金属学与热处理第2版教学作者崔忠圻覃耀春主编金属学与热处理(全套齐)素材

《金属学和热处理》崔忠圻[第二版]课后答案解析[完整版]之欧阳家百创编

第一章金属的晶体结构欧阳家百（2021.03.07）1-1 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。

答：1-2 立方晶系的{1 1 1}晶面构成一个八面体，试作图画出该八面体，并注明各晶面的晶面指数。

答：{1 1 1}晶面共包括（1 1 1）、（-1 1 1）、（1 -1 1）、（1 1 -1）四个晶面，在一个立方晶系中画出上述四个晶面。

1-3 某晶体的原子位于正方晶格的节点上，其晶格常数为a=b≠c,c=2/3a。

今有一晶面在X、Y、Z坐标轴上的结局分别为5个原子间距、2个原子间距和3个原子间距，求该晶面的晶面指数。

答：由题述可得：X方向的截距为5a，Y方向的截距为2a，Z方向截距为3c=3×2a/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）1-4 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）晶面的面间距大小，并指出面间距最大的晶面。

答：H（1 0 0）==a/2H（1 1 0）==√2a/2H（1 1 1）==√3a/6面间距最大的晶面为（1 1 0）1-5 面心立方晶格的晶格常数为a，试求出（1 0 0）、（1 1 0）、（1 1 1）晶面的面间距大小，并指出面间距最大的晶面。

答：H（1 0 0）==a/2H（1 1 0）==√2a/4H（1 1 1）==√3a/3面间距最大的晶面为（1 1 1）注意：体心立方晶格和面心立方晶格晶面间距的计算方法是：1、体心立方晶格晶面间距：当指数和为奇数是H=，当指数和为偶数时H=2、面心立方晶格晶面间距：当指数不全为奇数是H=，当指数全为奇数是H=。

1-6 试从面心立方晶格中绘出体心正方晶胞，并求出它的晶格常数。

答：1-7 证明理想密排六方晶胞中的轴比c/a=1.633。

金属学与热处理第2版教学作者崔忠圻覃耀春主编金属学与热处理(全套课件齐)讲述

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第十一章工业用钢
第十二章铸铁
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第十三章有色金属及合金
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编
辑:崔忠圻覃耀春制作:张宇技术支持:路庆福
机械工业出版社高职教育分社机械工业出版社音像分社联合制作
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人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。 9
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主编：
哈尔滨工业大学崔忠圻覃耀春
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第一章金属的晶体结构第三章二元合金的相结构与结晶
第二章纯金属的结晶
第四章铁碳合金
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第五章三元合金相图第七章金属及合金的回复与再结晶
第六章金属及合金的塑性变形与断裂
第八章扩散
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第九章钢的热处理原理
第十章钢的热处理工艺

《金属学与热处理》课程教学大纲(本科)

金属学与热处理（Physical metallurgy and heat treatment）课程代码：07410029学分：4学时：64（其中：课堂教学学时：64 实验学时：0 上机学时：0课程实践学时:0）先修课程：大学物理、大学化学、物理化学适用专业：冶金工程教材：《金属学与热处理》；崔忠圻、覃耀春主编,机械工业出版社,2009年第二版一、课程的性质与课程目标（一）课程性质《金属学与热处理》是冶金工程专业的技术基础课，主要介绍金属与合金的化学成分、结构、组织与性能之间的内在联系以及在各种条件下的变化规律，包括金属与合金的相图与结晶、塑形变形与再结晶、固体金属相变与扩散的基本理论及强化材料的基本工艺方法。

课程着重阐述钢加热形成奥氏体；冷却转变形成珠光体、贝氏体、马氏体以及马氏体回火转变得到回火组织的转变规律和基本原理；介绍了获得各种组织的不同热处理工艺及参数。

通过上述教学内容学习，使学生基本掌握钢成分、工艺、组织、性能之间的相互关系。

了解相变机理，使学生可以初步制定热处理工艺，能进行金属构件的组织、热处理工艺的分析。

课程的任务是使学生掌握与金属材料科学有关的基本现象、基本概念、基本规律、基本理论和方法，为能够合理选择使用金属材料和制订热加工工艺规程、获得优质的构件打下必要的理论基础。

