晶体:原子在三维空间中有规则周期性重复排列的物质。
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,或其他方式组合而成并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:是指合金中结构相同,成分和性能均一致并以界面相互分开的组成部分。
固溶体:合金的组员之间以不同的比例相互融合,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。
固溶强化:在固溶体中,随着溶质浓度增加,固溶体的强度硬度提高,而塑性韧性有所下降,这种现象称为固溶强化。
过冷度:金属的实际结晶温度tn与理论结晶温度tm之间用t表示,t=tm-tn。
正温度梯度:是指液相中的温度随着界面距离的增加而提高的温度分布情况。
负温度梯度:是指液相中的温度随着界面距离的增加而降低的温度分布情况。
细晶强化:用细化晶粒来提高材料强度的方法。
变质处理:是在浇注前往液态金属中加入形核剂(又称变质剂),促进形成大量的非均匀形核来细化晶粒。
滑移:晶体的塑性变形是晶体的一部分相对另一部分沿着某些晶面和晶向发生相对滑动的结果,这种变形方式称为滑移。
孪生:是在切应力作用下晶体的一部分相对另一部分沿着一定的晶面和晶向产生一定角度的均匀切应变的过程。
回复:是指经冷塑性变形的金属在加热时,在光学显微组织发生改变前(即在再结晶晶粒形成前)所产生的某些亚结构和性能的变化过程。
再结晶:当冷变形的金属的加热温度高于回复温度是时候,在变形金属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。
冷加工:在再结晶温度一下进行塑性变形称为冷加工。
晶格畸变:由于空位的存在,其周围原子失去了一个近邻原子而使相互间的作用是去了平衡,而它们朝空位方向稍有移动,偏离其平衡位置,这就在空位的周围出现一个涉及几个原子的间距的弹性畸变区。
回火:是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。
本质晶粒度:根据标准试验方法,在(930+-10)度,保温3—8h后,测定的奥氏体晶粒的大小。
马氏体:碳在@-fe中的过饱和固溶体,具有很高的硬度和强度。
退火:将组织偏离平衡状态的钢加热到适当的温度,保温一定时间,然后缓慢冷却,以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。
正火:是将钢加热到ac3(对于亚共析钢)或accm(对于过共析钢)以上适当的温度,保温一定时间,使之完全奥氏体化,在空气中冷却,以得到珠光体类型组织的热处理工艺。
淬火:将钢加热到临界点ac3或ac1以上一定温度,保温一定时间,然后以大于临界淬火速度的速度冷却,使过冷奥氏体转化为马氏体(或贝氏体)的组织的热处理工艺。
1螺型位错与刃型位错的概念及区别。
刃型位错:设有一简单立方晶体,某一原子面在晶体内部中断,这个原子平面中断处的边缘就是一个刃型位错。
特点:1、有一额外半原子面2、位错线是一个具有一定宽度的、细长的晶格畸变管道,其中有正应变又有切应变,对于正刃型位错,滑移面之上的晶格受到压应力,滑移面之下为拉应力,负刃型位错与此相反。3、位错线与晶体滑移方向垂直,即位错线运动方向垂直于位错线。
螺型位错:由于位错附近的原子时按螺旋形排列的,这种位错称为螺型位错。
特点:1、没有额外半原子面 2、位错线是一个具有一定宽度的、细长的晶格畸变管道,但只有切应变没有正应变 3、位错线与晶体滑移方向平行,位错线运动方向垂直于位错线。
