材料科學(xué)基礎(chǔ)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

第一章材料中的原子排列第一節(jié)原子的結(jié)合方式原子結(jié)合鍵離子鍵與離子晶體原子結(jié)合：電子轉(zhuǎn)移，結(jié)合力大，無方向性和飽和性；離子晶體；硬度高，脆性大，熔點(diǎn)高、導(dǎo)電性差。如氧化物陶瓷。共價(jià)鍵與原子晶體原子結(jié)合：電子共用，結(jié)合力大，有方向性和飽和性；原子晶體：強(qiáng)度高、硬度高〔金剛石、熔點(diǎn)高、脆性大、導(dǎo)電性差。如高分子材料。金屬鍵與金屬晶體原子結(jié)合：電子逸出共有，結(jié)合力較大，無方向性和飽和性；金屬晶體：導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性好，熔點(diǎn)較高。如金屬。金屬鍵：依靠正離子與構(gòu)成電子氣的自由電子之間的靜電引力而使諸原子結(jié)合到一起的方式。分子鍵與分子晶體原子結(jié)合：電子云偏移，結(jié)合力很小，無方向性和飽和性。分子晶體：熔點(diǎn)低，硬度低。如高分子材料?！搽x子結(jié)合X-H---〔氫鍵結(jié)合，有方向性，如O-O混合鍵。如復(fù)合材料。結(jié)合鍵分類一次鍵〔化學(xué)鍵：金屬鍵、共價(jià)鍵、離子鍵。二次鍵〔物理鍵：分子鍵和氫鍵。原子的排列方式〔1〕晶體：原子在三維空間內(nèi)的周期性規(guī)章排列。長程有序，各向異性。〔2〕非晶體：――――――――――不規(guī)章排列。長程無序，各向同性。其次節(jié)原子的規(guī)章排列—晶體學(xué)根底空間點(diǎn)陣與晶體構(gòu)造空間點(diǎn)陣：由幾何點(diǎn)做周期性的規(guī)章排列所形成的三維陣列。圖1-5特征：a原子的抱負(fù)排列；b14種。其中：空間點(diǎn)陣中的點(diǎn)－陣點(diǎn)。它是純粹的幾何點(diǎn)，各點(diǎn)四周環(huán)境一樣。描述晶體中原子排列規(guī)律的空間格架稱之為晶格?？臻g點(diǎn)陣中最小的幾何單元稱之為晶胞。晶體構(gòu)造：原子、離子或原子團(tuán)依據(jù)空間點(diǎn)陣的實(shí)際排列。特征：ab可有無限多種。晶胞 圖1－6――－：構(gòu)成空間點(diǎn)陣的最根本單元。選取原則：a能夠充分反映空間點(diǎn)陣的對(duì)稱性；b相等的棱和角的數(shù)目最多；c具有盡可能多的直角；d體積最小。外形和大小有三個(gè)棱邊的長度a,b,c及其夾角α,β,γ表示。晶胞中點(diǎn)的位置表示〔坐標(biāo)法。布拉菲點(diǎn)陣 圖1－7147晶向指數(shù)與晶面指數(shù)晶向：空間點(diǎn)陣中各陣點(diǎn)列的方向。晶面：通過空間點(diǎn)陣中任意一組陣點(diǎn)的平面。國際上通用米勒指數(shù)標(biāo)定晶向和晶面。晶向指數(shù)的標(biāo)定12a建立坐標(biāo)系。確定原點(diǎn)〔陣點(diǎn)、坐標(biāo)軸和度量單位〔棱邊。b求坐標(biāo)。u’,v’,w’。c化整數(shù)。u,v,w.d加[ ]。[uvw]。說明：a指數(shù)意義：代表相互平行、方向全都的全部晶向。b負(fù)值：標(biāo)于數(shù)字上方，表示同一晶向的相反方向。c<uvw>表示，數(shù)字一樣，但排列挨次不同或正負(fù)號(hào)不同的晶向?qū)儆谕痪蜃?。晶面指?shù)的標(biāo)定a建立坐標(biāo)系：確定原點(diǎn)〔非陣點(diǎn)、坐標(biāo)軸和度量單位。b量截距：x,y,z。c取倒數(shù)：h’,k’,l’。d化整數(shù)：h,k,k。e加圓括號(hào)：(hkl)。說明：a指數(shù)意義：代表一組平行的晶面；b0的意義：面與對(duì)應(yīng)的軸平行；c平行晶面：指數(shù)一樣，或數(shù)字一樣但正負(fù)號(hào)相反；d晶面族：晶體中具有一樣條件〔原子排列和晶面間距完全一樣的各組晶面。用{hkl}表示。e假設(shè)晶面與晶向同面，則hu+kv+lw=0;f假設(shè)晶面與晶向垂直，則u=h,k=v,w=l。六方系晶向指數(shù)和晶面指數(shù)a六方系指數(shù)標(biāo)定的特別性：四軸坐標(biāo)系〔等價(jià)晶面不具有等價(jià)指數(shù)。b晶面指數(shù)的標(biāo)定標(biāo)法與立方系一樣(四個(gè)截距)；用四個(gè)數(shù)字(hkil)表示；i=-(h+k)。c晶向指數(shù)的標(biāo)定標(biāo)法與立方系一樣(四個(gè)坐標(biāo))；用四個(gè)數(shù)字(uvtw)表示；t=-(u+w)。依次平移法：適合于指數(shù)畫晶向〔末點(diǎn)。坐標(biāo)換算法：[UVW]~[uvtw]u=(2U-V)/3,v=(2V-U)/3,t=-(U+V)/3,w=W。晶帶a――：平行于某一晶向直線全部晶面的組合。晶帶軸 晶帶面b性質(zhì)：晶帶用晶帶軸的晶向指數(shù)表示；晶帶面//晶帶軸；hu+kv+lw=0c晶帶定律凡滿足上式的晶面都屬于以[uvw]為晶帶軸的晶帶。推論：由兩晶面(h1k1l1)(h2k2l2)求其晶帶軸[uvw]：21u=k1l2-k2l1;v=l1h2-l2h1;w=h1k2-hk。21由兩晶向[u1v1w1][u2v2w2]求其打算的晶面(hkl)。H=v1w1-v2w2;k=w1u2-w2u1;l=u1v2-uv。21晶面間距a――：一組平行晶面中，相鄰兩個(gè)平行晶面之間的距離。b計(jì)算公式〔簡(jiǎn)潔立方：d=a/(h2+k2+l2)1/2hklh+k+l=奇數(shù)時(shí)，d(hkl)=d/2。離子晶體的構(gòu)造鮑林第一規(guī)章〔負(fù)離子配位多面體規(guī)章于正負(fù)離子的半徑比。〔電價(jià)規(guī)章含義多面體所共有。鮑林第三規(guī)章〔棱與面規(guī)章低這個(gè)構(gòu)造的穩(wěn)定性。共價(jià)鍵晶體的構(gòu)造飽和性：一個(gè)原子的共價(jià)鍵數(shù)為8-N。方向性：各鍵之間有確定的方位〔配位數(shù)小，構(gòu)造穩(wěn)定〕三多晶型性元素的晶體構(gòu)造隨外界條件的變化而發(fā)生轉(zhuǎn)變的性質(zhì)。四影響原子半徑的因素溫度與應(yīng)力結(jié)合鍵的影響配位數(shù)的影響〔高配位構(gòu)造向低配位構(gòu)造轉(zhuǎn)變時(shí)，體積膨脹，原子半徑減小減緩體積變化。核外電子分布的影響〔一周期內(nèi)，隨核外電子數(shù)增加至填滿，原子半徑減小至一最小值。第三節(jié)原子的不規(guī)章排列原子的不規(guī)章排列產(chǎn)生晶體缺陷。晶體缺陷在材料組織把握〔如集中、相變〕和性能把握〔如材料強(qiáng)化〕中具有重要作用。晶體缺陷：實(shí)際晶體中與抱負(fù)點(diǎn)陣構(gòu)造發(fā)生偏差的區(qū)域?！簿w缺陷可分為以下三類〕點(diǎn)缺陷：在三維空間各方向上尺寸都很小的缺陷。如空位、間隙原子、異類原子等。線缺陷：在兩個(gè)方向上尺寸很小，而另一個(gè)方向上尺寸較大的缺陷。主要是位錯(cuò)。面缺陷：在一個(gè)方向上尺寸很小，在另外兩個(gè)方向上尺寸較大的缺陷。如晶界、相界、外表等?！c(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷的類型 圖1－31空位：肖脫基空位－離位原子進(jìn)入其它空位或遷移至晶界或外表。弗蘭克爾空位－離位原子進(jìn)入晶體間隙。間隙原子：位于晶體點(diǎn)陣間隙的原子。置換原子：位于晶體點(diǎn)陣位置的異類原子。點(diǎn)缺陷的平衡濃度〔1〕點(diǎn)缺陷是熱力學(xué)平衡的缺陷－在—定溫度下，晶體中總是存在著—定數(shù)量的點(diǎn)缺〔空位〔G-nn值即為平衡空位〕〔2〕點(diǎn)缺陷的平衡濃度C=Aexp(-Ev/kT)點(diǎn)缺陷的產(chǎn)生及其運(yùn)動(dòng)點(diǎn)缺陷的產(chǎn)生平衡點(diǎn)缺陷：熱振動(dòng)中的力氣起伏。過飽和點(diǎn)缺陷：外來作用，如高溫淬火、輻照、冷加工等。點(diǎn)缺陷的運(yùn)動(dòng)〔遷移、復(fù)合－濃度降低；聚攏－濃度上升－塌陷〕點(diǎn)缺陷與材料行為〔1〕構(gòu)造變化：晶格畸變〔如空位引起晶格收縮，間隙原子引起晶格膨脹，置換原子〕〔2〕性能變化：物理性能〔如電阻率增大，密度減小〕力學(xué)性能〔〕二線缺陷〔位錯(cuò)〕位錯(cuò)：晶體中某處一列或假設(shè)干列原子有規(guī)律的錯(cuò)排?！?、相變過程有較大影響〕位錯(cuò)的提出：1926年，弗蘭克爾覺察理論晶體模型剛性切變強(qiáng)度與與實(shí)測(cè)臨界切應(yīng)力的巨大差異〔2～4個(gè)數(shù)量級(jí)。1934年，泰勒、波朗依、奧羅萬幾乎同時(shí)提出位錯(cuò)的概念。1939年，柏格斯提出用柏氏矢量表征位錯(cuò)。1947年，柯垂耳提出溶質(zhì)原子與位錯(cuò)的交互作用。1950年，弗蘭克和瑞德同時(shí)提出位錯(cuò)增殖機(jī)制。之后，用TEM直接觀看到了晶體中的位錯(cuò)。1位錯(cuò)的根本類型刃型位錯(cuò)模型：滑移面/半原子面/位錯(cuò)線〔位錯(cuò)線┻晶體滑移方向，位錯(cuò)線┻位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方向，晶體滑移方向//〕分類：正刃型位錯(cuò)〔┻；負(fù)刃型位錯(cuò)〔┳。螺型位錯(cuò)模型：滑移面/〔位錯(cuò)線//晶體滑移方向，位錯(cuò)線┻位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方向，晶體滑移方向┻位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方向〕分類：左螺型位錯(cuò)；右螺型位錯(cuò)。混合位錯(cuò)模型：滑移面/位錯(cuò)線。2位錯(cuò)的性質(zhì)外形：不愿定是直線，位錯(cuò)及其畸變區(qū)是一條管道。是已滑移區(qū)和未滑移區(qū)的邊界。不能中斷于晶體內(nèi)部?？稍谕獗砺额^，或終止于晶界和相界，或與其它位錯(cuò)相交，或自行封閉成環(huán)。柏氏矢量確定方法(避開嚴(yán)峻畸變區(qū))a在位錯(cuò)四周沿著點(diǎn)陣結(jié)點(diǎn)形成封閉回路。b在抱負(fù)晶體中按同樣挨次作同樣大小的回路。c在抱負(fù)晶體中從終點(diǎn)到起點(diǎn)的矢量即為――。柏氏矢量的物理意義a代表位錯(cuò)，并表示其特征〔強(qiáng)度、畸變量。b表示晶體滑移的方向和大小。c柏氏矢量的守恒性〔唯一性d推斷位錯(cuò)的類型。柏氏矢量的表示方法a表示:b=a/n[uvw]〔可以用矢量加法進(jìn)展運(yùn)算。b求模：/b/=a/n[u2+v2+w2]1/2。位錯(cuò)密度表示方法：ρ＝K/Vρ＝n/A晶體強(qiáng)度與位錯(cuò)密度的關(guān)系〔τ-ρ圖。位錯(cuò)觀看：浸蝕法、電境法。5位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)的易動(dòng)性。位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的方式a滑移：位錯(cuò)沿著滑移面的移動(dòng)。刃型位錯(cuò)的滑移：具有唯一的滑移面螺型位錯(cuò)的滑移：具有多個(gè)滑移面。位錯(cuò)環(huán)的滑移：留意柏氏矢量的應(yīng)用。b攀移：刃型位錯(cuò)在垂直于滑移面方向上的運(yùn)動(dòng)。機(jī)制：原子面下端原子的集中――位錯(cuò)隨半原子面的上下移動(dòng)而上下運(yùn)動(dòng)。分類：正攀移〔原子面上移、空位參與〕/負(fù)攀移〔原子面下移、原子參與?！舶朐用?zhèn)取硥簯?yīng)力有利于正攀移，拉應(yīng)力有利于負(fù)攀移。作用在位錯(cuò)上的力〔單位距離上〕滑移：f=τb；攀移：f=σb。位錯(cuò)的應(yīng)變能與線張力單位長度位錯(cuò)的應(yīng)變能：W=αGb2?！拨粒?.5~1.0,螺位錯(cuò)取下限，刃位錯(cuò)取上限〕位錯(cuò)是不平衡的缺陷?！采淘霾荒艿咒N應(yīng)變能的增加〕位錯(cuò)的線張力：T=αGb2。保持位錯(cuò)彎曲所需的切應(yīng)力：τ＝Gb/2r。位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)及其與其它缺陷的作用應(yīng)力場(chǎng)螺位錯(cuò)：τ＝Gb/2πr〔〕刃位錯(cuò)：表達(dá)式〔1－9〕晶體中：滑移面以上受壓應(yīng)力，滑移面以下受拉應(yīng)力。滑移面：只有切應(yīng)力。位錯(cuò)與位錯(cuò)的交互作用f=τbf=－σb〔刃位錯(cuò)。同號(hào)相互排斥，異號(hào)相互吸引〔到達(dá)能量最低狀態(tài)〕位錯(cuò)與溶質(zhì)原子的相互作用間隙原子聚攏于位錯(cuò)中心，使體系處于低能態(tài)?？率蠚鈭F(tuán)：溶質(zhì)原子在位錯(cuò)線四周偏聚的現(xiàn)象。位錯(cuò)與空位的交互作用導(dǎo)致位錯(cuò)攀移。位錯(cuò)的增殖、塞積與交割位錯(cuò)的增殖：F-R源。位錯(cuò)的塞積分布：逐步分散。位錯(cuò)受力：切應(yīng)力作用在位錯(cuò)上的力、位錯(cuò)間的排斥力、障礙物的阻力。位錯(cuò)的交割位錯(cuò)交割后結(jié)果：依據(jù)對(duì)方位錯(cuò)柏氏矢量〔變化方向和大小。割階：位錯(cuò)交割后的臺(tái)階不位于它原來的滑移面上。扭折：――――――――位于―――――――――。對(duì)性能影響：增加位錯(cuò)長度，產(chǎn)生固定割階。位錯(cuò)反響位錯(cuò)反響：位錯(cuò)的分解與合并。反響條件幾何條件：∑b

