熱處理終極版中午整理

1、3.為什么金屬結(jié)晶時一定要有過冷度，影響過冷度的因素是什么，固態(tài)金屬融化時是否會為什么金屬結(jié)晶時一定要有過冷度，影響過冷度的因素是什么，固態(tài)金屬融化時是否會出現(xiàn)過熱，為什么？出現(xiàn)過熱，為什么？答：由熱力學(xué)可知，在某種條件下，結(jié)晶能否發(fā)生，取決于固相的自由度是否低于液相的自由度，即G=GSGL0；只有當(dāng)溫度低于理論結(jié)晶溫度Tm時，固態(tài)金屬的自由能才低于液態(tài)金屬的自由能，液態(tài)金屬才能自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)金屬，因此金屬結(jié)晶時一定要有過冷度。影響過

2、冷度的因素：影響過冷度的因素：1）金屬的本性，金屬不同，過冷度大小不同；2）金屬的純度，金屬的純度越高，過冷度越大；3）冷卻速度，冷卻速度越大，過冷度越大。固態(tài)金屬熔化時會出現(xiàn)過熱度。原因：由熱力學(xué)可知，在某種條件下，熔化能否發(fā)生，取決于液相自固態(tài)金屬熔化時會出現(xiàn)過熱度。原因：由度是否低于固相的自由度，即G=GLGS0；只有當(dāng)溫度高于理論結(jié)晶溫度Tm時，液態(tài)金屬的自由能才低于固態(tài)金屬的自由能，固態(tài)金屬才能自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)金屬，因此金屬熔化

3、時一定要有過熱度。4.試比較均勻形核和非均勻形核的異同點。試比較均勻形核和非均勻形核的異同點。相同點：均勻形核與非均勻形核具有相同的臨界晶核半徑，非均勻形核的臨界形核功也等于三分之一.不同點：非均勻形核要克服的位壘比均勻形核的小得多，在相變的形核過程通常都是非均勻形核優(yōu)先進行。核心總是傾向于以使其總的表面能和應(yīng)變能最小的方式形成，因而析出物的形狀是總應(yīng)變能和總表面能綜合影響的結(jié)果。5.說明晶體成長形狀與溫度梯度的關(guān)系說明晶體成長形狀與溫

4、度梯度的關(guān)系（1）、在正的溫度梯度下生長的界面形態(tài)：光滑界面結(jié)晶的晶體，若無其它因素干擾，大多可以成長為以密排晶面為表面的晶體，具有規(guī)則的幾何外形。粗糙界面結(jié)構(gòu)的晶體，在正的溫度梯度下成長時，其界面為平行于熔點等溫面的平直界面，與散熱方向垂直，從而使之具有平面狀的長大形態(tài)，可將這種長大方式叫做平面長大方式。（2）、在負的溫度梯度下生長的界面形態(tài)粗糙界面的晶體在負的溫度梯度下生長成樹枝晶體。主干叫一次晶軸或一次晶枝。其它的叫二次晶或三次晶

5、。對于光滑界面的物質(zhì)在負的溫度梯度下長大時，如果杰克遜因子α不太大時可能生長為樹枝晶，如果杰克遜因子α很大時，即使在負的溫度梯度下，仍有可能形成規(guī)則形狀的晶體。6.簡述三晶區(qū)形成的原因及每個晶區(qū)的性能特點簡述三晶區(qū)形成的原因及每個晶區(qū)的性能特點形成原因：形成原因：1）表層細晶區(qū)：低溫模壁強烈地吸熱和散熱，使靠近模壁的薄層液體產(chǎn)生極大地過冷，形成原因形成原模壁又可作為非均勻形核的基底，在此一薄層液體中立即產(chǎn)生大量的晶核，并同時向各個方向生

6、長。晶核數(shù)目多，晶核很快彼此相遇，不能繼續(xù)生長，在靠近模壁處形成薄層很細的等軸晶粒區(qū)。2）柱狀晶區(qū)：模壁溫度升高導(dǎo)致溫度梯度變得平緩；過冷度小，不能生成新晶核，但利于細晶區(qū)靠近液相的某些小晶粒長大；遠離界面的液態(tài)金屬過熱，不能形核；垂直于模壁方向散熱最快，晶體擇優(yōu)生長。3）中心等軸晶區(qū)：柱狀晶長到一定程度后，鑄錠中部開始形核長大中部液體溫度大致是均勻的，每個晶粒的成長在各方向上接近一致，形成等軸晶。性能特點：性能特點：1）表層細晶區(qū)：組

7、織致密，力學(xué)性能好；2）柱狀晶區(qū)：組織較致密，存在弱面，力學(xué)性能有方向性；3）中心等軸晶區(qū)：各晶粒枝杈搭接牢固，無弱面，力學(xué)性能無方向性。7.為了得到發(fā)達的柱狀晶區(qū)應(yīng)采用什么措施，為了得到發(fā)達的等軸晶區(qū)應(yīng)采取什么措施？為了得到發(fā)達的柱狀晶區(qū)應(yīng)采用什么措施，為了得到發(fā)達的等軸晶區(qū)應(yīng)采取什么措施？其基本原理如何？其基本原理如何？答：為了得到發(fā)達的柱狀晶區(qū)應(yīng)采取的措施：1）控制鑄型的冷卻能力，采用導(dǎo)熱性好帶之間的晶體并未發(fā)生滑移；孿生：孿生是