2 均匀形核与非均匀形核的概念及区别。
均匀形核:液相中各个区域出现新相晶核的几率都是相同的,这种形核方式称为均匀形核。
非均匀形核:新相优先出现于液相的某些区域称为非均匀形核。
区别:均匀形核是指液态金属绝对纯净,无任何杂质也不和型壁接触,只是依靠液态金属的能量变化,由晶胚直接形核的过程。而非均匀形核是指液态金属中存在一些微小的固相杂质质点,并且和型壁接触,于是晶核优先依附于这些现成的固体表面上形成,非均匀形核时所需过冷度和形核功均比均匀形核的小。
3 为什么晶粒越细小综合性能越好。
1、晶粒越细屈服强度越高根据 t=nt,应力集中t的大小决定于塞积群的位错数目n,n越大则应力集中越大,当外加应力和其他条件一定时,位错数目n与引起塞积的障碍---晶界到位错源的距离成正比。晶粒越大则这个距离越大,n也就越大,所以应力集中也越大;晶粒越细小则n也越小,应力集中也越小,因此在同样外加应力下,大晶粒的位错塞积所造成的应力集中激发相邻晶粒发生塑性变形的机会比小晶粒要大得多。小晶粒的应力集中小,则需要在交大外加应力下才能使相邻晶粒发生塑性变形。
2、晶粒越细塑性越好,晶粒越细在一定的体积内晶粒数目越多,在同样变形量下,变形分散在更多的晶粒内进行,晶粒内部和晶界附近的应变度相差较小,变形较均匀,相对来说引起应力集中减小,使材料在断裂之前能承受较大的变形量,可以得到较大的延伸率和断面伸缩率。
3、晶粒越细韧性越好,晶粒越细晶界越曲折,越不利于裂纹的传播,从而在断裂过程中可以吸收更多的能量,表现出较高的韧性。
4、制定淬火加热工艺主要是确定加热温度和加热时间还要确定加热方式和选择介质。
淬火加热温度的选择应以得到均匀细小的奥氏体晶粒为原则,以便淬火后获得细小的马氏体组织。淬火加热温度主要根据钢的临界点来确定,对于亚共析钢的淬火加热温度一般为ac3+(30~50度),共析钢和过共析钢ac1+(30~50度)。因为如果亚共析钢在ac1~ac3温度之间加热,加热组织为奥氏体和铁素体两相,淬火冷却以后,组织中除马氏体以外,还保留一部分铁素体,将严重降低钢的强度和硬度,因此采用完全淬火。
但淬火温度不能超过ac3过高,否则回引起奥氏体晶粒粗大,淬火后得到粗大的马氏体,使钢的韧性降低。所以一般在原则上规定为ac3以上30~50度。由于这一温度处于奥氏体的单相区,故称作为完全淬火。
至于过共析钢淬火加热温度在ac1~accm之间,是因为它在淬火之前都要进行球化退火,使之得到晶粒状珠光体组织,淬火加热时组织为细小奥氏体晶粒和未溶的粒状碳化物,淬火后得到隐晶马氏体和均匀分布在马氏体基体上的细小粒状碳化物组织。这种组织不仅具有高强度、高硬度、高耐磨性,而且也具有良好的韧性。如果淬火加热温度超过accm,加热时碳化物将完全溶入奥氏体中,不仅使奥氏体的含碳质量分数增加,使点ms和mf降低,淬火后残余奥氏体量增加,使钢的硬度和耐磨性降低,同时,奥氏体晶粒粗化,淬火后容易得到含有显微裂纹的粗片状马氏体,使钢的脆性增大。
此外,淬火加热温度高,淬火应力大,工件表面氧化!脱碳严重,也增加了工件淬火变形及开裂的倾向。所以过共析钢一般采用在ac1+(30~50度)温度加热不完全淬火。
晶体与非晶体在物质上的区别:1、前者融化时有固定熔点,后者存在软化的温度范围,没有明显的熔点2、前者具有多项异性,后者为各向同性3、凡是原子在三维空间按一定规律成周期性排列的固体是晶体,而非晶体则不成这种周期性的规则排列。
三种典型晶体结构:体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。
固溶体分类:1、按原子在晶格中所在位子的分类:置换固溶体和间隙固溶体2、按固溶度分类:有限固溶体和无限固溶体3、按溶质原子和溶剂原子的相对分类:无序固溶体和有序固溶体。
