金属学与热处理
金属学及热处理
时效处理工艺
总结词
时效处理是一种通过长时间放置或加热使金属内部发生沉淀 或析出反应的过程，主要用于提高金属的强度和稳定性。
详细描述
时效处理工艺通常将金属加热至较低的温度，并保持一定时 间，使金属内部的原子或分子的分布发生变化，形成更加稳 定的结构。通过时效处理，金属的强度和稳定性可以得到提 高。
表面热处理工艺
总结词
表面热处理是一种仅对金属表面进行 加热和冷却的过程，主要用于改善金 属表面的耐磨性、耐腐蚀性和抗氧化 性等。
详细描述
表面热处理工艺通常仅对金属表面进行加热 和冷却，而内部保持不变。通过表面热处理 ，可以改变金属表面的晶格结构、化学成分 和组织结构等，从而改善其表面的性能。
04 热处理设备与工具
热处理炉应定期进行维护和保养，确保设备的正常运行 和使用寿命。
在操作过程中，应定期检查炉温和炉压是否正常，防止 超温或超压。
在使用过程中，应保持炉膛的清洁，防止杂物和积炭对 加热元件和金属材料的影响。
热处理工具的选择与使用
01
02
03
04
根据不同的热处理工艺和金属 材料，选择合适的热处理工具
。
在使用过程中，应注意工具的 材质和尺寸是否符合要求，防 止工具损坏或金属材料表面损
金属学及热处理
contents
目录
• 金属学基础 • 热处理原理 • 热处理工艺技术 • 热处理设备与工具 • 热处理的应用与发展趋势
01 金属学基础
金属材料的分类与特性
钢铁材料
根据碳含量和用途，钢铁材料可分为生铁、铸铁和钢 材。其特性包括高强度、耐磨性和耐腐蚀性。
有色金属
如铜、铝、锌等，具有良好的导电性、导热性和延展 性。
金属学及热处理要点总结
第一章金属的晶体结构决定材料性能的三个因素：化学成分、内部结构、组织状态金属：具有正的电阻温度系数的物质。
金属与非金属的主要区别是金属具有正的电阻温度系数和良好的导电能力。
金属键：处以聚集状态的金属原子，全部或大部分贡献出他们的价电子成为自由电子，为整个原子集体所共有，这些自由电子与所有自由电子一起在所有原子核周围按量子力学规律运动着，贡献出价电子的原子则变为正离子，沉浸在电子云中，依靠运动于其间的公有化的自由电子的静电作用结合起来，这种结合方式叫做金属键。
双原子模型：晶体：原子在三维空间做有规则周期性重复排列的物质叫做晶体。
晶体的特性：1、各向异性2、具有一定的熔点。
空间点阵：为了清晰地描述原子在三维空间排列的规律性，常将构成晶体的实际质点忽略，而将其抽象为纯粹的几何点，称为阵点或节点，这些阵点可以是原子或分子的中心，也可以是彼此等同的原子团或分子团的中心，各个阵点的周围环境都相同。
做许多平行的直线将这些阵点连接起来形成一个三维空间格架，叫做空间点阵。
晶胞：从点阵中选取的一个能够完全反映晶格特征的最小几何单元。
晶格常数：晶胞的棱边长度称为晶格常数，在X、Y、Z轴上分别以a、b、c表示。
致密度：表示晶胞中原子排列的紧密程度，可用原子所占体积与晶胞体积之比K表示。
三种典型的晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。
体心立方晶格：α-Fe、Cr、W、V、Nb、Mo 配位数8 致密度0.68 滑移系：{110}*<111> 共12 个堆垛顺序ABAB 面心立方晶格：γ-Fe、Cu、Ni、Al、Au、Ag 配位数12 致密度0.74 滑移系：{111}*<110> 共12 个堆垛顺序ABCABC 密排六方晶格：Zn、Mg、Be、Cd 配位数12 致密度0.74 滑移系：{0001}*<1121> 堆垛顺序ABAB晶向族指数包含的晶向指数：一、写出<u v w>的排列二、给其中每个晶向加一个负号，分三次加三、给其中每个晶向加两个负号，分三次加四、给每个晶向加三个负号晶面族指数包含的晶面指数：（如果h k l 中有一个是零就写出排列各加一个负号，如果有两个零就只写出排列就行。
《金属学与热处理》课件
举例说明
电子器件中的微型线圈需要采用真空 热处理来确保其导电性能和稳定性； 而医疗器械中常用的钛合金则需要通 过特殊的化学热处理来提高其耐腐蚀 性和生物相容性。
05
热处理设备与工艺控 制
热处理设备的分类与选择
热处理设备的分类
根据加热方式、用途和特点，热处理设备可分为多种类型，如电炉、燃气炉、 真空炉、感应炉等。
举例说明
飞机发动机中的涡轮叶片需要采用特 殊的热处理工艺来提高其高温强度和 抗疲劳性能；而医疗器械中常用的钛 合金则需要通过精细的热处理来确保 其生物相容性和力学性能。
功能金属材料的热处理
总结词
详细描述
功能金属材料具有特殊的物理和化学 性能，其热处理工艺对材料的性能具 有重要影响。