=∑b前

；反響前后位錯(cuò)的柏氏矢量之和相等。后能量條件：∑b2實(shí)際晶體中的位錯(cuò)

>∑b2前

;反響后位錯(cuò)的總能量小于反響前位錯(cuò)的總能量。后全位錯(cuò)：通常把柏氏矢量等于點(diǎn)陣矢量的位錯(cuò)稱為全位錯(cuò)或單位位錯(cuò)?！矊?shí)際晶體中的典型全位錯(cuò)如表1－7所示〕不全位錯(cuò)：柏氏矢量小于點(diǎn)陣矢量的位錯(cuò)?！矊?shí)際晶體中的典型不全位錯(cuò)如表1－7所示〕肖克萊和弗蘭克不全位錯(cuò)。即為肖克萊不全位錯(cuò)〔結(jié)合位錯(cuò)反響理解?？蔀槿行?、螺型或混合型位錯(cuò)〕〔只能〕堆垛層錯(cuò)與擴(kuò)展位錯(cuò)堆垛層錯(cuò)：晶體中原子堆垛次序中消滅的層狀錯(cuò)排。擴(kuò)展位錯(cuò)：一對(duì)不全位錯(cuò)及中間夾的層錯(cuò)稱之。三面缺陷晶界晶界：兩個(gè)空間位向不同的相鄰晶粒之間的界面。分類10度的晶界。其構(gòu)造為幾個(gè)原子范圍內(nèi)的原子的混亂排列，可視為一個(gè)過渡區(qū)。10度的晶界。其構(gòu)造為位錯(cuò)列，又分為對(duì)稱傾側(cè)晶界和扭轉(zhuǎn)晶界。1度的亞晶粒之間的邊界。為位錯(cuò)構(gòu)造。孿晶界：兩塊相鄰孿晶的共晶面。分為共格孿晶界和非共格孿晶界。相界相界：相鄰兩個(gè)相之間的界面。分類：共格、半共格和非共格相界。外表外表吸附：外來原子或氣體分子在外表上富集的現(xiàn)象。分類物理吸附：由分子鍵力引起，無選擇性，吸附熱小，結(jié)合力小。化學(xué)吸附：由化學(xué)鍵力引起，有選擇性，吸附熱大，結(jié)合力大。界面特性界面能會(huì)引起界面吸附。界面上原子集中速度較快。對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)有阻礙作用。易被氧化和腐蝕。原子的混亂排列利于固態(tài)相變的形核。其次章固體中的相構(gòu)造合金與相合金合金：兩種或兩種以上的金屬，或金屬與非金屬經(jīng)確定方法合成的具有金屬特性的物質(zhì)。組元：組成合金最根本的物質(zhì)〔如一元、二元、三元合金〕合金系：給定合金以不同的比例而合成的一系列不同成分合金的總稱。相〔1〕相：材料中構(gòu)造一樣、成分和性能均一的組成局部〔如單相、兩相、多相合金〕〔2〕相的分類固溶體：晶體構(gòu)造與其某一組元一樣的相。含溶劑和溶質(zhì)。中間相〔金屬化合物：組成原子有固定比例，其構(gòu)造與組成組元均不一樣的相。第一節(jié)固溶體按溶質(zhì)原子位置不同，可分為置換固溶體和間隙固溶體。按固溶度不同，可分為有限固溶體和無限固溶體。按溶質(zhì)原子分布不同，可分為無序固溶體和有序固溶體。置換固溶體置換固溶體：溶質(zhì)原子位于晶格點(diǎn)陣位置的固溶體。影響置換固溶體溶解度的因素a原子尺寸因素原子尺寸差越小，越易形成置換固溶體，且溶解度越大?！鱮=(rA-rB)/rA當(dāng)△r<15%時(shí)，有利于大量互溶。b晶體構(gòu)造因素構(gòu)造一樣，溶解度大，有可能形成無限固溶體。c電負(fù)性因素電負(fù)性差越小，越易形成固溶體，溶解度越大。d電子濃度因素67電子濃度e/a越大，溶解度越小。e/a有一極限值，與溶劑晶體構(gòu)造有關(guān)。一價(jià)1.361.48?！采鲜鏊膫€(gè)因素并非相互獨(dú)立，其統(tǒng)一的理論的是金屬與合金的電子理論〕間隙固溶體影響因素：原子半徑和溶劑構(gòu)造。溶解度：一般都很小，只能形成有限固溶體。固溶體的構(gòu)造晶格畸變。偏聚與有序：完全無序、偏聚、局部有序、完全有序。固溶體的性能固溶體的強(qiáng)度和硬度高于純組元，塑性則較低。固溶強(qiáng)化：由于溶質(zhì)原子的溶入而引起的強(qiáng)化效應(yīng)。柯氏氣團(tuán)有序強(qiáng)化其次節(jié)金屬間化合物中間相是由金屬與金屬，或金屬與類金屬元素之間形成的化合物，也稱為金屬間化合物。正常價(jià)化合物形成：電負(fù)性差起主要作用，符合原子價(jià)規(guī)章。鍵型：隨電負(fù)性差的減小，分別形成離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵。2組成：ABAB。2電子化合物〔電子相〕形成：電子濃度起主要作用，不符合原子價(jià)規(guī)章。鍵型：金屬鍵〔金屬－金屬。間隙化合物形成：尺寸因素起主要作用。構(gòu)造簡(jiǎn)潔間隙化合物〔間隙相簡(jiǎn)潔。簡(jiǎn)潔間隙化合物：主要是鐵、鈷、鉻、錳的化合物，構(gòu)造簡(jiǎn)潔。組成：可用化學(xué)式表示，可形成固溶體，簡(jiǎn)潔間隙化合物的金屬元素可被置換。拓?fù)涿芏严嘈纬桑河纱笮≡拥倪m當(dāng)協(xié)作而形成的高密排構(gòu)造。組成：AB2。金屬化合物的特性力學(xué)性能：高硬度、高硬度、低塑性。物化性能：具有電學(xué)、磁學(xué)、聲學(xué)性質(zhì)等，可用于半導(dǎo)體材料、外形記憶材料、儲(chǔ)氫材料等。第三節(jié)陶瓷晶體相陶瓷材料簡(jiǎn)介1〕〔利用其力學(xué)性能：強(qiáng)度〔葉片、活塞、韌性〔切削刀具度〔研磨材料。功能陶瓷〔利用其物理性能〕精細(xì)功能陶瓷：導(dǎo)電、氣敏、濕敏、生物、超導(dǎo)陶瓷等。功能轉(zhuǎn)換陶瓷：壓電、光電、熱電、磁光、聲光陶瓷等。結(jié)合鍵：離子鍵、共價(jià)鍵。硅酸鹽陶瓷：主要是離子鍵結(jié)合，含確定比例的共價(jià)鍵?？捎梅肿邮奖硎酒浣M成。硅酸鹽陶瓷的構(gòu)造特點(diǎn)與分類構(gòu)造特點(diǎn)結(jié)合鍵與構(gòu)造：主要是離子鍵結(jié)合，含確定比例的共價(jià)鍵。硅位于氧四周體的間隙。每個(gè)氧最多被兩個(gè)多面體共有。氧在兩個(gè)四周體之間充當(dāng)橋梁作用，稱為氧橋。構(gòu)造分類a含有限Si-O團(tuán)的硅酸鹽，包括含孤立Si-O團(tuán)和含成對(duì)或環(huán)狀Si-O團(tuán)兩類。b鏈狀硅酸鹽：Si-O團(tuán)共頂連接成一維構(gòu)造，又含單鏈和雙鏈兩類。c層狀硅酸鹽：Si-O團(tuán)底面共頂連接成二維構(gòu)造。d骨架狀硅酸鹽：Si-O團(tuán)共頂連接成三維構(gòu)造。第四節(jié)分子相根本概念〔1〕高分子化合物：由一種或多種化合物聚合而成的相對(duì)分子質(zhì)量很大的化合物。又稱聚合物或高聚物?！?〕分類按相對(duì)分子質(zhì)量：分為低分子聚合物<500〕和高分子聚合物>500按組成物質(zhì)：分為有機(jī)聚合物和無機(jī)聚合物。化學(xué)組成〔以氯乙烯聚合成聚氯乙烯為例〕單體：組成高分子化合物的低分子化合物。鏈節(jié)：組成大分子的構(gòu)造單元。聚合度n：大分子鏈中鏈節(jié)的重復(fù)次數(shù)。高分子化合物的合成加聚反響a〔其產(chǎn)物為聚合物〕b組成：與單體一樣。反響過程中沒有副產(chǎn)物。c分類均聚反響：由一種單體參與的加聚反響。共聚反響：由兩種或兩種以上單體參與的加聚反響。縮聚反響a概念：由一種或多種單體相互混合而連接成聚合物，同時(shí)析出某種低分子化合物的反響。b分類均縮聚反響：由一種單體參與的縮聚反響。共縮聚反響：由兩種或兩種以上單體參與的縮聚反響。高分子化合物的分類按性能與用途：塑料、橡膠、纖維、膠黏劑、涂料等。按生成反響類型：加聚物、縮聚物。按物質(zhì)的熱行為：熱塑性塑料和熱固性塑料。高分子化合物的構(gòu)造高分子鏈構(gòu)造〔鏈內(nèi)構(gòu)造，分子內(nèi)構(gòu)造〕a化學(xué)組成b單體的連接方式均聚物中單體的連接方式：頭－尾連接、頭－頭或尾－尾相連、無軌連接。共聚物中單體的連接方式：無軌共聚：ABBABBABA交替共聚：ABABABAB嵌段共聚：AAAABBAAAABB接枝共聚：AAAAAAAAAAAB BB BB Bc高分子鏈的構(gòu)型〔按取代基的位置與排列規(guī)律〕全同立構(gòu)：取代基R全部處于主鏈一側(cè)。間同立構(gòu)：取代基R相間分布在主鏈兩側(cè)。無軌立構(gòu)；取代基R在主鏈兩側(cè)不規(guī)章分布。d高分子鏈的幾何外形：線型、支化型、體型。高分子的聚攏態(tài)構(gòu)造〔鏈間構(gòu)造、分子間構(gòu)造〕無定形構(gòu)造、局部結(jié)晶構(gòu)造、結(jié)晶型構(gòu)造〔示意圖〕高分子材料的構(gòu)造與性能特點(diǎn)易呈非晶態(tài)。彈性模量和強(qiáng)度低。簡(jiǎn)潔老化。密度小?；瘜W(xué)穩(wěn)定性好。第五節(jié)玻璃相構(gòu)造：長程無序、短程有序連續(xù)無軌網(wǎng)絡(luò)模型。無規(guī)密堆模型。無軌則線團(tuán)模型。性能各向同性。無固定熔點(diǎn)。高強(qiáng)度、高耐蝕性、高導(dǎo)磁率〔金屬。第三章凝固與結(jié)晶凝固：物質(zhì)從液態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)變過程。假設(shè)凝固后的物質(zhì)為晶體，則稱之為結(jié)晶。凝固過程影響后續(xù)工藝性能、使用性能和壽命。凝固是相變過程，可為其它相變的爭(zhēng)論供給根底。第一節(jié)材料結(jié)晶的根本規(guī)律液態(tài)材料的構(gòu)造構(gòu)造：長程有序而短程有序。特點(diǎn)〔與固態(tài)相比：原子間距較大、原子配位數(shù)較小、原子排列較混亂。過冷現(xiàn)象過冷：液態(tài)材料在理論結(jié)晶溫度以下仍保持液態(tài)的現(xiàn)象〔見熱分析試驗(yàn)圖〕過冷度：液體材料的理論結(jié)晶溫度(Tm)與其實(shí)際溫度之差?！鱐=Tm-T (見冷卻曲線)注：過冷是凝固的必要條件〔凝固過程總是在確定的過冷度下進(jìn)展。3結(jié)晶過程結(jié)晶的根本過程：形核－長大〔見示意圖〕描述結(jié)晶進(jìn)程的兩個(gè)參數(shù)形核率：?jiǎn)挝粫r(shí)間、單位體積液體中形成的晶核數(shù)量。用N表示。長大速度：晶核生長過程中，液固界面在垂直界面方向上單位時(shí)間內(nèi)遷移的距離。用G表示。其次節(jié)材料結(jié)晶的根本條件熱力學(xué)條件〔1〕G-T曲線〔3－4〕a是下降曲線：由G-T函數(shù)的一次導(dǎo)數(shù)〔負(fù)〕確定。dG/dT=-Sb是上凸曲線：由二次導(dǎo)數(shù)〔負(fù)〕確定。d2G/d2T=-Cp/Tc液相曲線斜率大于固相：由一次導(dǎo)數(shù)大小確定。二曲線相交于一點(diǎn)，即材料的熔點(diǎn)?！?〕熱力學(xué)條件△Gv=－L△T/Tm ma△T>0,△Gv<0－過冷是結(jié)晶的必要條件〔之一。9b△T越大,△Gv越小－過冷度越大，越有利于結(jié)晶。c△Gv確實(shí)定值為凝固過程的驅(qū)動(dòng)力。構(gòu)造條件構(gòu)造起伏〔相起伏必要條件〔之二。第三節(jié)晶核的形成均勻形核：相晶核在普及母相的整個(gè)體積內(nèi)無軌則均勻形成。非均勻形核：相晶核依附于其它物質(zhì)擇優(yōu)形成。均勻形核〔1〕△G＝V△Gv+σS=(4/3)πr3△Gv+4πr2σ 3－8)〔2〕臨界晶核臨界晶核：半徑為rk的晶胚?！?〕臨界過冷度

