重庆大学材料考研专业课必背知识点

历年考研真题-知识点总结

第一章 金属的晶体结构

一、名词解释

金属键：贡献出价电子的原子，则变为正离子，沉浸在电子云中，他们依靠运动于其间的公有化的自由电子的静电作用而结合起来，这种结合方式叫做金属键。 空间点阵：由这些阵点有规则地周期性重复排列所形成的三维空间阵列称为空间点阵。

晶胞：晶格中选取一个能够反映晶格特征，分析晶体中原子排列规律性的最小几何单元。

晶向（面）指数：为了研究和表述不同晶面（晶向）的原子排列情况及其在空间的位向，形成的一种方法。

同素异构转变：当外部条件（如温度和压强）改变时，金属内部由一种晶体结构向另外一种晶体结构的转变。

晶体缺陷：在实际应用的金属材料中，总是不可避免地存在着一些原子偏离规则排列的不完整性区域，这就是晶体缺陷。

刃型位错：简单立方晶体中，某一原子面在晶体内部中断，这个原子面中断处的边缘就是一个刃型位错。

螺型位错：由于位错线附近的原子是按螺旋形排列的，所以这种位错叫做螺型位错。

晶界：晶体结构相同但位向不同的晶粒之间的界面称为晶界。

亚晶界：实际晶体中，晶粒内的原子排列并不是十分整齐的，彼此间存在极小的位向差，这些晶块之间的内界面称为亚晶界。

共格界面：指界面上的原子同时位于两相晶格的结点上，为两种晶格所共有。 非共格界面：界面两边原子排列相差越大，则弹性畸变越大，这时相界的能量提高，当畸变能高至不能维持共格关系时，则成为非共格相界。 半共格界面：介于共格与非共格之间，界面上的两相原子部分地保持着对应关系。 晶体结构：晶体中原子在三维空间有规律的周期性的具体排列。

二、实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷？他们对性能有什么影响？ 答：⑴ 根据晶体缺陷的几何形态特征，可将它们分为以下三类：

点缺陷：其特征是三个方向上的尺寸都很小，相当于原子的尺寸，例如空位、间隙原子等。 ? 线缺陷：其特征是在两个方向上的尺寸很小，另一个方向上的尺寸相对很大。属一类的主要是位错。 ? 面缺陷：其特征是在一个方向上的尺寸很小，另外来那个方向上的尺寸相对很大，例如晶界、亚晶界等。

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⑵ 对性能的影响

点缺陷：使屈服强度升高，电阻增大，体积膨胀。此外，点缺陷的存在，将加速金属中的扩散过程，因而凡与扩散有关的相变、化学热处理、高温下的塑性变形和断裂等，都与空位和间隙原子的存在和运动有着密切关系。

? 线缺陷：位错的存在，对金属材料的力学性能、扩散及相变等过程有着重要影响。 ? 面缺陷：由于晶界上存在晶格畸变，因而在室温下对金属材料的塑性变形起着阻碍作用，在宏观上表现为使金属材料具有更高的强度和硬度。

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三、刃型位错和螺型位错的特点。 答：刃型位错：①有一个额外半原子面

②位错线是一个具有一定宽度的细长晶格畸变管道，其中既有正应变，又有切应变。正刃型位错，滑移面之上晶格受到压应力，滑移面之下受到拉应力。负刃型位错与之相反。

③位错线与晶体的滑移方向相垂直，位错线运动的方向垂直于位错线。 螺型位错：①没有额外半原子面

②螺型位错线是一个具有一定宽度的细长晶格畸变管道，其中只有切应变，而无正应变。

③位错线与晶体的滑移方向平行，位错线运动的方向与位错线垂直。

第二章 纯金属的结晶

一、名词解释

凝固：金属由液态转变为固态的过程称为凝固。

结晶：金属由液态转变为固态后，其固态金属为晶体的凝固过程。 过冷度：金属的理论结晶温度与实际结晶温度之差，称为过冷度。 结晶潜热：结晶时从液相转变为固相放出的热量。 晶核：等于或大于临界尺寸的晶胚就是晶核。

相起伏（结构起伏）：不断变化着的短程有序的原子集团称为相起伏。 形核率：单位时间内单位体积液体中形成的晶核数目。

能量起伏：对一个原子来说，这一瞬间能量可能高些，另一瞬间可能反而低些，这种现象叫能量起伏。

均匀形核：在一定的过冷度下，液相中各个区域出现新相晶核的几率相同的形核方式，称为均匀形核。

非均匀形核：因为有容器、固体杂质相成为晶胚形成晶核的依附点，新相优先出现于液相中的这些区域的形核方式，称为非均匀形核。

变质处理：在浇铸前往液态中加入形核剂，促进大量非均匀形核来细化晶粒的一种处理工艺。

正（负）温度梯度：液相中的温度随至界面距离的增加而提高（降低）的温度分布状态。

细晶强化：由于晶粒细化导致晶体强度、硬度上升，塑性和韧性不下降的现象。 孕育期：当液态金属过冷至理论结晶温度以下的实际结晶温度时，晶核并未立即出生，而是经过一定时间后开始出现第一批晶核，结晶开始前的这段时间称为孕育期。