功能金属材料的热处理主要包括真空 热处理、化学热处理和磁场热处理等 工艺。这些工艺能够改变金属的表面 组织结构和化学成分，从而赋予材料 特殊的物理和化学性能。例如，磁性 材料需要进行磁场热处理来提高其磁 导率和磁感应强度；而超导材料则需 要通过真空热处理和化学热处理来确 保其超导性能。
气氛控制
对于某些热处理工艺，如渗碳、 渗氮等，需要控制炉内的气氛， 包括气体组成、压力和流量等， 以确保工件表面的质量。
热处理过程中的环境保护
减少能源消耗
采用先进的热处理技术和设备，提高能源利用率 ，减少能源浪费。
降低污染物排放
通过改进工艺和设备，降低热处理过程中产生的 有害物质排放，如废气、废水和固体废弃物等。
热处理过程中的相变
相变概念
金属在加热和冷却过程中发生的组织结构变 化，包括晶体结构的变化和相的分离。
相变机理
固态相变、液态相变和气态相变等。
相变类型
共析转变、包晶转变、固溶体脱溶等。
金属学与热处理
金属学与热处理1.解释奥氏体化和奥氏体的形成过程。
画出加热与冷却过程对转变温度的影响图。
.答：1）奥氏体化（austenitizing）：在热处理过程中把钢加热到临界温度以上使常温下的铁素体和渗碳体组织转变为高温奥氏体的热转变过程叫做奥氏体化。
奥氏体化的组织状态，包括奥氏体的成分、晶粒大小、亚结构、均匀性以及是否存在碳化物等其它相，对奥氏体在随后的冷却过程中得到的组织和性能有直接的影响。
临界温度：对于共析钢A1（PSK）线，亚共析钢A3(GS)线，过共析钢A cm（ES）线。
奥氏体（A-austenite）：碳和各种元素溶解在γ－Fe中形成的固溶体（其中C、N等元素存在于奥氏体的间隙位置，或者晶格缺陷处；具备固溶体条件的合金元素，其原子半径和Fe原子半径相差不大的则固溶于替换原子的位置；还有一些元素难以固溶则多数吸附在奥氏体晶界等晶格缺陷处）。
它仍保持γ－Fe的面心立方晶格，其溶碳能力较大。
奥氏体一般是在高温下才能稳定存在的组织。
奥氏体组织一般为等轴状多边形晶粒，在奥氏体内存在孪晶，但形成条件不同时也可以得到针状奥氏体晶粒。
在奥氏体化刚结束时奥氏体晶粒比较细小，晶粒边界呈不规则的弧形。
经历一段时间的加热或保温，晶粒将要长大，晶粒边界平直化。
2）奥氏体形成过程：奥氏体的形成是扩散型相变，转变的全过程一般可分为奥氏体形核、奥氏体晶核长大、剩余渗碳体溶解、奥氏体成分均匀化四个阶段。
奥氏体晶核的形成：奥氏体的形核为之一般在渗碳体和铁素体两相界面上，此外珠光体领域的边界，铁素体镶块边界都可以成为奥氏体形核的地点。
这是由于铁素体含碳量极低（0.02% 以下），而渗碳体含碳量有很高（6.67%），奥氏体的含碳两介于两者之间。
在相界面上碳原子有吸附，含量较高，界面扩散速度又比较快，容易形成大的浓度涨落，使相界面某一微区达到形成奥氏体晶核所需要的含碳量；此外在街面上能量也较高，容易造成能量涨落，以便满足形核功的需求；在两相界面处还容易满足结构涨落的要求。
金属学 与热处理ppt课件
绪论
四、学习方法 前后联系，理论与实践、实验联系。 五、主要参考书 《金属学与热处理》崔忠圻主编（第1版） 六、金属材料及研究手段发展史简介
第一章 金属与合金的晶体结 构
【重点】1.金属晶体学的基本概念 2.金属中常见的三种晶体结构及特征参数 3.晶向及晶面指数的确定 4.合金相的结构及性能特征 5.晶体缺陷及其对金属材料性能的容】知识点1 金属原子间的结合 知识点2 金属的晶体结构 知识点3 合金相结构 知识点4 实际金属的晶体结构
第二节 金属的晶体结构
• 2、晶面及晶面指数(hkl)的确 定 • 晶面对面：在晶体中，由一系 列原子所组成的平面。
• 晶面指数的确定步骤：
• 1）设空间坐标（坐标原点设在 所求晶面外）； • 2）求截距； • 3）求截距的倒数； • 4）将截距的倒数化为最小整数 ； • 5）将最小整数列入圆括号中。
110 [ 110 ] [ 101 ] [ 011 ] [ 1 10 ] [ 1 01 ] [ 0 1 1 ] [ 1 1 0 ] [ 10 1 ] [ 01 1 ] [ 1 1 0 ] [ 1 0 1 ] [ 0 1 1 ]
111 [ 111 ] [ 1 11 ] [ 1 1 1 ] [ 11 1 ] [ 1 1 1 ] [ 1 1 1 ] [ 1 1 1 ] [ 1 1 1 ]
•
第二节 金属的晶体结构
• 三、三种典型的金属晶体结构 • 1、面心立方结构 • 例:γ -Fe Al Cu等
• 2、体心立方结构 • 例:α -Fe W Cr等
• 3、密排六方结构 • 例: Zn Mg Be等
4.晶体结构特征参数
2 a 4
3 a 4
