工程材料基礎(chǔ)名詞解釋

工程材料根底總結(jié)晶體：構(gòu)成原子或離子、分子在三維空間呈現(xiàn)出周期性規(guī)那么堆積排列的固體稱為晶體；呈現(xiàn)無規(guī)那么排列的固體為非晶體。單晶體和多晶體：一個(gè)晶體中的原子完全按照一種規(guī)那么排列，且原子規(guī)那么排列的空間取向完全一致，那么該晶體為單晶體；如果在一個(gè)晶體中雖然原子排列的規(guī)那么完全相同，但晶體中不同局部之間原子規(guī)那么排列的空間取向存在明顯的不同〔將晶粒放大后會(huì)出現(xiàn)明暗不同區(qū)域〕，那么稱為多晶體。晶粒和晶界：在多晶體中，一個(gè)原子規(guī)那么排列空間取向相同的局部稱為一個(gè)晶粒。在一個(gè)晶粒中，不同局部的原子規(guī)那么排列之間有時(shí)也存在很小的空間取向差，將晶粒內(nèi)這些相互之間原子規(guī)那么排列空間取向存在很小差異的局部稱為亞晶粒。晶粒與晶粒之間的分界面稱為晶粒界，簡(jiǎn)稱晶界。晶體結(jié)構(gòu)：晶體中原子或離子、分子具有各自特征的規(guī)那么排列稱為該晶體的晶體結(jié)構(gòu)。晶格：為研究方便起見，對(duì)于由原子或離子構(gòu)成的金屬和無機(jī)非金屬而言，可將其構(gòu)成原子或離子視為質(zhì)點(diǎn)，將這些分布于三維空間的質(zhì)點(diǎn)按一定的規(guī)那么以直線相連便構(gòu)成由質(zhì)點(diǎn)和直線形成的三維空間格子，將其稱為晶格或點(diǎn)陣。晶格中質(zhì)點(diǎn)所占據(jù)的位置稱為晶格的結(jié)點(diǎn)或平衡位置。晶胞：將按照一定規(guī)那么從晶體中取出的能夠完全反映晶體原子或離子排列規(guī)那么的最小晶體單元稱為晶胞。晶格〔胞〕常數(shù)和晶胞致密度：分別以a、b、c表示晶胞平行于x、y、z坐標(biāo)軸的邊長(zhǎng)，稱之為晶格〔胞〕常數(shù)。它反映了晶胞的大小。將晶胞中原子所占據(jù)體積與晶胞整體體積之比稱為該晶胞的致密度。晶面和晶向：在晶格中，任意取至少三個(gè)原子便可構(gòu)成一個(gè)平面，這種由原子構(gòu)成的平面稱為晶面，晶面原子密度：?jiǎn)挝幻娣e晶面上具有的原子個(gè)數(shù)；任意取至少兩個(gè)原子便可構(gòu)成一個(gè)晶體中的方向，將這種由一列原子構(gòu)成的方向稱為晶向，晶向原子密度：沿晶向單位長(zhǎng)度上所含原子個(gè)數(shù)。原子排列完全相同，僅僅是空間位向不同的晶面〔晶向〕稱為一個(gè)晶面族〔晶向族〕。晶體各向異性：沿晶體不同晶向性能不同的現(xiàn)象。產(chǎn)生原因：晶體不同晶向上原子或分子等排列規(guī)律不同。位錯(cuò)：當(dāng)晶格中一局部晶體相對(duì)于另一局部晶體沿某一晶面發(fā)生局部滑移時(shí)，滑移面上滑移區(qū)與未滑移區(qū)的交界線稱為位錯(cuò)。刃型位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)形式有滑移和攀移兩種；螺型位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)形式只有滑移。阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的因素有：晶體結(jié)合鍵強(qiáng)度越高，點(diǎn)缺陷、線缺陷密度越大，面缺陷的總面積以及第二相粒子的數(shù)量越多，對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙越大。晶須：由于種種原因，晶體中總是存在位錯(cuò)，制備出的位錯(cuò)很少的短條狀晶體材料稱為晶須。沿晶腐蝕：晶界處原子具有較高能量，因而處于化學(xué)活性較高的不穩(wěn)定狀態(tài)，在遇到腐蝕性介質(zhì)時(shí)，易使晶體沿著暴露于外表的晶界向內(nèi)逐漸被腐蝕，形成沿晶腐蝕。合金：由兩種或兩種以上的金屬與金屬或金屬與非金屬所形成的具有金屬特性的物質(zhì)稱為合金。組元：把組成合金的獨(dú)立物質(zhì)稱為合金的組元。固溶體：在固態(tài)下，原子數(shù)量較少的組元原子以類似于溶液的方式溶解在原子數(shù)量較多的組元，形成一種成分及性能均勻的、且結(jié)構(gòu)與組成元素之一的晶體結(jié)構(gòu)相同的固相稱為固溶體。固溶體的塑性比擬好。二次固溶體：有些金屬間化合物本身作為一個(gè)組元還可以溶解構(gòu)成該化合物的組元原子或其他原子，形成所謂的二次固溶體。金屬間化合物：金屬組元原子與其他組元原子相互作用形成的具有金屬特性的化合物。它是一種晶格類型和特性完全不同于任一組元的新相。由于存在離子鍵和共價(jià)鍵，金屬化合物具有較高的硬度和熔點(diǎn)，較大的脆性。