自学考试专题：金属材料与热处理复习.doc

第一章 金属的晶体结构1在金属晶体中通过原子中心的平面称为晶面，通过原子中心的直线，可代表晶格空间的一定方向，称为晶向。2实际晶体中的位错属于：线缺陷。在晶体缺陷中，属于线缺陷的有：位错。3晶体的面缺陷包括：晶体的晶界和亚晶界两类。晶体中的线缺陷有：螺旋位错和刃型位错。4晶体缺陷类型及特征：点缺陷。特征是三个方向上的尺寸都很小，相当于原子的尺寸，例如空位、间隙原子等；线缺陷。特征是在两个方向上的尺寸很小，另一个方向上的尺寸相对很大。属于这一类的主要是位错晶体中的线缺陷有：螺旋位错和刃型位错。面缺陷。特征是一个方向上的尺寸很小，另外两个方向上的尺寸相对很大，例如晶界、亚晶界等。第二章纯金属的结晶1金属的结晶形核的要点：液态金属的过冷度必须大于临界过冷度，晶胚尺寸必须大于临界晶核半径；临界晶核半径值大小与晶核的表面能成正比，与过冷度成反比；均匀形核既需要结构起伏，也需要能量起伏；晶核的形成过程是原子的扩散迁移过程，因此结晶必须在一定的温度下进行；在工业生产中，液体金属的凝固总是以非均匀形核方式进行。2金属晶粒大小，取决于结晶时形核率及晶核的生长速度。3晶粒的大小称为晶粒度，通常用晶粒的平均面积和平均直径来表示4决定晶体长大方式和长大速度的主要因素是晶核的界面结构和界面前沿液体中的温度梯度。5相起伏：短程有序的原子集团总是处于瞬间出现，瞬间消失，此起彼伏。这种不断变化着的短程有序原子集团称为结构起伏，或称为相起伏。第三章 二元合金的相结构与结晶1固态合金的基本相可分为固溶体和金属化合物两种。2合金固溶强化的基本原因是：晶格发生畸变。3杠杆定律可适用于匀晶、共晶、共析、二元合金相图两相区中两平衡相的相对含量的计算4匀晶转变：结晶时总是从液相结晶出单相的固溶体，这种结晶过程称为匀晶转变。第四章 铁碳合金1铁素体是碳溶于-Fe中形成的间隙固溶体。2奥氏体是碳溶于-Fe中形成的：间隙固溶体。3. 渗碳体是铁与碳所形成的金属化合物，其碳质量分数为6.69% 。4铁碳合金中含碳量位于4.36.69%之间的是过共晶白口铸铁。5铁碳合金中含碳量位于0.772.11%_之间的是过共析钢。6铁碳合金中含碳量位于4.36.69%之间的是共晶白口铸铁。7亚共析钢在室温下的基本组织为：P+F。(珠光体+二次渗碳体)8过共析钢在室温下的基本组织为：P+ Fe3C(珠光体+铁素体)9含碳量1.3%的铁碳合金，在缓慢冷却到室温时的组织为：珠光体、二次渗碳体。10金属的铸造性，包括金属的流动性、收缩性和偏析性等。11随着含碳量的增加，钢中组织变化：根据铁碳合金相图的分析，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，铁素体的量逐渐减少， 而渗碳体的量则有所增加。 随着含碳量的变化，不仅铁素体和渗碳体的相对量有变化， 而且相互组合的形态也发生变化。 第六章 金属及合金的塑性变形与断裂1金属单晶体的塑性变形有：滑移和孪晶。2冷热加工的区别在于加工后是否留下：加工硬化。3加工硬化：随着变形程度的增加，金属的强度、硬度提高， 而塑性、韧性下降的现象，称为加工硬化现象。4产生加工硬化的原因：位错密度随变形量增加而增加，从而使变形抗力增大。 随变形量增加，亚结构细化，亚晶界对位错运动有阻碍作用。 随变形量增加，空位密度增加。几何硬化。由于塑性变形时晶粒方位的转动，使各晶粒由有利位向墙到不利位札因而变形抗力增大。 第七章 金属及合金的回复与再结晶1再结晶：冷变形后的金属加热到一定温度或保温足够时间后，在原来的变形组织中产生了无畸变的新晶粒，这个过程称为再结晶。2再结晶退火：把冷塑性变形后的碳钢加热到大约650700°C，保温13小时，随后缓冷，这种工艺叫再结晶退火。 3钢在热加工后形成的纤维组织，是钢性能相应变化，即沿着纤维的方向上，具有较高的：抗拉强度。 4从金属学的观点来看，冷加工容易产生：加工硬化。 第八章 扩散第九章 钢的热处理原理1共析钢的奥氏体化包括：奥氏体的形核，奥氏体的长大，残余渗碳体的溶解和奥氏体成分的均匀化四个过程。2奥氏体转变为马氏体，需要很大的过冷度，其冷却速度应大于V临界，而且必须过冷到马氏体Ms温度以下。3采用真空加热或可控气氛加热，是防止氧化和脱碳的根本方法。4板条状马氏体的亚结构为板条状；片状马氏体的亚结构为羽毛状。5影响奥氏体形成速度的因素有：加热时间和保温时间、内部组织的影响、化学成分的影响等。6马氏体组织有两种形态分别是：板条、片状。 7过冷奥氏体高温转变将获得的组织有：珠光体、索氏体、托氏体。8贝氏体型转变有：上贝氏体型转变和下贝氏体型转变。9将钢加热到Ac3线以上，保温后在空气或随炉中冷却的热处理方式叫退火、正火。10贝氏体转变：钢在珠光体转变温度以下，马氏体转变温度以上的温度范围内，过冷奥氏体发生的转变称为贝氏体转变。