金属学复习题

第二章纯金属的结晶
重点内容：均匀形核时过冷度与临界晶核半径、临界形核功之间的
关系；细化晶粒的方法。

基本内容：结晶过程、阻力、动力，过冷度、变质处理的概念。

结
晶的热力学条件和结构条件，非均匀形核的临界晶核半径、临界形
核功。

相起伏：液态金属中，时聚时散，起伏不定，不断变化着的近程规
则排列的原子集团。

过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差称为过冷度。

变质处理：在浇铸前往液态金属中加入形核剂，促使形成大量的非
均匀晶核，以细化晶粒的方法。

过冷度与液态金属结晶的关系：液态金属结晶的过程是形核与晶核
的长大过程。

从热力学的角度上看，没有过冷度结晶就没有趋动力。

根据 T R k ∆∝1可知当过冷度T ∆为零时临界晶核半径R k 为无穷大，临界形核功（21T G ∆∝∆）也为无穷大。

临界晶核半径R k 与临界形
核功为无穷大时，无法形核，所以液态金属不能结晶。

晶体的长大
也需要过冷度，所以液态金属结晶需要过冷度。

细化晶粒的方法：
增加过冷度、变质处理、振动与搅拌。

什么是过冷度？为什么金属结晶一定要有过冷度？
过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差称为过冷度。

液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过程。

从热力学的角度上看，
没有过冷度结晶就没有趋动力。

根据 T R k ∆∝1可知当过冷度T ∆为零
时临界晶核半径R k 为无穷大，临界形核功（21T G ∆∝∆）也为无穷
大。

临界晶核半径R k 与临界形核功为无穷大时，无法形核，所以液
态金属不能结晶。

晶体的长大也需要过冷度，所以液态金属结晶需
要过冷度
选择题：
1.通常实际液态金属结晶时________。

a以自发形核为主 b以非自发形核为主 c边形核边长大
d待各处都有晶格形成后，再以核晶方式长大。

2.通常，实际液态金属结晶时，过冷度越大，则_________。

a 形核率N越大，生长速度G越小，所以晶粒越细小
b 形核率N越小，生长速度G越大，所以晶粒越细小
c 形核率N增长越快，但生长速度G增长较慢，所以晶粒越细小
d 生长速度G增长越快，但形核率N增长较慢，所心晶粒越细小
3.液态金属结晶时，冷却速度越快，则实际结晶温度将_________。

a 越接近理论结晶温度
b 越低于理论结晶温度
c 越高于理论结晶温度
d 越来不及变化。

判断题：
1.凡是液体凝固成固体的过程都是结晶过程。

( )
2.在实际金属结晶时，自发形核常常起着主要作用。

( )
3.在实际金属结晶时，冷却速度越大，则过冷度越大，导致N/G越大，金属结晶后的晶粒就越细小。

( )
4．凡是由液态金属冷却结晶的过程都可分为两个阶段。

即先形成晶核，待各处形核停止后，便发生各晶核的同时长大，最终使晶粒充满整个容积。

( )
第3章二元合金相图和合金的凝固复习题纲
重点：二元相图的结晶过程（冷却曲线、组织变化示意图）；填写相组成物、组织组成物；杠杆定律的计算；铸锭的三个晶区。

一、选
择题
1.二元合金在进行共晶反应时为__c______相平衡共存。

a单 b双 c三 d多
2.铸造性能最佳的合金应该是__c_______成分的合金。

a 固溶体 b亚共晶 c共晶 d过共晶
3.在金属或合金中凡是具有___b______并与其他部分有界面分开的，均匀的组成部分，均称之为相。

a相同成分，不同晶体结构 b相同成分，相同晶体结构
c 不同成分，相同晶体结构
4.相图是表示合金系中合金在___b______条件下各相的存在状态与温度，成分间的关系的图解。

a 常压 b平衡 c 较慢冷却 d较慢加热
5.在实际冷却速度____b_____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。

a 较慢 b 较快 c 适中 d极为缓慢
6.在_____b____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) a连续降温条件 b一定温度
c 一定冷却速度 d温度变化不大条件
7.在一定温度下，由成分一定的____c_____同时析出两种成分一定
且不相同的____e_____的转变，称为共析转变(或共析反应)
a 气相 b液相 c 固相 d 新液相 e新固相
8.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_____b____应用?然后必须进一步明确是在该区的___d______求解?接着要确定做为分母线及分子线段的杠杆长度。

a 哪个单相区中
b 哪个两相区中 c哪种成分下 d 哪个温度下 e 什么压力下
9.产生枝晶偏析的原因是由于____d_____。

a 液固相线间距很小，冷却缓慢b液固相线间距很小，冷却速度大c 液固相线间距大，冷却缓慢 d液固相线间距大，冷却速度也大
二、判断题
(1)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。