固溶強(qiáng)化：隨溶質(zhì)含量增加，固溶體的強(qiáng)度、硬度增加，塑性、韌性下降的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。馬氏體強(qiáng)化屬于固溶強(qiáng)化〔過飽和高硬度馬氏體溶解在固溶體中〕。細(xì)晶強(qiáng)化〔晶界強(qiáng)化〕：因晶界原子排列不同于晶粒內(nèi)部，使得位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)時(shí)不能穿越晶界，從而使晶界具有阻礙位錯(cuò)滑移的作用，所以通過細(xì)化晶粒來增加單位體積晶體內(nèi)的晶界面積，可以有效提高金屬的強(qiáng)度、硬度；并且由于微量雜質(zhì)元素分布在晶界上，使得晶粒中雜質(zhì)元素的含量減少，使得塑性和韌性也有所改善?！财渌麖?qiáng)化手段在提高強(qiáng)度的同時(shí)都會(huì)使塑性下降，但細(xì)晶強(qiáng)化可以改善塑性〕。第二相強(qiáng)化：由于金屬間化合物很硬，其作為材料中的第二相〔材料中量少、非連續(xù)的高硬、高脆相〕存在于材料基體相〔構(gòu)成材料基體的連續(xù)相〕中可以提高材料的硬度，同時(shí)，金屬間化合物作為第二相分布于基體相中還可以阻礙基體相中位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，從而可以提高材料的強(qiáng)度，這種用金屬化合物作為強(qiáng)化相的方法稱第二相強(qiáng)化。因第二相粒子往往是通過先使合金形成過飽和固溶體，再利用過飽和溶質(zhì)原子在較低溫度下的析出而形成，所以第二相強(qiáng)化也稱為析出強(qiáng)化或沉淀強(qiáng)化。時(shí)效處理本質(zhì)上是第二相強(qiáng)化。第二相硬度高。形變強(qiáng)化〔加工硬化〕：金屬進(jìn)行冷變形時(shí)，隨著變形程度的增加，其強(qiáng)度和硬度會(huì)逐漸增大，而塑形卻會(huì)逐漸降低，這種現(xiàn)象被稱為加工硬化或冷作硬化。其產(chǎn)生機(jī)理主要與位錯(cuò)有關(guān)；冷塑性變形引起金屬中位錯(cuò)及點(diǎn)缺陷密度增加，使位錯(cuò)間的相互纏結(jié)和釘扎作用、點(diǎn)缺陷對(duì)位錯(cuò)的釘扎作用增強(qiáng)，導(dǎo)致位錯(cuò)進(jìn)一步滑移更為困難。假設(shè)要使塑性變形繼續(xù)進(jìn)行，那么必須增加外力以克服位錯(cuò)滑移的阻力，這就形成了加工硬化現(xiàn)象。相：將化學(xué)構(gòu)成、物理狀態(tài)、晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相同、均一，且有明顯界面與其他不同局部分隔開的局部稱為一個(gè)相。組織：顯微鏡下所觀察到的材料內(nèi)部各相的大小、形態(tài)、數(shù)量、分布等狀況。(反映了原子聚集體的狀態(tài))?！渤煞忠欢?，相同的相在不同的處理?xiàng)l件下，可以有不同的組織〕。二次固溶體：金屬間化合物本身作為一個(gè)組元溶解構(gòu)成該化合物的組元原子或其他原子，形成二次固溶體。高分子鏈的構(gòu)象和柔順性：由高分子鏈化學(xué)單鍵的不同內(nèi)旋轉(zhuǎn)所構(gòu)成的高分子鏈在空間的各種幾何形態(tài)稱為構(gòu)象；高分子鏈能夠改變其構(gòu)象〔加熱〕而具有不同卷曲程度的性質(zhì)稱為高分子鏈的柔順性。使用性能：材料在使用條件下所表現(xiàn)出的各種性能。如力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能。工藝性能：材料在加工過程中所反映的是否適合于加工工藝的性能，如鑄造工藝性能、塑性加工性能、焊接工藝性能、熱處理工藝性能、切削加工性能等。強(qiáng)度：材料在外力作用下抵抗變形和斷裂的能力。塑性：材料在外力作用下斷裂前產(chǎn)生不可逆永久變形的能力稱為塑性。硬度：材料抵抗局部塑性變形的能力，是表征材料軟硬程度的一種綜合力學(xué)性能。選擇硬度測(cè)定方法的依據(jù)：1.所測(cè)材料的硬度上下2.所測(cè)材料的組織分布均勻程度?！膊痪鶆蚍植家话阌貌际嫌捕取晨估瓘?qiáng)度：材料在拉伸斷裂前所能夠承受的最大拉應(yīng)力。屈服強(qiáng)度：材料開始產(chǎn)生宏觀塑性變形時(shí)的最低應(yīng)力。剛度：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件抵抗彈性變形的能力。用彈性模量來衡量，彈性模量與塑性無關(guān)，并非彈性模量的高的塑性差。