金属组织控制原理

组织控制原理考试一、填空201.相界面有三类(共格界面、半共格界面、非共格界面)2.固态相变的驱动力为(两相自由能差)，阻力为(界面能、应变能)3.奥氏体的形成过程为(奥氏体形核、奥氏体长大、渗碳体溶解、奥氏体均匀化)4.粒状珠光体的组织形态为(粒状渗碳体分布在a基体上) ;获得有三种方法，分别为(片状珠光体的低温退火、球化处理、调质处理)5. A1-4%Cu合金的时效过程为(G、P、B→相(G、P、II区)→相→Q相(CuA12))6.除两个元素(Co,A1)外，其余大多数合金元素均降低Ms点;合金元素(Mo,W)可有效抑制回火脆性7.含碳量为0. 15%的马氏体为(板条马氏体)，其亚结构为(位错)。

含碳量为1%的马氏体为(透镜片状马氏体)，其亚结构为(孪晶+位错)8.淬火钢回火的目的是(提高塑性、韧性，降低脆性，消除内应力)9.一般情况下，淬火回火工艺为:高碳钢(不完全淬火-低温回火)、中碳钢(完全淬火-中温回火)、低碳钢(完全淬火-低温回火)。

不完完低中低10.均匀化处理的目的(高温下通过原子扩散消除或减小铸件成分不均和偏离平衡态的组织，改善工艺、使用性能)11.脱溶沉淀的析出方式(连续沉淀析出、非连续沉淀析出、局部脱溶析出)14.典型的控制轧制主要分哪三个不同轧制阶段(奥氏体再结晶区轧制、奥氏体未再结晶区轧制(950°C-Ar3)、奥氏体和铁素体两相区轧制)15.淬火钢回火脆性有两类(低温回火脆性200~350°C)及产生的温度范围分别为(高温回火脆性450-650°C)16.先共析F和Fe3C的形态分别为(先共析F(片状、块状、网状);先共析Fe3C(片状、网状))二、名词解释16金属热处理：以固态相变为基础对材料进行加热、等温和冷却获得不同组织，具有满足不同工程要求的性能的加工工艺过程。

派敦处理：将奥氏体化的高碳钢丝经（600~650℃）铅浴等温处理后得到片间距极小的索氏体组织，然后利用薄渗碳体可以弯曲和产生塑性变形的特性进行深度冷拔，以增加铁素体片内的位错密度，形成了由许多位错网络组成的位错胞，细化了亚结构，从而使强度显著提高。

1金属热处理概念。

金属材料通过加热、保温和冷却获得不同组织，具有满足不同工程要求的性能的加工工艺过程。

2奥氏体化是钢热处理强化的必要途径，没有奥氏体化就没有随后的其他相变。

奥氏体的组织状态直接影响后续热处理的组织和性能。

随等温温度的降低或冷速的提高，分别转变为P、B、M3奥氏体相变过程4晶粒异常长大及原因？奥氏体晶粒随温度升高而逐渐长大，当超过某一温度生急剧长大的现象。

在铝脱氧的钢及Ti,Nb,V等元素的钢，奥氏体晶粒形成后，晶界上存在一些Al,Ti,Nb,V等碳氮化合物的微粒，阻止晶界移动，当温度升至晶粒粗化温度，碳氮化合物溶于奥氏体后，奥氏体晶粒出现快速长大。

过热，过烧和组织遗传1.珠光体重要性，不仅正确控制退火。

，正火，索氏体处理而且正确制定淬火工艺，以避免珠光体转变物。

2.珠光体组织类型，性能决定因素3.派登处理（铅浴处理）：（奥氏体化后）将高碳钢丝经铅浴等温处理后得到片间距极小的索氏体组织，然后利用薄渗碳体可以弯曲和产生塑性变形的特性进行深度冷拔，以增加铁素体片内的位错密度，形成了由许多位错网络组成的位错胞，细化了亚结构，从而使强度显著提高4粒状珠光体的组织形态和用途，获得的三种方法？粒状渗碳体分布在a基体上，作为预备热处理组织；改善加工性能。

