第一章1.1原子的結(jié)合有哪些？1.2工程材料可分為哪幾類？1.3晶向指數(shù)、晶面指數(shù)能畫圖，給圖能寫出。1.4金屬常見的晶格類型、配位數(shù)、致密度、原子密排面、密排晶向、結(jié)構(gòu)中的間隙。1.5晶體中缺陷的種類。1.6位錯的種類、位錯方向與柏氏矢量的關(guān)系、位錯的運(yùn)動方式。1.7位錯反應(yīng)條件及計算。1.8晶界的種類，界面能與晶界的關(guān)系。第二章2.1影響置換固溶體溶解度有哪些因素？有何規(guī)律？1、原子尺寸因素：溶質(zhì)和溶劑的尺寸差別越小越容易形成置換固溶體2、晶體結(jié)構(gòu)因素：同一種間隙原子在fcc的固熔度大于bcc的3、負(fù)電性因素;負(fù)電性相差很大時，即親和力很大，往往比較容易形成比較穩(wěn)定的化合物；負(fù)電性差不大時，隨負(fù)電性值增加，有利于增大固溶度4、電子濃度因素：溶質(zhì)元素的原子價越高，形成固溶體的極限固溶度越小。2.2間隙固溶體與間隙相之間的關(guān)系。間隙固熔體式固熔體的一種，間隙相是一種金屬間化合物兩者的晶體結(jié)構(gòu)也各不相同。2.3金屬間化合物的種類及特點(diǎn)金屬間化合物分為正常價化合物，電子價化合物和間隙化合物；正常價化合物：電負(fù)性差值越大，穩(wěn)定性越高；電子價化合物：間隙化合物：主要受組元的原子尺寸因素控制。通常是由渡族金屬與原子半徑很小的非金屬元素組成，分為簡單間隙化合物與復(fù)雜間隙化合物，非金屬元素處于化合物晶格的間隙中。第三章3.1金屬結(jié)晶的熱力學(xué)條件是什么？熱力學(xué)第二定律：在等溫等壓條件下物質(zhì)系統(tǒng)總是自發(fā)地從自由能較高的狀態(tài)向自由能較低的狀態(tài)轉(zhuǎn)變，就是說只有伴隨著自由能降低的過程才能自發(fā)的進(jìn)行。3.2金屬結(jié)晶的能量條件是什么？能量起伏（詳細(xì)看書P85-86）固態(tài)金屬自由能低于液態(tài)金屬自由能。當(dāng)溫度低于Tm時液態(tài)的自由能Gl高于固態(tài)的自由能，由液態(tài)轉(zhuǎn)為固態(tài)時，將釋放出那份能量而是系統(tǒng)自由能降低，所以過程才能夠自動進(jìn)行。凝固過程一定要在低于熔點(diǎn)溫度時才能進(jìn)行。3.3金屬結(jié)晶的結(jié)構(gòu)條件是什么？結(jié)構(gòu)起伏（詳細(xì)看書P86-87）3.4金屬結(jié)晶時的形核有哪些方式？均勻形核、非均勻形核3.5根據(jù)凝固理論，如何細(xì)化晶粒？單位體積中的晶粒數(shù)取決于兩個因素：形核率N和長大速度V；增加過冷度；小制件：增加冷卻速度，大制件：采用形核劑；振動。超聲波振動和電磁攪拌等措施來細(xì)化。3.6晶體長大時，液-固界面處于那種微觀結(jié)構(gòu)？光滑界面、粗糙界面有哪些長大方式？垂直長大、橫向長大長大方式與微觀結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系？垂直長大方式是針對粗糙界面結(jié)構(gòu)提出來的。因為粗糙界面上的空位較多液相擴(kuò)散而來的原子填入空位中與晶體連接起來垂直于界面生長橫向長大方式是針對光滑界面結(jié)構(gòu)提出來的。因為光滑界面上空位數(shù)目與占位數(shù)目之比要么很小要么很大由液相擴(kuò)散而來的原子不易于晶體牢固連接，依靠小臺階接納液態(tài)原子的向前推移，代表模型：二維晶核臺階生長機(jī)制，晶體缺陷臺階生長機(jī)制。3.7晶體長大有哪些形態(tài)平面狀長大和樹枝狀長大平面狀長大：正溫度梯度一一粗糙面結(jié)構(gòu)；P103樹枝狀長大：負(fù)溫度梯度一一粗糙面結(jié)構(gòu)一一具有特定的方向性，主要取決于晶體結(jié)構(gòu)°P104第四章4.1相平衡：某一溫度下系統(tǒng)中各相長時間不相互轉(zhuǎn)變處于平衡狀態(tài)，這種平衡叫做相平衡。