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。

用柏氏矢量可以表示晶体滑移的方向和大小，已知位错线是晶体在滑移面上已滑移区和未滑b b 正刃错 负刃错 移区的边界线，位错线运动时扫过滑移面，晶体即发生滑移，其滑移量的大小即柏氏矢量b ，滑移的方向即柏氏矢量的方向。

5、位错密度-单位体积中所包含的位错线的总长度。

ρ=L/Vρ：位错密度； L ：位错线的总长度； V ：晶体体积课后习题：1-4 体心立方，若h+k+l=偶数，则d =√ℎ2+k 2+l 2，否则，d =2√ℎ2+k 2+l 21-5 面心立方晶体若h 、k 、l 均为奇数或均为偶数，则 d =√ℎ2+k 2+l 2 ；否则， d =2√ℎ2+k 2+l 2。

1-15第二章 纯金属的结晶第一节 金属结晶的现象1、1mol 物质从一个相转变为另一个相时，伴随着放出或吸收的热量称为相变潜热。

2、结晶过程是（形核）与（长大）的过程第二节 金属结晶的热力学条件1、如果液相的自由能高于固相的自由能，那么液相将自发地转变为固相，即金属发生结晶。

液相金属和固相金属的自由能之差，是结晶的驱动力，阻力：表面能增加2、（过冷度越大）是结晶的热力学条件第三节 金属结晶的结构条件1、这种不断变化着的短程有序原子集团称为（结构起伏），或称为相起伏第四节 晶核的形成1、两种形核方式：一种是（均匀形核）、二是（非均匀形核）。

若液相中各个区域出现新的相晶核的几率都是相等的，这种形核方式即为均匀形核；反之，新相优先出现于液相中的某些区域称为非均匀形核。

2、晶胚半径与ΔG 的关系3、临界晶核半径r K最大晶胚尺寸r max 和临界晶核半径r K 随过冷度的变化第五节 晶核长大1、两条曲线的交点所对应的过冷度 就是临界过冷度2、形成临界晶核时，体积自由能的下降只补偿了表面能的（2/3），还有（1/3）的表面能没有得到补偿，需要另外供给，即需要对形核做功，故称 为（形核功）。

3、这种微区内暂时偏离平衡能量的现象即为（能量起伏）。

4、过冷液相中的相起伏和能量起伏是形核的基础5、临界形核功与过冷度的平方成反比。

6、N = N 1• N 2N 1为受形核功影响的形核率因子，N 2为守原子扩散能力影响的形核率因子，形核率N 则是以上两者的综合。

7、由于N 主要受到形核功的控制，而形核功 与过冷度的平方成反比，过冷度越大，则形核功越小，因而形核率增加，故N 随过冷度的增加，即温度的降低而增大。

N 主要取决于原子的扩散能力，温度越高（过冷度越小），则原子的扩散能力越大，因而N 越大。

这是因为温度较高、过冷度较小时，原子有足够高的扩散能量，此时的形核率主要受形核功的影响，但当过冷度很大（超过极大值后）时，原子的扩散能力转而起主导作用。

8、凹面上形成的晶核体积最小，平面上次之，凸面上最大。

b b右螺型9、凹曲面的形核效能最高，因为较小体积的晶胚便可达到临界晶核半径，平面居中，凸曲面的效能最低。

10、决定晶体长大方式和长大速度的主要因素是（晶核的界面结构）和（界面前沿液体中的温度梯度）。

11、在光学显微镜下，光滑界面由曲折的若干小平面组成，又称为小平面界面12、在光学显微镜下，粗糙界面是平直的，又称为非小平面界面。

13、在粗糙界面上的所有位置都是生长位置，所以液相原子可以连续地向界面添加，界面的性质永远不会改变，称为（连续）长大或均匀长大。

14、正温度梯度是指液相中的温度随至界面距离的增加而（提高）的温度分布状况。

结晶前沿液体中的过冷度随至界面距离的增加而（减小）。

15、负温度梯度是指液相中的温度随至界面距离的增加而（降低）的温度分布状况。

过冷度随至界面距离的增加而（增大）。

16、具有粗糙界面结构的晶体，在正的温度梯度下长大时，固液界面始终近似地保持平面，这种长大方式称为平面长大方式。

具有粗糙界面的晶体在负的温度梯度下生长时，一般的金属结晶时，均以树状生长方式长大。

具有光滑界面的物质在负的温度梯度下长大时，仍有可能长成规则的几何外形。

17、晶粒度取决于形核率N和长大速度G之比，比值N/G越大，晶粒越细小18、为了细化铸锭和焊缝区的晶粒，采用一下几种方法：1、控制过冷度，增加过冷度的方法主要是提高液态金属的冷却速度2、变质处理，变质处理是在浇注前往液态金属中加入形核剂，促进形成大量的非均匀晶核来细化晶粒。