(∨ ) (2)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。

(×) (3)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。

(×) (4)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。

(× )
(5)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。

(× )
(6)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。

(∨ )
(7)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。

(×
三.在图4—30所示相图中，请指
(1) 水平线上反应的性质；
(2) 各区域的组织组成物；
(3) 分析合金I，II的冷却过程；
(４) 室温下合金I，II的组织组成物的相对量表达式；
7. (1) 高温区水平线为包晶线，包晶反应：L j+δk→αn
中温区水平线为共晶线，共晶反应：L d′→αg+βh
(2) 各区域组织组成物如图4—30中所示。

(3) I合金的冷却曲线和结晶过程如附图2.9所示。

)
1～2，均匀的液相L。

2～3匀晶转变，L→δ不断结晶出δ相。

3～3′，发生包品反应L+δ→α。

3′～4，剩余液相继续结晶为α。

4，凝固完成，全部为α。

4～5，为单一α相，无变化。

5～6，发生脱溶转变α→βII。

室温下的组织为α+βII。

II 合金的冷却曲线和结晶过程如附图2.10所示。

1～2，均匀的液相L 。

2～3，结晶出α初，随温度下降α相不断析出，液相不断减少。

3～3′，剩余液相发生共晶转变L→α+β。

3′～4，α→βII ，β→αII ，室温下的组织为。

α初+（α+β）共+βII
(4)室温时，合金I 、II 组织组成物的相对量可由杠杆定律求得。

合金I ：
第4章 铁碳合金
重点内容：铁碳合金的结晶过程及室温下的平衡组织，组织组
成物及相组成物的计算。

基本内容：铁素体与奥氏体、二次渗碳体与共析渗碳体的异同点、三个恒温转变。

钢的含碳量对平衡组织及性能的影响；二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体相对量的计算；五种渗碳体的来源及形态。

奥氏体与铁素体的异同点：
相同点：都是铁与碳形成的间隙固溶体；强度硬度低，塑性韧性高。

不同点：铁素体为体心结构，奥氏体面心结构；铁素体最高含碳量为0.0218%，奥氏体最高含碳量为2.11%，铁素体是由奥氏体
直接转变或由奥氏体发生共析转变得到，奥氏体是由包晶或由液相
直接析出的；存在的温度区间不同。

二次渗碳体与共析渗碳体的异同点。

相同点：都是渗碳体，成份、结构、性能都相同。

不同点：来源不同，二次渗碳体由奥氏体中析出，共析渗碳体是共析转变得到的；形态不同二次渗碳体成网状，共析渗碳体成片
状；对性能的影响不同，片状的强化基体，提高强度，网状降低强
度。

成分、组织与机械性能之间的关系：如亚共析钢。

亚共析钢室温下的平衡组织为F＋P，F的强度低，塑性、韧性好，与F相比P
强度硬度高，而塑性、韧性差。

随含碳量的增加，F量减少，P量
增加（组织组成物的相对量可用杠杆定律计算）。

所以对于亚共析钢，
随含碳量的增加，强度硬度升高，而塑性、韧性下降
一、铁碳合金的相及组织
1、铁素体：
①概念：碳溶解在α-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体。