相率的表達(dá)式是什么？f=c-p+2恒壓條件下：f=c-p+1（C組元數(shù)、P相數(shù)、f自由度）4.2晶內(nèi)偏析：固熔體不平衡結(jié)晶時，由于從液態(tài)中先后結(jié)晶出來的固相成分不同，結(jié)果使得一個晶粒內(nèi)化學(xué)成分不均勻這種現(xiàn)象為晶內(nèi)偏析。枝晶偏析：由于固熔體一般都以樹枝狀方式結(jié)晶，樹枝的結(jié)晶軸會高熔點(diǎn)組元較多，而晶枝間含低熔點(diǎn)組元較多，故把晶內(nèi)偏析又稱枝晶偏析。枝晶偏析的危害：導(dǎo)致合金塑性韌性下降，易引起晶內(nèi)腐蝕，降低合金的抗蝕性能，特別是給合金的加熱工帶來困難消除方法：將鑄態(tài)合金加熱到略低于固相線的溫度進(jìn)行長時間均勻化退火，使異類原子互相充分?jǐn)U散均勻。4.3什么是區(qū)域熔煉？將金屬棒沿棒的長度方向逐漸從一端向另一端順序的進(jìn)行局部熔化提純金屬；如何提純金屬？區(qū)域熔煉一次就會使圓棒中的雜質(zhì)從一端向另一端，富集反復(fù)進(jìn)行多次就可使金屬材料獲得高度的提純。4.4什么是成分過冷？由于液相成分改變而形成的過冷。成分過冷對固溶體生長形態(tài)和組織有什么影響？固熔體合金凝固時，在正溫度梯度下，由于固液界面前沿液相中存在過冷并逐漸增長，使界面生長形態(tài)從平直界面向包狀晶、包狀樹枝晶、樹枝晶發(fā)展。4.5利用杠桿定律計算組織和相含量。4.6什么是共晶轉(zhuǎn)變？寫出其反應(yīng)式？畫出示意圖。4.7共晶、亞共晶、過共晶合金平衡凝固過程及組織。4.8什么是包晶轉(zhuǎn)變？寫出其反應(yīng)式？畫出示意圖。4.9包晶合金平衡凝固過程及組織。4.10什么是共析轉(zhuǎn)變？寫出其反應(yīng)式？畫出示意圖。4.11什么是偏晶轉(zhuǎn)變？寫出其反應(yīng)式？畫出示意圖。4.12什么是熔晶轉(zhuǎn)變？寫出其反應(yīng)式？畫出示意圖。4.13什么是包析轉(zhuǎn)變？寫出其反應(yīng)式？畫出示意圖。4.14什么是合晶轉(zhuǎn)變？寫出其反應(yīng)式？畫出示意圖。4.15什么是同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變？4.16畫出F-Fe3C相圖。寫出包晶、共晶、共析反應(yīng)式。分析亞共析鋼、共析鋼、過共析鋼、亞共晶白口鑄鐵、共晶白口鑄鐵、過共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程及冷卻過程中相和組織變化，根據(jù)杠桿定律計算相和組織的含量。4.17分析鑄錠的組織。4.18利用杠桿定律和中心法則計算四相平衡時的相和組織含量。4.19多元合金配料計算。4.20三元勻晶合金合金凝固時成分變化曲線投影的特點(diǎn)。4.21三元共晶相圖中的相和組織標(biāo)注，分析結(jié)晶過程。4.22三元共晶相圖的等溫截面和截面。4.23三元合金相圖相區(qū)之間的關(guān)系，杠桿定律的應(yīng)用。第五章5.1.擴(kuò)散第一定律：單位時間內(nèi)通過垂直于擴(kuò)散方向的單位截面積的擴(kuò)散物質(zhì)流量（擴(kuò)散通量J）與該截面處的濃度梯度成正比。（公式見書P199）科肯道爾效應(yīng)：置換型擴(kuò)散偶中，由于兩種原子擴(kuò)散速度不同，導(dǎo)致擴(kuò)散偶的一側(cè)向另一側(cè)發(fā)生物質(zhì)靜輸送。5.3限定元公式及其應(yīng)用P2025.4恒定元公式及其應(yīng)用。P202高斯誤差函數(shù)及其表格應(yīng)用。P203滲碳層厚度與時間關(guān)系公式及應(yīng)用。