疲勞強(qiáng)度：經(jīng)無限次循環(huán)而不發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力。沖擊韌度〔沖擊韌性〕：材料受沖擊載荷作用斷裂時(shí)單位斷口面積所消耗的沖擊功，即用沖擊功除以試樣缺口處的橫截面積得到材料沖擊韌度，用表示。沖擊功指標(biāo)對(duì)回火工藝十分敏感，沖擊韌性隨溫度降低而下降。存在韌脆轉(zhuǎn)化溫度，即冷脆現(xiàn)象，低溫韌性對(duì)于低溫條件下使用的材料十分重要。斷裂韌性(KIc)：材料抵抗裂紋擴(kuò)展的能力。注意：強(qiáng)度指標(biāo)可以校核，要看材料所受載荷的類型及工作環(huán)境來選擇對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度指標(biāo)。塑性、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度等指標(biāo)是平安指標(biāo)，不能直接校核，一般憑經(jīng)驗(yàn)選擇。壓電效應(yīng)和電致伸縮現(xiàn)象：某些介電材料在受到外力作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生極化從而在材料的兩端形成電勢(shì)的效應(yīng)稱為壓電效應(yīng)。介電材料在電場(chǎng)作用下發(fā)生極化時(shí)引起材料尺寸產(chǎn)生明顯變化的現(xiàn)象稱為電致伸縮。具有壓電效應(yīng)和電致壓縮的介電材料被稱為壓電體。鐵電效應(yīng)：材料受外加電場(chǎng)極化后除去電場(chǎng)仍能保存一定剩余極化的現(xiàn)象。具有鐵電效應(yīng)的材料稱為鐵電體。軟磁材料：磁化強(qiáng)度在外加磁場(chǎng)去除后迅速消失的磁性材料。硬磁材料：磁化強(qiáng)度在外加磁場(chǎng)去除后可顯著長(zhǎng)期保持的磁性材料。金屬單晶體塑性變形主要通過滑移和孿生兩種機(jī)制進(jìn)行：晶體在外力作用下沿某晶面將產(chǎn)生一對(duì)切應(yīng)力，當(dāng)切應(yīng)力到達(dá)某臨界值時(shí)將使晶面兩側(cè)的晶體產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)從而產(chǎn)生塑性變形，這種滑動(dòng)稱為晶內(nèi)滑動(dòng)。能夠產(chǎn)生滑移的特定晶面被稱為滑移面，能夠產(chǎn)生滑移的特定晶向稱為滑移方向。滑移面與滑移方向的組合被稱為滑移系。金屬的晶體結(jié)構(gòu)不同，滑移系的種類和數(shù)量也不同，導(dǎo)致塑性不同?；频臋C(jī)制主要是位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。在切應(yīng)力作用下，晶體的一局部相對(duì)于另一局部沿特定的晶面〔孿生面〕產(chǎn)生一定角度的切變〔即轉(zhuǎn)動(dòng)〕，這種變形方式稱為孿生。孿生變形后晶體的變形局部與未變形局部的分界面稱為孿晶面。發(fā)生孿生變形的條件主要與晶體結(jié)構(gòu)、變形溫度和變形速度有關(guān)，密排六方和體心立方的金屬容易發(fā)生孿生變形，一般金屬在低溫和沖擊載荷條件下容易發(fā)生孿生變形。纖維組織：冷變形金屬隨著塑性變形量的增加，金屬中原來的等軸晶粒沿最大變形方向伸長(zhǎng)，當(dāng)塑性變形量很大時(shí)，晶粒將變得模糊不清而呈現(xiàn)細(xì)條狀，這種變形組織被稱為纖維組織。多晶體和合金塑性變形特點(diǎn)：多晶體塑性變形以單晶體的塑性變形為根底，晶粒取向和晶界都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。對(duì)于合金而言，其組織中除基體相外，往往存在第二相，塑性變形中通常會(huì)因第二相對(duì)位錯(cuò)滑移產(chǎn)生阻礙而產(chǎn)生第二相強(qiáng)化的效果。回復(fù)：是指在加熱溫度較低時(shí)，由于金屬中點(diǎn)缺陷及位錯(cuò)的近距離遷移而引起的晶內(nèi)某些變化。此時(shí)，加熱溫度較低，原子活動(dòng)能力較小，變形金屬的顯微組織不發(fā)生明顯變化，力學(xué)性能變化亦不大，僅強(qiáng)度和硬度略有下降，塑性略有提高。再結(jié)晶：當(dāng)冷變形金屬被加熱至較高溫度時(shí)，由于原子活動(dòng)能力增大，金屬的顯微組織將發(fā)生明顯變化，由原來破碎、被拉長(zhǎng)或壓扁的晶粒變?yōu)樾碌木鶆?、?xì)小的等軸晶粒，由于這一變化過程也是形核及長(zhǎng)大的過程，故稱之為再結(jié)晶。