金屬熱處理原理及工藝總結(jié) 整理版

1、5.實(shí)際晶體中的點(diǎn)缺陷，線缺陷和面缺陷對金屬性能有何影響？實(shí)際晶體中的點(diǎn)缺陷，線缺陷和面缺陷對金屬性能有何影響？答：如果金屬中無晶體缺陷時(shí)，通過理論計(jì)算具有極高的強(qiáng)度，隨著晶體中缺陷的增加，金屬的強(qiáng)度迅速下降，當(dāng)缺陷增加到一定值后，金屬的強(qiáng)度又隨晶體缺陷的增加而增加。因此，無論點(diǎn)缺陷，線缺陷和面缺陷都會(huì)造成晶格崎變，從而使晶體強(qiáng)度增加。同時(shí)晶體缺陷的存在還會(huì)增加金屬的電阻，降低金屬的抗腐蝕性能。6.為何單晶體具有各向異性，而多晶體在一般

2、情況下不顯示出各向異性？為何單晶體具有各向異性，而多晶體在一般情況下不顯示出各向異性？答：因?yàn)閱尉w內(nèi)各個(gè)方向上原子排列密度不同，造成原子間結(jié)合力不同，因而表現(xiàn)出各向異性；而多晶體是由很多個(gè)單晶體所組成，它在各個(gè)方向上的力相互抵消平衡，因而表現(xiàn)各向同性。7.過冷度與冷卻速度有何關(guān)系？它對金屬結(jié)晶過程有何影響？對鑄件晶粒大小有何影響？過冷度與冷卻速度有何關(guān)系？它對金屬結(jié)晶過程有何影響？對鑄件晶粒大小有何影響？答：①冷卻速度越大，則過冷度也

3、越大。②隨著冷卻速度的增大，則晶體內(nèi)形核率和長大速度都加快，加速結(jié)晶過程的進(jìn)行，但當(dāng)冷速達(dá)到一定值以后則結(jié)晶過程將減慢，因?yàn)檫@時(shí)原子的擴(kuò)散能力減弱。③過冷度增大，ΔF大，結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力大，形核率和長大速度都大，且N的增加比G增加得快，提高了N與G的比值，晶粒變細(xì)，但過冷度過大，對晶粒細(xì)化不利，結(jié)晶發(fā)生困難。8.金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是什么？晶核的形成率和成長率受到哪些因素的影響？金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是什么？晶核的形成率和成長率受到哪些因素的影響？

4、答：①金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是形核和核長大。②受到過冷度的影響，隨著過冷度的增大，晶核的形成率和成長率都增大，但形成率的增長比成長率的增長快；同時(shí)外來難熔雜質(zhì)以及振動(dòng)和攪拌的方法也會(huì)增大形核率。9.在鑄造生產(chǎn)中，采用哪些措施控制晶粒大??？在生產(chǎn)中如何應(yīng)用變質(zhì)處理？在鑄造生產(chǎn)中，采用哪些措施控制晶粒大?。吭谏a(chǎn)中如何應(yīng)用變質(zhì)處理？答：①采用的方法：變質(zhì)處理，鋼模鑄造以及在砂模中加冷鐵以加快冷卻速度的方法來控制晶粒大小。②變質(zhì)處理：在液態(tài)金屬結(jié)

5、晶前，特意加入某些難熔固態(tài)顆粒，造成大量可以成為非自發(fā)晶核的固態(tài)質(zhì)點(diǎn)，使結(jié)晶時(shí)的晶核數(shù)目大大增加，從而提高了形核率，細(xì)化晶粒。③機(jī)械振動(dòng)、攪拌。第二章第二章金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶2產(chǎn)生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金屬加工中有什么利弊？產(chǎn)生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金屬加工中有什么利弊？答：①隨著變形的增加，晶粒逐漸被拉長，直至破碎，這樣使各晶粒都破碎成細(xì)碎的亞晶粒，變形愈大，晶粒破碎的程度愈大，這樣使位錯(cuò)

6、密度顯著增加；同時(shí)細(xì)碎的亞晶粒也隨著晶粒的拉長而被拉長。因此，隨著變形量的增加，由于晶粒破碎和位錯(cuò)密度的增加，金屬的塑性變形抗力將迅速增大，即強(qiáng)度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降產(chǎn)生所謂“加工硬化”現(xiàn)象。②金屬的加工硬化現(xiàn)象會(huì)給金屬的進(jìn)一步加工帶來困難，如鋼板在冷軋過程中會(huì)越軋?jiān)接玻灾伦詈筌埐粍?dòng)。另一方面人們可以利用加工硬化現(xiàn)象，來提高金屬強(qiáng)度和硬度，如冷拔高強(qiáng)度鋼絲就是利用冷加工變形產(chǎn)生的加工硬化來提高鋼絲的強(qiáng)度的。加工硬化也是某些