②符号：F，体心立方晶格
③溶解能力：溶解度很小，在7270C时，碳在α-Fe中的最大溶碳量为0.0218%，随温度的降低逐渐减小。

④性能：由于铁素体的含碳量低，所以铁素体的性能与纯铁相似。

即有良好的塑性和韧性，强度和硬较低。

2、奥氏体：
①概念：碳溶解在γ-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体。

②符号：A，面心立方晶格
③溶碳能力：较强。

在11480C时可溶C为 2.11%，在7270C时，可溶C为0.77%。

④性能：强度、硬度普通车床不高，具有良好的塑性，是绝大多数钢在高温进行锻造和扎制时所要求的组织。

2、渗碳体：
①概念：含碳量为 6.69%的铁与碳的金属化合物。

②符号：Fe3C复杂的斜方晶体
③溶碳能力：C=6.69%
④性能：熔点12270C硬度很高，塑性很差，伸长率和冲击韧度几乎为零，是一个硬而脆的组织。

2、珠光体：
①概念：是铁素体与碳光体的混合物
②符号：P，是铁素体和渗碳体片层相间，交替排列。

③溶碳能力：在7270C时，C=0.77%
④性能特点：取决于铁素体和渗碳体的性能，强度较高，硬度适中，具有一定的塑性。

3、莱氏体：
①概念：是含碳量为4.3%的液态铁碳合金在11480C时从液体上中间结晶出的奥氏体和渗碳体的混合物。

②符号：Ld(高温莱氏体，温度>7270C)由于奥氏体在7270C时转变为珠光体，所以在室温下的莱氏体由珠光体和渗碳体组成低温莱氏体。

L'd表示
③溶碳能力：C=4.3%
④性能特点：硬度很高，塑性很差。

F、A、Fe3C是单相组织，称铁碳合金的基本相。

P、Ld是由基本相混合组成的金属切削机床多相组织
二．铁碳合金的分类
(1)钢：0.0218%<C<2.11%的铁碳合金
亚共析钢：0.0718%<C<0.77%
共析钢：C=0.77%
过共析钢：0.77%<C<2.11%
(2)白口铸铁：2.11%≤C<6.69%
亚共晶白口铸铁：2.11%≤C<4.3%
共晶白口铸铁：C=4.3%
过晶白口铸铁：4.3%<C<6.69%
三．典型铁碳合金的结晶过程
1、共析钢：(C=0.77%)
合金I：①②③室温
2、亚共析钢：(0.0218%<C<0.77%=
合金II：①②③④室温
3、过共析钢：合金III：0.77%<C<2.11%
①②③④室温
4、共晶白口铸铁：
合金I V：(C=4.3%)
①②室温
5、亚共晶白口铸铁：
合金V：(2.11%<C<4.3%)
①②③室温
6、过共晶白口铸铁：
合金VI：(4.3%<C<6.69%)
①②③室温
四．按冶炼时脱氧程度的不同分类
1、沸腾钢
2、镇静钢
3、半镇静钢
一、填空题
1、铁碳合金室温时的基本组织有___________、__________、_________、珠光体和莱氏体。

2、铁碳合金状态图中，最大含碳量为__________。

3、纯铁的熔点是___________。

4、铁碳合金状态图中有_________个单相区，_________个二相区。

二、单项选择题
1、研究铁碳合金状态图时，图中最大含碳量为（）
A、0.77%
B、2.11%
C、4.3%
D、6.69%
2、发生共晶转变的含碳量的范围是（）
A、0.77%—4.3%
B、2.11%—4.3%
C、2.11%—6.69%
D、4.3%—6.69%
3、共晶转变的产物是（）
A、奥氏体
B、渗碳体
C、珠光体
D、莱氏体
4、珠光体是（）
A、铁素体与渗碳体的层片状混合物
B、铁素体与奥氏体的层片状混合物
C、奥氏体与渗碳体的层片状混合物
D、铁素体与莱氏体的层片状混合物
5、共析转变的产物是（）
A、奥氏体
B、渗碳体
C、珠光体
D、莱氏体
6、共析钢的含碳量为（）
A、Wc=0.77%
B、Wc>0.77%
C、Wc<0.77%
D、Wc=2.11%
7、Wc<0.77%铁碳合金冷却至A3线时，将从奥氏体中析出（）
A、铁素体
B、渗碳体
C、珠光体
D、莱氏体
8、Wc >4.3%的铁称为（）
A、共晶白口铸铁
B、亚共晶白口铸铁
C、过共晶白口铸铁
D、共析白口铸铁
9、铁碳合金相图中，ACD线是（）
A、液相线
B、固相线
C、共晶线
D、共析线
10、铁碳合金相图中的A cm线是（）
A、共析转变线
B、共晶转变线
C、碳在奥氏体中的固溶线
D、铁碳合金在缓慢冷却时奥氏体转变为铁素体的开始线
11、工业上应用的碳钢，Wc一般不大于（）
A、0.77%
B、1.3%—1.4%
C、2.11%—4.3%
D、6.69%
12、铁碳合金相图中，S点是（）
A、纯铁熔点
B、共晶点
C、共析点
D、纯铁同素异构转变点
13、钢的含碳量一般在（）
A、0.77%以下
B、2.11%以下
C、4.3%以下
D、6.69%以下
三、简答题
23、什么是金属的同素异构转变？以纯铁为例说明金属的同素异构转变。

