【金属学和热处理】名词解释归纳
金属学与热处理名词解释汇总
1.金属：具有正的电阻温度系数的物质，具有良好的导电性、导热性、延展性和金属光
泽。
2.金属键：金属原子贡献出价电子，形成正离子，沉浸在电子云中，他们依靠运动于其
中的公有化的自由电子的静电作用而结合起来，这种结合方式称之为金属键
3.晶体：原子在三维空间作有规则的周期性重复排列的物质。
4.晶体结构：晶体中原子在三维空间有规律的周期性的具体排列方式。
5.空间点阵：将构成晶体的原子或原子团抽象成纯粹的几何点，由这些几何点有规则地
周期性重复排列形成的三维空间阵列。
6.晶格：用一系列平行直线将阵点连接起来所形成的三维空间格架。
7.晶胞：从晶格中选取的能够反映晶格特征的最小几何单元。
8.配位数：晶体结构中与任一原子最近邻、等距离的原子数目。
9.致密度：晶胞中原子所占体积与晶胞体积的比值，用来表示原子排列的紧密程度。
10.晶向：在晶体中，任意两原子之间的连线所指的方向称为晶向。
11.晶向族：原子排列相同但空间位向不同的所有晶向。
12.晶面：在晶体中，由一系列原子所组成的平面称为晶面。
13.晶面族：原子排列情况完全相同的所有晶面。
14.各向异性：不同方向上晶体的各性能（导电性、导热性、强度等）不相同的特性。
15.多晶型性：某些金属在不同条件下具有不同晶体结构的特性。
16.多晶型转变（同素异构转变）：当外部条件（温度或压强）改变时，金属部由一种晶体
结构向另一种晶体结构的转变。
17.强度：指金属材料抵抗塑性变形和断裂的能力。
18.硬度：金属材料抵抗其它更硬物体压入表面的能力。
19.塑形：指材料在载荷作用下发生不可逆永久变形的能力。
20.冲击韧性：材料在外加冲击载荷作用下断裂时消耗能量大小的特性。
21.晶体缺陷：在实际的金属材料中存在的一些原子偏离规则排列的不完整性区域。
22.点缺陷：在三个方向上尺度都很小，相当于原子尺寸，如空位、间隙原子、置换原子。
23.线缺陷：在两个方向上尺度很小，另一个方向上尺度很大，主要是位错。
24.面缺陷：在一个方向上尺度很小，两个方向上尺度很大，例如晶界、亚晶界等
25.空位：在一定温度下，晶体中的原子因能量过高而克服周围原子的束缚，脱离原来的
平衡位置而留下的空结点。
26.间隙原子：处于晶体间隙中的原子称为间隙原子。
27.置换原子：占据在原来基体原子平衡位置上的异类原子称为置换原子。
28.位错：晶体中有一列或某几列原子发生的有规律的错排现象。
29.层错：实际晶体中，晶面的堆垛顺序发生局部差错而产生的一种晶体缺陷。
30.位错密度：单位体积中所包含的位错线的总长度。
31.晶界：晶体结构相同但空间位向不同的晶粒之间的界面。
32.相界：具有不同晶体结构的两相之间的分界面称为相界。
33.结晶：晶体由液态向固态转变的过程称为结晶。
34.过冷：金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度的现象。
35.过冷度：金属的理论结晶温度与实际结晶温度之差。
36.过热度：液态金属温度与金属熔点的差值。
37.动态过冷度：晶核长大时，固-液界面前沿的过冷度称为动态过冷度。
38.结构（相）起伏：液态金属中存在着不断变化着的短程有序的原子集团。
39.能量起伏：液态金属中，各微观区域的能量暂时偏离平衡能量的现象。
40.均匀形核：液相中各个区域出现新相晶核的几率是相同的，这种形核方式称为均匀形
核。
41.非均匀形核：新相晶核优先出现在液相中某些区域，这样的形核过程称为非均匀形核。
42.形核率：单位时间单位体积液相中形成的晶核数目。
43.变质处理：在浇注前往液态金属中加入形核剂，促进大量非均匀形核来细化晶粒的工
艺。
44.球化处理：铸铁在浇注时，往铁液里加入球化剂以获得球状石墨的操作过程。
45.球化退火：使钢中的碳化物球化，获得粒状珠光体的一种工艺。
46.组元：组成合金最基本的、独立的物质。
47.合金：由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所得的具有金属特性的物
质。
48.固溶体：合金的组元之间以不同比例相互混合后形成的固相，其晶体结构与组成合金
的某一组元相同，这样的相称为固溶体。
49.固溶强化：随着溶质原子的增加，固溶体的强度硬度提高，塑性韧性下降的现象。
50.置换固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格的某些结点位置所形成的固溶体。
51.间隙固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格间隙中所形成的固溶体。
52.金属间化合物：当溶解度超过固溶体的固溶度极限时，合金组元之间发生相互作为形
成的与原来两组元晶格类型均不同的化合物。
53.相：合金中结构相同、成分和性能均一并以界面相互分开的部分。
54.相律：在平衡状态下，系统的自由度数、组元数和相数之间的关系。
55.相图：在平衡状态下，合金系中合金的状态与温度、成分之间关系的图解。
56.匀晶转变：结晶时从液相结晶出单相的固溶体的过程。
57.异分结晶：固溶体合金结晶时，结晶出的晶体与母相化学成分不同的现象。
58.平衡分配系数：在一定温度下，固液两平衡相中的溶质浓度之比值。
59.成分过冷：固溶体合金平衡结晶时，由于固液界面前沿液相中成分差异所引起的实际
结晶温度低于平衡结晶温度的现象。
60.共晶转变：由某一成分的液相在恒温下同时结晶出两个成分一定的固相的反应称为共
晶转变。
61.伪共晶组织：在不平衡结晶条件下，成分在共晶点附近的亚共晶或过共晶合金，得到
的全部的共晶组织。
62.离异共晶：在先共晶数量较多而共晶组织较少的情况下，共晶组织中与先共晶相相同
的那一相，会优先依附于先共晶相上析出，剩下的另一相则单独存在于晶界处，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。
63.伪共析体：奥氏体在较快冷却速度时得到的不平衡组织。如索氏体、托氏体。
64.比重偏析：由组成相和熔液之间密度的差异所引起的一种区域偏析。
65.区域偏析：固溶体合金在不平衡条件下结晶时，造成大围化学成分不均匀的现象。
66.包晶反应：在恒温下由一定成分的液相与一定成分的固相相互作用，形成另一个一定
成分的固相的反应。
67.包晶偏析：由于包晶转变不能充分进行而产生的化学成分不均匀现象。
68.晶偏析：晶粒部的化学成分不均匀的现象。
69.枝晶偏析：固溶体合金结晶时，枝干和枝晶间的化学成分不均匀的现象。
70.平衡分配系数：在一定温度下，液固两平衡相中溶质浓度的比值。
71.渗碳体：铁与碳形成的间隙化合物。
72.莱氏体：共晶转变所形成的奥氏体和渗碳体的机械混合物。
73.珠光体：共析转变形成的铁素体与渗碳体组成的片层状组织。
74.索氏体：在较低温度下形成的铁素体与渗碳体组成的细片状组织。
75.镇静钢：钢液在浇注前进行充分脱氧的钢，氧的质量分数不超过0.01％
76.沸腾钢：指脱氧不完全的钢，浇注时钢中的氧与碳发生反应放出一氧化碳气体使钢沸
腾。
77.淬火时效：钢材在室温下长期放置或稍加热时，氮就逐渐以氮化铁的形式从铁素体中
析出，使钢的强度硬度升高，塑性韧性下降，使钢材变脆的现象。
78.滑移面：晶体的一部分沿着一定的晶面和晶向相对于另一部分作相对的滑动，这个晶
面称为滑移面，滑动方向称为滑移方向。
