1、第一章 金屬的晶體結構1、除化學成分外，金屬的內部結構和組織狀態也是決定金屬材料性能的重要因素。2、將陣點用直線連接起來形成空間格子，稱之為晶格。3、晶胞中原子排列的緊密程度通常用兩個參數來表征：配位數、致密度。4、原子所占體積與晶胞體積之比稱為致密度。5、體心立方結構有兩種間隙：一種是八面體間隙，另一種是四面體間隙。6、在晶體中，由一系列原子所組成的平面稱為晶面，任意兩個原子之間連線所指的方向稱為晶向。7、晶體的點缺陷有三種：空位、間隙原子和置換原子。8、塑性變形時，由于局部區域的晶體發生滑移即可形成位錯。9、刃型位錯的柏氏矢量與其位錯線相垂直，螺型位錯的柏氏矢量與其位錯線相平行。10、把單

2、位體積中所包含的位錯線的總長度稱為位錯密度。11、晶體的面缺陷包括晶體的外表面和內界面兩類。12、晶體的內界面缺陷有：晶界、亞晶界、孿晶界、堆垛層錯和相界等。13、金屬：是具有正的電阻溫度系數的物質，其電阻隨溫度的升高而增加。14、晶體：原子在三維空間作有規則的周期性排列的物質稱為晶體。15、晶體結構：是指晶體中原子在三維空間有規律的周期性的具體排列方式。16、點陣：能清楚地表明原子在空間排列規律性的原子的幾何點，稱之為點陣。17、晶胞：晶格中能夠完全反映晶格特征的最小的幾何單元，稱為晶胞。用來分析晶體中原子排列的規律性。18、配位數：是指晶體結構中與任一個原子最鄰近、等距離的原子數目。19、

3、螺型位錯：設想在立方晶體右端施加一切應力，使右端上下兩部分沿滑移面發生了一個原子間距的相對切邊，這種晶體缺陷就是螺型位錯。20、表面能：由于在表面層產生了晶格畸變，其能量就要升高，這種單位面積上升高的能量稱為比表面能，簡稱表面能。21、什么是晶體？晶體有何特性？答：晶體：原子在三維空間作有規則的周期性排列的物質稱為晶體。1）晶體具有一定的熔點。在熔點以上，晶體變為液體，處于非晶體狀；在熔點以下，液體又變為晶體。2）晶體的另一個特點是在不同的方向上測量其性能，表現出或大或小的差異，稱為各向異性或異向性。22、確定晶向指數的步驟有哪些？答：以晶胞的三個棱邊為坐標軸，以棱邊長度作為作為坐標軸的長度單

4、位；從坐標軸原點引一有向直線平行于待定晶向；在所引有向直線上任取一點，求出改點在X、Y、Z軸上的坐標軸；將三個坐標軸按比例化為最小簡單整數，依次寫入方括號中，即得所求的晶向指數。23、如何確定晶面指數？簡要寫出步驟。答：以晶胞的三條相互垂直的棱邊為參考坐標軸X、Y、Z，坐標原點O應位于待定晶面之外，以免出現零截距；以棱邊長度為度量單位，求出待定晶面在各軸上的截距；取各截距的倒數，并化為最小簡單整數，放在圓括號內，即為所求的晶面指數。24、根據幾何形態特征不同，晶體缺陷可分成哪幾類？各有何特征？答：點缺陷。特征是三個方向上的尺寸都很小，相當于原子的尺寸，例如空位、間隙原子等；線缺陷。特征是在兩個

