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金属学与热处理(哈尔滨工业大学_第二版)课后习题答案_附总复习提纲加习题
第一章1.作图表示出立方晶系(1 2 3)、(0 -1 -2)、(4 2 1)等晶面和[-1 0 2]、[-2 1 1]、[3 4 6] 等晶向3.某晶体的原子位于正方晶格的节点上,其晶格常数a=b≠c,c=2/3a。
今有一晶面在X、Y、Z坐标轴上的截距分别是5个原子间距,2个原子间距和3个原子间距,求该晶面的晶面参数。
解:设X方向的截距为5a,Y方向的截距为2a,则Z方向截距为3c=3X2a/3=2a,取截距的倒数,分别为1/5a,1/2a,1/2a化为最小简单整数分别为2,5,5故该晶面的晶面指数为(2 5 5)4.体心立方晶格的晶格常数为a,试求出(1 0 0)、(1 1 0)、(1 1 1)晶面的晶面间距,并指出面间距最大的晶面解:(1 0 0)面间距为a/2,(1 1 0)面间距为√2a/2,(1 1 1)面间距为√3a/3三个晶面晶面中面间距最大的晶面为(1 1 0)7.证明理想密排六方晶胞中的轴比c/a=1.633证明:理想密排六方晶格配位数为12,即晶胞上底面中心原子与其下面的3个位于晶胞内的原子相切,成正四面体,如图所示则OD=c/2,AB=BC=CA=CD=a因△ABC是等边三角形,所以有OC=2/3CE由于(BC)2=(CE)2+(BE)2则有(CD)2=(OC)2+(1/2c)2,即因此c/a=√8/3=1.6338.试证明面心立方晶格的八面体间隙半径为r=0.414R解:面心立方八面体间隙半径r=a/2-√2a/4=0.146a面心立方原子半径R=√2a/4,则a=4R/√2,代入上式有R=0.146X4R/√2=0.414R9.a)设有一刚球模型,球的直径不变,当由面心立方晶格转变为体心立方晶格时,试计算其体积膨胀。
b)经X射线测定,在912℃时γ-Fe的晶格常数为0.3633nm,α-Fe的晶格常数为0.2892nm,当由γ-Fe转化为α-Fe时,求其体积膨胀,并与a)比较,说明其差别的原因。
哈工大金属学与热处理复习资料
★课程考试大纲要求考试内容1)金属学理论a:金属与合金的晶体结构及晶体缺陷b:纯金属的结晶理论c:二元合金相图及二元合金的结晶d:铁碳合金及Fe-Fe 3C 相图e:三元合金相图f:金属的塑性变形理论及冷变形金属加热时的组织性能变化(前六章,去掉6.7节 超塑性)2)热处理原理及工艺a:钢的加热相变理论b:钢的冷却相变理论c:回火转变理论d:合金的时效及调幅分解e:钢的普通热处理工艺及钢的淬透性(后三章)题型结构a:基本知识与基本概念题 (约30分)b:理论分析论述题(约60分)c:实际应用题(约30分)d:计算与作图题(约30分)试题形式a:选择题b:判断题c:简答与计算d: 综合题等★样题一、 选择题(在每小题的五个备选答案中,选出一个或一个以上正确的答案,将其标号填入括号内。
正确的答案没有选全或选错的,该题无分。
)1. 与固溶体相比,金属化合物的性能特点是( )。
①熔点高、硬度低; ② 硬度高、塑性高;③ 熔点高、硬度高;④熔点高、塑性低; ⑤ 硬度低、塑性高2.若体心立方晶胞的晶格常数为a, 则其八面体间隙 ( )。
① 是不对称的; ② 是对称的; ③ 位于面心和棱边中点;④ 位于体心和棱边中点; ⑤ 半径为a 432- 3.奥氏体是( )。
① 碳在γ- Fe 中的间隙固溶体; ② 碳在α- Fe 中的间隙固溶体;③ 碳在α- Fe 中的有限固溶体; ④ 碳在γ- Fe 中的置换固溶体;⑤碳在α- Fe 中的有序固溶体4.渗碳体是一种 ( )。
① 间隙相;② 金属化合物; ③正常价化合物; ④电子化合物;⑤ 间隙化合物5.六方晶系的[100]晶向指数,若改用四坐标轴的密勒指数标定,可表示为 ( )。
