熱處理終極版中午整理

1、3.為什么金屬結(jié)晶時(shí)一定要有過(guò)冷度，影響過(guò)冷度的因素是什么，固態(tài)金屬融化時(shí)是否會(huì)為什么金屬結(jié)晶時(shí)一定要有過(guò)冷度，影響過(guò)冷度的因素是什么，固態(tài)金屬融化時(shí)是否會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱，為什么？出現(xiàn)過(guò)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(shí)，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(shí)一定要有過(guò)冷度。影響過(guò)

2、冷度的因素：影響過(guò)冷度的因素：1）金屬的本性，金屬不同，過(guò)冷度大小不同；2）金屬的純度，金屬的純度越高，過(guò)冷度越大；3）冷卻速度，冷卻速度越大，過(guò)冷度越大。固態(tài)金屬熔化時(shí)會(huì)出現(xiàn)過(guò)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(shí)會(huì)出現(xiàn)過(guò)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(shí)，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(shí)一定要有過(guò)熱度。4.試比較均勻形核和非均勻形核的異同點(diǎn)。試比較均勻形核和非均勻形核的異同點(diǎn)。相同點(diǎn)：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(diǎn)：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(guò)程通常都是非均勻形核優(yōu)先進(jìn)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(shuō)明晶體成長(zhǎng)形狀與溫度梯度的關(guān)系說(shuō)明晶體成長(zhǎng)形狀與溫

4、度梯度的關(guān)系（1）、在正的溫度梯度下生長(zhǎng)的界面形態(tài)：光滑界面結(jié)晶的晶體，若無(wú)其它因素干擾，大多可以成長(zhǎng)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(zhǎng)時(shí)，其界面為平行于熔點(diǎn)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(zhǎng)大形態(tài)，可將這種長(zhǎng)大方式叫做平面長(zhǎng)大方式。（2）、在負(fù)的溫度梯度下生長(zhǎng)的界面形態(tài)粗糙界面的晶體在負(fù)的溫度梯度下生長(zhǎng)成樹(shù)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(duì)于光滑界面的物質(zhì)在負(fù)的溫度梯度下長(zhǎng)大時(shí)，如果杰克遜因子α不太大時(shí)可能生長(zhǎng)為樹(shù)枝晶，如果杰克遜因子α很大時(shí)，即使在負(fù)的溫度梯度下，仍有可能形成規(guī)則形狀的晶體。6.簡(jiǎn)述三晶區(qū)形成的原因及每個(gè)晶區(qū)的性能特點(diǎn)簡(jiǎn)述三晶區(qū)形成的原因及每個(gè)晶區(qū)的性能特點(diǎn)形成原因：形成原因：1）表層細(xì)晶區(qū)：低溫模壁強(qiáng)烈地吸熱和散熱，使靠近模壁的薄層液體產(chǎn)生極大地過(guò)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(shí)向各個(gè)方向生

6、長(zhǎng)。晶核數(shù)目多，晶核很快彼此相遇，不能繼續(xù)生長(zhǎng)，在靠近模壁處形成薄層很細(xì)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(guò)冷度小，不能生成新晶核，但利于細(xì)晶區(qū)靠近液相的某些小晶粒長(zhǎng)大；遠(yuǎn)離界面的液態(tài)金屬過(guò)熱，不能形核；垂直于模壁方向散熱最快，晶體擇優(yōu)生長(zhǎng)。3）中心等軸晶區(qū)：柱狀晶長(zhǎng)到一定程度后，鑄錠中部開(kāi)始形核長(zhǎng)大中部液體溫度大致是均勻的，每個(gè)晶粒的成長(zhǎng)在各方向上接近一致，形成等軸晶。性能特點(diǎn)：性能特點(diǎn)：1）表層細(xì)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(wú)弱面，力學(xué)性能無(wú)方向性。7.為了得到發(fā)達(dá)的柱狀晶區(qū)應(yīng)采用什么措施，為了得到發(fā)達(dá)的等軸晶區(qū)應(yīng)采取什么措施？為了得到發(fā)達(dá)的柱狀晶區(qū)應(yīng)采用什么措施，為了得到發(fā)達(dá)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(dá)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(duì)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(guò)程主要依靠滑移機(jī)制來(lái)完成的；孿生對(duì)塑性變形的貢獻(xiàn)比滑移小得多，但孿生改變了部分晶體的空間取向，使原來(lái)處于不利取向的滑移系轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌挠欣∠?，激發(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(jī)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(jī)械零構(gòu)件生產(chǎn)和服役過(guò)程中的

9、重要役過(guò)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(cuò)密度不斷增大，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力增加，金屬的強(qiáng)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(qiáng)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(guò)程中的安全性。8.金屬材料經(jīng)塑性變形后為什么會(huì)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(shí)際意金

10、屬材料經(jīng)塑性變形后為什么會(huì)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(shí)際意義？義？金屬材料經(jīng)塑性變形后為什么會(huì)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(shí)際金屬材料經(jīng)塑性變形后為什么會(huì)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(shí)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(cuò)或空位，使點(diǎn)陣中

11、的一部分原子偏離其平衡位置，導(dǎo)致點(diǎn)陣畸變內(nèi)應(yīng)力。實(shí)際意義：可以控制材料或工件的變形、開(kāi)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(shuō)明以下概念的本質(zhì)區(qū)別：說(shuō)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(shí)晶核長(zhǎng)大和再結(jié)晶后晶粒長(zhǎng)大。）再結(jié)晶時(shí)晶核長(zhǎng)大和再結(jié)晶后晶粒長(zhǎng)大。解：1）再結(jié)晶：當(dāng)退火溫度足夠高、時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí)，在變形金屬或合金的顯微組織中，產(chǎn)生無(wú)應(yīng)變的新晶粒──再結(jié)晶核心。新晶粒不

12、斷長(zhǎng)大，直至原來(lái)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(guò)程稱為再結(jié)晶。過(guò)程的驅(qū)動(dòng)力也是來(lái)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?cè)杏?，但再結(jié)晶前后，金屬的點(diǎn)陣類型無(wú)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(zhǎng)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(lái)越大。這種不正常的晶粒長(zhǎng)大稱為晶粒的反常長(zhǎng)大。這種晶粒的不均勻長(zhǎng)大就好像在再結(jié)晶后均勻細(xì)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(zhǎng)大過(guò)程被分散相粒子、織構(gòu)或表面熱蝕等所強(qiáng)烈阻礙，當(dāng)一次再結(jié)晶組織被繼續(xù)加熱時(shí)，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(dòng)下，大晶粒將繼續(xù)長(zhǎng)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(guò)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(zhǎng)大的。5.分析回復(fù)和再結(jié)晶階段空位與位錯(cuò)的變化及其對(duì)