11起始晶粒度：钢加热时，当珠光体刚刚全部转变为奥氏体时的奥氏体晶粒大小称为起始晶粒度。12同素异构转变：金属在（固态）下，随温度的改变，由（一种晶格）转变为（另一种晶格）的现象，称为同素异构转变。13奥氏体晶粒大小，对钢热处理后性能的影响：奥氏体晶粒大小对冷却后钢的性能有明显的影响，晶粒细小，冷却后产物组织的晶粒也细小。细晶粒组织不仅强度、塑性比粗晶粒高，尤其韧性有明显的提高。在钢加热时，为了得到细小均匀的奥氏体晶粒，就必须严格控制加热温度和保温时间。14钢的热处理的主要作用和目的：1）可以改变钢的内部组织结构；）可以显著提高钢的力学性能；）可以消除铸、锻、焊等热加工工艺造成的各种缺陷；）可以降低硬度，改善锻件毛坯的切削加工性能；）可提高工件表面抗磨损、耐腐蚀等能力。第十章 钢的热处理工艺1调质处理是淬火+高温回火复合热处理工艺。2钢的表面淬火有：感应加热、激光加热、电子束加热及火焰加热等淬火工艺。3通过加热使介质中的原子扩散渗入工件一定深度的表层，改变其化学成分和组织并获得与心部不同性能的热处理工艺叫做化学热处理。4为了适当降低碳素工具钢的硬度，改善其切削性能，常采用的预备热处理是：正火5碳钢的淬火工艺是将其加热到一定温度，保温一段时间，采用的冷却形式是：水中冷却。6为改善T10钢的切削加工性，通常采用：球化退火处理。 7过共析钢锻造后，如果出现严重网状碳化物，在球化退火之前应采用：正火。8用高碳钢或某些合金钢制锻坯件，加工时发现硬度过高，为使其容易加工，可进行：正火、再结晶退火。9高碳工具钢的预备热处理一般采用：球化退火或正火。10在钢的退火热处理工艺中，不发生组织转变的是：等温退火、再结晶退火、去应力退火。1145钢为得到索氏体组织，应进行：淬火+高温回火、正火。12为消除低合金刃具钢中存在的较严重的网状碳化物，必须用：反复锻造。13等温淬火：是将奥氏体化后的工件淬入点以上某温度的盐浴中，等温保持足够长时间，使之转变为下贝氏体组织，然后取出再进行空冷的淬火方法。14渗氮：在一定温度下，使活性氮原子渗入工件表面的活性热处理工艺称为渗氮。15退火：将钢件加热到一定温度，保温一段时间后缓慢冷却到室温的热处理工艺称为退火。退火的目的有：降低硬度、提高塑性便于切削加工；细化晶粒；消除残余内应力，以防变形和开裂。16淬火：将钢加热到Ac3或Ac1以上某一温度，保持一段时间，然后以适当速度冷却获得马氏体（M）或贝氏体（B）组织的热处理工艺称为淬火。17钢的淬透性：是指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力，其大小以钢在一定条件下淬火获得的淬透层深度和硬度分布来表示。18淬透性对淬火工件的影响：1）钢的淬透性越高，能淬透的工件界面尺寸越大，对于大截面的重要工件，为了增加淬透层的深度，必须选用过冷奥氏体很稳定的合金钢；2）对于形状复杂、要求变形很小的工件，如果钢的淬透性较高，可以在较缓慢的冷却介质中淬火，甚至可以再空气中冷却淬火，因此淬火变形很小。19.在生产实践中，应根据钢种进行退火和正火工艺的选择：含碳量<0.25%的低碳钢，通常采用正火代替退火，用正火可以提高钢的硬度，改善低碳钢的切削加工性能；可以细化晶粒，提高低碳钢硬度；=0.25%0.5%的中碳钢也可用正火代替退火；=0.5%0.75%的钢，因含碳量较高，正火后的硬度显著高于退火的情况，难以进行切削加工，故一般采用完全退火，降低硬度，改善切削加工性；=0.75%以上的高碳钢或工具钢一般均采用球化退火作为预备热处理。第十一章 工业用钢 铸铁 有色金属及合金1根据合金元素和加工工艺特性，可将铝合金分为：变形合金和铸造铝合金两大类2合金工具钢有：9Mn2V、 Cr06 、W18Cr4V。3T12A钢按用途分类属于碳素工具钢，按质量分类属于高级钢。4合金元素在钢中最基本的作用有溶于铁素体、形成合金碳化物并阻碍奥氏体的晶粒长大、5球墨铸铁是在浇注前往铁水中加入适量的球化剂和墨化剂，浇注后获球状石墨的铸铁。1有色金属有：铝合金、黄铜、青铜。2球墨铸铁中的石墨为：球状。3灰铸铁中的碳主要以石墨形式存在。4灰铸铁牌号HT250中的数字250表示：抗拉强度。5铸铁中断口呈灰黑色的有：球墨铸铁、灰铸铁。6. 铸铁石墨化过程包括：第一、第二、第三阶段石墨化。7QT600-02其牌号的含义有：球墨铸铁、抗拉强度600Mpa、伸长率为2%。8钢材牌号T12A：平均含碳量为1.2%的高级优质碳素工具钢9球墨铸铁的热处理方法及获得的组织和性能：10球墨铸铁的热处理方法有：退火、正火、调质、等温淬火。退火：获得铁素体基体，提高塑性和韧性，改善切削加工性能，消除内应力；正火：获得珠光体基体，提高其强度和耐磨性；调质：获得索氏体基体，提高综合力学性能；等温淬火：获得贝氏体基体，从而得到高强度、髙硬度又有高韧性的较高综合性能。