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1、第一章 金属的结构与结晶要点一根据原子在物质内部排列方式的不同，通常可将固态物质分为晶体与非晶体。晶体：排列规则，有固定的熔点，各向异性，一般有规格的外形；非晶体:无规则排列，无固定熔点，各向同性；要点二由于在同一晶格的不同晶面向上原子排列的疏密程不同，因此原子间的结合力也就不同，从而在不同的晶面和晶向上显示不同的性能。要点三常见的金属晶格类型：1体心立方晶格（铬/钨/钼/钒/和a-Fe等）2面心立方晶格（铝、铜、银、铅、镍等）3密排六方晶格（镁、锌、铍、镉等）要点四（一般的金属晶体大多都是多晶体）晶体缺陷：点、线、面三种缺陷各种晶体缺陷处晶格处于畸变状态，引起晶体内部产生内应力，导致材料变形
2、抗力的增大，从而使金属材料在常温下的强度、硬度提高。要点五纯金属结晶的基本过程1先生成一批极小的晶体作为结晶核心或晶核；2晶核长大，发展到整个液体。结晶的必要条件是具有过冷度。过冷度越大，实际结晶温度越低，晶核形成数量越多，晶核长大速度越快。要点六晶粒的粗细对材料的力学影响细晶粒金属的强度、韧性均比粗晶粒高。其因是晶粒越细，晶界面越多，对位错运动过程中的阻碍就越大；另外晶界面越多，晶粒之间犬牙相错的机会多，彼此相互紧固，则其强度、韧性的到提高。要点七细化晶粒的措施1增加过冷度2变质处理3振动第二章 金属的塑性变形与再结晶即要点一材料的力学性能指标1强度指标（金属抵抗变形或断裂的能力称为强度，其
3、大小通常用应力来表示。）在图中有四个阶段:分别是弹性变形阶段/屈服阶段/均匀变形阶段/缩颈阶段。为拉伸试验时试样所能承受的最大载荷。表示当载荷达到这一数值时试样被拉断。金属材料抵抗拉伸载荷的强度指标有屈服点、规定残余伸长应力、抗拉强度等。（1）屈服点和规定残余伸长应力【力不变，试样仍然继续伸长时的应力为屈服点，符号为】计算公式为=(为试样屈服时的载荷,试样原始横截面积。)（2）抗拉强度（断裂前所能承受的最大应力称为抗拉强度）2塑性指标断前金属材料产生的不可逆的永久变形的能力称塑性。（1） 断后伸长率（2） 断面收缩率断面收缩率的大小与试样尺寸因素无关，因此所得的比的数值准确。金属材料的和数值越
4、大，表示材料的塑性越好。3硬度硬度是衡量金属软硬的度量，是各种零件和工具必须具备的性能指标。（1） 布氏硬度HB【直径钢球或硬质合金球】限制：不宜测定太硬/太小/太薄/和表面不允许有较大压痕的试样或工件。（2） 洛氏硬度HR【金刚石圆锥压头；】硬度试验压痕小，对试样表面损伤小，操作简便，可以直接从试验机上显示出硬度值，常可直接检验从软到很硬（甚至很薄）金属材料的成品或半成品的硬度。（3） 维氏硬度HV【的正四棱锥体金刚石压头】可测量比较薄或表面硬度值较大的材料的硬度/测定很软到很硬的各种金属材料的硬度，且连续性好/准确性高。4冲击韧度（1） 摆锤冲击试验表示冲击吸收功，依能量守恒定律，；G摆锤
5、的重力；摆锤举起的高度；冲击试样后，摆锤回升的高度；试样缺口处横截面积。同温不同材料做成的相同的冲击试样，冲击吸收的功越大，冲击韧度越大，表示材料的韧性越好。（2） 断裂韧度用来反映材料抵抗裂纹失稳扩展，即抵抗脆性断裂的性能指标。是材料固有的力学性能，是强度和韧性的综合体现。5金属的疲劳强度（工程上以材料承受无限次应力循环而不破坏的最大应力值作为疲劳强度。）提高疲劳强度的措施【1采用合理的结构形状，减少截面突变2避免表面划伤/腐蚀/尽可能采用表面强化方法手段】要点二金属的塑性变形单晶体的塑性变形（基本方式有两种，滑移和孪生，多以滑移方式进行的。）【滑移是在切应力作用下发生的】滑移通常是沿晶体中
6、原子密度最大的晶面和晶向进行的，金属发生滑移的可能性越大，塑性越好。晶界越多，多晶体中各个晶粒塑性变形抗力越高。相邻晶粒位向差越大，则滑移阻力越大。【正应力只能使晶体产生弹性变形，并直接过渡到脆性断裂，而不能产生塑性变形。】要点三塑性变形对组织和性能的影响（塑性变形包括冷/热塑性变形。）金属中形变织构的形成，会使其性能呈现明显的各向异性。残余内应力（1） 宏观残余应力【各部分变形不均匀而造成的宏观范围内，如弯曲，拉丝时产生大的内应力】（2） 微观残余应力【晶粒与晶粒之间以及同一颗晶粒的不同区域之间，因变形不均匀而引起的内应力。】（3） 晶格畸变应力【由位错/空位等晶格缺陷增加，使一部分原子偏离