（二）课程目标课程目标1：了解金属及合金相结构，实际金属结构的缺陷空位位错等现象。

了解纯金属结晶中形核方式以及各种结晶条件等相关问题。

了解二元三元合金相图的建立、应用。

掌握二元匀晶、共晶、包晶相图和三元匀晶共晶相图的合金凝固分析计算。

课程目标2：熟悉铁碳相图的建立掌握相图各个合金凝固过程分析计算，了解含碳及其它元素对钢的性能影响，钢锭的宏观微观组织与缺陷。

课程目标3：了解金属塑性变形的原理，学会用位错理论解释金属的塑性变形与强化理论。

掌握塑性变形后的金属在加热时回复和再结晶的机制、影响因素等。

了解掌握晶粒度概念及晶粒大小影响因素，对细晶强化金属理论之控制晶粒长大有个初始印象。

金属的晶体结构-课件

的配位数为8。配位数越大, 原子排列紧密程度就越大。
共六十三页
BCC –Page3/5
（3）原子半径晶胞中相距最近的两个原子之间距离的一半, 或
晶胞中原子密度最大的方向上相邻两原子之间距离的一半称为
原子半径(r原子)。体心(tǐ xīn)立方晶胞中原子相距最近的方向是体对角线, 所以原子半径与晶格常数a之间的关系为：
共六十三页
晶面和晶向—Page4/8
❖ 在立方晶系中, 由于(yóuyú)原子的排列具有高度的对称性,
往往存在许多原子排列完全相同但在空间位向不同(即不平行)的晶面, 这些晶面总称为晶面族, 用大括号表示, 即 {hkl}。 ❖ 在立方晶胞中、、、同属{111}晶面族。 ❖ 可用下式表示：
❖ 体心(tǐ xīn)立方晶格(胞) Body-Centered Cubic (B.C.C.晶格) ❖ 面心立方晶格(胞) Face-Centered Cubic (F.C.C.晶格) ❖ 密排六方晶格(胞) Hexagonal Close-Packed (H.C.P.晶格)
提示：
✓由于原子排列紧密程度不一样,当金属从面心立方晶格向体心立方晶格转变时, 体积会发生变化。
原子密度最大的晶向<111>
共六十三页
5. 密排面和密排方向—Page2/4
❖ 面心立方晶格(jīnɡ ɡé): 密排面{111}, 密排方向<110>。
共六十三页
面心立方(lìfāng)晶格的{111}面
5. 密排面和密排方向(fāngxiàng)—Page3/4
➢ 晶体缺陷 (点、线、面、体缺陷） ➢ 合金的相结构（固溶体、化合物）
❖ 学习目标：
➢ 重点掌握金属材料的晶体结构、晶体缺陷和合金的相结构结构。

金属学与热处理课后习题答案(崔忠圻版)

金属学与热处理课后习题答案(崔忠圻版) 第十章钢的热处理工艺10-1 何谓钢的退火,退火种类及用途如何,答:钢的退火:退火是将钢加热至临界点AC1以上或以下温度，保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。

退火种类:根据加热温度可以分为在临界温度AC1以上或以下的退火，前者包括完全退火、不完全退火、球化退火、均匀化退火，后者包括再结晶退火、去应力退火，根据冷却方式可以分为等温退火和连续冷却退火。

退火用途:1、完全退火:完全退火是将钢加热至AC3以上20-30?，保温足够长时间，使组织完全奥氏体化后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。

其主要应用于亚共析钢，其目的是细化晶粒、消除内应力和加工硬化、提高塑韧性、均匀钢的化学成分和组织、改善钢的切削加工性能，消除中碳结构钢中的魏氏组织、带状组织等缺陷。

2、不完全退火:不完全退火是将钢加热至AC1- AC3(亚共析钢)或AC1-ACcm(过共析钢)之间，保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。

对于亚共析钢，如果钢的原始组织分布合适，则可采用不完全退火代替完全退火达到消除内应力、降低硬度的目的。

对于过共析钢，不完全退火主要是为了获得球状珠光体组织，以消除内应力、降低硬度，改善切削加工性能。

3、球化退火:球化退火是使钢中碳化物球化，获得粒状珠光体的热处理工艺。

主要用于共析钢、过共析钢和合金工具钢。

其目的是降低硬度、改善切削加工性能，均匀组织、为淬火做组织准备。

4、均匀化退火:又称扩散退火，它是将钢锭、铸件或锻轧坯加热至略低于固相线的温度下长时间保温，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。