① []0112;② []0211; ③ []0121;④ []1102;⑤ []01106.晶面(110)和(111)所在的晶带,其晶带轴的指数为( )。
① []101;② []011;③ []101;④ []110;⑤ []0117.在室温平衡状态下,碳钢的含碳量超过0.9%后,随着含碳量增加,其 ( )。
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。
金属学与热处理期末复习重点
第一章金属的晶体结构第一节金属1度系数为负值。
第二节金属的晶体结构1、晶体的特征:1、具有一定的熔点2、各向异性非晶体为各向同性23、为了清楚地表明原子在空间排列的规律性,常常将构成晶体的原子抽象为纯粹的几何点,称之为点阵。
这些点阵有规则地周期性重复排列所形成的三维空间阵列称为空间点阵。
常人4567、常见的三种晶体结构主要是指体心立方、面心立方和密排六方结构,其中体心立方结构(BCC)每个晶胞含有2原子,其原子配位数为8,致密度是68%面心立方结构(FCC)每个晶胞含有4原子,其原子配位数为12;致密度是74%密排六方结构(HCP)每个晶胞含有6原子,其原子配位数为12,致密度是74% 。
8、密排面的堆垛顺序是AB AB AB……,构成密排六方结构ABCABCABC……,构成面心立方结构9、通常以[uvw]表示晶向指数的普遍形式原子排列相同但空间位向不同的所有晶向成为晶向族,<uvw>表示晶面指数的一般表示形式为(hkl)晶面族用大括号{hkl}表示10、在立方结构的晶体中,当一晶向[uvw]位于或平行于某一晶面(hkl)时,必须满足以下关系:hu+kv+lw=0当某一晶向与某一晶面垂直时,则其晶向指数和晶面指数必须完全相等,即u=b、v=k、w=l。
12、由于多晶体中的晶粒位向是任意的,晶粒的各向异性被互相抵消,因此在一般情况下整个晶体不显示各向异性,称之为伪等向性。
一般金属都是多晶体第三节实际金属的晶体结构1、晶体中的线缺陷就是各种类型的位错,它是在晶体中某处有一列或若干列原子发生了有规律的错排现象。
2、刃型位错的重要特征:1、刃型位错有一额外半原子面;2、位错线是一个具有一定宽度的管道3、位错线与晶体的滑移方向相垂直,位错线运动的方向垂直于位错线螺型位错的重要特征:1、螺型位错没有额外半原子面;2、螺型位错线是一个具有一定宽度的管道,其中只有切应变,而无正应变3、位错线与晶体的滑移方向平行,位错线运动的方向与位错线垂直4、位错线与柏氏矢量垂直就是刃型位错,位错线与柏氏矢量平行,就是螺型位错。
金属热处理(哈工大)第二章
位错学说发展简史
矛盾提出——晶体理论剪切强度与实测值 晶体理论剪切强度与实测值 矛盾提出 的巨大差异 位错概念提出——1934年 位错概念提出 年 螺型位错概念,柏氏矢量概念——1939年 螺型位错概念,柏氏矢量概念——1939年 F-R位错源 位错源——1950年 位错源 年 TEM技术研究位错 技术研究位错——50’s 以后 技术研究位错 … …
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2.3.2 晶界与亚晶界
晶界: 晶界:相邻晶粒的界面 亚晶界: 亚晶界:晶粒内部各排列方位有细微差 异的亚结构之间的界面。 异的亚结构之间的界面。
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1.小角度晶界 小角度晶界
对称倾侧晶界 晶界模型: 晶界模型: 同号刃型位错墙
取向差<10° ° 取向差
无长程应力场 能量低、 能量低、稳定
50
指位错沿着晶体滑移面的运动, 指位错沿着晶体滑移面的运动,又称保守运动 刃型位错的滑移
36
刃型位错的晶体滑移
37
刃型位错滑移的特点
滑移面由柏氏矢量与位错线矢量唯一确定 位错的运动方向与晶体滑移方向( 位错的运动方向与晶体滑移方向(即位错 柏氏矢量方向)一致 柏氏矢量方向) 位错线的运动方向与位错线垂直 一次滑移量为最近邻的原子间距( 一次滑移量为最近邻的原子间距(全位错 的柏氏矢量的模) 的柏氏矢量的模)