7、其平衡位置而造成晶格畸变所产生的内应力。】加工硬化【是指塑性随变形度的增大，金属的强度和硬度显著提高而塑性和韧性明显下降的现象。】要点四 回复与再结晶回复阶段：加热温度不高，原子扩散能力不是很大，显微组织不发生明显变化，仅强度和硬度稍微降低，塑性略有增大，而残余应力显著下降，其物理和化学性能也部分地恢复到变形前的这一阶段。再结晶：加热到比回复阶段更高的温度时，原子扩散能力增大，使被拉长而呈纤维状的晶粒有变为等轴晶粒，同时使加工硬化现象消失。影响再结晶退火后晶粒大小的因素（1） 加热温度的影响【温度越高，原子扩散能力越强，晶界越易迁移，晶粒长大也越快】（2） 冷变形量的影响【主要与金属变形的均匀
8、度有关，如果变形不均匀，再结晶退火后的晶粒越大。】（3） 保温时间要点五 金属的热加工冷热的加工是根据再结晶温度来确定的，在再结晶温度以下的塑性变形为冷加工；在再结晶温度以上的塑性加工为热加工。【熔点高的金属再结晶温度高，热加工温度也高。】热加工对金属组织与性能的影响（1） 消除铸态金属的组织缺陷。【气孔和疏松焊合（手段是热轧/锻造），金属的致密度与力学性能提高。】（2） 细化晶粒【晶粒细化（塑性变形和再结晶作用），热加工金属的晶粒大小与变形程度和终止的温度有关。】（3） 形成锻造流线（4） 形关成带状组织第三章 合金的相结构与二元合金相图要点一 合金的相结构合金的基本概念（1） 合金【两种或
9、两种以上的元素组成的具有金属特性的物质。】（2） 组元【组成合金的最基本的独立物质。例如 】（3） 合金系【由若干给定组元按不同比例配成一系列不同成分的合金，一系列合金，构成一个合金系统，简称合金系。】（4） 相【物质中凡成分均匀，结构相同，原子聚集状态相同并与其他部分有界面分开的均匀组成部分。】（5） 组织【用金相观察方法，在其内部看到的涉及晶体或晶粒的大小/方向/形状/排列等组成关系的结构情况。】（6） 结构【晶体中原子排列的几何形式。】合金的相结构【两大类：固溶体和金属化合物】（1） 固溶体：固态下一种组元的晶格内溶解了另一种元素的原子，形成的晶体相称为固溶体。【多的为溶剂，少的为溶质。
10、】【A置换固溶体在一定条件下能无限固溶；B间隙固溶体，嵌入各节点之间的空隙内形成的固溶体。】（2） 金属化合物【正常/电子/间隙化合物三种】 要点二 匀晶相图测定相变临界点的方法有：热分析法、金相法、膨胀法、磁性法、电阻法、射线法结构分析法等。固溶体合金结晶时所结晶出的固相成分与液相的成分不同，这种结晶是异分结晶或选择结晶。而纯金属结晶时，所结晶出来的晶体与母体相的化学成分完全一样，称为同分结晶。杠杆定律【只适用于两相区。】如上右侧的叙说。枝晶偏析实际生产条件下，合金液体浇入铸型后，冷却速度都不是很缓慢的，因此合金不可能完全按上述的平衡过程进行结晶。由于冷却速度快，原子的扩散过程落后于结晶过程
11、，合金成分的均匀化来不及进行，因此每一温度下的固相平均成分将要偏离相图上固相线所示的平衡成分。这种偏离平衡条件的结晶，称为不平衡结晶，不平衡结晶所得的组织，称为不平衡组织。不平衡结晶的结果，使晶粒内部的成分不均匀，先结晶的晶粒心部与后结晶的晶粒表面的成分不同，由于它是在一个晶粒内的成分不均匀现象，所以称为晶内偏析。【枝晶偏析实际上也是晶内偏析。】相图中的液相线与固相线之间的水平距离与垂直距离越大，偏析越严重。偏析原子的扩散能力愈大，则偏析程度越小。要点三 共晶相图共晶转变的产物为两个固相的机械混合物，称为共晶体。匀晶转变;一定成分的液态合金在一定结晶温度区间结晶，形成一种相同成分的固溶体合金的过程。共晶转变：一定成分的液态合金在一定温度下同时结晶出两种固定成分固相的转变过程。包晶转变：两种不同成分的液相和固相在一定温度形成另一种不同的固相的结晶转变过程。共析转变：一定的固相合金在一定温度下形成两种不同成分的固相的结晶转变过程。10