片状碳化物的粒化，渗碳体领先形核、调质处理4.先析出F(片状、块状、网状)；先析出Fe3C(片状、网状5.钢的临界冷却速率：过冷奥氏体在冷却过程中不发生其它相变，完全转变为马氏体组织（包括残留奥氏体）的最低冷却速率6.合金元素对C曲线的影响？除CO外，均使P转变，c曲线右移-*Mn,W,Cr.强烈使P曲线右移，而对贝氏体转变不大，有利于获得B，Cr元素的铜，推迟贝氏体转变作用大于P有利于获得B.7.形变热处理：一种将塑性加工与热处理结合起来进行种种组合以谋求提高材料性能的方法，狭义：将以前作为独立工序进行的塑性加工热处理同时在一个工序中进行的工艺。

液态金属加工中的凝固控制是一个重要环节，因为它对产品的质量和性能有着显著的影响。

通过控制凝固过程，可以确保金属材料得到充分凝固，形成良好的组织和性能。

下面将从三个方面详细介绍液态金属加工中的凝固控制。

一、温度控制在液态金属加工中，温度是影响凝固过程的关键因素之一。

为了确保金属材料充分凝固，需要对加工过程中的温度进行精确控制。

通常，通过使用水冷装置或热管理系统来调节和控制温度。

在加工过程中，温度的波动可能会对金属材料的组织和性能产生不利影响。

因此，需要定期检查冷却系统的运行状况，确保其正常工作。

二、速度控制液态金属加工中的速度控制也是至关重要的。

在金属凝固过程中，过快的加工速度可能会导致金属材料变形或产生裂纹。

因此，需要根据金属材料的性质和加工设备的性能，合理设置加工速度。

同时，在加工过程中还需要密切关注金属材料的流动情况，避免过热或过冷现象的发生。

三、冷却速率控制冷却速率是影响金属材料凝固速度和组织结构的重要因素之一。

通过控制冷却速率，可以调整金属材料的凝固过程，使其达到最佳的性能和组织。

在液态金属加工中，通常使用水冷或空气冷却等方式来控制冷却速率。

通过调节冷却水的流量或空气的压力，可以实现对冷却速率的有效控制。

此外，还可以通过调整模具的结构和形状来改变金属材料的凝固过程，以达到最佳的凝固效果。

总之，液态金属加工中的凝固控制是一个综合性的过程，需要从温度、速度和冷却速率等多个方面进行考虑和控制。

通过精确控制这些因素，可以确保金属材料得到充分凝固，形成良好的组织和性能，从而提高产品的质量和性能。

这需要操作人员具备丰富的经验和专业知识，以及对设备和材料的深入了解。

金属组织控制原理课程设计概述金属组织控制是指对金属材料组织结构的过程加以控制，以达到物理、机械、化学等性质的要求。

金属组织控制原理课程是材料科学与工程专业的专业课程之一，它主要是介绍金属组织控制的基本理论、方法、工艺以及应用，为学生今后从事材料工程技术等领域提供必要的理论基础。

本课程设计主要是帮助学生更好地了解金属组织控制原理，掌握基本的实验技巧和实验思路，培养学生动手实践、科学思维和独立解决问题的能力。

实验设备与材料设备•金相显微镜•电子显微镜•光谱分析仪•冷却剂装置•试样切割机•试样磨削机•电子数字摄像机材料•碳素钢试样•不锈钢试样•铜合金试样•铝合金试样实验内容与步骤实验一：碳素钢的金属组织控制实验1.取碳素钢试样，切割和磨削成标准试样。

2.将试样放入冷却剂装置中进行淬火处理，并进行金相显微镜观察。

3.将试样取出并进行升温退火处理，然后进行金相显微镜观察。

4.进行硬度测试，记录测试结果并分析。

实验二：不锈钢的金属组织控制实验1.取不锈钢试样，切割和磨削成标准试样。

2.进行化学腐蚀处理，在显微镜下观察晶界和相界清晰度，并记录观察结果。

3.进行光谱分析，获取不锈钢的化学成分，并分析材料特性。

4.进行电子显微镜观察，并记录试样的微观结构发现。

实验三：铜合金的金属组织控制实验1.取铜合金试样，切割和磨削成标准试样。

2.在显微镜下观察透射电镜钨丝减薄技术，发现晶体中的位错数量与型态，并记录观察结果。

3.进行铜硫展宽实验，并记录展宽结果。

4.进行硬度测试，并进行材料性质分析。

实验四：铝合金的金属组织控制实验1.取铝合金试样，切割和磨削成标准试样。

2.进行电子显微镜观察，并记录试样的微观结构。

3.进行硬度测试和拉伸试验，记录测试结果并进行分析。

4.比较铝合金与其他合金的机械性能差别，并进行分析。

结论分析通过以上四个实验，我们可以掌握不同类别材料的组织控制方法、性能特点和试验操作技巧。

基础理论学习、工具使用技巧掌握以及操作实战能力的得到提高，从而为今后从事材料工程技术提供必要的理论基础和技术支持。

金属材料学AScience of Metal Materials课程编号：07310410学分：3学时： 45 （其中：讲课学时：41 实验学时：4 上机学时：0 ）先修课程：金属学、金属组织控制原理、金属材料强韧化、材料力学性能适用专业：金属材料工程。