但應(yīng)注意，再結(jié)晶不是一個(gè)相變過程，沒有恒定的轉(zhuǎn)變溫度，并無晶格類型的變化。它是一個(gè)軟化過程。所以在加工工程中如果工件出現(xiàn)了硬化現(xiàn)象，通常會(huì)通過再結(jié)晶退火消除加工硬化，便于下一道工序的進(jìn)行。注意：熱處理工藝中重結(jié)晶由一種晶格類型轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格類型的過程，如：鋼在1000℃熱軋，及軋后冷卻到室溫過程中發(fā)生兩次相變過程：鐵素體→奧氏體奧氏體→鐵素體均為重結(jié)晶。再結(jié)晶與重結(jié)晶的差異再結(jié)晶：無晶格類型轉(zhuǎn)變變形，只是金屬在一定溫度下，通過新晶核的形成與長(zhǎng)大，由畸變晶粒轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗤Ц耦愋偷容S晶粒的過程；重結(jié)晶有晶格類型的轉(zhuǎn)變。冷變形和熱變形:前者指變形溫度低于最低再結(jié)晶溫度,變形時(shí)產(chǎn)生加工硬化,不發(fā)生再結(jié)晶；后者指變形溫度高于最低再結(jié)晶溫度,變形時(shí)由塑性變形而產(chǎn)生加工硬化,熱變形產(chǎn)生的儲(chǔ)存能又引發(fā)再結(jié)晶軟化,可在很大程度上消除加工硬化，此時(shí)變形溫度和變形速度都會(huì)對(duì)變形后的組織產(chǎn)生影響。注意：區(qū)別冷變形和熱變形并不是看加不加熱，而是看變形溫度與最低再結(jié)晶溫度的上下。結(jié)晶：物質(zhì)由液相經(jīng)凝固轉(zhuǎn)變?yōu)樵踊蚍肿映室?guī)那么排列的晶體時(shí)的凝固過程。金屬結(jié)晶包含固相形核和固相長(zhǎng)大兩個(gè)過程。過冷和過冷度：金屬的實(shí)際結(jié)晶溫度低于其理論結(jié)晶溫度的現(xiàn)象稱為過冷。理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度之差稱為結(jié)晶過冷度。注意：實(shí)際相變臨界溫度與平衡相變臨界溫度之差值，在加熱時(shí)稱為“過熱度〞，在冷卻時(shí)稱為“過冷度〞。形核：液相中首先由液相原子聚集并按照該金屬固相原子排列的規(guī)律排列形成許多小的固相質(zhì)點(diǎn)的過程稱為形核。晶核：液體中最初形成的一些作為結(jié)晶中心的穩(wěn)定的微小晶體。晶核長(zhǎng)大：晶核形成后，液相中原子將不斷在晶核上按固相原子排列的規(guī)律聚集而使晶核體積不斷長(zhǎng)大的過程稱為晶核長(zhǎng)大。晶核長(zhǎng)大后稱為晶粒。由于結(jié)晶時(shí)形成的眾多晶?？臻g位向是隨機(jī)分布的，因此一般條件下，結(jié)晶獲得的晶體時(shí)多晶體，如要獲得單晶體，那么必須設(shè)法使結(jié)晶時(shí)只有單一晶核。均勻形核和非均勻形核：前者為晶核直接由液相原子按固相晶體原子排列規(guī)那么在液相中聚集而形成，又稱自發(fā)形核；后者為在液相中存在不溶固相，液相原子附著于這些不溶固相的外表聚集形成晶核，又稱非自發(fā)形核或異質(zhì)形核。晶粒度：?jiǎn)挝惑w積或單位面積上的晶粒數(shù)目，它是表示晶粒大小的尺度。晶粒越細(xì)小〔即晶粒度越大〕，材料的強(qiáng)韌性越好。變質(zhì)處理：向結(jié)晶液相中參加大量的不溶固相質(zhì)點(diǎn)，通過誘發(fā)非均勻形核來提高結(jié)晶形核率以獲得細(xì)化的結(jié)晶組織，這種處理方法叫變質(zhì)處理。相圖：假設(shè)一個(gè)物質(zhì)體系處于能量最低的狀態(tài)那么稱其為平衡狀態(tài)。說明合金體系中不同成分的合金在不同溫度下所存在的相以及相與相之間關(guān)系的圖形稱為平衡相圖，簡(jiǎn)稱相圖。晶內(nèi)偏析和枝晶偏析：實(shí)際結(jié)晶過程中，由于冷速較快使晶粒內(nèi)部化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象〔先結(jié)晶固相中的高熔點(diǎn)組元含量高于后結(jié)晶的晶粒外層〕稱為晶內(nèi)偏析。固溶體按樹枝狀方式生長(zhǎng)，使得先結(jié)晶的枝干與后結(jié)晶的分枝成分不同的晶內(nèi)偏析現(xiàn)象稱為枝晶偏析。消除方法：高溫?cái)U(kuò)散退火。共晶轉(zhuǎn)變：在恒定溫度下，由一種具有確定成分的液相同時(shí)結(jié)晶出兩種具有確定成分固相的轉(zhuǎn)變稱為共晶轉(zhuǎn)變。包晶轉(zhuǎn)變：由一種確定成分的液相與一種確定成分的固相相互作用而生成另一種具有確定成分的固相的轉(zhuǎn)變稱為包晶轉(zhuǎn)變。