d△G/dr=0rk=-2σ/△Gvrk=-2σTm/Lm△T臨界過冷度：形成臨界晶核時(shí)的過冷度。△Tk.△T≥△Tk

是結(jié)晶的必要條件?！?〕形核功與能量起伏

SG△＝σ/3SGk k臨界形核功：形成臨界晶核時(shí)需額外對(duì)形核所做的功?！彩墙Y(jié)晶的必要條件之三?！?〕形核率與過冷度的關(guān)系N=N1.N2 (3－11，12)由于NN1.N2兩個(gè)因素把握，形核率與過冷度之間是呈拋物線的關(guān)系。非均勻形核模型：外來物質(zhì)為一平面，固相晶胚為一球冠。自由能變化：表達(dá)式與均勻形核一樣。臨界形核功計(jì)算時(shí)利用球冠體積、外表積表達(dá)式，結(jié)合平衡關(guān)系σlw=σsw+σslcosθ計(jì)算能量變化和臨界形核功。△Gk

/△G=(2-3cosθ+cos3θ)/4k非kaθ=0時(shí)，△Gk

＝0，雜質(zhì)本身即為晶核；非b180>θ>0時(shí),△Gk

<△G,雜質(zhì)促進(jìn)形核；k非kcθ=180時(shí)，△Gk

＝△G非

，雜質(zhì)不起作用。k影響非均勻形核的因素a〔N△T曲線有一下降過程〔圖－1〕b外來物質(zhì)外表構(gòu)造：θ越小越有利。點(diǎn)陣匹配原理：構(gòu)造相像，點(diǎn)陣常數(shù)相近。c外來物質(zhì)外表形貌：外表下凹有利〔3－17〕第四節(jié)晶核的長大晶核長大的條件動(dòng)態(tài)過冷動(dòng)態(tài)過冷度：晶核長大所需的界面過冷度〔是材料凝固的必要條件〕足夠的溫度適宜的晶核外表構(gòu)造。液固界面微構(gòu)造與晶體長大機(jī)制10粗糙界面〔微觀粗糙、宏觀平坦－金屬或合金從來可的界面：垂直長大。光滑界面〔微觀光滑、宏觀粗糙－無機(jī)化合物或亞金屬材料的界面依靠缺陷長大。液體中溫度梯度與晶體的長大形態(tài)〔1〕正溫度梯度〔液體中距液固界面越遠(yuǎn)，溫度越高〕粗糙界面：平面狀。光滑界面：臺(tái)階狀。〔2〕負(fù)溫度梯度〔液體中距液固界面越遠(yuǎn)，溫度越低〕粗糙界面：樹枝狀。光滑界面：樹枝狀－臺(tái)階狀。第五節(jié)凝固理論的應(yīng)用材料鑄態(tài)晶粒度的把握Zv=0.9(N/G)3/4提高過冷度。降低澆鑄溫度，提高散熱導(dǎo)熱力氣，適用于小件?；瘜W(xué)變質(zhì)處理。促進(jìn)異質(zhì)形核，阻礙晶粒長大。振動(dòng)和攪拌。輸入力氣，裂開枝晶。單晶體到額制備根本原理：保證一個(gè)晶核形成并長大。制備方法：尖端形核法和垂直提拉法。定向凝固技術(shù)原理：?jiǎn)我环较蛏岖@得柱狀晶。制備方法。急冷凝固技術(shù)非晶金屬與合金微晶合金。準(zhǔn)晶合金。第四章二元相圖〔概念回憶〕相圖：描述系統(tǒng)的狀態(tài)、溫度、壓力及成分之間關(guān)系的圖解。二元相圖：第一節(jié)相圖的根本學(xué)問相律相律：熱力學(xué)平衡條件下，系統(tǒng)的組元數(shù)、相數(shù)和自由度數(shù)之間的關(guān)系。表達(dá)式：f=c-p+2;壓力確定時(shí)，f=c-p+1。應(yīng)用可確定系統(tǒng)中可能存在的最多平衡相數(shù)。如單元系23個(gè)。可以解釋純金屬與二元合金的結(jié)晶差異。純金屬結(jié)晶恒溫進(jìn)展，二元合金變溫進(jìn)展。相圖的表示與建立狀態(tài)與成分表示法狀態(tài)表示：溫度－成分坐標(biāo)系。坐標(biāo)系中的點(diǎn)－表象點(diǎn)。成分表示：質(zhì)量分?jǐn)?shù)或摩爾分?jǐn)?shù)。相圖的建立方法：試驗(yàn)法和計(jì)算法。過程：配制合金－測(cè)冷卻曲線－確定轉(zhuǎn)變溫度－填入坐標(biāo)－繪出曲線。相圖構(gòu)造：兩點(diǎn)、兩線、三區(qū)。杠桿定律平衡相成分確實(shí)定〔依據(jù)相率，假設(shè)溫度確定，則自由度為0，平衡相成分隨之確〕數(shù)值確定：直接測(cè)量計(jì)算或投影到成分軸測(cè)量計(jì)算。留意：只適用于兩相區(qū)；三點(diǎn)〔支點(diǎn)和端點(diǎn)〕要選準(zhǔn)。112其次節(jié)二元?jiǎng)蚓鄨D勻晶一樣及其分析勻晶轉(zhuǎn)變：由液相直接結(jié)晶出單相固溶體的轉(zhuǎn)變。勻晶相圖：具有勻晶轉(zhuǎn)變特征的相圖。相圖分析〔以Cu-Ni相圖為例〕兩點(diǎn)：純組元的熔點(diǎn)；兩線：L,S相線；三區(qū)：L,α,L+α。固溶體合金的平衡結(jié)晶平衡結(jié)晶：每個(gè)時(shí)刻都能到達(dá)平衡的結(jié)晶過程。平衡結(jié)晶過程分析①冷卻曲線：溫度－時(shí)間曲線；②相〔組織〕與相變〔各溫區(qū)相的類型、相變反響式，杠桿定律應(yīng)用；③組織示意圖；④成分均勻化：每時(shí)刻結(jié)晶出的固溶體的成分不同。與純金屬結(jié)晶的比較①一樣點(diǎn)：根本過程：形核－長大；熱力學(xué)條件：⊿T>0；能量條件：能量起伏；構(gòu)造條件：構(gòu)造起伏。②不同點(diǎn)：合金在一個(gè)溫度范圍內(nèi)結(jié)晶〔可能性：相率分析，必要性：成分均勻〕合金結(jié)晶是選分結(jié)晶：需成分起伏。固溶體的不平衡結(jié)晶緣由：冷速快〔假設(shè)液相成分均勻、固相成分不均勻。結(jié)晶過程特點(diǎn)：固相成分按平均成分線變化〔但每一時(shí)刻符合相圖結(jié)晶的溫度范圍增大；組織多為樹枝狀。成分偏析：晶內(nèi)偏析：一個(gè)晶粒內(nèi)部化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象。枝晶偏析：樹枝晶的枝干和枝間化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象?！蚕耍杭型嘶穑诘陀诠滔嗑€溫度長時(shí)間保溫〕穩(wěn)態(tài)凝固時(shí)的溶質(zhì)分布平衡安排系數(shù)：在確定溫度下，固、液兩平衡相中溶質(zhì)濃度的比值。k=C/C0 s l溶質(zhì)分布：液、固相內(nèi)溶質(zhì)完全混合〔平衡凝固〕－a;固相不混合、液相完全混合－b;固相不混合、液相完全不混合－c；固相不混合、液相局部混合－d。區(qū)域熔煉〔上述溶質(zhì)分布規(guī)律的應(yīng)用〕成分過冷及其對(duì)晶體生長形態(tài)的影響成分過冷：由成分變化與實(shí)際溫度分布共同打算的過冷。形成：界面溶質(zhì)濃度從高到低－液相線溫度從低到高。〔〕成分過冷形成的條件和影響因素條件：G/R<mC0(1-k0)/Dk0合金固有參數(shù)：m,k0;試驗(yàn)可控參數(shù)：G,R。成分過冷對(duì)生長形態(tài)的影響〔正溫度梯度下〕G越大，成分過冷越大－生長形態(tài)：平面狀－胞狀－樹枝狀。第三節(jié)二元共晶相圖及合金凝固共晶轉(zhuǎn)變：由確定成分的液一樣時(shí)結(jié)晶出兩個(gè)確定成分固相的轉(zhuǎn)變。共晶相圖：具有共晶轉(zhuǎn)變特征的相圖?！惨簯B(tài)無限互溶、固態(tài)有限互溶或完全不溶，且發(fā)生共晶反響。共晶組織：共晶轉(zhuǎn)變產(chǎn)物〔是兩相混合物〕相圖分析〔相圖三要素〕點(diǎn)：純組元熔點(diǎn)；最大溶解度點(diǎn)；共晶點(diǎn)〔是亞共晶、過共晶成分分界點(diǎn)〕等。線：結(jié)晶開頭、完畢線；溶解度曲線；共晶線等。區(qū)：3個(gè)單相區(qū)；3個(gè)兩相區(qū)；1個(gè)三相區(qū)。合金的平衡結(jié)晶及其組織〔以Pb-Sn相圖為例〕Wsn<19％的合金①凝固過程〔冷卻曲線、相變、組織示意圖。②二次相〔次生相〕的生成：脫溶轉(zhuǎn)變〔二次析出或二次再結(jié)晶。Ⅱ③室溫組織〔α＋β〕及其相對(duì)量計(jì)算。Ⅱ共晶合金①凝固過程〔冷卻曲線、相變、組織示意圖。②共晶線上兩相的相對(duì)量計(jì)算。③室溫組織〔α＋β＋α＋β〕及其相對(duì)量計(jì)算。Ⅱ Ⅱ亞共晶合金①凝固過程〔冷卻曲線、相變、組織示意圖。②共晶線上兩相的相對(duì)量計(jì)算。③室溫組織〔α＋β＋〔α＋β〕及其相對(duì)量計(jì)算。Ⅱ④組織組成物與組織圖組織組成物：組成材料顯微組織的各個(gè)不同本質(zhì)和形態(tài)的局部。組織圖：用組織組成物填寫的相圖。不平衡結(jié)晶及其組織偽共晶①偽共晶：由非共晶成分的合金所得到的完全共晶組織。