79.滑移系：一个滑移面和该面上的一个滑移方向组成一个滑移系。
80.临界分切应力：使滑移系开动的最小分切应力。
81.滑移：在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿某些晶面和晶向发生滑动。
82.孪生：在切应力作用下，晶体的一部分沿一定的晶面和一定的晶向相对于另一部分作
均匀切变的过程。
83.攀移：指刃型位错沿垂直于滑移面方向的运动。
84.交滑移：指晶体中出现两个或多个滑移面沿着同一个方向同时或交替滑移的现象。（螺）
85.固溶强化：固溶体合金随着溶质含量的增加，其强度硬度增加，塑形韧性下降的现象。
86.形变强化：冷变形金属随着变形量的增大，强度硬度逐渐增加，塑形韧性下降的现象。
87.第二相强化：由于第二相粒子弥散分布于基体金属中，阻碍位错运动而造成的强化现
象。弥散强化（绕过）沉淀强化（切过）
88.细晶强化：晶粒越细，金属的强度硬度越高，塑性韧性也越好的现象。
89.珠光体：由奥氏体在727℃发生共析转变获得的铁素体和渗碳体交替分布的片层状组
织。
90.纤维组织：当变形量很大时，晶粒沿变形方向逐渐伸长，呈现出一片如纤维状的条纹
组织，称为纤维组织。
91.带状组织：复合合金中的各个相，在热加工时沿着变形方向交替地呈带状分布的组织。
92.形变织构：当变形量很大时，多晶体中原为任意取向的各个晶粒会逐渐调整其取向而
彼此趋于一致，这一现象称为择优取向，具有择优取向的组织称为变形织构。
93.宏观应力（第一类应力）：由于金属工件或材料各部分的不均匀变形引起的。
94.微观应力（第二类应力）：金属经冷变形后，由于晶粒或亚晶粒变形不均匀引起的应力。
95.点阵畸变（第三类应力）：点阵中一部分原子偏离原来的平衡位置产生的应力。
96.临界变形度：当变形度达到一定数值时（2~10％），再结晶后的晶粒变得特别粗大，此
时的变形度即为临界变形度。
97.回复：冷变形金属加热到较低温度时，其显微组织无可见变化，但物理性能、力学性
能（如导电性、导热性）恢复到变形前的过程。
98.再结晶：冷变形金属加热到一定温度保温足够长时间后，在原来的变形组织中产生了
无畸变的新晶粒，位错密度降低，性能恢复到变形前的水平的过程。
99.二次再结晶：某些金属材料经严重冷变形后，在较高温度下退火时，少数晶粒具有特
别大的长大能力，逐步吞食掉周围的小晶粒，导致的异常长大的现象。
100.再结晶织构：金属再结晶退火后形成的织构。
101.动态回复和动态再结晶：在热加工时，金属部同时进行着加工硬化与回复再结晶软化两个相反的过程。
102.起始晶粒度：加热时原始组织刚钢完全变为奥氏体时晶粒的大小。
103.实际晶粒度：在具体加热条件下获得的晶粒的大小。
104.本质晶粒度：在规定条件下（930±10℃），保温3~8小时后获得的晶粒大小。105.过冷奥氏体：在A1线以下的、不稳定的、即将发生转变的奥氏体。
106.残余奥氏体：淬火后未能转变为马氏体而保留到室温的奥氏体。
107.伪共析体：合金成分偏离共析点在不平衡冷却时形成的珠光体组织。
108.氏组织：当加热温度过高并以较快速度冷却时，先共析铁素体或先共析渗碳体从奥氏体晶界析出，在金相显微镜下观察到析出的针状铁素体或渗碳体以及期间存在的珠光体组织，称为氏组织。
109.临界淬火速度：过冷奥氏体连续冷却转变过程中，发生马氏体转变的最小冷却速度。
110.回火脆性：钢在一定温度围回火时，其冲击韧性显著下降，脆性增加的现象。111.低温回火脆性：钢在250~400℃温度围出现的回火脆性称为第一类回火脆性。（所有钢种）
112.高温回火脆性：钢在450~650℃温度围出现的回火脆性称为第二类回火脆性。（某些合金钢）
113.淬透性：指奥氏体化后的钢淬火时获得马氏体的能力。其大小用钢在一定条件下获得的淬透层深度表示。
114.淬硬性：奥氏体化后的钢淬火时的硬化能力，其大小用马氏体的最高硬度表示。115.过热：由于加热温度过高或保温时间过长造成的奥氏体晶粒粗大的缺陷。
116.过烧：由于加热温度太高，使奥氏体晶界出现局部熔化或发生氧化的现象。117.二次淬火：
118.二次硬化：钢在回火时由于合金元素的析出而导致强度硬度升高的现象。
119.热硬性：钢在高温下仍保持高硬度的能力。
120.红硬性：钢在高温下经过一段时间保温后，保持其高硬度的能力。
121.热强性：金属在高温和载荷长时间作用下抵抗蠕变和断裂的能力。
122.蠕变：固体材料在一定温度，应力保持不变的情况下，应变随时间的延长而增加的现象。
123.晶间腐蚀：不锈钢在腐蚀介质作用下，在晶粒之间产生的一种腐蚀现象。
124.化学腐蚀：金属与周围介质发生纯化学反应引起的腐蚀现象。
125.电化学腐蚀：金属在酸、碱、盐等电解质溶液中形成原电池而引起的腐蚀。
126.475℃脆化：高铬铁素体不锈钢在475℃左右长时间停留导致的脆化现象。
127.σ相脆化：高铬铁素体不锈钢在一定温度下长时间停留析出σ相导致的脆化现象。128.钝化效应：不锈钢中加入合金元素使钢的表面形成结构致密的、不溶于腐蚀介质的保护膜，使电极电位升高产生钝化的现象。
金属学及热处理习题参考答案
第一章金属及合金的晶体结构 一、名词解释： 1．晶体：原子（分子、离子或原子集团）在三维空间做有规则的周期性重复排列的物质。2．非晶体：指原子呈不规则排列的固态物质。 3．晶格：一个能反映原子排列规律的空间格架。 4．晶胞：构成晶格的最基本单元。 5．单晶体：只有一个晶粒组成的晶体。 6．多晶体：由许多取向不同，形状和大小甚至成分不同的单晶体（晶粒）通过晶界结合在一起的聚合体。 7．晶界：晶粒和晶粒之间的界面。 8．合金：是以一种金属为基础，加入其他金属或非金属，经过熔合而获得的具有金属特性的材料。 9．组元：组成合金最基本的、独立的物质称为组元。 10．相：金属中具有同一化学成分、同一晶格形式并以界面分开的各个均匀组成部分称为相。 11．组织：用肉眼观察到或借助于放大镜、显微镜观察到的相的形态及分布的图象统称为组织。 12．固溶体：合金组元通过溶解形成成分和性能均匀的、结构上与组元之一相同的固相。 二、填空题： 1．晶体与非晶体的根本区别在于原子（分子、离子或原子集团）是否在三维空间做有规则的周期性重复排列。 2．常见金属的晶体结构有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格三种。 3．实际金属的晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。 4．根据溶质原子在溶剂晶格中占据的位置不同，固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体两种。 5．置换固溶体按照溶解度不同，又分为无限固溶体和有限固溶体。 6．合金相的种类繁多，根据相的晶体结构特点可将其分为固溶体和金属化合物两种。 7．同非金属相比，金属的主要特征是良好的导电性、导热性，良好的塑性，不透明，有光泽，正的电阻温度系数。 8．金属晶体中最主要的面缺陷是晶界和亚晶界。
金属学与热处理课后习题问题详解(崔忠圻版)
