工程材料复习

晶体：原子或分子在空间呈长程有序、周期性规则排列的物质称为晶体。

晶格：用一些假想的空间直线将这些质点连起来所构成的空间格架称为晶格。

晶胞：从晶格中取出一个反映点阵几何特征的最小的空间几何单元。

晶体致密度：晶胞中所包含的原子总体积与晶胞体积的比值。

相：指在合金中具有相同的物理和化学性能并与该系统的其余部分以界面分开的物质部分。

固溶体：合金组元通过相互溶解形成一种成分和性能均匀且结构与组元之一相同的固相称为固溶体。

弹性变形：材料在受到外力的变化，而且能够恢复的变形。

单晶体塑性变形的主要方式是滑移和孪生两种。

滑移：金属的塑性变形深入到原子层面上，实质是金属晶体的一部分沿着某些晶面和晶向相对于另一部分发生相对滑动的结果。这种变形方式称为滑移。

孪生：晶体在切应力作用下，其一部分将沿一定的晶面（孪晶面）产生一定角度的切变，称为孪生。

冷变形金属在加热时组织变化过程可分为：1、回复 2、再结晶 3、晶粒长大三个部分。

回复：把经过冷变形的金属加热时，在显微组织发生变化前所发生的一些亚结构的改变过程称为回复。

再结晶过程：晶粒中位错密度降低产生一些小晶粒，这些小晶粒不断向外扩展长大，原先破碎、被拉长的晶粒全部被无畸变的等轴小晶粒所取代。这一过程称为金属的再结晶。

常见金属的晶格类型：1、体心立方晶格 2、面心立方晶格 3、密排六方晶格。

单晶体：一块晶体内部的晶格位向完全一致的晶体称为单晶体。在单晶体中，由于各个方向上的原子密度不同，故不同方向上的物理、化学和力学性能不同，即具有各向异性。

晶体缺陷主要可分为：面缺陷、线缺陷和点缺陷等。

固溶强化：溶质原子的溶入，使固溶体的晶格发生畸变，变形抗力增大，金属的强度、硬度升高，这种现象称为固溶强化。固溶体的强度和塑性、韧度之间有较好的配合。

非晶体：原子或分子呈无规则排列或短程有序排列的物质称为非晶体。

就金属的塑性而言，面心立方晶格的最好，体心立方晶格的次之，密排六方晶格的最差。

塑性变形对金属组织结构的影响：1、纤维组织 2、亚结构 3、织构现象。

晶粒长大：是个自发过程，它通过晶界的迁移来实现。

塑性变形的加工方法分为：冷加工和热加工两种，冷、热变形加工统称为压力加工。

热加工：在再结晶温度以上的加工过程。冷加工：在再结晶温度以下的加工过程。

过冷度：理论结晶温度T0与实际结晶温度Tn之差称为过冷度。

自发成核：从液体结构内部自发长出结晶核心的过程称为自发成核。

非自发成核：依附于杂质而生成晶核的过程为非自发成核。

同素异构：指晶体的组，而组成原子排列成成元素相同但结构不同。

同分异构：把化学成分相同不同的分子结构称为同分异构。

共晶反应：由一种液相在恒温下同时结晶出两种固相的反应称为共晶反应。

凝固：物质从液态转变为固态的过程称凝固。

结晶：物质从液态转变为晶体的过程称为结晶。

一次结晶：有时把液态转变成固体晶态称为一次结晶。

二次结晶：把固态转变成另一种固体晶态称为二次结晶。

晶粒度：晶粒大小的程度称为晶粒度。

对于纯金属，决定性能的主要结构因素是晶粒大小。在一般情况下，晶粒愈小，金属的强度、塑性和韧度就愈好，所以在工程上，使晶粒细化是提高金属力学性能的最重要途径之一。

获得细晶组织的可采用的方法：1）提高金属的过冷度；2)进行变质处理。

表面细晶粒状态区域的分类：1)表面细晶粒 2）中间柱状晶粒 3）中心等轴晶粒。

铁碳合金：Fe和C两种元素组成的合金。

铁碳合金中的基本相：

1奥氏体：C在r-Fe中的固溶体，用“A”表示。

2铁素体：C在a-Fe中的固溶体称为铁素体，用“F”表示。

3渗碳体：Fe和C的化合物，用Fe3C表示。

4珠光体：铁素体和渗碳体的机械混合物称为珠光体。

