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1、工程材料及热处理第一部分 名词解释第一章 材料的结构与性能1、 金属键：通过共有化的自由电子和正离子依靠静电引力结合的方式。 金属的宏观特性：导电性导热性不透明有光泽具有正电阻温度系数塑性、延展性书P12 表1-1 2、 晶体：内部质点（原子、离子或分子）在三维空间按一定规律进行周期性重复排列的固体。晶体与非晶体的区别：根本区别：内部质点排列的规律不同，即结构不同。（1） 晶体有一定的熔点，而非晶体则没有。（2） 晶体具有各向异性，而非晶体是各向异性。（3）3、 空间点阵或晶格：将晶体的内部质点抽象为几何点得到的由几何点构成的空间构架。4、 晶胞：能完全反应点阵特征的最小的几何单元。5、 晶面
2、：通过将晶体中由原子构成的平面。6、 晶向：任意两个原子的连线方向。7、 晶体缺陷：实际金属中，因一些原子在外在因素的作用下偏离平衡位置破坏晶体中原子排列的规律性，形成的微小不完整区域。根据几何形状特征，可将晶体缺陷分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三类。点缺陷：空位、间隙原子和置换原子线缺陷：也称为位错（位错密度用X射线或透射电镜测定）面缺陷：晶界、亚晶界8、 合金：由两种或两种以上的金属元素（或金属元素与非金属元素）组成的具有金属特性的物质。9、 相：合金中具有同一聚集状态、同一结构、同一性质，并与其他部分有界面分开的均匀组成部分。10、 固溶体：溶质原子溶入固态金属溶剂晶格中所形成的均一的、保持
3、溶剂晶体结构的合金相称为固溶体。间隙固溶体：溶质原子不是占据溶剂晶格结点位置，而是填入溶剂晶格的某些间隙位置所形成的固溶体。置换固溶体：溶质原子占据了溶剂晶格的某些结点位置所形成的的固溶体。11、 固溶强化：由于固溶体中的晶格畸变区会与位错产生交互作用，会阻碍位错运动，从而引起合金的塑性及韧性有所下降，强度有所提高。12、 金属间化合物：两组元形成合金时，当超过固溶体的溶解极限时，形成的一种晶体结构不同于任一组元的新相，称为金属间化合物，也称中间相。第二章 金属材料组织与性能的控制1、 结晶：液态金属到固态金属的过程。2、 过冷：液态金属必须冷却到理论结晶温度Tm以下某一个温度T时才开始结晶，
4、这个现象称为过冷。3、 结晶潜热：伴随着液态向固态转变而释放的热量称结晶潜热。4、 均质形核：从过冷液态金属中自发形成晶核的过程。5、 异质形核：液态金属原子，依附于模壁或液相中未熔固相质点表面，优先形成晶核的过程。6、 晶体长大机制：粗糙界面的长大机制连续垂直长大机制光滑界面的长大机制侧向长大机制7、 细晶强化：晶粒细化使金属机械性能提高的现象。细化晶粒的途径：增大形核率N和降低长大速度。细化晶粒的方法：增大液态金属的过冷度和孕育（变质）处理。8、 杠杠定律：在结晶过程中，液、固二相的成分分别沿液相线和固相线变化。液、固二相的相对量关系，如同力学中的杠杆定律。9、 匀晶相图：两个组元在液态和
5、固态均能无限互溶，在结晶时发生匀晶转变的相图。10、 晶内偏析：晶粒内部化学成分不均匀的现象。11、 枝晶偏析：由于固溶体结晶时一般按树枝状方式生长，先结晶的枝干和后结晶的枝间成分也不相同。严重的枝晶偏析会使合金的力学性能降低，主要是降低塑性和韧性以及耐蚀性等。生产中常用均匀化退火（扩散退火）方法来消除枝晶偏析。11、 共晶相图：两组元在液态能无限互溶，在固态只能有限溶解，并且具有共晶转变的合金相图。12、 固溶处理：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象。13、 弥散硬化：合金中以固溶体为主再加上适量的金属间化合物弥散分布，会提高合金的强度、硬度及耐磨性。14、 共析相
6、图：两组元在液态能够无限互溶，在固态只能有限互溶，并具有共析转变的相图。15、 同素异构转变：一些金属，在固态下随温度或压力的改变,还会发生晶体结构变化，即由一种晶格转变为另一种晶格的变化，称为同素异构转变。16、 热脆：硫17、 冷脆：磷18、 滑移：晶体在切应力作用下，其一部分沿一定的晶面和一定的晶向相对另一部分发生的相对滑动现象。19、 回复、再结晶20、 冷加工：金属材料的冷形变加工，形变加工时产生加工硬化。21、 热加工：金属材料的热形变加工，不产生加工硬化。22、 加工硬化：随着塑性变形的增加，金属的强度、硬度迅速增加；塑性、韧性迅速下降的现象。23、 热处理：通过对钢件加热、保温
7、和冷却的操作方法，来改善其内部组织结构，以获得所需要性能的一种加工工艺。24、 奥氏体：奥氏体是C在铁中的间隙固溶体，面心立方结构，最大溶碳量2.11%，高塑性、低屈服强度相变过程容易产生塑性变形，比容在钢的组织中最小，密度最大相变中容易产生体积变化（MA 4.234%）奥氏体形成速度与加热温度、加热速度、钢的成分以及原始组织等有关。22、 过冷奥氏体：在临界点以下存在的不稳定的且将要发生转变的奥氏体。冷却方式：等温冷却方式和连续冷却方式。23、珠光体：铁素体和渗碳体的机械混合物。 24、索氏体：在650600温度范围内形成层片较细的珠光体。 25、屈氏体：在600550温度范围内形成片层极细