非晶态金属：液体金属急速的降温，获得极大过冷度，以至没有形核就降温到原子扩散难以进行的温度，得到固体金属，它的原子排列情况与液态金属相似。

二、金属结晶必须过冷的根本原因 过冷度越大，固液两相自由能的差值越大，即相变驱动力越大，结晶速度越快。

三、非均匀形核率的影响因素

1、过冷度的影响。2、固体杂质结构的影响。3、固体杂质形貌的影响。4、过热度的影响。

四、根据凝固理论，试述细化晶粒的基本途径。

答：① 控制过冷度：主要是提高液态金属的冷却速度。在一般金属结晶时的过冷范围内，过冷度越大，则比值N/G越大，因而晶粒越细小。

变质处理：变质处理就是在浇铸前往液态中加入形核剂，促进大量非均匀形核来细化晶粒的一种处理工艺，还有一种变质剂，虽不能提供结晶核心，但能阻止晶粒长大，称为长大抑制剂。 ? 机械方法：振动、搅动

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一方面依靠从外面输入能量促使晶核提前形成，另一方面使成长中的枝晶破碎，使晶核数目增加。

五、如果其他条件相同，下列铸造条件下哪种晶粒更细小？分别简述理由。 ⑴金属模浇注与砂模浇注 ⑵高温浇注与低温浇注 ⑶浇注薄件与浇注厚件

⑷浇注时振动与浇注时不振动

答：⑴金属模浇注时晶粒更细小，金属模浇注时，提高铸件的冷却速度，从而增加过冷度，从而晶粒越细小。⑵低温浇注时，晶粒更细小，低温浇注，降低浇注温度，增加过冷度，这样一方面可使铸型温度不至升高太快，另一方面由于延长了凝固时间，晶核形成的数目增多，可获得较细小的晶粒⑶浇注厚件时，晶粒更细小，增加厚度，提高铸件的冷却速度，过冷度增加，从而晶粒越细小。⑷浇注时振动时，晶粒更细小，对即将凝固的金属进行振动，一方面是依靠从外面输入能量，促使晶核提前形成，另一方面是使成长中的枝晶破碎，使晶核数目增加，从而使晶粒细化。

六、晶粒大小对常温的力学性能有何影响？试提出三种细化晶粒的方法，并简述其原理。

答：⑴晶粒大小对常温下金属的力学性能的影响： 常温下，金属的强度和硬度往往随着金属晶粒的变细小而增强，且塑性和韧性也比较性。

⑵三种细化晶粒的方法：

1、 控制过冷度：主要是提高液态金属的冷却速度。在一般金属结晶时的过冷范围内，过冷度越大，则比值N/G越大，因而晶粒越细小。

2、变质处理：变质处理就是在浇铸前往液态中加入形核剂，促进大量非均匀形核来细化晶粒的一种处理工艺，还有一种变质剂，虽不能提供结晶核心，但能阻止晶粒长大，称为长大抑制剂。

3、机械方法：振动、搅动。一方面依靠从外面输入能量促使晶核提前形成，另一方面使成长中的枝晶破碎，使晶核数目增加。

七、简述金属结晶形核过程的主要特点。

答：1、液态金属的结晶必须在过冷的液体中进行，液态金属的过冷度必须大于临界过冷度，晶胚尺寸必须大于临界晶核半径rk。前者提供形核的驱动力，后者是形核的热力学条件所要求的。

2、rk值大小与晶核的表面能成正比，与过冷度成反比。过冷度越大，则rk值越小，形核率越大，但是形核率有一极大值。如果表面能越大，形核所需的过冷度也应越大。凡是能降低表面能的方法都能促进形核。

3、均匀形核既需要结构起伏，也需要能量起伏，二者皆是液体本身存在的自然现象。 4、晶核的形成过程是原子的扩散迁移过程，因此结晶必须在一定的温度下进行。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。

八、简述铸锭表面细晶区、柱状晶区和中心等轴晶区产生的机理和性能特点。 答： 最外层为表面细晶区。其形成主要是由模壁的温度较低，液体的过冷度较大，因而形核率较高所致。中间为柱状晶区，其形成主要是由模壁的温度升高，

晶核的成长率大于晶核的形成率，且沿垂直于模壁的方向散热较为有利，在细晶区中取向有利的晶粒优先生长为柱状晶。中心等轴晶区，其形成是由模壁温度进一步升高，液体过冷度进一步降低，剩余液体散热的方向性已不明显，处于均匀冷却状态，同时未熔杂质、破断枝晶等易于集中于剩余液体中，这些都促使等轴晶的形成。

性能特点：表面细晶区：晶粒细小，组织致密，力学性能良好；中间柱状晶区：晶粒取向、组织致密、缺陷聚集、塑性较差；中心等轴晶区：晶粒无方向性、树枝状晶体、组织不够致密、性能一般。

