工程材料及热处理
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工程材料及热处理一、引言工程材料是现代工业和科技领域中不可或缺的一部分，广泛应用于建筑、机械、电子、航空航天、交通运输等领域。
热处理是工程材料加工过程中的重要环节，通过改变材料的内部结构，提高其力学性能、物理性能和化学性能。
本文将详细介绍工程材料的分类、性能与特点、热处理原理、常见热处理工艺、材料选用原则、材料检测与评估、热处理设备与工艺优化以及工程材料应用领域。
二、工程材料分类工程材料可分为金属材料和非金属材料两大类。
金属材料包括钢铁材料、有色金属材料和合金等；非金属材料包括塑料、橡胶、陶瓷、玻璃等。
这些材料在性能上各有特点，适用于不同的工程领域。
三、材料性能与特点1.金属材料：具有较高的强度、塑性和韧性，具有良好的导电性和导热性。
不同的金属材料在耐磨性、耐腐蚀性等方面也表现出不同的特点。
2.非金属材料：具有轻质、高强、耐腐蚀等特点，且具有良好的绝缘性能。
非金属材料在加工过程中具有较好的可塑性和可加工性。
四、热处理原理热处理是通过加热、保温和冷却等工艺手段，改变材料的内部结构，从而提高其力学性能和物理性能。
热处理过程中，材料的内部原子或离子重新排列，形成新的晶体结构，从而改变材料的性质。
五、常见热处理工艺1.退火：将材料加热到一定温度后保温一段时间，然后缓慢冷却至室温。
退火可以消除材料的内应力，改善其组织和性能。
2.淬火：将材料加热到一定温度后迅速冷却，使材料表面硬化而内部保持韧性。
淬火可以提高材料的硬度和耐磨性。
3.回火：将淬火后的材料加热到一定温度后保温一段时间，然后缓慢冷却至室温。
回火可以消除材料的内应力，改善其组织和性能。
4.表面处理：通过化学或电化学方法对材料表面进行处理，提高其耐磨性、耐腐蚀性和抗氧化性等性能。
六、材料选用原则1.根据工程要求选择合适的材料类型和牌号；2.考虑材料的性能参数，如强度、硬度、韧性等；3.考虑材料的耐腐蚀性、耐磨性等特殊要求；4.考虑材料的加工工艺和经济性等因素。
《工程材料与热处理》(适用中职生源)
《工程材料与热处理》课程标准课程名称：工程材料与热处理课程性质：专业基础课学分：3.5计划学时：60适用专业：机械设计与制造1.前言1.1课程性质工程材料与热处理机制专业学生必修的一门专业基础课。
是一门应用性和综合性很强的课程，使学生通过理论教学，获得常用机械工程材料、金属热加工和热处理的基本知识，为学习后续课程及形成综合职业能力打下必要的基础。
1.2设计思路本课程根据机械行业技术专业发展需要和完成职业岗位实际工作任务所需要的知识、能力、素质要求选择课程内容，从“任务与职业能力”分析出发，设定职业能力培养目标。
通过绪论\金属材料力学性能、纯金属与合金的晶体结构与结晶、铁碳合金相图、钢的热处理、常用钢材及选用、铸铁、非铁金属材料、非金属材料、铸造成型工艺、锻压成形工艺、焊接成形工艺、机械零件的毛坯成形综合选材等十三个任务的学习，让学生在了解金属材料特性，各毛培成形工艺过程的基础上，初步形成合理选择零件材料及毛坯加工成形方法的能力，培养学生解决实际问题的能力。
在课程实施过程中，充分利用课程特征，加大学生工程体验的教学设计，激发学生的主体意识和学习兴趣。
2.课程目标2.1总体目标学习并掌握常用材料特性和用途、掌握常用材料的热处理方法与作用和用途，使学生能合理选择材料和进行合理的热处理，从而培养适合专业发展需要的专门人才。
2.2具体目标2.2.1能力目标：1.具有根据零件的使用要求选择零件材料的能力；2.初步具有选择钢材热处理方法的能力；3.初步具有选择零件毛坯成形方法的能力。
2.2.2知识目标：1.以铁碳合金的成分组织温度性能为主线，了解四者的相互关系和变化规律的基础知识，初步具有根据零件的使用要求选择零件材料的能力;2.了解钢材在实际加热和冷却时内部组织的变化及其对钢材性能的影响，了解各种热处理方法的目的、工艺和应用，初步具有选择钢材热处理方法的能力；3.了解毛坯的成形方法和基本工艺过程，初步具有选择零件毛坯成形方法的能力。
工程材料及金属热处理知识
工程材料及金属热处理知识工程材料是指用于机械、建筑、电气等领域的材料。
它们通常需要具有高强度、耐腐蚀、耐磨损等特性。
工程材料可以分为金属材料、非金属材料和复合材料。
金属材料是最常见的工程材料，包括铁、钢、铜、铝、镁等金属以及它们的合金。
金属材料具有良好的导电性、导热性、高强度和塑性。
常见的金属材料处理方法有退火、淬火、回火、冷作等。
