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
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4章
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%
第6章
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
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。
奥氏体的形成四个步骤：
①奥氏体晶核的形成②奥氏体晶粒长大③残余渗碳体溶解
④奥氏体成分均匀化
影响奥氏体形成速度的因素：
1.加热温度的影响2.原始组织的影响3.化学成分的影响
1.奥氏体的晶粒度：
通常分为8级，1级最粗，8级最细，8级以上为超细晶粒。
a、起始晶粒度：
指珠光体刚刚全部转变为奥氏体时的晶粒度。
b、实际晶粒度：
指钢在具体的热处理或热加工条件下实际获得的奥氏体晶粒度c、本质晶粒度：
不是指具体的晶粒大小，只表示钢的奥氏体晶粒长大的倾向性
2．影响奥氏体晶粒长大的因素1.加热温度和保温时间的影响2.加热速度的影响3.质量分数的影响4.合金元素的影响。
过冷奥氏体：
在临界点以下存在且不稳定的将要发生转变的奥氏体。
珠光体型转变：
过冷奥氏体在A1~550℃温度范围内，将分解为珠光体类组织。
高温转变
珠光体分为三类：
珠光体（A1~650℃）索氏体（650~600℃）屈氏体（600~550℃）
粒状珠光体：
铁素体基本上分布着粒状渗碳体的组织。
一般是经过球化退火得到或淬火后经中、高温回火得到的粒状珠光体的机械性能主要决定于渗碳体颗粒的大小、形态与分布。
马氏体：
碳在α－Fe中的过饱和间隙固溶体。
马氏体转变：
钢从奥氏体状态快速冷却，在较低温度下发生的无扩散型相变叫做马氏体转变。
M相变发生的条件：
1、过冷A必须以大于临界淬火速度的速度冷却2、必须过冷到Ms点以下。
M的组织形态：
1、板条状M：
亚结构为高密度位错，又称为位错M，其形成后由于温度较高发生自回火，容易形成体心立方M
空间形态：
扁条状的，每个板条为一个单晶体，相邻的板条之间往往存在薄壳状的残余奥氏体。
性能特点：
高强度、高硬度、韧性和塑性好。
1、片状M：
亚结构为孪晶，又称孪晶马氏体。
存在大量显微裂纹。
空间形态：
为双凸透镜状，光学显微镜下呈针状或竹叶状
性能特点：
高强度、高硬度、韧性很差。
M高强度、高硬度的原因：
1、固溶强化（过饱和的C的溶入造成严重晶格畸变，形成与位错交互作用的强烈应力场）
2、相变强化（M相变形成的高密度位错的板条状M或者是具有微细孪晶亚结构的片状M都阻碍位错的运动）
3、时效强化（时效后C及合金元素的偏聚形成科氏气团，钉扎位错，提高强度）
M转变的特点：
1、无扩散性2、切变共格性3、存在惯习现象4、在一个温度范围内进行5、可逆性
贝氏体是铁素体和碳化物组成的机械混合物。
下贝氏体是铁素体和ε碳化物组成的机械混合物。
600—350℃转变形成的是B上特征是羽毛状。
强度低，韧性差。
350—Ms转变形成的是B下特征是黑色针状。
具有高密度位错，无孪晶亚结构，强度和韧性都很好。
魏氏组织：
含碳量小于0.6或大于1.2的钢当加热温度过高并以较快速度冷却时，先共析F或先共析Cm从A晶界沿A一定晶面往晶内近于平行的生长，并呈针片状析出形成的针状F+P或Cm+P组织叫做魏氏组织。
是钢的一种过热缺陷。
第8章
完全退火：
将工件加热至AC3以上20-30℃，经完全奥氏体化后进行缓慢冷却以获得
近于平衡组织的热处理工
扩散退火：
又称均匀化退火，将铸件加热至略低于固相线的温度下长时间保温，然后
缓慢冷却以消除化学成分不均匀现象的热处理工艺
球化退火：
是使钢中碳化物球化，获得粒状珠光体的一种热处理工艺。
球化退火的作用：
降低硬度、均匀组织、改善切削加工性，并为淬火作组织准备。
淬火：
将钢加热到AC3或AC1以上一定温度，保温后以大于临界冷却速度的速度冷却，得到M（或B下）的工艺。
淬火方法：
1、单一淬火法2、双液淬火法3、喷射淬火法4、分级淬火法5、等温淬火
淬火加热温度：
亚共析钢AC3以上30—50℃；过共析钢AC1以上30—50℃