《金属学及热处理》课件
降低汽车零部件的制造成本， 提高生产效率
提高汽车零部件的耐磨性、 耐腐蚀性和疲劳强度
提高汽车零部件的尺寸精度 和形状精度，保证其装配精
度和性能稳定性
热处理在航空航天工业的应用
提高材料强度和韧性
改善加工性能和焊接性能
改善疲劳性能和耐磨性
提高零件的尺寸稳定性和可靠性
提高耐腐蚀性和抗氧化性
延长零件的使用寿命和维护周期
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目录
01 02 03 04 05 06
添加目录项标题 金属学基础
金属的热处理原理 金属的热处理工艺 金属热处理的应用 金属热处理的未来发展
01
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02
金属学基础
金属材料的分类
按照化学成分分类：铁、铜、铝、锌等 按照组织结构分类：单相、多相、复合等 按照性能分类：高强度、高韧性、耐腐蚀等 按照用途分类：建筑、汽车、航空、电子等
热处理工艺：包括加热速度、保温时间、冷却速度等
热处理效果：影响金属的力学性能、物理性能和化学性能
热处理的分类
退火：将金属加热到一定温度，保温一定时间 后冷却，以消除内应力，降低硬度，提高塑性 和韧性
正火：将金属加热到一定温度，保温一定时间后 冷却，以细化晶粒，提高硬度和强度
淬火：将金属加热到一定温度，保温一定时间后 快速冷却，以获得高硬度和高耐磨性
热处理与环境保护的结合
绿色热处理技术：采用环保材料和工艺，减少污染排放 节能减排：优化热处理工艺，降低能耗，减少碳排放 循环利用：回收利用废热、废气、废液等，实现资源循环利用 环保法规：遵守环保法规，确保热处理过程符合环保要求
热处理在智能制造领域的应用前景
金属学与热处理知识点总结
金属学与热处理知识点总结金属学是研究金属材料的物理特性、化学特性和力学特性，以及金属原材料的加工工艺的学科。
热处理是指将金属材料通过加热、保温和冷却等工艺过程来改变金属材料的性能，改善金属材料的加工性能。
本文结合实例，从金属学和热处理两个方面对相关知识点进行总结。
一、金属学1、金属的性质金属的性质是由元素的原子结构和组成决定的，因此，金属的物理性质、化学性质和力学性质均受它的原子结构和组成的影响。
金属的主要性质有导电性、导热性、耐腐蚀性等。
它们的性质决定了金属在工业生活中的重要作用。
2、金属的加工工艺金属加工是指采用机械、热处理、电子和化学等不同类型的加工方法，改变金属原材料的形状、性能和结构，以达到使用和生产需要的加工工艺。
常见的金属加工工艺有冲压、锻造、焊接、切削等。
二、热处理1、热处理的种类热处理是指通过加热、保温和冷却等技术，改变金属材料的组织结构，以改善材料性能的一种技术手段。
热处理的分类很多，其中包括：硬化、回火、淬火、正火、调质等。
2、热处理的作用热处理的主要作用是改变金属材料的组织结构，从而改善金属材料的性能。
热处理可以增加材料的强度、耐磨性、耐腐蚀性，同时热处理还可以改变材料的尺寸、形状和外观等。
热处理是衡量金属材料质量的关键性步骤之一，因此，热处理技术的发展有助于提高金属材料的使用性能。
综上所述，金属学是研究金属材料的物理特性、化学特性和力学特性，及其原材料加工工艺的学科，金属加工工艺可以改变金属原材料的形状、性能和结构，以达到使用和生产需要。
热处理是通过加热、保温、冷却等技术，改变金属材料的组织结构，以改善材料性能的技术手段，可以改变材料的性能、尺寸、形状和外观等。
正确运用金属学和热处理知识，可以有效提高金属材料的使用性能。
金属学与热处理试题及答案精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版复习自测题绪论及第一章金属的晶体结构自测题(一)区别概念1．屈服强度和抗拉强度；2．晶体和非晶体；3 刚度与强度(二)填空1．与非金属相比，金属的主要特性是2．体心立方晶胞原子数是，原子半径是，常见的体心立方结构的金属有。
3．设计刚度好的零件，应根据指标来选择材料。
是材料从状态转变为状态时的温度。
4 TK5 屈强比是与之比。
6．材料主要的工艺性能有、、和。
7 材料学是研究材料的、、和四大要素以及这四大要素相互关系与规律的一门科学；材料性能取决于其内部的，后者又取决于材料的和。
8 本课程主要包括三方面内容：、和。
(三)判断题1．晶体中原子偏离平衡位置，就会使晶体的能量升高，因此能增加晶体的强度。
( )2．因为面心立方和密排六方晶体的配位数和致密度都相同，因此分别具有这两种晶体结构的金属其性能基本上是一样的。