第三、四章 二元合金的相结构与结晶及铁碳相图

一、名词解释

固溶体：合金的组元之间以不同比例相互混合后形成的固相，其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。

置换固溶体：溶质原子位于溶剂晶格的某些结点位置所形成的固溶体，称之为置换固溶体。

间隙固溶体：溶质原子不是占据溶剂晶格的正常结点位置，而是填入溶剂原子间的一些间隙中的固溶体。

区域偏析：对于铸锭或铸件来说，造成大范围内化学成分不均匀的现象，叫区域偏析。

晶内偏析：一个晶粒内部化学成分不均匀的现象称为晶内偏析。

枝晶偏析：由于固溶体通常是树枝状，枝干和枝间的化学成分不同，称为枝晶偏析。

包晶偏析：由于包晶转变不能充分进行而产生的化学成分不均匀的现象称为包晶偏析。

比重偏析：由组成相与熔液之间密度的差别所引起的一种区域偏析。 成分过冷：过冷度是由于液相中的成分变化引起的，称为成分过冷。 不平衡结晶：先凝固与后凝固的晶体之间存在浓度梯度，造成各相内成分的不均匀，这种偏离平衡结晶条件的结晶，称为不平衡结晶。

伪共晶：在不平衡结晶条件下，成分在共晶点附近的亚共晶或过共晶合金，也可得到全部共晶组织的转变，称为伪共晶。

铁素体：碳原子溶于α-Fe形成的间隙固溶体，体心立方结构。 奥氏体：碳原子溶于γ-Fe形成的间隙固溶体，面心立方结构。

固溶强化：由于溶质原子的存在，导致晶体强度、硬度增加，塑性、韧性下降的

现象。

合金：两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经熔炼或烧结，或用其它方法组合而成的具有金属特性的物质。 二次结晶：在固溶体中析出另一个固相的过程称为脱溶过程，也即过饱和固溶体的分解过程，称之为二次结晶。

渗碳体：铁与碳形成的间隙化合物Fe3C，含碳量Wc=6.69%。 可锻性：金属的可锻性是指金属在压力加工时，能改变形状而不产生裂纹的性能。 二。简述影响置换固溶体中溶质固溶体的主要因素。 答：①原子尺寸因素 ②电负性因素 ③电子浓度因素 ④晶体结构因素 ⑤温度因素

第六、七章 金属及合金的塑性变形与断裂及回复与再结晶 一、名词解释

塑性变形：试样的变形只能部分恢复，而保留一部分残余变形，即塑性变形。 滑移：金属的塑性变形中，晶体内的一部分沿着某些晶面和晶向相对于另一部分发生移动的滑动。

滑移带：当试样经适当塑性变形后，在金相显微镜下观察，则可在表面见到许多相互平行的线条，称之为滑移带。

滑移线：当滑移的晶面逸出晶体表面时，在滑移晶面与晶体表面的相交处，形成的滑移台阶即为滑移线。

滑移方向：晶体在滑移面上的滑移方向。

滑移系：一个滑移面和此面上的一个滑移方向结合起来，就组成一个滑移系。 多滑移：两个或更多的滑移系上进行的滑移。

孪生：孪生是在切应力的作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿着一定的晶面和晶向产生一定角度的均匀切变过程。

加工硬化：随着变形程度的增加，金属的强度，硬度增加，而塑性、韧性下降的现象即为加工硬化或形变强化。

变形织构：当变形量很大时，各晶粒的取向大致趋于一致，从而破坏了多晶体中各晶粒取向的无序性，这一现象称为晶粒的择优取向，变形金属中的这种组织状态则称为变形织构。

回复：冷塑性变形的金属在加热时，在光学显微组织发生改变前所产生的某些亚结构和性能的变化过程。

再结晶：冷变形后的金属加热到高于回复温度的一定温度后，在原来的变形组织中重新产生了无畸变得新晶粒，而性能也发生了明显的变化，并恢复到完成软化状态的过程。

再结晶温度：经过严重冷变形的金属，在约1h的保温时间内能够完成再结晶的温度。

再结晶退火：把冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当的时间，使变形晶粒重新变为等轴晶粒，同时消除加工硬化和残留内应力的热处理方式。 热（冷）加工：在再结晶温度以上（下）对金属进行塑性变形加工的过程。 真实应力：拉伸试验时，变形力与当时实际截面积之比。其数值是随变形量、温度与应变速率而变化的。

弥散强化（第二相强化）：第二相粒子借助粉末冶金的方法加入基体而起强化作用的，这种强化作用称为弥散强化。 塑性：材料的塑性是指材料在断裂前的塑性变形量，通常用伸长率或断面收缩率来表示。

韧性：材料对断裂的抵抗能力称为材料的韧性。

刚度：工程上经常将构件产生弹性变形的难易程度称为构件的刚度。 交滑移：由于晶体取向的改变，使两个或多个相交的滑移面沿一个滑移方向滑移，使加工硬化效果下降。

动态回复/动态再结晶：在热加工过程中，在金属内部同时进行着加工硬化与回复再结晶软化两个相反的过程，这时的回复再结晶是边加工边发生的，因此称为动态回复和动态再结晶。

