《金属材料与热处理》的重难点浅析.doc

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1、《金属材列鸟藏处理》的瑋童皮施祈周庄职业高级中学诸英摘要：《金属材料与热处理》是专业性很强的课，对于一些规模较小的学校而言是很难配有金相实验室,所以在课堂教学中如何来弥补实践中的不足，就显得由为重要。关键词：晶体缺陷结晶组织转变《金属材料与热处理》课程是机械专业的一门从产生实践中发展起来的重要专业基础课。所以实践性和应用性很强，学习过程中不仅要注意系统的理论学习，而且必须注意密切联系实际，但由于知识抽象、理论性强，学生不易接受。本文就晶体缺陷和钢的组织转变等重点、难点结合这些年来的教学实践作一些剖析。第一部分有关金属晶体缺陷多方位判析，使概念形象化1、初

2、步了解晶体缺陷实际晶体结构相对于理想晶体结构存在着原子排列的不完整性，即晶体缺陷。所谓缺陷，不能理解为通常意义上的缺点。相反，晶体缺陷对金属许多性能有极其重要的影响，正是由于晶体缺陷的存在，使金属材料具备了某些性能。特别是对塑性变形，在强度和断裂方面起决定性的作用。2、进一步分析晶体缺陷的存在状况晶体缺陷具有点、线、面多种几何形态%1晶体缺陷具有活动性点缺陷：当一个处于平衡位置上的原子，总是在某一位置上作热振动。当温度升高时，原子平均动能增高，在全部原子中必有一些原子的动能高于或低于平均值。个另能量特别高的原子，就有可能克服周围原子对它的束缚而脱离，使原

3、来位置成为没有原子的空位，或进入晶格间隙成为间隙原子，或跑到金属表层。出现了空位和间隙原子，使它们周围的原子之间失去原有的平衡而造成歪扭，即晶格畸变。线缺陷：晶体某处有一列或若干列原子发生有规律的沿滑移面移动，更说明了晶体缺陷的运动性。位错的特点之一就是很容易在晶体中移动。金属材料的塑性变形便是通过位错运动来实现的。%1晶体缺陷具有变化性当一个间隙原子跳到空位处，成为平衡状态的原子，这样原间隙处的缺陷和空位的点缺陷都消失了。而原处于平衡位置的原子跳到晶格间隙处，又生成了新的晶体缺陷。再有当晶体被加热到高温，原有的细晶粒结构会自发长大为粗晶粒。一些晶界消失

4、，面缺陷减少，晶体缺陷的总数就减少了。③晶体缺陷具有相对性=1ni从宏观的角度看，金属材料中的晶体缺陷始终大量存在，且相对稳定。从微观的角度看，由于晶体缺陷的不断生成和消失，这一时刻与另一时刻的晶体缺陷不同。因此，任一时刻的晶体缺陷都是唯一的。3、分析晶体缺陷引起的变化各种晶体缺陷均会引起晶格畸变，包插正畸变和负畸变。这是微量几何尺寸方面的变化。正畸变（例如：间隙原子）使缺陷区域产生压应力；负畸变（例如：空位）使缺陷区域产生拉应力。各种晶体缺陷均处于不同程度的拉、压应力状态。这是材料内应力的本质。由于晶体内部分布着数量巨大、纵横交叉的各种缺陷，拉压应力相

5、互牵制、纠缠，限制总变形量并使继续增大变形难于进行。这可以由金属材料在反复弯曲时，由于空位、位错等缺陷的存在，相当于晶体内部存在着众多的通道，为原子的扩散、聚集提供了条件。而晶界处原子排列的混乱，更使该区域形成了结构起伏、能量起伏、浓度起伏的特殊区域。为新晶体的形核、长大提供了全面的条件。这是金属材料重结晶和再结晶的理论依据。二、联系相关知识，使概念网络化1.知识网络晶格畸变引起物理、化学.力学、工艺性能的变化便于合金原子固溶，使材料固溶强化便于原子扩散，应用于普通、化学热处理液态结晶重结晶再结晶冷热加工晶体缺陷2、知识精讲%1晶体缺陷是晶体材料在结晶和

6、加工时，产生和变化出来的。结晶可以是液态结晶或固态结晶，加工可以是冷加工或热加工。%1由于晶体缺陷导致晶格畸变，而晶格畸变直接引起机械、物理、化学、工艺性能的变化。%1晶体缺陷的存在，为异类原子的溶入提供途径和位置，成为置换原子或间隙原子，产生固溶强化。合金化是材料强化的重要手段。④由于晶体缺陷的存在，使原子能够方便地扩散、再聚集，使热处理得于进行。第二部分有关钢的组织转变一、归纳组织转变中的共性，有助于对热处理规律的认识共性之一：加热时珠光体转变为奥氏体钢在加热时的组织转变有：亚共析钢中铁素体+珠光体转变为奥氏体；共析钢中珠光体转变为奧氏体；过共析钢中

7、珠光体+渗碳体转变为奥氏体等多种转变。其中珠光体转变为奥氏体是基本、共有的组织转变。在成份、结构各不相同的铁素体和渗碳体二相间隔分布的珠光体中，何以会产生出完全不同于旧相成份、结构的奥氏体？深入分析珠光体转变为奥氏体的转变过程，就可以揭示出奥氏体晶核的形成以及奥氏体晶核长大规律。共性之二：新相优先在晶界（相界）处成核1:1钢在加热时或冷却时的组织转变，其新相优先在晶界（相界）处形核。其原因在于晶界具备了新相形核时需要的结构、浓度能量等方面的全部条件。晶界处是最后结晶的地方。原子排列混乱、缺陷多，晶格严重畸变且能量较髙，具有适宜新相成核和晶核长大的条件。深

8、刻认识这个问题对于控制新相晶粒的粒度以及热处理后保证材料的机械性能有着直接的现实