金属完全手打版

1、 NO.1金属：具有正的电阻温度系数的物质。晶体：物质的质点（分子、原子、离子）在三维空间中有规则地周期性的重复排列的物质。晶格（点阵）：将实际质点（分子、原子、离子）抽象成纯粹的几何点称为阵点或节点，用以描述晶体中原子排列规律性的空间格架称为空间点阵。简称晶格或点阵。晶胞：从晶格中选取一个能够完全反应晶格特征的最小几何单元来分析阵点排列的规律性，这个最小的几何单元称为晶胞。同素异构（多晶型转变）：当外部条件（如温度或压强）发生改变时，金属内部由一种晶体结构向另一种晶体结构的改变。固溶体：合金的组元以不同的比例相互混合，混合后形成的固相的晶体结构与组成合金的某一组元的相同。化合物；合金组元中发

2、生相互作用而形成的一种新相，又称为中间相，其晶格类型和性能均不同于任一组元，一般可以用分子式大致表示其组成。空位：在某一温度下的某一瞬间，总有一些原子具有足够高的能量，以克服周围原子对它的约束，脱离开原来的平衡位置迁移到别处，其结果就是在原位置上出现了空节点。肖脱基空位：脱离平衡位置的原子迁移到晶体的表面上。弗兰克尔空位：脱离平衡位置的原子迁移到晶格的间隙中。位错：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，使长度达几百至几万个原子间距，宽约几个原子间距范围内的原子离开其平衡位置，发生了有规律的错动。晶界：晶体结构相同但位向不同的晶粒之间的界面。小角度晶界：相邻晶粒的位相相差小于1

3、0°。 类型：对称倾侧晶界、扭转晶界。大角度晶界：相邻晶粒的位相相差大于10°，在邻接处的形状是由不规则的平均距离。典型晶面的晶面间距：是指某一晶面族相邻晶面间的平均距离。柏氏矢量与位错线的关系确定位错性质：位错线与柏氏矢量垂直-刃型位错。 位错线与柏氏矢量平行-螺型位错。NO.2纯金属结晶的宏观现象：1.过冷现象：金属在结晶之前，温度连续下降，当液态金属冷却到理论结晶温度Tm（熔点）时，并未开始结晶，而是需要继续冷却到Tm之下某一温度Tn，液态金属才开始结晶。金属的实际结晶温度Tn与理论结晶温度Tm之差，称为过冷度，过冷度越大则实际结晶温度越低。2.结晶潜热：当液态金属的

4、温度到达结晶温度Tn时，由于结晶潜热的释放，补偿了散失到周围的热量，所以在冷却曲线上出现了平台，结晶过程结束，结晶潜热释放完毕，冷却曲线便又继续下降。均匀形核：液相中各个区域出现新相晶核的几率都是相同的，是指液态金属绝对纯净，无任何杂质、也不和型壁接触，只是依靠液态金属的能量变化，由晶胚直接形核的过程。非均匀形核:新相优先出现于液相中的某些区域，晶胚常常依附于固态杂质质点（包括型壁）上形成晶核。均匀形核的形核功：临界晶核的自由能变化为正值，恰好是临界晶核的表面能的1/3，说明体积自由能的下降只补偿了表面能增加的2/3。固液相面的微观结构：1.光滑界面：微观尺度：呈参差不齐的锯齿状。原子尺度：光

5、滑平整。2.粗糙界面：微观尺度：平整。原子尺度：界面高低不平存在过渡层。NO.3相图：是表示合金系中的合金状态，与温度、成分之间关系的图解。组织：由于形成条件不同，形成具有不同形状，大小数量及分布的相互结合而成的综合体。表象点：在成分和温度坐标平面上的任意一点。相律：是检验、分析和使用相图的重要工具：f=c-p+2;当系统的压力为常数时为：f=c-p+1;c是系统的组元数，p为平衡条件下系统的相数，f为自由度。异分结晶（选择结晶）：固溶体合金结晶时所结晶出的固相成分和液相成分不同，这种结晶出的晶体与母体化学成分不同的结晶称为异分结晶。同分结晶：纯金属结晶时，所结晶出的晶体与母体的化学成分完全一

6、样，称为同分结晶。枝晶偏析：在一个晶粒内部化学成分不均匀的现象，称为晶内偏析。由于固溶体晶体通常是树枝状，枝干和枝间的化学成分不同，所以又称为枝晶偏析。区域偏析：固溶体合金在不平衡结晶时造成的大范围内化学成份不均匀的现象叫做宏观偏析或区域偏析。成份过冷：平衡结晶温度与实际温度之差即为过冷度，这个过冷度是由于液相中的成分变化而引起的，所以称之为成份过冷。伪共晶：当不平衡结晶时，成分在共晶点附近的亚共晶或过共晶合金，也可能得到全部共晶组织，这种非共晶成分的合金所得到的共晶组织称为伪共晶。离异共晶：在先共晶相数量较多而共晶组织较少的情况下，有时共晶组织中先与共晶相相同的那一相，会依附于先共晶相上生长