8、一種均勻的切變，即在切變區(qū)內(nèi)與孿生面平行的每一層原子面均相對于其毗鄰晶面沿孿生方向位移了一定的距離。作用：晶體塑性變形過程主要依靠滑移機制來完成的；孿生對塑性變形的貢獻比滑移小得多，但孿生改變了部分晶體的空間取向，使原來處于不利取向的滑移系轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌挠欣∠颍ぐl(fā)晶體滑移。7.試述金屬塑性變形后組織結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，闡明加工硬化在機械零構(gòu)件生產(chǎn)和服試述金屬塑性變形后組織結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，闡明加工硬化在機械零構(gòu)件生產(chǎn)和服役過程中的

9、重要役過程中的重要試述金屬塑性變形后組織結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，試述金屬塑性變形后組織結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，意義。意義。答：關(guān)系：隨著塑性變形程度的增加，位錯密度不斷增大，位錯運動阻力增加，金屬的強度、硬度增加，而關(guān)系：關(guān)系塑性、韌性下降。重要意義：1）提高金屬材料的強度；2）是某些工件或半成品能夠加工成形的重要因素；3）提高零件或構(gòu)件在使用過程中的安全性。8.金屬材料經(jīng)塑性變形后為什么會保留殘留內(nèi)應(yīng)力？研究這部分殘留內(nèi)應(yīng)力有什么實際意金

10、屬材料經(jīng)塑性變形后為什么會保留殘留內(nèi)應(yīng)力？研究這部分殘留內(nèi)應(yīng)力有什么實際意義？義？金屬材料經(jīng)塑性變形后為什么會保留殘留內(nèi)應(yīng)力？研究這部分殘留內(nèi)應(yīng)力有什么實際金屬材料經(jīng)塑性變形后為什么會保留殘留內(nèi)應(yīng)力？研究這部分殘留內(nèi)應(yīng)力有什么實際意義？意義？答：殘余內(nèi)應(yīng)力存在的原因1）塑性變形使金屬工件或材料各部分的變形不均勻，導(dǎo)致宏觀變形不均勻；2）塑性變形使晶粒或亞晶粒變形不均勻，導(dǎo)致微觀內(nèi)應(yīng)力；3）塑性變形使金屬內(nèi)部產(chǎn)生大量的位錯或空位，使點陣中

11、的一部分原子偏離其平衡位置，導(dǎo)致點陣畸變內(nèi)應(yīng)力。實際意義：可以控制材料或工件的變形、開裂、應(yīng)力腐蝕；可以利用殘留應(yīng)力提高工件的使用壽命。4.說明以下概念的本質(zhì)區(qū)別：說明以下概念的本質(zhì)區(qū)別：1）一次再結(jié)晶和二次再結(jié)晶；）一次再結(jié)晶和二次再結(jié)晶；2）再結(jié)晶時晶核長大和再結(jié)晶后晶粒長大。）再結(jié)晶時晶核長大和再結(jié)晶后晶粒長大。解：1）再結(jié)晶：當(dāng)退火溫度足夠高、時間足夠長時，在變形金屬或合金的顯微組織中，產(chǎn)生無應(yīng)變的新晶粒──再結(jié)晶核心。新晶粒不

12、斷長大，直至原來的變形組織完全消失金屬或合金的性能也發(fā)生顯著變化這一過程稱為再結(jié)晶。過程的驅(qū)動力也是來自殘存的形變貯能。與金屬中的固態(tài)相變類似，再結(jié)晶也有轉(zhuǎn)變孕育期，但再結(jié)晶前后，金屬的點陣類型無變化。再結(jié)晶完成后，正常的晶粒應(yīng)是均勻的、連續(xù)的。但在某些情況下，晶粒的長大只是少數(shù)晶粒突發(fā)性地、迅速地粗化，使晶粒之間的尺寸差別越來越大。這種不正常的晶粒長大稱為晶粒的反常長大。這種晶粒的不均勻長大就好像在再結(jié)晶后均勻細小的等軸晶粒中又重新發(fā)

13、生了再結(jié)晶，所以稱為二次再結(jié)晶。其發(fā)生的基本條件是正常晶粒長大過程被分散相粒子、織構(gòu)或表面熱蝕等所強烈阻礙，當(dāng)一次再結(jié)晶組織被繼續(xù)加熱時，上述阻礙因素一旦被消除，少數(shù)特殊晶界將迅速遷移，導(dǎo)致少數(shù)晶粒變大，而大晶粒界面通常是凹向外側(cè)的，因此在晶界能的驅(qū)動下，大晶粒將繼續(xù)長大，直至相互接觸形成二次再結(jié)晶組織。二次再結(jié)晶為非形核過程，不產(chǎn)生新晶核，而是以一次再結(jié)晶后的某些特殊晶粒作為基礎(chǔ)而長大的。5.分析回復(fù)和再結(jié)晶階段空位與位錯的變化及其對