( )3．因为单晶体具有各向异性，多晶体中的各个晶粒类似于单晶体，由此推断多晶体在各个方向上的性能也是不相同的。
( )4．金属的理想晶体的强度比实际晶体的强度高得多。
5．材料的强度高，其硬度就高，所以其刚度也大。
(四)改错题1．通常材料的电阻随温度升高而增加。
3．面心立方晶格的致密度为0．68。
4．常温下，金属材料的晶粒越细小时，其强度硬度越高，塑性韧性越低。
5．体心立方晶格的最密排面是｛100｝晶面。
(五) 问答题1．从原子结合的观点来看，金属、陶瓷和高分子材料有何主要区别?在性能上有何表现?2．试用金属键结合的方式，解释金属具有良好导电性、导热性、塑性和金属光泽等基本特性。
(六) 计算作图题1．在一个晶胞中，分别画出室温纯铁(011)、(111)晶面及[111)、[011)晶向。
2．已知一直径为11．28mm，标距为50mm的拉伸试样，加载为50000N时，试样的伸长为0.04mm。
撤去载荷，变形恢复，求该试样的弹性模量。
3．已知a-Fe的晶格常数a=0.28664nm，γ-Fe的晶格常数a=0.364nm。
金属学与热处理
金属学与热处理金属学是研究金属及其合金的科学，涉及金属的结构、性质、制备和应用等方面。
热处理是金属学中一种常用的工艺，通过对金属材料的加热和冷却来改变其微观结构和性能。
下面将分为几个段落回答您的问题。
第一段：金属学的基本概念和研究内容金属学是一门学科，研究金属及其合金的结构、性质、制备和应用等方面。
金属由金属原子组成，具有特定的晶体结构和导电性能。
金属学的研究内容包括金属的晶体结构和晶体缺陷、金属的力学性能、热处理和变形加工等。
第二段：金属的热处理工艺和目的热处理是金属学中一种重要的工艺，通过对金属材料的加热和冷却来改变其微观结构和性能。
常见的热处理工艺包括退火、淬火、回火和固溶处理等。
热处理的目的是改善金属材料的力学性能、耐腐蚀性能和加工性能，使其适应不同的应用需求。
第三段：退火和淬火的作用和原理退火是通过加热和缓慢冷却金属材料，使其晶体结构发生变化，从而改善其韧性和可加工性。
退火的原理是在加热过程中，金属的晶体缺陷和应力得到消除，晶粒的尺寸和形态发生变化。
淬火是迅速冷却金属材料，使其形成硬脆的组织，提高其硬度和强度。
淬火的原理是通过快速冷却，使金属的晶体结构变为马氏体或贝氏体，从而实现硬化效果。
第四段：回火和固溶处理的意义和方法回火是在淬火后将金属材料加热至适当温度后冷却，通过消除淬火产生的残余应力和改善组织结构，来调整金属材料的硬度和韧性。
回火的方法包括单次回火、多次回火和复杂回火等。
固溶处理是将金属材料加热至固溶温度，然后快速冷却，以改善合金的强度和耐腐蚀性。
固溶处理的方法包括快速固溶处理和时效处理等。
以上便是对金属学与热处理的问题的回答，希望对您有所帮助。
如有其他问题，请随时提问。
《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。
金属学及热处理
金属学及热处理金属学及热处理是材料学的一个重要分支，主要研究的是金属材料的组织结构、性质以及热处理工艺等方面的知识。
在工业生产中，金属材料是不可或缺的基础材料之一，因此金属学及热处理的研究对于提高金属材料的性能、延长材料的使用寿命和提高材料的成品率等方面都具有重要的作用。
本文将从金属学和热处理工艺这两个方面进行详细介绍。
1. 金属学金属学是一门研究金属材料组织结构及性质的学科，其主要研究范围包括金属的晶体结构、非晶态金属、金属的缺陷结构、金属的力学性能、电学性能、热学性能以及金属的腐蚀等方面。
在金属学中，晶体学是其中最重要的分支，它主要研究金属晶体的结构和形貌，而晶体缺陷则是研究晶体中缺陷结构的学科。
晶体缺陷包括点缺陷、线缺陷和平面缺陷等，这些缺陷结构直接影响着金属的物理和化学性质。
2. 热处理工艺热处理工艺是金属学的一个重要分支，它是通过控制金属材料的加工温度、时间和工艺条件等，改变其微观结构和性能的一种加工方法。
热处理工艺主要分为退火、淬火、回火和正火等过程，这些工艺过程可以使金属材料的组织结构得到控制，进而改善材料的力学性能、导电性能、热导性能等性能指标。
退火是最常用的热处理方法之一，它是将金属材料加热到一定温度，保持一段时间后再冷却，以改变其晶体结构和性能的方法。
退火可以消除材料的应力和焊接缺陷，改善材料的塑性和韧性等性能。
淬火是将金属材料迅速冷却，使其达到马氏体状态，从而改变其组织结构和性能的一种方法。
淬火可以提高材料的硬度和强度等性能，但缺点是易产生裂纹和变形，需要注意加工工艺。
总之，金属学及热处理是材料学科中的重要领域，对于改善金属材料的性能、提高其使用寿命和降低制造成本都有积极的作用。