7、，剩下的另一相则单独存在于晶界处，从而使共晶组织的特征消失，这种两相分离的共晶称为离异共晶。固溶体合金在结晶时有两个显著特点：1.异分结晶：固溶体合金结晶时所结晶出的固相成分与液相成分不同，这种结晶出的晶体与母体化学成分不同的结晶称为异分结晶，而纯金属结晶时，所结晶的晶体与母体的化学成分完全一样。2.固溶体合金的结晶需要一定的温度范围。NO.6滑移：晶体的两部分之间沿着一定的晶面和一定的晶向发生的一种相对滑动，即不改变晶体的点阵类型，也不影响取向，只是在表面出现了一系列台阶状的痕迹，这就是在显微镜下出现的滑移带。孪生：在切应力作用下晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面（孪生面）与晶向（孪生向

8、）产生一定角度的均匀切变过程，发生切变的区域称为孪晶或孪晶带。滑移和孪晶的区别：1.孪生发生均匀的切变，而滑移不均匀，只集中在一些滑移面上进行；2.孪晶是的萌生所需要临界分应力要比滑移大的多，因此孪晶通常发生在滑移受阻引的局部；3.侵蚀后可以看见孪晶，而滑移则不是；4.孪生后晶体变形部分与未变形部分成镜面对称关系，位向发生变化，而滑移后晶体各部分位向关系并未改变；5.孪生本身对塑性变形的贡献不大，但形成的孪晶改变了，晶体的位向使新的滑移产生；6.只有在滑移很难进行的条件下，晶体尺寸发生孪晶变形，在晶体取向不利于滑移时常以孪生方式进行塑性变形。为什么晶粒越细，屈服强度越高：位错塞积群的位错数n与

9、障碍物至位错源的距离L成正比，经计算，塞积群在障碍处产生的应力集中=n0,式中的0为一个位错产生的应力集中在滑移方向的分切应力值，此式说明，在塞积群前端产生的应力集中是0的n倍，L越大，则塞积的位错数目n越多，造成的应力集中便越大。变形织构：在塑性变形过程中，随着变形程度的增加，各个晶粒的滑移面和滑移方向逐渐向外力转动，当变形量很大时，各晶粒的取向会大致趋于一致，从而破坏了多晶体中各晶粒取向的无序性，这一现象称为晶粒的择优取向，变形金属中的组织状态称为变形织构。变形织构主要有两种类型：1.拉拔时形成的织构称为丝织构，其主要特征是各个晶粒的某一晶向大致与拉拔方向平行。2.轧制时形成的织构称为板织

10、构，其主要特征是各个晶粒的晶面与轧制平面平行，而某一晶向与轧制时的主变形方向平行。滑移系：一个滑移面和此面上的一个滑移方向结合起来组成滑移系。回复：是指经冷塑性变形的金属在加热时，在光学显微组织发生改变前所产生的某些亚结构和性能的变化过程。再结晶：冷变形金属的加热温度高于回复温度时，在变形组织的基体上产生新的无畸变的晶核，并迅速长大形成等轴晶粒逐渐取代全部变形组织，这个过程称为再结晶。回复机理：1.低温回复：点缺陷主要是空位移动，使使点缺陷密度明显下降； 2.中温回复：原子有很大活动力，位错也开始运动，位错密度降低。 3.高温回复：位错不但可以移动，而且可以攀移，构成小角亚晶界。再结晶形核机制

11、：某些亚结晶界的迅速长大而变为核心，即亚晶形核，多发生在较大冷塑性变形的金属中。原晶界的某些部位突现迅速成长而变为核心，即突出形核，多发生在较小冷塑性变形的金属中。NO.9珠光体：是铁素体和渗碳体来年各项的机械混合物，按渗碳体的形态，可分为片状珠光体和粒状珠光体两种。马氏体：是碳在-Fe中的过饱合固溶体具有很高的强度和硬度。贝氏体：是含碳过饱合的铁素体和碳化物组成的机械混合物。过冷奥氏体：在临界温度以下处于不稳定状态的奥氏体称为过冷奥氏体。回火：是将淬火钢加热到低于临界A1的某一温度，保温一段时间，使淬火组织转变为稳定的回火组织，然后以适当的方式冷却到室温的一种热处理工艺。Mf:马氏体转变终了

12、温度。Ms：奥氏体和马氏体两项自由能差达到相变所需的最小驱动力值时的温度（开始发生马氏体转变的温度）钢在加热和冷却是临界温度物理意义：AC1-加热时珠光体转变为奥氏体的开始温度；Ar1-冷却时，奥氏体转变为珠光体的开始温度；AC3-加热时偏共析铁素体全融入奥氏体；Ar3-冷却时，析出偏共析铁素体开始；ACcm-加热时，二次渗碳体全部融入奥氏体；Arcm-冷却开始，析出二次渗碳体。马氏体转变的特点：1.热力学特点：G=Gv+(Gs+Ge)。2.晶体学特点：无扩散性、切变性、共格性、严格的位向关系和惯习面。3.动力学特点：马氏体的降温转变、奥氏体的稳定性：热稳定化和机械稳定化。4.马氏体转变的可逆

