主要作用2、合金钢的分类和牌号3、合金构造网4、合金工具网5、特别性能钢第八章铸铁1、铸铁的石墨化2、灰铸铁8-3 可锻铸铁3、球墨铸铁4、蠕墨铸铁第九章有色金属与硬质合金1、铜与其合金2、铝与铝合金3、钛与钛合金4、轴承合金5、硬质合金第十章非金属材料1、高分子材料2、陶瓷材料3、复合材料四、学时安排建议序号教学提要必修/选修理论课时实践课时1绪论，金属的性能，必修42金属和合金的晶体与结晶必修623铁碳合金必修624碳素钢必修425钢的热处理必修8226合金钢必修227铸造必修228有色金属与硬质合金必修229非金属材料必修22合计36 36章节教学环节讲课习题课争论课试验其他合计绪论21第一章金属的性能516§1-1 金属的力学性能 2§1-2 金属的工艺性能 2§5-3 碳素钢的牌号与用途 1*§5-4 钢的火花鉴别 1*实验钢的火花鉴别 1第六章钢的热处理§6-1 钢在加热时的转变§6-2 钢在冷却时的转变§6-3 钢的退火与正火§6-4 钢的淬火§6-5 钢的回火5 16 10．50．50．50．5*试验力学性能试验1其次章金属的构造与结晶2．5 2．5 §2-1 金属的晶体构造1*§2-2 纯金属的结晶0．5§2-3 金属的同素异构转变1＊第三章金属的塑性变形与再结晶22§3-1 金属的塑性变形0．5§3-2 冷塑性变形对金属性能与组织的影响0．5§3-3 回复与再结晶0．5§3-4 金属的热塑性变形0．5第四章铁碳合金314§4-1 合金的组织1§4-2 二元合金相图1§4-3 铁碳合金相图1*试验观看典型铁碳合金的金相组织1第五章碳素钢314§5-1 常存元素对钢性能的影响1§5-2 碳素钢的分类1§6-6 钢的外表热处理0．5*§6-7 热处理工艺简介0．5§6-8 零件的热处理分析1*实验钢的热处理1第七章合金钢2．5 2．5 §7-l 合金元素在钢中的主要作用0．5§7-2 合金钢的分类与牌号0．5§7-3 合金构造钢0．5§7-4 合金工具钢0．5§7-5 特别性能钢0．5第八章铸铁2．5 2．5 §8-1 铸铁的石墨化0．5§8-2 灰铸铁0．5§8-3 可锻铸铁0．5§8-4 球墨铸铁0．5*§8-5 蠕墨铸铁0．5第九章有色金属与硬质合金55§9-1 铜与铜合金1§9-2 铝与铝合金1*§9-3 钛与钛合金1§9-4 轴承合金1§9-5 硬质合金1*第十章非金属材料33§10-1 高分子材料1§10-2 陶瓷材料1§10-3 复合材料1机动3总计32 840五、教学方法：本课程实践性很强，建议承受以下教学方法：1、金属的性能、金属和合金的晶体与结晶、铁碳合金等承受理论课教学和音响教学相应结。
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第十一章 焊接
第一节 手工电弧 焊
第二节 气焊与气 割
第三节 其他焊接 方法
第四节 焊接应力 与变形
第六节 焊接结 构设计
第五节 常用金 属材料的焊接
第七节 常见的 焊接缺陷及其产
生原因
第十二章 零件选材及加工工 艺分析
第一节 零件的失 效形式和选材原
则
第二节 零件毛坯 的选择
第三节 零件热处 理的技术条件和 工序位置
第四节 典型零件 材料和毛坯的选 择及加工工...
