第1章 金属材料及热处理概论1.1 金属及合金的基本性能2、强度指标：屈服点σs ；屈服强度σ0.2；抗拉强度σb （判别金属材料强度高低的指标）3、塑性：金属发生塑性变形但不破坏的能力。
5、硬度：金属材料抵抗局部变形的能力。
布氏硬度：用符号HBW 洛氏硬度：用符号表示 HR表示二、习题1、单项选择题（1）符号σb 表示材料的 （）A 、屈服强度B 、抗拉强度C 、疲劳强度D 、断裂强度（2）拉伸实验时，试样拉断前能承受的最大应力称为材料的（B ） A 、屈服点 B 、抗拉强度 C 、弹性极限 D 、疲劳极限2、多项选择题（1）以下说法正确的是（）A 、布氏硬度用符号HBW 表示B 、洛氏硬度用符号HR 表示C 、洛氏硬度用符号HBW 表示D 、布氏硬度用符号HR 表示（2）以下说法正确的是（BCD ）A 、布氏硬度的压痕面积大，数据重复性好，用于成品的测定B 、洛氏硬度的操作简便，硬度值可以直接读出，压痕较小C 、金属材料抵抗冲击载荷作用而不被破坏的能力称为冲击韧度D 、金属材料在指定循环基数的变荷作用下，不产生疲劳断裂所能承受的最大应力称为疲劳强度3、判断题金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力称为强度（）4、填空题强度按力的性质有___、___、___。
5、简答题简述拉伸低碳钢过程，拉伸曲线的变化以及金属变形答案：1、B B 2、AB BCD 3、√4、屈服强度 抗拉强度 抗弯强度 抗剪强度5、在力到达Fe 之前处于弹性变形阶段△L 线性增加，超过Fe 以后不仅有弹性变形还有塑性变形，形成永久变形，到Fs 以后出现塑性变形，出现屈服现象，进入强化阶段。
1.2 金属和合金的晶体结构及结晶过程一、知识点整理1、内部原子在空间按一定次序有规律的排列的物质称为晶体，反之为则为非晶体晶体具有。
固定的熔点和各向异性等特征，非晶体则反之。
2、晶体中源于排列规律具有明显的周期性征的最小几何单元，称为晶胞。
变化，因此，在晶格中选取一个能够代表晶格特3、常见的纯金属晶格结构有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。
4、如果晶体内部的晶格位向完全一致，称为单晶体。
实际使用的金属材料多由许多位向不同的小单晶体组成，成为多晶。
5、只有用显微镜才能看到晶粒。
6、在显微镜下所观察到的晶粒大小、形状和分布称为显微组织。
7、合金是指由两种或两种以上的金属元素(或金属与非金属融合)组成的具有金属特性的物 质。
8、组成合金的元素称为组元，可以是纯金属和非金属的化学元素，也可以是某些稳定的化合物。
9、合金系是由两种以上的组元，按不同的比例浓度配制而成的一系列合金。
按组元的数目不同，合金可分为二元合金系、三元合金系及多元合金系。
10、金属或合金中化学成分、晶体结构相同或者原子聚集状态相同，并与其他部分之间有明确界面的独立均匀组成，这种状态称为相11、组织：通常，把在金相显微镜、电子显微镜下观察到的金属材料内部的微观形貌称为显微组织，简称组织。
12、按合金晶体结构的基本属性，可把合金分为固溶体和金属化合物。
13、根据溶质原子在溶剂晶格中所占据的位置不同，固溶体可分为置换固溶体。
14、溶质原子置换溶剂晶格结点上部分原子而形成的固溶体为置换固溶体。
15、溶质原子嵌入溶剂晶格节点的间隙而形成的固溶体称为间隙固溶体。
16、根据固溶体中溶质原子的溶解情况，置换固溶可分为有限固溶体和无限固溶体。
在固态时，若溶质原子和溶剂原子可以任意相互溶解(即溶质的溶解度可达100%)，这种固溶体称为无限固溶体，在固态时，溶质原子的融入有一定限度的置换固溶体，称为有限固溶体。
