金属材料热处理

一,填空题
1、在物体内部，原子呈无规律杂乱堆积的物体叫(非晶体)，原子按一定几何形状作有规律的物体称为(晶体)，一般固态金属都属于(晶体)。

2、表示原子在晶体中排列规律的(空间几何框架)叫晶格，能够完整反映(晶格特征的)最小(几何单元)称为晶胞。

3、晶体具有(固定)熔点，其性能呈各向(异性)性，非晶体没有(固定)熔点，表示为各向(同)性。

4、常见的金属晶格类型有(体心立方)(面心立方)和(密排六方)三种。

其中α-Fe属(体心立方)晶格，γ-Fe属(面心立方)晶格，δ-Fe属(体心立方)晶格。

5、金属的结晶是指由原子(无序)排列的(液态)转变为原子(有序)排列(的固态的)过程。

6、纯金属的冷却曲线是用(热分析法)法测定的，冷却曲线的纵坐标表示(温度)，横坐标表示(时间).
7、金属的结晶过程是由(形核)和(长大)两个基本过程组成的。

8、细化晶粒的根本途径是控制结晶时的(形核率)和(长大速度)。

9、金属在(固态)态下，随温度的改变，由(一种晶格类型)转变为(另一种晶格类型)的现象称为同素异构转变。

10、合金是由两种或两种以上金属或金属与非金属通过熔炼或其他方法结合而成的具有金属特性的物质。

11、合金中成分、结构、及性能相同的组成部分称为相。

12、根据合金中各组元之间的相互作用不同，合金组织可分为固溶体、金属化合物和机械混合物三种类型。

13、根据溶质原子在溶剂晶格中所处的位置不同，固溶体可分为间隙固溶体和置换固溶体两种。

13、合金组元间发生相互作用而形成一种具有金属特性的物质称为金属化合物，其性能特点是硬度高、熔点高高、脆性大。

14、铁碳合金的基本组织有五种，它们是铁素体_、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体。

其中属于固溶体的有铁素体和奥氏体。

属于金属化合物的是渗碳体，属于混合物的有珠光体和莱氏体。

15、共析钢冷却到S时，会发生共析转变，从奥氏体中同时析出铁素体_和渗碳体的混合物，称为珠光体。

16、碳溶解在γ-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体。

17、常见的金属的塑性变形方式有（滑移）和（孪生）两种类型。

18、铜的多晶体要比单晶体的塑性变形抗力（大），这是由于多晶体的（晶界）和（位向差别）阻碍位错运动造成的。

19、金属的晶粒愈细小，则金属的强度、硬度愈（高）、塑性韧性愈（好），这种现象称为（细晶强化）强化。

20、金属随塑性变形程度的增加，其强度、硬度（提高），塑性、韧性（下降），这种现象称为（加工硬化）。

21、金属经塑性变形以后，金属的晶粒（被拉长或压扁），亚晶粒（增多并细化），位错（密度增加）。

22、金属晶体的滑移是通过（位错）运动来实现的，而不是晶体一部分相对另一部分的刚性滑动，因此实际临界（切）应力值很小。

23、纯金属结晶后进一步强化的唯一方法是依靠（加工硬化）来实现的，降低纯金属强度的工艺方法通常采用（再结晶退火）。

24、塑性金属材料制造的零件，在工作过程中一旦过载，零件不会立即断裂而是发生（屈服），使强度（提高）。

25、多晶体金属经过大量塑性变形后，各晶粒的晶格某些位向趋向一致，这种结构称为（变形织构），此时金属呈现明显的（各向异）性，这种结构用热处理（难以）消除。

26、金属再结晶后的晶粒大小与（加热温度）和（预变形度）有关。

27、工业金属不能在（临界）变形度进行变形，否则再结晶后的晶粒（粗大），使机械性能（显著降低）。

28、铸钢锭经过热轧后，粗大的晶粒会（细化），缩松、气孔等缺陷会（压合），并且还会出现（纤维）组织。

29、用热轧圆钢通过锻造生产零件毛坯，应力求使流线与零件所受最大拉应力方向（平行），与切应力或冲击力方向（垂直）。

30、加工硬化在工业应用中的有利方面是（提高强度）（硬度）和（屈服强度）；特别是对（不能用热处理强化的）材料更为重要。

31、铸态组织，经热加工后，（气孔）（疏松）及（枝晶偏析）等得到改善。

、
32、金属热加工纤维组织是（金属中可变形夹杂物或第二相）呈纤维状，此种组织的机械性能呈现（明显的方向性
33、钢的锻造温度高于（再结晶）温度，故属于（热）加工。

二.选择题
1、铜属于以面心立方晶格
2、金属发生结构改变的温度称为临界点
3、常温下，属于晶体的有纯铁
4、纯铁在700℃时称为α-Fe
5、晶格中原子偏离平衡位置的现象称为晶格畸变
6、二元合金在进行共晶反应时为三相平衡共存。