附录
附录一 《金 属材料与热 处理》实验
指导书
附录二 硬度 换算表
参考文献
感谢观看
读
书
笔
记
内容简介
第一章 材料的力学性能
第一节 概述
第二节 材料 的力学性能 指标
第二章 金属的晶体构造与结 晶
第一节 金属的理 想晶体结构
第二节 金属晶体 的实际构造
第三节 纯金属的 结晶过程
第四节 铸锭组织
第三章 合金的结构与二元合 金相图
第二节 二元合 金相图
第一节 合金的 结构和组织
第三节 合金的 性能与相图之间
第二节 铜及铜合 金
第三节 轴承合金
第四节 粉末冶金 与硬质合金
第九章 铸造
1
第一节 概述
第二节 砂型 2
铸造
3 第三节 铸造
工艺的基本内 容
4 第四节 铸造
合金
5 第五节 特种
铸造简介
第十章 锻压
第一节 金属 1
的塑性变形
第二节 自由 2
锻造
3 第三节 模型
锻造
4 第四节 板料
冲压
5 第五节 其他
金属材料与热处理(第五版)习题册答案精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版金属材料与热处理习题册答案绪论填空题1．成分组织热处理性能2．光泽延展性导电性导热性合金3．成分热处理性能性能思考题答：机械工人所使用的工具、刀、夹、量具以及加工的零件大都是金属材料，所以了解金属材料与热处理的相关知识。
对我们工作中正确合理地使用这些工具；根据材料特点正确合理地选择和刃磨刀具几何参数；选择适当的切削用量；正确选择改善零件工艺性能的方法等都具有非常重要的指导意义。
第一章金属的结构与结晶填空题1．非晶体晶体晶体2．体心立方面心立方密排六方体心立方面心立方密排六方3．晶体缺陷间隙空位置代刃位错晶界亚晶界4．无序液态有序固态5．过冷度6．冷却速度冷却速度低7．形核长大8．强度硬度塑性9．固一种晶格另一种晶格判断题1．√2．×3．×4．×5．×6．√7．√8．√9．√10．√11．×12．√13．√14．×15．√选择题1．A2．C B A3．B名词解释1．答：晶格是假想的反映原子排列规律的空间格架；晶胞是能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元。
2．答：只由一个晶粒组成的晶体称为单晶体；由很多的小晶体组成的晶体称为多晶体。
思考与练习1．冷却曲线上有一段水平线，是说明在这一时间段中温度是恒定的。
结晶实际上是原子由一个高能量级向一个较低的能量级转化的过程，所以在结晶时会放出一定的结晶潜热，结晶潜热使正在结晶的金属处于一种动态的热平衡，所以纯金属结晶是在恒温下进行的。
2．生产中常用的细化晶粒的方法有：增加过冷度、采用变质处理和采用变质处理等。
金属结晶后，一般是晶粒愈细，强度、硬度愈高，塑性、韧性也愈好，所以控制材料的晶粒大小具有重要的实际意义。
3．（1）金属模浇铸的晶粒小于砂型浇铸的晶粒（2）铸成薄件的晶粒小于铸成厚件的晶粒（3）浇铸时采用振动的晶粒小于不采用振动的晶粒4．味精、冰糖、云母、食盐及各类金属均是晶体。
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金属熔点
平衡结晶温度或理论结晶温度
通常把金属从液态转变为固体晶态的过程称为一次结晶。 而把金属从一种固体晶格转变为另一种固体晶格的过程称 为二次结晶或重结晶。
模块一 纯金属的结晶
一、热分析试验方法
1.冷却曲线
结晶潜热
过冷
2过冷现象
• （1）过冷：金属的实际结晶温度总是低于其理论结晶温 度的现象。
用热分析法测定Cu－Ni相图
L
L+α
α
•相图由两条线构成，上
面是液相线，下面是固 相线。
•相图被两条线分为三个
相区，液相线以上为液 相区L ，固相线以下为 固溶体区，两条线之 间为两相共存的两相区 （L+ ）。
L
液相线 L
+
固相线
Cu
成分（wt%Ni）
Ni
二、二元匀晶相图
合金的两组元在液态和固态下均无限互溶时所构成的相
Cu-Ni合金相图
慢加热或冷却）条件下，合金系中各种合金状态与温度、成 分之间关系的图形。
一、二元合金相图概述
1.相图构成
•通过相图可以了解：
1.合金系中任何成分的合 金，在任何温度下的组 织状态。
2.在什么温度发生结晶和 相变？存在几个相？每 个相的成分是多少等。
L
液相线 L
+
固相线
Cu
成分（wt%Ni）
Al-Si合金组织
未变质
变质
3. 振动
在金属结晶的过程中采用机械振动、超声波振动等方法，可
以破碎正在生长中的树枝状晶体，形成更多的结晶核心，获得 细小的晶粒。
4. 电磁搅拌
将正在结晶的金属置于一个交变电磁场中，由于电磁感应现
