何謂固溶強化？置換固溶體和間隙固溶體的強化效果哪個大？為什麼？
答：固溶強化：在固溶體中，隨著溶質濃度的增加，固溶體的強度、硬度提高，而塑性、韌性有所下降的現象。
間隙固溶體的強化效果大於置換固溶體的強化效果。原因：溶質原子與溶劑原子的尺寸差別越大，所引起的晶格畸變也越大，強化效果越好。
間隙固溶體晶格畸變大於置換固溶體的晶格畸變
均勻形核的條件是什麼？答：①要有結構起伏與能量起伏；②液態金屬要過冷，且過冷度必須大於臨界過冷度；③結晶必須在一定溫度下進行。
根據結晶的熱力學條件解釋。為什麼金屬結晶時一定要有過冷度？冷卻速度與過冷度有什麼關係？
答：由熱力學第二定律知道，在等溫等壓條件下，一切自發過程都朝著使系統自由能降低的方向進行。液態金屬要結晶，其結晶溫度一定要低於理論結晶溫度tm，此時的固態金屬自由能低於液態金屬的自由能，兩相自由能之差構成了金屬結晶的驅動力。
要獲得結晶過程所必須的驅動力，一定要使實際結晶溫度低於理論結晶溫度，這樣才能滿足結晶的熱力學條件。過冷度越大，液、固兩相自由能的差值越大，即相變驅動力越大，結晶速度越快，所以金屬結晶必須有過冷度。冷卻速度越大，過冷度越大；反之，冷卻速度越小，則過冷度越小.
常溫下晶粒大小對金屬效能有何影響？根據凝固理論，試述細化晶粒的方法有哪些？
答：金屬的晶粒越細小，強度和硬度則越高，同時塑性韌性也越好。細化晶粒的方法：
控制過冷度，在一般金屬結晶時的過冷度範圍內，過冷度越大，晶粒越細小/變質處理，在澆注前往液態金屬中加入形核劑，促進形成大量的非均勻晶核來細化晶粒/振動、攪動，對即將凝固的金屬進行振動或攪動，一方面是依靠從外面輸入能量促使晶核提前形成，另一方面是使成長中的枝晶破碎，使晶核數目增加。
何謂鐵素體、奧氏體和滲碳體？他們的晶體結構如何？效能如何？
鐵素體：碳溶於α-fe中的間隙固溶體，用符號f或 α表示；為體心立方結構；強度硬度低，塑性韌性高。/奧氏體：
碳溶於γ-fe中形成的間隙固溶體，以符號a表示；為麵心立方結構；強度硬度低，塑性韌性高。滲碳體： 鐵與碳形成的間隙化合物fe3c，含碳量為ωc=6.
69%，可用cm表示；屬正交晶系，結構複雜；硬度高、塑性差，低溫下具有一定的鐵磁性。
試敘述滑移的本質。用位錯理論解釋晶體滑移時臨界切應力的理論值與實驗值相差十分懸殊的原因?答：
滑移的本質：位錯在切應力的作用下沿著滑移面逐步移動。 原因：
晶體在滑移時並不是滑移面上的原子一齊移動，而是位錯中心原子的逐一遞進，由乙個平衡位置轉移到另乙個平衡體置。位錯雖然移動了乙個原子間距，但只需位錯中心附近的少數原子作遠小於乙個原子間距的彈性偏移。因此位錯運動只需要乙個很小的切應力就可實現。
試用多晶體的塑性變形過程說明純金屬晶粒越細、強度越高、塑性越好的原因。答：根據 τ= nτ0關係式，應力集中的大小決定於塞積的位錯數目n，n越大，則應力集中也越大。
n與晶界到位錯源的距離l成正比。晶粒越小，晶界到位錯源的距離l越小，應力集中越小，晶粒越小，位錯運動所需外部施加的應力需要越大，巨集觀表現強度越高。
何謂加工硬化？產生原因和消除方法是什麼？答：
加工硬化：在塑性變形過程中隨著金屬內部組織的變化，金屬的機械效能將產生明顯的變化。隨著變形程度的增加，金屬的強度、硬度顯著公升高，而塑性、韌性則顯著下降，這一現象稱為加工硬化。
產生原因：位錯的運動和互動作用造成的。隨著塑性變形的進行，位錯密度不斷增加，因此位錯在運動時的相互交割加劇，結果即產生固定的割階、位錯纏結等障礙，使位錯運動的阻力增大，引起變形抗力增加，給繼續塑性變形造成困難，從而提高金屬的強度。
解決辦法：中間退火。
試述金屬材料冷塑變形對組織和效能的影響。答：金屬塑性變形後的組織與效能 ：
