金属学及其热处理第一章金属与合金的晶体结构1、晶体：原子在三维空间中有规律的周期性重复排列的物质2、最典型最常见的晶体结构有三种类型：体心立方结构、面心立方结构、密排六方结构，前两种属于立方晶体系，后一种属于六方晶系。类型原子半径原子数配位数体心立方晶格 3a/4 2 8 面心立方晶格 2a/4 4 12 密排六方方晶格a/2 6 12 致密度：晶胞中原子所占的体积与晶胞体积之比。K 为晶体的致密度；n 为一个晶胞实际包含的原子数； v 为一个原子的体积；V 为晶胞的体积。K=（n v）/ V 3、晶向指数的标定：将三个坐标值按比例化为最小简单整数依次写入方括号中，平行时截距为无穷。晶面指数的标定：取各截距的倒数，并化为最小简单整数，放在（）内，平行时截距为无穷。4、晶带轴：平行于或相交于同一直线的一组晶面组成一个晶带，这一组晶面叫做共带面，而该直线叫做晶带轴。5、晶体的各向异性：产生原因：不同晶向上的原子紧密程度不同所致。多晶体具有各向同性6、同素异构转变：当外部条件改变时，金属内部由一种晶体结构向另一种晶体结构的转变称为多晶型转变或同素异构转变。7、合金：由两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质。8、相：合金中结构相同、成分和性能均一并以界面相互分开的组成部门。根据相的晶体结构特点奖其分为固溶体和金属化合物两大类。9、固溶体：合金的组元之间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，这种相就称为固溶体。（1）分类按溶质原子在晶格中所占位置分类：置换固溶体、间隙固溶体。10、固溶体的性能：固溶强化固溶强化：在固体中，随着溶质溶度的增加，固溶体的强度、硬度提高，而塑性有所下降，这种现象称为固溶强化。11、根据晶体缺陷的几何特征，将它们分为：点缺陷、面缺陷、线缺陷。12、点缺陷有空位、间隙原子、置换原子。13、线缺陷就是位错，位错分为刃型位错和螺型位错14、柏氏矢量： 表示位错的性质，还可表示晶格畸变的大小和方向，人们在研究位错时能够摆脱位错区域内原子排列具体细节的约束，这就是柏氏矢量。15、面缺陷包括晶体外表面和内表面两类，外表面包括晶体表面，内表面包括晶界、 亚晶界、孪晶界、堆垛层错、相界等第二章纯金属的结晶1、结晶和凝固的区别：金属由液态转变为固态的过程称为凝固，由于凝固后的固态金属通常是晶体，所以又将这一转变过程称为结晶。2、过冷度：金属的实际结晶温度与理论结晶温度之差。3、过冷度越大，则实际结晶温度越低。反之，冷却速度越慢，则过冷度越小。4、纯金属结晶过程是恒温过程。5、相起伏：这种不断变化着的近程的有序原子集团称为结构起伏或称为相起伏。6、晶核的形成分为均匀形核、非均匀形核。非均匀形核是最常见的。7、晶体以树枝状形式长大，过冷度越大，形核率、长大速度越大。8、控制晶粒大小有三种方法（1）控制过冷度过冷度越大，晶粒越细小（2）变质处理（3）振动、搅动第三章二元合金相图和合金的凝固1、杠杆定律2、匀晶转变：结晶时都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。3、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相化学成分不同的结晶称为异分结晶。异分结晶是固溶体结晶过程。4、晶内偏析：对于在一个晶粒内部或一个枝晶的枝干和枝晶间的不同部位间化学成分不均匀，称为晶内偏析。晶内偏析又称枝晶偏析。消除方法：扩散退火或均匀化退火。5、共晶反应：在一定的温度下，由一定成分的液相同时结晶出两个成分一定的固相转变的过程，称为共晶转变或共晶反应。6、包晶转变：在一定温度下，由一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另一个一定成分的固相的转变过程，称为包晶反应。7、包晶偏析消除方法：扩散退火或均匀化退火。8、共析转变： 一定成分的固相， 在一定温度下分解为另外两个一定成分的固相的转变过程，称为共析转变。