第十章钢的热处理工艺 10-1 何谓钢的退火？退火种类及用途如何？ 答： 钢的退火：退火是将钢加热至临界点AC1以上或以下温度，保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。 退火种类：根据加热温度可以分为在临界温度AC1以上或以下的退火，前者包括完全退火、不完全退火、球化退火、均匀化退火，后者包括再结晶退火、去应力退火，根据冷却方式可以分为等温退火和连续冷却退火。 退火用途： 1、完全退火：完全退火是将钢加热至AC3以上20-30℃，保温足够长时间，使 组织完全奥氏体化后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。 其主要应用于亚共析钢，其目的是细化晶粒、消除应力和加工硬化、提高塑韧性、均匀钢的化学成分和组织、改善钢的切削加工性能，消除中碳结构钢中的魏氏组织、带状组织等缺陷。 2、不完全退火：不完全退火是将钢加热至AC1- AC3（亚共析钢）或AC1-ACcm （过共析钢）之间，保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。对于亚共析钢，如果钢的原始组织分布合适，则可采用不完全退火代替完全退火达到消除应力、降低硬度的目的。对于过共析钢，不完全退火主要是为了获得球状珠光体组织，以消除应力、降低硬度，改善切削加工性能。 3、球化退火：球化退火是使钢中碳化物球化，获得粒状珠光体的热处理工艺。 主要用于共析钢、过共析钢和合金工具钢。其目的是降低硬度、改善切削加工性能，均匀组织、为淬火做组织准备。 4、均匀化退火：又称扩散退火，它是将钢锭、铸件或锻轧坯加热至略低于固相 线的温度下长时间保温，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。其目的是消除铸锭或铸件在凝固过程中产生的枝晶偏析及区域偏析，使成分和组织均匀化。 5、再结晶退火：将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当时间，然后 缓慢冷却至室温的热处理工艺。其目的是使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒，同时消除加工硬化和残留应力，使钢的组织和性能恢复到冷变形前的状态。 6、去应力退火：在冷变形金属加热到再结晶温度以下某一温度，保温一段时间 然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。其主要目的是消除铸件、锻轧件、焊接件及机械加工工件中的残留应力（主要是第一类应力），以提高尺寸稳定性，减小工件变形和开裂的倾向。 10-2 何谓钢的正火？目的如何？有何应用？ 答： 钢的正火：正火是将钢加热到AC3或Accm以上适当温度，保温适当时间进行完全奥氏体化以后，以较快速度（空冷、风冷或喷雾）冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。正火过程的实质是完全奥氏体化加伪共析转变。 目的：细化晶粒、均匀成分和组织、消除应力、调整硬度、消除魏氏组织、带状组织、网状碳化物等缺陷，为最终热处理提供合适的组织状态。
《金属学与热处理》试题库
《金属学与热处理》试题库 一、名词解释 1、铁素体、奥氏体、珠光体、马氏体、贝氏体、莱氏体 2、共晶转变、共析转变、包晶转变、包析转变 3、晶面族、晶向族 4、有限固溶体、无限固溶体 5、晶胞 6、二次渗碳体 7、回复、再结晶、二次再结晶 8、晶体结构、空间点阵 9、相、组织 10、伪共晶、离异共晶 11、临界变形度 12、淬透性、淬硬性 13、固溶体 14、均匀形核、非均匀形核 15、成分过冷 16、间隙固溶体 17、临界晶核 18、枝晶偏析 19、钢的退火，正火，淬火，回火 20、反应扩散 21、临界分切应力 22、调幅分解 23、二次硬化 24、上坡扩散 25、负温度梯度 26、正常价化合物 27、加聚反应 28、缩聚反应 四、简答 1、简述工程结构钢的强韧化方法。（20分）
2、简述Al-Cu二元合金的沉淀强化机制（20分） 3、为什么奥氏体不锈钢（18-8型不锈钢）在450℃～850℃保温时会产生晶间腐蚀？如何防止或减轻奥氏体不锈钢的晶间腐蚀？ 4、为什么大多数铸造合金的成分都选择在共晶合金附近？ 5、什么是交滑移?为什么只有螺位错可以发生交滑移而刃位错却不能？ 6、根据溶质原子在点阵中的位置，举例说明固溶体相可分为几类？固溶体在材料中有何意义？ 7、固溶体合金非平衡凝固时，有时会形成微观偏析，有时会形成宏观偏析，原因何在？ 8、应变硬化在生产中有何意义？作为一种强化方法，它有什么局限性？ 9、一种合金能够产生析出硬化的必要条件是什么？ 10、比较说明不平衡共晶和离异共晶的特点。 11、枝晶偏析是怎么产生的？如何消除？ 12、请简述影响扩散的主要因素有哪些。 13、请简述间隙固溶体、间隙相、间隙化合物的异同点？ 14、临界晶核的物理意义是什么？形成临界晶核的充分条件是什么？ 15、请简述二元合金结晶的基本条件有哪些。 16、为什么钢的渗碳温度一般要选择在γ-Fe相区中进行？若不在γ-Fe相区进行会有什么结果？ 17、一个楔形板坯经冷轧后得到相同厚度的板材，再结晶退火后发现板材两端的抗拉强度不同，请解释这个现象。 18、冷轧纯铜板，如果要求保持较高强度，应进行何种热处理？若需要继续冷轧变薄时，又应进行何种热处理？ 19、位错密度有哪几种表征方式？ 20、淬透性与淬硬性的差别。 21、铁碳相图为例说明什么是包晶反应、共晶反应、共析反应。 22、马氏体相变的基本特征？（12分） 23、加工硬化的原因？（6分） 24、柏氏矢量的意义？（6分） 25、如何解释低碳钢中有上下屈服点和屈服平台这种不连续的现象？（8分） 26、已知916℃时，γ-Fe的点阵常数0.365nm，（011）晶面间距是多少？（5分） 27、画示意图说明包晶反应种类，写出转变反应式？（4分） 28、影响成分过冷的因素是什么？（9分） 29、单滑移、多滑移和交滑移的意义是什么？（9分） 30、简要说明纯金属中晶粒细度和材料强度的关系，并解释原因。（6分）
热处理名词解释(个人整理)
起始晶粒度：钢在临界温度以上，奥氏体形成刚结束，其晶粒边界刚刚接触时的晶粒大 小称为奥氏体的起始晶粒度 实际晶粒度：钢在某一具体的加热条件下实际获得的奥氏体晶粒的大小 本质晶粒度:标准实验的方法，即将钢加热到（930+-10）℃，保温3-8小时，冷却后测得的晶粒度 固态相变:金属和陶瓷等固态材料在温度和压力改变时，其内部组织或结构会发生变化，即发生从一种相状态向另一种相状态的转变，这种转变称为固态相变。 伪共析转变：过冷奥氏体将全部转变为珠光体型组织，但合金的成分并非公析成分，并 且其中铁素体和渗碳体的相对含量也与共析成分珠光体不同，随奥氏体的碳含量变化而变化。这种转变称为“伪共析转变” 魏氏组织：在奥氏体晶粒较粗大，冷却速度适宜时，钢中的先共析相以针片状形态与片状珠光体混合存在的复相组织。 热稳定化：淬火时因缓慢冷却或在冷却过程中因停留而引起奥氏体稳定性提高，使马氏体转变迟滞的现象。 形变诱发马氏体：在Ms点以上，一定温度范围内因塑性变形而发生的马氏体 二次淬火：在冷却回火时残余奥氏体转变为马氏体的现象叫二次淬火 二次硬化：当钢中含有较多的碳化物形成元素时，在回火第四阶段温度区形成合金渗碳体或者特殊碳化物。这种碳化物的析出，将使硬度再次提高，称为二次硬化现象 脱溶沉淀：从饱和固溶体中析出第二相（沉淀相）或形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程称为脱溶或沉淀 淬火时效：含有Mo,W,V,Cu,Be等元素的铁基合金淬火后进行时效时产生时效硬化现象应变时效：纯铁或低碳钢经形变后时效时产生的硬化现象 碳势：纯铁在一定温度下于加热炉气中加热时达到既不增碳也不脱碳并与炉气保持平衡时表面的含碳量 淬透性：钢材被淬透的能力或者说是钢材淬火时获得马氏体能力的特性 淬硬性：淬硬性是指在理想的淬火条件下，以超过临界冷却速度所形成的马氏体组织能够达到的最高硬度，也称可硬性