2.位错的产生 位错的产生
结晶过程 空位聚集成片的边缘 塑性变形
15
空位聚集
16
结晶
17
2.2.1 位错的基本概念
3.柏氏矢量 柏氏矢量
反映位错造成的晶格畸变的大小和方向 避免繁琐的原子模型
18
柏氏矢量的确定方法
规定
位错线垂直向外穿出纸面为正 按右手法则作柏氏回路 回路避开严重畸变区 包含一个位错
金属学与热处理(哈尔滨工业大学_第二版)课后习题答案_附总复习提纲加习题
第六章1.试用多晶体的塑性变形过程说明金属晶粒越细强度越高、塑性越好的原因是什么?2.答:由Hall-Petch 公式可知,屈服强度σs 与晶粒直径平方根的倒数 d v2呈线性关系。
在多晶体中,滑移能否从先塑性变形的晶粒转移到相邻晶粒主要取决于在已滑移晶粒晶界附近的位错塞积群所产生的应力集中能否激发相邻晶粒滑移系中的位错源,使其开动起来,从而进行协调性的多滑移。
由τ=nτ0知,塞积位错数目n越大,应力集中τ越大。
位错数目n与引起塞积的晶界到位错源的距离成正比。
晶粒越大,应力集中越大,晶粒小,应力集中小,在同样外加应力下,小晶粒需要在较大的外加应力下才能使相邻晶粒发生塑性变形。
在同样变形量下,晶粒细小,变形能分散在更多晶粒内进行,晶粒内部和晶界附近应变度相差较小,引起的应力集中减小,材料在断裂前能承受较大变形量,故具有较大的延伸率和断面收缩率。
另外,晶粒细小,晶界就曲折,不利于裂纹传播,在断裂过程中可吸收更多能量,表现出较高的韧性。
2.金属材料经塑性变形后为什么会保留残留内应力?研究这部分残留内应力有什么实际意义?金属材料经塑性变形后为什么会保留残留内应力?研究这部分残留内应力有什么实际意义?答:残余内应力存在的原因1)塑性变形使金属工件或材料各部分的变形不均匀,导致宏观变形不均匀;2)塑性变形使晶粒或亚晶粒变形不均匀,导致微观内应力;3)塑性变形使金属内部产生大量的位错或空位,使点阵中的一部分原子偏离其平衡位置,导致点阵畸变内应力。
实际意义:可以控制材料或工件的变形、开裂、应力腐蚀;可以利用残留应力提高工件的使用寿命。
3.何谓脆性断裂和塑性断裂,若在材料中存在裂纹时,试述裂纹对脆性材料和塑性材料断裂过程中的影响。
答:塑性断裂又称为延性断裂,断裂前发生大量的宏观塑性变形,断裂时承受的工程应力大于材料的屈服强度。
在塑性和韧性好的金属中,通常以穿晶方式发生塑性断裂,在断口附近会观察到大龄的塑性变形痕迹,如缩颈。
《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]。
金属学与热处理第二版 复习总结
金属学与热处理第二版复习总结哈工大(威海) 14级苏同学此文档只总结了部分重要概念与影响因素(不包含第八章、第十二章、第十三章) 另外,第十章、十一章的热处理的具体工艺也是重点,此文档没有涉及。
概念金属最外层的电子数很少,一般为1~2个,不超过3个。
金属键➢原子共用自由电子形成➢无饱和性和方向性。
金属晶体原子排列密度高,能变形,导电,导热。
金属原子特点➢外层电子少,易失去➢有自由电子➢金属离子与自由电子形成键。
➢金属键无方向性➢有良好的塑性晶体:各向异性是晶体区别于非晶体的一个重要标志柏氏矢量的意义及特征➢反映位错的点阵畸变总量➢反映晶体的滑移量及方向➢与位错线有确定的位置关系➢具有守恒性相界共格界面、半共格界面、非共格界面三类。
共格界面界面能最低➢界面处晶体缺陷集中,原子能量高➢界面是氧化、腐蚀的优先发生地➢界面是固态相变的有效形核位置➢界面原子的扩散速度远高于晶内➢存在内吸附现象.异类原子可降低界面能时,会向界面偏聚➢界面阻碍位错运动,组织越细小,强度硬度越高➢界面能越大,界面迁移速度越大;晶粒长大可以降低界面能.固溶体结晶的特点(1)异分结晶:固相成分与液相成分不同,晶体与母相成分不同称为异分结晶(选择结晶)。