顯微組織出現纖維組織， 亞結構細化，出現形變織構以及殘餘應力。效能：材料的強度、硬度公升高，塑性、韌性下降；比電阻增加，導電係數和電阻溫度係數下降，抗腐蝕能力降低等。
金屬塑性變形後的組織結構的影響 ：1、顯微組織出現纖維組織，雜質沿變形方向拉長為細帶狀或粉碎成鏈狀，光學顯微鏡分辨不清晶粒和雜質。2、亞結構細化：
出現了由位錯團分隔開的位錯密度較高的區域：胞壁或亞晶界，即位錯
集中的地帶 3、出現形變織構：由於塑性變形的結果而使晶粒具有擇優取向的組織叫做變形織構
馬氏體轉變特點：無擴散性/切變共格性/馬氏體轉變具有特定的位向關係/馬氏體轉變在乙個溫度範圍內進行/馬氏體轉變具有不完全性/生長速度極快
退火的目的：1、消除偏析，使化學成分充分擴散達到均勻2、 降低硬度，便於切削加工3、消除或減少材料中的內應力，消除加工硬化，一遍進一步冷變形加工4、細化晶粒，改善組織或消除組織缺陷5、改善高碳鋼中碳化物的形態和分布，為零件最終熱處理做好組織準備
退火包括：完全退火（亞共析鋼）、不完全退火、等溫退火（亞共析剛）、球化退火（過共析鋼）、擴散退火（消除偏析）。。回火的目的：
1、可提高淬火鋼的塑性和韌性2、可降低或消除殘餘應力，防止已淬火的鋼件變形或開裂3、可以使不穩定的淬火組織轉變為教穩定的回火組織
固溶強化
隨溶質原子含量的增加，固溶體的強度硬度公升高，塑性韌性下降的現象稱為固溶強化。強化機理：一是溶質原子的溶入，使固溶體的晶格發生畸變，對滑移面上運動的位錯有阻礙作用；二是位錯線上偏聚的溶質原子形成的柯氏氣團對位錯起釘扎作用，增加了位錯運動的阻力；三是溶質原子在層錯區的偏聚阻礙擴充套件位錯的運動。
所有阻止位錯運動，增加位錯移動阻力的因素都可使強度提高。溶強化規律：①在固溶體溶解度範圍內，合金元素的質量分數越大，則強化作用越大；②溶質原子與溶劑原子的尺寸差越大，強化效果越顯著；③形成間隙固溶體的溶質元素的強化作用大於形成置換固溶體的元素；④溶質原子與溶劑原子的價電子數差越大，則強化作用越大。
方法：合金化，即加入合金元素。
什麼是再結晶溫度？影響再結晶溫度的因素有哪些？
再結晶溫度：經過嚴重冷變形(變形度在70％以上)的金屬，在約1小時的保溫時間內能夠完成再結晶(>95％轉變量)的溫度。再結晶溫度並不是乙個物理常數，這是因為再結晶前後的晶格型別不變，化學成分不變，所以再結晶不是相變。
影響再結晶溫度的因素：純度越高t再越低；變形度越大t再越低；加熱速度越小t再越高。
珠光體、貝氏體、馬氏體的特徵、效能特點是什麼？
片狀p 體，片層間距越小，強度越高，塑性、韌性也越好；粒狀p 體，fe3c 顆粒越細小，分布越均勻，合金的強度越高。第二相的數量越多，對塑性的危害越大；片狀與粒狀相比，片狀強度高，塑性、韌性差；上貝氏體為羽毛狀，亞結構為位錯，韌性差；下貝氏體為黑針狀或竹葉狀，亞結構為位錯，位錯密度高於上貝氏體，綜合機械效能好；低碳馬氏體為板條狀，亞結構為位錯，具有良好的綜合機械效能；高碳馬氏體為片狀，亞結構為孿晶，強度硬度高，塑性和韌性差。
說出低碳鋼（15、20）、中碳鋼（40、45）、共析鋼（t8）獲得良好綜合力學效能的最終熱處理工藝及組織。
低碳鋼：淬火加低溫回火，組織為回火馬氏體。中碳鋼：淬火加高溫回火，組織為回火索氏體。共析鋼：等溫淬火，組織為下貝氏體。
試述共析鋼加熱時，珠光體向奧氏體轉變的過程，影響轉變速度的因素是什麼？
答：加熱過程中奧氏體轉變過程可分為四步進行
第一階段：奧氏體晶核的形成。在珠光體轉變為奧氏體過程中，原鐵素體由體心立方晶格改組為奧氏體的麵心立方晶格，原滲碳體由複雜斜方晶格轉變為麵心立方晶格。