17、大多数的合金都属于有限固溶体，且溶质的溶解度通常随温度升高而随温度降低而减小。
间隙固溶体均为有限固溶体。
18、通过融入溶质原子形成固溶体而使金属材料得到强化的方法称为固溶强化。
19、金属化合物具有明显的金属特性，其晶体结构复杂，熔点较高，性能脆而硬。
20、金属铸件是经过熔化、冶炼和浇注而获得的，这种由液态转变为固态的过程称为凝固。
如果凝固的固态物质是晶体，则这种凝固又称结晶。
一般金属固态下是晶体所以金属的凝固可称为结晶。
21、纯金属都有一个固定的结晶温度，高于此温度融化，低于此温度才能结晶成为晶体。
22、金属实际结晶温度(Tn)总是低于理论结晶温度(To)的现象称为“过冷现象”。
23、理论结晶温度和实际结晶温度之差称为过冷度，以ΔT表示。
ΔT=To-Tn。
24、金属结晶时过冷度的大小与冷却速度有关。
金属的冷却速度越快，实际结晶温度越低，过冷度ΔT就越大。
25、晶核的形成：（1）自发形核：由液态金属内部自发形成结晶核心的过程。
（2）非自发形核：液态金属中的高熔点杂质起到晶核作用，冷却过程中，液态金属的原子将以这些晶核为中心，按照一定的结合形状不断排列起来形成晶体。
26、晶核的长大：初期外形较规则，慢慢形成晶体棱角，棱角散热快，优先生长，形成枝干（一次晶轴），枝干又会不断生出分枝（二次晶轴），最后形成树枝状晶体。
27、结晶晶粒大小及其控制：（1）金属的晶粒越细小，金属强度、硬度、塑性和韧度就越高（2）细化晶粒的方法：。
○1 增大过冷度△T ；○2 变质处理； ○3 附加振动； ○4降低浇注速度。
28、金属的同素异构转变（1）同素异构转变：铁、钴、锰、钛等合金在结晶之后，在不同温度范围内晶格类型还要继续发生变化，这种金属在固态下晶格类型随温度发生变化的现象称为同素异构转变。
（2）同素异构转变也称为二次结晶或重结晶 ，由于固态下原子的扩散比液态困难，所以同素异构转变应具有较大的过冷度。
二、习题 1、单项选择（1）下列那个物质是晶体（ ） A 、沥青 B 、金属合金 C 、松香 D 、石蜡（2）常见的金属晶格类型有（ ） A 、体心立方 B 、面心立方 C 、密排大方 D 、以上都是（3）下列不属于合金的是（ ） A 、 碳素钢 B 、 铸铁 C 、 生铁 D 、 玻璃钢（4）钢铁能够进行热处理的依据（ ） A 、纯铁具有同素异构转变的特性 B 、α铁是体心立方晶格 C 、铁的过冷度较大D 、铁的内部原子排列紧密2、多项选择（1）在显微镜下观察到的（ ）称为显微组织 A 、晶粒大小 B 、晶粒形状 C 、晶粒间隔 D 、晶粒分布（2）按照合金晶体结构的基本属性，合金可分为哪几类（）A、固溶体B、溶质C、溶剂D、金属化合物（3）细化晶粒的方法有哪些（）A、增大过冷度B、变质处理C、附加振动D、增加浇注速度3、判断题（1）纯金属晶格结构有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格（）（2）金属冷却速度越快，实际结晶温度越低，过冷度ΔT就越小。
（）（3）金属的同素异构转变是通过新原子的生成来完成的（）4、填空题（1）晶粒与晶粒之间的界面称为_____（2）金属铸件是经过熔化、_____和浇注而获得的。
（3）纯铁的同素异构转变中晶格类型由体心立方晶格变成_____，再变成体心立方晶格。
5、名称解释及简答（1）区分晶体与非晶体以及解释（2）请说出“相”的含义（3）简述晶核的长大过程答案：1、B D D A2、ABD AD ABC3、√××4、晶界冶炼面心立方晶格5、（1）内部原子在空间按一定次序有规律的排列的物质称为晶体，反之为则为非晶体晶体具有固定的熔点和各向异性等特征，非晶体则反之。