二、多晶体金属经塑性变形后，组织结构有哪些变化？ 答：对组织结构的影响

1、 显微组织的变化。当变形量很大时，晶粒呈现出一片如纤维状的条纹，称为纤维组织，纤维的分布方向，即金属变形时的伸展方向。

2、 亚结构的细化形变亚结构是塑性变形中形成的。实际晶体的每一个晶粒内存在着许多尺寸很小、位向差也很小的亚结构，塑性变形前，直径约为10-2cm，冷塑性变形后，直径将细化至10-4-10-6cm。

3、 形变织构。由于塑性变形的结果而使晶粒具有择优取向的组织叫做形变织构。其中，丝结构在拉拔时形成，其特征是个经理的某一晶向与拉拔方向平行或接近平行；板织结构在轧制时形成，其特征是个晶粒的某一晶面平行于轧制平面，而某一晶向平行于轧制方向。

三、多晶体金属经塑性变形后，金属性能有哪些变化？

答：①加工硬化：随着变形程度的增加，金属的强度、硬度增加，而塑性、韧性下降的现象即为加工硬化。可以用来提高金属材料的机械性能，提高零件或构件在使用中的安全性，也是某些工件或半成品能够加工的重要因素。

②对物理、化学性能的影响：提高比电阻，降低导电性和电阻温度系数及导热系

数；使导磁率、磁饱和度下降，但磁滞和矫顽力增强；提高金属的内能，使其化学活性提高，腐蚀速度增快。

③残余应力的影响：金属在塑性变形时，外力所作的功大部分转化为热能，但有一部分保留在金属内部，形成残余应力和点阵畸变。

宏观内应力：由于物体各部分不均匀变形引起，当遭到破坏时就会产生变形。 微观内应力：由晶粒或亚晶粒变形不均匀引起，可使工件在不大的外力下产生裂纹，并导致断裂。 点阵畸变：是由于产生了大量的位错和空位，使点阵中的一部分原子偏离平衡位置造成的，使硬度、强度升高，塑性和抗腐蚀能力下降。

四、加工硬化现象在金属材料生产过程中有什么实际意义？ 答：①加工硬化现象在金属材料生产过程中有重要的实际意义，目前已广泛用来提高金属材料的强度。对于用热处理方法不能强化的材料来说，用加工硬化方法提高其强度就显得更加重要。

②加工硬化也是某些工件或半成品能够加工成形的重要因素。 ③加工硬化还可提高零件或构件在使用过程的安全性。

五、再结晶温度及其影响因素

答：经过严重冷变形（变形度在70%以上）的金属，在约一小时的保温时间内能够完成再结晶（95%转变量）的温度称为再结晶温度。 影响因素：

1、变形程度：金属的变形越大，金属中储存能越多，再结晶的驱动力越大，金属的再结晶温度就越低。

2、金属纯度：金属纯度越高，则其再结晶温度越低，而合金元素和杂志会阻碍位错的运动和晶界的迁移，提高再结晶温度。

3、加热速度和加热时间：加热速度越慢，则变形金属有足够的时间进行回复，储存能减少，减少再结晶的驱动力，使再结晶温度升高。

4、原始晶粒的尺寸：晶粒越细，再结晶温度越低，从而阻力大，使得能量升高。 六、影响晶粒长大的因素 答：晶粒长大是通过晶界迁移来实现的，所有影响晶界迁移的因素都会影响晶粒长大。

①温度：由于晶界迁移的过程就是原子的扩散过程，所以温度越高，晶粒长大速度就越快。

②杂质及合金元素： 杂质及合金元素（特别是晶界偏聚现象显著的元素）溶入基体后都阻碍晶界运动，从而使晶粒的长大速度降低。 ③ 第二相质点：

晶粒大小与第二相质点半径成正比，与第二相质点的体积分数成反比。也就是说，第二相质点越细，数量越多，则阻碍晶粒长大的能力越强，晶粒就越细小。 ④ 相邻晶粒的位向差：

小角度晶界的界面能小于大角度晶界的界面能，而界面移动的驱动力又与界面能成正比，因此，前者的移动速度小于后者。

七、再结晶晶粒大小的控制：1、变形度 2、再结晶退火温度 3、原始晶粒尺寸

第九、十章 钢的热处理原理与工艺

一、名词解释

热处理：将钢在固态下加热到预定的温度，并在该温度下保温一段时间，然后以一定速度冷却到室温的一种热加工工艺。

马氏体转变：钢从奥氏体状态快速冷却，抑制其扩散性分解，在较低温度下（低于Ms点）发生的无扩散性相变称为马氏体转变。

珠光体转变：共析钢过冷奥氏体在C-曲线鼻温至A1线之间较高温度范围内等温停留时发生的扩散型转变。

贝氏体转变：钢在珠光体转变温度下，马氏体转变温度以上的温度范围内发生的奥氏体转变，又称中温转变。

回火脆性：有些淬火钢在一定的温度范围内回火时，其冲击韧性显著下降的脆化现象叫做钢的回火脆性。 扩散性相变：在相变过程中，新相的形核和长大主要依靠原子进行长距离的扩散，或者说，相变是依靠相界面的扩散移动而进行的。 起始晶粒度：奥氏体转变刚刚完成时，其晶粒边界刚刚相互接触是的奥氏体晶粒的大小称为起始晶粒度。 实际晶粒度：钢在某一具体的热处理和热加工条件下获得的晶粒度的大小称为实际晶粒度。

