4.形核规律：
均匀形核:
分析ΔG-r曲线，求r*、ΔG*、说明它们的物理意义。
5.长大方式：
平面长大和枝晶长大，
它们的长大条件？
6.细化晶粒的途径及用途：
↑ΔT，变质处理，振动、搅拌。
作业（62页）:
2、7。
思考题
1.分析均匀形核时ΔG－r曲线，求出其临界晶核半径的大小。
2.何为临界形核功？
求出均匀形核时其大小，并说明其意义。
3.非均匀形核时临界形核功受哪些因素的影响？
讨论润湿角对临界形核功的影响。
4.纯金属结晶时以何种方式生长？
其条件是什么？
5.细化金属铸件晶粒的方法有哪些？
说明其用途
四
思考题
1.已知A（熔点600℃）与B（熔点500℃）在液态无限互溶，在300℃时A溶于B的最大溶解度为30%，室温时为10%，但B不溶于A；在300℃时含40%B的液态合金发生共晶反应，现要求：
①作出A-B合金相图；
②分析20%A，45%A，80%A合金的结晶过程，并确定室温下组织及相组成物的相对量。
2.一个二元共晶反应如下：
L（75%B）→α（15%B）+β（95%B）
求：
①含50%B的合金凝固后：
a.初晶α与共晶体（α+β）的质量分数。
b.α相与β相的质量分数。
②若共晶反应后β初晶和（α+β）共晶各占
一半，问该合金成分如何？
小结
1了解相图的建立方法
2相图分析
v匀晶相图：
固溶体结晶特点；枝晶偏析，晶间偏析，影响偏析因素。
v共晶相图：
共晶转变，分析平衡结晶过程，用杠杆法则计算相、组织相对量，伪共晶，离异共晶。
v包晶相图：
包晶转变，包晶偏析。
vFe-Fe3C相图：
默画Fe-Fe3C相图，标出主要点成分及温度；写出3个恒温反应式；分析结晶过程（冷却曲线）；画出室温组织示意图；计算相、组织相对量；了解含碳量对性能的影响。
3凝固理论
v固溶体凝固理论：
平衡分配系数Ko；正常凝固与区域提纯；成分过冷的形成及对固溶体合金生长形态的影响。
v共晶凝固理论：
共晶组织形态5种；共晶组织形成机制。
4铸锭组织与缺陷：
v铸锭宏观组织，三区形成；浇铸条件对组织的影响；
v缺陷：
缩孔，偏析。
讨论题
v1．基本概念：
枝晶偏析，晶间偏析，共晶转变，包晶转变，
共析转变，铁素体，奥氏体，珠光体，莱氏
体，平衡分配系数，成分过冷，伪共晶，离
异共晶。
v2．在正的温度梯度下，为什么纯金属凝固时不
能呈树枝状生长，而固溶体合金凝固时却能
呈树枝状生长？
v3．铁碳合金，随着含碳量的增加，力学性
能如何变化为什么
v4．只是共析钢在冷却过程中才有共析转
变，对吗？
为什么？
v5．正常凝固与区域熔炼的异同点是什么？
v6．成分过冷对固溶体结晶时晶体长大方式
有何影响？
v7．画出0.6％C、0.77％C、1.2％C、4.3％C的
Fe－C合金从高温缓冷到室温的冷却转变曲线及室温组织示意图，并计算其组织及相组成物的相对百分含量。
v8．一个二元共晶反应如下：
L（75％B）→α（15％B）＋β（95％B）
求：
①含85％B的合金凝固后，初晶β与共晶体
（α＋β）的质量分数；
②若共晶反应后，初晶α和共晶体（α＋β）
各占一半，问该合金成分如何？
v9．M－N合金相图如下：
1.标出图中①～④空
白区域中组织组成物的名称；2.指出T1温
度下液相和固相分别占Ⅰ合金总质量的百
分数；3.画出Ⅰ合金的冷却曲线并标出各
段转变组织。
v10．综合题
（1）画出Fe－Fe3C相图；
（2）标出三条水平线的温度及含碳量；
（3）写出共析反应式和共晶反应式；
（4）画出2.11％C的Fe-C合金从高温缓冷
到室温的冷却转变曲线及室温组织示
意图；
（5）计算2.11％C的Fe-C合金室温下组织
中二次渗碳体的百分含量。
v11．M－N合金相图如下：
1.标出图中①～④空白区域中组织组成物的名称；2.写出水平线FDG上的反应式及名称；3.画出合金Ⅰ的冷却曲线并标出各段转变组织。
五
课堂练习
1.确定合金I、II、III、IV的成分
A
B
C
90
80
70
60
50
40
30
20
10
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10
20
30
40
50
60
70
80
90
←A%
B%
↗
C%
↘
I点：
A%=60%
B%=30%
C%=10%
确定合金I、II、III、IV的成分