(2)固溶体结晶需要在一定的温度范围:每一温度下,结晶出一定数量的固相.温度的降低,固相的数量增加成分分别沿着固相线和液相线变化非平衡凝固总结:(1)固相平均成分线和液相平均成分线偏离固相线与液相线.冷却速度越快,偏离越严重(2)固溶体成分不均匀。
先结晶部分总是富高熔点组元,后结晶的部分富低熔点组元。
区域偏析、晶内偏析、枝晶偏析(3)结晶温度。
凝固终结温度低于平衡凝固时的终结温度。
伪共晶——靠近共晶点附近合金得到全部共晶组织离异共晶——共晶组织没有显示出共晶的特征不平衡共晶——在不该出现共晶的合金里出现共晶组织孪生变形的特点(1)切应力作用下发生,临界切应力远大于滑移时.(2)是一种均匀切变。
哈工大本科金属学及热处理复习课件 (6) 课后习题
1. 何谓钢的淬透性、淬硬性?影响钢的淬透性及淬硬性的因素是 何谓钢的淬透性、淬硬性? 什么? 什么? 2. 何谓钢的调质处理? 何谓钢的调质处理? 3. 用45钢(Wc=0.45%)制造机床主轴,要求具有良好综合机 钢 )制造机床主轴, 械性能,请制定预备热处理和最终热处理工艺规程( 械性能,请制定预备热处理和最终热处理工艺规程(包括工艺 名称和具体工艺参数), ),并分别说明预备热处理和最终热处理 名称和具体工艺参数),并分别说明预备热处理和最终热处理 后获得的显微组织。( 。(Ac1=730℃,Ac3=800℃) 后获得的显微组织。( ℃ ℃ 4. 某热处理车间对T12钢(Wc=1.2%)进行球化退火时,由于 某热处理车间对T12钢 Wc=1.2%)进行球化退火时, 仪表失灵,使加热温度升高。当操作者发现时,已经在 仪表失灵,使加热温度升高。当操作者发现时, 1100℃保温 小时。请问操作者应如何处理,才能获得所需要 小时。 ℃保温2小时 请问操作者应如何处理, 的组织? 的组织? 5. 含碳 含碳1.2%的碳钢,其原始组织为片状珠光体加网状渗碳体, 的碳钢, 的碳钢 其原始组织为片状珠光体加网状渗碳体, 为了获得回火马氏体加粒状渗碳体组织, 为了获得回火马氏体加粒状渗碳体组织,应采用哪些热处理工 艺?写出工艺名称及工艺参数(加热温度、冷却方式)。注: 写出工艺名称及工艺参数(加热温度、冷却方式)。注 )。 该钢的Ac1=730℃、Accm=820℃。 该钢的 ℃ ℃
热加工 1.如何区分热加工与冷加工? 2.为什么锻件比铸件的性能好? 3.热加工会造成哪些缺陷?
钢在加热时的转变
概述 1.什么是热处理?热处理的目的是什么? 2.什么是热处理原理? 3.什么是热处理工艺?画出热处理工艺示意图 。 4.什么是Ac1、Ac3、Accm、Ar1、Ar3、Arcm 、 、 、 、 、 钢在加热时的转变 1.试述共析钢加热时,珠光体向奥氏体转变的 过程, 2.影响珠光体向奥氏体转变速度的因素是什么?
(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。
哈工大 热处理 内部资料
覆盖率:覆盖教材的90%,样题非常有参考价值看学校网页招生大纲6.7节不考,大纲没有要求题型结构:基础知识与概念、理论分析论述、实际应用、计算与作图考题形式:选择(多选,选错或不全都不得分)、判断、简答与计算、综合重要知识点:两个方面第一,金属学与热处理讲的就是金属材料成型的工艺原理,第一问题就是工艺原理、工艺过程。
1铸造成型(典型件发动机缸体),冶炼—浇铸得到铸件—热处理(均匀化退火—成分均匀化,去应力退火—消除应力),后续机械加工不改变组织结构2.锻造成型(锻造承载力比较复杂的件),铸造得到铸锭—锻造成型(冷变形、热变形),冷变形,典型拉拔,冲压,冷轧制,再结晶温度一下进行,形变强化,中间退火(再结晶退火),钢丝绳,冶炼铸造,反复拉拔加中间退火,最后拉拔再去应力退火;热变形,再结晶温度以上,热加工,典型,火车的车轮,冶炼—铸造—锻造—预备热处理(正火或退火,目的为后续的机械加工调整硬度,软了就正火提高,硬了就退火降低,过共析钢二次网状碳化物,先正火在球化退火,得到粒状珠光体组织)—机械加工—最终热处理(淬火回火(钢铁材料)或固溶时效(有色金属),奥氏体化温度,加热到两相区不能超过奥氏体单相区,两相区加热得到位错马氏体)—精加工装配细晶强化的工艺方法:1铸造工艺,控制过冷度、变质处理、机械振动搅拌超声波(外部能量),2锻造工艺,3热处理工艺强化理论:概念、强化机理、强化规律、工艺方法、生产实践的意义1固溶强化:概念:通过形成固溶体来产生晶格畸变(点缺陷),使金属的强度硬度提高的现象。