②形成緣由：不平衡結(jié)晶。成分位于共晶點(diǎn)四周。③不平衡組織由非共晶成分的合金得到的完全共晶組織。共晶成分的合金得到的亞、過共晶組織〔偽共晶區(qū)偏移〕不平衡共晶①不平衡共晶：位于共晶線以外成分的合金發(fā)生共晶反響而形成的組織。②緣由：不平衡結(jié)晶。成分位于共晶線以外端點(diǎn)附件。離異共晶①離異共晶：兩相分別的共晶組織。②形成緣由平衡條件下，成分位于共晶線上兩端點(diǎn)四周。不平衡條件下，成分位于共晶線外兩端點(diǎn)附。③消退：集中退火。共晶組織的形成共晶體的形成成分互惠－交替形核 片間搭橋－促進(jìn)生長兩相交替分布共晶組織共晶體的形態(tài)粗糙－粗糙界面：層片狀〔一般狀況、棒狀、纖維狀〔一相數(shù)量明顯少于另一相〕粗糙－平滑界面：具有不規(guī)章或簡(jiǎn)潔組織形態(tài)〔由于兩相微觀構(gòu)造不同〕所需動(dòng)態(tài)過冷度不同，金屬相任意長大，另一相在其間隙長大?？傻玫角驙?、針狀、花朵狀、樹枝狀共晶體。非金屬相與液相成分差異大。形成較大成分過冷，領(lǐng)先長大，形成針狀、骨骼狀、螺旋狀、蜘蛛網(wǎng)狀的共晶體。初生晶的形態(tài)：金屬固溶體：粗糙界面－樹枝狀；非金屬相：平滑界面－規(guī)章多面體。第四節(jié)二元包晶相圖包晶轉(zhuǎn)變：由一個(gè)特定成分的固相和液相生成另一個(gè)特點(diǎn)成分固相的轉(zhuǎn)變。包晶相圖：具有包晶轉(zhuǎn)變特征的相圖。相圖分析點(diǎn)、線、區(qū)。平衡結(jié)晶過程及其組織包晶合金的結(jié)晶結(jié)晶過程：包晶線以下，L,α對(duì)β過飽和－界面生成β－三相間存在濃度梯度－集中－β長大－全部轉(zhuǎn)變?yōu)棣?。Ⅱ室溫組織：β或β＋α。Ⅱ成分在C-D之間合金的結(jié)晶結(jié)晶過程：α剩余；室溫組織：α＋β＋α＋β。Ⅱ Ⅱ不平衡結(jié)晶及其組織特別α相導(dǎo)致包晶偏析〔包晶轉(zhuǎn)變要經(jīng)β集中。包晶偏析：因包晶轉(zhuǎn)變不能充分進(jìn)展而導(dǎo)致的成分不均勻現(xiàn)象特別β相由不平衡包晶轉(zhuǎn)變引起。成分在靠近固相、包晶線以外端點(diǎn)附件。包晶轉(zhuǎn)變的應(yīng)用組織設(shè)計(jì)：如軸承合金需要的軟基體上分布硬質(zhì)點(diǎn)的組織。晶粒細(xì)化。第五節(jié)其它類型的二元相圖自學(xué)內(nèi)容第六節(jié)鐵碳合金相圖—二元相圖的分析和使用二元相圖中的幾何規(guī)律1〔點(diǎn)接觸除外〕－相區(qū)接觸法則；②三相區(qū)的外形是一條水平線，其上三點(diǎn)是平衡相的成分點(diǎn)。2④單相區(qū)邊界限的延長線應(yīng)進(jìn)入相鄰的兩相區(qū)。相圖分析步驟①以穩(wěn)定的化合物分割相圖；②確定各點(diǎn)、線、區(qū)的意義；③分析具體合金的結(jié)晶過程及其組織變化注：虛線、點(diǎn)劃線的意義－尚未準(zhǔn)確確定的數(shù)據(jù)、磁學(xué)轉(zhuǎn)變線、有序－無序轉(zhuǎn)變線。相圖與合金性能的關(guān)系①依據(jù)相圖推斷材料的力學(xué)和物理性能鑄造性能：依據(jù)液固相線之間的距離XX越大，成分偏析越嚴(yán)峻〔由于液固相成分差異大X越大，流淌性越差〔由于枝晶興盛；X越大，熱裂傾向越大〔由于液固兩相共存的溫區(qū)大。塑性加工性能：選擇具有單相固溶體區(qū)的合金。熱處理性能：選擇具有固態(tài)相變或固溶度變化的合金。二鐵－碳合金相圖1〔1〕組元：鐵－石墨相圖：Fe,C;鐵－滲碳體相圖：Fe-Fe3C。相：L,δ,A(γ),F(α),Fe3C(K)〔其定義〕2相圖分析點(diǎn)：16個(gè)。線：兩條磁性轉(zhuǎn)變線；三條等溫轉(zhuǎn)變線；其余三條線：GS,ES,PQ。區(qū)：5個(gè)單相區(qū)，7個(gè)兩相區(qū)，3個(gè)三相區(qū)。相圖標(biāo)注：相組成物標(biāo)注的相圖。組織組成物標(biāo)注的相圖。3合金分類：工業(yè)純鈦C%<0.0218、碳鋼0.0218<C%<2.11、鑄鐵〔C%>2.11%〕平衡結(jié)晶過程及其組織典型合金〔7種〕的平衡結(jié)晶過程、組織變化、室溫組織及其相對(duì)量計(jì)算。重要問題：Fe3CⅠ,Fe3CLd-Ld`轉(zhuǎn)變。

,FeC3Ⅱ 3

的意義及其最大含量計(jì)算。二次杠桿的應(yīng)用。含碳量對(duì)平衡組織和性能的影響對(duì)平衡組織的影響〔隨C%提高〕Ⅰ組織：α＋Fe3CⅢ Ld`＋Fe3C；Ⅰ相：α削減，F(xiàn)e3C增多；ⅢF3CF3C〔〕共析F〔層片狀〕F3C〔網(wǎng)狀〕共Ⅲ晶Fe3C〔基體〕 對(duì)力學(xué)性能的影響

Ⅱ〔粗大片狀。Ⅰ強(qiáng)度、硬度上升，塑韌性下降。對(duì)工藝性能的影響適合鍛造：C%<2.11%，可得到單相組織。適合鑄造：C%～4.3%適合冷塑變：C%<0.25%，變形阻力小。適合熱處理：0.0218~2.11，有固態(tài)相變。第七節(jié)相圖的熱力學(xué)解釋圖示講解第八節(jié)鑄錠組織及其把握鑄錠組織鑄錠三區(qū)：表層細(xì)晶區(qū)、柱狀晶區(qū)、中心等軸晶區(qū)。組織把握：受澆鑄溫度、冷卻速度、化學(xué)成分、變質(zhì)處理、機(jī)械振動(dòng)與攪拌等因素影響。鑄錠缺陷微觀偏析宏觀偏析正偏析反偏析比重偏析夾雜與氣孔夾雜：外來夾雜和內(nèi)生夾雜。氣孔：析出型和反響型。縮孔和疏松形成：凝固時(shí)體積縮?。a(bǔ)縮缺乏－形成縮孔。分類：集中縮孔〔縮孔、縮管〕和分散縮孔〔疏松，枝晶骨架相遇，封閉液體，〕第五章三元相圖第一節(jié)總論三元相圖的主要特點(diǎn)1516是立體圖形，主要由曲面構(gòu)成；可發(fā)生四相平衡轉(zhuǎn)變；一、二、三相區(qū)為一空間。成分表示法－成分三角形〔等邊、等腰、直角三角形〕點(diǎn)確定成分；成分確定點(diǎn)。成分三角形中特別的點(diǎn)和線三個(gè)頂點(diǎn)：代表三個(gè)純組元；三個(gè)邊上的點(diǎn)：二元系合金的成分點(diǎn)；平行于某條邊的直線：其上合金所含由此邊對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)所代表的組元的含量確定。通過某一頂點(diǎn)的直線：其上合金所含由另兩個(gè)頂點(diǎn)所代表的兩組元的比值恒定。平衡轉(zhuǎn)變的類型0共晶轉(zhuǎn)變：L T αa+βb+γc;00包晶轉(zhuǎn)變：L＋αa+βb T γc;00包共晶轉(zhuǎn)變：L＋αa T βb+γc;還有偏共晶、共析、包析、包共析轉(zhuǎn)變等。0共線法則與杠桿定律共線法則：在確定溫度下，三元合金兩相平衡時(shí)，合金的成分點(diǎn)和兩個(gè)平衡相的成分點(diǎn)必定位于成分三角形的同一條直線上〔由相率可知，此時(shí)系統(tǒng)有一個(gè)自由度，表示一個(gè)相的成分可以獨(dú)立轉(zhuǎn)變，另一相的成分隨之轉(zhuǎn)變〕杠桿定律：用法與二元一樣。兩條推論給定合金在確定溫度下處于兩相平衡時(shí)，假設(shè)其中一個(gè)相的成分給定，另一個(gè)相的成分點(diǎn)必定位于成分點(diǎn)連線的延長線上。假設(shè)兩個(gè)平衡相的成分點(diǎn)，合金的成分點(diǎn)必定位于兩個(gè)成分點(diǎn)的連線上。重心定律在確定溫度下，三元合金三相平衡時(shí)，合金的成分點(diǎn)為三個(gè)平衡相的成分點(diǎn)組成的三〔由相率可知，此時(shí)系統(tǒng)有一個(gè)自由度，溫度確定時(shí)，三個(gè)平衡相的成分〕平衡相含量的計(jì)算：所計(jì)算相的成分點(diǎn)、合金成分點(diǎn)和二者連線的延長線與對(duì)邊的交點(diǎn)組成一個(gè)杠桿。合金成分點(diǎn)為支點(diǎn)。計(jì)算方法同杠桿定律。其次節(jié)三元?jiǎng)蚓鄨D相圖分析點(diǎn)：Ta,Tb,Tc-三個(gè)純組元的熔點(diǎn)；面：液相面、固相面；區(qū)：L,α,L+α。三元固溶體合金的結(jié)晶規(guī)律液相成分沿液相面、固相成分沿固相面，呈蝶形規(guī)律變化?！擦Ⅲw圖不有用〕等溫界面〔水平截面〕做法：某一溫度下的水平面與相圖中各面的交線。截面圖分析S3個(gè)相區(qū)：L,α,L+α;S12212條相線：LL,S 〔共軛曲線〕;1221變溫截面〔垂直截面〕