教材：《金属材料学》，戴起勋主编，化学工业出版社，2012 年9月第2版开课学院：材料科学与工程学院一、课程的性质与任务：《金属材料学》是一门综合性应用性较强的专业主干课，是金属材料工程专业的核心课程。

在金属学、金属组织控制原理及工艺和力学性能等课程的基础上，系统介绍金属材料合金化的一般规律及金属材料的成分、工艺、组织、性能及应用的关系。

通过课堂讲授、实验等教学环节，使学生系统掌握有关金属材料学方面的知识，培养学生研究开发和合理应用金属材料的初步能力。

二、课程的基本内容及要求绪论（金属材料的过去、现在和将来）：1．教学内容（1）金属材料发展简史（2）现代金属材料（3）金属材料的可持续发展与趋势2．基本要求了解金属材料在国民经济中的地位与作用、金属材料的发展概况和本课程的性质、地位和任务。

第一章钢的合金化原理1．教学内容（1）钢中的合金元素：合金元素和铁基二元相图；合金元素对Fe-C相图的影响；合金钢中的相组成；合金元素在钢中的分布；（2）合金钢中的相变：合金钢加热奥氏体化，合金过冷奥氏体分解；合金钢回火转变；（3）金元素对强度、韧度的影响及其强韧化；（4）合金元素对钢工艺性能的影响；（5）微量元素在钢中的作用（6）金属材料的环境协调性设计基本概念；（7）钢的分类、编号方法。

2．基本要求（1）掌握钢中合金元素与铁和碳的作用；铁基固溶体、碳（氮）化合物的形成规律；合金元素在钢中的分布；合金元素对铁-碳状态图的影响（2）了解钢的分类、编号方法（3）掌握合金元素对合金钢工艺过程的影响（4）掌握合金元素对合金钢力学性能的影响规律（5）理解微量元素在钢中的作用（6）了解材料的环境协调性设计基本概念第二章工程构件用钢1.教学内容（1）工程构件用钢的服役条件及性能要求（2）普通碳素工程构件用钢、低合金（含微合金化）钢的合金化原则和有关的低合金钢，双相钢（3）提高高低碳工程构件用钢性能的途径：控轧、控冷、合金化等，了解工程构件用钢的发展趋势2.基本要求（1）了解工程构件用钢的服役条件及性能要求（2）掌握普通碳素工程构件用钢、低合金（含微合金化）钢的合金化原则和有关的低合金钢，双相钢（3）理解提高高低碳工程构件用钢性能的途径：控轧、控冷、合金化等，了解工程构件用钢的发展趋势第三章机器零用钢1．教学内容（1）机器零件用钢一般性能要求（2）机器零件用钢：调质钢、弹簧钢、低碳马氏体钢、轴承钢、高锰耐磨钢、渗碳钢、氮化钢、非调质钢等合金化原则和性能及其典型钢种（3）（超高强度钢简介）（4）理解典型机器零件用钢的选材思路和发展2．基本要求（1）掌握机器零件用钢一般服役条件及性能要求（2）掌握常用机器零件用钢的合金化原则和性能及其典型钢种（3）了解超强度钢（4）理解典型机器零件用钢的选材思路和发展第四章工具用钢1．教学内容（1）工具用钢的合金化、组织性能的特点及分类（2）低合金刃具钢的合金化，热处理特点，典型钢种。

凝固和组织控制原理一、课程介绍《凝固和组织控制原理》是材料科学与工程专业（金属材料工程模块）的主要学科基础课，是研究金属凝固过程相关现象及其物理本质的专业性课程。

本课程按照理论分析-研究手段-工程控制这一主线，以金属凝固过程的物理本质及影响凝固组织的主要因素作为核心内容，开展相关教学。

本课程旨在加深学生对金属材料凝固相关现象和知识的理解和掌握，为学习后续的课程做必要的知识储备；使学生进一步认识到金属材料的重要性，激发学生开展金属材料凝固相关前沿科学研究、推进凝固相关新技术应用的兴趣和热情。