13、性，在一定范围内转变。贝氏体转变特点：1.热力学特点：G=Gr+(Gs+Ge)。2.晶体学特点:切变性、共格性、位向关系和惯习面。3.动力学特点：铁素体晶核形成后，当碳浓度起伏合适且晶核超过临界尺寸时便开始长大，在其长大的同时，过饱合的碳从铁素体向奥氏体扩散，并于铁素体条间或铁素体内部沉淀析出碳化物，因此，贝氏体长大速度受碳的扩散控制。钢由珠光体到奥氏体转变的四个过程：1.奥氏体的形核：奥氏体晶核通常都是优先在铁素体和渗碳体的相界面上形成珠光体群边界也能成为奥氏体的形核部位。2.奥氏体长大：速度受碳的扩散控制，并于相界面碳浓度差有关。3.剩余渗碳体溶解：剩余在奥氏体中的渗碳体通过碳原子的扩散，

14、不断溶入奥氏体中，使奥氏体的碳浓度逐渐趋于共析成分。4.奥氏体成分均匀化：继续延长保温时间或升温，通过碳原子的扩散，奥氏体碳浓度逐渐趋于均匀化。珠光体分枝形成机制：珠光体形成是基本上没有侧向长大，渗碳体片只是以分枝方式纵向生长，使其与相邻的奥氏体贫碳，从而促使铁素体在渗碳体枝间形成，因此一个珠光体团中的渗碳体是一个单晶体，渗碳体枝间的铁素体也是一个单晶体，即一个珠光体团是由一个铁素体晶粒和一个渗碳体晶粒互相穿插起来，通过“搭桥”而形成的。低碳钢-板条马氏体（显微结构）-位错（亚结构）高碳钢-针状、片状、竹叶状（显微结构）-孪晶（亚结构）NO.10退火：将组织偏离平衡状态的钢加热到适当的温度，保

15、温一定时间，然后缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。正火：是将钢加热到Ac3点火ACcm以上适当的温度，保温一定时间，使之完全奥氏体化，然后再空气中冷却，以得到珠光体类型组织的热处理工艺。淬火：将钢加热到临界点，AC3或AC1以上一定温度，保温一定时间，然后以大于临界淬火温度的速度冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体（或贝氏体）组织的热处理工艺。淬透性：是指钢在淬火是获得马氏体的能力，其大小用钢在一定条件下淬火所获得的淬透层深度表示（淬透层越深，淬透性越好）淬硬性：是指钢淬火后形成的马氏体组织所能达到的硬度，主要取决于马氏体中的含碳量质量分数。化学热处理：是将钢件置于一定温度的活性介质中保

16、温，使一种或几种元素溶入它表面改变其化学成份和组织，起到改进表面性能，满足技术要求的热处理过程。化学热处理的目的：对零件表面和心部有不同要求的零件，采用化学热处理满足性能要求。铁素体：是碳溶于-Fe中的间隙固溶体，为体心立方晶格，常采用符号F或表示。奥氏体：是碳溶于-Fe中的间隙固溶体，为面心立方晶格，常采用符号A或表示。渗碳体：是铁与碳形成的间隙化合物，可以用符号Cm表示，是铁碳相图中的重要基本相。亚结构：泛指尺寸比晶粒更小的所有细微组织。亚晶界：泛指尺寸比晶粒更小的所有细微组织的分界面。气体渗碳原理：1.渗碳介质的分解：原料气组分稳定的情况下，只要控制气氛中微量组分CO2、H2O、CH4、

17、O2的任何一个含量，便可以控制反应到达其一个平衡点，从而达到控制气氛碳势的目的。2.碳原子的吸收：要使反应生成的活性碳原子被钢件表面吸收，必需满足以下条件：工件表面清洁，无外来阻挡，为此工件入炉前务必清理表面；活性碳原子被吸收后，剩下的CO2、H2或H2O需及时驱散，否则反应就无法继续进行，这就要求炉气有良好的循环；控制好分解和吸收两个阶段的速度，使之恰当分配，如供给碳原子的速度大于吸收的速度，工件上便会出现积碳，这会在一定程度上影响吸收速度。3.碳原子的扩散：碳原子由表面向心部的扩散是渗碳得以进行并获得一定深度渗碳层所必需的，扩散的驱动力是表面与心部间碳的浓度梯度。成分过冷：在固液界面前方一定范围内的液相中，其实际温度低于平衡结晶温度，在界面前方出现了一个过冷区域，平衡结晶温度与实际温度