假設(shè)干連接線：可作為計(jì)算相對(duì)量的杠桿〔偏向低熔點(diǎn)組元；可用合金成分點(diǎn)與頂點(diǎn)的連線近似代替。做法：某一垂直平面與相圖中各面的交線。二種常用變溫截面經(jīng)平行于某條邊的直線做垂直面獲得；經(jīng)通過某一頂點(diǎn)的直線做垂直面獲得。結(jié)晶過程分析成分軸的兩端不愿定是純組元；留意 液、固相線不愿定相交；不能運(yùn)用杠桿定律〔液、固相線不是成分變化線。投影圖等溫線投影圖：可確定合金結(jié)晶開頭、完畢溫度。全方位投影圖：勻晶相圖不必要。第三節(jié)三元共晶相圖一組元在固態(tài)互不相溶的共晶相圖相圖分析點(diǎn)：熔點(diǎn)；二元共晶點(diǎn)；三元共晶點(diǎn)。兩相共晶線液相面交線線：EnE 兩相共晶面交線液相單變量線液相區(qū)與兩相共晶面交線液相面固相面面： 兩相共晶面三元共晶面兩相區(qū)：3個(gè)區(qū)：?jiǎn)蜗鄥^(qū)：4個(gè)三相區(qū)：4個(gè)四相區(qū)：1個(gè)等溫截面應(yīng)用：可確定平衡相及其成分；可運(yùn)用杠桿定律和重心定律。是直邊三角形三相平衡區(qū) 兩相區(qū)與之線接〔水平截面與棱柱面交線〕單相區(qū)與之點(diǎn)接〔水平截面與棱邊的交點(diǎn)，表示三〕變溫截面應(yīng)用：分析合金結(jié)晶過程，確定組織變化局限性：不能分析成分變化〔成分在單變量線上，不在垂直截面上〕合金結(jié)晶過程分析；投影圖 相組成物相對(duì)量計(jì)算〔杠桿定律、重心定律〕組織組成物相對(duì)量計(jì)算〔杠桿定律、重心定律〕二組元在固態(tài)有限溶解的共晶相圖相圖分析完畢面組成。等溫截面

點(diǎn)：熔點(diǎn)；二元共晶點(diǎn)；三元共晶點(diǎn)。兩相共晶線液相面交線線：EnE 兩相共晶面交線液相單變量線液相區(qū)與兩相共晶面交線固相單變量線液相面面： 兩相共晶面三元共晶面溶解度曲面：6個(gè)兩相區(qū)：6個(gè)區(qū)：?jiǎn)蜗鄥^(qū)：4個(gè)三相區(qū)：4個(gè)四相區(qū)：1個(gè)應(yīng)用：可確定平衡相及其成分；可運(yùn)用杠桿定律和重心定律。是直邊三角形三相平衡區(qū) 兩相區(qū)與之線接〔水平截面與棱柱面交線〕單相區(qū)與之點(diǎn)接〔水平截面與棱邊的交點(diǎn)，表示三〕1；相區(qū)接觸法則：?jiǎn)蜗鄥^(qū)/兩相區(qū)曲線相接；兩相區(qū)/三相區(qū)直線相接。變溫截面共晶相圖特征：水平線

3個(gè)三相區(qū)1個(gè)三相區(qū)三相共晶區(qū)特征：曲邊三角形。應(yīng)用：分析合金結(jié)晶過程，確定組織變化局限性：不能分析成分變化〔成分在單變量線上，不在垂直截面上〕合金結(jié)晶過程分析；投影圖 相組成物相對(duì)量計(jì)算〔杠桿定律、重心定律〕組織組成物相對(duì)量計(jì)算〔杠桿定律、重心定律〕第四節(jié)三元相圖總結(jié)兩相平衡

立體圖：共軛曲面。等溫圖：兩條曲線。立體圖：三棱柱，棱邊是三個(gè)平衡相單變量線。三相平衡 等溫圖：直邊三角形，頂點(diǎn)是平衡相成分點(diǎn)。垂直截面：曲邊三角形，頂點(diǎn)不代表成分依據(jù)參與反響相：后生成。包、共晶轉(zhuǎn)變推斷 依據(jù)居中單相區(qū)：上共下包。四相平衡立體圖中的四相平衡共晶轉(zhuǎn)變類型：包共晶轉(zhuǎn)變包晶轉(zhuǎn)變4個(gè)單相區(qū)點(diǎn)接觸；相區(qū)鄰接〔四相平衡面〕與6個(gè)兩相區(qū)線接觸；4個(gè)三相區(qū)面接觸。共晶轉(zhuǎn)變：上3下〔三相區(qū)反響類型推斷〔以四相平衡面為界〕22；13。變溫截面中的四相平衡四相平衡區(qū)：上下都有三相區(qū)鄰接。條件：鄰接三相區(qū)達(dá)4時(shí)；推斷轉(zhuǎn)變類型 類型：共晶、包共晶、包晶。投影圖中的四相平衡12根單變量推斷；依據(jù)液相單變量推斷共晶轉(zhuǎn)變 包共晶轉(zhuǎn)變 包晶轉(zhuǎn)變相區(qū)接觸法則相鄰相區(qū)的相數(shù)差1〔各種截面圖適用。應(yīng)用舉例

第六章固體中的集中第一節(jié)概述集中的現(xiàn)象與本質(zhì)集中：熱激活的原子通過自身的熱振動(dòng)抑制束縛而遷移它處的過程?，F(xiàn)象：柯肯達(dá)爾效應(yīng)。本質(zhì)：原子無序躍遷的統(tǒng)計(jì)結(jié)果〔不是原子的定向移動(dòng)。集中的分類依據(jù)有無濃度變化〔如純金屬或固溶體的晶粒長大。無濃度變化〕互集中：原子通過進(jìn)入對(duì)方元素晶體點(diǎn)陣而導(dǎo)致的集中〔有濃度變化〕依據(jù)集中方向下坡集中：原子由高濃度處向低濃度處進(jìn)展的集中。上坡集中：原子由低濃度處向高濃度處進(jìn)展的集中。依據(jù)是否消滅相原子集中：集中過程中不消滅相。反響集中：由之導(dǎo)致形成一種相的集中。固態(tài)集中的條件溫度足夠高；時(shí)間足夠長；集中原子能固溶；具有驅(qū)動(dòng)力：化學(xué)位梯度。其次節(jié)集中定律菲克第確定律第確定律描述：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過垂直于集中方向的某一單位面積截面的集中物質(zhì)流量〔集中通量J〕與濃度梯度成正比。表達(dá)式：J=-D(dc/dx)〔C－溶質(zhì)原子濃度；D-〕適用條件：穩(wěn)態(tài)集中，dc/dt=0。濃度及濃度梯度不隨時(shí)間轉(zhuǎn)變。菲克其次定律

二維：

一般：C/t=(DC/x)/x表達(dá)式 特別：C/t=D2C/x2三維：C/t=D(2/x2+2/y2+2/z2)C穩(wěn)態(tài)集中：C/t=0，J/x=0。適用條件：

CJ/x≠〔Ct－J/x。集中其次定律的應(yīng)用誤差函數(shù)解適用條件：無限長棒和半無限長棒。表達(dá)式：C=C

－(C-C)erf(x/2√Dt) (半無限長棒)。1 1 2在滲碳條件下：C:x,t處的濃度；C1:外表含碳量;C2:鋼的原始含碳量。正弦解Cx=Cp-A0sin(πx/λ)190Cp:平均成分；A：振幅Cmax-Cp；λ:枝晶間距的一半。0對(duì)于均勻化退火，假設(shè)要求枝晶中心成分偏析振幅降低到1/100,則：[C(λ/2,t)-Cp]/(Cmax-Cp)=exp(-π2Dt/λ2)=1/100。第三節(jié)集中的微觀機(jī)理與現(xiàn)象集中機(jī)制間隙－間隙；間隙機(jī)制平衡位置－間隙－間隙：較困難；間隙－篡位－結(jié)點(diǎn)位置?！查g隙固溶體中間隙原子的集中機(jī)制〕方式：原子躍遷到與之相鄰的空位；空位機(jī)制 條件：原子近旁存在空位?！步饘俸椭脫Q固溶體中原子的集中〕直接換位換位機(jī)制

環(huán)形換位〔〕集中程度的描述原子躍遷的距離

R=√ГtrR:集中距離；Г：原子躍遷的頻率〔在確定溫度下恒定〕；r:原子一次躍遷距離〔如一個(gè)原子間距。集中系數(shù)D=α2PГ對(duì)于立方構(gòu)造晶體P=1/6,上式可寫為D=α2Г/6P為躍遷方向幾率；α是常數(shù)，對(duì)于簡(jiǎn)潔立方構(gòu)造α＝a;對(duì)于面對(duì)立方構(gòu)造α＝√2a/2;α＝√3a/2。集中激活能集中激活能Q：原子躍遷時(shí)所需抑制四周原子對(duì)其束縛的勢(shì)壘。間隙集中集中激活能與集中系數(shù)的關(guān)系DD=D0exp(-Q/RT)D：集中常數(shù)。0空位集中激活能與集中系數(shù)的關(guān)系D=D0exp(-△E/kT)△E=△Ef(空位形成功)+△Em〔空位遷移激活能。集中的驅(qū)動(dòng)力與上坡集中集中的驅(qū)動(dòng)力ii對(duì)于多元體系，設(shè)n為組元i的原子數(shù)，則在等溫等壓條件下，組元i原子的自由能可用化學(xué)位表示：ii集中的驅(qū)動(dòng)力為化學(xué)位梯度，即

i/xi負(fù)號(hào)表示集中驅(qū)動(dòng)力指向化學(xué)位降低的方向。集中的熱力學(xué)因子i的集中系數(shù)可表示為D=KTB(1+lni/lnxi)其中，(1+lni/lnxi)

i i (1+lni/lnxi)<0時(shí)，D<0,發(fā)生上坡集中。上坡集中

稱為熱力學(xué)因子。當(dāng)I概念：原子由低濃度處向高濃度處遷移的集中。驅(qū)動(dòng)力：化學(xué)位梯度。其它引起上坡集中的因素：彈性應(yīng)力的作用－大直徑原子跑向點(diǎn)陣的受拉局部，小直徑原子跑向點(diǎn)陣的受壓局部。

晶界的內(nèi)吸附：某些原子易富集在晶界上。20電場(chǎng)作用：大電場(chǎng)作用可使原子按確定方向集中。反響集中反響集中：有相生成的集中過程。相分布規(guī)律：二元集中偶中不存在兩相區(qū)，只能形成不同的單相區(qū)；三元集中偶中可以存在兩相區(qū)，不能形成三相區(qū)。第四節(jié)影響集中的主要因素溫度