7、铸造性能最佳的合金应该是共晶成分的合金。

8、在金属或合金中凡是具有相同成分，相同晶体结构并与其他部分有界面分开的，均匀的组成部分，均称之为相。

9、相图是表示合金系中合金在平衡条件下各相的存在状态与温度，成分间的关系的图解。

10、在实际冷却速度较快的条件下，以树枝晶方式结晶的固溶体中，先后结晶的树枝状晶体内化学成分不均匀的现象，称为枝晶偏析。

11、在一定温度下，由一定成分的液相，同时结晶出成分一定且不相同的两个固相的较变，称为共晶转变(或共晶反应)
12、在一定温度下，由成分一定的固相同时析出两种成分一定且不相同的新固相的转变，称为共析转变(或共析反应)
13、在二元合金相图中，对某已知成分合金应用杠杆定律时，首先必须明确是在哪个两相区中应用?然后必须进一步明确是在该区的哪个温度下求解?接着要确定做为分母线及分子线段的杠杆长度。

14、产生枝晶偏析的原因是由于液固相线间距大，冷却速度也大
15、共晶组织的形态是多种多样的，如：棒状、球状、针状
16、组成合金的最基本的独立物质称为组元.
17、合金固溶强化的主要原因是晶格发生了畸变
18、铁素体为体心立方晶格，奥氏体为面心立方晶格。

19、珠光体的平均含碳量为0.77%。

20、从奥氏体中析出的渗碳体称为二次渗碳体，从液体中结晶出渗碳体称为一次渗碳体
21、铁碳合金相图上的共析线是PSK
22、亚共析钢冷却到GS线时，要从奥氏体中析出铁素体
23、室温组织中不含Fe
3C
Ⅱ
的为含碳量为０.45％的铁碳合金
24、具有面心立方晶格的金属塑性变形能力比体心立方晶格的大，其原因是滑移方向多
25、欲使冷变形金属的硬度降低、塑性提高，应进行再结晶退火
26、实测的晶体滑移需要的临界分切应力值比理论计算的小，这说明晶体滑移机制是位错在滑移面上运动
27、经塑性变形后金属的强度、硬度升高，这主要是由于位错密度提高造成的。

28、用金属板冲压杯状零件，出现明显的“制耳”现象，这说明金属板中存在着形变织构
29、已知钨的熔点为3380℃，在1000℃对其进行压力加工，该加工属于冷加工
30晶体滑移总是沿着原子密度最大的晶面和晶向进行。

31、为了提高零件的机械性能，通常将热轧圆钢中的流线（纤维组织）通过锻造使其分布合理
三、判断题
（N）多晶体中各晶粒的位向是完全相同的
（N）铁及其合金在任何情况下都是体心立方晶格
（N）金属发生同素异构转变是要放出热量，转变是在恒温下进行的
（N）在二元合金系中，只有共晶成分的合金在结晶时才能发生共晶转变，其它任何成分的合金在结晶时都不可能发生共晶转变.
（N）在二元合金系中，只有共析成分的合金在结晶时才能发生共析转变，其它任何成分的合金在结晶时都不可能发生共析转变。

（N）二元合金结晶过程中共晶转变和共析转变的反应式和转变产物都是相同的。

（N）在二元合金相图中，液相线与固相线之间的垂直距离(温度间隔)及其水平距离(成分间隔)比较大的合金，铸造时流动性比较好，偏析倾向及产生热裂纹的倾向均比较小。

（N）在二元合金相图中，固态下只要α相、β相有溶解度变化，那么整个α+β两相区内各成分合金，室温下的平衡组织中均同时存在次生相，αⅡ和βⅡ。

(N)金属晶体的滑移是在正应力作用下产生的。

(N)冷变形金属在再结晶过程中会改变其晶体结构类型。

(N)经塑性变形后，金属的晶粒变细，故金属的强度、硬度升高。

(N)室温下铜的塑性比铁好，这是因为铜的滑移系比铁的多。

(N)用冷拉紫铜管制造输油管，在冷弯以前应进行去应力退火，以降低硬度、提高塑性，防止弯曲裂纹产生。

(N)热加工纤维组织（流线）可以通过热处理方法给予消除。

(N)铸件、锻件、冲压件都可以通过再结晶退火，来消除加工硬化，降低硬度。

（N）金属与合金在任何条件下都是晶体，而玻璃在任何条件下都是非晶体
（N）碳在γ-Fe中的溶解度比在α-Fe中的溶解度小
（N）含碳量为0.15％和0.35%的钢属于亚共析钢，在室温下的组织均由珠光体和铁素体组成，所以它们的力学性能相同
（）金属化合物一般都具有复杂的晶体结构
（）金属材料的力学性能差异是由其内部组织所决定的
（）非晶体具有各向同性的特点
（）金属的实际结晶温度均低于理论结晶温度
（）金属结晶时过冷度越大，结晶后晶粒越粗
（）一般说，晶粒越细小，金属材料的力学性能越好
（）单晶体具有各向异性的特点
（）同素异构转变过程也遵循晶核形成与晶粒的长大规律
（）共晶转变和共析转变都是从单相中产生双相的转变，而且又是在恒温下进行，处于平衡状态的三相的成分都是固定不变的。