淬透性：
表示A化后的钢在淬火时获得M的能力。
大小用钢在一定条件下淬火获得的淬透层深度表示。
淬硬性：
表示钢淬火时的硬化能力，用淬成马氏体可能得到的最高硬度表示，它主要取决于M中含碳量的大小。
低温回火：
温度：
150—250℃组织：
回火M，特别适用于高碳钢和高碳合金钢。
作用：
减小内应力，并进一步提高钢的强度和塑性，保持优良的综合机械性能
中温回火：
350—500℃回火T，主要用于各种弹簧零件及热作模具钢
高温回火：
温度：
500—650℃组织：
回火S，用于中碳钢或低合金结构钢。
作用：
经调质处理后，获得优良的综合机械性能。
金属学与热处理总结
一、金属的晶体结构
重点内容：
面心立方、体心立方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，八面体、四面体间隙个数；晶向指数、晶面指数的标定；柏氏矢量具的特性、晶界具的特性。
基本内容：
密排六方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，密排面上原子的堆垛顺序、晶胞、晶格、金属键的概念。
晶体的特征、晶体中的空间点阵。
晶格类型
晶胞中的原子数
原子半径
配位数
致密度
体心立方
2
8
68%
面心立方
4
12
74%
密排六方
6
12
74%
晶格类型
fcc（A1）
bcc（A2）
hcp（A3）
间隙类型
正四面体
正八面体
四面体
扁八面体
四面体
正八面体
间隙个数
8
4
12
6
12
6
原子半径rA
间隙半径rB
晶胞：
在晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小的几何单元，用来分析原子排列的规律性，这个最小的几何单元称为晶胞。
金属键：
失去外层价电子的正离子与弥漫其间的自由电子的静电作用而结合起来，这种结合方式称为金属键。
位错：
晶体中原子的排列在一定范围内发生有规律错动的一种特殊结构组态。
位错的柏氏矢量具有的一些特性：
①用位错的柏氏矢量可以判断位错的类型；②柏氏矢量的守恒性，即柏氏矢量与回路起点及回路途径无关；③位错的柏氏矢量个部分均相同。
刃型位错的柏氏矢量与位错线垂直；螺型平行；混合型呈任意角度。
晶界具有的一些特性：
①晶界的能量较高，具有自发长大和使界面平直化，以减少晶界总面积的趋势；②原子在晶界上的扩散速度高于晶内，熔点较低；③相变时新相优先在晶界出形核；④晶界处易于发生杂质或溶质原子的富集或偏聚；⑤晶界易于腐蚀和氧化；⑥常温下晶界可以阻止位错的运动，提高材料的强度。
二、纯金属的结晶
重点内容：
均匀形核时过冷度与临界晶核半径、临界形核功之间的关系；细化晶粒的方法，铸锭三晶区的形成机制。
基本内容：
结晶过程、阻力、动力，过冷度、变质处理的概念。
铸锭的缺陷；结晶的热力学条件和结构条件，非均匀形核的临界晶核半径、临界形核功。
相起伏：
液态金属中，时聚时散，起伏不定，不断变化着的近程规则排列的原子集团。
过冷度：
理论结晶温度与实际结晶温度的差称为过冷度。
变质处理：
在浇铸前往液态金属中加入形核剂，促使形成大量的非均匀晶核，以细化晶粒的方法。
过冷度与液态金属结晶的关系：
液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过程。
从热力学的角度上看，没有过冷度结晶就没有趋动力。
根据
可知当过冷度
为零时临界晶核半径Rk为无穷大，临界形核功（
）也为无穷大。
临界晶核半径Rk与临界形核功为无穷大时，无法形核，所以液态金属不能结晶。
晶体的长大也需要过冷度，所以液态金属结晶需要过冷度。
细化晶粒的方法：
增加过冷度、变质处理、振动与搅拌。
铸锭三个晶区的形成机理：
表面细晶区：
当高温液体倒入铸模后，结晶先从模壁开始，靠近模壁一层的液体产生极大的过冷，加上模壁可以作为非均质形核的基底，因此在此薄层中立即形成大量的晶核，并同时向各个方向生长，形成表面细晶区。
柱状晶区：
在表面细晶区形成的同时，铸模温度迅速升高，液态金属冷却速度减慢，结晶前沿过冷都很小，不能生成新的晶核。
垂直模壁方向散热最快，因而晶体沿相反方向生长成柱状晶。
中心等轴晶区：