在金属材料的生产和加工中，应该根据实际需要合理采用不同的加工工艺，以使金属材料的性能得到最佳的发挥。
金属学与热处理总结
金属学与热处理总结引言金属学是研究金属和金属合金的组织、性能和应用的学科，而热处理是通过控制金属的温度和时间来改变其组织和性能的过程。
金属学与热处理密切相关，对于了解金属的物理性质、力学性能以及在工程中的应用都具有重要意义。
本文将对金属学和热处理的基本概念、常见方法和应用进行总结和介绍。
金属学金属的结晶结构金属的结晶结构是指其原子的排列方式。
常见的金属结晶结构包括面心立方结构（FCC）、体心立方结构（BCC）和面心立方结构（HCP）。
不同的结晶结构直接影响金属的性能，如硬度、韧性和导电性等。
金属的相图金属的相图描述了在不同温度和成分条件下金属的相变和相组成的关系。
常见的金属相图包括二元相图和三元相图。
通过研究和分析金属相图，可以预测金属在不同条件下的相变行为和相组成。
金属的晶体缺陷金属的晶体缺陷是指晶体中存在的缺陷，如点缺陷、线缺陷和面缺陷等。
晶体缺陷对金属的力学性能和导电性能等有影响，可以通过热处理来修复或改变晶体缺陷。
热处理热处理的基本原理热处理是通过控制金属的温度和时间来改变其组织和性能的方法。
热处理可以通过调整金属的晶界、晶粒大小和相组成等方式来改善金属的性能。
常见的热处理方法退火退火是将金属加热到一定温度，保持一定时间后缓慢冷却的过程。
退火可以消除应力、提高金属的韧性和可塑性，同时改变金属的晶粒大小和晶界分布。
固溶处理固溶处理是将固溶体加热到高温，使溶质原子溶解在溶剂原子中的过程。
固溶处理可以均匀分布溶质原子，提高金属的强度和硬度。
淬火淬火是将金属迅速冷却到室温的过程。
淬火可以使金属形成马氏体结构，提高金属的硬度和强度，但也会带来脆性。
热处理的应用热处理在工程中广泛应用于改善金属的性能和调整材料的组织。
例如，通过热处理可以使合金材料具有良好的耐腐蚀性、高强度和高温稳定性，适用于航空发动机、汽车制造和化工等领域。
结论金属学和热处理在工程中具有重要意义。
通过对金属的结晶结构、相图和晶体缺陷的研究，可以了解金属的基本特性。
金属学与热处理
一，金属的热加工与冷加工热加工在工业生产中，热加工通常是指将金属材料加热至高温进行锻造、热轧等的压力加工过程几乎所有的金属材料都要进行热加工和进一步加工：除了一些铸件和烧结件之外，几乎所有的金属材料都要进行热加工，其中一部分成为成品，在热加工状态下使用,另一部分为中间制品，尚需进一步加工无论是成品还是中间制品，它们的性能都受热加工过程所形成组织的影响热加工和冷加工的定义：从金属学的角度来看，所谓热加工是指在再结晶温度以上的加工过程；在再结晶温度以下的加工过程称为冷加工。
例如铅的再结晶温度低于室温，因此，在室温下对铅进行加工属于热加工。
钨的再结晶温度约为1200度，即使在1000度拉制钨丝也属于冷加工。
热加工过程中存在加工硬化和回复再结晶软化两个相反的过程：如前所述，只要有塑性变形，就会产生加工硬化现象，而只要有加工硬化，在退火时就会发生回复再结品。
由于热加工是在高于再结晶温度以上的塑性变成过程，所以因塑性变形引起硬化过程和回复再结晶引起的软化过程几乎同时存在。
图7-26示意地表示了动静态再结晶的概念1.不过，这时的回复再结晶是边加工边发生的，因此称为动态回复和动态再结晶，而把变形中断或终止后的保温过程中，或者是在随后的冷却过程中所的回复于再结晶称为静态回复和静态再结晶2.它们与前面讨论的回复与再结晶（也属于静态回复和静态再结品）一致，唯一不同的地方是它们利用热加工的余热进行，而不需要重新加热金属材料热加工后的组织与性能受着热加工时的硬化过程和软化过程的影响1.由此可见，金属材料热加工后的组织与性能受着热加工时的硬化过程和软化过程的影响，而这个过程又受着变形温度、应变速率、变形程度以及金属本身性质的影响。
2.例如当变形程度大而加热温度低时，由变形引起的硬化过程占优势，随着加工过程的进行，金属的强度和硬度上升而塑性逐渐下降，金属内部的品格畸变得不到完全恢复，变形阻力越来越大，甚至会使金属断裂。
3.反之当金属变形程度较小而变形温度较高时，由于再结晶和晶粒长大占优势，金属的晶粒会越来越粗大，这时虽然不会引起金属断裂，也会使金属的性能恶化。
金属学与热处理基础知识
