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对于金属而言，其结构包括几个方面？并谈谈对他们的理解，举例说明该结构对金属性能的影响。 在实际分析中，对某一零件怎样从其组织、结构、成分和工艺上来达到所需性能，试举例。 为什么凡是阻碍位错运动的因素都能提高材料强度？试举例说明。强度指标δs、δb和δk分别指什么，其中哪些因素是提高材料强度的关键因素？
1.金属而言，其结构包括：键合结构，晶体结构，组织结构；
首先是金属键, 处于聚集状态的金属原子将价电子贡献出来，为整个原子集体所共有，形成电子云。贡献出价电子的原子，变成正离子，沉浸于电子云中，依靠运动于其间的公有化自由电子的静电作用而结合—形成金属键—没有饱和性和方向性。
用金属键的特点解释金属特性
导电性 — 自由电子在电场作用下定向移动形成电流 ；导热性— 自由电子的运动和正离子振动；正电阻温度系数 — 正离子或原子的振幅随温度的升高增大，阻碍自由电子的定向运动，使电阻升高；金属光泽 — 电子跃迁吸收或放出可见光；延展性 —无饱和性和方向性。
晶体 → 原子在三维空间按照一定的规律周期性的重复排列。具有固定的熔点、各向异性。不同方向上的性能，表现出差异，称为各向异性。晶体结构：指晶体中原子（或离子、分子、原子集团）的具体排列情况，也就是晶体中的质点（也叫基元，可以是原子、离子、分子或者原子集团）在三维空间中有规律的周期性重复排列方式。 （1）．金属晶体结构与金属导电性的关系
在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由电子的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下自由电子就会发生定向运动，因而形成电流，所以金属容易导电。 （2）．金属晶体结构与金属的导热性的关系
金属容易导热，是由于自由电子运动时与金属离子碰撞把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。 （3）．金属晶体结构与金属的延展性的关系
金属晶体中由于金属离子与自由电子间的相互作用没有方向性，各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。
组织结构决定性能。我们可采用适当的工艺, 改变组织结构, 从而改善零件的使用性能, 挖掘金属材料的潜力, 提高产品的内在质量。
我们可通过冷塑变形的方法, 使组织纤维化, 使晶格发生歪扭, 产生加工硬化, 提高材料的强度和硬度。这是提 高纯金属和单相组织强度、硬度的重要途径。例如铜器皿的加工, 就经常采用这种工艺方法。
热处理是通过加热、保温、冷却的方法, 改变金属材料的内部组织结构, 从而改善材料的性能的一种工艺方法。 热处理工艺使用非常广泛。尤其是钢铁碳合金, 由于铁具有同素异构现象, 就使钢有了多种多样的热处理方法, 通过热处理以获得我们所需要的机械性能。热处理种类繁多, 有退火、正火、淬火、回火、化学热处理等。根据目的的
不同, 选择的热处理方法就不同, 组织和性能的变化亦不相同。
可以均匀组织、细化晶粒、提高材料的机械性能。完全退火可以细化组织, 均匀组织。扩散退火能使钢的成分 均匀化, 消除编析。正火同样可以细化晶粒, 提高强度和硬度。
可以改变第二相的形状。球化退火能把过共析钢中的网状渗碳体变为颗粒状, 改善工件的切削加工性, 减少
钢在淬火中的变形开裂倾向。再结晶退火能消除冷加工后晶格的畸变, 消除加工硬化, 使材料恢复到原来的好的塑 性, 以便继续压力加工。
可以改变第二相的分布。通过淬火, 将第二相留在晶体内, 成为过饱和的固溶体—得到高硬度的马氏体。 硬铝合金则通过“ 时效”析出第二相强化相, 以达硬化的目的。
通过淬火—回火工艺改变钢中第二相的形状、大小及分布, 调整获得所需的机械性能。通过淬火—低温
回火, 得到“ 回火马氏体”组织, 获得高硬度、高耐磨性的性能通过淬火—中温回火, 得到铁素体与极细状的粒状 渗碳体组成的回火屈氏体, 得到高强度、高弹性极限和屈服极限的性能通过淬火—高温回火—“ 调质” , 获得 细小而均匀的粒状渗碳体组织—回火索氏体, 与热处理前的钢相比, 其硬度、塑性相差不多, 但强度、韧性则大大 提高。
化学热处理是将钢件表层渗入某种化学物质, 改变表层化学成分有的还应经热处理以达到改变表面性能 的一种工艺方法。
3. δs、δb和δk
δs——屈服强度，材料开始产生塑形变形时的应力δb——抗拉强度，试样断裂前承受的最大应力δk——断裂强度，试样断裂时的应力 屈服强度
材料结构与性能习题