5、方向上的尺寸很小，另一個方向上的尺寸相對很大。屬于這一類的主要是位錯；面缺陷。特征是一個方向上的尺寸很小，另外兩個方向上的尺寸相對很大，例如晶界、亞晶界等。25、柏氏矢量有何特點和作用？答：1）用柏氏矢量可以可以判斷位錯的類型。2）用柏氏矢量可以表示位錯區域晶格畸變總量的大小；3）用柏氏矢量可以可以表示晶體滑移的方向和大小；4）一條位錯線的柏氏矢量是恒定不變的；5）對于一個位錯來說，同時包含位錯線和柏氏矢量的晶面是潛在的滑移面。26、什是表面能？影響表面能的因素主要有哪些？答：由于在表面層產生了晶格畸變，其能量就要升高，這種單位面積上升高的能量稱為比表面能，簡稱表面能。外部介質的性質；裸露晶面

6、的原子密度；晶體表面的曲率；晶體的性質，如熔點等。第二章 純金屬的結晶1、結晶過程是形核和長大的過程。2、在過冷夜體中形成固態晶核時，可能有兩種形核方式：一種是均勻形核，另一種是非均勻形核，又稱異質形核或非自發形核。3、決定晶體長大方式和長大速度的主要因素是晶核的界面結構和界面前沿液體中的溫度梯度。4、晶體長大機制包括：二維晶核長大機制、螺型位錯長大機制和連續長大機制。5、晶粒的大小稱為晶粒度，通常用晶粒的平均面積或平均直徑來表示純金屬鑄錠的宏觀組織通常由三個晶區所組成，即外表層的細晶區、中間的柱狀晶區和心部的等軸晶區。6、純金屬鑄錠的宏觀組織通常由三個晶區所組成，即外表層的細晶區、中間的柱狀

7、晶區和心部的等軸晶區。7、鑄錠或鑄件中經常存在一些缺陷，常見的缺陷有縮孔、氣孔及夾雜物等。8、相起伏：短程有序的原子集團總是處于瞬間出現，瞬間消失，此起彼伏。這種不斷變化著的短程有序原子集團稱為結構起伏，或稱為相起伏。9、均勻形核：若液相中各個區域出現新相晶核的幾率都是相同的，這種形核方式即為均勻形核。10、非均勻形核：在過冷夜體中形成固態晶核時，新相優先出現于液相中的某些區域稱為非均勻形核。11、形核率：是指在單位時間單位體積液相中形成的晶核數目。12、等軸晶粒：枝晶在三維空間得以均衡發展，各方向上的一次晶軸近似相等，這時形成的晶粒叫做等軸晶粒。13、柱狀晶粒：如果枝晶某一個方向上的一次晶軸

8、長得很長，而在其他方向長大時受到阻礙，這樣形成的細長晶粒叫做柱狀晶粒。14、細晶強化：在常溫下，金屬的晶粒越細小，強度和硬度則越高，同時塑性韌性也好。這種用細化晶粒來提高材料強度的方法稱為細晶強化。15、變質處理：是在澆注前往液態金屬中加入形核劑（又稱變質劑），促進形成大量的非均勻晶核來細化晶粒。16、影響過冷度的因素有哪些？如何影響？答：過冷度隨金屬的本性和純度的不同，以及冷卻速度的差異可以在很大的范圍內變化。1）金屬不同，過冷度的大小也不同；2）金屬的純度越高，則過冷度越大。3）過冷度的大小主要取決于冷卻速度，冷卻速度越大，則過冷度越大，實際結晶溫度越低。冷卻速度越慢，則過冷度越小。17、

9、金屬的結晶形核有哪些要點？答：液態金屬的過冷度必須大于臨界過冷度，晶胚尺寸必須大于臨界晶核半徑；臨界晶核半徑值大小與晶核的表面能成正比，與過冷度成反比；均勻形核既需要結構起伏，也需要能量起伏；晶核的形成過程是原子的擴散遷移過程，因此結晶必須在一定的溫度下進行；在工業生產中，液體金屬的凝固總是以非均勻形核方式進行。18、純金屬鑄錠的宏觀組織通常哪幾個晶區組成？答：外表層的細晶區、中間的柱狀晶區和心部的等軸晶區1）細晶區：晶粒細小，組織致密，力學性能好，但厚度較薄，實際意義不大。2）柱狀晶區：組織比較致密，但存在弱面，其性能有方向性。3）中心等軸晶區：不存在明顯的弱面，其性能也沒有方向性；缺點是等