9、共晶成分的合金铸造性能特别好。原因：液相线与固相线间隔小。10、纯金属，单相固溶体锻造性能好。11、铸锭中的缺陷：缩孔、气孔、偏析等（1）缩孔分为：集中缩孔、分散缩孔。（2）气孔（气泡）（3）偏析分为：显微偏析、区域偏析12、铸锭三晶区（1）表层细晶区（2）柱状晶区（3）中心等轴区第四章铁碳合金1、重结晶：固态下的相变结晶过程称为重结晶。2、铁素体是碳溶于 -铁中的间隙固溶体，是软韧相，韧性好。为体心立方晶格。奥氏体是碳溶于 r-铁中的间隙固溶体，是高温存在相。为面心立方晶格。3、渗碳体含碳量为6.69 ，是脆硬相，硬度高4、务必熟记铁碳相图5、中碳钢切割性能好6、正火提高硬度，退火降低硬度。7、S、P有害，锰、硅有利8、硫的最大危害是引起钢在热加工时的开裂，这种现象称为热脆。9、磷能引起钢的冷脆第六章金属的塑性变形和再结晶1、在常温和低温下金属塑性变形主要是通过滑移方式进行的，还有孪生等其他方式。2、滑移：是指在切应力的作用下，晶体的一部分沿一定晶面和晶向，相对于另一部分发生相对移动的一种运动状态。3、滑移系：晶体中一个滑移面及该面上一个滑移方向的组合称一个滑移系。4、金属晶体中的滑移系越多，滑移过程中可能采取的空间取向便越多，故这种金属的塑性便越好。5、面心立方结构的滑移系最多，塑性最好，如，铝，铜。体心立方结构次之，如铁，密排六方结构最差。6、多晶体塑性变形的特点（1）不均匀性（2）传递性（3）协调性7、塑性变形就是位错的运动8、加工硬化：随着变形程度的增加，金属的强度、硬度显著升高、而韧性、塑性显著下降，这一现象称为加工硬化。9、产生加工硬化的原因：随着塑性变形的进行，位错的密度不断增加，因此，位错运动时的相互交割加剧，产生位错塞积群、割阶、缠结网等障碍，阻碍位错进一步运动，引起变形抗力增加，因此提高了金属的强度。10、利用加工硬化可以提高金属的强度。11、消除加工硬化现象：再结晶退火12、经冷塑性变形的金属加热时发生的变化过程随着温度的升高可分为回复、再结晶、 晶粒长大三个阶段。13、回复： 经冷塑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。14、回复不能消除残余应力和加工硬化。15、再结晶： 当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。16、在再结晶温度以下进行塑形变形称为冷加工；在再结晶温度以上进行塑形变形称为热加工。17、金属内部同时进行着加工硬化和回复、再结晶软化两个相反的过程，不过此时的回复、再结晶是边加工边发收的，因此称为动态回复和动态再结晶。18、变形中断或终止后保温过程中，或者在随后的冷却过程中所发生的的回复与再结晶称为静态回复和静态再结晶。第七章钢在加热和冷却时的转变1、共析钢由珠光体到奥氏体的转变过程包括：奥氏体形核、 奥氏体长大、 剩余渗碳体溶解、奥氏体均匀化。2、本质晶粒度：根据标准试验方法，在（920940）度保温 38h 后测定的奥氏体晶粒大小称为本质晶粒度。晶粒度为14 级，称为本质粗晶粒钢，晶粒度为58 级，称为本质细晶粒钢。3、随着加热温度升高，奥氏体晶粒迅速长大，称为本质粗晶粒钢，另一种是在930 度以下温度升高，奥氏体晶粒长大速度很缓慢，称为本质细晶粒钢。当超过某一温度（9501000）度以后，本质细晶粒钢也可能迅速长大晶粒尺寸甚至超过本质粗晶粒钢。4、影响过冷奥氏体等温转变曲线的因素（1）含碳质量分数的影响（2）合金元素的影响除 Co 和 Al 以外的所有合金元素，溶入奥氏体中都增加过冷奥氏体的稳定性，使过冷奥氏体等温转变曲线向右移，等温转变曲线向右移，过冷奥氏体越不稳定。（3）奥氏体状态的影响5、连续冷却得到M, 等温冷却得P,B 6、珠光体团的直径和片间距越小，钢的强度和硬度越高。7、珠光体团的直径和片间距越小，相界面增多，对位错运动的阻碍增大，塑性变形抗力增大，故强度和硬度提高。8、当钢的成分一定时，渗碳体颗粒越细，相界面越多，则钢的硬度和强度提高。