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1、一、名词概念解释晶格 晶胞 晶面 晶向 均匀形核非均匀形核过冷 过冷度行核率 长大速率 平面长大枝晶长大滑移 孪生 纤维组织加工硬化回复 再结晶 合金组元 相 固溶体金属化合物过冷奥氏体残余奥氏体珠光体索氏体托氏体贝氏体 马氏体临界冷却速度淬透性淬硬性退火 正火 淬火 回火表面淬火回火马氏体回火索氏体回火托氏体热硬性 自然时效人工时效回火稳定性时效强化用以描述 晶体中原子排列规则的空间结构称为晶格，从晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小的几何单元，这个最小的几何单元为晶胞。在晶格中，由一系列原子做组成的平面称为晶面。任意两个原子之间连线所指的方向称为晶向。均匀形核： 晶核在均匀液相中 由液
2、相的一些原子集团直接形成，不受杂质粒子或外表面的影响 。非均匀形核： 在液相依附杂质或表面形成晶核。过冷： 纯金属的实际开始结晶温度总是低于理论结晶温度。过冷度： 理论结晶温度与实际开始结晶温度之差。形核率： 单位时间单位体积液相中形成的晶核数目。长大速度： 单位时间内晶体表面沿其法线方向向前推进的距离。平面长大： 液、固界面始终保持平直的表面向液相中长大。枝晶长大： 在负的温度梯度条件下，如果晶体表面有一晶芽凸出，必然伸到前面过冷度较大的液相中，它的生长速度立即增大，比周围晶体更快地长大和分枝。滑移：在外力的作用下晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面和晶向发生相对位移。孪生：当晶体在切应力的
3、作用下发生孪生变形时，晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分晶体做均匀切变，在切变区域内，与孪晶面平行的每层原子的切变量与它距孪晶面的距离成正比，并不是原子间距的整数倍。纤维组织： 金属与合金经塑性变形，在外力作用下，随着金属外形的变化，其内部的晶粒形状也会发生变化，晶粒沿变形方向拉长、压扁，当变形量很大时，各晶粒将会被拉长成细条状或纤维状，晶界变得模糊不清，此时，金属的性能也将会具有明显的方向性，如纵向的强度和塑性远大于横向。加工硬化：随着塑性变形程度的增加， 金属的强度增加， 而塑性、韧性下降，产生所谓加工硬化现象。回复： 当加热温度不高时，原子的活动能力不大，故显微组织无明显变化，
4、冷变形金属的晶粒外形仍存在，力学性能变化不大，电阻率显著减小，微观内应力显著降低。再结晶： 冷变形金属加热到一定温度后，由于原子获得更大活动能力，显微组织发生明显变化，在原来的变形组织中重新产生了新的等轴晶粒，加工硬化现象消除，力学性能和物理性能恢复到变形前的水平。合金：两种或两种以上的金属， 或金属与非金属组成的具有金属特性的物质。组元： 组成合金最基本、最独立的物质。相：具有一定的晶体结构和性质，具有均匀的化学成分。固溶体： 溶质原子溶入固态的溶剂中，并保持溶剂晶格类型 而形成的相。金属化合物： 合金组元按一定比例发生相互作用而形成的一种新相。过冷奥氏体： 共析钢过冷到A1温度以下，奥氏体
5、在热力学上处于不稳定状态，在一定条件下会发生分解转变，这种在A1以下存在且不稳定的、将要发生转变的奥氏体。残余奥氏体： 奥氏体向马氏体的转变是不完全的，即使冷却到Mf点以下，也不可能获得100%的马氏体，总有部分奥氏体未能转变而残留下来，这部分的奥氏体称为残余奥氏体。珠光体： 和 Fe3C 的机械混合物。索氏体、托氏体： 过冷奥氏体向珠光体转变时，随转变温度的降低，原子扩散能力下降，当温度高时，原子扩散容易，能作较远距离移动而形成较厚的铁素体和渗碳体片，反之，则片层较薄。根据珠光体中铁素体和渗碳体的片层间距，把珠光体型分为三种，即珠光体、索氏体和托氏体。贝氏体：过冷奥氏体在 C 曲线“鼻尖”至