10、軸晶的樹枝晶體比較發達，分枝較多，因此顯微縮孔較多，組織不夠致密。經熱壓力加工之后，一般均可焊合，對性能影響不大。第三章 二元合金的相結構與結晶1、合金存在的狀態通常由合金的成分、溫度和壓力三個因素確定。2、建立相圖的方法有實驗測定和理論計算兩種。3、兩組元在液態時相互無限互溶，在固態時相互有限互溶，發生共晶轉變，形成共晶組織的二元系相圖，稱為二元共晶相圖。4、兩組元不但在液態無限互溶，在固態也無限互溶的二元合金系所形成的相圖，勻晶相圖。5、固溶體與純組元相比，結構發生的變化主要表現在：晶格畸變、偏聚與有序和有序固溶體等。6、相：是指合金中結構相同、成分和性能均一并以界面相互分開的組成部分。7

11、、相圖：是表示在平衡條件下合金系中合金的狀態與溫度、成分間關系的圖解，又稱為狀態圖或平衡圖。8、勻晶轉變：結晶時總是從液相結晶出單相的固溶體，這種結晶過程稱為勻晶轉變。9、共晶轉變：在一定的溫度下，由一定成分的液相同時結晶出成分一定的兩個固相的轉變過程，稱為共晶轉變或共晶反應。10、共析轉變：一定成分的固相，在一定溫度下分界為另外兩個一定成分固相的轉變過程，稱為共析轉變。第四章 鐵碳合金1、在鐵的同素異構轉變中，純鐵在1538有體心立方晶格；冷卻至1394時，為面心立方晶格。2、滲碳體是鐵與碳形成的間隙化合物，含碳量為6.69%。3、GS線又稱為線，它是在冷卻過程中由奧氏體析出鐵素體的開始線。

12、4、金屬的鑄造性，包括金屬的流動性、收縮性和偏析傾向等。5、鑄件從澆注溫度至室溫的冷卻過程中，其體積和線尺寸減小的現象稱為收縮性。6、鎮靜鋼鋼錠的缺陷主要有縮孔、縮松、偏析、氣泡等。7、在沸騰鋼錠縱剖面的宏觀組織示意圖中，從表面至心部由堅殼帶、蜂窩氣泡帶、中心堅固帶、二次氣泡帶和錠心帶等組成。10、鎮靜鋼：鋼液在凝固時不析出一氧化碳，得到成分比較均勻，組織比較致密的鋼錠，這種鋼叫做鎮靜鋼。第五章 三元合金相圖第六章 金屬及合金的塑性變形與斷裂1、金屬材料經壓力加工變形后，不僅改變了其外形尺寸，而且也使內部組織和性能發生變化。2、金屬彈性變形的實質就是金屬晶格在外力作用下產生的彈性畸變。3、滑移

13、面總是原子排列最密的晶面。4、滑移方向總是原子排列最密的晶向。5、一個滑移面和一個滑移方向組成一個滑移系。6、塑性變形后，金屬材料的物理性能和化學性能將發生明顯變化。7、塑性變形后，其殘留應力包括：宏觀內應力、微觀內應力、點陣畸變等。8、滑移系：表示金屬晶體在發生滑移時滑移動作可能采取的空間位向。9、孿生：晶體的一部分沿一定的晶面和一定的晶向相對于另一部分晶體作均勻地切邊。10、塑性斷裂：又稱延性斷裂，斷裂前發生大量的宏觀塑性變形，斷裂時承受的工程應力大于材料的屈服強度。4、脆性斷裂：金屬在斷裂過程中，極少或沒有宏觀塑性變形，但在局部區域仍存在一定的微觀塑性變形。11、什么是固溶強化？產生固溶