P2045.5擴(kuò)散的兩種主要機(jī)制:間隙機(jī)制：質(zhì)點(diǎn)從一個間隙到另一個間隙空位機(jī)制：原子躍遷到與之相鄰的空位.5.6擴(kuò)散的驅(qū)動力：化學(xué)位梯度5.7上坡擴(kuò)散及其擴(kuò)散方向與濃度梯度的關(guān)系:擴(kuò)散沿著與濃度梯度相同的方向進(jìn)行5.8反應(yīng)擴(kuò)散：通過擴(kuò)散使固溶體內(nèi)的溶質(zhì)組元超過固溶極限而不斷形成新相的擴(kuò)散過程。又稱相變擴(kuò)散。純鐵在滲碳時組織發(fā)生變化情況，寫出成分變化式。P2125.9低碳鋼在兩相區(qū)滲碳，發(fā)生什么現(xiàn)象？兩相區(qū)之間存在明顯的宏觀界面，始終沒有出現(xiàn)兩相組織混合區(qū)。二元合金的擴(kuò)散層不可能出現(xiàn)兩相混合組織。P2125.10合金發(fā)生擴(kuò)散時，合金組元與混合區(qū)的關(guān)系二元合金的擴(kuò)散層不可能出現(xiàn)兩相混合組織。三元系中三相區(qū)溫度滲層中不可能出現(xiàn)三相混合區(qū)，但可以有兩相混合區(qū)域。5.11擴(kuò)散系數(shù)公式。P213第六章6.1常溫下塑性變形的主要方式：滑移、孿生6.2滑移:在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對于另一部分沿著一定的晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）產(chǎn)生相對位移，且不破壞晶體內(nèi)部原子排列規(guī)律性的塑變方式6.3滑移系:一個滑移面和該面上一個滑移方向的成一個滑移系。6.4金屬晶格中的滑移系:P221面心立方晶格的滑移系：Cu,Al,Ni,Ag,Au滑移面{111}X4滑移方向<1-10>滑移系個數(shù)12體心立方晶格的滑移系：a-Fe,W,Moa-Fe,W,Moa-Fe,K滑移面（1-10）X6（1-21）X12{2-31}X24滑移方向V111>X2V111>X1V111>X1滑移系數(shù)目1212246.5臨界分切應(yīng)力及其應(yīng)用。計算分切應(yīng)力、取向因子。P2236.6幾何硬化：如果某一滑移系原來處于軟取向，在拉伸時，隨著晶體取向的改變，滑移面的法向與外力軸夾角越來越遠(yuǎn)離45°，使滑移變得越來越困難，這種現(xiàn)象稱為幾何硬化。6.7單滑移：只有一組滑移系處于最有利的位置，進(jìn)行的單系滑移多滑移：在多個（>2）滑移系上同時或交替進(jìn)行的滑移。交滑移：晶體在兩個或多個不同滑移面上沿同個共同的滑移方向同時或交替滑移。他們與位錯的關(guān)系：晶體的滑移通過位錯運(yùn)動來實現(xiàn)。6.8季生：在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分沿一定的晶面（孿晶面）和一定的晶向（孿生方向）相對于另一部分作均勻切變所產(chǎn)生的變形季生有什么特點(diǎn)？滑移與季生有何異同？相同點(diǎn)：沿一定的晶面、晶向進(jìn)行；不改變結(jié)構(gòu)。不同：1、孿生使一部分晶體發(fā)生了均勻的切變，而滑移是不均勻的。2、孿生后的晶體變形部分與未變形部分成鏡面對稱關(guān)系，位向發(fā)生變化，而滑移后晶體各部分的位向并未改變。3、孿生比滑移的臨界切應(yīng)力高得多。4、孿生對塑性變形的貢獻(xiàn)比滑移小得多。5、孿生在偏光下或腐蝕后仍能看到孿晶，而滑移變形后的試樣經(jīng)拋光后滑移帶消失。6.9細(xì)晶強(qiáng)化：多晶體的強(qiáng)度隨晶粒細(xì)化而提高，這種用細(xì)化晶粒來提高材料強(qiáng)度的方法稱為細(xì)晶強(qiáng)化。機(jī)理：晶粒越細(xì)，晶界越多，位錯運(yùn)動的阻力越大。