r=rk时,△G最大,这样的晶胚称为临界晶核,rk为临界晶核半径。
r>rk时,晶胚成为稳定的晶核。
临界晶核半径:
晶胚刚好可以自发的长大成为稳定地晶核时的半径叫做临界晶核半径
均匀形核是在过冷液态金属中,依靠结构起伏形成大于临界晶核的晶胚,同时必须从能量起伏中获得形核功,才能形成稳定的晶核。
形核功:
半径为临界晶核半径的晶胚继续长大成为稳定晶核所需要做的最小功
形核率N受两个矛盾的因素控制,一方面随过冷度增大,rk、减小,有利于形核;另一方面随过冷度增大,原子从液相向晶胚扩散的速率降低,不利于形核。
形核率可用下式表示:
N=N1N2
2.5决定晶体长大方式和长大反方式主要原因:
晶核界面结构、界面附近的温度分布及潜热的释放和逸散条件。
生长线速度:
单位时间内晶体长大的线速度。
活性质点:
满足点阵匹配原理的界面,可对形核起催化作用。
变质处理:
在浇注前往液态金属中加入形核剂,促进大量非均匀形核来细化晶粒的方法
变质剂:
能提供结晶核心,或起阻止晶粒长大的作用的物质。
晶体长大的机制:
二维晶核长大机制、螺形位错长大机制、垂直长大机制。
常温下,金属晶粒越细小,则强度硬度越高,塑性韧性也越好
细化晶粒的方法:
(1)提高过冷度。
降低浇铸温度,提高散热导热能力适用于小件。
(2)化学变质处理,加入形核剂(孕育剂)。
促进非均匀形核,阻碍晶粒长大。
(3)振动和搅拌。
输入能量提高形核率;使凝固过程中正在长大的晶体破碎,增加核心。
第3章二元合金相图和合金的凝固(掌握二元合金图)
相图:
是表明合金系中各种合金相的平衡条件和相与相之间关系的一种简明示图
平衡:
是指在一定条件下合金系中参与相变过程的各相的成分和质量分数不再变化所达到的一种状态。
影响相结构的因素:
1、负电性因素2、原子尺寸因素3、电子浓度因素
建立相图的方法:
热分析法,金相组织法,X射线分析法,硬度法,电阻法,热膨胀法,
相律:
热力学平衡条件下,系统的组元数、相数和自由度数之间的关系。
表达式:
f=c-p+2;压力为常数时,f=c-p+1。
杠杠定律:
(书上p67公式牢记)
有序固溶体:
又称为超点阵,溶质原子按适当比例并按一定顺序和一定方向围绕溶剂原子分布时就形成有序固溶体。
置换固溶体:
指溶质原子位于溶剂晶格的某些节点位置所形成的固溶体。
间隙固溶体:
溶质原子填入溶剂原子间的一些间隙中形成的固溶体。
晶格畸变:
由于异类原子的溶入或塑性变形等原因造成的点阵中的原子偏离其正常平衡位置的现象。
影响固溶度的因素:
1、原子尺寸因素2、负电性因素3、电子浓度因素4、晶体结构因素5、温度因素
只有r溶质/r溶剂<0.59时,才有可能形成间隙固溶体。
金属间化合物一般具有高熔点、高硬度、和脆性大。
分类:
1、正常价化合物2、电子化合物3、间隙相合间隙化合物。
固溶体合金结晶两大特点:
1异分结晶-结晶时结晶出的固相与液相成分不同,也称为选择性结晶。
2变温结晶-固溶体合金的结晶需要在一定温度范围内进行。
晶内偏析:
一个晶粒内部化学成分不均匀现象。
枝晶偏析:
树枝晶的枝干和枝间化学成分不均匀的现象。
消除枝晶偏析:
扩散退火或均匀化退火
对偏析的影响:
1.与分别配系数K0有关(k0大于1,k0值越小偏析越大;k0大于1,k0越大偏析越大)2.原子扩散(成反比)3.冷却速度(一般冷却速度越大偏析越严重)
成分过冷:
液界面前沿液相中的成分有所差别,导致固液界面前沿的熔体的温度低于实际液相线温度,从而产生的过冷。
四种相图(又要有术记住的)
共晶反应式为Ld←→αc+βe共晶反应的特点是发生共晶反应时三相共存,它们各自的成分是确定的,反应在恒温下平衡的进行。
第四章铁碳合金
铁素体:
碳溶于α铁中的间隙固溶体,体心立方晶格,性能与纯铁基本相同,塑性和韧性很好,但其强度很低居里点也是770℃,最大溶碳能力727℃时为0.0218%。