7、壓力加工工藝能夠?qū)崿F(xiàn)的重要因素。如冷拉鋼絲拉過?？椎牟糠?，由于發(fā)生了加工硬化，不再繼續(xù)變形而使變形轉(zhuǎn)移到尚未拉過?？椎牟糠郑@樣鋼絲才可以繼續(xù)通過?？锥尚巍?劃分冷加工和熱加工的主要條件是什么？劃分冷加工和熱加工的主要條件是什么？答：主要是再結(jié)晶溫度。在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的壓力加工為冷加工，產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象；反之為熱加工，產(chǎn)生的加工硬化現(xiàn)象被再結(jié)晶所消除。4與冷加工比較，熱加工給金屬件帶來的益處有哪些？與冷加工比較，熱加工給金屬件帶來

8、的益處有哪些？答：（1）通過熱加工，可使鑄態(tài)金屬中的氣孔焊合，從而使其致密度得以提高。（2）通過熱加工，可使鑄態(tài)金屬中的枝晶和柱狀晶破碎，從而使晶粒細(xì)化，機(jī)械性能提高。（3）通過熱加工，可使鑄態(tài)金屬中的枝晶偏析和非金屬夾雜分布發(fā)生改變，使它們沿著變形的方向細(xì)碎拉長，形成熱壓力加工“纖維組織”（流線），使縱向的強(qiáng)度、塑性和韌性顯著大于橫向。如果合理利用熱加工流線，盡量使流線與零件工作時(shí)承受的最大拉應(yīng)力方向一致，而與外加切應(yīng)力或沖擊力相垂直

9、，可提高零件使用壽命。5為什么細(xì)晶粒鋼強(qiáng)度高，塑性，韌性也好？為什么細(xì)晶粒鋼強(qiáng)度高，塑性，韌性也好？答：晶界是阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的，而各晶粒位向不同，互相約束，也阻礙晶粒的變形。因此，金屬的晶粒愈細(xì)，其晶界總面積愈大，每個(gè)晶粒周圍不同取向的晶粒數(shù)便愈多，對塑性變形的抗力也愈大。因此，金屬的晶粒愈細(xì)強(qiáng)度愈高。同時(shí)晶粒愈細(xì)，金屬單位體積中的晶粒數(shù)便越多，變形時(shí)同樣的變形量便可分散在更多的晶粒中發(fā)生，產(chǎn)生較均勻的變形，而不致造成局部的應(yīng)力集中，引起

10、裂紋的過早產(chǎn)生和發(fā)展。因此，塑性，韌性也越好。6金屬經(jīng)冷塑性變形后，組織和性能發(fā)生什么變化？金屬經(jīng)冷塑性變形后，組織和性能發(fā)生什么變化？答：①晶粒沿變形方向拉長，性能趨于各向異性，如縱向的強(qiáng)度和塑性遠(yuǎn)大于橫向等；②晶粒破碎，位錯(cuò)密度增加，產(chǎn)生加工硬化，即隨著變形量的增加，強(qiáng)度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降；③織構(gòu)現(xiàn)象的產(chǎn)生，即隨著變形的發(fā)生，不僅金屬中的晶粒會(huì)被破碎拉長，而且各晶粒的晶格位向也會(huì)沿著變形的方向同時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)果金屬

11、中每個(gè)晶粒的晶格位向趨于大體一致，產(chǎn)生織構(gòu)現(xiàn)象；④冷壓力加工過程中由于材料各部分的變形不均勻或晶粒內(nèi)各部分和各晶粒間的變形不均勻，金屬內(nèi)部會(huì)形成殘余的內(nèi)應(yīng)力，這在一般情況下都是不利的，會(huì)引起零件尺寸不穩(wěn)定。7分析加工硬化對金屬材料的強(qiáng)化作用？分析加工硬化對金屬材料的強(qiáng)化作用？答：隨著塑性變形的進(jìn)行，位錯(cuò)密度不斷增加，因此位錯(cuò)在運(yùn)動(dòng)時(shí)的相互交割、位錯(cuò)纏結(jié)加劇，使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力增大，引起變形抗力的增加。這樣，金屬的塑性變形就變得困難，要繼續(xù)

12、變形就必須增大外力，因此提高了金屬的1）試標(biāo)注）試標(biāo)注①—④空白區(qū)域中存在相的名稱；空白區(qū)域中存在相的名稱；2）指出此相圖包括哪幾種轉(zhuǎn)變類型；）指出此相圖包括哪幾種轉(zhuǎn)變類型；3）說明合金）說明合金Ⅰ的平衡結(jié)晶過程及室溫下的顯微組織。的平衡結(jié)晶過程及室溫下的顯微組織。答：(1)①：Lγ②:γβ③:β(αβ)④:βαⅡ(2)勻晶轉(zhuǎn)變；共析轉(zhuǎn)變(3)合金①在1點(diǎn)以上全部為液相冷至1點(diǎn)時(shí)開始從液相中析出γ固溶體至2點(diǎn)結(jié)束2～3點(diǎn)之間合金全部由γ