（）在二元合金相图中，在三相平衡的水平线上，当转变正在进行时不能应用杠杆定律。

但在转变尚未开始之前或转变刚刚完成后，在水平线上可以应用杠杆定律。

（）金属化合物的晶格类型完全不同于任一组元的晶格类型
四.名词解释
晶粒：金属结晶后形成的外形不一致、内部原子排列方向一致的小晶体，称为晶粒。

晶界不同位向晶粒晶粒与晶粒之间的分界区域，称为晶界
变质处理：向金属液体中加入一些细小的形核剂，使它在金属液中形成大量分散的人工制造的非自发晶核，从而获得细小的铸造晶粒，达到提高材料性能的目的。

铁素体：铁素体是碳溶于α铁中的间隙固溶体；
奥氏体：奥氏体是碳溶于γ铁中的间隙固溶体
共晶转变：具有一定成分的液体在一定温度下同时结晶出两种固体的反应叫做共晶反应;
共析转变：在一定温度下，将由一定成分的固相分解为一定成分的两相混合物，称之为共析转变
滑移：在切应力的作用下，晶体的一部分沿一定晶面和晶向，相对于另一部分发生相对移动的一种运动状态。

滑移系：晶体中一个滑移面及该面上一个滑移方向的组合称一个滑移系。

滑移线：滑移的结果在晶体表面形成台阶，称滑移线。

滑移带：是晶体滑移后在试样抛光表面上形成的由平行线状痕迹构成的带。

-
孪生：指在切应力作用下,晶体的一部分沿一定晶面和晶向,相对于另一部分所发生的切变。

软位向：一些晶粒的滑移面和滑移方向接近于最大切应力方向称软位向。

硬位向：一些晶粒的滑移面和滑移方向与最大切应力方向相差较大称硬位向。

回复：是指冷塑性变形的金属在加热时，在光学显微组织发生改变之前所产生的某些亚结构和性能的变化过程。

再结晶：当变形金属被加热到较高温度时，由新的等轴晶粒代替旧的变形晶粒的过程。

织构：多晶体材料的各晶粒具有择优取向的组织。

加工硬化：随着冷变形程度的增加，金属材料强度和硬度指标都有所提高，但塑性、韧性有所下降。

简答题：
1、何谓单晶体,为什么单晶体具有各向异性,何谓多晶体,为什么多晶体一般情况下不显各向异性?
整块物质都由原子或分子按一定规律作周期性重复排列的晶体称为单晶体.整个物体是由许多杂乱无章的排列着的小晶体组成的，这样的物体叫多晶体。

单晶体沿晶格的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不尽相同，由此导致晶体在不同方向的物理化学特性也不同，这就是晶体的各向异性。

而多晶体内部是由许多位向不同的晶粒组成，各晶粒自身的各向异性彼此抵消，故显示各向同性。

2、什么叫过冷度现象，什么叫过冷度，过冷度与冷却速度有何关系？
实际结晶温度低于理论结晶温度的现象。

理论结晶温度与实际结晶温度的差值。

冷却速度增加过冷度增加。

3、生产中细化晶粒的常用方法有哪些?为什么要细化晶粒?
1、控制过冷度、2动态晶粒细化、3变质处理。

细化晶粒金属的强度和塑性都增加
4、金属晶体结构常常存在缺陷,写出下图中A,B,C处的晶体缺陷类型,还有哪些缺陷请写出
A：空位；B：间隙原子；C：置换原子，刃型位错，螺型位错、晶界，亚晶界、孪晶界等
5、绘制按组织划分的铁碳相图，并标明各特性点的成分和温度。

6、回答以下问题：
（１）、铁碳合金相图是表示在平衡的条件下，不同成分的铁碳合金的状态或组织随温度变化的图形（２）、图中纵坐标温度，横坐标为成分
(3)解释Fe—Fe3C相图中几条特性线的含义（10分）
含义
特性
线
PQ碳在F中的溶解度线。

GS A中开始析出F或F全部溶入A的转变线，常称此温度为A3温度。

ES碳在A中的溶解度线。

常称此温度为Acm温度。

低于此温度时，A中将析出Fe3C，称为二次渗碳体Fe3CII。

ECF共晶转变线：含碳量大于2.11%的铁碳合金冷却到1144℃时将发生共晶转变L4.3→（A2.11+ Fe3C），生成莱氏体，用符号Ld表示。

PSK共析转变线：含碳量大于0.0218%的铁碳合金冷却到727℃时将发生共析转变A0.77→（F0.0218+Fe3C）形成珠光体,用符号P表示。

7、分析含碳量为0.40％的碳钢的结晶过程，指出其室温组织，并计算室温时各组织的相对量。

1~2点：结晶出δ固溶体。

2点：液相和δ相发生包晶转变：
2’~3点：液相中继续结晶出γ
3点；合金全部由γ组成
4点：开始从γ中析出α
5点：剩余γ的含碳量达到0.77%，在恒温下发生共析转变形成珠光体。

5’点以下：先共析α中将析出Fe3CIII
室温组织：P+α+Fe3CIII
组成组织物的相对含量：先共析铁素体：W=（0.77-0.40/0.77-0.0218）*100%=49.5%；珠光体：W
P =1-49.5%=50。