空位的特点:时刻变化和△t(过冷度)>△tk 热平衡缺陷。
金属晶体的缺陷:点缺陷、线缺陷和面缺陷。
金属结晶条件:1、热力学条件△t(过冷度)>△tk (临界过冷度)2、结构条件r(晶胚半径)>rk(临界晶胚半径)
形核要点:1、结晶必须在过冷液中进行,△t>△tk △r>△rk 2、rk值大小与晶核表面能成正比,与过冷度成反比 3、形核既需要结构起伏,也需要能量起伏 4、晶核的形成过程是原子的扩散迁移过程 5、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。
晶核长大机制(二维晶核)1 二维:固液界面为光滑界面,不连续长大速度十分缓慢2螺型:光滑界向,生长是连续的,长大速读比二维快。
影响过冷度的因素:1)金属不同,过冷度不同,2)金属纯度越高,过冷度越高3)冷却速度越大,过冷度越大。
为什么面心塑性好于体心?(决定金属塑性好坏的因素):
1)面心与体心滑移系数数目相同都为12 2)面心原子密排成度高
3)面心滑移方向3个,体心的滑移为2个。
奥氏体形成的过程?1)奥氏体形核2)奥氏体长大3)剩余渗碳体溶解4)奥氏体均匀化。
马氏体具有高硬度高强度的原因? 1)固溶强化2)相变强化3)时效强化。
4)原始奥氏体晶粒大小及板条马氏体大小对马氏体强度的影响。
珠光体的分类 1)粒状珠光体。
2)片状珠光体{a1—650*c,片间距离450—150nm 珠光体;650*c—600*c,150—80nm,索氏体;600*c—550*c,80nm—30nm,屈氏体。
马氏体的分类 1)板条马氏体2)片状马氏体。
上贝氏体与下贝氏体的区别?上550*c—350*c
下350*c—ms
上:成束分布,平行排列的铁素体和夹于其间的续约的条状渗碳体的混合物。
下:由含过饱和的片状铁素体和内部沉淀的碳化物组成的机械混合物。
上:羽毛状下:空间状态为双凸透镜状与试样磨面相交为呈片状或针状。
铁素体亚结构都是位错,但下比上位错密度高。
钢的退火方式:1)在临界温度ac1或ac3以上的退火:包括完全退火,不完全退火,球化退火和扩散退火。
2)临界温度以下的退火:再结晶退火和去应力退火。
淬火方法:单液淬火法,双液淬火法,分级淬火法,等温淬火。
刚的淬火方式:1)结构钢:淬火+高温回火 2)弹簧钢,刃具钢:淬火+中温回火。
3)工具钢,轴承钢:淬火+低温回火。
亚共析钢——完全退火 ac3+(20~30)度。
过共析钢与共析钢——不完全退火 ac1+(30~50)度。
光滑界面与粗糙界面的区分方法:1)、@2为粗糙界面 @》5为光滑界面 @=2~5为混合界面 2)、x=0.5为粗糙界面 x=0或1为光滑界面
淬火钢的回火转变:1)马氏体中碳的偏聚 2)马氏体的分解 3)残余奥氏体的转变 4)碳化物的转变 5)渗碳体的聚集和@相回复再结晶。
柏氏矢量的重要特性:1)可以判断位错的类型 2)可以表示位错区域晶格畸变总量的大小 3)表示晶体滑移方向和大小 4)一条位错线的柏氏矢量是恒定不变的,它与柏氏回路的大小和回路在位错线上的位置无关 5)刃型位错线和与之垂直的柏氏矢量所构成的平面就是滑移面,刃型位错的滑移面只有一个,螺型位错线与柏氏矢量平行,所以滑移面是不定的,有无限个。
1分析固溶处理过程,画图说明。
当组员b含量大于b0的合金加热到略低于固相的温度,保温足够时间,使b组元充分溶解后,取出立即淬火,则b组元来不及沿de线析出,而形成亚稳定的过饱和@固溶体,这种处理称为固溶处理。
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