本质晶粒度：在（930±10℃）保温3-8h测定的晶粒的大小称为本质晶粒度。 过冷奥氏体：在临界温度以下存在的且不稳定的，将要发生转变的奥氏体称为过冷奥氏体。

残余奥氏体：钢在淬火时未能转变为马氏体而保留到室温的亚稳态奥氏体。 淬透性：指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力，其大小用钢在一定条件下淬火获得的淬透层的深度表示，主要取决于临界冷却速度。

回火：将淬火钢加热到低于临界点A1的某一温度，保温一段时间，使淬火组织转变为稳定的回火组织，然后以适当方式冷却到室温的一种热处理工艺。

正火：将钢加热到Ac3或Accm以上适当温度，达到完成奥氏体化，保温以后再空气中冷却得到珠光体类组织的热处理工艺。

淬火：将钢加热到Ac3或Accm以上一定温度，保温一定时间后，以大于临界冷却速度（淬火速度）的速度冷却得到马氏体（或下贝氏体）的热处理工艺。 退火：将钢加热至Ac1以上或或以下温度，保温以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。

球化退火：使钢中的碳化物球化，获得粒状珠光体的一种热处理工艺。

完全退火：是将钢加热到Ac3温度以上，保温足够的时间，使组织完成奥氏体化后缓慢冷却，以获得接近平衡组织的一种热处理工艺。 等温退火：将奥实体化后的钢很快降至Ar1的温度等温，使奥氏体转变为珠光体，称为等温退火。

不完全退火：是将钢加热到Ac1-Ac3（亚共析钢）或Ac1-Accm（过共析钢）之间，保温后缓慢冷却，以获得接近平衡组织的热处理工艺。

扩散退火：它是将钢锭，铸件或锻胚加热略低于固相线的温度，长时间保温，然后随炉缓慢冷却。

再结晶退火：是将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上，保温适当时间，是变形晶粒重新转变为新的等轴晶粒，同时消除加工硬化和残余应力的热处理工艺。 调质处理：习惯上将淬火和随后的高温回火相结合的热处理工艺称为调质处理。 马氏体：奥氏体不可能分解为α和Fe3C两个相，只能形成成分与γ相相同的α相（称为α相），其碳浓度大大超过平衡α相得溶解度，这种过饱和的α固溶体叫做马氏体。

珠光体：在A1点以下较高温度时奥氏体的转变产物。

贝氏体：与珠光体不同，α相中碳浓度较平衡高，而Fe3C的分散度很大，这种转变产物称为贝氏体。 奥氏体的机械稳定化：由于奥氏体在淬火过程中受到较大塑性变形或者受到压应力而造成的稳定化现象。

回火马氏体：高碳钢在350℃一下回火时，马氏体分解后形成的低碳α相和弥散ζ碳化物组成的双相组织称为回火马氏体。

去应力退火：为了消除铸件、锻件、焊接件及机械加工工件中的残留内应力，以提高稳定性，防止工件变形和开裂，在精加工或淬火之前将工件加热到Ac1以下某温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。

二、试比较贝氏体转变与珠光体转变和马氏体转变的异同。

答：①珠光体转变在高温区域，贝氏体转变在中温区域，而马氏体转变在低温区域。

②珠光体转变时无共格无切变性，马氏体和贝氏体转变时有共格切变性。

③珠光体转变时铁、碳原子均可扩散，贝氏体转变时碳原子可扩散，铁原子不可扩散，马氏体转变时铁、碳原子均不可扩散。

④珠光体可以完全转变，贝氏体有的可以完全转变，有的不可以完全转变，马氏体不可能完全转变。

⑤珠光体的转变产物是珠光体，贝氏体的转变产物有上贝氏体和下贝氏体，马氏

体的转变产物最典型的两种是板条状马氏体和片状马氏体。

⑥珠光体的转变产物的硬度比较低，贝氏体的转变产物的硬度一般，但是马氏体的转变产物的硬度比较高。

⑦珠光体转变中的合金元素通过扩散重新分布，贝氏体转变和马氏体转变中的合金元素均不扩散。

三、比较上、下贝氏体的形成条件、组织特征及性能。

答：形成条件：在贝氏体较高温度范围内（600~350℃）形成上贝氏体； 较低温度范围内（350℃~Ms）形成下贝氏体。 组织特征：上贝氏体由许多板条铁素体和在相邻铁素体条间的渗碳体组成，呈羽毛状；下贝氏体组织是由过饱和的片状铁素体和其内部析出的微细ζ碳化物组成 性能特点：上贝氏体不但硬度低，而冲击韧度也显著降低。