《金属学及热处理》_崔忠圻编_机械工业出版社_课后习题答案
第一章习题 1.作图表示出立方晶系（1 2 3）、（0 -1 -2）、（4 2 1）等晶面和[-1 0 2]、[-2 1 1]、[3 4 6] 等晶向 3.某晶体的原子位于正方晶格的节点上，其晶格常数a=b≠c， c=2/3a。今有一晶面在X、Y、Z坐标轴上的截距分别是5个原子间距，2个原子间距和3个原子间距，求该晶面的晶面参数。 解：设X方向的截距为5a，Y方向的截距为2a，则Z方向截距为3c=3X2a/3=2a，取截距的倒数，分别为 1/5a，1/2a，1/2a 化为最小简单整数分别为2,5,5 故该晶面的晶面指数为（2 5 5） 4.体心立方晶格的晶格常数为a，试求出（1 0 0）、（1 1 0）、（1 1 1）晶面的晶面间距，并指出面间距最大的晶面 解：（1 0 0）面间距为a/2，（1 1 0）面间距为√2a/2，（1 1 1）面
间距为√3a/3 三个晶面晶面中面间距最大的晶面为（1 1 0） 7.证明理想密排六方晶胞中的轴比c/a=1.633 证明：理想密排六方晶格配位数为12，即晶胞上底面中心原子与其下面的3个位于晶胞内的原子相切，成正四面体，如图所示 则OD=c/2，AB=BC=CA=CD=a 因△ABC是等边三角形，所以有OC=2/3CE 由于(BC)2=(CE)2+(BE)2 则 有(CD)2=(OC)2+(1/2c)2，即 因此c/a=√8/3=1.633 8.试证明面心立方晶格的八面体间隙半径为r=0.414R 解：面心立方八面体间隙半径r=a/2-√2a/4=0.146a 面心立方原子半径R=√2a/4，则a=4R/√2，代入上式有
北京科技大学金属学与热处理期末考试资料
1、热处理的定义：根据钢件的热处理目的,把钢加热到预定的温度，在此温度下保持一定的时间，然后以预定的速度冷却下来的一种综合工艺。钢的热处理是通过加热、保温和冷却的方法，来改变钢内部组织结构，从而改善其性能的一种工艺。凡是材料体系（金属、无机材料）中有相变发生，总可以采用热处理的方法，来改变组织与性能。 2、Ac1、Ac 3、Accm的意义：对于一个具体钢成分来说，A1、A3、Acm是一个点，而且是无限缓慢加热或冷却时的平衡临界温度。加热时的实际临界温度加注脚字母“C”，用Ac1、Ac3、Accm表示；冷却时的实际临界温度加注脚字母“r”，用Ar1、Ar3、Arcm表示。 3、什么是奥氏体化？奥氏体化的四个过程？是什么类型的相恋？将钢加热到AC1点或AC3点以上，使体心立方的α-Fe铁结构转变为面心立方结构的γ-Fe，这个过程就是奥氏体化过程。从铁碳相图可知，任何成分碳钢加热到Ac1以上，珠光体就向奥氏体转变；加热到Ac3或Accm以上，将全部变为奥氏体。这种加热转变称奥氏体化。共析钢的奥氏体化过程包括以下四个过程：形核；长大；残余渗碳体溶解；奥氏体成分均匀化。加热时奥氏体化程度会直接影响冷却转变过程，以及转变产物的组成和性能。是扩散型相变。 4、碳钢与合金钢的奥氏体化有什么区别？为什么？在同一奥氏体化温度下，合金元素在奥氏体中扩散系数只有碳的扩散系数的千分之几到万分之几，可见合金钢的奥氏体均匀化时间远比碳钢长得多。在制定合金钢的热处理工艺规范时，应比碳钢的加热温度高些，保温时间长些，促使合金元素尽可能均匀化。 5奥氏体晶粒的三个概念（初始晶粒、实际晶粒和本质晶粒）？奥氏体的初始晶粒：指加热时奥氏体转变过程刚刚结束时的奥氏体晶粒，这时的晶粒大小就是初始晶粒度。奥氏体实际晶粒：指在热处理时某一具体加热条件下最终所得的奥氏体晶粒，其大小就是奥氏体的实际晶粒度。奥氏体的本质晶粒：指各种钢的奥氏体晶粒的长大趋势。晶粒容易长大的称为本质粗晶粒钢；晶粒不容易长大的称为本质细晶粒钢； 6为什么要研究奥氏体晶粒大小？奥氏体晶粒大小会显著影响冷却转变产物的组织和性能。 7、工厂中对奥氏体晶粒大小的表征方法是什么？本质晶粒度的测试方法？统一采用与标准金相图片比较，来确定晶粒度的级别。生产中为了便于确定钢的本质晶粒度，只需测出930度左右的实际晶粒度，就可以判断。 8过冷奥氏体：奥氏体冷至临界温度以下，牌热力学不稳定状态，称为过冷奥氏体。 9、钢的共析转变？珠光体组织的三种类型？钢的共析转变：钢奥氏体化后，过冷到A1至“鼻尖”之间区域等温停留时，将发生共析转变，形成珠光体组织，其反应如下：γ→P(α+Fe3C)结构：FCC、BCC、正交；含碳：0.77%、0.0218%、6.69%珠光体的三种类型：珠光体，索氏体，屈氏体。 10、什么叫钢的C曲线？如何测定？影响C曲线的因素？过冷奥氏体等温转变曲线，也称TTT曲线。因曲线形状象英文字母“C”，故常称C曲线。在过冷奥氏体的转变过程中有组织（相变）转变和性能变化，因此可用金相法、硬度法、膨胀法或磁性法等来测定过冷奥氏体的等温转变过程，其中金相法是最基本的。金相法测定过冷奥氏体等温转变图---C曲线（基本方法），以共析钢为例：①用共析钢制成多组圆片状试样(φ10×1.5)；②取一组试样加热奥氏体化；③迅速转入A1以下一定温度熔盐浴中等温；④各试样停留不同时间后分别淬入盐水中，使未分解的过冷奥氏体变为马氏体；⑤这样在金相显微镜下就可以观察到过冷奥氏体的等温分解过程。钢的成分和热处理条件都会引起C曲线形状和位置的变化1)含碳量的影响2)合金元素的影响3)奥氏体化温度和保温时间的影响 11、什么叫CCT曲线？如何测定？连接冷却曲线上相同性质的转变开始点和终了点，得到钢种的连续冷却转变图称为CCT曲线。与测定C曲线的方法相同，一般也都用膨胀法或金相-硬度法等来测定CCT(Continuous Cooling Transformation)图；在测定时，首先选定一组具有不同冷却速度的方法，然后将欲测试样加热奥氏体化，并以各种冷却速度进行冷却，同时测
大学金属学热处理期末试题
重庆大学 学期考试试卷 课程名称：金属学及热处理课程代码： 主要班级：教学班号： 本卷为 A 卷，共 2 页，考试方式：闭卷，考试时间：120 分钟 一、填空题（15分） 1、在BCC和FCC晶格中，单位晶胞内的原子数分别为和，其致密度分别为和。 2、金属的结晶过程是的过程。控制结晶后晶粒大小的方法有、和。 3、冷变形金属在加热时组织与性能的变化，随加热温度不同，大致分为、 和三个阶段。 4、1Crl8Ni9Ti钢中Ti的作用是，而20CrMnTi 钢中Ti的作用是。 5、碳在白口铸铁中主要以形式存在，而在灰口铸铁中主要以形式存在。 二、名词解释（10分） 1、合金； 2、共晶转变； 3、枝晶偏析； 4、伪共晶； 5、回复； 三、选择题（12分） 1、工程上使用的金属材料一般都呈( )。 A．各向异性；B．各向同性；C．伪各向异性；D．伪各向同性。 2、固溶体的晶体结构( )。 A．与溶剂的相同；B．与溶质的相同；
