材料结构与表征 金属部分整理题目.docVIP

《材料结构与表征》考试大纲 (金属部分) 1. 热处理：是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺. 热处理区别于其他加工工艺如铸造、压力加工等的特点是只通过改变工件的组织来改变性能，而不改变其形状。 只适用于固态下发生相变的材料，不发生固态相变的材料不能用热处理强化。 热处理原理：描述热处理时钢中组织转变的规律称热处理原理。 热处理工艺：根据热处理原理制定的温度、时间、介质等参数称热处理工艺。 加热是热处理的第一道工序。加热分两种：一种是在A1以下加热，不发生相变；另一种是在临界点以上加热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化。 2. 大晶系包含的点阵类型为什么不是28种，而是14种？ 划分点阵类型的原则有两个，分别是：1) 晶胞的顶点、面心、体心均为等同点；2) 不改变对称性。 根据条件1，每种晶系应该都包括4种点阵类型，即简单点阵、底心点阵、面心点阵、体心点阵。似乎7大晶系应该共包括28种点阵类型。但是，依据条件2，根据旋转对称性，这28种点阵类型中有14种是重复的。 3.从晶体结构和堆垛模式说明为什么FCC 和HCP 如此相似。根据FCC 和HCP晶体的堆垛特点论证这两种晶体中的八面体和四面体间隙尺寸必相同。 1)主要从HCP和FCC两种晶体按密排面的堆垛次序来讨论。 HCP晶体的密排面为（0001）面。从图1-15可以看出晶胞中部（处）的密排原子层相对于底层错动了，而顶层又相对于中间层错动了。因此，沿方向看，底层和顶层原子是重合的。也就是说，HCP晶体按密排面（0001）的堆垛次序是ABAB……。 图1-15 HCP晶胞沿（0001）面的堆垛 FCC晶体的密排面是（111）面。如图1-16所示，第二层（111）面上的W原子和第一层（111）面上的X、Y、Z原子相切，投影应该在XYZ三角形的重心上。因此，第二层相对于第一层错动了。同样，第三层（111）面相对于第二层也错动了。由此得到，第四层相对于第一层的位移应该是，即向方向移动了一个原子间距。因此，FCC晶体按照（111）面的堆垛次序是ABCABC……。 图1-16 FCC沿（111）面的堆垛 对HCP和FCC晶体的密排面堆垛方式进行比较可以得出： 由于在（0001）和（111）面上的每个原子都是和临近的6个原子相切，因此，只看一层密排面，两种晶体没有区别。 对于相邻两层密排面而言，两种晶体的相邻两层相对位移都是，且一层上的每个原子都是和另一层的3个最近邻原子相切。因此，就相邻两层密排面而言两种晶体仍然没有差别。 对于相邻的3层密排面而言，HCP和FCC两种晶体则有所不同。HCP按密排面的堆垛次序是ABAB……，而FCC按密排面的堆垛次序是ABCABC……。如图1-17所示，在FCC晶体中选取了一个类似于六方晶胞的晶胞，其四个轴向分别为，，，。从图中可以清楚地看到FCC和HCP两种晶体的差别。 图1-17 FCC晶胞中选取的类似六方晶胞的特殊晶胞 研究FCC晶体的(111)密排面和HCP晶体的(0001)密排面，发现两者原子排列方式完全相同；再研究两者的相邻两层密排面，发现它们层与层之间的吻合方式也没有差别。事实上只有研究相邻的三层面时，才会发现FCC和HCP的区别，而八面体间隙与四面体间隙都只跟两层密排原子有关，所以对于这两种间隙，FCC与HCP提供的微观环境完全相同，他们的尺寸也必相同。 4．写出立方晶系的{123}晶面族和112 晶向族中的全部等价晶向和晶向的具体指数。 解： 晶向族：晶体中原子排列情况相同但空间位向不同的一组晶向。用uvw表示，数字相同，但排列顺序不同或正负号不同的晶向属于同一晶向族。晶体结构中那些原子密度相同的等同晶向称为晶向轴，用UVW表示。 5．典型钢的热处理有哪些方法，适用范围如何？ 普通热处理: 退火,正火,淬火,回火 表面热处理: 表面淬火—感应加热、火焰加热、电接触加热等 化学热处理—渗碳、氮化、碳氮,共渗渗其他元素等 其他热处理: 控制气氛热处理,真空热处理,形变热处理,激光热处理 退火，退火是一种金属热处理工艺，指的是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却。目的是降低硬度，改善切削加工性；消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向；细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。准确的说，退火是一种对材料的热处理工艺，包括金属材料、非金属材料。 正火，正火(英文名称：normalizing)，又称常化，是将工件加热至Ac3(Ac是指加热时自由铁素体全部转变为奥氏体的终了温度，一般是从727℃到912℃之间)或Acm(Acm是实际加热中过共析钢完全奥氏体化的临界温度线 )以上30~50℃，保温一段时间后，使其全部转变成奥氏体，从炉中