金屬熱處理原理及工藝總結 整理版

1、5.實際晶體中的點缺陷，線缺陷和面缺陷對金屬性能有何影響？實際晶體中的點缺陷，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，通過理論計算具有極高的強度，隨著晶體中缺陷的增加，金屬的強度迅速下降，當缺陷增加到一定值后，金屬的強度又隨晶體缺陷的增加而增加。因此，無論點缺陷，線缺陷和面缺陷都會造成晶格崎變，從而使晶體強度增加。同時晶體缺陷的存在還會增加金屬的電阻，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：因為單晶體內各個方向上原子排列密度不同，造成原子間結合力不同，因而表現出各向異性；而多晶體是由很多個單晶體所組成，它在各個方向上的力相互抵消平衡，因而表現各向同性。7.過冷度與冷卻速度有何關系？它對金屬結晶過程有何影響？對鑄件晶粒大小有何影響？過冷度與冷卻速度有何關系？它對金屬結晶過程有何影響？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，則晶體內形核率和長大速度都加快，加速結晶過程的進行，但當冷速達到一定值以后則結晶過程將減慢，因為這時原子的擴散能力減弱。③過冷度增大，ΔF大，結晶驅動力大，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，但過冷度過大，對晶粒細化不利，結晶發(fā)生困難。8.金屬結晶的基本規(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；同時外來難熔雜質以及振動和攪拌的方法也會增大形核率。9.在鑄造生產中，采用哪些措施控制晶粒大?。吭谏a中如何應用變質處理？在鑄造生產中，采用哪些措施控制晶粒大小？在生產中如何應用變質處理？答：①采用的方法：變質處理，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變質處理：在液態(tài)金屬結

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)質點，使結晶時的晶核數目大大增加，從而提高了形核率，細化晶粒。③機械振動、攪拌。第二章第二章金屬的塑性變形與再結晶金屬的塑性變形與再結晶2產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碎的亞晶粒，變形愈大，晶粒破碎的程度愈大，這樣使位錯

6、密度顯著增加；同時細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密度的增加，金屬的塑性變形抗力將迅速增大，即強度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降產生所謂“加工硬化”現象。②金屬的加工硬化現象會給金屬的進一步加工帶來困難，如鋼板在冷軋過程中會越軋越硬，以致最后軋不動。另一方面人們可以利用加工硬化現象，來提高金屬強度和硬度，如冷拔高強度鋼絲就是利用冷加工變形產生的加工硬化來提高鋼絲的強度的。加工硬化也是某些

7、壓力加工工藝能夠實現的重要因素。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：主要是再結晶溫度。在再結晶溫度以下進行的壓力加工為冷加工，產生加工硬化現象；反之為熱加工，產生的加工硬化現象被再結晶所消除。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，從而使晶粒細化，機械性能提高。（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碎拉長，形成熱壓力加工“纖維組織”（流線），使縱向的強度、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承受的最大拉應力方向一致，而與外加切應力或沖擊力相垂直

9、，可提高零件使用壽命。5為什么細晶粒鋼強度高，塑性，韌性也好？為什么細晶粒鋼強度高，塑性，韌性也好？答：晶界是阻礙位錯運動的，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，其晶界總面積愈大，每個晶粒周圍不同取向的晶粒數便愈多，對塑性變形的抗力也愈大。因此，金屬的晶粒愈細強度愈高。同時晶粒愈細，金屬單位體積中的晶粒數便越多，變形時同樣的變形量便可分散在更多的晶粒中發(fā)生，產生較均勻的變形，而不致造成局部的應力集中，引起

10、裂紋的過早產生和發(fā)展。因此，塑性，韌性也越好。6金屬經冷塑性變形后，組織和性能發(fā)生什么變化？金屬經冷塑性變形后，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，如縱向的強度和塑性遠大于橫向等；②晶粒破碎，位錯密度增加，產生加工硬化，即隨著變形量的增加，強度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降；③織構現象的產生，即隨著變形的發(fā)生，不僅金屬中的晶粒會被破碎拉長，而且各晶粒的晶格位向也會沿著變形的方向同時發(fā)生轉動，轉動結果金屬

11、中每個晶粒的晶格位向趨于大體一致，產生織構現象；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各部分和各晶粒間的變形不均勻，金屬內部會形成殘余的內應力，這在一般情況下都是不利的，會引起零件尺寸不穩(wěn)定。7分析加工硬化對金屬材料的強化作用？分析加工硬化對金屬材料的強化作用？答：隨著塑性變形的進行，位錯密度不斷增加，因此位錯在運動時的相互交割、位錯纏結加劇，使位錯運動的阻力增大，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）試標注）試標注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變類型；）指出此相圖包括哪幾種轉變類型；3）說明合金）說明合金Ⅰ的平衡結晶過程及室溫下的顯微組織。的平衡結晶過程及室溫下的顯微組織。答：(1)①：Lγ②:γβ③:β(αβ)④:βαⅡ(2)勻晶轉變；共析轉變(3)合金①在1點以上全部為液相冷至1點時開始從液相中析出γ固溶體至2點結束2～3點之間合金全部由γ

13、固溶體所組成3點以下開始從γ固溶體中析出α固溶體冷至4點時合金全部由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、尺寸相同的兩個有形狀、尺寸相同的兩個CuNiCuNi合金鑄件，一個含合金鑄件，一個含90%90%NiNi，另一個含，另一個含50%50%NiNi鑄后自然冷卻，問哪個鑄件的鑄后自然冷卻，問哪個鑄件的偏析較嚴重

14、？偏析較嚴重？答：含50%Ni的CuNi合金鑄件偏析較嚴重。在實際冷卻過程中，由于冷速較快，使得先結晶部分含高熔點組元多，后結晶部分含低熔點組元多，因為含50%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成分不均勻現象要比含90%Ni的CuNi合金鑄件嚴重。第四章第四章鐵碳合金鐵碳合金1何謂金屬的同素異構轉變？試畫出純鐵的結晶冷卻曲線和晶體結構變化圖。何謂金屬的同素異構轉變？試畫出純鐵的結晶冷卻曲線和

15、晶體結構變化圖。答：由于條件（溫度或壓力）變化引起金屬晶體結構的轉變，稱同素異構轉變。2為什么為什么γFeγFe和ααFeFe的比容不同？一塊質量一定的鐵發(fā)生（的比容不同？一塊質量一定的鐵發(fā)生（γFeγFe→αFe→αFe）轉變時，其體積如何變化？）轉變時，其體積如何變化？答：因為γFe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%，因此一塊質量一定的鐵發(fā)生（γFe→αFe）轉變時體積將發(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）？它們的結構、組織形態(tài)、性能等各）？它們的結構、組織形態(tài)、性能等各有何特點？有何特點？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，Fe??Fe??它的性能與純鐵相近。塑性、韌性好，強度、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絡狀存在于晶界。在萊氏體中為連續(xù)的基體，有時呈魚骨狀。珠光體（P）：由鐵素體和滲碳體組成的機械混合物。鐵素體和滲碳體呈層片狀。珠光體有較高的強度和硬度，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？在生產實踐中有何指導意義？又有何局限性？合金相圖有何作用？在生產實踐中有何指導意義？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