C．与溶剂、溶质的都不相同；D．是两组元各自结构的混合。 3、多晶体金属的晶粒越细，则其( )。 A．强度越高，塑性越好B．强度越高，塑性越差 C．强度越低，塑性越好D．强度越低，塑性越差 4、调质处理后可获得综合力学性能好的组织是( ) A．回火马氏体B．回火托氏体 C．回火索氏体D．索氏体 5、过共析钢正火的目的是( )。 A．调整硬度，改善切削加工性B．细化晶粒，为淬火作组织准备 C消除网状二次渗碳体D．防止淬火变形与开裂 6、对于可热处理强化的铝合金，其热处理方法为( )。 A．淬火＋低温回火B．完全退火 C．水韧处理D．固溶＋时效 四、判断题（5分） 1、金属铸件可通过再结晶退火来细化晶粒。( ) 2、亚共析钢加热至Ac1和Ac3之间将获得奥氏体＋铁素体二相组织，在此区间，奥氏体的含碳量总是大于钢的含碳量。( ) 3、化学热处理既改变工件表面的化学成分，又改变其表面组织。( ) 4、所有合金元素均使Ms、Mf点下降。( ) 5、可锻铸铁可在高温下进行锻造加工。( ) 五、问答题（36分） 1、什么叫临界晶核?它的物理意义及与过冷度的定量关系如何?（8分） 2、试比较45钢、T 8钢、T12钢的硬度、强度和塑性有何不同?（9分） 3、试述奥氏体的形成过程及控制奥氏体晶粒的方法。（9分）
金属热处理 名词解释
结构起伏：短程有序的原子集团瞬间出现瞬间消失，这样不断变化着的短程有序的原子集团能量起伏：各微观区域内的自由能并不相同有的高有的低各微观的能量处于的起伏状的状态正温度梯度：是指液相中的温度随与界面的距离的增加而提高的温度分布状况 变质处理：是在浇注前往液态金属中加入形核剂促成形成大量的非均匀晶核来细化晶粒。固溶强化：在固溶体中，随着溶质浓度的增加，固溶体的强度，硬度提高，而塑性韧性有所下降的现象 扩散退火：也叫均与化退火，是指将铸件加热至低于固相线100-200的温度，进行较长时间保温，使偏元素充分进行扩散，达到成分均匀 选择结晶：也叫异分结晶，是指固溶体合金结晶时所结晶出的的固相成分和液相成分不同，这种结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶成分称为 离异共晶：在先共晶相数量较多而共晶组织甚少的情况下，有时共晶组织中与先共晶相相同的那一相，会依附于先共晶相生长，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 滑移：晶体的塑性变形是晶体的的一部分相对于另一部分沿某些晶面和晶向发生滑移的结果滑移带：如果将表面抛光的单晶体金属试样进行拉伸，当试样经适量的塑性变形后，在金相显微镜下可以观察到，在抛光的表面上出现许多相互平行的线条，这些线条成为滑移带 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一个滑移系 多系滑移：两个或更多的滑移系上进行的滑移称为多系滑移，简称多滑移 交滑移：由于晶体取向的改变可能使两个或多个相交的滑移面沿一个滑移方向进行滑移，因而使加工硬化效果逐渐下降，这个过程成为交滑移 加工硬化：在塑性变形过程中，随着金属内部组织的变化，金属的力学性能也产生明显的变化，即随着变形程度的增加，金属的强度，硬度增加，而塑性韧性下降 多变形化：是冷变形金属加热时，原来处在滑移面的位错，通过滑移和攀移，形成与滑移面垂直的亚晶界的过程 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于畸变的新晶粒，性能也发生显著变化，并恢复到冷变形前的水平， 临界变形度：通常把对应于得到特别粗大的晶粒的变形称为 热处理：是将钢在固态下加热到预定的温度，并在该温度下保持一段时间，然后以一定速度冷却到室温的一种热加工工艺 马氏体的正方度：体心正方的马氏体，c轴伸长，而另外两个a轴稍有缩短，轴比c/a称为马氏体转变：钢从奥氏体状态快速冷却抑制其扩散性分解在较低温度下发生的无扩散型相变奥氏体的热稳定化：因冷却缓慢或冷却过程停留引起奥氏体稳定性提高而使马氏体转变滞后的现象叫 奥氏体的机械稳定化：由于奥氏体在淬火过程中受到较大塑性变形或受到压应力而造成的稳定化现象 临界冷却速度：表示过冷奥氏体在连续冷却过程中全部转变为珠光体的最大冷却速度 回火：是将淬火钢加热到低于临界点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，然后以适当方式冷却到室温的一种热处理工艺 回火脆性：有些钢在一定的范围内回火时，其冲击韧度显著下降，这种催化现象叫钢的 退火：是将钢加热到临界点Ac1以上或一下温度，保温后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态的热处理工艺 正火：是将钢加热到Ac3或Acm以上适当温度，保温以后在空气中冷却得到珠光体类组织淬火：将钢加热到临界点Ac3或Ac1以上一定温度，保温后以大于临界冷却速度冷却得到马氏体或下贝氏体 等温淬火：是将奥氏体化后的工件淬入Ms点以上某温度盐浴中，等温保持足够长时间，使之转变为下贝氏体组织，然后取出在空气中冷却的淬火方法 调质处理：将淬火和随后回火相结合的热处理工艺成为调质处理 淬透性：是指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力 淬硬性：表示钢淬火时的硬化能力 形变热处理：是将塑性变形和热处理有机结合在一起的一种复合工艺 自扩散：是不伴有浓度变化的扩散，它与浓度梯度无关，只发生在纯金属和均匀固溶体中互扩散：是伴有浓度变化的扩散，它与异类原子的浓度差有关，如在不均匀固溶体中，不同相之间或不同材料制成的扩散偶之间的扩散过程中，异类原子相对扩散，相互渗透，所以又称为异扩散 下坡扩散：是沿着浓度降低的方向进行的扩散，使浓度趋于均匀化 上坡扩散：是沿着浓度升高的方向进行的扩散，即由低浓度向高浓度方向扩散 原子扩散：在扩散过程中晶格类型始终不变，没有新相产生，这种扩散就成为原子扩散 反应扩散：通过扩散使固溶体的溶质组元浓度超过固溶度极限而形成新相过程称为反应扩散
金属学与热处理试卷及答案 期末练习题
金属学与热处理期末练习题（含答案） 1、金属的机械性能主要包括强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等指标，其中衡量金属材料在静载荷下机械性能的指标有____强度_______、_____硬度______、_________塑性__。衡量金属材料在交变载荷和冲击载荷作用下的指标有_______韧性____和____疲劳强度_______。 2、常见的金属晶格类型有___面心立方晶格____ 、___体心立方晶格___ ____和__密棑六方晶格_ ________。 3、常用的回火方法有低温回火、_中温回火__________ 和____高温回火_______ 。 4、工程中常用的特殊性能钢有___不锈钢______、耐热钢_________和耐磨刚。 5、根据铝合金成分和工艺特点，可将铝合金分为__变形铝合金_________和铸造铝合金两大类。 6、按冶炼浇注时脱氧剂与脱氧程度分，碳钢分为_镇静钢________、半镇静钢_________、特殊镇静钢_________和__沸腾钢_______。 7、铸铁中_________碳以石墨形式析出___________________的过程称为石墨化，影响石墨化的主要因素有_化学成分__________ 和冷却速度。 8、分别填写下列铁碳合金组织符号： 奥氏体A、铁素体F、渗碳体fe3c 、 珠光体P 、高温莱氏体ld 、低温莱氏体ld’。 9、含碳量小于%的钢为低碳钢，含碳量为的钢为中碳钢，含碳量大于% 的钢为高碳钢。 10、三大固体工程材料是指高分子材料、复合材料和陶瓷材料。 二、选择题（每小题1分，共15分） （ b ）1、拉伸试验时，试样拉断前能承受的最大拉应力称为材料的（）。 A 屈服点 B 抗拉强度 C 弹性极限 D 刚度 （b）2、金属的（）越好，其锻造性能就越好。 A 硬度 B 塑性 C 弹性 D 强度 （ c ）3、根据金属铝的密度，它属于（）。 A 贵金属 B 重金属 C 轻金属 D 稀有金属 （ d ）4、位错是一种（）。