6.10固溶強(qiáng)化：當(dāng)合金由單相固溶體構(gòu)成時，隨溶質(zhì)含量的增加，強(qiáng)度、硬度不斷提高，塑性、韌性不斷下降的現(xiàn)象。實質(zhì)：溶質(zhì)原子與位錯的彈性、電、化學(xué)交互作用。6.11彌散強(qiáng)化材料通過基體中分布有細(xì)小彌散的第二相質(zhì)點(diǎn)而產(chǎn)生強(qiáng)化的方法稱為彌散強(qiáng)化。機(jī)理：第二相為不可變微粒時，移動的位錯與不可變形微粒相遇時，受粒子阻礙而彎曲，位錯繞過時既要克服第二相粒子的阻礙作用，又要克服位錯環(huán)對位錯源的反向應(yīng)力。因此，繼續(xù)變形時必須增大外應(yīng)力，從而使流變應(yīng)力迅速提高。第二相為不可變微粒時，位錯切過機(jī)制，造成滑移面上原子錯排，要求錯排能；位錯切過粒子，在滑移面上產(chǎn)生反相疇界，要求反相疇界能；位錯切過粒子，生成寬為b的臺階，需要表面能；彈性應(yīng)力場與位錯交互作用，阻礙其運(yùn)動；位錯能量、線張力變化；6.12變形機(jī)構(gòu)：多晶材料的塑性變形中，隨變形度的增加，多晶體中原先任意取向的各個晶粒發(fā)生轉(zhuǎn)動，從而使取向趨于一致，形成擇優(yōu)取向，稱為變形織構(gòu)。6.13加工強(qiáng)化：隨變形量的增加，金屬的強(qiáng)度、硬度上升，塑性、韌性下降的現(xiàn)象。機(jī)理：產(chǎn)生加工硬化的主要原因是金屬在塑性變形時晶粒產(chǎn)生滑移，滑移面和其附近的晶格扭曲，使晶粒伸長和破碎，金屬內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力等，因而繼續(xù)塑性變形就變得困難，從而引起加工硬化。第七章7.1冷變形金屬在加時，組織和性能發(fā)生什么變化？顯微組織變化：第一階段-回復(fù)階段：顯微組織仍為纖維狀，無可見變化；第二階段-再結(jié)晶階段：變形晶粒通過形核和長大過程，完全轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌臒o畸變的等軸晶粒。第三階段-晶粒長大階段：再結(jié)晶后的等軸晶粒晶界繼續(xù)移動，晶粒粗化，直至達(dá)到相對穩(wěn)定的形狀和尺寸。性能變化：力學(xué)、化學(xué)、物理性能1、力學(xué)性能回復(fù)階段：強(qiáng)度、硬度略有下降，塑性略有提高。再結(jié)晶階段：強(qiáng)度、硬度顯著下降，塑性急劇提高。晶粒長大階段：強(qiáng)度、硬度繼續(xù)下降，塑性在晶粒粗化不十分嚴(yán)重時，仍有繼續(xù)提高趨勢，晶粒粗化嚴(yán)重時，塑性也下降。2、物理性能密度：在回復(fù)階段變化不大，在再結(jié)晶階段急劇升高；電阻：電阻在回復(fù)階段可明顯下降。3、內(nèi)應(yīng)力變化：回復(fù)階段，變形金屬的內(nèi)應(yīng)力可部分消除；再結(jié)晶階段，內(nèi)應(yīng)力全部消除?；貜?fù)：冷變形金屬加熱時，尚未發(fā)生光學(xué)顯微組織變化前（即再結(jié)晶前）的微觀結(jié)構(gòu)及性能的變化過程。驅(qū)動力：彈性畸變能的降低。回復(fù)時，金屬內(nèi)缺陷如何變化？組織如何變化？低溫回復(fù)：0.1Tm?0.3Tm，因溫度較低，原子活動能力有限，主要局限于點(diǎn)缺陷的運(yùn)動。通過空位遷移至晶界、位錯或與間隙原子結(jié)合而消失，空位濃度顯著下降。中溫回復(fù)：0.3Tm?0.5Tm因為溫度稍高，原子活動能力增強(qiáng)，除點(diǎn)缺陷外，位錯也被激活。其主要機(jī)制是位錯滑移導(dǎo)致位錯重新組合，以及異號位錯互相抵消，使位錯密度有所下降。