A%=20%
II点：
B%=50%
C%=30%
绘出A＝40%的合金
绘出C＝30%的合金
绘出C/B＝1/3的合金
绘出A/C＝1/4的合金
A
B
C
90
80
70
60
50
40
30
20
10
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10
20
30
40
50
60
70
80
90
←A%
B%
↗
C%
↘
练习：
X、Y、E合金的结晶过程
及室温组织示意图。
小结
三元相图的成分表示方法
等边成分三角形:
要求已知成分，可以确定合金在△中的位置；已知位置，可求出合金的成分。
三元平衡相的定量法则
3.三元匀晶相图等温截面：
共轭线；
结晶过程：
蝶翼形曲线
相图分析：
点、线、面、区
投影图：
结晶过程,室温组织
4.三元共晶相图计算相、组织相对量
等温截面
变温截面
作业:
2、3，P117
思考题：
1.画出x、y、z合金冷却曲线；指出冷却时L的成分变化方向；画出室温组织示意图。
2．各点温度关系如下:
TB>TC>TA>TE1>TE2>TE3>TE
画出T=TE2,TE3>T>TE的等温截面。
3.A－B－C三元合金相图的投影图如下：
①作出b-c,C-c的变温截面，并注明各区的相组成；②画出合金N的平衡冷却曲线，并标出不同温度下的转变产物；③画出合金N的室温组织示意图。
4.在图示（见下图）的固态完全不互熔的三元共晶相图中，a、b、c分别是组元A，B，C的熔点，e1，e2，e3，分别是A-B，B-C，A-C二元共晶转变点，E为三元共晶转变点（已知Ta>Tc>Tb>Te3>Te1>Te2>TE）。
（1）画出以下不同温度（T）下的水平截面图；
（a）Tc>T>Tb； （b）Te3>T>Te1； （c）Te2>T>TE （d）T≤TE
（2）写出图中O合金的凝固过程及其室温组织。
5.在下图所示的浓度三角形中，确定P、R、S三点的成分。
若有2kgP、4kg R、7kgS混合，求混合后该合金的成分？
6.已知三元简单共晶的投影图，见下图，
（1）请画出AD代表的垂直截面图及各区的相组成
（已知TA>TD）；
（2）请画出X合金平衡冷却时的冷却曲线，及各阶
段相变反应。
六
判断下列晶面及晶向是否构成滑移系？
并说明原因。
BCC中（110）[111]、。
FCC中（111）[110]、
小结
1.概念
软位向，硬位向，滑移，滑移系，临界分切应力，孪生，固溶强化，弥散强化，加工硬化，变形织构。
2.弹性变形：
特点
3.单晶体塑性变形：
变形方式，产生条件；滑移系判定；滑移与孪生区别。
4.多晶体塑性变形：
晶界作用；晶粒越细，不仅强度高，且塑韧性好？
多晶体塑性变形特点？
5.合金塑性变形：
单相固溶体合金：
溶质原子→强度↑→固溶强化；
多相合金：
第二相→弥散强化。
6.塑性变形对金属的组织和性能的影响：
5点。
7.断裂：
脆性断裂，韧性断裂，断裂韧性。
思考题
1.何为内耗？
举例说明其应用。
2.为什么在常温下晶粒越细，不仅强度高，而且塑韧性也好
3.简述塑性变形对材料的组织和性能的影响。
4.简述滑移与孪生的异同点。
5.简述常温下单晶体塑性变形的主要方式，并说明其产生条件。
6.什么叫滑移系？
判断下列晶面及晶向是否构成滑移系？
并说明原因。
BCC中（110）[111]、（110）
FCC中（111）[110]、（111）
七小结
1.概念
再结晶，冷加工，热加工。
2.冷变形金属在加热时组织和性能的变化:
再结晶温度：
T再≈0.4T熔（K）再结晶退火温度：
T再＋（100－200）℃
影响再结晶后晶粒大小的因素：
5点。
3.金属的热加工：
判断冷热加工；热加工对金属组织和性能的影响；动态回复和动态再结晶。
思考题1.冷变形金属在加热时组织和性能有何变化？
2.计算纯铁的最低再结晶温度，指出纯铁在400℃加工时，属于何种加工？
并估计其再结晶
退火温度。
小结概念
化学扩散，自扩散，稳态扩散，非稳态扩散。
•扩散定律
菲克第一定律：
J＝－Ddc/dx，适于稳态扩散，即体积浓度不随时间而变。
菲克第二定律：
∂c/∂t=D∂2c/∂x2，适于非稳态扩散，即体积浓度随时间而变。
•扩散机制：
4种
扩散系数的一般表达式：
D＝D0exp（－Q/RT）
•影响扩散的因素：
6点
思考题