其中，淬火是加热金属到一定温度后迅速冷却，目的是增加材料的硬度和强度；回火则是通过再次加热金属来减轻淬火后的内应力，使得金属具有更好的韧性。
非金属材料包括塑料、橡胶、陶瓷等。
它们通常具有较低的密度、化学稳定性、耐腐蚀和绝缘性。
热处理方法主要包括退火、烧结和化学处理。
复合材料是将不同材料组合在一起形成的新材料，如碳纤维增强塑料、玻璃纤维增强塑料等。
这种材料结合了各种材料的优点，因此在许多领域都有广泛的应用。
金属的热处理是一种改变金属结构和性质的方法。
经过热处理，金属可以获得更高的硬度、强度和耐蚀性。
以下是一些金属热处理方法的描述：退火：将金属加热到适当温度，保持一段时间后缓慢冷却。
该方法可使金属软化、去除内部应力，并提高延展性和冲击性能。
淬火：将金属加热到一定温度，然后迅速冷却。
这会使金属的组织产生变化，从而提高硬度和强度。
回火：通过在较低的温度下将金属加热一段时间，以达到减轻淬火后产生的内部应力的目的。
正火：将金属加热到适当的温度，然后在空气中自然冷却。
这样的过程可以增加材料的硬度和强度。
淬化：使用醇类或水溶液使淬火后的金属变脆，然后在热水中浸泡一段时间来恢复其硬度和强度。
热处理对于工程材料的重要性不言而喻。
能够正确选择和使用热处理方法将有助于确保材料能够耐用、稳定地运行，并具有所需的物理和化学性质。
工程材料及热处理复习资料
一．名词解释题间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂的晶格间隙中所形成的固溶体。
再结晶：金属发生重新形核和长大而不改变其晶格类型的结晶过程。
淬透性：钢淬火时获得马氏体的能力。
枝晶偏析：金属结晶后晶粒内部的成分不均匀现象。
时效强化：固溶处理后铝合金的强度和硬度随时间变化而发生显著提高的现象。
同素异构性：同一金属在不同温度下具有不同晶格类型的现象。
临界冷却速度：钢淬火时获得完全马氏体的最低冷却速度。
热硬性：指金属材料在高温下保持高硬度的能力。
二次硬化：淬火钢在回火时硬度提高的现象。
共晶转变：指具有一定成分的液态合金,在一定温度下,同时结晶出两种不同的固相的转变。
比重偏析：因初晶相与剩余液相比重不同而造成的成分偏析。
置换固溶体：溶质原子溶入溶质晶格并占据溶质晶格位置所形成的固溶体。
变质处理：在金属浇注前添加变质剂来改变晶粒的形状或大小的处理方法。
晶体的各向异性：晶体在不同方向具有不同性能的现象。
固溶强化：因溶质原子溶入而使固溶体的强度和硬度升高的现象。
形变强化：随着塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象。
残余奥氏体：指淬火后尚未转变，被迫保留下来的奥氏体。
调质处理：指淬火及高温回火的热处理工艺。
淬硬性：钢淬火时的硬化能力。
过冷奥氏体：将钢奥氏体化后冷却至A1温度之下尚未分解的奥氏体。
本质晶粒度：指奥氏体晶粒的长大倾向。
C曲线：过冷奥氏体的等温冷却转变曲线。
CCT曲线：过冷奥氏体的连续冷却转变曲线。
马氏体：含碳过饱和的α固溶体。
热塑性塑料：加热时软化融融，冷却又变硬，并可反复进行的塑料。
热固性塑料：首次加热时软化并发生交连反应形成网状结构，再加热时不软化的塑料。
回火稳定性：钢在回火时抵抗硬度下降的能力。
可逆回火脆性：又称第二类回火脆性，发生的温度在400～650℃，当重新加热脆性消失后，应迅速冷却，不能在400～650℃区间长时间停留或缓冷，否则会再次发生催化现象。
过冷度：金属的理论结晶温度与实际结晶温度之差。
工程材料及热处理——材料的力学性能和工艺性能
第三节 材料的工艺性能
材料的成型 铸造、拉、拔、挤、压、锻 车、钳、铣、刨、磨
材 料 加 工
材料的切削
材料的改性
材料的联接
合金化、热处理
焊接、粘接
工程材料的工艺性能主要有铸造性能、锻压性能、 焊接性能、切削加工性能、热处理性能。
具体实验条件及应用范围参见表1-2
优点：操作简便，直接读数，压痕小，应用范围最广。 缺点：需在试样不同部位测定，取平均值。
3.维氏硬度 (HV)
维氏硬度计
顶角为136°的金刚石正四棱锥压头 压痕两条对角线的平均长度d
维氏硬度值不需要计算，一般是根据d查表得出。
优点：压痕浅，轮廓清晰，数值准确，硬度范围广，广泛 应用于测量金属镀层、薄片材料、化学热处理后的 表面硬度和显微硬度。 缺点：不适合成批生产的检验，测量效率低于洛氏硬度。
Titanic号钢板和近代船用钢板的冲击试验结果比较
Titanic
近代船用钢板
六、疲劳极限
1.疲劳现象