9、马氏体 ;钢中马氏体是碳在 -铁中的过饱和固溶体，是体心立方晶格。10、钢提高强度和硬度，希望得到马氏体。11、马氏体分板条马氏体（位错马氏体），低碳和片状马氏体（孪晶马氏体）高碳。12、板条马氏体力学性能好。13、马氏体的硬度主要取决于马氏体的含碳质量分数。14、马氏体具有高硬度、高强度的原因是多方面的，主要包括固溶强化、相变强化、时效强化、晶界强化。15、钢淬火时产生淬火应力，导致变形、开裂的主要原因是体积膨胀，产生很大内应力。16、等温淬火得到下贝氏体，比上贝氏体综合力学性能好。17、下贝氏体不但强度高，而且韧性好，由于弥散强化。18、魏氏组织对钢有害，通过细化晶粒来消除，正火、退火、锻造等，如果程度严重还可以采用二次正火。第八章钢的回火转变及合金失效1、回火：将淬火钢加热到低于临界点A1 的某一温度，保温一定时间，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。2、回火后，钢的硬度降低，塑性和韧性升高。3、强碳化物形成元素还可以在高温回火时析出弥散的特殊碳化物，使钢的硬度显著升高，造成二次硬化。4、回火脆性（1）第一类回火脆性，又称不可逆回火脆性，无法消除，为防止第一类回火脆性应避免在脆化温度范围内回火。（2）第二类回火脆性，可消除措施：1、将脆化状态的钢重新回火，然后快速冷却。2、回火时铅、 锡、 砷、磷等杂质元素在原奥氏体晶界上偏聚或以化合物形式析出降低了晶界强度，Mo、W 等合金元素则抑制这些杂质元素向晶界偏聚。1、脱溶：从过饱和固溶体中析出第二相或形成溶质原子偏聚区及亚稳定过渡相的过程称为脱溶。2、时效强化：在脱溶过程中合金的硬度、强度会逐渐升高，这种现象称为时效硬化或时效强化。第九章钢的热处理工艺1、退火：将组织偏离平衡状态的钢加热到适当的温度，保温一段时间，然后缓慢冷却，以获得接近平衡状态的组织的热处理工艺称为退火。2、退火的主要目的：1、降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。2、细化晶粒，均匀钢的组织及成分，改善钢的性能或为以后的的热处理做准备。3、消除钢中的残余内应力，以防止变形和开裂。3、钢的退火工艺分为： （1）在临界温度以上的退火（包括完全退火、不完全退火、球化退火、扩散退火等） ，另一类是在临界温度以下的退火（包括再结晶退火、去应力退火）4、根据冷却得方式不同，退火又分为连续退火和等温退火。5、完全退火应用于中碳结构钢铸件和锻轧件。6、不完全退火应用于大批或大量生产的亚共析钢锻件。7、球化退火应用于共析钢和过共析钢和合金工具钢。球化退火是将钢中网状渗碳体成粒状。8、正火是空冷，退火是炉冷。9、低碳钢用正火，高碳钢用退火。10、扩散退火的目的是消除晶内偏析，使成分均匀化。11、正火：将钢加热到Ac3 或 Accm 以上适当的温度，保温一段时间，使之完全奥氏体化，然后在空气中冷却，以得到珠光体类型组织的热处理工艺。作用： （1）改善低碳钢的切削加工性能。（2）消除中碳钢热加工缺陷（3）消除过共析钢的网状碳化物（4）提高普通结构件的机械性能P236 9.2.2 淬火加热那边好好看12、淬火：使过冷奥氏体转变为马氏体（或贝氏体）组织的热处理工艺称为淬火。13、淬火后提高了工件的强度、硬度、耐磨性。14、临界冷却速度：完全获得马氏体组织的最小冷却速度。15、分级淬火获得马氏体组织，等温淬火获得下贝氏体组织。16、等温淬火法：是将加热至奥氏体状态的工件淬入温度稍高于Ms 的盐浴中等温，保持足够长的时间，使之转变为下贝氏体组织，然后取出在空气中冷却得淬火方法。17、淬透性是钢的固有属性，是指钢在淬火时获得马氏体的能力。淬透性是由淬透层深度表示的。18、临界冷却速度越低，C 曲线越靠右，淬透性越高。19、影响临界冷却速度的因素（1）钢的含碳量（2）合金元素越多，临界冷却速度越小，钢的淬透性越好20、淬透性主要取决于钢的临界冷却速度，取决于过冷奥氏体的稳定性。21、淬硬性： 指钢淬火后形