D=D0exp(-Q/RT)可以看出，溫度越高，集中系數(shù)越大。原子鍵力和晶體構(gòu)造原子鍵力越強(qiáng)，集中激活能越高；致密度低的構(gòu)造中集中系數(shù)大〔舉例：滲碳選擇在奧氏體區(qū)進(jìn)展；在對(duì)稱性低的構(gòu)造中，可消滅明顯的集中各向異性。固溶體類型和組元濃度的影響間隙集中機(jī)制的集中激活能低于置換型集中；提高組元濃度可提高集中系數(shù)。晶體缺陷的影響〔缺陷能量較高，集中激活能小〕空位是空位集中機(jī)制的必要條件；位錯(cuò)是空隙管道，低溫下對(duì)集中起重要促進(jìn)作用；界面集中－〔短路集中：原子界面處的快速集中如對(duì)銀：Q =Q /2=Q /3外表 晶界 晶內(nèi)第三組元的影響如在鋼中參與合金元素對(duì)碳在中集中的影響。強(qiáng)碳化物形成元素，如W,Mo,Cr,與碳親和力大，能顯著組織碳的集中；弱碳化物形成元素，如Mn，對(duì)碳的集中影響不大；固溶元素，如Co,Ni,提高碳的集中系數(shù)；Si降低碳的集中系數(shù)。第七章塑性變形第一節(jié)單晶體的塑性變形常溫下塑性變形的主要方式：滑移和孿生?！苹疲涸谇袘?yīng)力作用下，晶體的一局部相對(duì)于另一局部沿著確定的晶面〔滑移面〕和晶向〔滑移方向〕產(chǎn)生相對(duì)位移，且不破壞晶體內(nèi)部原子排列規(guī)律性的塑變方式。光鏡下：滑移帶〔無重現(xiàn)性?；频谋硐髮W(xué)

電境下：滑移線?；频木w學(xué)幾何要素滑移系

滑移面〔密排面〕滑移方向〔密排方向〕滑移系：一個(gè)滑移面和該面上一個(gè)滑移方向的組合?；葡档膫€(gè)數(shù):(滑移面?zhèn)€數(shù)〕×〔每個(gè)面上所具有的滑移方向的個(gè)數(shù)〕典型滑移系晶體構(gòu)造滑移面滑移方向滑移系數(shù)目常見金屬面心立方{111}×4<110>×312Cu,Al,Ni,Au{110}×6×212Fe,W,Mo2122體心立方{121}×12<111>×112Fe,W{123}×24×124Fe{0001}×1×33Mg,Zn,Ti密排六方{1010}<1120>3Mg,Zr,Ti{1011}6Mg,Ti一般滑移系越多，塑性越好；滑移系數(shù)目與材料塑性的關(guān)系：與滑移面密排程度和滑移方向個(gè)數(shù)有關(guān)；與同時(shí)開動(dòng)滑移系數(shù)目有關(guān)。滑移的臨界分切應(yīng)力〔c〕c：在滑移面上沿滑移方面開頭滑移的最小分切應(yīng)力。外力在滑移方向上的分解。c取決于金屬的本性，不受，的影響；或＝90時(shí)，s ；c＝scoscos s的取值 ，＝45時(shí)，s最小，晶體易滑移；軟取向：值大；取向因子：coscos 硬取向：值小。位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力派－納力：P-N=[2G/(1-v)]exp{-2a/[(1-v)b]}主要取決于位錯(cuò)寬度、結(jié)合鍵本性和晶體構(gòu)造?；茣r(shí)晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)位向和晶面的變化 拉伸時(shí),滑移面和滑移方向趨于平行于力軸方向〔力軸方向不變〕 壓縮時(shí)，晶面漸漸趨于垂直于壓力軸線。幾何硬化：，45，滑移變得困難；〔2〕取向因子的變化

幾何軟化；，45，滑移變得簡(jiǎn)潔。多滑移多滑移：在多個(gè)〔>2〕滑移系上同時(shí)或交替進(jìn)展的滑移。〔1〕單滑移：等效滑移系：各滑移系的滑移面和滑移方向與力軸夾角分別相等的一組滑移系。交滑移〔1〕交滑移：晶體在兩個(gè)或多個(gè)不同滑移面上沿同一滑移方向進(jìn)展的滑移。螺位錯(cuò)的交滑移：螺位錯(cuò)從一個(gè)滑移面轉(zhuǎn)移到與之相交的另一滑移面的過程；〔2〕機(jī)制螺位錯(cuò)的雙交滑移：交滑移后的螺位錯(cuò)再轉(zhuǎn)回到原滑移面的過程。單滑移：?jiǎn)我环较虻幕茙В弧?〕滑移的外表痕跡 多滑移：相互穿插的滑移帶；交滑移：波浪狀的滑移帶。二孿生〔1〕孿生：在切應(yīng)力作用下，晶體的一局部相對(duì)于另一局部沿確定的晶面和晶向發(fā)生均勻切變并形成晶體取向的鏡面對(duì)稱關(guān)系。孿生面A1{111},孿生面A1{111},A2{112},A3{1012}〔2〕孿生的晶體學(xué)孿生方向?qū)\晶區(qū)A1<112>,A2<111>,A3<1011>〔〔3〕孿生變形的特點(diǎn)滑移孿生一樣點(diǎn)1均勻切變；2沿確定的晶面、晶向進(jìn)展；不轉(zhuǎn)變構(gòu)造。不同點(diǎn)晶體位向位移量不轉(zhuǎn)變〔對(duì)拋光面觀看無重轉(zhuǎn)變，形成鏡面對(duì)稱關(guān)〔對(duì)拋現(xiàn)性。 光面觀看有重現(xiàn)性〕滑移方向上原子間距的整數(shù)小于孿生方向上的原子間距較倍，較大。 小。對(duì)塑變的奉獻(xiàn)變形應(yīng)力變形條件變形機(jī)制

很大，總變形量大。有確定的臨界分切壓力一般先發(fā)生滑移全位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果

有限，總變形量小。所需臨界分切應(yīng)力遠(yuǎn)高于滑移滑移困難時(shí)發(fā)生分位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果其次節(jié)多晶體的塑性變形晶粒之間變形的傳播位錯(cuò)在晶界塞積應(yīng)力集中相鄰晶粒位錯(cuò)源開動(dòng)相鄰晶粒變形塑變晶粒之間變形的協(xié)調(diào)性緣由：各晶粒之間變形具有非同時(shí)性。要求：各晶粒之間變形相互協(xié)調(diào)〔獨(dú)立變形會(huì)導(dǎo)致晶體分裂〕條件：獨(dú)立滑移系5〔保證晶粒外形的自由變化〕晶界對(duì)變形的阻礙作用晶界的特點(diǎn)：原子排列不規(guī)章；分布有大量缺陷。晶界對(duì)變形的影響：滑移、孿生多終止于晶界，極少穿過。晶粒大小與性能的關(guān)系a晶粒越細(xì)，強(qiáng)度越高(細(xì)晶強(qiáng)化：由以下霍爾－配奇公式可知)s=0+kd-1/2緣由：晶粒越細(xì)，晶界越多，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力越大〔有尺寸限制〕b晶粒越細(xì)，塑韌性提高

晶粒越多，變形均勻性提高由應(yīng)力集中導(dǎo)致的開裂時(shí)機(jī)削減，可承受更大的變形量，表現(xiàn)出高塑性。細(xì)晶粒材料中，應(yīng)力集中小，裂紋不易萌生；晶界多，裂紋不易傳播，在斷裂過程中可吸取較多能量,表現(xiàn)出高韌性。第三節(jié)合金的塑性變形—固溶體的塑性變形固溶體的構(gòu)造固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化：固溶體材料隨溶質(zhì)含量提高其強(qiáng)度、硬度提高而塑性、韌性下降的現(xiàn)象。強(qiáng)化機(jī)制

晶格畸變，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)；柯氏氣團(tuán)強(qiáng)化。屈服和應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象：上下屈服點(diǎn)、屈服延長〔呂德斯帶擴(kuò)展。預(yù)變形和時(shí)效的影響：去載后馬上加載不消滅屈服現(xiàn)象；去載后放置一段時(shí)間或200℃加熱后再加載消滅屈服。緣由：柯氏氣團(tuán)的存在、破壞和重形成。固溶強(qiáng)化的影響因素溶質(zhì)原子含量越多，強(qiáng)化效果越好；溶劑與溶質(zhì)原子半徑差越大，強(qiáng)化效果越好；…價(jià)電子數(shù)差越大，強(qiáng)化效果越好；間隙式溶質(zhì)原子的強(qiáng)化效果高于置換式溶質(zhì)原子。二多相合金的塑性變形構(gòu)造：基體＋其次相。性能兩相性能接近：按強(qiáng)度分?jǐn)?shù)相加計(jì)算。軟基體＋硬其次相其次相網(wǎng)狀分布于晶界〔二次滲碳體；a構(gòu)造 兩相呈層片狀分布〔珠光體；其次相呈顆粒狀分布〔三次滲碳體。彌散強(qiáng)化：位錯(cuò)繞過其次相粒子(粒子、位錯(cuò)環(huán)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng))b強(qiáng)化

〔〕第四節(jié)塑性變形對(duì)材料組織和性能的影響—對(duì)組織構(gòu)造的影響晶粒拉長;形成纖維組織雜質(zhì)呈細(xì)帶狀或鏈狀分布。形成形變織構(gòu)形變織構(gòu)：多晶體材料由塑性變形導(dǎo)致的各晶粒呈擇優(yōu)取向的組織。絲織構(gòu)：某一晶向趨于與拔絲方向平行〔拉拔時(shí)形成〕常見類型板織構(gòu)：某晶面趨于平行于軋制面，某晶向趨于平行于主〔軋制時(shí)形成〕力學(xué)性能：利：深沖板材變形把握；弊：制耳。對(duì)性能的影響：各向異性物理性能：硅鋼片<100>織構(gòu)可削減鐵損。形成位錯(cuò)胞變形量 位錯(cuò)纏結(jié) 位錯(cuò)胞〔大量位錯(cuò)纏結(jié)在胞壁，胞內(nèi)位錯(cuò)密度低〕二對(duì)性能的影響對(duì)力學(xué)性能的影響〔加工硬化〕加工硬化〔形變強(qiáng)化、冷作強(qiáng)化韌性下降的現(xiàn)象。強(qiáng)化金屬的重要途徑；利 提高材料使用安全性；利弊 材料加工成型的保證。弊 變形阻力提高，動(dòng)力消耗增大；脆斷危急性提高。對(duì)物理、化學(xué)性能的影響導(dǎo)電率、導(dǎo)磁率下降，比重、熱導(dǎo)率下降；構(gòu)造缺陷增多，集中加快；化學(xué)活性提高，腐蝕加快。三剩余應(yīng)力〔10％〕第一類剩余應(yīng)力〔