材料在交变载荷作用下，尽管零件所受的应力低于屈服点, 但经过较长时间的工作后,在一处或几处产生局部永久性累积损 伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂，这种现象 称为疲劳。
2.疲劳极限σ-1
四、硬度（Hardness）
材料的软硬程度，表征抵抗局部变形或破坏的能力。 压入法测量硬度常用的方法有： 压入法 弹性回跳法
肖氏 布氏、洛氏、维氏
划痕法
莫氏
1.布氏硬度 (HBS/HBW)
布氏硬度计
数值一般不需计算，而用带有刻度盘的 放大镜测量出压痕的直径，直接由表查得硬 度值大小，一般只标大小而不标单位。
摆锤式冲击试验
AK mgH mgh mg( H h)
工程材料及热处理(完整版)
工程材料及热处理一、名词解释（20分）8个名词解释1.过冷度：金属实际结晶温度T和理论结晶温度、Tm之差称为过冷度△T，△T=Tm-T。
2.固溶体：溶质原子溶入金属溶剂中形成的合金相称为固溶体。
3.固溶强化：固溶体的强度、硬度随溶质原子浓度升高而明显增加，而塑、韧性稍有下降，这种现象称为固溶强化。
4.匀晶转变：从液相中结晶出单相的固溶体的结晶过程称匀晶转变。
5.共晶转变：从一个液相中同时结晶出两种不同的固相6.包晶转变：由一种液相和固相相互作用生成另一种固相的转变过程，称为包晶转变。
7.高温铁素体：碳溶于δ-Fe的间隙固溶体，体心立方晶格，用符号δ表示。
铁素体：碳溶于α－Fe的间隙固溶体，体心立方晶格，用符号α或F表示。
奥氏体：碳溶于γ-Fe的间隙固溶体，面心立方晶格，用符号γ或F表示。
8.热脆（红脆）：含有硫化物共晶的钢材进行热压力加工，分布在晶界处的共晶体处于熔融状态，一经轧制或锻打，钢材就会沿晶界开裂。
这种现象称为钢的热脆。
冷脆：较高的含磷量，使钢显著提高强度、硬度的同时，剧烈地降低钢的塑、韧性并且还提高了钢的脆性转化温度，使得低温工作的零件冲击韧性很低，脆性很大，这种现象称为冷脆。
氢脆：氢在钢中含量尽管很少，但溶解于固态钢中时，剧烈地降低钢的塑韧性增大钢的脆性，这种现象称为氢脆。
9.再结晶：将变形金属继续加热到足够高的温度，就会在金属中发生新晶粒的形核和长大，最终无应变的新等轴晶粒全部取代了旧的变形晶粒，这个过程就称为再结晶。
10.马氏体：马氏体转变是指钢从奥氏体状态快速冷却，来不及发生扩散分解而产生的无扩散型的相变，转变产物称为马氏体。
含碳量低于0.2%，板条状马氏体；含碳量高于1.0%，针片状马氏体；含碳量介于0.2%-1.0%之间，马氏体为板条状和针片状的混合组织。
11.退火：钢加热到适当的温度，经过一定时间保温后缓慢冷却，以达到改善组织提高加工性能的一种热处理工艺。
12.正火：将钢加热到3c A或ccmA以上30-50℃，保温一定时间，然后在空气中冷却以获得珠光体类组织的一种热处理工艺。
工程材料及热处理
目 录
• 工程材料概述 • 金属材料 • 非金属材料 • 材料的选择与加工工艺 • 材料性能的检测与评价
工程材料概述
01
定义与分类
定义
工程材料是指在工业生产和工程建设 中使用的各种金属、非金属和复合材 料。
分类
根据材料的组成、结构和性能特点， 工程材料可分为金属材料、非金属材 料和复合材料等。
材料的物理与机械性能
物理性能
包括密度、热膨胀系数、热导率、电导 率等，这些性能决定了材料在不同环境 下的表现。
VS
机械性能
包括硬度、强度、韧性、耐磨性等，这些 性能决定了材料在受力或受冲击时的表现 。
材料的应用领域
航空航天
需要高强度、轻质、耐 高温的材料，如钛合金
和铝合金。
汽车制造
需要高强度、耐腐蚀、 轻质的材料，如高强度
国家标准
行业标准
根据国家制定的相关标准，对材料的性能 进行评估和比较。
根据行业制定的相关标准，对材料的性能 进行评估和比较。
企业标准
客户要求
根据企业制定的相关标准，对材料的性能 进行评估和比较。
根据客户提出的具体要求，对材料的性能 进行评估和比较。
材料性能的优化与改进
材料成分优化
通过调整材料的化学成分，改善其性能， 如提高强度、韧性、耐腐蚀性等。
钢和铝合金。
建筑领域
需要耐久性、防火性能 好的材料，如混凝土和
钢材。
电子产品
需要导电、导热性能好 的材料，如铜和铝。
金属材料
02
钢铁材料
碳钢
碳钢是一种以铁为主要元素，碳 含量一般在2.0%以下的铁碳合金。
根据碳含量的不同，碳钢的性能 和用途也有所不同。
工程材料及热处理
工程材料及热处理工程材料是指在工程设计和制造中所使用的材料，其性能和特性直接影响着工程产品的质量和使用寿命。