高溫回復(fù)：＞0.5Tm因溫度較高，位錯可以被充分激活，發(fā)生多變化（同號刃型位錯沿垂直于滑移面的方向排成小角度亞晶界），彈性畸變能降低。同號刃型位錯塞積于同一滑移面上時，位錯間相互排斥，發(fā)生攀移，在不同的滑移面上垂直排。異號刃形位錯產(chǎn)生的應(yīng)變部分抵消。隨多邊化的進(jìn)行，逐步形成位錯網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成亞晶界。7.4,再結(jié)晶：冷變形的金屬在足夠高的溫度下加熱時，通過新晶粒的形核及長大，以無畸變的等軸晶粒取代變形晶粒的過程。再結(jié)晶時，金屬內(nèi)缺陷如何變化？組織如何變化？顯微組織徹底改組，變形儲存能充分釋放，性能顯著變化。隨著保溫時間的延長，新的等軸晶粒逐漸增多并長大，直到完全代替了變形晶粒。再結(jié)晶的驅(qū)動力：7.5再結(jié)晶有哪些形核機(jī)制：晶界凸出形核亞晶形核機(jī)制影響再結(jié)晶有哪些因素？如何影響？退火溫度：溫度越高，再結(jié)晶速度越大。變形量：變形量越大，再結(jié)晶溫度越低；變形量增大到一定值，再結(jié)晶溫度趨于穩(wěn)定。變形量大,退火時的再結(jié)晶速度也快。原始晶粒尺寸：晶粒越小，驅(qū)動力越大，再結(jié)晶溫度降低；晶界越多，有利于再結(jié)晶形核。微量溶質(zhì)元素：阻礙位錯和晶界的運(yùn)動，不利于再結(jié)晶。分散相粒子：間距和直徑都較大時，提高畸變能，并可作為形核核心，促進(jìn)再結(jié)晶；直徑和間距很小時，提高畸變能，但阻礙晶界遷移，阻礙再結(jié)晶。再結(jié)晶后長大時，金屬內(nèi)缺陷如何變化？組織如何變化？再結(jié)晶后長大的驅(qū)動力是什么？驅(qū)動力：晶粒長大后總的界面能的下降組織：大晶粒吞食小晶粒。7.8二次結(jié)晶：少數(shù)晶粒突發(fā)性的、不均勻的長大。什么情況下易發(fā)生二次再結(jié)晶（4種）：大晶粒；具有織構(gòu)的組織中非擇優(yōu)取向的晶粒；晶界微粒溶解的晶粒；熱蝕溝釘扎的薄板中表面能低的晶粒；7.9熱變形：金屬在再結(jié)晶溫度以上的加工變形。熱變性的實質(zhì)是什么：加工硬化與動態(tài)軟化同時進(jìn)行，形變硬化為動態(tài)硬化所抵消，不顯示硬化作用。7.10.動態(tài)回復(fù)與變形速率和溫度有何關(guān)系？當(dāng)變形溫度一定時，應(yīng)變速率越大，達(dá)到穩(wěn)定的應(yīng)力和應(yīng)變越大。當(dāng)應(yīng)變速率一定時，變形溫度越高，達(dá)到穩(wěn)定的應(yīng)力和應(yīng)變越小。7.11動態(tài)再結(jié)晶與變形速率和溫度有何關(guān)系？應(yīng)變速率低、變形溫度高時，晶粒尺寸大。7.12流線：在熱變形中，某些枝晶偏析、夾雜物、第二相等隨組織變形而伸長，沿變形方向分布，晶粒發(fā)生再結(jié)晶，形成新的等軸晶粒，而夾雜物等沿變形方向呈纖維狀分布稱為流線。他對力學(xué)性能有什么影響？使金屬機(jī)械性能出現(xiàn)各向異性，沿縱向變形方向和橫向變形方向性能不同，縱向具有較高的機(jī)械性能，特別是塑性和韌性為了保證零件具有較高的機(jī)械性能，熱加工時應(yīng)控制工藝使流線與零件工作時受到的最大拉應(yīng)力的方向一致，而與外加的剪切應(yīng)力和沖擊方向相垂直。7.13什么是帶狀組織：熱變形后共析鋼中的鐵素體和珠光體成條帶狀分布第八章8.1相變固態(tài)物質(zhì)在溫度、壓力、電場、磁場改變時，從一種組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成另一種組織結(jié)構(gòu)。8.2慣習(xí)面：固態(tài)相變時，新相往往在母相的一定晶面族上形成，這組晶面稱為慣習(xí)面8.3固態(tài)相變的阻力是什么