随着柱状晶的生长，中心部位的液体实际温度分布区域平缓，由于溶质原子的重新分配，在固液界面前沿出现成分过冷，成分过冷区的扩大，促使新的晶核形成长大形成等轴晶。
由于液体的流动使表面层细晶一部分卷入液体之中或柱状晶的枝晶被冲刷脱落而进入前沿的液体中作为非自发生核的籽晶。
三、二元合金的相结构与结晶
重点内容：
杠杆定律、相律及应用。
基本内容：
相、匀晶、共晶、包晶相图的结晶过程及不同成分合金在室温下的显微组织。
合金、成分过冷；非平衡结晶及枝晶偏析的基本概念。
相律：
f=c–p+1其中，f为自由度数，c为组元数，p为相数。
伪共晶：
在不平衡结晶条件下，成分在共晶点附近的亚共晶或过共晶合金也可能得到全部共晶组织，这种共晶组织称为伪共晶。
合金：
两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经熔炼或烧结、或用其它方法组合而成的具有金属特性的物质。
合金相：
在合金中，通过组成元素（组元）原子间的相互作用，形成具有相同晶体结构与性质，并以明确界面分开的成分均一组成部分称为合金相。
四、铁碳合金
重点内容：
铁碳合金的结晶过程及室温下的平衡组织，组织组成物及相组成物的计算。
基本内容：
铁素体与奥氏体、二次渗碳体与共析渗碳体的异同点、三个恒温转变。
钢的含碳量对平衡组织及性能的影响；二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体相对量的计算；五种渗碳体的来源及形态。
奥氏体与铁素体的异同点：
相同点：
都是铁与碳形成的间隙固溶体；强度硬度低，塑性韧性高。
不同点：
铁素体为体心结构，奥氏体面心结构；铁素体最高含碳量为0.0218%，奥氏体最高含碳量为2.11%，铁素体是由奥氏体直接转变或由奥氏体发生共析转变得到，奥氏体是由包晶或由液相直接析出的；存在的温度区间不同。
二次渗碳体与共析渗碳体的异同点。
相同点：
都是渗碳体，成份、结构、性能都相同。
不同点：
来源不同，二次渗碳体由奥氏体中析出，共析渗碳体是共析转变得到的；形态不同二次渗碳体成网状，共析渗碳体成片状；对性能的影响不同，片状的强化基体，提高强度，网状降低强度。
成分、组织与机械性能之间的关系：
如亚共析钢。
亚共析钢室温下的平衡组织为F＋P，F的强度低，塑性、韧性好，与F相比P强度硬度高，而塑性、韧性差。
随含碳量的增加，F量减少，P量增加（组织组成物的相对量可用杠杆定律计算）。
所以对于亚共析钢，随含碳量的增加，强度硬度升高，而塑性、韧性下降
五、三元合金相图
重点内容：
固态下无溶解度三元共晶相图投影图中不同区、线的结晶过程、室温组织。
基本内容：
固态下无溶解度三元共晶相图投影图中任意点的组织并计算其相对量。
三元合金相图的成分表示法；直线法则、杠杆定律、重心法则。
六、金属及合金的塑性变形与断裂
重点内容：
体心与面心结构的滑移系；金属塑性变形后的组织与性能。
基本内容：
固溶体强化机理与强化规律、第二相的强化机理。
霍尔——配奇关系式；单晶体塑性变形的方式、滑移的本质。
塑性变形的方式：
以滑移和孪晶为主。
滑移：
晶体的一部分沿着一定的晶面和晶向相对另一部分作相对的滑动。
滑移的本质是位错的移动。
体心结构的滑移系个数为12，滑移面：
{110}，方向<111>。
面心结构的滑移系个数为12，滑移面：
{111}，方向<110>。
金属塑性变形后的组织与性能：
显微组织出现纤维组织，杂质沿变形方向拉长为细带状或粉碎成链状，光学显微镜分辨不清晶粒和杂质。
亚结构细化，出现形变织构。
性能：
材料的强度、硬度升高，塑性、韧性下降；比电阻增加，导电系数和电阻温度系数下降，抗腐蚀能力降低等。
七、金属及合金的回复与再结晶
重点内容：
金属的热加工的作用；变形金属加热时显微组织的变化、性能的变化，储存能的变化。
基本内容：
回复、再结的概念、变形金属加热时储存能的变化。
再结晶后的晶粒尺寸；影响再结晶的主要因素性能的变化规律。
变形金属加热时显微组织的变化、性能的变化：
随温度的升高，金属的硬度和强度下降，塑性和韧性提高。
电阻率不断下降，密度升高。
金属的抗腐蚀能力提高，内应力下降。
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的变化，并恢复到完全软化状态，这个过程称之为再结晶。
热加工的主要作用（
升级会员 