而热处理则是指通过加热、保温和冷却等工艺，改变材料的组织结构和性能，以达到提高材料硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性的目的。
本文将对工程材料及其热处理进行介绍和分析。
首先，工程材料包括金属材料、非金属材料和复合材料。
金属材料是工程中使用最广泛的材料，包括钢、铝、铜、镍等，具有优良的导热性、导电性和机械性能，常用于制造结构件、零部件和工具。
非金属材料包括塑料、橡胶、陶瓷等，具有轻质、绝缘、耐腐蚀等特点，常用于制造绝缘材料、密封件和化工设备。
复合材料是由两种或两种以上的材料组成，具有综合性能优异的特点，如碳纤维复合材料、玻璃钢复合材料等，广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域。
其次，热处理是对金属材料进行加热、保温和冷却等工艺处理，以改变其组织结构和性能。
常见的热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火等。
退火是将金属材料加热至一定温度，然后缓慢冷却，以减少内部应力、改善塑性和韧性。
正火是将金属材料加热至一定温度，然后在油或水中急冷，以提高硬度和强度。
淬火是将金属材料加热至一定温度，然后在油或水中急冷，使其获得高硬度和强度。
回火是将经过淬火处理的金属材料加热至一定温度，然后冷却，以降低脆性和提高韧性。
最后，工程材料的选择和热处理工艺的应用是工程设计和制造中至关重要的环节。
在选择工程材料时，需要考虑其力学性能、耐磨性、耐腐蚀性、导热性、导电性等因素，以满足工程产品的使用要求。
在应用热处理工艺时，需要根据材料的种类和要求，选择合适的加热温度、保温时间和冷却方法，以获得理想的组织结构和性能。
同时，还需要注意控制热处理过程中的各项参数，以确保产品质量和稳定性。
综上所述，工程材料及热处理是工程设计和制造中不可或缺的重要内容，对工程产品的质量和性能有着直接的影响。
因此，工程技术人员需要对工程材料的性能和特性有深入的了解，熟悉各种热处理工艺和方法，以保证工程产品的质量和可靠性。
工程材料及热处理
工程材料及热处理
工程材料是指用于各种工程和制造领域的材料，包括金属材料、聚合物材料、
复合材料等。
而热处理是指通过加热和冷却过程来改变材料的性能和结构。
工程材料的选择和热处理工艺对于产品的质量和性能具有至关重要的影响。
首先，工程材料的选择是工程设计中的重要环节。
不同的工程应用需要不同的
材料，比如在机械制造领域，需要具有良好机械性能和耐磨性的金属材料；在建筑领域，需要具有良好耐候性和耐腐蚀性的材料。
因此，工程师需要根据不同的工程要求选择合适的材料，以确保产品的性能和可靠性。
其次，热处理是改善材料性能的重要手段。
热处理可以通过改变材料的晶粒结构、组织形态和化学成分来提高材料的硬度、强度、韧性和耐磨性。
常见的热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火等，每种工艺都有其特定的应用领域和效果。
通过合理的热处理工艺，可以使材料达到最佳的性能状态，满足工程设计的要求。
此外，工程材料的热处理还可以改善材料的加工性能。
在金属加工过程中，材
料的硬度和韧性对于加工工艺和工具的选择具有重要影响。
通过热处理可以调节材料的硬度和韧性，提高其加工性能，降低加工难度，提高加工效率。
总的来说，工程材料及热处理是工程设计和制造过程中不可或缺的环节。
工程
师需要充分了解不同材料的性能和特点，选择合适的材料，并通过合理的热处理工艺来改善材料的性能，以确保产品的质量和可靠性。
只有在工程材料的选择和热处理工艺的合理应用下，才能生产出性能优良的工程产品，满足不同工程领域的需求。
工程材料与热处理
绪论工程材料的分类及发展趋势一、工程材料的简述1、工程材料是人类生产生活的物质基础，反映人类的文明程度。
历史上就以材料进行命名的。
例：石器时代、青铜器时代、铁器时代等。
2、材料的性能材料的组织、结构所决定的。
材料的结构：材料中的原子的结构及原子间的具体结合方式。
材料的组织：用肉眼或不同放大倍数显微镜所观察的形貌。
二、工程材料的分类（图0.1）1、根据物质的形状、用途、结构等分类（本课程的研究主要是金属材料）例：工业工程、物质结构、用途…习惯上分类为：金属材料：纯金属、合金金属或黑色金属、有色金属两种分类。
金属：有良好的导电性和导热性，有一定的强度和塑性并具有光泽的物质。
纯金属：是某种金属元素组成的物质；强度、硬度低，而且冶炼困难，价格高。