所以，鋼的加熱轉變既有碳原子的擴散，也有晶體結構的變化。基於能量與成分條件，奧氏體晶核在珠光體的鐵素體與滲碳體兩相交界處產生，這兩相交介面越多，奧氏體晶核越多。
第二階段：奧氏體的長大。奧氏體晶核形成後，它的一側與滲碳體相接，另一側與鐵素體相接。
隨著鐵素體的轉變（鐵素體區域的縮小），以及滲碳體的溶解（滲碳體區域縮小），奧氏體不斷向其兩側的原鐵素體區域及滲碳體區域擴充套件長大，直至鐵素體完全消失，奧氏體彼此相遇，形成乙個個的奧氏體晶粒。
第三階段：殘餘滲碳體的溶解。由於鐵素體轉變為奧氏體速度遠高於滲碳體的溶解速度，在鐵素體完全轉變之後尚有不少未溶解的「殘餘滲碳體」存在，還需一定時間保溫，讓滲碳體全部溶解。
第四階段：奧氏體成分的均勻化。即使滲碳體全部溶解，奧氏體內的成分仍不均勻，在原鐵素體區域形成的奧氏體含碳量偏低，在原滲碳體區域形成的奧氏體含碳量偏高，還需保溫足夠時間，讓碳原子充分擴散，奧氏體成分才可能均勻。
影響轉變速度的因素：加熱溫度、原始組織、化學成分
試比較索式體、屈式體、馬氏體與回火索式體、回火屈式體、回火馬氏體之間的形成條件、組織形態、和效能上的差別。索式體：650-600度形成的珠光體，為細片狀有高塑性，高強度硬度。
回火索式體：淬火鋼在500-650度回火時得到的滲碳體聚集成較大的顆粒鐵素體多為多邊形，為鐵素體和粗粒狀滲碳體的機械混合物，鋼具有強度，塑性，韌性，都較好的綜合機械效能。/屈式體：
600-550度溫度範圍內的珠光體，極細的珠光體//回火屈式體：中溫回火溫度一般在350-500度之間，針狀a相與無共格聯絡的細小的粒狀與片狀滲碳體組成，高彈性高強度高硬度，良好的塑性和韌性，用於彈簧零件//馬氏體：奧氏體快速冷卻得到板條狀和片狀（中高c）高硬度強度韌性差。
硬而脆//回火馬氏體：低溫回火，隱晶馬氏體加細粒狀碳化物，高強度硬度和耐磨性，降低了淬火應力和脆性。滾動軸承。
固溶體與金屬化合物有何異同點？
相同點：都具有金屬的特性；//不同點：結構不同，固溶體的結構與溶劑的相同，金屬化合物的結構不同於任一組元；鍵合方式不同，固溶體為金屬鍵，金屬化合物為金屬鍵、共價鍵、離子鍵混合鍵；效能不同，固溶體的塑性好、強度、硬度低，金屬化合物，硬度高、熔點高、脆性大；在材料中的作用不同固溶體多為材料的基體，金屬化合物為強化相
說明冷變形金屬在加熱過程中各階段組織與效能的變化。答：金屬經冷塑性變形後，由於其內部亞結構細化、晶格畸變等原因，處於不穩定狀態，具有自發地恢復到穩定狀態的趨勢。
但在室溫下，由於原子活動能力不足，恢復過程不易進行。若對其加熱，因原子活動能力增強，就會使組織與效能發生一系列的變化。1、回覆當加熱溫度較低時，原子活動能力尚低，故冷變形金屬的顯微組織無明顯變化，仍保持著纖組織的特徵。
此時，因晶格畸變已減輕，使殘餘應力顯著下降。但造成加工硬化的主要原因未消除，故其機械效能變化不大。但某些物理、化學效能發生明顯的變化，如電阻顯著減小，抗應力腐蝕能力則提高。
2、再結晶當加熱溫度較高時，將首先在變形晶粒的晶界或滑移帶、孿晶帶等晶格畸變嚴重的地帶，通過形核與長大方式進行再結晶。冷變形金屬在再結晶後獲得了新的等軸晶粒，因而消除了冷加工纖維組織、加工硬化和殘餘應力，使金屬又重新恢復到冷塑性變形前的狀態。3、晶粒長大冷變形金屬再結晶後，一般都得到細小均勻的等軸晶粒。
但繼續公升高加熱溫度或延長保溫時間，再結晶後的晶粒又會逐漸長大，使晶粒粗化。
金屬學及熱處理
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金屬學與熱處理總結 版
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