下贝氏体不但强度高，而且韧性也很好，具有良好的综合力学性能。

四、影响Ms点的因素较多，试说出三个影响并加以论述。

答：⑴化学成分的影响：奥氏体的化学成分对马氏体转变点的影响十分显著。 a. 含碳量的影响：由于含碳量的升高，奥氏体中的碳的溶解度升高 ，则Ms点越低。

b. 合金元素的影响：溶入奥氏体中的合金元素对马氏体形态也产生重要影响。如Cr、Mo、Mn、Ni能降低Ms点，Al和Co能升高Ms点。 ⑵形变与应力对Ms点的影响：过冷奥氏体冷却到Ms以上，Md以下，塑性变形中诱发马氏体转变。原因是形变过程的机械驱动力加上化学驱动力刚好等于驱动力，因此使马氏体转变点升高。 ⑶奥实体化条件对Ms的影响：加热温度和加热时间对马氏体转变点Ms的影响较为复杂。

⑷淬火速度对马氏体转变点Ms的影响：高速淬火，冷却速度越快，马氏体转变点Ms升高。

⑸磁场的影响：外加磁场时，奥氏体与马氏体两相平衡温度To升高，从而使得马氏体转变点Ms升高。

五、淬火钢回火时，主要发生哪些转变？ 答：①马氏体中碳的偏聚 ②马氏体分解

③残余奥氏体的转变 ④碳化物的转变

⑤渗碳体的聚集长大和α相回复、再结晶。

六、简述马氏体转变的热力学及晶体学特点。

答：热力学条件：①过冷奥氏体的冷却速度必须大于临界冷却速度，以避免发生奥氏体向珠光体和贝氏体转变。

②过冷奥氏体必须深度过冷到一定温度Ms点以下才能开始发生马氏体转变。 晶体学特点：①无扩散性 ②切变性 ③共格性 ④具有一定的位向关系和惯习面。⑤在一定温度范围内进行 ⑥可逆性

七、简述钢中马氏体的性能特点和主要的强化机制。

答：⑴马氏体的性能：一般说来高强度，高硬度，随含碳量的升高而增强，但是碳的含量达到0.6%时，硬度达到最大值，含碳量升高，残余奥氏体含量增加，硬度下降。

⑵①固溶强化：间隙管子碳处于α相晶格的扁八面体间隙中，造成晶格的正方畸变并形成一个强烈的应力场，该应力场与位错发生强烈的交互作用，从而提高马氏体强度。

②相变强化：马氏体转变时在晶体内造成密度很高的晶体缺陷，无论板条状马氏体中的高密度位错还是片状马氏体中的孪晶都阻碍位错运动，从而使马氏体强化，这就是相变强化。

③时效强化：马氏体形成以后，碳及合金元素的原子向位错或其他晶体缺陷处扩散偏聚或析出，钉扎位错，使位错难以移动，从而造成马氏体强化。

④细晶强化：晶粒越细小，板条马氏体束越小，马氏体强度越高，相界面阻碍位错的运动造成的。

⑶塑性和韧性：取决于亚结构，片状马氏体具有高强度、高硬度，特点硬而脆。板条马氏体比片状马氏体韧性好，具有较好性能。

八、固态相变的特点：1、相变阻力大；2、新相晶核与母相晶核之间存在一定的晶体学位向关系；3、母相晶体缺陷对相变起促进作用；4、易于出现过度相 九、钢在加热时奥氏体化的四个过程：

1、奥氏体的形核：将钢加热到Ac1以上某一温度保温时，珠光体处于不稳定状态，通常首先在铁素体和渗碳体相界面上形成奥氏体晶核，这是由于奥氏体和渗碳体相界面上碳浓度分布不均匀，原子排列不规则，易于产生浓度起伏和结构起伏，为奥氏体形核创造有利条件。

2、奥氏体的长大：奥氏体晶核形成以后即开始长大，奥氏体的长大是通过渗碳体的溶解、碳在奥氏体和铁素体中的扩散和铁素体向奥氏体转变而进行的。 3、剩余Fe3C的溶解：铁素体消失以后，在t1温度下继续保温或继续加热时，随着碳在奥氏体中继续扩散，剩余Fe3C将不断向奥氏体中溶解。

4、奥氏体成分均匀化：当渗碳体刚刚全部溶入奥氏体后，奥氏体内碳浓度仍是不均匀的，原来是Fe3C的地方碳浓度较高，而原来是铁素体的地方碳浓度较低，只有经过长时间的保温或继续加热，让碳原子充分地扩散才能获得成分均匀的奥氏体。

九、影响奥氏体形成速度的因素（P236） 1、加热速度和保温时间

2、原始组织的影响：铁素体和渗碳体组织越细，它们的相界面越多，则形成奥氏体的晶核越多，晶核长大速度越快，因此可以加速奥氏体的形成过程。 3、化学成分的影响;碳和合金元素