本课程所涵盖的内容包括液态金属的结构与性质、凝固热力学与动力学、凝固过程中的传热与传质、单相合金，多相合金及金属基复合材料的凝固、凝固组织的控制、凝固缺陷、凝固新技术等内容，共10章，共32学时，全部为理论教学，以期末闭卷考试形式结课。

Introduction‘The principles of solidification and microstructure control’ is a specialized course concerning phenomenon and physical essence of solidification and is as well a required course for university students whose major is materials science and engineering. The course is focusing on the physical essence of solidification and main factors that affect the solidification microstructure, and the teaching activities is organized as theoretical analysis, research techniques and engineering control. The purpose of this course is threefold: Firstly, to deepen the understandings of the students about fundamentals of solidification of metallic materials, making them ready for the subsequent other courses. Secondly, to make students recognize the importance of metallic materials and thirdly, to stimulate their interests in frontier researches and development of novel techniques in solidification of metallic materials.The content of this course includes: structures and properties ofliquid metals, thermodynamics and kinetics of solidification, heat and mass transformation during solidification, solidifications of single-phase alloys, multi-phase alloys and metallic composites, control of solidification microstructures, solidification defects and new technologies of solidification. It will take 32 theoretical lessons. The examination adopts close-book mode.课程基本信息二、教学大纲1、教学目的《凝固和组织控制原理》是面向材料科学与工程专业（金属材料工程模块）本科生的一门学科基础课程。

金属学原理1.金属材料按金属材料性能方面所提出的要求分工艺性能和使用性能。

化学成分，原子集合体的结构以及内部组织是决定金属材料性能的内在基本因素。

2.金属学中称小单元为晶粒，它是组织的基本组成单位，各晶粒之间通过其界面相互紧密结合在一起，这些界面叫晶界。

组织包括晶粒的大小、形状、种类以及这种晶粒之间的相对数量和相对分布。

结构是指原子集合体中各原子的具体组合状态，当化学成分给定时，金属材料的某些性能主要是由结构类型所控制的，化学成分由冶炼来保证，结构组织除了成分制约外，还要由铸造条件、压力加工条件、特别是热处理条件来确定。

