体缺陷是强化金属的手段之一
2、金属的结晶： 1）纯金属的结晶过程。
结晶的概念：凝固时原子在物质内部做有规则排列。 过冷度：金属实际结晶温度低于理论结晶温度的差值。
结晶过程：液态金属结晶是不断生成晶核和晶核不断长大，直至完全结晶成固态的过程。
2）金属结晶后的晶粒大小。
晶粒大小对金属力学性能的影响：细晶粒金属具有较高的强度和韧性。 细化晶粒的措施：增大形核率，抑制长大速率。常用方法有：增加过冷度；变质处理；振动等。
3、合金的晶体结构 1）合金的基本概念：
合金：一种金属元素与其它金属元素和非金属元素，经熔炼、烧结或其他方法结合成具有金属特性的物质。
组元：组成合金的最基本的独立物质。可以是金属、非金属元素或稳定化合物。 相：合金中具有同一聚集状态，同一种结构和性质的均匀组成部分。 组织：用肉眼或借助显微镜观察到材料晶粒内部组成相的数量、形态、大小和分布状态。
2）合金的组织：
固溶体：合金由液态结晶成固态时，一组元溶解在另一组元中，形成均匀的固相。占主要地位的元素叫溶剂，被溶解的元素叫溶质。固溶体的晶格类型保持溶剂的晶格类型。由于溶质原子的融入，容剂晶格发生畸变，使塑性变形阻力增加，导致金属的强度、硬度提高，塑性、韧性有所下降，这种现象称为固溶强化。
金属间化合物：合金组员间发生相互作用而形成的具有金属特性的新相，它的晶格类型和性能不同于任一组元。金属间化合物具有高熔点、高硬度、脆性大的特点，在合金中主要作为强化相，用以提高材料的强度、硬度和耐磨性，但塑性、韧性有所降低。
机械混合物：两种或两种以上的相按一定质量分数组合成的物质。通过调整固溶体中容质含量和金属间化合物数量、大小、形态和分布状况，可以改变合金的力
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学性能。
3）合金的结晶：
二元合金相图的建立：相图是表示在极其缓慢冷却条件下合金系中各种合金状态与温度、成分之间的关系的简明图解。它是通过实验方法建立。
二元合金相图的分析：相图横坐标表示二元合金成分分数，纵坐标表示温度；特性点：纯金属熔点；特性线：液相线、固相线。二元合金结晶过程：液相线以上温度，合金为液相——到达液相线，合金开始结晶——液相线、固相线之间，合金液相、固相共存——到达固相线及一下，合金为固相。
三、本章重点 1、金属的晶体结构。 2、合金的晶体结构。 四、习题 一、填空题
1、晶体与非晶体的根本区别在于（ ）。
2、金属晶格常见的基本类型有（ ）、（ ）、（ ）三种。 3、实际金属的晶体缺陷有（ ）、（ ）、（ ）三种。 4、金属的晶粒愈细小，其强度（ ），塑性、韧性（ ）。 二、判断题
1、无论是纯金属，还是合金，其结晶过程都是恒温过程。（ ） 2、金属结晶的过程是晶核形成和晶核长大的过程。（ √）
3、一种金属元素与其它金属元素或非金属元素，经熔炼、烧结或其他方法结合成的物质叫合金。（ ×）
三、选择题
1、一般来说，细晶粒金属具有（ ）强度和韧性。
A 较高的 B 较低的 C 中等的 2、实际金属的结晶温度一般都（ B）理论结晶温度。
A 高于 B 低于 C 等于 四、名词解释
晶体 晶体缺陷 结晶 合金 固溶体 金属间化合物 五、简答题
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1、实际金属中存在的晶体缺陷对金属的力学性能有何影响？ 2、为什么希望得到细小晶粒组织？如何细化晶粒？
3、金属的晶粒大小对其力学性能有何影响？如何控制液态金属的结晶过程，以获得细小晶粒？
3 铁碳合金
一、学习目标
1、熟悉铁碳合金的基本组织的特点。 2、熟悉铁碳相图中的相、特性点和特性线。 3、熟悉典型铁碳合金结晶过程和组织转变。
4、掌握含碳量对铁碳合金组织转变和力学性能的影响。 二、基本内容 1、铁碳合金基本组织 1）纯铁的同素异构转变：
δ-Fe：1394oС以上固态铁，体心立方晶格。 γ-Fe：1394oС—912oС固态铁，面心立方晶格，。 α-Fe：912 oС以下固态铁，体心立方晶格。 2）铁碳合金基本组织：