机理:形成的间隙式的或置换式的固溶体均使得晶体结构产生畸变(点缺陷),点缺陷和位错产生交互作用阻碍位错运动引起变形抗力增加。
强化规律:随着固溶度的增大而增大。
工艺方法:熔炼时加入合金元素—合金化。
意义:固溶强化是金属强化的最基本方式,常作为合金的基体相2第二相质点强化(第一相为上述固溶体),基体相中引入金属化合物(正常价化合物、电子化合物、间隙相与间隙化合物),强度进一步升高。
金属学与热处理(哈工大)第三版大纲
第1章金属与合金的晶体结构1. 晶体、非晶体;晶胞、晶系、晶面指数与晶向指数;2. 三种典型金属晶体的原子排列方式、晶胞原子数、配位数、致密度、密排晶向与密排晶面、多晶型性;3. 合金中的相及其结构:固溶体、化合物;4. 点缺陷、位错、界面的基本概念。
第2章纯金属的结晶1. 纯金属结晶规律、结晶条件、结晶过程中的形核、长大过程与晶粒尺寸控制;2. 过冷度在结晶过程中的作用,临界晶核半径、临界形核功与过冷度之间的关系,细化晶粒的方法。
第3章二元合金相图和合金的凝固1. 二元合金相图建立与杠杆定律,二元相图的分析和使用;2. 二元合金凝固过程及组织形貌分析、平衡相、平衡组织计算;非平衡凝固过程及其组织分析、固溶体合金的结晶特点;3. 伪共晶、离异共晶、枝晶偏析、成分过冷的概念;4. 金属铸锭的组织与缺陷。
第4章铁碳合金1. Fe - Fe3C相图的特征温度点、碳含量、转变线、各区域的组成相、相图中的重要点(B包晶点、C共晶点、S共析点、E奥氏体最大含碳量、P铁素体最大含碳量等)、线(BHJ包晶转变线、ECF共晶转变线、PSK共析转变线、GS 线、ES线等)、相(铁素体、奥氏体、渗碳体);2. 各种成分合金结晶过程分析、室温下的显微组织、相组成物、组织组成物相对量的计算、五种渗碳体的来源、形态及相对量的计算;3. 含碳量对钢的平衡组织及性能的影响。
室温下碳钢及白口铁的显微组织及含碳量范围。
第5章三元合金相图1. 三元合金相图的表示方法和三相平衡的定量法则;2. 简单三元相图及其合金结晶过程分析,组织组成物、相组成物相对量计算;三元相图的等温截面和变温截面。
第6章金属的塑性变形和再结晶1. 金属塑性变形的方式:滑移、孪生;2. 晶体滑移的位错机制、滑移带、滑移线、滑移的临界分切应力、滑移面、滑移方向、滑移系;3. 塑性变形对金属组织与性能的影响,位错强化机制、细晶强化机制;4. 冷变形金属在加热过程中的组织与性能变化,回复与再结晶;5. 再结晶后的晶粒尺寸、影响再结晶晶粒尺寸和温度的主要因素、金属热加工的目的。
哈工大金属材料及热处理期末考试题库
哈工大金属材料及热处理期末考试题库第一章绪论第二章金属的晶体结构1. 名词解释:组织,结构,晶格,晶胞,致密度,配位数2. 什么是金属键? 试用金属键定性解释金属特性。
3. 作图表示立方晶系的(123)、(210)、(421)晶面及[021]、[112]、[346]晶向。
4. 画出金属的三种典型晶体结构的晶胞模型。
5.何谓多晶型转变,以Fe为例说明之。
并计算Fe在加热到912℃发生多晶型转变时的体积变化率(假设原子半径不变)。
6.名词解释:合金,组元,相,固溶体,金属化合物7.简述金属化合物的性能、特点及分类。
8.晶体中点缺陷分为哪几种,画图说明之,它们对金属性能有什么影响?9.晶体的面缺陷有哪几类?晶界有何特性?第三章金属的结晶与显微组织10.何谓铁素体、奥氏体和渗碳体?它们的晶体结构如何?性能如何?11.以Fe-C 合金为例进行说明什么是组织和相。
