12级工程材料复习资料汇总

一、 重要概念

晶格：用以描述晶体中原子排列规则的空间格架。（又称空间点阵、点阵） 晶胞：从晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小的几何单元。 晶面：在晶格中，由一系列原子所组成的平面。 晶向：任意两个原子之间连线所指的方向。

配位数：晶体结构中与任一个原子最近邻且等距离的原子数目。 致密度：晶胞中原子所占体积与晶胞体积之比。

晶体缺陷：实际晶体结构为多晶体，晶体内部存在原子偏离规则排列的不完整性区域。 结晶：金属由液态转变为固态的过程。（或称凝固）

均匀形核：晶核在均匀液相中由液相的一些原子集团直接形成，不受杂质粒子或外表面的 影响。

非均匀形核：在液相依附杂质或表面形成晶核。

过冷：纯金属的实际开始结晶温度总是低于理论结晶温度的现象。 过冷度：理论结晶温度Tm与实际开始结晶温度Tn 之差。 平面长大：液、固界面始终保持平直的表面向液相中长大。

枝晶长大：在负的温度梯度条件下，如果晶体表面有一晶芽凸出，必然伸到前面过冷度较大 的液相中，它的生长速度立即增大，比周围晶体更快地长大和分枝。 滑移：在外力的作用下晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面和晶向发生相对位移。 滑移系数：晶体内可能滑移的滑移面数和滑移方向数的乘积。 孪晶：通常把对称的两部分晶体称为孪晶或双晶。 孪生：形成孪晶的过程。

带状组织：复相合金中的各个相，在热加工时沿着变形方向交替地呈带状分布。

纤维组织：在热加工过程中，铸锭的偏析、杂质、夹杂物等沿着变形方向延伸，形成彼此平 行的宏观条纹组织。

加工硬化：随着塑性变形程度的增加，金属的强度硬度增加、塑性韧性下降的现象。 回复：当加热温度不高时，原子的活动能力不大，故显微组织无明显变化，冷变形金属的晶 粒外形仍存在，力学性能变化不大，电阻率显著减小，微观内应力显著降低。冷变形 金属的这种变化过程称为回复。

再结晶：冷变形金属加热到一定温度后，由于原子获得更大活动能力，显微组织发生明显变 化，在原来的变形组织中重新产生了新的等轴晶粒，加工硬化现象消除，力学性能和

物理性能恢复到变形前的水平。这个过程称为再结晶。 冷加工：金属材料在再结晶温度以下的加工过程。 热加工：金属材料在再结晶温度以上的加工过程。

合金：两种或两种以上的金属，或金属与非金属组成的具有金属特性的物质。 组元 ：组成合金最基本的、独立的物质。

相 ：具有一定的晶体结构和性质，具有均匀的化学成分。

固溶体：溶质原子溶入固态的溶剂中，并保持溶剂晶格类型而形成的相。 金属化合物 ：合金组元按一定比例发生相互作用而形成的一种新相。

固溶强化:融入固溶体中的溶质原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑 移难以进行，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。这种通过融入某种溶质元素来 形成固溶体而使金属强化的现象称为固溶强化。

匀晶相图：两组元在液态下无限互溶，在固态下也无限互溶的二元合金系所形成的相图。 共晶相图：两组元在液态下无限互溶，在固态下相互有限溶解，并发生共晶转变的相图。 包晶相图：两组元在液态下相互无限溶解，在固态下只能有限溶解，并发生包晶转变的相图。 共析相图：稳定化合物的二元相图，可认为由左、右两个简单共晶相图组成。

过冷奥氏体：把共析钢加热到均匀的奥氏体状态后，过冷到A1温度以下，奥氏体在热力学 上处于不稳定状态，在一定条件下会发生分解转变，这种在A1以下存在且不稳 定的、将要发生转变的奥氏体。

残余奥氏体：奥氏体向马氏体的转变是不完全的，即使冷却到Mf点以下，也不可能获得100% 的马氏体，总有部分奥氏体未能转变而残留下来，这部分奥氏体称为残余奥氏体。 珠光体（索氏体 托氏体）：α和Fe3C的机械混合物。根据珠光体中铁素体和渗碳体的片层 间距，把珠光体型组织分为三种，即珠光体、索氏体和托氏体。

贝氏体：过冷奥氏体在C曲线“鼻尖”（约550°C）至Ms之间温度范围的等温转变产物。 马氏体：碳在α-Fe中的过饱和固溶体。

临界冷却速度：获得全部马氏体组织的最小冷却速度。

退火：将钢加热到临界点以上或以下，保温后缓慢冷却，获得以珠光体为主的组织的热处理 工艺。

正火：将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Accm（过共析钢）以上30~50°C，保温后在空气中 冷却，得到以索氏体为主的组织的热处理工艺。