金属学与热处理试卷与答案A1
金属学与热处理 一、填空题（30分，每空1分） 1、常见的金属晶体类型有___体心立方晶格、_面心立方_________晶格和密排六方晶格三种。 2、金属的整个结晶过程包括___型核_______、___长大_______两个基本过程组成。 3、根据溶质原子在溶剂晶格中所处的位置不同，固溶体分为___间隙固溶体_______与__置换固溶体________两种。 4、工程中常用的特殊性能钢有__不锈钢_______、___耐热钢______、耐磨钢。 5、常用的常规热处理方法有__回火________、正火和淬火、_退_火________。 6、随着回火加热温度的升高，钢的__强度________和硬度下降，而____塑性______和韧性提高。 7、根据工作条件不同，磨具钢又可分为__冷作磨具钢________、__热作磨具钢________和塑料磨具用钢等。 8、合金按照用途可分为__合金渗碳体________、_特殊碳化物_________和特殊性能钢三类。 9、合金常见的相图有__匀晶相图________、_共晶相图_________、包晶相图和具有稳定化合物的二元相图。 10、硬质合金是指将一种或多种难熔金属__碳化物________和金属粘结剂，通过__粉末冶金________工艺生产的一类合金材料。 11、铸铁的力学挺能主要取决于__机体组织________的组织和石墨的基体、形态、_____数量_____以及分布状态。 12、根据铸铁在结晶过程中的石墨化程度不同，铸铁可分为__灰口铸铁________、__白口铸铁________和麻口铸铁三类。 13、常用铜合金中，__青铜________是以锌为主加合金元素，__白铜________是以镍为主加合金元素。 14、铁碳合金的基本组织中属于固溶体的有___铁素体_______和___奥氏体_______,属于金属化合物的有___渗碳体_______，属于混合物的有____珠光体______和莱氏体。 二、选择题（30分，每题2分） 1、铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是（ C ）
热处理工艺名词解释.doc
正火： 正火，又称常化，是将工件加热至Ac3或Ac m以上40~60℃，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化，去除材料的内应力，降低材料的硬度。 正火，又称常化，是将工件加热至Ac3(Ac?是指加热时自由铁素体全部转变为奥氏体的终了温度)或Ac m(Ac m是实际加热中过共析钢完全奥氏体化的临界温度线)以上30~50℃，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化。正火与退火的不同点是正火冷却速度比退火冷却速度稍快，因而正火组织要比退火组织更细一些，其机械性能也有所提高。另外，正火炉外冷却不占用设备，生产率较高，因此生产中尽可能采用正火来代替退火。 正火的主要应用范围有：①用于低碳钢，正火后硬度略高于退火，韧性也较好，可作为切削加工的预处理。②用于中碳钢，可代替调质处理作为最后热处理，也可作为用感应加热方法进行表面淬火前的预备处理。③用于工具钢、轴承钢、渗碳钢等，可以消降或抑制网状碳化物的形成，从而得到球化退火所需的良好组织。④用于铸钢件，可以细化铸态组织，改善切削加工性能。 ⑤用于大型锻件，可作为最后热处理，从而避免淬火时较大的开
裂倾向。⑥用于球墨铸铁，使硬度、强度、耐磨性得到提高，如用于制造汽车、拖拉机、柴油机的曲轴、连杆等重要零件。⑦过共析钢球化退火前进行一次正火，可消除网状二次渗碳体，以保证球化退火时渗碳体全部球粒化。 正火后的组织：亚共析钢为F+S，共析钢为S，过共析钢为S+二次渗碳体，且为不连续。 正火主要用于钢铁工件。一般钢铁正火与退火相似，但冷却速度稍大，组织较细。有些临界冷却速度（见淬火）很小的钢，在空气中冷却就可以使奥氏体转变为马氏体，这种处理不属于正火性质，而称为空冷淬火。与此相反，一些用临界冷却速度较大的钢制作的大截面工件，即使在水中淬火也不能得到马氏体，淬火的效果接近正火。钢正火后的硬度比退火高。正火时不必像退火那样使工件随炉冷却，占用炉子时间短，生产效率高，所以在生产中一般尽可能用正火代替退火。对于含碳量低于0.25%的低碳钢，正火后达到的硬度适中，比退火更便于切削加工，一般均采用正火为切削加工作准备。对含碳量为0.25～0.5%的中碳钢，正火后也可以满足切削加工的要求。对于用这类钢制作的轻载荷零件，正火还可以作为最终热处理。高碳工具钢和轴承钢正火是为了消除组织中的网状碳化物，为球化退火作组织准备。 普通结构零件的最终热处理，由于正火后工件比退火状态具有更好的综合力学性能，对于一些受力不大、性能要求不高的普
金属材料与热处理课后习题答案
第1章金属的结构与结晶 一、填空： 1、原子呈无序堆积状态的物体叫，原子呈有序、有规则排列的物体称为。一般固态金属都属于。 2、在晶体中由一系列原子组成的平面，称为。通过两个或两个以上原子中心的直线，可代表晶格空间排列的的直线，称为。 3、常见的金属晶格类型有、和三种。铬属于晶格，铜属于晶格，锌属于晶格。 4、金属晶体结构的缺陷主要有、、、、、和 等。晶体缺陷的存在都会造成，使增大，从而使金属的提高。 5、金属的结晶是指由原子排列的转变为原子排列的过程。 6、纯金属的冷却曲线是用法测定的。冷却曲线的纵坐标表示，横坐标表示。 7、与之差称为过冷度。过冷度的大小与有关， 越快，金属的实际结晶温度越，过冷度也就越大。 8、金属的结晶过程是由和两个基本过程组成的。 9、细化晶粒的根本途径是控制结晶时的及。 10、金属在下，随温度的改变，由转变为的现象称为
同素异构转变。 二、判断： 1、金属材料的力学性能差异是由其内部组织结构所决定的。（） 2、非晶体具有各向同性的特点。（） 3、体心立方晶格的原子位于立方体的八个顶角及立方体六个平面的中心。（） 4、金属的实际结晶温度均低于理论结晶温度。（） 5、金属结晶时过冷度越大，结晶后晶粒越粗。（） 6、一般说，晶粒越细小，金属材料的力学性能越好。（） 7、多晶体中各晶粒的位向是完全相同的。（） 8、单晶体具有各向异性的特点。（） 9、在任何情况下，铁及其合金都是体心立方晶格。（） 10、同素异构转变过程也遵循晶核形成与晶核长大的规律。（） 11、金属发生同素异构转变时要放出热量，转变是在恒温下进行的。（） 三、选择 1、α—Fe是具有（）晶格的铁。 A、体心立方 B、面心立方 C、密排六方 2、纯铁在1450℃时为（）晶格，在1000℃时为（）晶格，在600℃时为 （）晶格。A、体心立方 B、面心立方 C、密排六方 3、纯铁在700℃时称为（），在1000℃时称为（），在1500℃时称为（）。