3.通常将那些基本上是由一种金属元素组成的材料或物质叫做纯金属。

凡是有益的，有意识的加入或存留在某一金属材料中一定数量的元素，称合金。

4.纯金属的典型结构模型分类有面心立方结构模型、密集六方结构模型和体心立方结构模型。

在晶胞的8个角上各有一个原子构成立方体，在立方体6个面的中心各有一个原子，把该晶体结构称之为面心立方晶胞，原子数是4个，体心立方晶胞中的原子数是2个。

5.凡是原子在三维空间按一定规律周期性排列的固体叫做晶体。

一条直线上相邻两原子中心的距离，称之为排列周期。

这条联结原子中心的直线所代表的方向称晶向。

无论是在代位固溶体或间隙固溶体中，在每个溶质原子周围的一定范围内，溶剂原子排列的正常规律性都会受到不同程度的干扰，这就叫点阵畸变。

配位数指晶体结构中与任何一个原子最近邻等距离的原子数量。

6.化学中把元素分为金属和非金属。

贡献出价电子的电子变为了正离子，浸在电子云中，靠运动于其间公有自由电子的静电作用结合起来，这叫做金属键。

金属原子易于丢失电子，非金属元素易取得电子。

7.在金属晶体学中原子结合键分离子键、共价键、金属键和极化键。

8.同一金属随温度（或压力）不同可出现的不同结构叫做同素异构现象。

在晶体学中常见的金属化合物分正常价化合物、电子化合物和尺寸因素化合物。

9.固溶体是溶质组元溶于溶剂点阵中而组成的单一的均匀固体。

钢铁冶金原理钢铁冶金是指利用矿石和其他原材料，通过高温熔炼和精炼的过程，将铁矿石中的铁元素提取出来，并添加其他合金元素，最终制成钢铁产品的工艺过程。

钢铁作为重要的金属材料，在现代工业生产和建设中起着不可替代的作用。

钢铁冶金原理是钢铁生产的基础理论，了解和掌握钢铁冶金原理对于提高钢铁生产的质量和效率具有重要意义。

首先，钢铁冶金原理涉及到的基本原理是金属矿石的熔炼和精炼。

金属矿石经过选矿和破碎后，首先要进行熔炼，将其加热至高温使其熔化，然后通过物理或化学方法将金属元素从矿石中提取出来。

在钢铁冶金中，主要是提取铁元素，因此熔炼的过程是非常关键的。

熔炼后，还需要进行精炼，通过去除杂质和控制合金成分的方法，使得最终的钢铁产品达到所需的化学成分和性能要求。

其次，钢铁冶金原理还涉及到金属合金的制备和调控。

钢铁产品通常是铁和其他合金元素的混合物，通过控制不同合金元素的含量和比例，可以获得不同性能和用途的钢铁产品。

例如，通过添加碳元素可以提高钢铁的硬度和强度，通过添加铬、镍等元素可以提高钢铁的耐腐蚀性能。

因此，了解不同合金元素对钢铁性能的影响，以及合金元素的添加和调控原理，对于钢铁冶金工艺的优化和改进至关重要。

最后，钢铁冶金原理还包括金属材料的相变和组织控制。

在钢铁冶金过程中，金属材料会经历固溶、析出、晶粒长大等相变过程，同时也会形成不同的金相和组织结构。

这些相变和组织结构对钢铁的性能和用途有着重要影响。

因此，掌握金属材料的相变规律和组织控制原理，可以指导钢铁生产过程中的热处理和工艺控制，从而获得理想的钢铁产品。

总之，钢铁冶金原理是钢铁生产过程中的基础理论，涉及到矿石熔炼、合金制备、相变组织控制等多个方面。

了解和掌握钢铁冶金原理，可以指导钢铁生产工艺的优化和改进，提高钢铁产品的质量和性能，满足不同领域的需求。

同时，钢铁冶金原理也是现代金属材料科学的重要组成部分，对于推动金属材料领域的研究和发展具有重要意义。

金属控制凝固与控制成型学院：材料学院一．学习心得及建议金属控制凝固与控制成型这门课虽然学时不长，但我觉得是一门比较有实际意义的课程。

它巩固了以往所学过的金属学等知识，最重要的是完完全全的把理论和实际结合了起来，把所学的理论知识应用到实际生产中并带来真正的经济效益。

传统的金属材料加工流程大致为原料→熔炼→铸坯→热加工→冷加工→热处理→零件加工，而通过控制凝固可以缩短工艺流程，使工艺流程变为从金属熔体→零件/构件，这就大大的提供了经济效益。

在这门课程中，令我印象最深刻的莫过于传统铸造后的金属组织和控制凝固后的金属组织的区别。

我们都知道传统铸造后的组织分为三个晶区：紧靠型壁的细晶区；紧接着是柱状晶区；最里面的是粗大的等轴晶区，其截面组织被形象的形容为冰糕组织，而控制凝固后的组织被形容为冰淇淋组织。

传统铸造出现冰糕组织是因为凝固过程中各个部位的温度不同、不均匀所造成的成分组织不均匀；而控制凝固所产生的冰淇淋组织是因为冷却过程中不断搅拌，使各部分的成分、组织强制均匀。

对大型构件实现逐步成形，从根本上避免大体积金属熔体同时浇铸凝固时的温度不均匀现象，消除成分、组织不均匀。

通过对这门课程的学习，我们学到了很多先进前沿的方法来加工和制备我们所需要的材料。

金属的控制凝固与控制成型大大缩短了工艺流程，但要真正实现精确的定量控制还需要继续向前发展。

我对这门课程的建议是虽然这门课程打开了我们的视野，把理论与实际很好的结合起来，但是这门课程有许多先进的设备和组织示意图，可能因为课时所限制，我没有看到这些设备在实际中的运行，所以对它的结构及控制运行是一知半解；再者有些组织示意图看的不是太懂，可能由于积累量太少和见的不多，希望老师们讲课可以对这些内容讲的更仔细些。

二．论述基于控制凝固理论，阐述大尺寸单晶制备原理及控制方法单晶的制备是非常有必要的，在研究晶体的结构、各向异性、超导性、核磁共振等都需要完整的单晶体；在工业上，大规模集成电路的关键和效率是大面积的、高度完整性的硅单晶；还有航空发动机高温合金单晶涡轮叶片，与定向柱状晶相比，在使用温度、抗热疲劳强度、蠕变强度和抗热腐蚀性等方面都具有更为良好的性能。