24、含碳量对合金的组织和性能有什么影响？
四、综合题
25、画出铁碳合金状态图，并分析40钢（Wc=0.40%）由液态缓冷至室温所得的平衡组织。

参考答案：
一、填空题
1、铁素体渗碳体奥氏体
2、6.69%
3、1538℃
4、5 7
二、选择题
1—5 DCDAC 6—10 AACAC 11—13 BCB
三、简答题
23、答：同一种金属在固态下随温度的变化由一种晶格类型转变为另外一种晶格类型的转
变过程称为金属的同素异构转变。

纯铁在912o C以下时为体心立方晶格，从912o C开始变为面心立方晶格，升温到1394o C 时又转变为体心立方晶格。

24、答：铁碳合金在室温的组织都是由铁素体和渗碳体两相组成，随着含碳量的增加，铁
素体不断减少，而渗碳体逐渐增加，并且由于形成条件不同，渗碳体的形态和分
布有所变化。

随着钢中含碳量的增加，钢的强度、硬度升高，而塑性和韧性下降，这是由于组织中渗碳体不断增多，铁素体不断减少的缘故。

四、综合题
25、答：略10、从仓库找出一根积压的钢材，经金相分析后发现其组织为珠光体加铁素体，其中铁素体占80℅，问此钢材的含碳量大约是多少?
因为珠光体含量为1-80% = 20%
所以Wc=%
.0
⨯（为15钢）
20=
%
154
.0
77
11、对某碳钢进行金相分析，发现其组织为珠光体+网状渗碳
体，其中珠光体占93℅。

问此钢含碳大约是多少?
因为93%(Wc-0.77)=7%(6.69-Wc)
93% 7%
0.77 6.69
所以Wc=1.18%（为T12钢）
12、对某退火碳钢进行金相分析，发现其组织为铁素体+粒状渗碳体，其中粒状渗碳体占18℅。

问此钢的含碳量大约是多少?
因为82%（Wc-0）=18%(6.69-Wc) (100%-18%)=82%
18%
所以Wc=1.204%（为T12钢）0
6.69
三、Fe—Fe3C相图，结晶过程分析及计算
1.分析含碳0.53～0.77％的铁碳合金的结晶过程，并画出结晶示意图。

①点之上为液相L；
①点开始L→γ；②点结晶完毕；②～③点之间为单相γ；③点开始γ→α转变；④点开始γ→ P共析转变；室温下显微组织为α+ P。

结晶示意图：
组织组成物为α、P ，相对量为：
P P W x W -=⨯--=
1 W , %1000218
.077.00218.0α或
%1000218
.077.077.0⨯--=
x W α
分析含碳0.77～2.11％的铁碳合金的结晶过程。

①点之上为液相L ；①点开始L →γ；①～②之间为L+γ；②点结晶完毕；②～③点之间为单相γ；③点开始γ→Fe 3C 转变；④点开始γ→ P 共析转变；室温下显微组织为P + Fe 3C 。

结晶过程示意图。

组织组成物为P 、Fe 3C Ⅱ，相对量为：
P C Fe P W x W -=⨯--=
∏
1 W
, %10077
.069.669.63或
%10077
.069.677.03⨯--=
x W C Fe
3.分析共析钢的结晶过程，并画出结晶示意图。