其目的是消除铸锭或铸件在凝固过程中产生的枝晶偏析及区域偏析，使成分和组织均匀化。

5、再结晶退火:将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当时间，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。

其目的是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，使钢的组织和性能恢复到冷变形前的状态。

金属学与热处理课后习题答案(崔忠圻版)

第十章钢的热处理工艺10-1 何谓钢的退火？退火种类及用途如何？答：钢的退火：退火是将钢加热至临界点AC1以上或以下温度，保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。

退火种类：根据加热温度可以分为在临界温度AC1以上或以下的退火，前者包括完全退火、不完全退火、球化退火、均匀化退火，后者包括再结晶退火、去应力退火，根据冷却方式可以分为等温退火和连续冷却退火。

退火用途：1、完全退火：完全退火是将钢加热至AC3以上20-30℃，保温足够长时间，使组织完全奥氏体化后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。

其主要应用于亚共析钢，其目的是细化晶粒、消除内应力和加工硬化、提高塑韧性、均匀钢的化学成分和组织、改善钢的切削加工性能，消除中碳结构钢中的魏氏组织、带状组织等缺陷。

2、不完全退火：不完全退火是将钢加热至AC1- AC3（亚共析钢）或AC1-ACcm（过共析钢）之间，保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。

对于亚共析钢，如果钢的原始组织分布合适，则可采用不完全退火代替完全退火达到消除内应力、降低硬度的目的。

对于过共析钢，不完全退火主要是为了获得球状珠光体组织，以消除内应力、降低硬度，改善切削加工性能。

3、球化退火：球化退火是使钢中碳化物球化，获得粒状珠光体的热处理工艺。

主要用于共析钢、过共析钢和合金工具钢。

其目的是降低硬度、改善切削加工性能，均匀组织、为淬火做组织准备。

4、均匀化退火：又称扩散退火，它是将钢锭、铸件或锻轧坯加热至略低于固相线的温度下长时间保温，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。

其目的是消除铸锭或铸件在凝固过程中产生的枝晶偏析及区域偏析，使成分和组织均匀化。

5、再结晶退火：将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当时间，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。

其目的是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，使钢的组织和性能恢复到冷变形前的状态。

金属学及热处理绪论

冲击韧性值a k 就是试样缺口处单位截面积上所消耗的冲击功。
AK
a k=
(J/cm²)
S0
ak值低－脆性材料：断裂时无明
显变形，金属光泽，呈结晶状。
ak值高－韧性材料：明显塑变，断口呈灰色纤维状，无光泽。
脆韧性性区区
金属的αk与温度直接相关：
（1）T↓，αk↓ （2）存在韧脆转变温度Tk ：当T< Tk
σb
σ0.2
σb
σs σe
低碳钢与铸铁的应力应变曲线断裂与塑性变形是材料失效的形式
3 抗拉强度：材料在破断前所承受的最
大应力值（ σb ） , Mpa 。
—— 产生最大均匀塑性变形的抗力。 ┗ 存在颈缩现象——不均匀塑性变形
注意：塑性变形中: σs < σ < σb
4 屈强比（ σs / σb ）： 0.6~0.85
特点： (1)变形具永久性、不可逆性 (2)应力与应变非正比关系； (3)变形量较大残余弹性 ——可以塑性加工的原因
变形量变形量
塑性变形中的重要指标: 承受的应力大小：
σb
屈服强度(σs): 抵抗微
σs
量塑性变形的应力值
抗拉强度(σb):
抵抗最大均匀塑性变
形的应力值
断裂前塑性变形量的大小: 断后伸长率(δ)、断面收缩率(ψ )
1．布氏硬度HB ( Brinell-hardness )
适用范围:
❖ ＜450HBS; 测试压头为淬火钢球 ❖ ＜650HBW; 测试压头为硬质合金
布氏硬度计
球面压痕单位表面积上所承受的平均压力值
┗ 较软材料：有色金属、灰口铸铁等
洛氏硬度：
——测定压痕深度