共析轉(zhuǎn)變：由一種具有確定成分的固相分解同時(shí)形成兩種具有確定成分固相的轉(zhuǎn)變稱為共析轉(zhuǎn)變。由共析轉(zhuǎn)變形成的兩種固相的機(jī)械混合物稱為共析組織。析出強(qiáng)化或第二相強(qiáng)化：共晶組織的出現(xiàn)可使材料微觀組織細(xì)化，有利于阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，提高合金的強(qiáng)度；二次析出相的出現(xiàn)也可阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，提高合金強(qiáng)度，此稱為析出強(qiáng)化或第二相強(qiáng)化。鐵碳合金平衡相圖中的相：相：碳溶解于中形成的間隙固溶體，又稱高溫鐵素體。為體心立方結(jié)構(gòu)，在時(shí)對(duì)碳的固溶量最大，為0.09%。相：碳溶解在中形成的間隙固溶體，也稱奧氏體，用符號(hào)或A表示。為面心立方晶格。其對(duì)碳的固溶度最大，在時(shí)對(duì)碳的固溶量最大可達(dá)2.11%。相的強(qiáng)度和硬度低，塑性很好。相：碳溶解在中形成的間隙固溶體，也稱鐵素體，用符號(hào)或F表示。為體心立方晶格，對(duì)碳的固溶度很小，最大才為0.0218%〔〕。相：與形成的一種具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物，稱為滲碳體，含碳量為6.69%，硬而脆。二次滲碳體：從奧氏體中析出的滲碳體。其通常嚴(yán)重奧氏體晶界呈網(wǎng)狀分布。鐵碳合金平衡相圖中的組織：萊氏體：共晶轉(zhuǎn)變形成的和兩相機(jī)械混合物，萊氏體中的和滲碳體分別稱為共晶奧氏體和共晶滲碳體。珠光體〔P〕：共析轉(zhuǎn)變生成和的機(jī)械混合物，珠光體中的和分別稱為共析鐵素體和共析滲碳體。珠光體強(qiáng)度較高，塑性、韌性和硬度介于滲碳體和鐵素體之間。馬氏體：碳在中形成的過飽和間隙固溶體。貝氏體：含碳過飽和的鐵素體和滲碳體〔或碳化物〕組成的混合物。注意：珠光體、貝氏體是組織的名字，馬氏體既是相的名字也是組織的名字。一次滲碳體：由液相中結(jié)晶出的，以表示。二次滲碳體：含碳量大于0.77%〔過共析鋼〕的合金自冷卻至過程中，將因中含碳量過飽和而從中析出。所析出的滲碳體稱為二次滲碳體，以表示。三次滲碳體：亞共析鋼平衡冷卻過程自冷卻至室溫的過程中，將從中析出，稱為三次滲碳體，以表示。熱處理：通過在固態(tài)范圍對(duì)金屬材料加熱、保溫和冷卻的方法，來改變材料的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)從而改善其性能的一種工藝。金屬材料能夠進(jìn)行熱處理的前提條件是其在加熱、保溫和冷卻時(shí)內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，只有這樣才能引起其性能的變化，否那么對(duì)金屬材料進(jìn)行熱處理將毫無意義。熱處理包括普通熱處理和外表熱處理；普通熱處理包括退火、正火、淬火和回火，外表熱處理包括外表淬火〔包括火焰加熱外表淬火和感應(yīng)加熱外表淬火〕和化學(xué)熱處理〔包括滲碳、滲氮和碳氮共滲〕。奧氏體化：將鋼加熱到臨界溫度以上使組織完全轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的過程。等溫冷卻和連續(xù)冷卻：前者為將奧氏體化的鋼迅速冷卻到相變臨界溫度以下的某一溫度保溫，以進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變；后者是將奧氏體化的鋼連續(xù)冷卻到室溫而使其在不同溫度下進(jìn)行轉(zhuǎn)變。過冷奧氏體：當(dāng)奧氏體冷卻至相變臨界溫度以下后處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，稱為過冷奧氏體。它會(huì)發(fā)生分解，趨于形成穩(wěn)定相。C曲線：過冷奧氏體分解的等溫轉(zhuǎn)變綜合動(dòng)力學(xué)圖。圖中Ms線是過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的開始溫度，Mf是過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的終了溫度。其中組織轉(zhuǎn)變之前的等溫時(shí)間稱為孕育期。臨界冷卻速度：C曲線圖中與轉(zhuǎn)變開始線鼻尖相切的冷卻速度Vk是保證過冷奧氏體只向馬氏體轉(zhuǎn)變的最小冷卻速度，稱為臨界冷卻速度。它的大小與過冷奧氏體的穩(wěn)定性有關(guān)。