热处理名词解释
（1）退火：指金属材料加热到适当的温度，保持一定的时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。常见的退火工艺有：再结晶退火，去应力退火，球化退火，完全退火等。退火的目的：主要是降低金属材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或压力加工，减少残余应力，提高组织和成分的均匀化，或为后道热处理作好组织准备等。 （2）正火：指将钢材或钢件加热到Ac3 或Acm（钢的上临界点温度）以上30～50℃，保持适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理的工艺。正火的目的：主要是提高低碳钢的力学性能，改善切削加工性，细化晶粒，消除组织缺陷，为后道热处理作好组织准备等。 （3）淬火：指将钢件加热到Ac3 或Ac1（钢的下临界点温度）以上某一温度，保持一定的时间，然后以适当的冷却速度，获得马氏体（或贝氏体）组织的热处理工艺。常见的淬火工艺有盐浴淬火，马氏体分级淬火，贝氏体等温淬火，表面淬火和局部淬火等。淬火的目的：使钢件获得所需的马氏体组织，提高工件的硬度，强度和耐磨性，为后道热处理作好组织准备等。 （4）回火：指钢件经淬硬后，再加热到Ac1 以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。常见的回火工艺有：低温回火，中温回火，高温回火和多次回火等。回火的目的：主要是消除钢件在淬火时所产生的应力，使钢件具有高的硬度和耐磨性外，并具有所需要的塑性和韧性等。 （5）调质：指将钢材或钢件进行淬火及回火的复合热处理工艺。使用于调质处理的钢称调质钢。它一般是指中碳结构钢和中碳合金结构钢。 （6）化学热处理：指金属或合金工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分，组织和性能的热处理工艺。常见的化学热处理工艺有：渗碳，渗氮，碳氮共渗，渗铝，渗硼等。化学热处理的目的：主要是提高钢件表面的硬度，耐磨性，抗蚀性，抗疲劳强度和抗氧化性等。 （7）固溶处理：指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。固溶处理的目的：主要是改善钢和合金的塑性和韧性，为沉淀硬化处理作好准备等。 （8）沉淀硬化（析出强化）：指金属在过饱和固溶体中溶质原子偏聚区和（或）由之脱溶出微粒弥散分布于基体中而导致硬化的一种热处理工艺。如奥氏体沉淀不锈钢在固溶处理后或经冷加工后，在400～500℃或700～800℃进行沉淀硬化处理，可获得很高的强度。 （9）时效处理：指合金工件经固溶处理，冷塑性变形或铸造，锻造后，在较高的温度放置或室温保持，其性能，形状，尺寸随时间而变化的热处理工艺。若采用将工件加热到较高温度，并较长时间进行时效处理的时效处理工艺，称为人工时效处理，若将工件放置在室温或自然条件下长时间存放而发生的时效现象，称为自然时效处理。时效处理的目的，消除工件的内应力，稳定组织和尺寸，改善机械性能等。 （10）淬透性：指在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。钢材淬透性好与差，常用淬硬层深度来表示。淬硬层深度越大，则钢的淬透性越好。钢的淬透性主要取决于它的化学成分，特别是含增大淬透性的合金元素及晶粒度，加热温度和保温时间等因素有关。淬透性
金属学与热处理课后习题答案第二章
第二章纯金属的结晶 2-1 a）试证明均匀形核时，形成临界晶粒的△Gk与其体积V之间关系式为△Gk=V△Gv/2 b）当非均匀形核形成球冠状晶核时，其△Gk与V之间的关系如何？ 答： 2-2 如果临界晶核是边长为a的正方体，试求出△Gk和a之间的关系。为什么形成立方体晶核的△Gk比球形晶核要大。 答：
2-3 为什么金属结晶时一定要由过冷度？影响过冷度的因素是什么？固态金属熔化时是否会出现过热？为什么？ 答： 金属结晶时需过冷的原因： 如图所示，液态金属和固态金属的吉布斯自由能随温度的增高而降低，由于液态金属原子排列混乱程度比固态高，也就是熵值比固态高，所以液相自由能下降的比固态快。当两线相交于Tm温度时，即Gs=Gl，表示固相和液相具有相同的稳定性，可以同时存在。所以如果液态金属要结晶，必须在Tm温度以下某一温度Tn，才能使G s＜Gl，也就是在过冷的情况下才可自发地发生结晶。把Tm-Tn的差值称为液态金属的过冷度 影响过冷度的因素： 金属材质不同，过冷度大小不同；金属纯度越高，则过冷度越大；当材质和纯度一定时，冷却速度越大，则过冷度越大，实际结晶温度越低。 固态金属熔化时是否会出现过热及原因： 会。原因：与液态金属结晶需要过冷的原因相似，只有在过热的情况下，Gl＜G s，固态金属才会发生自发地熔化。 2-4 试比较均匀形核和非均匀形核的异同点。 答： 相同点： 1、形核驱动力都是体积自由能的下降，形核阻力都是表面能的增加。
2、具有相同的临界形核半径。 3、所需形核功都等于所增加表面能的1/3。 不同点： 1、非均匀形核的△Gk小于等于均匀形核的△Gk，随晶核与基体的润湿角的变 化而变化。 2、非均匀形核所需要的临界过冷度小于等于均匀形核的临界过冷度。 3、两者对形核率的影响因素不同。非均匀形核的形核率除了受过冷度和温度的 影响，还受固态杂质结构、数量、形貌及其他一些物理因素的影响。 2-5 说明晶体生长形状与温度梯度的关系。 答： 液相中的温度梯度分为： 正温度梯度：指液相中的温度随至固液界面距离的增加而提高的温度分布情况。负温度梯度：指液相中的温度随至固液界面距离的增加而降低的温度分布情况。固液界面的微观结构分为： 光滑界面：从原子尺度看，界面是光滑的，液固两相被截然分开。在金相显微镜下，由曲折的若干小平面组成。 粗糙界面：从原子尺度看，界面高低不平，并存在着几个原子间距厚度的过渡层，在过渡层中，液固两相原子相互交错分布。在金相显微镜下，这类界 面是平直的。 晶体生长形状与温度梯度关系： 1、在正温度梯度下：结晶潜热只能通过已结晶的固相和型壁散失。 光滑界面的晶体，其显微界面-晶体学小平面与熔点等温面成一定角度，这种情况有利于形成规则几何形状的晶体，固液界面通常呈锯齿状。 粗糙界面的晶体，其显微界面平行于熔点等温面，与散热方向垂直，所以晶体长大只能随着液体冷却而均匀一致地向液相推移，呈平面长大方式，固液界面始终保持近似地平面。 2、在负温度梯度下： 具有光滑界面的晶体：如果杰克逊因子不太大，晶体则可能呈树枝状生长；当杰克逊因子很大时，即时在较大的负温度梯度下，仍可能形成规则几何形状的晶体。具有粗糙界面的晶体呈树枝状生长。 树枝晶生长过程：固液界面前沿过冷度较大，如果界面的某一局部生长较快偶有突出，此时则更加有利于此突出尖端向液体中的生长。在尖端的前方，结晶潜热散失要比横向容易，因而此尖端向前生长的速度要比横向长大的速度大，很块就长成一个细长的晶体，称为主干。这些主干即为一次晶轴或一次晶枝。在主干形成的同时，主干与周围过冷液体的界面也是不稳的的，主干上同样会出现很多凸出尖端，它们会长大成为新的枝晶，称为称为二次晶轴或二次晶枝。二次晶枝发展到一定程度，又会在它上面长出三次晶枝，如此不断地枝上生枝的方式称为树枝状生长，所形成的具有树枝状骨架的晶体称为树枝晶，简称枝晶。 2-6 简述三晶区形成的原因及每个晶区的特点。 答： 三晶区的形成原因及各晶区特点： 一、表层细晶区