金属学与热处理基础知识目录1. 金属学与热处理基础知识概述 (3)1.1 金属材料的分类 (4)1.2 金属材料的性能及其影响因素 (4)1.3 热处理的基本概念 (6)2. 金属的热处理原理 (7)2.1 金属在加热过程中的变化 (8)2.2 金属在冷却过程中的变化 (8)2.3 热处理的目的和工艺选择 (9)3. 固态相变原理 (11)3.1 晶体结构与滑移机制 (12)3.2 固态相变的微观机制 (13)3.3 铁碳合金的相图分析 (15)4. 加热和冷却原理 (16)4.1 热传导原理 (17)4.2 热处理过程中的温度控制 (19)4.3 冷却速度对金属性能的影响 (21)5. 热处理基本工艺 (22)5.1 退火工艺 (22)5.2 正火工艺 (24)5.3 淬火与回火工艺 (25)5.4 表面热处理工艺 (27)6. 特殊热处理 (28)6.1 渗碳、渗氮工艺 (29)6.2 高温回火、低温回火工艺 (31)6.3 电子束熔炼和热等静压处理 (32)7. 金属学与热处理的应用 (33)7.1 机械制造业中的应用 (35)7.2 航空航天材料的热处理 (37)7.3 能源和交通运输领域中的应用 (38)8. 热处理设备与材料 (40)8.1 热处理炉及其类型 (41)8.2 热处理材料的选择与加工 (43)8.3 热处理过程中的环境保护措施 (44)9. 金属学与热处理的实验与检测 (45)9.1 金属材料的力学和物理性能测试 (48)9.2 热处理后的金属材料分析 (49)9.3 质量控制和检验方法 (50)10. 金属学与热处理的未来发展趋势 (51)10.1 先进材料的热处理工程化 (53)10.2 智能制造在热处理中的应用 (54)10.3 绿色热处理技术的发展 (55)1. 金属学与热处理基础知识概述金属学与热处理是金属材料科学与工程领域中的核心课程，它们为理解和应用金属材料提供了基础理论和技术支持。
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《金属学与热处理》复习思考题王学武编渤海船舶职业学院第一章金属的力学性能1、金属的性能主要取决于什么？2、材料的力学性能包括哪几个指标？3、什么是强度？什么是塑性？4、屈服强度、抗拉强度的符号、含义和实际意义；5、延伸率、断面收缩率的符号、含义和实际意义；6、布氏硬度（HBS）的原理、表示方法、测量范围及优缺点；7、洛氏硬度（HRC）的原理、表示方法、测量范围及优缺点；8、什么是冲击韧性？韧性指标Ak、ak的含义；9、温度对材料的冲击韧性有什么影响？10、什么是疲劳强度？提高材料疲劳强度的措施有哪些？11、HBS与HRC、бb在数量上有什么关系？12、在有关工件的图纸上，出现了以下几种硬度的标注方法，问是否正确？（1）HBS250--300 （2）600--650HBS（3）HRC5--10 （4）55--60HRC13、下列各种工件应该采用何种硬度试验方法来测量其硬度？（1）锉刀（2）各种供应状态的型钢（3）灰铸铁第二章金属和合金的晶体结构1、名词概念晶体、晶格、晶胞、致密度、配位数、单晶体、多晶体、空位、位错、晶界、亚晶界、2、金属材料三种典型晶体结构的名称、原子排列方式、原子个数、原子半径、致密度和配位数；3、金、银、铜、铁、铝等元素分别属于什么晶体结构？4、单晶体与多晶体有什么区别？5、晶体缺陷包括几种类型？6、在晶界处金属的性能有什么特点？7、已知铁原子的直径 d =2.54埃,铜原子的直径 d =2.55埃,试求铁和铜的晶格常数?8、在立方晶格中画出下列晶向和晶面：（110）、（101）、（102）、（112）、（201）[110]、[101]、[102]、[112]、[201]9、标出图中影线所示的晶面和晶向的指数；10、为什么单晶体具有各向异性？宏观金属又为什么并不表现出各向异性？11、金属有哪些特性？这些特性与金属的原子结合方式有什么关系？12、合金的组织有几种类型？13、影响固溶体晶体结构和溶解度的因素有哪些？14、金属化合物在结构上和性能上有什么特点？15、合金的组织有几种类型？16、什么是弥散强化？17、间隙固溶体和间隙相是一样的相吗？第三章金属的结晶1、名词概念：过冷、过冷度、形核、长大、枝晶长大、变质处理、同素异构转变、形核功、能量起伏、相、组织、固溶体、金属化合物、固溶强化、相图、相律、自由度、非平衡结晶、共晶转变、包晶转变、共析转变、偏析、成分过冷；2、液态金属和固态金属的结构有什么不同？3、过冷度与冷却速度有什么关系？4、形核率N和长大速度V与过冷度有什么样关系？g-5、如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下，铸件晶粒的大小？（1）金属型铸造与砂型铸造；（2）高温浇铸与低温浇铸；（3）铸成薄避件与铸成原避件；（4）大体积铸件的表面部分与中心部分；6、什么是非自发形核和自发形核？实际金属结晶时常以哪种方式形核？7、金属的结晶须具备哪些条件？8、晶体的长大方式怎样？