相图,标注出图上的点、线和相区,说明有几个恒温反应,写12.画出Fe-FeC3出反应式;在W<2.11的相图部分填写组织组成物。
c13.分析W C=1.2%的铁碳合金平衡结晶过程,画出个阶段平衡组织示意图,并利用杠杆定律计算共析反应刚刚结束时的相组成物和组织组成物的相对含量。
第四章金属材料的强化理论14.叙述金属材料的强化途径。
15.什么叫滑移?滑移的本质是什么?16.什么叫回复和再结晶?它们对金属性能有何影响?17.弹簧冷卷后为何要进行低温回复?冷拔钢丝在冷拔过程中为什么要进行中间退火?第五章钢的热处理原理与马氏体相变强化18.什么是热处理?画出热处理工艺示意图。
19.简述奥氏体化过程。
20.解释三种晶粒度:起始晶粒度,实际晶粒度,本质晶粒度。
21.分别画出共析钢的TTT曲线和CCT曲线,并分析点、线、区的意义。
22.名词解释:过冷奥氏体,马氏体,残余奥氏体,贝氏体。
23.说明珠光体、马氏体、贝氏体转变特点,形成条件,组织形态及性能特点。
24.名词解释:退火、正火、淬火、回火25.说明退火工艺的种类。
金属学与热处理资料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)
★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。
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哈工大金属学与热处理复习资料★课程考试大纲要求考试内容1)金属学理论a:金属与合金的晶体结构及晶体缺陷b:纯金属的结晶理论c:二元合金相图及二元合金的结晶d:铁碳合金及Fe-Fe 3C 相图e:三元合金相图f:金属的塑性变形理论及冷变形金属加热时的组织性能变化(前六章,去掉6.7节 超塑性)2)热处理原理及工艺a:钢的加热相变理论b:钢的冷却相变理论c:回火转变理论d:合金的时效及调幅分解e:钢的普通热处理工艺及钢的淬透性(后三章)题型结构a:基本知识与基本概念题 (约30分)b:理论分析论述题(约60分)c:实际应用题(约30分)d:计算与作图题(约30分)试题形式a:选择题b:判断题c:简答与计算d: 综合题等★样题一、选择题(在每小题的五个备选答案中,选出一个或一个以上正确的答案,将其标号填入括号内。
正确的答案没有选全或选错的,该题无分。
)1. 与固溶体相比,金属化合物的性能特点是( )。
①熔点高、硬度低; ② 硬度高、塑性高;③ 熔点高、硬度高;④熔点高、塑性低; ⑤ 硬度低、塑性高2.若体心立方晶胞的晶格常数为a, 则其八面体间隙 ( )。
① 是不对称的; ② 是对称的; ③ 位于面心和棱边中点;④ 位于体心和棱边中点; ⑤ 半径为a 432- 3.奥氏体是( )。
① 碳在γ- Fe 中的间隙固溶体; ② 碳在α- Fe 中的间隙固溶体;③ 碳在α- Fe 中的有限固溶体; ④ 碳在γ- Fe 中的置换固溶体;⑤碳在α- Fe 中的有序固溶体4.渗碳体是一种 ( )。
① 间隙相;② 金属化合物; ③正常价化合物; ④电子化合物;⑤ 间隙化合物5.六方晶系的[100]晶向指数,若改用四坐标轴的密勒指数标定,可表示为( )。
① []0112;② []0211; ③ []0121;④ []1102;⑤ []01106.晶面(110)和(111)所在的晶带,其晶带轴的指数为( )。
① []101;② []011;③ []101;④ []110;⑤ []0117.在室温平衡状态下,碳钢的含碳量超过0.9%后,随着含碳量增加,其( )。
① 强度、塑性均下降; ② 硬度升高、塑性下降; ③ 硬度、塑性均下降;④ 强度、塑性均不变; ⑤强度、塑性均不确定8. 共晶成分的合金通常具有如下特性 ( )。
① 铸造性能好; ② 锻造性能好; ③ 焊接性能好;④ 热处理性能好; ⑤ 机械加工性能好9. 钢的淬透性取决于 ( )。
① 淬火冷却速度; ② 钢的临界冷却速度; ③ 工件的尺寸、形状;④ 淬火介质; ⑤ 奥氏体的稳定性10.淬火+高温回火被称为 ( )。
