材料科学与工程专业英语(部分).doc

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1、1.3材料的结构材料的结构可以由几个水平决定，每个都会影响产物最后的行为。在最好的水平是可构成材料的单独的原子形成的结构。围绕原子核的电子的排布深远的影响了电的、磁的、热的和光的行为，可能也影响抗腐蚀性。此外，电子的排布影响了原子如何与其他原子结合，帮助确定了材料的种类——合金、陶瓷和聚合物。在下一个水平上，决定了原子在空间上的排布。合金、许多陶瓷和一些聚合物都有整齐的原子排布或晶体结构。晶体结构影响合金的力学性能，如延展性、硬度、强度。其他合金和更多的聚合物没有整齐的原子排布——这些非晶体或玻璃体金属表现出许多与晶体金属的不同。例如，玻璃体聚乙烯是透明的然而晶体聚乙烯是半透明的。这种原子排布

2、存在缺点，可能导致在性质上产生深远的改变。在许多合金、部分陶瓷和偶尔的聚合物中发现了晶粒结构。在颗粒之间，原子的排布改变了他的方向甚至影响的性质。晶粒的大小和形状在这个水平中扮演了重要的角色。最后，在大部分材料中呈现出多相且每一相都有唯一的原子排布和性能。控制大小、形状、分布和材料的主体部分相的总数提供了另一种途径去控制性质6.1钢的高温处理我们可以用多种途径改变钢的特性。首先，在含碳量不超过1.5%时，含有很少量碳的钢要比高含碳量的钢软一些。其次，我们可以把钢加热到某一临界的温度，然后使它以不同的速率冷却。在这个临界温度时，改变在金属的分子结构上开始发生。在退活处理中，我们把钢加热到超过临界

3、温度然后使它缓慢冷却这是因为合金会比退火前更软，更便于机械加工。退火还有第二个有点，这有助于消除存在于合金中的内应力。这些重要性会通过锻造或加工合金或通过快速冷却来。快速冷却的合金外部的收缩快于内部的。这会引起不均匀收缩，可能导致变形或开裂。缓慢冷却的合金相较与快速冷却不易产生这些内应力。另一方面，我们可以通过快速升温来加热钢。我们加热它超过临界温度，然后在水或一些其他液体中淬火。快速的温度致使钢的内部结构改变，这种高温钢比普通钢更易断裂。我们因此再次加热它至临界温度以下，缓慢冷却。这种处理叫回火。它有助于消除内应力，使钢不再像之前一样脆。回火钢的特性使得我们可将其用于高硬工具的制造。高碳钢要

4、比回火钢坚硬，但它也更难加工。这些高温处理发生于各种成形加工时。我们可以通过转动合金走过轧机的大卷口来得到钢条和钢片。冷轧压力比热轧压力高得多，但冷轧能够使操作人员生产出高精密且均匀的，表面光洁度更好的产品。其他的成形操作包括拉丝、浇铸模具和锻造。6.2.3奥氏体的分解奥氏体到珠光体的转变，实际上是奥氏体分解为纯净的铁素体和渗碳体的过程。在平衡温度下，转变是不可能发生的，因为原始奥氏体的自由能等于最终产物——珠光体的能量。只有当铁素体碳化物的混合物（珠光体）的自由能比奥氏体低，即具有一定过冷度时转变才会发生。当较低的转变温度，较高的过冷度和较大的自由能差时转变会在一个较高的速率下进行。在珠光体

5、转变中，新相与初始相有不同的成分；新相中大多是不含碳的铁素体，和含6.67%碳的渗碳体。基于这个原因，奥氏体到珠光体的转变，伴随着碳的扩散和再分配。扩散随着温度的降低而减小，因此，转变在一个较大过冷度下被延迟。因此，我们得到一个重要结论，就是过冷度（低于转变温度）对转变速率具有双面的影响。一方面，较低的温度（较高的过冷度）使奥氏体的过冷度和珠光体有较大的不同；另一方面，随着碳扩散速率的降低，转变速率减慢。综上所述，转变速率由于过冷度增加到一个特定值而增加，然后，随着过冷度的降低而降低。在727℃（A1线）到200℃之间，转变速率是0，因为727℃时的自由能是0，在200℃以下时的碳扩散速率是0

6、（更严格的说，对转变来说太低）。根据1939年Mirkin首先提出而后又在1941年被R.F.Mehl发展的理论来看，珠光体的形成过程是珠光体形核及其晶粒的长大过程。因此，珠光体在不同的过冷度下有不同的转变速率，实际上是在A1线和200℃之间，不同的过冷度对形核速率和晶粒长大速度的影响，形核结晶化参数和晶粒长大速率都等于0，并且在150~200℃之间具有一个最大过冷度。根据前面所说的，一旦条件具备，即奥氏体冷却至A1以下，碳的扩散速率将不再是0，并且结晶中心还会出现晶体，这一过程随时间的变化关系可以用转变动力曲线来描述，这条曲线显示的是珠光体数量和时间的关系。起始阶段的特点是转变速率很低，这一

7、阶段被称为孕育期。转变速率随着转变过程的进行而增加。他的最大值大约相当于50%的奥氏体转变成珠光体。然后，转变速率逐渐减小并最终停止。转变速率依据过冷度而定。在较低或较高的过冷度下转变过程发生的很缓慢，因为结晶速率和晶粒长大速度低，前者是由于自由能的不同，而后者是由于原子的流动扩散速率低。在动力曲线的顶点是转变速率的最大值，并且转变在一个很短的时间内完成。在高温（略低于过冷度）的条件下，转变进行的