十、奥氏体晶粒大小及音响因素（同上）

十一、影响过冷奥氏体等温转变的因素：（P242） 1、奥氏体成分的影响：含碳量和合金元素 2、奥氏体状态的影响 3、应力和塑性变形的影响

十二、奥氏体转变的特点：热力学和晶体学 晶体学特点

1、马氏体转变的无扩散性：马氏体转变是奥氏体在很大的过冷度下进行的，此时无论Fe原子还是碳原子还是合金元素原子，其活动能力很低，因而马氏体转变是在无扩散的情况下进行的。

2、马氏体转变的切変共格性：马氏体是以切变方式进行的，而马氏体和母相奥氏体保持共格，界面上的原子既属于马氏体又属于奥氏体。相界面是一个切变共格面，又叫惯习面。

3、马氏体转变具有特定的惯习面和位向关系：马氏体是在奥氏体一定的结晶面上形成的，此面称为惯习面，它在相变过程中不变形也不转动。由于马氏体转变时新相和母相始终保持切变共格性，因此马氏体转变后新相和母相之间保持一定的位向关系。

4、马氏体转变是在一定的温度范围内进行的。

5、马氏体转变的可逆性：在某些铁合金、Ni与其它有色金属中，奥氏体冷却转变为马氏体，重新加热时已形成的马氏体又能无扩散地转变为奥氏体。这就是马氏体转变的可逆性，但在一般碳钢中不会发生逆转変，因为在加热时马氏体早已分解为铁素体和碳化物。

十三、贝氏体转变的特点（P261）

1、贝氏体转变是一个形核与长大的过程

2、贝氏体中铁素体的形成是按照马氏体转变机制进行的。 3、贝氏体中碳化物的分布与形成温度有关

十四、钢在回火时的转变（同2002年解答题）

金属材料部分（第十一、十二、十三章）

一、名词解释

退火：将钢加热到Ac1以上或以下温度，保温以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。其目的是：均匀钢的化学成分及组织，细化晶粒，调整硬度，消除内应力和加工硬化，改善钢的成形及切削加工性能，并为淬火做好组织准备。

应变时效：构件用钢经冷塑性变形后，在室温放置较长时间或稍经加热后，其强度、硬度升高，塑性、韧性下降，这种现象称为应变时效。 球化处理：将球化剂加入铁液的操作过程叫做球化处理。

沉淀强化：过饱和固溶体在室温放置或加热到某一温度保温，随着时间延长，其强度和硬度升高，塑性和韧性下降的现象叫做沉淀强化或时效硬化。 去应力处理：消除钢在冷加工或焊接后的残留应力的热处理工艺。 临界淬火速度：

铝青铜的缓冷脆性：

铝合金的变质处理：在浇铸前往铝合金液态中加入形核剂，促进大量非均匀形核来细化晶粒的一种处理工艺。

晶间腐蚀：不锈钢在腐蚀介质作用下，在晶粒之间产生的一种腐蚀现象称为晶间腐蚀。

热硬性（红硬性）：是指钢在较高温度下，仍能保持较高硬度的性能。

材料的缺口敏感性：在某些材料上开键槽，打孔、洞时，其力学性能明显随之下降的现象叫材料的缺口敏感性。 铸铁的断口敏感性：（尤其是铸铁）同一种铸铁液在同一次浇铸同一个不同厚度的铸件时，不同厚度的断面上的力学性能的差异叫做铸铁的断面敏感性。 黄铜及特殊黄铜：Zn占第二位的铜合金叫黄铜。在Zn占第二位的黄铜的基础上，为了提高其力学性能，在加入第三种或三种以上的合金元素叫做特殊黄铜。 C当量（Zn、镍当量）：把合金中其它合金元素的影响折合成C的作用叫做C当量。

固溶处理：（钢相当于淬火）把合金元素（在主要合金材料中溶解度随温度下降而下降）加热到一定的温度，保温一定的时间，然后快速冷却叫固溶处理。 时效处理：（分自然时效和人工时效）经过固溶处理以后的合金，再将其加热到较低的温度，保温一定的时间，（室温）冷却，发现其性能，组织发生了较大的变化现象，这种现象叫做时效处理。

时效：金属或合金在大气温度下经过一段时间后，由于过饱和固溶体脱溶和晶格沉淀而使强度逐渐升高的现象。

二、试述影响碳钢强度的因素及提高强度的途径。

答：材料的力学性能与其化学成分，内部组织结构、夹杂物和表层组织结构以及应力状态等有关。

提高碳钢强度主要从三方面考虑： ⑴合金化 ①固溶强化：碳钢中加入合金元素，形成固溶体，造成晶格畸变，从而强化碳钢。由于间隙原子比置换原子引起的晶格畸变变大，所以其强化效果也越好，且随着溶质原子的增多，碳钢强度、硬度上升，强化效果越大。