金属学与热处理课后习题答案(崔忠圻版)

第十章钢的热处理工艺10-1 何谓钢的退火？退火种类及用途如何？答：钢的退火：退火是将钢加热至临界点AC1以上或以下温度，保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。

退火种类：根据加热温度可以分为在临界温度AC1以上或以下的退火，前者包括完全退火、不完全退火、球化退火、均匀化退火，后者包括再结晶退火、去应力退火，根据冷却方式可以分为等温退火和连续冷却退火。

退火用途：1、完全退火：完全退火是将钢加热至AC3以上20-30℃，保温足够长时间，使组织完全奥氏体化后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。

其主要应用于亚共析钢，其目的是细化晶粒、消除内应力和加工硬化、提高塑韧性、均匀钢的化学成分和组织、改善钢的切削加工性能，消除中碳结构钢中的魏氏组织、带状组织等缺陷。

2、不完全退火：不完全退火是将钢加热至AC1- AC3（亚共析钢）或AC1-ACcm（过共析钢）之间，保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。

对于亚共析钢，如果钢的原始组织分布合适，则可采用不完全退火代替完全退火达到消除内应力、降低硬度的目的。

对于过共析钢，不完全退火主要是为了获得球状珠光体组织，以消除内应力、降低硬度，改善切削加工性能。

3、球化退火：球化退火是使钢中碳化物球化，获得粒状珠光体的热处理工艺。

主要用于共析钢、过共析钢和合金工具钢。

其目的是降低硬度、改善切削加工性能，均匀组织、为淬火做组织准备。

4、均匀化退火：又称扩散退火，它是将钢锭、铸件或锻轧坯加热至略低于固相线的温度下长时间保温，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。

其目的是消除铸锭或铸件在凝固过程中产生的枝晶偏析及区域偏析，使成分和组织均匀化。

5、再结晶退火：将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当时间，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。

其目的是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，使钢的组织和性能恢复到冷变形前的状态。

《金属学与热处理》课程教学大纲

《金属学与热处理》课程教学大纲课程代号：ABJD0702课程中文名称：金属学与热处理课程英文名称：Meta11ographyandHeatTreatment课程类型：必修课程学分数：4学分课程学时数：64学时授课对象：材料成型与控制工程专业本课程的前导课程：高等数学，大学物理，画法几何及工程制图、材料力学、金工实习等课程一、课程简介《金属学与热处理》是材料成型与控制工程专业的专业基础课，着重阐述金属及合金的化学成分、组织结构与性能的内在联系以及在各种条件下的变化规律，比较全面系统地介绍金属与合金的晶体结构、金属及合金的相图与结晶、塑性变形与再结晶以及固态金属相变的基本理论。

并结合实例，从组织结构的角度出发来阐明问题，重点放在与金属材料学科有关的基本现象、基本概念、基本规律和基本方法上，以便为合理使用金属材料和制定热加工工艺规程，为从事金属与合金研究提供理论依据和线索。

通过对本课程的学习，使学生系统掌握《金属学与热处理》基本理论和基础知识，运用所学知识分析问题、解决问题，提高学生综合能力与素质，并为后继有关专业课程的学习打好基础；使学生在金属学基础理论方面具备阅读专业文献及进一步提高自学的能力；使学生具备运用金相光学显微分析方法分析金属及合金的组织、性能的能力。

通过课堂讲授，习题课和课堂讨论，课外作业，实验等教学环节的教学，重点培养学生的自学能力，动手能力，分析问题，解决问题的能力。

二、教学基本内容和要求第1章金属与合金的晶体结构课程教学内容：金属、金属的晶体结构、实际金属的的晶体缺陷。

课程的重点、难点：本章的重点是三种常见的金属晶体结构及其基本性能，实际金属晶体缺陷及其对性能的影响。

本章的难点是晶体结构缺陷。

课程教学要求：熟练掌握几何晶体学的基本知识和纯金属的三种典型的晶体结构；掌握晶面、晶向的表示方法；掌握合金相结构；掌握点缺陷、线缺陷与位错的基本概念，了解位错的运动以及面缺陷。