金属学与热处理铸造合金期末考试题答案
本答案非标准答案，仅作参考，祝大家期末取的好成绩！ 金属学与热处理铸造合金及其熔炼考试题纲 1．铁碳相图的二重性及其分析 从热力学观点上看，Fe-Fe3C相图只是介稳定的，Fe-C相图才是稳定的；从动力学观点看，在一定条件下，按Fe-Fe3C相图转变也是可能的，因此就出现了二重性。 分析：1）稳定平衡的共晶点C’的成分和温度与C点不同 2）稳定平衡的共析点S’的成分和温度与S点不同 2．稳定态和亚稳定态铁碳相图异同点 稳定平衡态的Fe-C相图中的共晶温度和共析温度都比介稳定平衡的高一点； 在共晶温度时，稳定平衡态的奥氏体的含碳量小于亚稳态平衡下奥氏体的含碳量。 3．用铁碳相图分析铸铁碳钢一二次结晶异同点 一次结晶：铁液降至液相线时，有初析石墨和初析奥氏体析出。温度继续下降，熔体中同时析出奥氏体和石墨，铸铁进入共晶凝固阶段。 当钢液温度降低至液相线时，有高温铁素体析出。温度下降至包晶温度时，发生包晶转变，生成奥氏体。温度继续下降，穿过L+γ区时，又有奥氏体自钢液中析出，此析出过程进行到固相线温度为止。 二次结晶：铸铁的固态相变即二次结晶。继续冷却，奥氏体中的含碳量沿E’S’线减小，以二次石墨的形式析出。当奥氏体冷却至共析温度以下，并达到一定的过冷度，就开始共析转变。两个固体相α与Fe3C相互协同地从第三个固体相长大（成对长大），形成珠光体。当温度下降至GS和PS线之间的区域是，有先共析铁素体α相析出。随着α相的析出，剩余奥氏体的含碳量上升。当温度达到共析转变温度时，发生共析转变，形成珠光体。结晶过程完了后，钢的组织基本上不在变化。 4．分析球状石墨形成过程 目前已基本肯定，球状石墨可以和奥氏体直接从熔体中析出。 在亚共晶或共晶成分的球墨铸铁中，首批小石墨在远高于平衡共晶转变温度就已成形，这是不平衡条件所造成的，但随着温度的下降，有的小石墨球会重新解体，而有的则能长大成球，随着这一温度的进行，又会出现新的小石墨球，说明石墨球的成核可在一定的温度范围内进行。 某些石墨球能在熔体中单独成长至一定尺寸，然后被奥氏体包围，而有的石墨球则很早的就被奥氏体包围，形成奥氏体外壳。总之，石墨球的长大包括；两个阶段，即：1）在熔体中直接析出核心并长大2）形成奥氏体外壳，在奥氏体外壳包围下成长。 5．灰铸铁的金相组织及其性能特点 灰铸铁的金相组织由金属基体和片状石墨所组成，还有少量非金属夹杂物。 特点：强度性能差；硬度特点，同一硬度时，抗拉强度有一个范围，同一强度时，硬度也有一定的范围；较低的缺口敏感性；良好的减震性；良好的减磨性。 6．流动性的概念及其影响因素
热处理名词解释
热处理名词解释 （1）退火：指金属材料加热到适当的温度，保持一定的时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。常见的退火工艺有：再结晶退火，去应力退火，球化退火，完全退火等。退火的目的：主要是降低金属材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或压力加工，减少残余应力，提高组织和成分的均匀化，或为后道热处理作好组织准备等。 （2）正火：指将钢材或钢件加热到Ac3 或Acm（钢的上临界点温度）以上30～50℃，保持适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理的工艺。正火的目的：主要是提高低碳钢的力学性能，改善切削加工性，细化晶粒，消除组织缺陷，为后道热处理作好组织准备等。 （3）淬火：指将钢件加热到Ac3 或Ac1（钢的下临界点温度）以上某一温度，保持一定的时间，然后以适当的冷却速度，获得马氏体（或贝氏体）组织的热处理工艺。常见的淬火工艺有盐浴淬火，马氏体分级淬火，贝氏体等温淬火，表面淬火和局部淬火等。淬火的目的：使钢件获得所需的马氏体组织，提高工件的硬度，强度和耐磨性，为后道热处理作好组织准备等。 （4）回火：指钢件经淬硬后，再加热到Ac1 以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。常见的回火工艺有：低温回火，中温回火，高温回火和多次回火等。回火的目的：主要是消除钢件在淬火时所产生的应力，使钢件具有高的硬度和耐磨性外，并具有所需要的塑性和韧性等。 （5）调质：指将钢材或钢件进行淬火及回火的复合热处理工艺。使用于调质处理的钢称调质钢。它一般是指中碳结构钢和中碳合金结构钢。 （6）化学热处理：指金属或合金工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分，组织和性能的热处理工艺。常见的化学热处理工艺有：渗碳，渗氮，碳氮共渗，渗铝，渗硼等。化学热处理的目的：主要是提高钢件表面的硬度，耐磨性，抗蚀性，抗疲劳强度和抗氧化性等。 （7）固溶处理：指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。固溶处理的目的：主要是改善钢和合金的塑性和韧性，为沉淀硬化处理作好准备等。 （8）沉淀硬化（析出强化）：指金属在过饱和固溶体中溶质原子偏聚区和（或）由之脱溶出微粒弥散分布于基体中而导致硬化的一种热处理工艺。如奥氏体沉淀不锈钢在固溶处理后或经冷加工后，在400～500℃或700～800℃进行沉淀硬化处理，可获得很高的强度。 （9）时效处理：指合金工件经固溶处理，冷塑性变形或铸造，锻造后，在较高的温度放置或室温保持，其性能，形状，尺寸随时间而变化的热处理工艺。若采用将工件加热到较高温度，并较长时间进行时效处理的时效处理工艺，称为人工时效处理，若将工件放置在室温或自然条件下长时间存放而发生的时效现象，称为自然时效处理。时效处理的目的，消除工件的内应力，稳定组织和尺寸，改善机械性能等。 （10）淬透性：指在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。钢材淬透性好与差，常用淬硬层深度来表示。淬硬层深度越大，则钢的淬透性越好。钢的淬透性主要取决于它的化学成分，特别是含增大淬透性的合金元素及晶粒度，加热温度和保温时间等因素有关。淬透性好的钢材，可使钢件整个截面获得均匀一致的力学性能以及可选用钢件淬火应力小的淬火剂，以减少变形和开裂。 （11）临界直径（临界淬透直径）：临界直径是指钢材在某种介质中淬冷后，心部得到全部马氏体或50%马氏体组织时的最大直径，一些钢的临界直径一般可以通过油中或水中的淬透性试验来获得。 （12）二次硬化：某些铁碳合金（如高速钢）须经多次回火后，才进一步提高其硬度。这种硬化现象，称为二次硬化，它是由于特殊碳化物析出和（或）由于参与奥氏体转变为马氏体或贝氏体所致。 （13）回火脆性：指淬火钢在某些温度区间回火或从回火温度缓慢冷却通过该温度区间的脆化现象。回火脆性可分为第一类回火脆性和第二类回火脆性。第一类回火脆性又称不可逆回火脆性，主要发生在回火温度为250～400℃时，在重新加热脆性消失后，重复在此区间回火，不再发生脆性，第二类回火脆性又称可逆回火脆性，发生的温度在400～650℃，当重新加热脆性消失后，应迅速冷却，不能在400～650℃区间长时间停留或缓冷，否则会再次发生催化现象。回火脆性的发生与钢中所含合金元素有关，如锰，铬，硅，镍会产生回火脆性倾向，而钼，钨有减弱回火脆性倾向。