剩余奧氏體：大多數(shù)鋼的Mf都在室溫以下，因此將鋼冷卻至室溫，奧氏體不可能全部轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，總有局部剩余奧氏體存在。退火：將工件加熱到臨界點(diǎn)〔A1、A3、Acm〕以上或在臨界點(diǎn)以下某一溫度保溫一段時(shí)間后，以十分緩慢的冷卻速度進(jìn)行冷卻的一種操作工藝。目的：獲得珠光體組織，將不穩(wěn)定組織變?yōu)榉€(wěn)定組織；降低硬度，改善切削加工性；均勻材料組織和成分，改善材料性能或?yàn)橐院鬅崽幚碜鼋M織準(zhǔn)備；消除剩余應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，減少變形與裂紋傾向。正火：將工件加熱至AC3或Acm以上，經(jīng)保溫使之完全奧氏體化后在空氣中快速冷卻，得到珠光體類型的組織的熱處理工藝方法。目的：細(xì)化晶粒，使晶粒均勻化，提高材料的硬度，便于加工；對(duì)于過共析鋼還可以消除網(wǎng)狀二次滲碳體，有利于球化退火的進(jìn)行〔因?yàn)檎鹄鋮s較快，二次滲碳體來不及沿奧氏體晶界呈網(wǎng)狀析出〕。淬火：將鋼件加熱到臨界點(diǎn)Ac3〔亞共析鋼〕或Ac1〔共析和過共析鋼〕以上，保溫一定時(shí)間，使鋼奧氏體化后，以大于臨界冷卻速度冷卻，以獲得馬氏體組織的熱處理工藝方法。目的：顯著提高鋼的強(qiáng)度和硬度，并常與不同溫度的回火相結(jié)合，可以得到不同的強(qiáng)度、塑性和韌性的配合，以滿足各種零件和工模具的使用要求?；鼗穑簩⒋慊痄撝匦录訜岬紸c1以下的某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后冷卻至室溫的熱處理工藝。〔主要用來配合淬火工藝，調(diào)整組織，獲得所需力學(xué)性能，滿足使用要求〕。球化退火：使鋼中碳化物球化而進(jìn)行的退火，得到在鐵素體基體上均勻分布的球狀或顆粒狀碳化物的組織。球化退火主要適用于共析鋼和過共析鋼，如碳素工具鋼、合金工具鋼、軸承鋼等。這些鋼經(jīng)軋制、鍛造后空冷，所得組織是片層狀珠光體與網(wǎng)狀滲碳體，這種組織硬而脆，不僅難以切削加工，且在以后淬火過程中也容易變形和開裂。而經(jīng)球化退火得到的是球狀珠光體組織，其中的滲碳體呈球狀顆粒，彌散分布在鐵素體基體上，和片狀珠光體相比，不但硬度低，便于切削加工，而且在淬火加熱時(shí)，奧氏體晶粒不易長(zhǎng)大，冷卻時(shí)工件變形和開裂傾向小。另外對(duì)于一些需要改善冷塑性變形〔如沖壓、冷鐓等〕的亞共析鋼有時(shí)也可采用球化退火。所以其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性，并為以后淬火作好準(zhǔn)備。這種工藝有利于塑性加工和切削加工，還能提高機(jī)械韌性。球化退火加熱溫度為Ac1+(20～40)℃或Acm-(20～30)℃，保溫后等溫冷卻或直接緩慢冷卻。在球化退火時(shí)奧氏化是“不完全〞的，只是片狀珠光體轉(zhuǎn)變成奧氏體，及少量過剩碳化物溶解。因此，它不可能消除網(wǎng)狀碳化物，如過共析鋼有網(wǎng)狀碳化物存在，那么在球化退火前須先進(jìn)行正火，將其消除，才能保證球化退火正常進(jìn)行。淬火應(yīng)力：淬火冷卻中工件截面上的內(nèi)外溫差引起內(nèi)應(yīng)力。工件冷卻時(shí)外表冷卻比心部快，一方面使工件內(nèi)外收縮不能同步發(fā)生而引起熱應(yīng)力，另一方面使工件內(nèi)外馬氏體轉(zhuǎn)變不能同步進(jìn)行而引起組織應(yīng)力。淬透性和淬硬性：表征鋼淬火時(shí)獲得馬氏體能力的特性或說鋼被淬透的能力稱為鋼的淬透性，它主要和鋼的過冷奧氏體的穩(wěn)定性或者說與鋼的臨界冷卻速度有關(guān)，通常用淬硬層深度〔指從淬火工件外表到內(nèi)部的截面上淬成馬氏體組織的厚度〕來表示。淬硬性是指鋼在淬火時(shí)能夠到達(dá)的最高硬度，它表示鋼淬火硬化的能力，主要和鋼的含碳量有關(guān)。合金元素和雜質(zhì)元素：為改善組織與性能有意參加的元素稱為合金元素；由原料中或冶煉中帶入的少量有害元素稱為雜質(zhì)元素?；鼗鸫嘈裕捍慊痄摶鼗饡r(shí)的沖擊韌性并不總是隨著回火溫度的升高而簡(jiǎn)單地增加，有些鋼在某個(gè)溫度范圍內(nèi)回火時(shí)，其沖擊韌性顯著下降，這種脆化現(xiàn)象稱為回火脆性。回火穩(wěn)定性〔耐回火性〕：淬火鋼在回火過程中抵抗硬度下降的能力。二次淬火：在碳和合金元素〔Co和Al除外〕較多的鋼中淬火后有較多的剩余奧氏體，高合金鋼中，例如，高速鋼淬火后剩余奧氏體高達(dá)25%～30%。在一般合金鋼中剩余奧氏體于200～300℃回火中轉(zhuǎn)變成F〔鐵素體〕和碳化物。