：宏觀內(nèi)應(yīng)力，由整個(gè)物體變形不均勻引起。Ⅰ分類其次類剩余應(yīng)力〔

：微觀內(nèi)應(yīng)力，由晶粒變形不均勻引起。Ⅱ第三類剩余應(yīng)力80-90。利弊

Ⅲ利：預(yù)應(yīng)力處理，如汽車板簧的生產(chǎn)。弊：引起變形、開裂，如黃銅彈殼的腐蝕開裂。消退：去應(yīng)力退火。第八章回復(fù)與再結(jié)晶第一節(jié)冷變形金屬在加熱時(shí)的組織與性能變化2425回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)：冷變形金屬在低溫加熱時(shí)，其顯微組織無可見變化，但其物理、力學(xué)性能卻局部恢復(fù)到冷變形以前的過程。再結(jié)晶：冷變形金屬被加熱到適當(dāng)溫度時(shí)，在變形組織內(nèi)部的無畸變的等軸晶粒漸漸取代變形晶粒，而使形變強(qiáng)化效應(yīng)完全消退的過程。二顯微組織變化〔示意圖〕回復(fù)階段：顯微組織仍為纖維狀，無可見變化；再結(jié)晶階段：變形晶粒通過形核長大，漸漸轉(zhuǎn)變?yōu)榈臒o畸變的等軸晶粒。晶粒長大階段：晶界移動(dòng)、晶粒粗化，到達(dá)相對(duì)穩(wěn)定的外形和尺寸。三性能變化1力學(xué)性能〔示意圖〕回復(fù)階段：強(qiáng)度、硬度略有下降，塑性略有提高。再結(jié)晶階段：強(qiáng)度、硬度明顯下降，塑性明顯提高。晶粒長大階段：強(qiáng)度、硬度連續(xù)下降，塑性連續(xù)提高，粗化嚴(yán)峻時(shí)下降。2物理性能密度：在回復(fù)階段變化不大，在再結(jié)晶階段急劇上升；電阻：電阻在回復(fù)階段可明顯下降。四儲(chǔ)存能變化〔示意圖〕儲(chǔ)存能：存在于冷變形金屬內(nèi)部的一小局部〔～10％〕變形功。彈性應(yīng)變能〔3～12％〕存在形式 位錯(cuò)〔80～90％〕 是回復(fù)與再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力點(diǎn)缺陷儲(chǔ)存能的釋放：原子活動(dòng)力氣提高，遷移至平衡位置，儲(chǔ)存能得以釋放。五內(nèi)應(yīng)力變化回復(fù)階段：大局部或全部消退第一類內(nèi)應(yīng)力，局部消退其次、三類內(nèi)應(yīng)力；再結(jié)晶階段：內(nèi)應(yīng)力可完全消退。其次節(jié)回復(fù)回復(fù)動(dòng)力學(xué)〔示意圖〕1加工硬化殘留率與退火溫度和時(shí)間的關(guān)系ln(x/x)=ctexp(-Q/RT)0 0x原始加工硬化殘留率；x0x－退火時(shí)加工硬化殘留率；c－比例常數(shù)；0t－加熱時(shí)間；T－加熱溫度。2動(dòng)力學(xué)曲線特點(diǎn)沒有孕育期；開頭變化快，隨后變慢；長時(shí)間處理后，性能趨于—平衡值。二回復(fù)機(jī)理移至晶界、位錯(cuò)處1低溫回復(fù)：點(diǎn)缺陷運(yùn)動(dòng) 空位＋間隙原子 消逝 缺陷密度降低〔0.1~0.2Tm〕 空位聚攏〔空位群、對(duì)〕2中溫回復(fù)：位錯(cuò)滑移異號(hào)位錯(cuò)相遇而抵銷位錯(cuò)纏結(jié)重排列位錯(cuò)密度降低〔0.2~0.3Tm〕亞晶粒長大3高溫回復(fù)：位錯(cuò)攀移〔＋滑移〕位錯(cuò)垂直排列〔亞晶界〕多邊化〔亞〔0.3~0.5Tm〕晶?！?彈性畸變能降低。三回復(fù)退火的應(yīng)用去應(yīng)力退火：降低應(yīng)力〔保持加工硬化效果，防止工件變形、開裂，提高耐蝕性。第三節(jié)再結(jié)晶亞晶合并形核亞晶長大形核機(jī)制 亞晶界移動(dòng)形核〔吞并其它亞晶或變形局部〕形核 〔變形量較大時(shí)〕晶界凸出形核〔晶界弓出形核，凸向亞晶粒小的方向〕〔變形量較小時(shí)〕驅(qū)動(dòng)力：畸變能差長大

方式：晶核向畸變晶粒擴(kuò)展，直至晶粒相互接觸。注：再結(jié)晶不是相變過程。二再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)〔示意圖〕再結(jié)晶速度與溫度的關(guān)系規(guī)律

v ＝Aexp(-Q/RT)R再R三再結(jié)晶溫度

開頭時(shí)再結(jié)晶速度很小，在體積分?jǐn)?shù)為0.5時(shí)最大，然后減慢。再結(jié)晶溫度：經(jīng)嚴(yán)峻冷變形〔變形量>70%〕的金屬或合金，在1h內(nèi)能夠完成再結(jié)晶的〔再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)>95%〕最低溫度。高純金屬：T

＝(0.25~0.35)Tm。再閱歷公式 工業(yè)純金屬：T

＝(0.35~0.45)Tm。再合金：T

＝(0.4~0.9)Tm。再注：再結(jié)晶退火溫度一般比上述溫度高100～200℃。變形量越大，驅(qū)動(dòng)力越大，再結(jié)晶溫度越低；影響因素 純度越高，再結(jié)晶溫度越低；加熱速度太低或太高，再結(jié)晶溫度提高。四影響再結(jié)晶的因素退火溫度。溫度越高，再結(jié)晶速度越大。變形量。變形量越大，再結(jié)晶溫度越低；隨變形量增大，再結(jié)晶溫度趨于穩(wěn)定；變形量低于確定值，再結(jié)晶不能進(jìn)展。原始晶粒尺寸。晶粒越小，驅(qū)動(dòng)力越大；晶界越多，有利于形核。微量溶質(zhì)元素。阻礙位錯(cuò)和晶界的運(yùn)動(dòng)，不利于再結(jié)晶。其次分散相。間距和直徑都較大時(shí)，提高畸變能，并可作為形核核心，促進(jìn)再結(jié)晶；直徑和間距很小時(shí)，提高畸變能，但阻礙晶界遷移，阻礙再結(jié)晶。五再結(jié)晶晶粒大小的把握〔晶粒大?。冃瘟筷P(guān)系圖〕再結(jié)晶晶粒的平均直徑d=k[G/N]1/4變形量〔圖。存在臨界變形量，生產(chǎn)中應(yīng)避開臨界變形量。原始晶粒尺寸。晶粒越小，驅(qū)動(dòng)力越大，形核位置越多，使晶粒細(xì)化。合金元素和雜質(zhì)。增加儲(chǔ)存能，阻礙晶界移動(dòng)，有利于晶粒細(xì)化。溫度。變形溫度越高，回復(fù)程度越大，儲(chǔ)存能減小，晶粒粗化；退火溫度越高，臨界變形度越小，晶粒粗大。六再結(jié)晶的應(yīng)用

恢復(fù)變形力氣改善顯微組織再結(jié)晶退火 消退各向異性提高組織穩(wěn)定性再結(jié)晶溫度：T

＋100～200℃。再第四節(jié)晶粒長大驅(qū)動(dòng)力：界面能差；長大方式：正常長大；特別長大〔二次再結(jié)晶〕一晶粒的正常長大1正常長大：再結(jié)晶后的晶粒均勻連續(xù)的長大。驅(qū)動(dòng)力：界面能差。界面能越大，曲率半徑越小，驅(qū)動(dòng)力越大。晶界趨于平直晶粒的穩(wěn)定外形 晶界夾角趨于120℃6影響晶粒長大的因素溫度。溫度越高，晶界易遷移，晶粒易粗化。分散相粒子。阻礙晶界遷移，降低晶粒長大速率。一般有晶粒穩(wěn)定尺寸d和其次相質(zhì)點(diǎn)半徑r、體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系：d=4r/3雜質(zhì)與合金元素。降低界面能，不利于晶界移動(dòng)。晶粒位向差。小角度晶界的界面能小于大角度晶界，因而前者的移動(dòng)速率低于后者。二晶粒的特別長大特別長大：少數(shù)再結(jié)晶晶粒的急劇長大現(xiàn)象。釘扎晶界的其次相溶于基體機(jī)制 再結(jié)晶織構(gòu)中位向全都晶粒的合并大晶粒吞并小晶粒 各向異性織構(gòu)明顯 優(yōu)化磁導(dǎo)率對(duì)組織和性能的影響 晶粒大小不均 性能不均降低強(qiáng)度和塑韌性晶粒粗大 提高外表粗糙度三再結(jié)晶退火的組織再結(jié)晶圖。退火溫度、變形量與晶粒大小的關(guān)系圖〔圖〕再結(jié)晶織構(gòu)。再結(jié)晶退火后形成的織構(gòu)。退火可將形變織構(gòu)消退，也可形成織構(gòu)。退火孿晶。再結(jié)晶退火后消滅的孿晶。是由于再結(jié)晶過程中因晶界遷移消滅層錯(cuò)形成的。第五節(jié)金屬的熱變形動(dòng)態(tài)回復(fù)與動(dòng)態(tài)再結(jié)晶動(dòng)態(tài)回復(fù)：在塑變過程中發(fā)生的回復(fù)。動(dòng)態(tài)再結(jié)晶：在塑變過程中發(fā)生的再結(jié)晶。包含亞晶粒，位錯(cuò)密度較高特點(diǎn) 反復(fù)形核，有限長大，晶粒較細(xì)應(yīng)用：承受低的變形終止溫度、大的最終變形量、快的冷卻速度可獲得細(xì)小晶粒。二金屬的熱加工冷加工：在再結(jié)晶溫度以下的加工過程。發(fā)生加工硬化。1加工的分類 熱加工：在再結(jié)晶溫度以上的加工過程。硬化、回復(fù)、再結(jié)晶。2熱加工溫度：T <T <T －100～200℃。熱加工后的組織再

熱加工 固塑性、韌性。形成纖維組織〔流線。組織：枝晶、偏析、夾雜物沿變形方向呈纖維狀分布。性能：各向異性。沿流線方向塑性和韌性提超群顯。形成帶狀組織形成：兩相合金變形或帶狀偏析被拉長。影響：各向異性。熱加工的優(yōu)點(diǎn)可持續(xù)大變形量加工。動(dòng)力消耗小。提高材料質(zhì)量和性能三超塑性超塑性：某些材料在特定變形條件下呈現(xiàn)的特別大的延長率。條件：晶粒細(xì)小、溫度范圍0.5~0.65T、應(yīng)變速率小0.01%/。本質(zhì)：多數(shù)觀點(diǎn)認(rèn)為是由晶界的滑動(dòng)和晶粒的轉(zhuǎn)動(dòng)所致。第九章固態(tài)相變第一節(jié) 概述2728—固態(tài)相變的特點(diǎn)界面能增加相變阻力大 額外彈性應(yīng)變能：比體積差 固態(tài)相變集中困難〔、舊相化學(xué)成分不同時(shí)〕 困難相晶核與母相之間存在確定的晶體學(xué)位向關(guān)系相的某一晶面和晶向分別與母相的某一晶面、晶向平行。共格…界面類型半共格… 為降低界面能，形成共格、半共格界面位向關(guān)系非共格…慣習(xí)現(xiàn)象相沿特定的晶向在母相特定晶面上形成。慣習(xí)方向〔母相〕慣習(xí)面緣由：沿應(yīng)變能最小的方向和界面能最低的界面進(jìn)展。母相晶體缺陷促進(jìn)相變點(diǎn)…缺陷類型 線… 晶格畸變、自由能高，促進(jìn)形核及相變。面… 〔思考：晶粒細(xì)化對(duì)相變的影響〕易消滅過渡相*固態(tài)相變阻力大，直接轉(zhuǎn)變困難 協(xié)調(diào)性中間產(chǎn)物〔過渡相〕 ＋Fe3C +(3Fe+C)例 M +Fe3C二固態(tài)相變的分類1按相變過程中原子遷移狀況集中型：依靠原子的長距離集中；相界面非共格?！踩缰楣怏w、奧氏體轉(zhuǎn)變，F(xiàn)e,C〕、原子間的相鄰關(guān)系不變；化學(xué)成分不變?！踩珩R氏體轉(zhuǎn)變，F(xiàn)e,C〕半集中型：既有切變，又有集中。〔如貝氏體轉(zhuǎn)變，F(xiàn)e切變，C〕按相變方式分類有核相變：有形核階段，相核心可均勻形成，也可擇優(yōu)形成。大多數(shù)固態(tài)相變屬于此類。無核相變：無形核階段，以成分起伏作為開端，舊相間無明顯界面，如調(diào)幅分解。按熱力學(xué)函數(shù)變化分類一級(jí)相變：相變時(shí)兩相的化學(xué)位相等，而化學(xué)位對(duì)溫度及壓力的一階偏微分〔－S,V〕不等的相變。伴隨潛熱的釋放和體積的轉(zhuǎn)變。如蒸發(fā)、升華、熔化以及大多數(shù)固態(tài)晶型轉(zhuǎn)變屬于此類。二級(jí)相變：相變時(shí)兩相的化學(xué)位相等，化學(xué)位的一階偏微分也相等，但二階偏微分不相等的相變。沒有相變潛熱和體積轉(zhuǎn)變，有比容、壓縮系數(shù)、膨脹系數(shù)變化，如磁性轉(zhuǎn)變、有序－無序轉(zhuǎn)變、超導(dǎo)轉(zhuǎn)變等屬于此類。三常見固態(tài)相變類型相變名稱 相變特征同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變同一種元素通過形核與長大發(fā)生晶體構(gòu)造的變化多型性轉(zhuǎn)變 合金中晶體構(gòu)造的變化脫溶轉(zhuǎn)變共析轉(zhuǎn)變包析轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變貝氏體轉(zhuǎn)變調(diào)幅分解有序化轉(zhuǎn)變