合金：两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素组成的金属材料。
2、新型号材料的发展三、课程研究金属材料的结构（微观）、物理性能、化学性能、力学性能、工艺性能。
工程材料的生产过程概述一、钢铁材料生产过程的概述钢铁材料的区别：（含碳量）工业纯铁Wc < 0.0218 %钢Wc = 0.0218 % ~ 2.11 %生铁Wc > 2.11 %1、炼铁原料：铁矿石、焦炭、石灰石设备：氧化转炉/电弧炉产物：生铁、煤气、炉渣生铁分类（含硅量）；Wsi > 1.5%铸铁生铁主要用于生产铸件Wsi ＜ 1.5%炼钢生铁主要用于炼钢原料煤气: 可用于取热炉渣: 可用于生产水泥2、炼钢实质：脱碳、脱氧处理原料：生铁、废钢；设备：氧化转炉/电弧炉产物：钢产物根据脱氧程度不同：特殊镇静钢、镇静钢、半镇静钢、沸腾钢（区别：内部组织致密程度不同。
）3、钢产品生产使用连铸法，生产钢锭和铸坯。
生产率高，质量好，节约能源，生产成本降低。
4、钢的最终产品钢锭进过冷轧、热轧最终生成所需的板材、管材、型材…二、高分子化合物是由低分子化合物组成，是大量低分子的聚合物。
三、陶瓷材料是人工的以硅酸盐为原料，经过制粉、配料、成形、高温烧结而成的无机非金属材料。
模块二工程材料及其热处理
模块二工程材料及其热处理【内容纲要】◆常用金属材料的分类、牌号、性能和应用◆常用热处理的目的和应用项目二工程材料工程材料是指在机械、船舶、化工、建筑、车辆、仪表、航空航天等工程领域中用于制造工程构件和机械零件的材料。
一般可分为金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料四大类。
鉴于金属材料，特别是钢铁材料和有色金属及合金在机械制造中的广泛应用及其不可替代性，本学习环节重点介绍这几种材料的相关知识。
任务一：工业常用碳钢【学习目标】1、理解常用碳钢的分类、牌号、性能和应用。
§2.1.1工业常用碳钢【知识链接】一、认识碳钢和合金钢1、碳钢和合金钢钢是经济建设中使用最广、用量最大的金属材料，在现代工农业生产中占有重要地位。
W）一般在2%以下，并含有其他元素的材料。
钢：以铁为主要元素，碳的质量分数（c按照化学成分分为碳钢和合金钢两大类。
碳钢：含碳量在0.0218%～2.11%之间的铁碳合金称为碳素钢，简称碳钢。
合金钢：在碳钢的基础上特意地加入一种或几种合金元素，使其使用性能和工艺性能得以提高的铁基合金称为合金钢。
碳素钢价格低廉，工艺性能好，力学性能能满足一般工程和机械制造的使用要求，是工业生产中用量最大的金属材料。
2、钢中的常存杂质元素及其影响含碳量对钢材的力学性能有重要影响。
含碳量少，组织由铁素体和珠光体组成，淬火后多为板条马氏体，韧性大，硬度低，耐磨性差；含碳量高，组织一般由渗碳体跟珠光体组成，淬火后多为片状马氏体，脆性大，硬度高，耐磨性好。
钢中除铁和碳两种元素外，还含有少量硅、锰、硫、磷等元素，这些元素，有的是从炉料中带来的，有的是在冶炼过程中不可避免地带入的，它们的存在必然会对钢的性能产生影响。
(1)锰（M n）钢中的锰来自炼钢生铁及脱氧剂锰铁。
一般认为锰在钢中是一种有益的元素。
锰大部分溶于铁素体中，形成置换固溶体，使铁素体强化；另一部分锰溶于渗碳体中，形成合金渗碳体，可提高钢的硬度；锰与硫化合成MnS，能减轻硫的有害作用。
工程材料及热处理
工程材料及热处理工程材料及热处理是现代工程领域中极其重要的一部分。
随着工程发展的日益迅速，对材料的要求也日益提高。
在此背景下，工程材料及热处理的研究变得尤为关键。
本篇文档将探讨工程材料及热处理的定义、分类、特性、热处理方法以及其在实际应用中的重要性和限制。
1. 工程材料的定义与分类工程材料是指设计、制造和使用机器、结构、设备和其他物品所必需的材料。
包括金属、塑料、丝绸、琉璃、橡胶、陶瓷等一系列材料。
而从材料的特性来看，工程材料基本上可归为六大类：① 金属材料：如钢、铁、铝、铜等;② 非金属无机材料：如玻璃、陶瓷、水泥等;③ 硅酸盐纤维及纺织品：如玻璃纤维、石棉、铬绿石等;④ 聚合物材料：如塑料、橡胶、纤维素等;⑤ 复合材料：如碳纤维复合材料、铝基复合材料、玻璃钢等;⑥ 其他材料：如木材、纸张等。
2. 工程材料特性工程材料的特性包括机械特性、物理特性、化学特性、热特性、电特性及防腐蚀特性等。
其中，机械特性是指材料的强度、韧性、硬度、弹性模量、屈服点等方面的特性。
而物理特性则是指材料的密度、热膨胀系数、热导率、热容等方面的特性。
化学特性是指材料的化学成分组成、耐腐蚀性、易溶性等方面的特性。
热特性是指材料的热膨胀系数、热导率、热容等方面的特性。