5莱氏体：C的质量分数为4.3%的液态合金冷却到1148度时，同时结晶出奥氏体和渗碳体的共晶体，该共晶体称为高温莱氏体，和“Ld”表示。

钢的热处理：就是通过加热、保温和冷却，使钢材内部的组织结构发生变化，从而获得所需性能的一种工艺方法。

热处理主要的目的有两个：1）消除上道工序带来的缺陷，改善金属的加工工艺性，确保后续加工的顺利进行；2）提高零件或工具的使用性能。

过冷奥氏体：处于临界温度之下暂时存在的奥氏体称为过冷奥氏体。

马氏体：是C在a-Fe中的过饱和固溶体。

影响过冷奥氏体等温转变的因素：

1）碳的影响：随着奥氏体中溶碳量的提高，奥氏体的稳定性增加，使C曲线右移，奥氏体的转变孕育期增长，转变速度减慢。

2）合金元素的影响：除Co以外，几乎所有溶入奥氏体中的合金元素，都能增加过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右移。

退火与正火差别在于冷却速度不同，退火采用缓慢冷却（如随炉冷却），而正火采用在空气中冷却。

退火和正火的目的：1）降低（或提高）钢件硬度，便于进行切削加工; 2)消除残余应力；3）细化晶粒，改善组织以提高钢的力学性能；

4)为最终热处理作好组织准备。

完全退火：又称为重结晶退火，一般简称为退火。主要用于亚共析成分的各种碳钢和合金钢的铸、锻件及热轧型材，有时也用于焊接结构。其目的主要是细化晶粒、消除应力、均匀组织、改善性能。

等温退火：在A1以下珠光体状态下某温度停留，使之进行等温转变，就称为等温退火。

球化退火：主要用于过共析钢，其主要目的在于降低硬度、改善切削加工性，并为随后淬火作好组织准备。

去应力退火：又称为低温退火，主要用来消除铸件、锻件、焊接件、热轧件、冷拉件等的残余应力。

钢的回火：淬火后的钢在临界温度以下加热的热处理操作称为回火。

钢回火的目的;为了提高钢的韧度，消除或在减小钢的残余内应力，钢淬火后必须进行回火。

钢件回火分类：1)低温回火2）中温回火3)高温回火

钢的淬透性：就是钢在淬火时能够获得马氏体的能力，它是钢材本身固有的一个属性。

为什么单晶体具有各向异性的性质，而多晶体则没有？

在单晶体中，由于各个方向上的原子密度不同，故不同方向上的物理、化学和力学性能不同，即具有各向异性。而多晶体在各个方向上的数值却基本一致，即具有各向同性。

什么叫刃型位错？说明晶粒大小对材料强度的影响？

刃型位错就是晶体中的原子面发生了局部的事错排，规则排列的晶体中间错排了半列多余的原子面，像是加进去半个原子面，而且不延伸到原子未错动的下半部晶体中，犹如切入晶体刀片，刀片的刃口线为位错线，这就是刃型位错。影响：硬度和强度显著升高，塑性和韧性下降，产生所谓的“加工硬化”现象。

什么叫晶界？说明晶粒大小对材料强度的影响。

晶界就是金属中各个晶粒相互接触的边界。影响：晶粒越小，金属强度、硬度愈高，塑性任性越好。

什么叫加工硬化？其产生原因是什么？在工程上带来哪些利作弊？

加工硬化就是塑性变形中，随着变形程度的增大，金属的强度、硬度提高，塑性、韧度下降。这种由冷变形引起的强度、硬度提高的现象称为加工硬化。原因：主要是位错密度增大所致。在工程上利就是特别是用热处理不能强化材料硬度的材料，采用加工硬化可以使材料强度提高，弊是冷变形强化会给金属的进一步加工带来困难，需安排中间退火工序，通过退火来消除加工硬化，恢复塑性变形能力。为什么液态金属结晶时发必须过冷？

液态物质要结晶，就必须冷却到T0温度以下，即必须冷却到低于T0以下的某一个温度T0才能结晶。

试分析过冷度对成核率和长大速度的影响?

过冷度过大或温度过低时，由于生成晶核所需要的原子扩散能力下降，生核的速率反而减小；随过冷度的增大，晶核的长大速度增大，当放出的结晶濽热较大抵消了过冷度的增加时长大速度就将变缓，过冷度很大时，温度降到很低，原子扩散移动困难，长大速度急剧减小。