铁素体：碳溶于α-Fe中所形成的间隙固溶体，用符号F表示。力学性能：塑性、韧性较好，强度、硬度低。
奥氏体：碳溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体，用符号A表示。力学性能：有良好塑性，强度、硬度较低。
渗碳体：是铁和碳组成的具有复杂晶格结构的间隙化合物，用符号Fe3C表示。力学性能：塑性、韧性几乎为零，硬度很高。
珠光体：是铁素体和渗碳体的机械混合物，用符号P表示。力学性能：介于铁素体和渗碳体之间，即综合性能良好。
莱氏体：1148oС—727oС时为奥氏体和渗碳体的机械混合物，用符号Ld表示；727 oС及以下时为珠光体和渗碳体的机械混合物，用符号Ld’表示。力学性能：与渗碳体相似，即硬度高、塑性差。
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2、铁碳合金相图 1）相图分析：
铁碳合金相图中的相：液相、δ铁素体、铁素体、奥氏体和渗碳体。 铁碳合金相图中的特性点：C、E、P、S。
铁碳合金相图中的特性线：ECF线、ES线、PSK线、GS线。 2）典型铁碳合金结晶过程和组织转变： 工业纯铁：含碳量≤0.0218%，室温平衡组织F。
亚共析钢：含碳量>0.0218%——<0.77%，室温平衡组织F+P。 共析钢：含碳量0.77%，室温平衡组织P。
过共析钢：含碳量>0.77%——<2.11%，室温平衡组织F+Fe3CⅡ。
亚共晶白口铸铁：含碳量≥2.11%——<4.3%，室温平衡组织P+ Fe3CⅡ+ Ld’。 共晶白口铸铁：含碳量4.3%，室温平衡组织Ld’。
过共晶白口铸铁：含碳量≥4.3%——<6.69%，室温平衡组织Fe3CⅠ+ Ld’。 3）含碳量对铁碳合金组织转变和力学性能的影响：
对平衡组织的影响：随着含碳量的增加，铁素体不断减少，渗碳体不断增加，渗碳体的形态和分布有所变化。
对钢力学性能的影响：：随着钢中含碳量的增加，钢的强度、硬度增加，而塑性、韧性下降，但当含碳量超过0.9%时，强度明显下降。
三、本章重点
含碳量对铁碳合金组织转变和力学性能的影响。 四、习题 一、填空题
1、写出铁碳合金组织的符号：铁素体（ ）、奥氏体（ ）、渗碳体（ ）、珠光体（ ）。
2、铁碳合金可以分为（ ）、（ ）、（ ）三种。
3、写出三种钢的含碳量：亚共析钢（ ）、共析钢（ ）、过共析钢（ ）。 二、判断题
1、碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体，称为奥氏体。（ ） 2、渗碳体的含碳量是6.69%。（ ）
3、碳在γ- Fe中的最大溶解度为2.11%。（ ）
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三、选择题
1、铁素体为（ ）晶格。
A 体心立方 B 面心立方 C 密排六方 2、奥氏体为（ ）晶格。
A 体心立方 B 面心立方 C 密排六方 3、渗碳体为（ ）晶格。
A 复杂 B 面心立方 C 密排六方 四、名词解释
同素异构转变 铁素体 奥氏体 渗碳体 五、简答题
1、简述含碳量对钢的组织和力学性能影响。
4 钢的热处理
一、学习目标
1、了解钢在加热和冷却时的组织转变；
2、掌握钢的退火、正火、淬火、回火的工艺特点、主要目的和用途； 3、了解钢的表面热处理。 二、基本内容
1、钢在加热和冷却时的组织转变 1）钢在加热时的组织转变：
钢的奥氏体化：把钢加热到临界温度以上，由室温下组织转变为奥氏体。其过程是：奥氏体晶核生成、晶核长大、残余渗碳体溶解和奥氏体均匀化。
奥氏体晶粒的长大及其控制：加热温度愈高和保温度时间愈长，奥氏体晶粒长的愈粗大，冷却后钢的性能愈差，所以要控制奥氏体晶粒的大小。在加热温度相同时，加热速度愈快，保温时间愈短，奥氏体晶粒愈小。
2）钢在冷却时的组织转变：
等温冷却转变：将奥氏体化的钢迅速冷却到临界温度以下的给定温度等温保持，使过冷奥氏体发生组织转变，待转变完成后再冷却到室温。
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