（2）金属或合金中化学成分、晶体结构相同或者原子聚集状态相同，并与其他部分之间有明确界面的独立均匀组成，这种状态称为相。
（3）晶核形成后,当过冷度较大或金属中存在杂质时，在晶核开始长大的初期，因其内部原子规则排列的特点,其外形也是比较规则的。
随着晶核长大和晶体棱角的形成,由于棱角处散热条件优于其他部位，故得到优先生长，以较快成长速度形成枝干(一次晶轴)。
同理,在枝干的长大过程中,又会不断生出分枝(二次晶轴),最后填满枝干的空间,形成树枝状晶体,简称枝晶。
1.3 铁碳合金状态图一、知识点整理1、铁碳合金的基本组织：固态时，碳可以溶解在铁中形成固溶体（铁素体和奥氏体），也可与铁形成化合物（渗碳体），或形成固溶体和化合物的机械混合物（珠光体和莱氏体）。
2、铁素体：碳溶于α-Fe中的间隙固溶体，体心立方晶格，力学性能与纯铁相近，良好塑形和冲击韧度，强度硬度低。
3、奥氏体：碳溶于β-Fe中的间隙固溶体，面心立方晶格，稳定的奥氏体为高温组织，强度硬度不高，塑形良好。
绝大多数钢材的塑性成形时通常将其加热到高温进行，成奥氏体状态。
4、渗碳体：晶格复杂，硬度很高，塑性很差。
在铁碳合金中主要作为强化相存在。
渗碳体越细小，呈均匀分布，合金的力学性能就越好；反之，渗碳体粗大或呈网状分布，合金的脆性越大。
低温具有铁磁性。
5、珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物。
由于渗碳体的强化作用，珠光体具有高强度、高硬度的特点，且仍具一定塑性，综合性能较好。
6、莱氏体：奥氏体和渗碳体组成高温莱氏体，当温度冷却到727℃时，奥氏体转变为珠光体，所以室温下，莱氏体由珠光体和渗碳体组成。
由于渗碳体大量存在，因此莱氏体脆而硬。
7、铁碳合金相图分析（1）C点：共晶点（2）S点：共析点（3）PQ线：碳在铁素体中的溶解度曲线（4）ES线：碳在奥氏体中的溶解度曲线8、典型铁碳合金的平衡结晶过程及组织二、习题1、单项选择题（1）铁素体是碳溶解在( )中所形成的间隙固溶体A、α-FeB、γ-FeC、θ-FeD、β-Fe（2）在Fe-Fe3C相图中，钢与铁的分界点的含碳量为( )A、2%B、2.06%C、2.11%D、2.2%（3）在铁碳合金中，共析钢的含碳量为( )A、0.67%B、0. 77%C、O.8%D、0.87%（4）珠光体和莱氏体是（）A、固溶体机械混合物B、机械混合物金属化合物C、固溶体金属化合物D、机械混合物机械混合物（5）铁碳合金含碳量小于0.0218%的是___，等于0.77%的是___ （）①工业纯铁②过共晶白口铁③共析钢④亚共析钢A、①②B、②③C、①③D、①④2、填空题珠光体是___和___混合在一起形成的机械混合物。
答案：1、A C B D C3、铁素体二次渗碳体1.4 钢的热处理一、知识点整理1、钢的热处理分类：（1）整体热处理（包括退火、正火、淬火、回火和调质）（2）表面热处理（包括表面淬火、物理和化学气相沉积）（3）化学热处理（渗碳、渗氮、碳氮共渗）2、热处理包括加温、保温、冷却三个阶段（1）钢在加热时的组织转变 （2）钢在冷却时的组织转变3、退火和正火是实际生产中常用的热处理工艺，两者的主要区别是冷却速度不同。
4、钢的退火是指将钢件加热到适当温度保温一定时间，然后缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺及工艺的主要特点是缓慢冷却。
5、退火目的降低，硬度底高塑形细化晶粒消除组织缺陷，消除内应力，为淬火做好组织准备。