6、 Ms 之间温度范围的等温转变产物。马氏体： 碳在-Fe中的过饱和固溶体。临界冷却速度： 获得全部马氏体组织的最小冷却速度。淬透性： 钢在淬火时获得的有效淬硬深度的能力。淬硬性： 钢在正常淬火条件下其马氏体所能达到的最高硬度。退火：将钢加热到临界点以上或以下，保温后缓慢冷却，获得以珠光体为主的组织的热处理工艺。正火：将钢加热到 Ac3 或 Accm 以上 3050摄氏度，保温后在空气中冷却，得到以索氏体为主的组织的热处理工艺。淬火：将钢加热到Ac3 或 Ac1 以上 3050 摄氏度，保温后快速冷却，获得以马氏体或下贝氏体为主的组织的热处理工艺。回火： 将淬火钢加热到AC1 以下的某一温度保温
7、后进行冷却的热处理工艺。表面淬火 ： 是在不改变钢件化学成分和心部组织的情况下，采用快速加热将表面层奥氏体化后进行淬火，以达到强化工件表面的热处理方法。回火马氏体 ：回火温度为 150250的回火组织。回火托氏体 ：回火温度为 350500的回火组织。回火索氏体 ：回火温度为 500650的回火组织。热硬性 ：是指钢在较高温度下，仍能保持较高硬度的性能。自然时效： 将铸件长时间置于室温环境下使应力缓慢松驰，从而使铸件尺寸稳定的处理。人工时效： 将钢件加热到 120-150 摄氏度，或更低的温度（ 80-120度）长时间保温后（ 5-20 小时）随炉或取出在空气中冷却，消除或减小钢内的微观应力、
8、机械加工残余应力，防止变形及开裂，稳定组织以稳定零件形状及尺寸的处理。回火稳定性 ：淬火钢对回火过程中发生的各种软化倾向（如马氏体的分解，碳化物的析出与铁素体的再结晶）的抵抗能力。时效强化 ：是指在固溶了合金元素以后，在常温或加温的条件下，使在高温固溶的合金元素以某种形式析出（金属间化合物之类），形成弥散分布的硬质质点，对位错切过造成阻力，使强度增加，韧性降低。二、思考题1、常见的金属晶体结构有哪几种？试画出晶胞简图，说明其晶格常数特点。体心立方、面心立方、密排六方2、位错的定义是什么？了解三种基本位错的模型及特点。位错：晶体中已滑移与未滑移的边界线。螺型位错、刃型位错、混合位错刃型位错的特征
9、：1、刃型位错 有 一额外半原子面。2、位错线的周围存在晶格畸变，刃型位错既有正应变，又有切应变。对刃型错位滑移面上方晶格受压应力，滑移面下方晶格受拉应力，滑移面上只受切应力。负刃型位错与此相反。3、刃型位错线与晶体滑移方向垂直 ，位错线运动方向垂直于位错线。螺型位错的特征：1、 螺型位错 没有 额外的半原子面，但位错面附近原子呈螺旋形排列。2、 螺旋位错线是一个具有一定宽度的膝上的晶格畸变管道，它只有切应变而无正应变， 其应力场呈轴对称分布。3、 螺型位错线与晶体滑移方向平行 ，位错线运动方向垂直于位错线。3、何为晶体缺陷？金属中存在哪些晶体缺陷？晶体缺陷：在实际晶体中，总是不可避免地存在着
10、一些原子偏离规则排列的不完整性区域。分为点缺陷、线缺陷、面缺陷。点缺陷：指在三维尺度上都很小，不超过几个原子直径的缺陷。常见的点缺陷有：空位。间隙原子、置换原子。线缺陷：各种类型的位错，它是在晶体中某处有一列或若干列原子发生了有规律的错排现象，使长达数万个原子间距、宽约几个原子间距范围内的原子偏离其平衡位置，产生畸变。面缺陷：主要指晶界、晶相和亚晶界。4、结晶的热力学条件是什么？结晶的热力学条件是：具有一定的过冷度。凡金属晶格缺陷会引起晶格畸变，一般会使金属的强度、硬度上升，韧性下降。5、 在具有一定过冷度的金属液体结晶时，液体和固相晶体的自由能差 （ G=G固-G 液）0；金属结晶时的冷却速
11、度越快，结晶后的晶粒越小， 其强度越高， 塑性和韧性高。金属结晶的基本规律： 金属结晶过程都是形核与长大的过程，而且两者交错重叠进行，这是结晶过程遵循的基本规律。6、对晶核的形成和长大来说，过冷度是驱动力，过冷是必须条件。7、变形金属在加热时，会发生回复、再结晶、晶粒长大三个阶段的变化。8、热加工“纤维组织”使金属力学性能具有明显各向异性，纵向的强度、塑性、韧性优于于横向。“带状组织”即合金中各相沿着变形方向交替地呈带状分布材料性能恶化7、常用力学性能指标包括哪些？试列举单向静态拉伸试验中的基本力学性能指 标 金属的力学性能是指金属在外力作用下或外力与环境因素联合作用下所表 现的行为。常用力学