①点之上为液相L ；①点开始L →γ；②点结晶完毕；②～③点之间为单相γ；③点γ→ P 共析转变；室温下显微组织为P 。

结晶示意图：
3. 计算含碳3.0%铁碳合金室温下组织组成物及相组成物的相对量。

含碳3.0%的亚共晶白口铁室温下组织组成物为P 、Fe 3C Ⅱ，相对量
为： %
4.13 W , %0.46%100W 77
.069.611.269.6%
4.591 W , %6.40%10011.23.411.20.3γ Fe γ γ 3=-==⨯⨯--=
=-==⨯--=P C P Ld Ld W W W W W Ⅱ
相组成物为F 、Fe 3C ，相对量为： %
2.551F , %8.44%10069
.60.333=-==⨯=
C Fe C
Fe W W
4. 相图中共有几种渗碳体？说出各自的来源及形态。

相图中共有五种渗碳体: Fe 3C Ⅰ、Fe 3C Ⅱ 、Fe 3C Ⅲ 、Fe 3C
共析、Fe 3C
共晶 ；
Fe 3C Ⅰ：由液相析出，形态连续分布（基体）； Fe 3C Ⅱ：由奥氏体中析出，形态网状分布； Fe 3C Ⅲ：由铁素体中析出，形态网状、短棒状、粒状分布在铁素体的晶界上；Fe 3C
共析：奥氏体共析转变得
到，片状；Fe 3C 共晶：液相共晶转变得到，粗大的条状。

5. 计算室温下含碳量为x 合金相组成物的相对量。

相组成物为α、Fe 3C ，相对量为： C
Fe C
Fe W x W
331 W , %10069
.6-=⨯=
α
6. Fe 3C І的相对量：%
1003
.469.63.43⨯--=
I
x W C Fe
当x=6.69时Fe 3C
І
含量最高，最高百分量为：
%
100%10069
.669.63=⨯=
I C Fe W
7. 过共析钢中Fe 3C Ⅱ 的相对量：%
6.2277
.069.677.03=--=
∏
x W
C Fe
当x=2.11
时Fe 3C
Ⅱ
含量最高，最高百分量为：
%
6.2277
.069.677.011.23=--=
∏C Fe W
8. Fe 3C Ⅲ 的相对量计算：%
10069
.63⨯=
I
∏x W C Fe
当x=0.0218时Fe 3C
Ⅲ
含量最高，最高百分量为：
%
33.0%10069
.60218.03=⨯=
I ∏C Fe W
9. 共析渗碳体的相对百分量为：
%
2.11%1000218
.069.60218.077.03=⨯--=
C Fe W
10. 共晶渗碳体的相对百分量为：%
8.47%11
.269.611.230.43=⨯--=
C
Fe W
11.
说出奥氏体与铁素体的异同点。

相同点：都是铁与碳形成的间隙固溶体；强度硬度低，塑性韧性高。

不同点：铁素体为体心结构，奥氏体面心结构；铁素体最高含碳量为0.0218%， 奥氏体最高含碳量为2.11%，铁素体是由奥氏体直接转变或由奥氏体发生共析转变得到，奥氏体是由包晶或由液相直接析出的；存在的温度区间不同。

12. 说出二次渗碳体与共析渗碳体的异同点。

相同点：都是渗碳体，成份、结构、性能都相同。

不同点：来源不同，二次渗碳体由奥氏体中析出，共析渗碳体是共析转变得到的；形态不同二次渗碳体成网状，共析渗碳体成片
状；对性能的影响不同，片状的强化基体，提高强度，网状降低强度。

13.举例说明成分、组织与机械性能之间的关系
如亚共析钢。

亚共析钢室温下的平衡组织为F＋P，F的强度低，塑性、韧性好，与F相比P强度硬度高，而塑性、韧性差。

随含碳量的增加，F量减少，P量增加（组织组成物的相对量可用杠杆定律计算）。

所以对于亚共析钢，随含碳量的增加，强度硬度升高，而塑性、韧性下降。

14.说明三个恒温转变，画出转变特征图
包晶转变(L B＋δHγJ)含碳量0.09％～0.53％范围的铁碳合金，于HJB水平线(1495℃)均将通过包晶转变，形成单相奥氏体。

共晶转变(L CγE＋Fe3C)含碳放2.11％一6.69％范围的铁碳合金，于ECF平线上(1148℃)均将通过共晶转变，形成奥氏体和渗碳体两相混合的共晶体，称为菜氏体(Ld)。