举例说明；9、合金的冷却曲线与纯金属的冷却曲线有什么不同？10、判断下列相图是否正确：11、已知A与B在液态时能无限溶解，在固态300℃时A溶于B的最大溶解度为30%，室温下为10%；但B在固态下不溶于A，在300℃时含有40%B的液态合金发生共晶转变；现要求：（1）做出A-B相图；（2）分析20%B、80%B合金的平衡结晶过程，并计算室温组织中共晶体的相对含量；12、一个二元共晶反应如下：L（75%B）————（15%B）+ （95%B）（1）求共晶体中α和β的相对含量；（2）一合金的室温组织中β与（α +β）共晶体各占50%，求该合金成分；13、有形状、尺寸相同的现个Cu—Ni合金不平衡结晶后，哪个合金的偏析比较严重？（一个为90%Ni，一个为50%Ni）14、简述二元匀晶相图、共晶相图与合金的力学性能、工艺性能之间的关系；15、共晶体是一个相吗？铸造合金常选用接近共晶成分的合金，这是为什么？第四章铁碳合金相图1、名词解释铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体、共析钢、亚共析钢、过共析钢2、写出相图中的共析反应，它与共晶反应有什么不同？3、默写铁碳相图（省略包晶反应）；并标出各点的符号、温度、成分以及各相区的相组成；4、分析含碳0.01%、0.4%、1.2%铁碳合金的平衡结晶过程及室温平衡组织；并计算室温组织中组织组成物和相组成物的相对含量；C？它们之间有什么不同？5、铁碳合金中有几种形式的F36、由于某种原因，一批钢材的标签丢失；经金相检验这批钢材的组织为F和P，其中F占80%。
试问这批钢材的含碳量为多少？（1）1%C合金的硬度比值0.5%C的硬度高；（2）1.2%C合金的强度比值0.77%C的强度低；（3）为什么绑扎物体选用低碳铁丝；吊车吊运物体时选用中碳的钢丝绳？（4）为什么要“趁热打铁”？（5）钢和铸铁都能进行锻造吗？为什么？9、简述C%与铁碳合金组织、性能之间的关系；10、铁碳相图有哪些局限性；11、钢中常有哪些杂质？它们对钢的性能有什么影响？12、碳钢如何分类？各种钢如何编号？13第五章三元合金相图1、名词解释成分三角形、直线法则、重心法则、二元共晶线、三元共晶线、水平截面图、垂直截面图；2、在成分三角形ABC中画出含A40%的所有三元合金；画出含B、C二组元相等的所有合金；3、含A40%、B20%的ABC三元合金在温度T时处于三相平衡。
已知三相的成分分别为：（A70%、C20%）；（A20%、C20%）；（A20%、C70%）；试用作图法求三相的相对含量；4、已知在固态下不相溶的三元共晶相图的投影图：（1）说明合金H1、H2、H3、H4的结晶过程并计算室温组织中各部分的相对含量；（2）画出过EF线的垂直截面图；5、三元合金相图和二元合金相图有哪些区别？6、三元匀晶相图的投影图应用；第六章金属的塑性变形与再结晶1、名词概念滑移、滑移系、晶粒细化、加工硬化、回复、再结晶、再结晶温度、热变形加工、冷变形加工2、金属的塑性变形方式有几种？3、为什么具有面心立方晶格的铜、铝比具有体心立方晶格的铁塑性好？而铁的塑性又比具有密排六方晶格的锌好？4、为什么通过位错的移动实现滑移时需要的力量小？5、为什么具有细小晶粒的材料力学性能好？6、位错密度对材料的力学性能有什么影响？7、金属经过冷塑性变形后，组织和性能有什么样变化？8、举例说明加工硬化在实际中的应用；9、变形内应力分几种？各对材料产生什么影响？10、在回复、再结晶过程中材料的组织和性能发生哪些变化？在实际中有什么意义？11、用冷拉钢丝绳向电炉内吊装一大型工件，并随工件一起加热。
在加热完毕后向炉外吊远时钢丝绳发生断裂，这是为什么？12、简要比较液态金属结晶、重结晶和再结晶；14、金属铸件能否通过再结晶退火来细化晶粒？15、固溶强化、晶粒细化、加工硬化有什么相同之处和不同之处？第七章钢的热处理1、名词解释：过冷奥氏体、残余奥氏体、索氏体、贝氏体、马氏体、残余奥氏体、回火马氏体、退火、正火、淬火、回火、调质、渗碳、淬透性、淬硬性、临界冷却速度、表面淬火、淬火临界直径；2、什么是钢的热处理？热处理的目的是什么？它有哪些基本类型？3、热处理的实质是什么？什么样的材料才能热处理？4、指出AC1、AC3、ACCM等符号的含义？5、热处理加热的目的是什么？为什么要控制适当的加热温度和保温时间？6、奥氏体的晶粒度分几级？如何控制奥氏体的晶粒度？7、试以共析钢为例，说明奥氏体等温转变C曲线中各线、区的含义；8、简述过冷奥氏体在A1—Ms之间不同温度下等温时，转变产物的名称和性能；9、P、S、T三种组织有什么异同之处？10、马氏体有几种形态？马氏体转变有哪些特点？马氏体的硬度主要取决于什么？