① 时效处理;② 变质处理;③ 调质处理;④ 固溶处理;⑤ 均匀化处理11.铁素体在加热到A3温度时将转变为奥氏体,这种转变称为( )。
① 同素异晶转变;② 再结晶; ③ 结晶;④ 回复; ⑤ 重结晶12.下贝氏体是 ( )。
① 过饱和的α固溶体;② 过饱和的α固溶体和碳化物组成的复相组织;③ 呈现羽毛状; ④ 呈现板条状; ⑤ 呈现竹叶状13. 铸铁与碳钢的区别在于有无( )。
① 渗碳体; ② 珠光体; ③ 铁素体; ④莱氏体; ⑤ 马氏体14.实际金属一般表现出各向同性,这是因为实际金属为( )。
① 固溶体; ② 单晶体; ③ 理想晶体; ④ 多晶体;⑤ 金属化合物15. 合金元素碳溶入铁素体,将引起铁素体 ( )。
①晶格畸变; ② 固溶强化; ③ 韧性提高; ④ 硬度提高; ⑤ 塑性下降16. 通常情况下,随回火温度提高,淬火钢的 ( )。
①强度下降;②硬度下降;③塑性提高;④韧性基本不变; ⑤ 硬度变化较小17. 完全退火主要适用于 ( )。
① 亚共析钢;②共析钢;③过共析钢;④ 非铁合金; ⑤ 铸铁合金18.钢的回火处理工艺是 ( )。
①正火后进行;②淬火后进行;③是退火后进行;④预备热处理工序⑤最终热处理工序19.共析碳钢加热转变为奥氏体后,冷却时所形成的组织主要取决于( )。
①奥氏体化加热温度;②冷却时的转变温度;③冷却时的转变时间;④冷却速度;⑤奥氏体化时的均匀化程度20.马氏体的硬度主要取决于①马氏体的亚结构; ②马氏体相变的起始温度; ③马氏体相变的终了温度;④马氏体的正方度;⑤马氏体的含碳量二、判断题(判断下列各小题,正确的在题前括号内打“√”,错的打“×”。
)1.()过冷度越大,晶体生长速度越快,晶粒长得越粗大。
2.()晶界处原子处于不稳定状态,故其腐蚀速度一般都比晶内快。
3.()微观内应力是由于塑性变形时,工件各部分之间的变形不均性所产生的。
4.()回复可使冷变形金属的加工硬化效果及内应力消除。
5. ( ) 马氏体与回火马氏体的一个重要区别在于:马氏体是含碳的过饱和固溶体,回火马氏体是机械混合物。
6. ( ) 几乎所有的钢都会产生第一类回火脆性,若回火后采用快冷的方式可以避免此类脆性。
7.()回火索氏体与索氏体相比有更好的综合力学性能。
8.()淬透性好的钢,其淬硬性也高。
三、简答与计算题1. 已知面心立方晶格的晶格常数为a,分别计算(100)、(110)和(111)晶面的晶面间距;并求出〔100〕、〔110〕和〔111〕晶向上的原子排列密度(某晶向上的原子排列密度是指该晶向上单位长度排列原子的个数);写出面心立方结构的滑移面和滑移方向,并说明原因(计算结果保留两位有效数字)。
2. 简述金属塑性变形后组织和性能的变化。
3. 简述板条马氏体具有高强度的原因。
4.什么是成分过冷?画出示意图分析成分过冷的形成,并说明成分过冷对晶体长大方式及铸锭组织的影响。
1.四、综合题(20分)1.画出Fe-Fe3C相图的示意图,分析含碳量%2.1Cw的碳钢合金平衡结晶过程,画出冷却曲线,标明每一阶段该合金的显微组织示意图,并分别计算室温下该合金的相组成物及组织组成物的相对含量(10分)2.图2为组元在固态下互不溶解的三元共晶合金相图的投影图,分析O点成分合金的平衡结晶过程及室温组织,并写出该合金在室温下组织组成物的相对含量表达式(10分)。
图2 三元共晶合金相图的投影图综合题3.甲乙两厂都生产同一种轴类零件,均选用45钢(含有0.45%C,AC3=810℃),硬度要求220~240HB,甲厂采用正火,乙厂采用调质处理,均能达到硬度要求,试制定正火和调质处理工艺参数(包括加热温度、冷却方式),并分析甲、乙两厂产品的组织和性能差别。
4. 归纳细化合金晶粒组织的热加工工艺方法(15分);考试要求:要求考生全面、系统地掌握“金属学与热处理”课程的基础理论,基本知识和基本技能,并能灵活运用金属学热处理理论分析和解决工程实际的问题的综合能力。