12、性能指标包括：强度、硬度、塑性、韧性、耐磨性、缺口敏 感性等。 单向静态拉伸试验中的基本力学性能指标有：屈服强度 0.2 ， 抗拉强度 b， 断后伸长率 和断后收缩率 。 10、合金中的基本相结构是什么？ 固体合金中的基本相结构分为：固溶体和金属化合物。 固溶体又分为置换固溶体和间隙固溶体 金属化合物分为，正常价化合物，电子化合物，间隙化合物（又分为间隙相 和复杂结构间隙化合物）9、固溶体是溶质原子溶入固态的溶剂中，并保持溶剂晶格类型而形成的相。工业上所用的材料，绝大部分使用固溶体为基体的，有的甚至全由固溶体组成。按溶质原子在溶剂晶格中所处位置不同，可将固溶体分为置换固溶体和间隙固溶体两类。1
13、0、晶粒大小对金属力学性能有何影响？怎样控制铸件晶粒大小？实际生产中常用什么有效方法获得细晶粒？细晶粒金属具有较高的综合力学性能，即强度、硬度、产塑性及韧性都比较好。因此，生产上对控制金属材料的晶粒大小相当重视，如采取必要的措施来细化晶粒。增加过冷度；变质处理振动11、简述铸锭的典型组织及缺陷。铸锭的典型组织：表层细晶区；柱状晶区；中心等轴晶区缺陷：缩孔；气孔；夹杂物12、为什么金属晶粒越细，强度越高，塑性与韧性也愈好？由于晶界上存在晶格畸变， 阻碍位错的运动， 在室温下对金属材料的塑性变形有阻碍作用， 在宏观上表现为使金属材料具有更高的强度和硬度，显然，晶粒越细，金属材料的强度和硬度越高。同
14、样，晶粒越细，裂纹传播（扩展）所消耗的能量越多，裂纹在不同位向的晶粒中传播越困难，金属的断裂韧性越好。13、金属经塑性变形后会造成哪几种残余内应力？（1）宏观内应力；（2）微观内应力（ 3）点阵畸变14、再结晶后的晶粒大小主要取决于什么因素？（1）加热温度与时间：加热温度越高，时间越长，晶粒就越大（2）变形度：临界变形度以下，只有部分晶粒破碎，而另一部分则不变形，此时晶粒不均匀长大， 大晶粒吞并小晶粒， 所以晶粒粗化； 当变形量超过临界变形度后，随着变形量的增加，晶粒破碎的程度越大，再结晶后的晶粒越细。在临界变形度夏，晶粒粗化倾向最大。（3）原始晶粒尺寸和均匀度：当变形度一定时，原始材料的晶粒
15、度越均匀，则再结晶后的晶粒越细。（4）合金元素及杂质： 一方面增加变形金属的储存能，一方面阻碍晶界的运动，一般起细化晶粒的作用。15、试分析钢材在热变形加工（如锻造时） ，为什么不出现硬化现象？由于热加工是在高于再结晶温度以上的塑性变形过程，所以因塑性变形引起的硬化过程和回复再结晶软化两个相反过程几乎同时存在，这时的回复再结晶是边加工便发生的，因此不存在加工硬化现象。16、Fe-Fe3C 相图，标出各点温度及含碳量，各点含碳量的意义。相组成物和组 织组成物，三个基本反应方程式，计算碳钢的相组成物和组织组成物。17、指出铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体的符号、定义及特点。铁素体： 碳在 -
16、Fe 中形成的固溶体，强度和硬度低，而塑性和韧性好。奥氏体： 碳在 -Fe 中形成的固溶体，强度硬度较低，而塑性韧性较高。渗碳体：铁与碳的稳定化合物，Fe3C ，硬度高，但脆性大，塑性差。珠光体：共析转变的产物，片层状的渗碳体与铁素体的机械混合物，用P表示，珠光体有较高的综合机械性能莱氏体： Ld 和 Fe3C的混合物。脆性的 ,硬度高 ,耐磨性好18、二元合金相图中，最多可有3 相平衡共存，在相图中表现为水平线。20、随含碳量的增加，渗碳体的数量、分布、形态如何变化？随着含碳量的增加， 三次渗碳体沿铁素体晶界呈片状析出，降低铁的塑性和韧性；二次渗碳体呈网状或针状分布，一次渗碳体呈长条状。21、碳钢中的常存杂质有Si 、Mn 、S、 P，其中 S、p 是有害元素，因为P会引起冷脆， S 会引起热脆。26、珠光体、贝氏体、马氏体组织各有哪几种基本类型？它们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点？珠光体：转变温度在A1鼻尖范围内，（珠光体、索氏体、托氏体）是铁素体和渗碳体的片层机械混合物，三者之间并无本质区别， 片层越薄， 强度和硬度