电特性则是指材料的电阻率、导电率等方面的特性。
防腐蚀特性是材料的长期使用时所表现出的耐腐蚀性能。
3. 热处理方法热处理是通过控制工程材料的加热、冷却、温度保持等过程来改善或调整其力学性能和硬度等特性的方法。
常见的热处理方法包括：① 硬化：将工程材料加热到高温，再通过淬火、油淬、水淬等方式进行快速冷却，使工程材料获得更高的硬度和强度；② 回火：对硬化处理过的工程材料进行低温加热处理，通过缓慢冷却来降低材料的硬度，增加其韧性；③ 退火：将工程材料加热至一定温度并保持一定时间，然后缓慢冷却，从而降低材料的硬度和强度，并达到改善材料塑性和加工性能的目的；④ 淬火：将工程材料加热至一定温度，并在保持一定时间后迅速冷却，以增加材料的硬度和强度；⑤ 等温淬火：将工程材料加热到一定温度，然后在该温度下保持一定时间，再通过快速冷却获得更为均匀的组织结构和高强度。
工程材料与热处理试题及答案
工程材料与热处理复习题及答案一·选择题1.金属的化学性能主要指耐腐蚀性和抗氧化性。
2.材料的物理性能除了密度外，还包括熔点，导热性，导电性，磁性和热膨胀性。
3.工艺性能是指金属材料对不同加工工艺方法的适应能力，它包括切削加工性能，热加工性能和热处理工艺性能。
4.常见的金属晶体结构有体心立方晶格，面心立方晶格，密排六方晶格。
5.金属结晶时冷却速度越快，则过冷度约大，结晶后晶粒越小，6.钢的热处理是将刚在固态下采用适当的方法进行加热，保温和冷却，已获得所需要的组织结构与性能的工艺。
7.根据回火加热温度不同，可将其分为低温回火，中温回火和高温回火三种。
8.调质是指淬火后高温回火的复合热处理工艺。
9.钢的化学热处理的过程包括分解，吸收，扩散三个过程。
10.08F钢属于低碳钢，其含碳量0.2% ；40钢属于中碳钢，其含碳量0.45%；T8钢属于碳素工具钢，其含碳量0.8% 。
11.根据石墨的形态不同，灰口铸铁可分为灰铸铁，球墨铸铁，可锻铸铁和蠕墨铸铁。
12.影响石墨化过程的主要因素有化学成分和冷却速度。
13.常用的高分子材料有塑料，橡胶，胶黏剂和纤维素。
二．选择题1.下列力学性能指标的判据中不能用拉伸试验测得的是（B ）。
A.δsB.HBSC.σDψ2.下列退火中不适用于过共析钢的是（ A ）。
A.完全退火B.球化退火C.去应力退火3.钢淬火的主要目的是为了获得（ C ）。
A.球状体组织B.贝氏体组织C.马氏体组织4.为了提高钢的综合机械性能，应进行（B）。
A. 正火B.调质C.退火D.淬火+中温回火5.v5F牌号（C ）属于优质碳素结构钢。
A.ZG450B.T12C.35D.Gr126选择制造下列零件的材料，冷冲压条件（A）；齿轮（C）；小弹簧（B）。
A.08FB.70C.457.汽车板弹簧选用（B ）。
A.45B.60si2MnC.2Cr13D.16Mn8.汽车拖拉机的齿轮要求表面耐磨性，中心有良好的韧性，应选用（C ）A.20钢渗碳淬火后低温回火B.40Cr淬火后高温回火C.20CrMnTi渗碳淬火后低温回火9.常见的齿轮材料20CrMnTi的最终热处理工艺应该是（D ）。
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使用性能 Performance
性质
（工程） 工程）
合成与制备过程
Synthesis （化学） and Processing 化学）
Properties
（物理学） 物理学）
组成与结构
Compositions and Structures
研究内容 科学性 a. 从化学角度出发，研究材料的化学组成、键性、 结构与 性能的关系 b. 从物理角度，阐述材料的组成原子、分子及其运动状态 与各物性之间的关系 c. 材料的制备工艺技术性 d. 材料的性能表征 e. 材料的应用 (3) 材料工程 Materials Engineering 对于工程技术人员：如何选择特定应用环境下需要的材料， 来满足使用要求，如何按实际要求设计新材料，须弄清以下三个 关系
硅及耐火材料 陶瓷（器）
Silicon Ceramics
传统陶瓷（天然硅酸盐矿） ：各中粘土烧制而成。 (Silicate Ceramics) 特种陶瓷（人工化合物：氧化物、氮化物、硼化物、碳化物） (2) 基本特性 以陶瓷为例，有较大差别 a. 离子键、共价键及其混合键； b. 硬而脆； c. 熔点高、耐高温抗氧化 d. 导热、导电性差； e. 耐化学腐蚀性好； f. 耐磨； g. 成型方式为粉末制坏、烧制成型 (3) 用途 建筑卫生陶瓷：瓷砖、浴缸。 工程陶瓷 工程结构陶瓷：反应釜（耐酸、耐腐蚀）绝缘瓷瓶。 功能陶瓷：磁性、导电。 高分子材料 Polymers, Macromolecules (1) 分类 按主链结构 Backbone chain 碳链 –C–C–C–