14、強化的原因是什么？答：合金中產生固溶強化的主要原因：一是在固溶體中溶質與溶劑的原子半徑差所引起的彈性畸變，與位錯之間產生的彈性交互作用，對在滑移面上運動著的位錯有阻礙作用；而是在位錯線上偏聚的溶質對位錯的頂扎作用。12、合金元素形成固溶體時其固溶強化有哪些規律？答：在固溶體的溶解度范圍內，合金元素的質量分數越大，則強化作用越大；溶質原子與溶劑原子的尺寸相差越大，則造成的晶格畸變越大，因而強化效果越大；形成間隙固溶體的溶質元素的強化作用大于形成置換固溶體的元素；溶質原子與溶劑原子的價電子數相差越大，則強化作用越大。13、金屬的斷裂有哪些主要方式？各有何特點？答：主要方式有：塑性斷裂和脆性斷裂1）

15、塑性斷裂：又稱延性斷裂，斷裂前發生大量的宏觀塑性變形，斷裂時承受的工程應力大于材料的屈服強度。設計時只需按材料的屈服強度計算承載能力，一般就能保證安全使用。2）脆性斷裂：金屬在斷裂過程中，極少或沒有宏觀塑性變形，但在局部區域仍存在一定的微觀塑性變形。斷裂時承受的工程應力通常不超過材料的屈服強度。設計時必須從脆斷角度計算其承載能力，并充分估計過載的可能性。第七章 金屬及合金的回復與再結晶1、發生異常晶粒長大的原因是彌散的夾雜物、第二相粒子或織構對晶粒長大過程的阻礙。2、再結晶退火的目的是降低硬度，提高塑性，恢復并改善材料的性能。3、再結晶：冷變形后的金屬加熱到一定溫度或保溫足夠時間后，在原來的變

16、形組織中產生了無畸變的新晶粒，這個過程稱為再結晶。4、再結晶退火：是將冷變形金屬加熱到規定溫度，并保溫一定時間，然后緩慢冷卻到室溫的一種熱處理工藝。其目的是降低硬度，提高塑性，恢復并改善材料的性能。5、纖維組織：在熱加工過程中，鑄錠中的粗大枝晶和各種夾雜物沿變形方向伸長，在宏觀試樣上沿著變形方向變成一條條細線，叫做纖維組織。6、影響再結晶晶粒長大的因素有哪些？如何影響？答：溫度：溫度越高，晶粒長大速度就越快；雜質及合金元素：雜質及合金元素溶入基體后都能阻礙晶界運動，特別是晶界偏聚現象顯著的元素，其作用更大；第二相質點：彌散的第二相質點對于阻礙晶界移動起著重要的作用；相鄰晶粒的位向差：晶界的界面

17、能與相鄰晶粒間的位向差有關，小角度晶界的界面能小于大角度晶界的界面能，而界面移動的驅動力又與界面能成正比，因此，前者的移動速度要小于后者。第八章 擴散1、根據擴散過程中是否發生濃度變化，擴散包括：自擴散和互（異）擴散。2、根據擴散方向是否與濃度梯度的方向相同進行分類，擴散包括：下坡擴散和上坡擴散。3、金屬粘接是擴散在工業中應用的良好例子，主要有：釬焊、擴散焊、電鍍、包金屬、浸鍍等。第九章 鋼的熱處理原理1、共析鋼中奧氏體形成的基本過程包括：奧氏體形核、奧氏體長大、剩余滲碳體溶解和奧氏體成分均勻化等。2、影響奧氏體形成速度的因素有：加熱時間和保溫時間、原始組織的影響、化學成分的影響等。3、在熱處

