① 金屬學與熱處理——名詞解釋
金屬學與熱處理:基礎知識概覽
金屬世界猶如一座精密的結構大廈,其基石便是晶體結構與熱處理工藝。深入理解這個領域,我們首先觸及到的是晶體的奧秘:純金屬的晶體分為晶體和非晶體,其中晶體具有14種獨特的空間點陣,如體心立方等。這些點陣結構是金屬性能的基礎,它們的差異決定了材料的物理特性。
缺陷與性能的影響
金屬中的缺陷,如點缺陷(空位、間隙原子)、線缺陷(位錯、位錯環)和面缺陷(晶界、相界),猶如瑕疵,它們在一定程度上影響著材料的強度和塑性。通過控制缺陷的數量和分布,我們可以進行固溶強化,即通過增加溶質濃度,提升固溶體的硬度和強度,而犧牲一定的塑性和韌性。
合金相的多樣性
合金相結構更為復雜,如固溶體(置換和間隙類型)以及金屬化合物。當合金組分超過固溶度極限,便可能形成化合物,如正常價化合物和電子化合物,這些新相的出現會顯著改變材料的性能特性。
合金相圖與塑性變形
二元合金相圖揭示了金屬在溫度-成分空間中的行為,包括勻晶、共晶和包晶轉變,這些轉變過程中可能伴隨著成分偏析或比重/區域偏析。在鐵碳相圖中,冷塑性變形與應力-應變曲線緊密相關,影響著金屬的彈性和塑性,以及強度、硬度和韌性等關鍵性能指標。
晶體塑性與多晶體行為
單晶體塑性主要通過滑移機制進行,而在多晶體中,單滑移、多滑移和交滑移機制交織,強化了塑性變形的復雜性。合金的塑性強化則涉及柯氏氣團效應,以及固溶強化和第二相強化的協同作用。
斷裂與熱處理後的回復
斷裂行為分為塑性斷裂和脆性斷裂,前者在大量塑性變形後發生,後者則在低應力下迅速斷裂。冷加工後,通過退火(回復空位和位錯,細化晶粒),再結晶(形成均勻晶粒)和晶粒長大,金屬性能得以優化。
熱處理的煉金術
熱處理是金屬的魔法,通過加熱、保持和冷卻,改變組織結構以提升性能。例如,固態相變包括擴散、非擴散和過渡性過程,每一步都影響著金屬的微觀結構和宏觀性能。常見的普通熱處理包括退火(細化晶粒,降低應力)、正火(提高硬度)、淬火(強化)、回火(調整力學性能)以及固溶+時效處理(時間與溫度的雙重影響)。
表面熱處理只作用於表面,形變熱處理則是塑性變形與熱處理的結合,而化學熱處理則通過改變表層化學成分,如滲碳、滲氮,實現表面性能的顯著提升。
金屬學與熱處理的世界深邃且充滿可能性,每一步操作都是對材料微觀結構的精細調控,從而塑造出我們日常生活中不可或缺的各種高性能材料。
② 名詞解釋 鑄態組織
鑄態組織是指,金屬(多指合金)材料在熔煉過程中,從金屬熔體轉變為固體(術語:澆鑄)後形成的微觀組織。
由晶體和雜相等構成,合金的晶體隨著材料組分,溫度以及澆鑄時的冷卻速率來決定的。
③ 二、名詞解釋:(每題4分,共20分) 1、合金 2、晶格 3、過冷度 4、同素異構轉變 5、鋼的淬透性
1、合金
----是由兩種或兩種以上的金屬與非金屬經一定方法所合成的具有金屬特性的物質。
2、晶格----又稱晶架,表示原子在晶體中排列規律的空間格架
3、過冷度---供長垛短艹的訛痊番花熔融金屬平衡狀態下的相變溫度與實際相變溫度的差值
4、同素異構轉變
------一些金屬,在固態下隨溫度或壓力的改變,還會發生晶體結構變化,即由一種晶格轉變為另一種晶格的變化,稱為同素異構轉變
5、鋼的淬透性---表示鋼在一定條件下淬火時獲得淬透層深度的能力