奥氏体:
碳溶于γ铁中的间隙固溶体,面心立方晶格,塑性很好,但具有顺磁性,比容最小。
最大溶碳能力1148℃时为2.11%。
δ铁素体:
碳溶于δ-Fe中的间隙固溶体。
体心立方晶格,最大溶碳能力1495℃时为0.09%。
渗碳体:
铁与碳形成的间隙化合物Fe3C。
属正交晶系,复杂立方晶格。
具有很高的硬度,但塑性很差,延伸率接近于零,居里温度为230℃,又称A0转变。
含碳量6.69%
P110图4.5、P119图4.21(两图要求默写想办法记住)
第六章金属及合金的塑性变形与再结晶
取向因子、软取向、硬位向(书上自己背,有点难打这字)
滑移:
晶体的一部分相对于另一部分沿某些晶面和晶向发生滑动时晶体产生塑性变形的方式。
滑移线:
经塑性变形,滑移面与晶体表面的交线。
滑移系:
由一个滑移面与其面上的一个滑移方向组成的滑移系。
滑移带:
由一族相互平行的滑移线组成的带称为滑移带。
丝织构:
在拉拔时形成,特征是各晶粒的某一晶向与拉拔方向平行或接近平行。
板织构:
在轧制时行成,特征是各晶粒的某一晶面平行于轧制平面,而某一晶向平行于轧制方向。
孪生:
晶体的一部分沿一定的晶面(孪晶面)和一定的晶向(孪生方向),相对于另一部分晶体作均匀的切变过程。
晶界强化的原理:
1、由于晶界的增多,使位错在晶界处运动受到的阻碍加大。
2、由于各晶粒间存在位向差,为了协调变形,要求每个晶粒必须进行多滑移,发生位错的交割,使位错运动困难。
3、小晶粒内位错塞积群引起的应力集中小,引起变形开裂的机会少,可以承受大变形量。
加工硬化及原理:
金属材料在外力作用下发生塑性变形的过程中,由位错增殖机构产生了越来越多的位错,形成胞状形变亚结构,使亚晶粒细化,提高了基体强度。
同时这些位错发生相互交割,一方面形成割阶,增大了位错的长度;另一方面可能形成一种使位错难以运动的固定割阶。
成为后续位错运动的障碍。
提高了金属的变形抗力。
使材料的塑性、韧性下降的现象。
残余应力分类:
(残余应力在第一、二、三类内应力中的分配为:
1:
10:
100)
1、宏观内应力(第一类内应力),由物体各部分变形不均匀产生,在物体整个范围内处于平衡的力。
2、微观内应力(第二类内应力),由晶粒或亚晶粒变形不均匀产生,在晶粒亚晶粒范围处于平衡的力。
3、点阵畸变(第三类内应力),储存在晶体缺陷中。
3、解理断裂:
断口特征为河流花样,是在正应力作用下的一种穿晶断裂。
退火过程包括:
回复、再结晶、晶粒长大三个阶段。
回复:
冷塑性变形的金属在加热时,在光学显微组织发生改变前所产生的某些亚结构和性能的变化过程。
再结晶:
冷变形后的金属加热到一定温度之后,在原来的变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒。
而性能也发生了明显变化,并恢复到完全软化状态。
再结晶的驱动力也是弹性畸变能的降低。
影响再结晶温度的因素主要有:
1、变形程度2、金属纯度3、加热速度和时间
影响再结晶晶粒大小的因素:
1、变形程度2、原始晶粒尺寸3、合金元素和杂质4、变形温度(温度回复程度越大)
再结晶晶粒正常长大的驱动力:
晶粒长大前后总的界面能差。
影响再结晶晶粒长大的因素:
1、温度2、杂质及合金元素3、第二相质点4、相邻晶粒之间的位向差。
超塑性:
某些材料在特定条件下进行拉伸时,能获得特别大的均匀塑性变形,其伸长率可达200~1000%,而不致过早产生缩颈和断裂,这种现象
临界变形度:
对应于得到特别粗大的再结晶晶粒的变形度叫做临界变形度。
再结晶晶粒反常长大叫做二次再结晶。
带状组织:
复相合金中的各个相,在热加工时沿着变形方向交替的呈带状分布,这种组织称为带状组织.可用正火消除.
第7章 钢在加热和冷却时的转变
热处理:
通过对材料进行加热、保温、冷却的操作方法使钢的组织结构发生变化,以获得所需性能的一种工艺。
奥氏体