13、固溶體所組成3點(diǎn)以下開始從γ固溶體中析出α固溶體冷至4點(diǎn)時(shí)合金全部由α固溶體所組成4～5之間全部由α固溶體所組成冷到5點(diǎn)以下由于α固溶體的濃度超過了它的溶解度限度從α中析出第二相β固溶體最終得到室穩(wěn)下的顯微組織:αβⅡ1111有形狀、尺寸相同的兩個(gè)有形狀、尺寸相同的兩個(gè)CuNiCuNi合金鑄件，一個(gè)含合金鑄件，一個(gè)含90%90%NiNi，另一個(gè)含，另一個(gè)含50%50%NiNi鑄后自然冷卻，問哪個(gè)鑄件的鑄后自然冷卻，問哪個(gè)鑄件的偏析較嚴(yán)重

14、？偏析較嚴(yán)重？答：含50%Ni的CuNi合金鑄件偏析較嚴(yán)重。在實(shí)際冷卻過程中，由于冷速較快，使得先結(jié)晶部分含高熔點(diǎn)組元多，后結(jié)晶部分含低熔點(diǎn)組元多，因?yàn)楹?0%Ni的CuNi合金鑄件固相線與液相線范圍比含90%Ni鑄件寬，因此它所造成的化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象要比含90%Ni的CuNi合金鑄件嚴(yán)重。第四章第四章鐵碳合金鐵碳合金1何謂金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變？試畫出純鐵的結(jié)晶冷卻曲線和晶體結(jié)構(gòu)變化圖。何謂金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變？試畫出純鐵的結(jié)晶冷卻曲線和

15、晶體結(jié)構(gòu)變化圖。答：由于條件（溫度或壓力）變化引起金屬晶體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，稱同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。2為什么為什么γFeγFe和ααFeFe的比容不同？一塊質(zhì)量一定的鐵發(fā)生（的比容不同？一塊質(zhì)量一定的鐵發(fā)生（γFeγFe→αFe→αFe）轉(zhuǎn)變時(shí)，其體積如何變化？）轉(zhuǎn)變時(shí)，其體積如何變化？答：因?yàn)棣肍e和αFe原子排列的緊密程度不同，γFe的致密度為74%αFe的致密度為68%，因此一塊質(zhì)量一定的鐵發(fā)生（γFe→αFe）轉(zhuǎn)變時(shí)體積將發(fā)生膨脹。3.3.何

16、謂鐵素體（何謂鐵素體（F）奧氏體（奧氏體（A），滲碳體（，滲碳體（FeFe3C），珠光體（，珠光體（P）萊氏體（萊氏體（LdLd）？它們的結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)、性能等各）？它們的結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)、性能等各有何特點(diǎn)？有何特點(diǎn)？答：鐵素體（F）：鐵素體是碳在中形成的間隙固溶體，為體心立方晶格。由于碳在中的溶解度`很小，F(xiàn)e??Fe??它的性能與純鐵相近。塑性、韌性好，強(qiáng)度、硬度低。它在鋼中一般呈塊狀或片狀。奧氏體（A）：奧氏體是碳在Fe??中形成的

17、間隙固溶體，面心立方晶格。因其晶格間隙尺寸較大，故碳在Fe??中的溶解度較大。有很好的塑性。滲碳體（Fe3C）：鐵和碳相互作用形成的具有復(fù)雜晶格的間隙化合物。滲碳體具有很高的硬度，但塑性很差，延伸率接近于零。在鋼中以片狀存在或網(wǎng)絡(luò)狀存在于晶界。在萊氏體中為連續(xù)的基體，有時(shí)呈魚骨狀。珠光體（P）：由鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。鐵素體和滲碳體呈層片狀。珠光體有較高的強(qiáng)度和硬度，但塑性較差。萊氏體（Ld）：由奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物

18、。在萊氏體中，滲碳體是連續(xù)分布的相，奧氏體呈顆粒狀分布在滲碳體基體上。由于滲碳體很脆，所以萊氏體是塑性很差的組織。4.FeFe4.FeFe3C合金相圖有何作用？在生產(chǎn)實(shí)踐中有何指導(dǎo)意義？又有何局限性？合金相圖有何作用？在生產(chǎn)實(shí)踐中有何指導(dǎo)意義？又有何局限性？答：①碳鋼和鑄鐵都是鐵碳合金，是使用最廣泛的金屬材料。鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金的重要工具，了解與掌握鐵碳合金相圖，對于鋼鐵材料的研究和使用，各種熱加工工藝的制訂以及工藝廢品原因的分