第2章纯金属的结晶课程教学内容：纯金属结晶的现象、金属的热力学条件、金属结晶的结构条件、形核、长大以及晶粒大小的控制。

《金属学和热处理》崔忠圻[第二版]课后问题详解解析汇报[完整版]

《金属学和热处理》崔忠圻[第二版]课后问题详解解析汇报[完整版]第一章金属的晶体结构1-1 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。

答：1-2 立方晶系的{1 1 1}晶面构成一个八面体，试作图画出该八面体，并注明各晶面的晶面指数。

答：{1 1 1}晶面共包括（1 1 1）、（-1 1 1）、（1 -1 1）、（1 1 -1）四个晶面，在一个立方晶系中画出上述四个晶面。

1-3 某晶体的原子位于正方晶格的节点上，其晶格常数为a=b≠c,c=2/3a。

今有一晶面在X、Y、Z坐标轴上的结局分别为5个原子间距、2个原子间距和3个原子间距，求该晶面的晶面指数。

答：由题述可得：X方向的截距为5a，Y方向的截距为2a，Z方向截距为3c=3×2a/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）1-4 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）晶面的面间距大小，并指出面间距最大的晶面。

答：H（1 0 0）==a/2H（1 1 0）==√2a/2H（1 1 1）==√3a/6面间距最大的晶面为（1 1 0）1-5 面心立方晶格的晶格常数为a，试求出（1 0 0）、（1 1 0）、（1 1 1）晶面的面间距大小，并指出面间距最大的晶面。

答：H（1 0 0）==a/2H（1 1 0）==√2a/4H（1 1 1）==√3a/3面间距最大的晶面为（1 1 1）注意：体心立方晶格和面心立方晶格晶面间距的计算方法是：1、体心立方晶格晶面间距：当指数和为奇数是H=，当指数和为偶数时H=2、面心立方晶格晶面间距：当指数不全为奇数是H=，当指数全为奇数是H=。

1-6 试从面心立方晶格中绘出体心正方晶胞，并求出它的晶格常数。

金属学与热处理课程教学思考

金属学与热处理课程教学思考徐阳，李晶，胡伟，胡春霞，龚成功（兰州工业学院材料工程学院，甘肃兰州730050）摘要：金属学与热处理是材料工程专业一门重要的必修专业基础课，因此结合专业的特点，对金属学与热处理课程进行改革，提高学生的学习激情，是当前一项重要的教学任务。

关键词：金属学与热处理；专业基础；教学改革中图分类号：G642众所周知，金属材料是工业、农业、国防、科技等领域使用最广泛的材料，在国民经济中占有非常重要的地位。

金属学与热处理课程是研究金属材料及其强化方法的课程，是冶金、材料、机械专业学生的必修课程，专业覆盖面非常广。

涉及金属学、热处理、材料学3大教学板块，是一门理论、实践兼重的课程，所以在教、学两方面都有一定的难度。

1课程介绍兰州工业学院是一所服务面向甘肃省制造业、以工科为主的大学，《金属学与热处理》是兰州工业学院材料成型及控制工程和焊接技术及工程专业的必修的专业基础课。

因课程内容基础性强，它能充分利用学生已经学过的基础知识（包括物理化学课程等），并能连接后续的材料测试、加工和应用等课程，因此它是承接基础课和后续专业课的重要环节，而且本课程涉及的相关知识多，因此非常重要。

本课程以培养学生的应用能力为主要目标，理论实践相结合，使学生通过本课程的学习，熟悉材料科学的相关基础知识，掌握热处理的基本原理和工艺，使学生具有合理选择材料（金属材料为主）、选用毛坯及分析毛坯结构工艺性及选用合适热处理方法的能力，为后续部分和专业课程的学习以及将来解决材料的生产、加工等问题打下比较系统而坚实的理论基础[1-7]。

2课程教学现状2.1课程学时有限本课程共64学时，其中理论讲授54学时，实验10学时。

本课程的内容体系结构包括金属学原理及热处理原理两大部分。

其中金属学是研究金属或合金的化学成分、组织、结构及性能之间的相互关系及变化规律的科学。

利用这条主线主要介绍晶体学基础、金属凝固理论、相图知识、金属塑性变形与断裂、金属的回复与再结晶的基本理论。