18、理生產中，鋼在奧氏體化后通常有兩種冷卻方式：一種是等溫冷卻方式，一種是連續冷卻方式。4、馬氏體高強度、高硬度的主要原因有：碳原子的固溶強化、相變強化以及時效強化等。5、馬氏體是碳在-Fe中的過飽和間隙固溶體。6、鋼中馬氏體的兩種基本形狀是：板條狀馬氏體和片狀馬氏體。7、鋼中的馬氏體一般有兩種類型的結構：體心立方和體心正方。8、板條狀馬氏體的亞結構為位錯；片狀馬氏體的亞結構為孿晶。9、馬氏體轉變：鋼從奧氏體狀態快速冷卻，擬制其擴散性分解，在較低溫度下發生的無擴散型相變叫做馬氏體轉變。10、貝氏體轉變：鋼在珠光體轉變溫度以下。馬氏體轉變溫度以上的溫度范圍內，過冷奧氏體發生的轉變稱為貝氏體轉變。11

19、、在金屬熱處理中，固態相變有哪些特點？答：相變阻力大。新相必然受到母相的約束，不能自由脹縮而產生應變。因此導致彈性應變能的而外增加；新相晶核與母相之間存在一定的晶體學位向關系；母相晶體缺陷對相變起促進作用；易于出現過渡相。12、固態相變有哪些類型？有何特點？并舉實例。答：擴散型相變：相變是依靠相界面的擴散移動而進行的。珠光體轉變和奧氏體轉變等都屬于這一類相變；非擴散型相變：新相的成長是通過類似塑性變形過程中的滑移和孿生那樣，產生切邊和轉動而進行的；馬氏體轉變屬于這一類相變。過渡型相變：介于上述兩類之間的一種叫過渡型相變。鋼種貝氏體轉變就屬于這種類型的相變。13、粒狀珠光體的形成、組織和性能有哪

20、些特性？答：1）粒狀珠光體組織是滲碳體呈顆粒狀分布在連續的鐵素體基體中。2）粒狀珠光體組織既可以由過冷奧氏體直接分界而成，也可以由片狀珠光體球化而成，還可以由淬火組織回火形成。3）與片狀珠光體相比，粒狀珠光體的硬度和強度較低，但塑性和韌性較好，且冷變形能力、可加工性能以及淬火工藝性也好。第十章 鋼的熱處理工藝1、完全退火的目的是：細化晶粒、均勻組織、消除內應力、降低硬度和改善鋼的切削加工性。2、測定淬透性常用的方法是末端淬火法。3、采用真空加熱或可控氣氛加熱，是防止氧化和脫碳的根本方法。4、形變熱處理是將塑性變形和熱處理有機結合在一起的一種復合工藝。5、鋼的表面淬火有：感應加熱、激光加熱、電子

21、束加熱及火焰加熱等淬火工藝。6、通過加熱使介質中的原子擴散滲入工件一定深度的表層，改變其化學成分和組織并獲得與心部不同性能的熱處理工藝叫做化學熱處理。7、化學熱處理的一般過程通常是由分解、吸附和擴散三個基本過程組成的。8、根據滲碳劑的不同，滲碳方法有：固體滲碳、氣體滲碳和離子滲碳等。9、完全退火：是將鋼件或鋼材加熱至以上2030，保溫足夠長時間，使組織完全奧氏體化后緩慢冷卻，以獲得近于平衡組織的熱處理工藝10、均勻化退火：又稱擴散退火，它是將鋼錠、鑄件或段坯加熱至略低于固相線的溫度下長時間保溫，然后緩慢冷卻以消除化學成分不均勻現象的熱處理工藝。11、淬火：將鋼加熱至臨界點或以上一定溫度，保溫后