但在淬火的高合金鋼中于500～600℃時(shí)導(dǎo)致奧氏體中析出碳化物，使奧氏體中合金元素含量降低，并使奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變溫度提到室溫以上，因此冷卻后奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，從而提高鋼的硬度。在高合金鋼中回火冷卻時(shí)剩余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的現(xiàn)象稱為二次淬火。二次硬化：含W、Mo和V等元素的鋼在回火加熱時(shí)由于析出細(xì)小彌散分布的碳化物以及回火冷卻時(shí)剩余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，使鋼的硬度不僅不降低，反而升高的現(xiàn)象。在高速鋼熱處理過程中常會(huì)出現(xiàn)二次淬火和二次硬化現(xiàn)象。調(diào)質(zhì)處理：結(jié)構(gòu)鋼的淬火與高溫回火結(jié)合的熱處理工藝。目的是獲得綜合力學(xué)性能較好的回火索氏體，其強(qiáng)度、韌性和塑性都比擬好。固溶處理和時(shí)效處理：將合金加熱到適當(dāng)溫度，保持足夠長(zhǎng)時(shí)間，使過剩相〔第二相〕充分溶入固溶體中，然后快速冷卻至室溫以獲得過飽和固溶體的熱處理工藝稱為固溶處理。時(shí)效處理是合金工件經(jīng)固溶熱處理后在室溫或稍高于室溫的溫度下保溫，以到達(dá)沉淀硬化的目的，這時(shí)金屬在過飽和固溶體中形成溶質(zhì)原子偏聚區(qū)和由之脫溶出微粒彌散分布于基體中而導(dǎo)致硬化，提高材料的性能。時(shí)效溫度越高，時(shí)效速度越快，強(qiáng)化效果越小，所以人工時(shí)效比自然時(shí)效的效果低。外表淬火：將鋼件表層加熱到淬火溫度以上，不等熱量傳到心部，便立即進(jìn)行淬火冷卻的一種熱處理工藝方法?；瘜W(xué)熱處理：改變工件表層的化學(xué)成分、組織和性能的綜合工藝過程稱為化學(xué)熱處理。它可使同一工件的心部和外表具有不同的組織性能。目的：提高硬度、提高抗高溫氧化性、提高抗腐蝕性。熱脆性：鋼材熱軋或鍛造時(shí)由于低熔點(diǎn)相的晶界處的過早融化，導(dǎo)致鋼沿晶界開裂的現(xiàn)象。雜質(zhì)S會(huì)使鋼具有熱脆性。冷脆性：磷溶入鐵素體后降低鋼的室溫脆性和韌性，并且使鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度顯著提高，使鋼變脆的現(xiàn)象。韌脆轉(zhuǎn)變溫度：材料的沖擊韌性隨著溫度下降而下降，在某一溫度范圍內(nèi)沖擊韌度值發(fā)生急劇下降的現(xiàn)象稱為韌脆轉(zhuǎn)變，發(fā)生韌脆轉(zhuǎn)變的溫度范圍稱為韌脆轉(zhuǎn)變溫度。熱〔塑性〕加工：從金屬學(xué)觀點(diǎn)看，把再結(jié)晶溫度以上的塑性加工稱為熱塑性加工。熱〔紅〕硬性：鋼在一定溫度下仍能保持高硬度的性能。水韌處理：〔高錳鋼是一種高錳奧氏體鑄鋼，其鑄態(tài)組織中沿晶界析出的網(wǎng)狀碳化物顯著降低鋼的強(qiáng)度、韌性和抗磨性?！硨㈣T造后的高錳鋼加熱至單相奧氏體溫度范圍，使碳化物完全融入奧氏體中，然后迅速水冷以獲得單一過飽和奧氏體化組織的熱處理工藝?！财鋵?shí)是一種固溶處理〕〔水韌處理后韌性高、硬度低，使用過程中必須伴隨著壓力和沖擊作用，在壓力和沖擊作用下，外表奧氏體迅速加工硬化，形成馬氏體并析出碳化物，使外表硬度大大提高，獲得耐磨性，而心部仍為奧氏體組織，具有高抗沖擊磨損性能〕。對(duì)材料的選擇要兼顧材料的使用性能、工藝性能和經(jīng)濟(jì)性能。決定材料性能的因素：化學(xué)組成和組織結(jié)構(gòu)。彈性模量在熱處理手段下無法改變，它對(duì)組織不敏感。點(diǎn)缺陷主要影響晶體的物理性質(zhì)，如比容、比熱容、電阻率等線缺陷對(duì)材料性能的影響位錯(cuò)是一種及重要的晶體缺陷，他對(duì)金屬的塑性變形，強(qiáng)度與斷裂有很重要的作用，塑性變形就其原因就是位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，而強(qiáng)化金屬材料的根本途徑之一就是阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，另外，位錯(cuò)對(duì)金屬的擴(kuò)散、相變等過程也有重要影響。所以深入了解位錯(cuò)的根本性質(zhì)與行為，對(duì)建立金屬強(qiáng)化機(jī)制將具有重要的理論和實(shí)際意義。