共析转变(γSαP＋Fe3C)；含碳虽超过0．02％的铁碳合金，于PSK水平线上(727℃)均将通过共析转变，形成铁素体和渗碳体两相混合的共析体，称为珠光体（P）。

转变特征图
包晶转变：
共晶转变：
共析转变： 各点成分为（C%）：B ：0.53 ；H ：0.09；J ：0.17；C ：4.3；
E ：2.11 S ：0.77；P ：0.0218。

15. 说出Fe -Fe 3C 相图中室温下的显微组织
工业纯铁(<0.0218％C)室温组织：α
亚共析钢（0.0218％～0.77％C ）室温组织： P ＋α；
共析钢：0.77％C ；室温组织：P
过共析钢：0.77％～2.11％C 室温组织：P ＋ Fe 3C Ⅱ
亚共晶白口铁：2.11％～4.30％C ；室温组织：P C Fe L d ++'
3 共晶白口铁：4.30％C ；室温组织：d L '
过共晶白口铁：4.30％～6.69％C 。

室温组织：I d C Fe L 3+'
第6章 金属的塑性变形和再结晶
重点内容：体心与面心结构的滑移系；金属塑性变形后的组织
与性能；金属热加工的作用
基本内容：应力－应变曲线；霍尔—配奇关系式；单晶体塑性
变形的方式、滑移的本质；回复、再结晶的概念
塑性变形的方式：以滑移和孪晶为主。

滑移的本质是位错的移动。

体心结构的滑移系个数为12，滑移面：{110}，方向<111>。

面
心结构的滑移系个数为12，滑移面：{111}，方向<110>。

金属塑性变形后的组织与性能：显微组织出现纤维组织，杂质沿变形方向拉长为细带状或粉碎成链状，光学显微镜分辨不清晶粒和杂质。

亚结构细化，出现形变织构。

性能：材料的强度、硬度升高，塑性、韧性下降；比电阻增加，导电系数和电阻温度系数下降，抗腐蚀能力降低等。

1．解释下列名词：
抗拉强度、屈服强度、滑移、加工硬化、回复、再结晶、热加工、冷加工、形变织构、再结晶结晶温度、超塑性。

答：抗拉强度σb—材料断裂前承受的最大应力。

屈服强度σs—材料产生微量塑性变形时的应力。

滑移：晶体中一部分相对于另一部分晶体沿一定的滑移面和滑
移方向所做的切变过程。

加工硬化：随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑
性、韧性下降的现象。

细晶强化：通过细化晶粒来提高强度、硬度和塑性、韧性的方
法。

回复：为了消除金属的加工硬化现象，将变形金属加热到某一
温度，以使其组织和性能发生变化。

在加热温度较
低时，原子的活动能力不大，这时金属的晶粒大小
和形状没有明显的变化，只是在晶内发生点缺陷的
消失以及位错的迁移等变化，因此，这时金属的强
度、硬度和塑性等机械性能变化不大，而只是使内
应力及电阻率等性能显著降低。

此阶段为回复阶段。

再结晶：被加热到较高的温度时，原子也具有较大的活动能力，使晶粒的外形开始变化。

从破碎拉长的晶粒变成新的
等轴晶粒。

和变形前的晶粒形状相似，晶格类型相同，
把这一阶段称为“再结晶”。

热加工：将金属加热到再结晶温度以上一定温度进行压力加工。

冷加工：在再结晶温度以下进行的压力加工。

形变织构：与单晶体一样，多晶体在塑性变形时也伴随着晶体的转动过程，故当形变量很大时，多晶体中原为任意取向的各个晶粒会逐渐调整其取向而彼此趋于一致，这一现象称为晶粒的择优取向，这种由于金属塑性变形使晶粒具有择尤取向的组织叫做形变织构。

同一种材料随加工方式不同，可能出现不同类型的织构：（1）丝织构在拉拔时形成，各晶粒的某一晶向平行或近似平行于拉拔方向。

（2）板织构在轧制时形成，各晶粒某一晶面平行于轧制方向，而某一晶向平行于轧制方向。

2．产生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金属加工中有什么利弊？答：①随着变形的增加，晶粒逐渐被拉长，直至破碎，这样使各晶粒都破碎成细碎的亚晶粒，变形愈大，晶粒破碎的程度愈大，
这样使位错密度显著增加；同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉
长而被拉长。