22、以大于臨界冷卻速度的速度冷卻得到馬氏體（或下貝氏體）的熱處理工藝叫做淬火。12、分級淬火：是將奧氏體狀態的工件首先淬入溫度略高于鋼的點的鹽浴或堿浴爐中保溫，當工件內外溫度均勻后，再從浴爐中取出空冷至室溫，完成馬氏體轉變。13、等溫淬火：是將奧氏體化后的工件淬入點以上某溫度的鹽浴中，等溫保持足夠長時間，使之轉變為下貝氏體組織，然后取出再進行空冷的淬火方法。14、鋼的淬透性：是指奧氏體化后的鋼在淬火時獲得馬氏體的能力，其大小以鋼在一定條件下淬火獲得的淬透層深度和硬度分布來表示。15、表面淬火：是將工件快速加熱到淬火溫度，然后迅速冷卻，僅使表面層獲得淬火組織的熱處理方法。16、滲碳：將低碳鋼件放入滲

23、碳介質中，加熱保溫，使活性碳原子滲入鋼件表面并獲得高碳深層的工藝方法叫做滲碳。17、滲氮：向鋼件表面滲入氮元素，形成富氮硬化層的化學熱處理稱為滲氮，通常也稱為氮化。18、在生產實踐中，如何根據鋼種進行退火和正火工藝的選擇？答：含碳量<0.25%的低碳鋼，通常采用正火代替退火，用正火可以提高鋼的硬度，改善低碳鋼的切削加工性能；可以細化晶粒，提高低碳鋼硬度；=0.25%0.5%的中碳鋼也可用正火代替退火；=0.5%0.75%的鋼，因含碳量較高，正火后的硬度顯著高于退火的情況，難以進行切削加工，故一般采用完全退火，降低硬度，改善切削加工性；=0.75%以上的高碳鋼或工具鋼一般均采用球化退火作為

24、預備熱處理。19、常見的淬火冷卻介質有哪些？冷卻介質對淬火有什么影響？答：常用淬火介質有水、鹽水或堿水溶液及各種礦物油等。影響：介質冷卻能力越大，鋼的冷卻速度越快，越容易超過鋼的臨界淬火速度，則工件越容易淬硬，淬硬層的深度越深，但冷卻速度過大將產生巨大的淬火應力，易于使工件產生變形或開裂。20、什么是等溫淬火？有哪些特性？答：等溫淬火：是將奧氏體化后的工件淬入點以上某溫度的鹽浴中，等溫保持足夠長時間，使之轉變為下貝氏體組織，然后取出再進行空冷的淬火方法。下貝氏體組織的強度、硬度較高而韌性良好，故等溫淬火可顯著提高鋼的綜合力學性能；等溫過程中碳鋼的貝氏體轉變一般可以完成，等溫淬火后不需進行回火；

25、等溫淬火可以顯著減小工件變形和開裂傾向，適宜處理形狀復雜、尺寸要求精密的工具和重要的機器零件，等溫淬火液只能適用于尺寸較小的工件。21、什么是鋼的淬透性？淬透性對淬火工件有何影響？答：鋼的淬透性：是指奧氏體化后的鋼在淬火時獲得馬氏體的能力，其大小以鋼在一定條件下淬火獲得的淬透層深度和硬度分布來表示。1）鋼的淬透性越高，能淬透的工件界面尺寸越大，對于大截面的重要工件，為了增加淬透層的深度，必須選用過冷奧氏體很穩定的合金鋼；2）對于形狀復雜、要求變形很小的工件，如果鋼的淬透性較高，可以在較緩慢的冷卻介質中淬火，甚至可以再空氣中冷卻淬火，因此淬火變形很小。22、感應加熱表面淬火有哪些特點？答：感應加熱時，由于電磁感應和集膚效應，工件表面在極短時間里達到以上很高的溫度，而工件心部仍處于相變點之下；感應加熱升溫速度快，保溫時間極短；感應加熱表面淬火后，工件表層強度高；感應加熱表面淬火后，工件的耐磨性比普通淬火的高；感應加熱淬火件的沖擊韌性與淬硬層深度和心部原始組織有關；感應加熱淬火時，由于加熱速度快，無保溫時間，工件一般不產生氧化和脫碳；感應加熱淬火的