過飽和固溶體脫溶分解出亞穩(wěn)定或穩(wěn)定的其次相一個(gè)固相轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)構(gòu)造不同的固相兩個(gè)不同構(gòu)造的固相轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)的固相，組織中一般有某相剩余舊相之間成分不變、切變進(jìn)展、有嚴(yán)格位向關(guān)系、有浮凸效應(yīng)兼具馬氏體和集中轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)，借助鐵的切變和碳的集中進(jìn)展非形核轉(zhuǎn)變，固溶體分解成構(gòu)造一樣但成分不同的兩相合金元素原子從無規(guī)章排列到有規(guī)章排列，擔(dān)構(gòu)造不變。其次節(jié)固態(tài)相變的形核與長大—均勻形核〔能量條件〕形核時(shí)的能量變化

相變驅(qū)動(dòng)力化學(xué)自由能〔體積自由能，△Gv〕 △Gv～T曲線隨成分變化相變阻力界面能〔，S〕取決于界面構(gòu)造△T越大，晶核越小，S大共格/半共格〔與過冷度有關(guān)〕△T越小，晶核越大，S小非共格相變阻力應(yīng)變能(,V) 共格應(yīng)變能：共格大，半共格小，非共格0分類 比體積差 球狀最大體積應(yīng)變能 相幾何外形片狀最小針狀居中形核的能量條件二非均勻形核〔能量條件〕

△G＝－V△Gv+S+V<0rK=2/(△Gv-)△GK=16/3(△Gv-)2〔〔依靠晶體缺陷〕不同晶體缺陷對(duì)形核的作用能量高，降低△GK晶界形核 構(gòu)造混亂，降低易集中、偏析，利于集中相變相/母相形成共格、半共格界面降低界面能母相晶粒1 非共格界面母相晶粒2 共格或半共格界面相生成處位錯(cuò)消逝，力氣釋放，提高驅(qū)動(dòng)力位錯(cuò)形核 ……位錯(cuò)不消逝，可作為半共格界面的形成局部易于發(fā)生偏聚，有利于成分起伏易于集中，有利于發(fā)生集中型相變促進(jìn)集中空位形核 相生成處空位消逝，供給能量空位群可分散成位錯(cuò)〔在過飽和固溶體的脫溶析出過程中，空位作用更明顯〕非均勻形核的力氣變化△G＝－V△Gv+S+V－△GD△GD－晶體缺陷導(dǎo)致系統(tǒng)降低的能量。三晶核的長大長大機(jī)制 切變長大半共格界面 臺(tái)階式長大原子直接遷移非共格界面 原子遷移至相臺(tái)階端部相長大速度相生成時(shí)無成分變化〔有構(gòu)造、有序度變化〕界面把握長大u=exp(-Q/kT)[1-exp(-△Gv/kT)]集中把握長大相變動(dòng)力學(xué)

相生成時(shí)有成分變化u=dx/dt=(C/x)D/(C-C)f=1-exp(-btn)f第十章 金屬材料型金屬材料將會(huì)不斷消滅。根本要求工業(yè)用鋼生疏鋼的分類和編號(hào)，能鑒別鋼號(hào)。生疏合金元素在鋼中的作用和典型鋼號(hào)中合金元素的作用。把握常用工業(yè)用鋼的化學(xué)成分熱處理特〔或使用狀態(tài)使用態(tài)組織主 要性能特點(diǎn)及應(yīng)用。鑄鐵生疏鑄鐵的分類和鑄鐵的石墨化。生疏常用鑄鐵的牌號(hào)、組織、性能特點(diǎn)及應(yīng)用。了解鑄鐵的熱處理特點(diǎn)及常用熱處理工藝。有色金屬及其合金生疏鋁合金的分類和編號(hào)、鋁合金的時(shí)效強(qiáng)化、典型鋁合金的組織與性能特 點(diǎn)。生疏銅合金的分類和編號(hào)、了解黃銅的組織及性能特點(diǎn)。內(nèi)容提要重要名詞合金元素……alloyingelement構(gòu)造鋼………constructionsteel30工具鋼………toolsteel不銹鋼………stainlesssteel奧氏體不銹鋼………………austeniticstainlesssteel回火穩(wěn)定性…………………temperstability二次硬化……secondaryhardening調(diào)質(zhì)鋼………quenchedandtemperedsteel滲碳鋼………carburizedsteel彈簧鋼………springsteel滾動(dòng)軸承鋼…………………ball-bearingsteel高速鋼………h(huán)igh-speedsteel熱模具鋼……h(huán)otdiesteel晶間腐蝕……intergranularcorrosion耐熱鋼………h(huán)eat-resistingsteel耐磨鋼………wear-resistingsteel時(shí)效強(qiáng)化……agehardening工業(yè)用鋼鋼的分類和編號(hào)。合金元素在鋼中的作用。合金元素對(duì)根本相的影響。碳鋼在室溫下的根本相是鐵素體和滲碳體。合金元素可溶入鐵素體中強(qiáng)化鐵素體，體、間隙化合物和間隙相等，它們的穩(wěn)定性、硬度、耐磨性均高于滲碳體，而聚攏長大的傾向比滲碳體小。合金元素對(duì)Fe-FeC3但凡擴(kuò)大γ區(qū)的元素均擴(kuò)大奧氏體區(qū)，使A、A1 3

降低。當(dāng)合金元素含量到達(dá)確定值時(shí)，奧氏體區(qū)將擴(kuò)大到室溫，得到奧氏體鋼。但凡縮小γ區(qū)的元素均縮小奧氏體，使A、A上升。當(dāng)合金元素含量到達(dá)確定值時(shí)，奧氏體1 3區(qū)將消逝，得到鐵素體鋼。合金元素參與鋼中，會(huì)使S點(diǎn)和ESE向左移動(dòng)意味著消滅萊氏體的含碳量削減。31總之，合金元素轉(zhuǎn)變了平衡條件下的相變規(guī)律和平衡組織，從而轉(zhuǎn)變了性 能。合金元素對(duì)鋼加熱轉(zhuǎn)變的影響①除Mn、Ni外，大多數(shù)合金元素上升臨界點(diǎn)，減慢奧氏體的形成速變，因而合金鋼要獲得較均勻的奧氏體，需更高的加熱溫度和較長的保溫時(shí)間。②除MnPN外大多數(shù)合金元素都能細(xì)化奧氏體晶粒從而改善強(qiáng)度和韌 性。合金元素對(duì)鋼冷卻轉(zhuǎn)變的影響。除CoC移動(dòng)，提高鋼的淬透性。另外，還會(huì)降低Ms合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響。①合金元素提高回火穩(wěn)定性，有利于提高綜合力學(xué)性能。Cr、Ｍn、NiMoW回火脆性的傾向。③某些高合金鋼會(huì)產(chǎn)生二次硬化現(xiàn)象。3．構(gòu)造鋼按用途，構(gòu)造鋼可分為兩大類：工程構(gòu)造鋼和機(jī)械構(gòu)造鋼。碳素構(gòu)造鋼工程構(gòu)造鋼低合金構(gòu)造鋼滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼機(jī)械構(gòu)造鋼 彈簧鋼滾動(dòng)軸承鋼常用構(gòu)造鋼的主要性能要求、化學(xué)成分、典型牌號(hào)、最終熱處理或使用狀態(tài)、組織見表10-1。表10-1 常用構(gòu)造鋼鋼種 工程構(gòu)造鋼 滲碳鋼 調(diào)質(zhì)鋼用 機(jī)床主軸

彈簧鋼 滾動(dòng)軸承鋼途 橋梁、船體、容器

汽車、拖拉機(jī)變機(jī)床齒輪速齒輪連桿螺栓

彈簧各類彈滾動(dòng)軸承部性元件 件3233舉例主要性的 力限強(qiáng)部性， 的的耐的耐 要夠韌能 性要

度 磨 性性求含碳 <0.4% ≤0.2% 0.10-25% 0.3-0.5%量合

0.7-0.9%0.5-0.7%

0.9-1.1%金 Mn、

Cr、Mn、Ni、 CrCr、Mn、Ni、B、Si、B CrMnSiW、元 V、Ti、Nb素典

Ti、V20

V、Ti、W、Mo45

T8A

Mn、Si型Q235牌號(hào)最

Q345(16Mn)

20Cr20CrMnTi18CrZNi4WA

40Cr40CrNiMo38CrMoAlA

65Mn60SiZMn50CrVA

GCr15GCr15SiMn終熱 一般為熱軋空冷狀態(tài)

滲碳、淬火，低

①調(diào)質(zhì)處理淬火一般為淬火溫回火 淬火低溫回處 火

中溫回火

低溫回火理使用 +

一般為鐵素體+索氏態(tài) 體

+γ :馬 回火馬氏體體 回火屈氏體+碳化物+殘組織工具鋼

體

余奧氏體34按用途，工具鋼可分為三大類：刃具鋼、模具鋼和量具鋼。常用工具鋼的化學(xué)成分、典型牌號(hào)、最終熱處理、組織、性能特點(diǎn)和用途舉例見表10-2。表10-2 常用工具鋼鋼 刃 具 鋼 冷模具鋼種 碳素工具鋼低合金工具鋼

高速鋼

高碳高鉻鋼

熱模具鋼含碳量

0.65-1.35% 0.75-1.6%Cr、W、V、

0.7-1.6%

1.2-2.3% 0.3-0.6%Cr、Mn、Ni、合金元素典型牌號(hào)T7〔A〕-12(A)

Mn、Si9SiCr

W、Mo、Cr、VCr、Mo、W、VW18Cr4V Cr12

Mo5CrNiMoCrWMn W6Mo5Cr4V2 Cr12MoV 5CrMnMo最終熱處理淬火低溫回火淬火低溫回火高溫淬火 一般承受淬 淬火、中溫回560℃三次回火火、低溫回火火或高溫回火回火馬氏體+回火馬氏體+細(xì)回火馬氏體+碳回火馬氏體+組織 γ’或回火馬氏體+碳化物+γ’主要高硬度和耐磨

小碳化物+剩余化物+剩余奧氏碳化物+剩余奧氏體 體 奧氏體硬度、耐磨性、

回火屈氏體或回火索氏體高溫下有較高的強(qiáng)度和韌性 性，淬透性差， 良好的紅硬性很高的耐磨性性，足夠的硬淬透性均比碳能 變形開裂傾向工鋼好淬火變性高的淬透性處理變形小 良好的耐熱疲大。 形小特

勞性，高的淬透性點(diǎn)用途舉例簡(jiǎn)潔車刀、手絲錐板牙拉各種高速切削冷沖模、冷擠熱鍛模等錘、銼刀等 刀等 刃具等 壓模等特別性能鋼特別性能鋼可分為三大類：不銹鋼、耐熱鋼和耐磨鋼。不銹鋼①提高耐蝕性的途徑A、加Cr，提高基體的電極電位。B、加Cr、Al、Si，形成致密的鈍化膜。C、加Cr、Ni②典型馬氏體不銹鋼和奧氏體不銹鋼見表10-3。耐熱鋼①耐熱性耐熱性是指高溫抗氧化性和熱強(qiáng)性〔高溫強(qiáng)度〕，熱強(qiáng)性用蠕變極限〔600 〕和長期強(qiáng)度〔σ700

〕來表征。

0.1/10001000②提高耐熱性的途徑A、加Cr、Si、Al，形成致密的氧化膜，提高高溫抗氧化性。B、通過加合金元素提高原子間結(jié)合力，提高再結(jié)晶溫度、減慢原子的集中、增加 組織的穩(wěn)定性來提高熱強(qiáng)性。③按組織可分為：鐵素體型耐熱鋼、珠光體型耐熱鋼、馬氏體型耐熱鋼和奧氏體型耐熱鋼。耐磨鋼耐磨鋼是指在受到猛烈摩擦、沖擊或巨大壓力時(shí)，表現(xiàn)出良好耐磨性的鋼種。典型耐磨鋼是高錳鋼，牌號(hào)為ZGMn13，其化學(xué)成分、熱處理、組織、性能特點(diǎn)及用途舉10-3。鋼馬氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼耐磨鋼鋼馬氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼耐磨鋼金元素Cr：提高基體電極電位，形成鈍化膜。Cr從而提高耐蝕性 Ni：使其呈單相奧的加工硬化力氣及氏體。和韌性Ti：防止晶間腐蝕性能特點(diǎn)在受到猛烈摩擦、沖擊和巨大壓力高的強(qiáng)度和韌性高的硬度和耐磨型性的焊接性，加時(shí)表現(xiàn)出良好的性耐磨性和韌性種1Cr133Cr131Cr18Ni9典