高速民航客机使用的复合材料，高比强、代替金属、重量轻 耐摩擦、热氧稳定、力学性能 生物降解材料（环境保护） ，计算机、液晶显示屏（低电压） 信息社会要术各种各样光、电、磁、声材料 各种材料相互替换、复合、共性、特性， 纳米材料
三、材料科学与工程的范畴和任务 （1）学科建立 Establishment of Material Science and Engineering 1960’s 金属材料——金相学——金属学 无机材料——无机化学——陶瓷学 高分子材料——高分子化学——高分子物理 (2) 内容和任务 Contents and Objective 材料科学：从理论上研究金属、无机非金属和有机高分子等 材料的成分、结构、 加工工艺同材料性能及材料应用之间的相互 关系。 材料科学与工程：关于材料组成、结构、制备工艺与其性能 及使用过程间相互关系的知识开发及应用的科学 学科性质：是介于基础科学与应用科学之间的应用基础科学 （边缘学科） 。
金属材料
化学组成分类 components
无机非金属材料
有机高分子材料
功能材料 作用分类 Function 结构(工程)材料
金属材料 (1) 黑色金属材料 钢 Steel 化学成分——碳素钢、合金钢 品质——普通、优质、高级优质钢 金相组织或组织结构——珠光体、贝氏体、马氏体和奥氏体 用途——建筑工程、结构、工具、特殊性能、专业用钢 冶炼方法——平炉、转炉、电炉、沸腾炉钢 铸铁：灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、特殊性能铸铁 (2) 有色金属 五大类
第六章 非金属材料和复合材料 高分子材料、陶瓷材料和复合材料 第七章 常用机械工程材料的选用 机械零件的设计包括零件结构设计、材料选择和工艺设计 三个方面，选材或用材不当是造成零件失效的重要原因
主要参考书 魏广升，褚祥志 . 工程材料学 . 北京：中国劳动出版社，1996 崔占全，机械工程材料 . 哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2000 吴承建主编 . 金属材料学 . 北京：冶金工业出版社，1999
轻金属 重金属 贵金属
（<4.5g/cm3）铝、镁、纳、钙 (>4.58/cm3) 铜、镍、铅、锌 金、银、铂、铑 硅、硒、绅、硼 钛、锂、钨、钼、镭
类金属（半） 稀有金属
常用的稀有金属材料有： Cu 、 Al、 Zn、 Sn、 Pb、 Mg、 Ni…… (3) 基本特性 Principal Properties a. 金属键，常规法生产的为晶体结构； b. 常温下固体熔点较高； c. 金属光泽； d. 纯金属范性大、展性、延性大； e. 强度较高； f. 导热、导电性好； g. 空气中易氧化。 (4) 用途 Application a. 结构材料:如机床,建筑机械设备、 工程交通工具； b. 导体材料，电线芯（铜） c. 工具 无机非金属材料 Inorganic nonmetals (1) 分类（按成分，化学结构和用途分四大类） 混凝土（水泥） 玻璃 Glass
杂链 –C–N–C=O；–C–O–C– 元素 Si、P、B 按使用性质 塑料 Plastics 橡胶 Rubber 纤维 Fiber 天然、合成 天然、合成
粘合剂 Adhesive 涂料 Coating (2Байду номын сангаас 基本性质 a. 共价键，部分范氏键 b. 分子量大，无明显熔点，有玻璃化转变温度 Tg 和粘流温度 Tf； c. 力学状态有三态：玻璃态、高弹态、粘流态 d. 比重小 e. 绝缘性好 f. 优越的化学稳定性 g. 成型方法多 (3) 用途 结构材料：电视机壳体、冰箱壳体、轴承、机械零件 绝缘材料：漆包线、电缆、绝缘版、电器零件 建筑材料：贴面板、地贴 包装材料：塑料袋、薄膜、泡沫塑料 涂装：涂料
材料是指具有满足指定工作条件下使用要求的形态和物理性 状的物质。