淬火：将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1以上30~50摄氏度，保温后快速冷却，获得以

马氏体或下贝氏体为主的组织的热处理工艺。

回火 ：将淬火钢加热到Ac1以下的某一温度保温后进行冷却的热处理工艺。 调质：淬火和高温回火的综合热处理工艺。

表面淬火： 在不改变钢件化学成分和心部组织的情况下，采用快速加热将表面层奥氏体化 后进行淬火，以达到强化工件表面的热处理方法。

二、思考题

1、 常见的金属晶体结构有哪几种？P6 体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方结构。

2、 位错的定义是什么？了解基本位错的模型及特点。P13 （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） 晶体中的线缺陷就是各种类型的位错。 1) 刃型位错：

a. 刃型位错有一额外半原子面。

b. 位错线周围存在晶格畸变。（刃型位错既有正应变，又有切应变） c. 刃型位错线与晶体滑移方向垂直，位错线运动的方向垂直于位错线。 2) 螺型位错：

a. 螺型位错没有额外的半原子面，但位错线附近原子呈螺旋形排列。

b. 螺形位错线是一个具有一定宽度的细长的晶格畸变管道，它只有切应变而无正应 变，其应力场呈轴对称分布。

c. 螺型位错线与晶体滑移方向平行，位错线运动方向与位错线垂直。 3) 混合位错：刃型和螺型的混合类型。

3、 何为晶体缺陷？金属中存在哪些晶体缺陷？P12

晶体缺陷：实际晶体结构中，晶体内部存在一些原子偏离规则排列的不完整性区域。 点缺陷、线缺陷、面缺陷

4、 凡金属晶格缺陷会引起晶格畸变，一般都会使金属的强度、硬度上升，塑性韧性下降。 5、 金属结晶的基本规律是什么？P22

金属结晶过程都是形核与长大的过程，而且两者交错重叠进行。

6、 在具有一定过冷度的金属液体结晶时，液体和固相晶体的自由能差（ΔG=G固-G液）

<0；金属结晶时的冷却速度越快，结晶后的晶粒越小，其强度越高，塑性和韧性高。

7、 常用力学性能指标包括哪些?试列举单向静态拉伸试验中的基本力学性能指标。P31 强度指标、塑性指标、韧性指标、硬度指标

基本力学性能指标：屈服强度σ0.2、抗拉强度σb、断后伸长率δ、断后收缩率Ψ。 8、 变形金属在加热时，会发生回复、再结晶、晶粒长大三个阶段的变化。

9、 热加工“纤维组织”使金属力学性能具有明显各向异性，纵向的强度、塑性、韧性优于

于横向；“带状组织”即合金中各相沿着变形方向交替地呈带状分布——材料性能恶化 10、

合金中的基本相结构是什么？P52

合金的相结构：固溶体、金属化合物。 11、

何为固溶体? 其具体类型有哪几种？P53

固溶体是溶质原子溶入固态的溶剂中，并保持溶剂晶格类型而形成的相。 固溶体的分类：

1) 按溶质原子在晶格中所占位置分类：①置换固溶体、②间隙固溶体。 2) 按固溶度分类：①有限固溶体、②无限固溶体。

3) 按溶质原子与溶剂原子相对分布分类：①有序固溶体、②无序固溶体。 12、

晶粒大小对金属力学性能有何影响？怎样控制铸件晶粒大小？实际生产中常用什

么有效方法获得细晶粒？P24

细晶粒金属具有较高的综合力学性能，即强度、硬度、塑性及韧性都比较好。因此，生产上对控制金属材料的晶粒大小相当重视，实际生产中常用的细化晶粒的措施有： ①增加过冷度 ②变质处理 ③振动、搅拌。 13、

简述铸锭的典型组织及缺陷。P28

典型组织：表面细晶粒层、柱状晶粒层、心部的等轴晶粒层 缺陷：缩孔、气孔（气泡）、夹杂物（外来、内生夹杂物） 14、

金属经塑性变形后会造成哪几种残余内应力？P45

宏观内应力（第一类内应力）、微观内应力（第二类）、点阵畸变（第三累） 15、

Fe-Fe3C相图，标出各点温度及含碳量，各点含碳量的意义。相组成物和组织组成

物，三个基本反应方程式，计算碳钢的相组成物和组织组成物。P75 16、

指出铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体的符号、定义及特点。P73

铁素体是碳在α-Fe中形成的固溶体。符号：α或F。强度和硬度低，而塑性和韧性好。 奥氏体是碳溶于γ-Fe中形成的固溶体。符号：γ或A。强度硬度较低，而塑性韧性较高。 渗碳体是铁与碳的稳定化合物Fe3C。符号 Cm （含碳量6.69%）。硬度高，但脆性大，塑性差。