熟悉常用术语和基本概念,掌握金属材料主要热加工工艺原理, 并能制定常规热处理工艺。
本课程所涉及的基本概念、基本理论总结归纳如下:★加工工艺过程:1. 浇铸(铸件)→退火(均匀化扩散、去应力)→机械加工气缸①铸造:将液态材料(如金属、塑料等)注入模具中的成型方法。
铸造性能主要用材料的流动性来衡量。
②焊接和胶接:将分离的部件连接到一起的成型方法. 通常用可焊性来衡量材料的焊接性能。
③机械加工: 采用切削加工(如车、铣、钳、刨、镗、磨等)使固态材料成型,通常用材料的硬度来衡量其机械加工性能。
2. 浇铸(铸锭)→(塑性加工)拉拔→中间退火→拉拔→去应力退火钢丝绳热处理: 通过对材料加热(加热温度通常在熔点以下)、保温和冷却来调整其性能的工艺方法。
塑性加工:锻、拉、挤、轧、弯;包括两类:冷变形,热加工(高于再结晶温度)3. 浇铸(铸锭)→(塑性加工)锻造→预备热处理(正火或退火)→机械加工→最终热处理(淬火和回火、固溶和时效)→精加工→装配机器零件影响材料组织结构工艺:铸造、锻造、热处理★强化理论:概念,机理、规律、方法、使用实际意义1.固溶强化:概念:通过形成固溶体而产生晶格畸变,使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化。
机理:形成间隙式或置换式固溶体,均产生晶格畸变(点缺陷),阻碍位错移动,引起变形抗力增加。
规律:随固溶度而增大。
固溶度越大,晶格畸变比率越大,固溶强化程度越大。
方法:冶金(熔炼)→合金化使用实际意义:固溶强化是金属强化的最基本方式。
固溶体的综合力学性能较好,常作为结构合金的基体相。
2.第二相质点强化:概念:通过在固溶体基体上弥散分布金属化合物(第二相,正常价化合物、电子化合物、间隙相和间隙化合物),使金属强度和硬度进一步提高的现象称为第二相质点强化。
机理:相界面(面缺陷:共格、半共格、非共格相界)阻碍位错移动,引起变形抗力增加。
规律:随第二相的密度(多少)和弥散度增大而增加。
(种类共格>半共格>非共格相界)方法:(1)沉淀:从过饱和固溶体中析出。
(2)粉末冶金:粉末混合烧结。
使用实际意义:在固溶强化基础上进一步强化金属材料最常用方法。
3.细晶强化: 概念:通过细化晶粒,增加单位体积中晶界的面积,使金属强度和硬度进一步提高的现象称为细晶强化。
机理:晶界(取向差通常大于10°)(包括亚晶界:取向差通常小于于2°)阻碍位错移动,引起变形抗力增加。
方法:(1)铸件:增大过冷度;变质处理;搅拌、振动和超声波。
(2)冷变形+中间退火:控制冷变形量和退火温度,避开临界变形度,)(再结晶50-30+T ℃(3)锻件:控制扎制(热加工,成形,改善铸态组织缺陷) (4) 热处理件:控制奥氏体晶粒度,加热(奥氏体化)温度,相变点+(30-50)℃使用实际意义:使金属材料的室温强度和塑性韧性同步提高的唯一的强化方法,适于材料的各种加工工艺方法。
4.形变强化:概念:金属在塑性变形过程中,随着变形程度的增加,金属的强度、硬度显著升高,而塑性、韧性显著下降的现象称为形变强化或加工硬化。
机理:随着塑性变形的进行,位错的密度不断增加,位错间产生交割、塞积、缠结,均阻碍位错移动,引起变形抗力增加。
规律:随变形量(或位错密度)增加而增强。
方法:冷塑性变形(拉拔、冲压、冷轧)使用实际意义:(1)使冷变形成形成为可能;(2)提高了构件服役的安全性。
(3)对不能通过热处理强化的零件,这是金属材料强化最有效的方法。
5.马氏体相变强化:概念:钢从奥氏体状态快速冷却,在较低温度下发生非扩散型相变生成马氏体,使金属的强度、硬度显著升高,而塑性、韧性显著下降的现象称为马氏体相变强化。
机理:包含了上述强化机制。
规律:随马氏体含量的增加而增强。
方法:淬火+回火使用实际意义:对钢铁材料而言,这是最常用的强化方法。
第一章★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。