因此，随着变形量的增加，由于晶粒破碎和位错密度的增加，金属的塑性变形抗力将迅速增大，即强度和硬度显著提高，而塑性和韧性下降产生所谓“加工硬化”现象。

②金属的加工硬化现象会给金属的进一步加工带来困难，如钢板在冷轧过程中会越轧越硬，以致最后轧不动。

另一方面人们可以利用加工硬化现象，来提高金属强度和硬度，如冷拔高强度钢丝就是利用冷加工变形产生的加工硬化来提高钢丝的强度的。

加工硬化也是某些压力加工工艺能够实现的重要因素。

如冷拉钢丝拉过模孔的部分，由于发生了加工硬化，不再继续变形而使变形转移到尚未拉过模孔的部分，这样钢丝才可以继续通过模孔而成形。

3．划分冷加工和热加工的主要条件是什么？
答：主要是再结晶温度。

在再结晶温度以下进行的压力加工为冷加工，产生加工硬化现象；反之为热加工，产生的加工硬化现象被再结晶所消除。

4．与冷加工比较，热加工给金属件带来的益处有哪些？
答：（1）通过热加工，可使铸态金属中的气孔焊合，从而使其致密度得以提高。

（2）通过热加工，可使铸态金属中的枝晶和柱状晶破碎，从而使
晶粒细化，机械性能提高。

（3）通过热加工，可使铸态金属中的枝晶偏析和非金属夹杂分布发生改变，使它们沿着变形的方向细碎拉长，形成热压力加工“纤维组织”（流线），使纵向的强度、塑性和韧性显著大于横向。

如果合理利用热加工流线，尽量使流线与零件工作时承受的最大拉应力方向一致，而与外加切应力或冲击力相垂直，可提高零件使用寿命。

5．为什么细晶粒钢强度高，塑性，韧性也好？
答：晶界是阻碍位错运动的，而各晶粒位向不同，互相约束，也阻碍晶粒的变形。

因此，金属的晶粒愈细，其晶界总面积愈大，每个晶粒周围不同取向的晶粒数便愈多，对塑性变形的抗力也愈大。

因此，金属的晶粒愈细强度愈高。

同时晶粒愈细，金属单位体积中的晶粒数便越多，变形时同样的变形量便可分散在更多的晶粒中发生，产生较均匀的变形，而不致造成局部的应力集中，引起裂纹的过早产生和发展。

因此，塑性，韧性也越好。

6．金属经冷塑性变形后，组织和性能发生什么变化？
答：①晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性，如纵向的强度和塑性远大于横向等；②晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬
化，即随着变形量的增加，强度和硬度显著提高，而塑性和韧性下降；③织构现象的产生，即随着变形的发生，不仅金属中的晶粒会被破碎拉长，而且各晶粒的晶格位向也会沿着变形的方向同时发生转动，转动结果金属中每个晶粒的晶格位向趋于大体一致，产生织构现象；④冷压力加工过程中由于材料各部分的变形不均匀或晶粒内各部分和各晶粒间的变形不均匀，金属内部会形成残余的内应力，这在一般情况下都是不利的，会引起零件尺寸不稳定。

7．分析加工硬化对金属材料的强化作用？
答：随着塑性变形的进行，位错密度不断增加，因此位错在运动时的相互交割、位错缠结加剧，使位错运动的阻力增大，引起变形抗力的增加。

这样，金属的塑性变形就变得困难，要继续变形就必须增大外力，因此提高了金属的强度。

8．已知金属钨、铁、铅、锡的熔点分别为3380℃、1538℃、327℃、232℃，试计算这些金属的最低再结晶温度，并分析钨和铁在1100℃下的加工、铅和锡在室温（20℃）下的加工各为何种加工？答：T再=0.4T熔；钨T再=[0.4*（3380+273）]-273=1188.2℃; 铁T 再=[0.4*（1538+273）]-273=451.4℃; 铅T再=[0.4*（327+273）]-273=-33℃; 锡T再=[0.4*（232+273）]-273=-。