金屬材料的強(qiáng)度與位錯(cuò)在材料受到外力的情況下如何運(yùn)動(dòng)有很大的關(guān)系。如果位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受到的阻礙較小，那么材料強(qiáng)度就會(huì)較高。實(shí)際材料在發(fā)生塑性變形時(shí)，位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)是比擬復(fù)雜的，位錯(cuò)之間相互反響、位錯(cuò)受到阻礙不斷塞積、材料中的溶質(zhì)原子、第二相等都會(huì)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，從而使材料出現(xiàn)加工硬化。因此，要想增加材料的強(qiáng)度就要通過諸如：細(xì)化晶粒〔晶粒越細(xì)小晶界就越多，晶界對(duì)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)具有很強(qiáng)的阻礙作用〕、有序化合金、第二相強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化等手段使金屬的強(qiáng)度增加。以上增加金屬強(qiáng)度的根本原理就是想方法阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)。面缺陷對(duì)材料性能的影響1.

面缺陷的晶界處點(diǎn)陣畸變大，存在晶界能，晶粒長(zhǎng)大與晶界平直化使晶界米面積減小，晶界總能量降低，這兩過程通過原子擴(kuò)散進(jìn)行，隨溫度升高與保溫時(shí)間增長(zhǎng)，有利于這兩過程的進(jìn)行。2.

面缺陷原子排列不規(guī)那么，常溫下晶界對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)起阻礙作用，塑性變形抗力提高，晶界有較高的強(qiáng)度和硬度。晶粒越細(xì)，材料的強(qiáng)度越高，這就是細(xì)晶強(qiáng)化，而高溫下剛好相反，高溫下晶界又粘滯性，使相鄰晶粒產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)。3.

面缺陷處原子偏離平衡位置，具有較高的動(dòng)能，晶界處也有較多缺陷，故晶界處原子的擴(kuò)散速度比晶內(nèi)快4.

固態(tài)相變中，晶界能量較高，且原子活動(dòng)能力較大，新相易于在晶界處優(yōu)先形核，原始晶粒越細(xì)，晶界越多，新相形核率越大。5．由于成分偏析和內(nèi)吸附現(xiàn)象，晶界富集雜質(zhì)原子情況下，晶界熔點(diǎn)低，加熱過程中，溫度過高引起晶界熔化與氧化，導(dǎo)致過熱現(xiàn)象。6.

晶界處能量較高，原子處于不穩(wěn)定狀態(tài)，及晶界富集雜質(zhì)原子的緣故，晶界腐蝕速度較快。熱處理工藝包括預(yù)備熱處理和最終熱處理，前者主要是為了消除上一道工序的不利影響，調(diào)整性能，為下一道加工工序做準(zhǔn)備；后者主要是用來保證工件的使用性能。水與工件接觸會(huì)導(dǎo)致水汽化，形成氣泡使工件與水別離，不易于傳熱。在水中參加鹽后，能有效抑制氣泡的產(chǎn)生和長(zhǎng)大，鹽水與工件接觸充分，冷卻速度比水快。金屬材料、陶瓷材料、高分子材料在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上的主要差異是金屬材料以金屬鍵為主，具有高的強(qiáng)度、良好的塑性變形能力、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能良好并具有金屬光澤材；陶瓷材料以離子鍵或共價(jià)鍵連接，耐高溫、耐腐蝕、硬度大、脆性高，熱膨脹系數(shù)??；高分子材料分子內(nèi)以共價(jià)鍵為主，具有一定強(qiáng)度、易成形、質(zhì)量輕、一般不導(dǎo)電、耐腐蝕，但容易發(fā)生老化變脆和高溫軟化現(xiàn)象。理想晶體與實(shí)際晶體的差異主要是理想晶體是指按照點(diǎn)式的周期性在空間無限伸展的晶體。實(shí)際晶體并不具有理想的、完整的、無限的理想結(jié)構(gòu)：①實(shí)際晶體中的微?？偸怯邢薜?，外表或界面的結(jié)構(gòu)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)是不同的；②晶體中結(jié)構(gòu)基元并不是靜止的，它們?cè)谄胶馕恢酶浇煌５剡\(yùn)動(dòng)；③實(shí)際晶體中存在缺陷影響奧氏體晶粒長(zhǎng)大的幾大因素：1.加熱溫度和保溫時(shí)間隨加熱溫度升高晶粒逐漸長(zhǎng)大。溫度愈高，