11、退火和正火有什么区别？在实际生产中如何选择？12、将直径8mm的45钢分别加热到700℃、760℃、840℃后水冷，问分别得到什么组织？13、说明按下列冷却方式冷却后材料各获得什么组织；14、钳工用的锉刀，材料为T12，要求硬度为62—64HRC，试问应采用什么热处理方法？写出工艺参数和热处理后组织；15、感应加热淬火时，淬硬层深度与电流频率有什么关系？16、钢的淬透性对钢的热处理有什么影响？影响淬透性的因素有哪些？17、淬火加热温度如何选择？试确定20、45、T8、T12钢的淬火温度；18、理想的淬火冷却介质应具有什么样的冷却特性？19、淬火内应力是如何产生的？有什么危害性？20、为什么钢淬火后一般要进行回火？回火的目的是什么？21、淬火钢在回火时组织发生哪几个阶段的转变？分别得到什么组织？22、随着回火温度的升高，淬火钢的力学性能将发生怎样的变化？23、表面淬火和渗碳一般适用于什么样的材料？24、某45钢制齿轮要求整体具有综合力学性能，齿面要求耐磨，其加工工艺路线为：锻造---预先热处理----切削----最终热处理----磨齿---检验装配1）说明各道热处理工艺的目的；2）确定各道热处理的工艺类型及热处理后的组织；25、某齿轮采用20钢制造，心部要求有较好的塑性和韧性，齿面要求耐磨。
其它同第24题一样，试回答同样的问题；第八章合金钢1、什么是合金钢和合金元素？合金钢如何分类？2、各种合金钢如何编号？3、什么是低合金结构钢？它有哪些成分和性能特点？4、为什么调质钢的含碳量多为中碳？调质钢中常含有哪些合金元素？它们在钢中各起什么作用？5、弹簧钢的成分有什么特点？为什么弹簧钢在淬火后多采用中温回火？回火后硬度大致为多少？6、简述刀具对钢的性能要求；并对比碳素工具钢、低合金工具钢、高速钢的性能用各适用于什么样的刀具？7、高速钢有哪些优良性能？为什么有这些性能？8、有人说：“由于高速钢中含有大量合金元素，故淬火之后其硬度比其它工具钢高；正是由于其硬度高才适合于高速切削。
”这种说法是否正确？为什么？9、试指出下面的错误并改正之：W18Cr4V钢制刀具，其加工工艺为：锻造—正火—切削—淬火（830℃水冷）---回火（180℃）10、什么是不锈钢？不锈钢为什么会不锈？合金钢都是不锈钢吗？11、Cr13型不锈钢的耐蚀性如何？含碳量对Cr13型不锈钢的力学性能有哪些影响？要求把1Cr13和2Cr13淬硬到50HRC以上现实不现实？12、18—8型不锈钢的耐蚀性比Cr13型不锈钢如何？为什么？其淬火目的与一般的钢有何不同？应如何提高它的强度？13、钢的耐热性主要是解决什么问题？耐热钢中靠加入哪些合金元素来达到这个目的？加入这些合金元素后钢为什么能耐热？14、耐磨钢ZGMn13为什么耐磨而且又有较好的韧性？15、按要求填表：第八章铸铁1、什么是铸铁？它与碳钢相比有何优缺点？2、根据碳在石墨中的形态，铸铁可分为哪几种？它们中的碳各以何种形态存在？3、铸铁中的石墨是怎么样得来的？影响石墨化的因素有哪些？4、灰铸铁的显微组织是怎样的？主要特点是什么？5、灰口铸铁的力学性能有何优缺点？其性能的好坏与其组织有何关系？6、灰口铸铁的牌号如何表示？其力学性能靠什么来保证？7、灰口铸铁常用哪些热处理方法？目的是什么？8、什么是可锻铸铁？可锻铸铁的牌号如何表示？9、什么是球墨铸铁？其性能如何？为什么？10、球墨铸铁的牌号和用途如何？11、铸铁的硬度和抗拉强度的高低各主要取决于什么？用哪些方法可以提高铸铁的硬度和抗拉强度？铸铁的抗拉强度高，其硬度是否一定高？为什么？12、同样形状和大小的三块铁碳合金，分别是低碳钢、灰铸铁和白口铸铁，用什么简便方法可以迅速地将它们区分开来？13、为什么可锻铸铁适宜制造壁厚较薄的零件？而球墨铸铁却不适宜制造壁厚较薄的零件？14、机床的床身、箱体为什么都采用灰铸铁铸造为宜？能否用钢板焊接制造？试将二者的使用性能和经济性作简要的比较；15、填表：第十章有色金属及其合金1、铝合金如何分类？2、何谓时效硬化？铝合金的淬火和钢的淬火有什么不同？3、硬铝、防锈铝、超硬铝、锻铝的牌号、成分、性能和用途如何？4、何谓硅铝明合金？为什么在浇注之前要对其进行变质处理？5、铜合金如何分类？各种铜合金如何编号？6、黄铜、青铜的性能与其成分、组织之间有什么关系？各有什么用途？7、常用的滑动轴承合金有哪些种类？其牌号如何表示？性能和用途如何？8、钛合金有哪些优良特性？9、认识下列有色金属及其合金的牌号：L4、LF5、LY11、LC4、LD7、ZL102、TU2、H90、H70、H62、HSn10、HPb59-1、QSn10、QPb30、QAl7、ZChSnSb11-6、ZChPbSb16-16-2。