熱處理終極版中午整理

1、3.為什么金屬結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過熱，為什么？出現過熱，為什么？答：由熱力學可知，在某種條件下，結晶能否發(fā)生，取決于固相的自由度是否低于液相的自由度，即G=GSGL0；只有當溫度低于理論結晶溫度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)地轉變?yōu)楣虘B(tài)金屬，因此金屬結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)金屬熔化時會出現過熱度。原因：由熱力學可知，在某種條件下，熔化能否發(fā)生，取決于液相自固態(tài)金屬熔化時會出現過熱度。原因：由度是否低于固相的自由度，即G=GLGS0；只有當溫度高于理論結晶溫度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變能最小的方式形成，因而析出物的形狀是總應變能和總表面能綜合影響的結果。5.說明晶體成長形狀與溫度梯度的關系說明晶體成長形狀與溫

4、度梯度的關系（1）、在正的溫度梯度下生長的界面形態(tài)：光滑界面結晶的晶體，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。粗糙界面結構的晶體，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生大量的晶核，并同時向各個方向生

6、長。晶核數目多，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，力學性能好；2）柱狀晶區(qū)：組織較致密，存在弱面，力學性能有方向性；3）中心等軸晶區(qū)：各晶粒枝杈搭接牢固，無弱面，力學性能無方向性。7.為了得到發(fā)達的柱狀晶區(qū)應采用什么措施，為了得到發(fā)達的等軸晶區(qū)應采取什么措施？為了得到發(fā)達的柱狀晶區(qū)應采用什么措施，為了得到發(fā)達的等軸晶區(qū)應采取什么措施？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)應采取的措施：1）控制鑄型的冷卻能力，采用導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構與性能之間的關系，闡明加工硬化在機械零構件生產和服試述金屬塑性變形后組織結構與性能之間的關系，闡明加工硬化在機械零構件生產和服役過程中的

9、重要役過程中的重要試述金屬塑性變形后組織結構與性能之間的關系，試述金屬塑性變形后組織結構與性能之間的關系，意義。意義。答：關系：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，而關系：關系塑性、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）提高零件或構件在使用過程中的安全性。8.金屬材料經塑性變形后為什么會保留殘留內應力？研究這部分殘留內應力有什么實際意金

10、屬材料經塑性變形后為什么會保留殘留內應力？研究這部分殘留內應力有什么實際意義？義？金屬材料經塑性變形后為什么會保留殘留內應力？研究這部分殘留內應力有什么實際金屬材料經塑性變形后為什么會保留殘留內應力？研究這部分殘留內應力有什么實際意義？意義？答：殘余內應力存在的原因1）塑性變形使金屬工件或材料各部分的變形不均勻，導致宏觀變形不均勻；2）塑性變形使晶?；騺喚ЯＷ冃尾痪鶆?，導致微觀內應力；3）塑性變形使金屬內部產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，導致點陣畸變內應力。實際意義：可以控制材料或工件的變形、開裂、應力腐蝕；可以利用殘留應力提高工件的使用壽命。4.說明以下概念的本質區(qū)別：說明以下概念的本質區(qū)別：1）一次再結晶和二次再結晶；）一次再結晶和二次再結晶；2）再結晶時晶核長大和再結晶后晶粒長大。）再結晶時晶核長大和再結晶后晶粒長大。解：1）再結晶：當退火溫度足夠高、時間足夠長時，在變形金屬或合金的顯微組織中，產生無應變的新晶粒──再結晶核心。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晶。過程的驅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，再結晶也有轉變孕育期，但再結晶前后，金屬的點陣類型無變化。再結晶完成后，正常的晶粒應是均勻的、連續(xù)的。但在某些情況下，晶粒的長大只是少數晶粒突發(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晶后均勻細小的等軸晶粒中又重新發(fā)

13、生了再結晶，所以稱為二次再結晶。其發(fā)生的基本條件是正常晶粒長大過程被分散相粒子、織構或表面熱蝕等所強烈阻礙，當一次再結晶組織被繼續(xù)加熱時，上述阻礙因素一旦被消除，少數特殊晶界將迅速遷移，導致少數晶粒變大，而大晶粒界面通常是凹向外側的，因此在晶界能的驅動下，大晶粒將繼續(xù)長大，直至相互接觸形成二次再結晶組織。二次再結晶為非形核過程，不產生新晶核，而是以一次再結晶后的某些特殊晶粒作為基礎而長大的。5.分析回復和再結晶階段空位與位錯的變化及其對