1.何为稳态扩散和非稳态扩散？
2.何为化学扩散和自扩散？
3.写出扩散系数的一般表达式，说明Q的意义。
4.影响扩散的因素有哪些？
5.扩散机制有哪些，分别加以说明。
6.写出菲克第一和第二定律的表达式，说明
各自的应用条件是什么？
九思考题：
1．固态相变的特征有哪些？
其中固态相变的驱动力是什么？
固态相变的阻力是什么？
2．比较固态相变与液态结晶的差别。
3．何为错配度？
怎样用错配度去判别界面的
匹配程度？
4．按相变过程中有无原子扩散的特点，可将
固态相变分为哪三类？
各有何特点？
思考题：
1.比较固态相变时均匀形核和非均匀形核的难易程度。
2.对无扩散型相变和扩散型相变各有何特点？
3.新相长大速度在无成分变化和有成分变化时取决于什么因素？
思考题：
1.共析钢奥氏体的形成过程分为几个阶段？
2.举例说明亚共析钢和过共析钢奥氏体的形成过程。
3.何谓晶粒度？
比较实际晶粒度与本质晶粒度的差别。
4.概念：
热处理、起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度。
思考题：
1.概念：
过冷奥氏体、临界冷却速度
2．画出共析钢C曲线，并标出Vc及获得M＋A′、T＋M＋A′、B下及S组织的冷却曲线。
3．含0.4%C的亚共析钢C曲线和冷却曲线如下图1所示，指出图中各点的组织。
4．共析钢C曲线和冷却曲线如下图2所示，指出图中各点的组织。
小结
概念：
退火、完全退火、球化退火、再结晶退火、正火。
珠光体的组织形态与性能。
珠光体转变的应用（退火、正火的目的、工艺、组织、应用）。
思考题：
1．片状珠光体与粒状珠光体在组织形态和性能方面有何差异？
2．举例说明退火与正火的差别有哪些？
3．正火的应用有哪些？
小结
概念：
马氏体、时效强化、相变强化、固溶强化、淬火、淬透性、淬硬性。
马氏体的组织形态及性能特点。
马氏体转变的特点。
淬火目的、加热温度、淬火方法。
思考题
1．简述马氏体的组织形态及性能特点2．简述马氏体转变的特点。
3．淬火方法有那些？
各有何特点？
4．淬火加热温度的选取原则是什么？
小结概念贝氏体、回火、回火马氏体、回火屈氏体、回火索氏体、回火脆性、调质处理。
贝氏体组织形态及性能特点。
回火转变过程。
回火分类及其应用。
思考题
1．简述贝氏体组织形态及性能特点。
2．简述回火分类及其应用。
3．回火脆性分为哪两类？
出现在何温度？
怎样消除？
小结
概念：
表面淬火，渗碳，渗氮
表面淬火、渗碳、渗氮的目的、用钢、热处理、组织、应用。
思考题：
分别用45钢和15钢制造机床齿轮，要求齿表面具有高的硬度和耐磨性，心部具有良好的韧性。
试安排其工艺路线，说明各热处理工序的目的及使用状态下的组织。
十思考题
1.材料库中存有：
42CrMo、GCr15、T13、2Cr13、60Si2Mn、W18Cr4V、Q345、1Cr18Ni9Ti。
现要制作高速车刀、滚动轴承、桥梁、机床齿轮，请选用材料，并说明其最终热处理方法及使用状态下的组织。
2.材料库中存有：
Q345、40Cr、T13、2Cr13、60Si2Mn、20CrMnTi、Cr12MoV、1Cr18Ni9Ti。
现要制作大尺寸冷模具、汽车板簧、锉刀、汽轮机叶片，请选用材料，并说明其最终热处理方法及使用状态下的组织。
3.填表
4.指出W18Cr4V和1Cr18Ni9Ti中各元素含量及其主要作用。
小结:
1.铸铁的分类
2.G化及其影响因素
3.常用铸铁牌号、生产方法、组织、热处理、应用。
如：
HT200、KTZ650-02、QT700-2、RuT300。
4.特殊性能铸铁：
一般了解
5.概念：
灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、白口铸铁
思考题
据石墨的形态不同可将铸铁分为哪几种？
并各举出一牌号。
铸铁在性能上有哪些特点？
什么叫石墨化？
其影响因素是什么？
小结:
概念：
变质处理、时效强化、硅铝明、黄铜、白铜、青铜
铝合金的分类及强化方法，ZL102变质前、后的组织。
铜合金的分类及各有何特点，黄Cu：
H80、H59的热处理、用途。
锡基轴承合金：
ZSnSb11Cu6的组织特征
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