3、振动、搅动，一方面是依靠从外面输入能量促使晶核提前形成，另一方面是使成长中的枝晶破碎，使晶核数目增加。

左螺型第六节金属铸锭的宏观组织与缺陷1、纯金属铸锭的宏观组织通常由三个晶区所组成，即外表层的（细晶区）、中间的（柱状晶区）和心部的（等轴晶区）。

第三章二元合金的相结构与结晶成的具有金属特制的物质。

第一节合金中的相3.4.相是组织的基本组成部分。

第二节合金的相结构1.其晶体结构与组成合金的某一组元的2.若两元素间的电负性差值越小，则形成的置换固溶体的固溶度越大。

3.（原子尺寸因素）、（电负性因素）、（电子浓度因素）和（晶体结构因素）是影响固溶体固溶度大小的四个主要因素。

固溶体的固溶度除与以上因素有关外，还与（温度）有关，温度越高，固溶度越大。

4.（1）正常价化合物：由电负性相差较大的元素组成（2）电子化合物：按照一定电子浓度的比值形成的化合物（3）间隙相和间隙化合物：<1>间隙相都具有简单的晶体结构相具有极高的熔点和硬度，它们是硬质合金的重要相组成。

<2>间隙化合物一般具有复杂的晶体结构第三节二元合金相图的建立第四节匀晶相图及溶固体的结晶1、两组元不但在液态无限互溶，而且在固态也无限互溶的二元合金系所形成的相图，称为匀晶相图。

2、固溶体合金结晶时所结晶出的固相成分与液相成分不同，这种结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶称为异分结晶，或称为选择结晶。

3、平衡分配系数k0定义：在一定温度下，固液两平衡相中的溶质浓度之比值，即：K0=Cα/C L 式中Cα和C L 为固相和液相的平衡浓度。

4、当k0 < 1时，k0值越小，则液相线和固相线之间的水平距离越大；当k0 > 1时，k0值越大，则液相线和固相线之间的水平距离也越大。

k0值的大小，实际反映了溶质组元重新分配的强弱程度。

5、固溶体合金不平衡结晶，先结晶的部分含高熔点组元较多，后结晶的部分含低熔点组元较多。

，在晶粒的内部存在着浓度差别，这种在一个晶粒内部化学成分不均匀的现象，称为7、在固液界面前沿一定范围内的液相，其实际温度仪与平衡结晶温度，，出现了一个过冷区域，过冷度为平衡结晶温度与实际温度之差，这个过冷度是由于界面前沿液相中的成分差别的平衡结晶曲线正好相切。

第五节共晶相图及其合金的结晶12、在平衡结晶条件下，只有共晶成分的合金才能获得完全的共晶组织。

但在不平衡结晶条件下，成分在共晶点附近的亚共晶或过共晶合金，也可能得到全部共晶组织，这种非共晶成第六节包晶相图及其合金的结晶12第七节其他类型的二元合金相图第八节二元相图的分析和使用1、成分间隔与温度间隔越大，则合金的流动性越差。

第四章铁碳合金碳钢和铸铁都是铁碳合金。

第一节铁碳和金的组元及基本相⒈（铁素体）是碳溶于α-Fe中的间隙固溶体。

⒉（奥氏体）是碳溶于γ-Fe中的间隙固溶体。

⒊（渗碳体）是铁与碳形成的间隙化合物Fe3C。

第二节Fe-Fe3C相图分析⒈共析转变的产物称为（珠光体）。

⒉珠光体组织中片层排列方向相同的领域叫做一个（珠光体领域）或（珠光体团）。

第三节铁碳合金的平衡结晶过程及其组织⒈在恒温下发生共晶转变形成（莱氏体）（Ld）。

第四节含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响铁碳合金的成分与组织的关系⒈铁碳相图成分影响流动性○1刚液的流动性随含碳量的增加而提高○2浇注温度越高，流动性越好○3当浇注温度一定时，过热度越大，流动性越好○4亚共晶铸铁随含碳量的增加，流动性随之提高，过共晶铸铁随含碳量的增加，流动性变差。

第五节钢种的杂质元素及钢锭组织⒈硫的最大危害是引起钢在热加工时开裂，这种现象称（热脆），出现Fe+FeS共晶。

⒉磷具有很强的固溶强化作用，它是钢的强度，硬度显著提高，但剧烈地降低钢的韧性，尤其是低温韧性，成为（冷脆）。

⒊如果将含氮量较高的钢从高温急速冷却下来（淬火）时，就会的到氮在α-Fe中的过饱和固溶体，将此钢材在室温下长期放置或稍加热时，氮就逐渐以氮化铁的形式从铁素体中析出，使刚的强度硬化升高，塑性韧性下降，使钢材变脆，这种现象叫做（淬火时效）。

⒋含有氮的低碳钢材经冷塑性变形后，性能也将随时间而变化，随强度硬度升高，塑性韧性下降，这种现象称为（应变时效）。

第六章金属及合金的塑性变形⒈力学性能强化机制：○1形变强化；○2细晶强化；○3固溶强化；○4形成第二相（弥散强化、沉淀强化）。