②晶界强化：在钢中加入Al、Ti、V、Zr、Nb等合金元素，从而形成难溶的第二相粒子，这些粒子驱散越小，数量越多，则对奥氏体化时晶界迁移的阻力越小，从而细化晶粒，提高强度。 ③第二相强化：在碳钢中加入合金元素，可以为造成均匀弥散分布的第二相粒子提供，必要的充分条件，而第二相粒子能有效地阻碍位错的运动，增加位错运动所需要的外加应力，所以造成强化。

⑵热处理：可通过淬火加回火，或正火的热处理方式提高珠光体的含量，从而提高碳钢的强度。 ⑶细晶强化：通过提高含碳量，加入含有抑制剂等方法来细化晶粒使碳钢中晶粒的数目增加，可以提高碳钢的强度。

三、说明石墨的形状、大小、数量和分布以及基体组织对铸铁性能的影响。 答：基体组织有铁素体，珠光体，铁素体+珠光体。 ①含碳量越多，石墨越粗大，其力学性能越低。 ②石墨分布越均匀，力学性能越好。 ③石墨数量越少，力学性能越好。

④石墨从片状向蠕虫状到球状的转变的过程，力学性能逐渐提高。 ⑤当基体组织中铁素体的数量越多，分布越均匀，其综合力学性能就越好。反之，其力学性能就越差。

四、ZL102合金中的主要成分是什么？对其进行变质处理有什么作用？ 答：①ZL102合金中的主要成分是铝和硅。

②变质处理是在浇注前往液态金属中加入形核剂，促进形成大量的非均匀晶核来细化晶粒。在ZL102铸造铝合金中加入B、Zr、Ti等变质剂后晶粒细化。

五、为什么铸铁焊接时一定要预热？为了保证焊接点的塑性为什么焊后必须完全退火？

答：一般情况焊接时合金和碳含量越高，可焊性越差，焊接时预热可以减少应力和白口的产生导致焊缝开裂。

完全退火可以细化晶粒，均匀组织，消除内应力，降低硬度，

六、解释下列现象

1、大多数铸造合金都采用共晶成分或接近共晶成分。

答：因为选在共晶合金附近结晶温度区间小，所以液体流动性好啊，流动性好，充型能力好，充型能力好，铸件获得完整的结构，精度也较高啊。 2、用9SiCr钢制成圆板牙，其工艺路线为：铸造——球化退火——机械加工——淬火——低温回火——磨平面——开槽开口。试分析：①球化退火、淬火及回火的目的；②球化退火、淬火及回火的大致工艺。

答：①球化退火是为了消除锻造应力，获得球状珠光体和碳化物，降低硬度以利于切削加工并为淬火做好组织准备，减少淬火时的变形与开裂。

淬火及回火是为了获得回火马氏体，保证热处理后具有高硬度、高耐磨性。 ②球化退火工艺：加热温度790℃—810℃，等温温度700℃—720℃。 淬火工艺：加热温度850—870℃（油淬） 回火工艺：160—180℃

七、提高奥氏体不锈钢耐蚀性的途径及工艺措施有哪些？ 答：途径：①降低钢中含碳量

②加入Ti、Nb等能形成稳定碳化物（TiC或NbC）元素，避免在晶界上沉淀出Cr碳化物亦可有效防止奥氏体不锈钢的晶间腐蚀。

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改变钢的化学成分，使组织中铁素体的体积分数达5%~20%，从而形成铁素体和奥氏体双相组织，亦能防止晶间腐蚀。

工艺：①固溶处理； ②稳定化处理；

③去应力处理。

八、下列工艺路线是否合理？如不合理请写出正确的工艺路线。

⑴渗碳零件：锻——调质——精加工——半精加工——渗碳——淬火

⑵高频表面感应加热淬火零件，使用退火原料：下料——粗加工——高频淬火、回火——半精加工——精加工

答：锻——球化退火——半精加工——精加工——渗碳——调质 下料——粗加工——半精加工——精加工——高频淬火、回火

九、综合性试题分析

试分析固溶强化、加工硬化和弥散强化的强化机理。 答：

固溶强化：融入固溶体中的原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使塑性变形更加困难，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。方法：固溶处理、淬火等。

形变强化：形成高密度位错等。方法：冷变形等。

弥散强化：第二相离子对位错的阻碍作用。方法：淬火等。

十、金属材料的强化方式主要有哪几种？试简述其强化机理。

答：金属材料的强化方式主要有细晶强化、固溶强化、形变强化和弥散强化。 强化机理：

细晶强化：晶界对位错滑移的阻碍作用。方法：变质处理、退火等。 固溶强化：融入固溶体中的原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使塑性变形更加困难，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。方法：固溶处理、淬火等。

形变强化：形成高密度位错等。方法：冷变形等。

弥散强化：第二相离子对位错的阻碍作用。方法：淬火等。

我给你的话：

生活是主动语态，而不是被动语态。多想想你促成了什么事的发生，而不是老想在你身上正发生着什么事 十一：正火的应用（P282） 1、 改善碳钢的切削加工性能 2、 消除中碳钢的热加工缺陷

3、 消除过共析钢的网状碳化物，便于球化退火 4、 提高普通结构件的力学性能

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