Webster 编者“New International Dictionary（1971 年）”中关于 材料 （Materials） 的定义为： 材料是指用来制造某些有形物体 （如： 机械、工具、建材、织物等的整体或部分）的基本物质（如金属、 木料、塑料、纤维等） 迈尔《新百科全书》中材料的含义：材料是从原材料中取得 的，为生产半成品、工件、部件和成品的初始物料，如金属、石 块、木料、皮革、塑料、纸、天然纤维和化学纤维等等。 2. 原料与材料 原料（Raw Materials） 由原料到材料。 原料一般不是为获得产品， 而是生产材料， 往往伴随化学变 化。 材料的特点往往是为获得产品， 一般从材料到产品的转变过 程不发生化学变化。 3. 材料与物质 材料与物质(Materials and Matter) 材料可由一种或多种物质组成。 同一物质由于制备方法或加工方法不同 可以得到用途 各异、类型不同的材料。 4. 类别 类别 classifications 材料可以根据化学组成、状态、作用和使用领域分类。
(3) 用途 无机--高分子: 玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)——汽车,游艇， 碳纤维增强塑料——飞机机翼、高尔夫球棍、 撑杆跳杆 金属—陶瓷: 飞机螺旋桨叶 综合金属韧性，陶瓷耐高温性 高分子-高分子: 橡胶增韧塑料 抗冲 ABS 树脂减震材料 其它类型 Biomaterials Biomaterials are employed in components implanted into the human body for replacement of diseased or damaged body parts. Advanced materials Materials that are utilized in high-technology (or high-tech) applications are sometimes termed advanced materials. lasers, integrated circuits, magnetic information storage, liquid crystal displays (LCDs), fiber optics, and thermal protection systems for the Space Shuttle Orbiter. 二、材料的重要作用 Importance of Materials for the Development of Human History and Science &Technology 材料是人类社会发展的巨大推动力， 制造生产工具 的物质基 础是材料。 石器时代——陶器时代—— 青铜时代 ——铁期时代——复
第一章 工程材料的力学性能 材料在不同的外界条件下使用的，如在载荷、温度、介质、 电场等作用下将表现出不同的行为，即材料的使用性能。使用性 能主要包括：力学性能、物理性能和化学性能。 力学性能是指材料在载荷(外力)作用下所表现出的行为。 第一节 材料的强度与塑性 一、强度 1.定义：强度是指材料在外力作用下对变形与断裂的抵抗能力。 通常强度是根据国家标准(GB6397-1986)的规定进行静拉伸 试验测得的。 2.拉伸应力-应变曲线特点 1）弹性变 O-A 2）塑性变形 B-D 3）断裂点 D σ=F/S εF=(LF-L0)/L0 3.力学性能指标 1） 材料对弹性变形的抵抗能力 ----------弹性模量 E=应力 σ /应变 ε *弹性模量 E 反映了材料产生弹性变形的难易程度。 （刚度）保证 了材料不发生过量弹性变形。 *弹性模量取决于材料本身。
工程材料及热处理
授课教师： 授课教师：李 静
绪 论 What is Materials Classification of Materials What is Materials Science What is Materials Engineering Importance of Materials on Progress of human History and Modern Science and Technology Objective and Methods of Learning this Course 我们的周围到处都是材料 我们的衣食住行的必备条件 人类一切生活和生产活动的物质基础 先于人类存在，并且与人类的出现和进化有着密切的联系 一、什么是材料？ 具体地说，材料是用来制造各种产品的物质，这些物质用来 生产和构成功能更多、更强大的产品。金属、陶瓷、玻璃、半导 体、超导体、塑料、橡胶、纤维、砂子、石块，还有许多复合材 料都属于材料的范畴。 矿物燃料、空气和水，是否是材料？ 1. 材料的定义 Material： 材料科学 物质科学 （工科） （理科）