金属学与热处理第二版复习总结.pdf

"金属学与热处理第二版复习总结" 金属学是研究金属材料的结构、性能和应用的科学，热处理是指对金属材料进行热处理以改善其性能和结构的过程。本文档总结了金属学和热处理的重要概念和影响因素，包括金属的电子数、金属键、晶体结构、位错、界面能、热处理过程等。 金属的电子数很少，一般为1～2个，不超过3个。金属键是原子共用自由电子形成的，无饱和性和方向性。金属晶体的原子排列密度高，能变形，导电，导热。金属原子的特点是外层电子少，易失去，有自由电子形成键。 金属键无方向性，有良好的塑性晶体。晶体的特点是各向异性，是晶体区别于非晶体的一个重要标志。柏氏矢量的意义及特征反映位错的点阵畸变总量，反映晶体的滑移量及方向与位错线有确定的位置关系，具有守恒性。 晶体结构的分类包括共格界面、半共格界面、非共格界面三类。共格界面界面能最低，界面处晶体缺陷集中，原子能量高，界面是氧化、腐蚀的优先发生地，界面是固态相变的有效形核位置。 固溶体结晶的特点包括异分结晶、固相平均成分线和液相平均成分线偏离固相线与液相线。冷却速度越快，偏离越严重。固溶体成分不均匀，先结晶部分总是富高熔点组元，后结晶的部分富低熔点组元。 热处理过程中，孪生变形的特点是切应力作用下发生，临界切应力远大于滑移时，是一种均匀切变。孪晶有对称关系，在一定范围内改变了晶体的取向。 伪共晶、靠近共晶点附近合金得到全部共晶组织离异共晶、共晶组织没有显示出共晶的特征不平衡共晶、在不该出现共晶的合金里出现共晶组织。多晶体塑性变形的特点是各晶粒变形不同时性，晶粒间、晶粒内变形的不均匀性相邻晶粒变形的协调性。 配位数是晶胞中原子所占的体积的一种材料具有几种不同晶体结构的性质称多晶型性晶体缺陷是指晶体结构中偏离完整晶格排列的微观区域。液态金属的结构是一种不断有近程有序的原子集团（晶胚）出现这种结构时而形成，时而散开，称为结构起伏。 热力学条件是指体系的自由能降低，临界形核功等于形成的新相临界晶核界面能的1/3抵消形成临界晶核时所增加的能量的是液相的能量起伏。这是均匀形核的能量条件结构条件要求原子排列接近晶体可由液相结构起伏满足热力学条件要求结晶过程体系自由能降低可由液相具有的过冷度满足能量条件要求能克服体系增加的临界形核功可由液相中的能量起伏满足。 热处理的结构条件包括热力学条件、能量条件和形核时能量变化包含体积自由能的降低和新相界面能的增加形核时需要满足结构、热力学、能量三方面条件临界形核功等于新相界面能的1/3过冷度显著影响均匀形核，金属材料的形核率随过冷度增大而增大。 有效形核需要的过冷度较大非均匀形核：实际金属结晶时依附于液相中的外来固体表面形核的方式均质和异质形核具有相同的临界晶核半径长大过冷度动态过冷度（ΔTk）：晶核长大需要的界面附近的过冷度粗糙界面与光滑界面的动态过冷度不同粗糙界面的晶核长大机制垂直长大机制光滑界面的晶核长大机制a.二维晶核长大b.螺型位错长大机制表层细晶区形成原因：（1）过冷度ΔT大。（2）模壁作为非均匀形核的位置。 柱状晶区形成原因：(1) 细晶区形成后，模壁温度升高，结晶前沿过冷度ΔT较低，不易形成新的晶核；(2) 细晶区中某些取向有利的晶粒可以显著长大；(3) 晶体沿垂直于模壁（散热最快）相反方向择优生长成柱状晶。中心等轴粗晶区形成原因：（1）液体温度全部降到结晶温度以下，可同时形核。（2）未熔杂质、冲断的枝晶分枝可作为非均匀形核的核心。（3）散热失去了方向性，各方向长大速度相差不大。 铸造织构：铸造过程中形成的一种晶体学位向一致的铸态组织，又称“结晶织构”。固溶体B组元的原子完全溶入固相的A组元，并保持A的晶体结构所形成的合金相。A,B分别称为溶剂组元，溶质组元。