象，液态金属会翻滚起来，冲断正在结晶的树枝状晶体的晶枝， 增加结晶核心，从而可细化晶粒。
大，会使结晶时的内应力加大，导致工件的变形甚至开裂。
2. 变质处理
变质处理就是在液体金属中加入孕育剂或变质剂，以
增加晶核的数量或者阻碍晶核的长大，以细化晶粒和改 善组织。
例如，在铝合金液体中加入钛、锆；钢水中加入钛、
钒、铝等。
铸铁变质处理前后 的组织
变质处理后
变质处理前
变质处理使组织细化。 变质剂为硅铁或硅钙合金。
Ⅱ80%Cu+20%Ni; Ⅲ60%Cu+40%Ni；合金Ⅳ 40%Cu+60%Ni；
合金Ⅴ：20%Cu+80%Ni; 合金Ⅵ纯Ni。
•（2）测定各组试样合金的冷却曲线并确定其相变临界点； •（3）将各临界点绘在温度—合金成分坐标图上； •（4）将图中具有相同含义的临界点连接起来，即得到Cu、
Ni合金相图。
图称为二元匀晶相图。
二元匀晶相图是最简单二元相图，Cu-Ni、Cu-Au、Au-
Ag、W-Mo及Fe-Ni等合金都具有这类相图。现以Cu-Ni合 金为例分析相图简单二元相图。
1.相图构成
相图由两条线构成，上 面是液相线，下面是固 相线。
相图被两条线分为三个 相区，液相线以上为液 相区L ，固相线以下为 固溶体区，两条线之间 为两相共存的两相区 （L+ ）。
•随着过冷度的增加, 形核
速率和长大速度均会增大。 但前者的增大更快，因而 比值N/G也增大, 结果使晶 粒细化。
•增大过冷度的主要办法是提高液态金属的冷却速度，采用冷却
能力较强的模子。
•实际生产中，通常采用降低铸型温度、采用蓄热大和散热快的
金属铸型、局部加冷铁以及采用水冷铸型等。
•这种方法只适合于小件或薄件，对于大型工件，如冷却速度过
每个晶核最终长成一个晶粒，两晶粒接触后形成晶界。
两个过程重叠交织
形核
长大 形成多晶体
• 2.树枝状Байду номын сангаас大
•实际金属结晶主要以树枝状长大。 •这是由于存在负温度梯度，冷却速度较快时，晶体的棱角和
棱边的散热条件比面上的优越，因而长大较快，成为伸入到 液体中的晶枝。优先形成的晶枝称一次晶轴，先形成一次轴， 一次轴又会产生二次轴…，树枝间最后被填充。
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。
金属的结晶
金属的结晶
•物质从液态到固态的转变过程。若凝固后的物质为晶体，
则称之为结晶。金属及其合金都是晶体，所以它们的凝固 过程就是结晶。
•凝固过程影响后续工艺性能、使用性能和寿命。 •凝固是相变过程，可为其它相变的研究提供基础。 •金属冶炼、铸造、焊接工艺过程就是结晶过程。
Ni
相图是制订熔炼、铸造、热加工及热处理工艺的重要依据。 根据组元数, 分为二元相图、三元相图和多元相图。
2.二元合金相图的建立
•目前，合金状态图主要是通过实验测定的，且测定合金状
态图的方法很多，但应用最多的是热分析法。
•以Cu—Ni合金相图测定为例，说明热分析法的应用及步骤： •（1）配制不同成分的合金试样，如Ⅰ纯铜；
• （2）过冷度：金属材料的理论结晶温度(Tm) 与其实际结 晶温度To之差 △T=Tm-To
• (3) 过冷度大小与冷却速度有关，冷速越大，过冷度越大。
二、结晶过程
• 1.结晶的基本过程：形核－长大
晶核形成后便向各方向生长，同时又有新的晶核产生。晶 核不断形成，不断长大，直到液体完全消失。
模块二 合金的结晶
由地图引出相图
•合金的结晶不是在恒温下进行的，有一定的结晶温度范围。 •在结晶过程中不只有一个固相和液相，而是在不同范围内有
不同的相，各相成分也发生变化。
•用单一的冷却曲线难以说明合金的结晶过程，就必须借助于
合金相图这一重要工具。
•合金相图又称合金状态图或平衡图，是表示在平衡（极其缓
工程上使晶粒细化, 是提高金属力学性能的重要途径之一。 这种方法称为细晶强化。
•细化铸态金属晶粒有以下措施。
1.增加过冷度
一定体积的液态金属中，若形核率N(单位时间单位体积 形 成 的 晶 核 数 , 个 /m3·s) 越 大 ， 则 结 晶 后 的 晶 粒 越 多 ， 晶粒就越细小； 晶体长大速度G(单位时间晶体长大的长 度, m/s)越快，则晶粒越粗。
•实际金属结晶时，晶体多以树枝状长大方式长大。
负温度梯度
树枝状结晶
金
金
属 的
属 的
树
树
枝
枝
晶
晶
金 属 的 树 枝
冰 的 树 枝 晶
晶
三、晶粒大小及控制
•金属结晶后，获得由大量晶粒组成的多晶体。一个晶粒是由
一个晶核长成的晶体，实际金属的晶粒在显微镜下呈颗粒状。
•在一般情况下, 晶粒越小, 则金属的强度, 塑性和韧性越好。