8、的珠光体。 26、贝氏体：过饱和的铁素体和渗碳体组成的混合物。 27、马氏体：碳在-Fe中的过饱和固溶体。 28、奥氏体:碳在-Fe中形成的间隙固溶体. 29、残余奥氏体：M转变结束后剩余的奥氏体。 30、退火：将工件加热到临界点以上或在临界点以下某一温度保温一定时间后，以十分缓慢的冷却速度（炉冷、坑冷、灰冷）进行冷却的一种热处理操作。 31、正火：将工件加热到Ac3或Accm以上3080，保温后从炉中取出在空气中冷却。 32、淬火：将钢件加热到Ac3或Ac1以上3050，保温一定时间，然后快速冷却（一般为油冷或水冷），从而得马氏体的一种操作。 33、回火：将淬火钢重新加热到A1点以下某一温度
9、，保温一定时间后，冷却到室温的一种操作。 34、冷处理：把冷到室温的淬火钢继续放到深冷剂中冷却，以减少残余奥氏体的操作。 35、时效处理：为使二次淬火层的组织稳定，在110150经过636小时的人工时效处理，以使组织稳定。 36、淬火临界冷却速度（Vk）：淬火时获得全部马氏体组织的最小冷却速度。 37、淬透性：钢在淬火后获得淬硬层深度大小的能力。 38、淬硬性：钢在淬火后获得马氏体的最高硬度。 39、重结晶：由于温度变化，引起晶体重新形核、长大，发生晶体结构的改变，称为重结晶。 40、 调质处理：淬火后的高温回火。第三章 、工程材料无 第二部分 简答 1、常见的金属晶体结构有哪几种？-Fe、-
10、Fe、Mg各属何种晶体结构？ 答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；Fe属于体心立方晶格；Fe属于面心立方晶格；Mg属于密排六方晶格； 2、实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？ 答：如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加，金属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。因此，无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变，从而使晶体强度增加。同时晶体缺陷还会增加金属的电阻，降低抗腐蚀性能。 3、过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？ 答：冷却速度越大，则
11、过冷度也越大。随着冷却速度的增大，晶体内形核率和长大速度都加快，加速结晶过程的进行，但当冷速达到一定值以后则结晶过程将减慢，因为这时原子的扩散能力减弱。过冷度增大，结晶驱动力大，形核率和长大速度都大，且N的增加比G增加得快，提高了N与G的比值，晶粒变细，但过冷度过大，结晶发生困难。 4、金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响？ 答：金属结晶的基本规律是形核和核长大。受到过冷度的影响，随着过冷度的增大，晶核的形成率和成长率都增大，但形成率的增长比成长率的增长快；同时外来难熔杂质以及振动和搅拌的方法也会增大形核率。 5、在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？在生产中如何
12、应用变质处理？ 答：采用的方法：变质处理，钢模铸造以及在砂模中加冷铁以加快冷却速度的方法来控制晶粒大小。变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒。机械振动、搅拌。 6、产生加工硬化的原因是什么？ 答：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，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，随着变形量增加，由于晶粒破碎和位错密度增加，金属的塑性变形抗力将迅速增大，强度和硬度显著提高，而塑性和韧性下降，产生所谓
13、“加工硬化”现象。 7、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，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，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。 8、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
14、，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。 9、金属经冷塑性变形后，组织和性能发生什么变化？ 答：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；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；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；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。 10、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
