工程材料及热加工工艺
工程材料及热加工—钢的热处理工艺
2.2.4钢的淬透性 • 定义：淬透性是指钢在淬火时获得马氏体的能力。它是 钢的固有属性，也是选材和制订热处理工艺的重要依据 之一。
• 影响因素：钢的临界冷却速度； 过冷奥氏体的稳定性。 • 评定方法：用钢在一定条件下淬火所获得的淬透层深 度或临界淬透直径(Dk)来表示。 ⑴淬透层的深度定义为由表面至半马氏体区的深度。 半马氏体区的组织是由50%马氏体和50%分解产物所组 成。 ⑵指圆柱状钢试样在规定的淬火介质中能全部淬透的 最大直径。当冷却介质一定时，Dk愈大，淬透性愈好。 • 测定方法：最常用的方法是末端淬火法，简称为端淬 法。
•
三、钢的回火
• • 定义：是将淬火后的钢加热到Ac1以下某一温度，保 温一定时间，然后冷却至室温的一种热处理工艺。 目的： 减小或消除淬火应力； 提高钢的塑性和韧性，获得良好的综合力学性能； 稳定组织和工件尺寸。 分类及应用： ⑴低温回火(150~250℃) 组织为回火马氏体。 （ 58～64HRC ） 部分降低钢中残余应力和脆性，而保持钢在淬 后所得到的高强度、硬度和耐磨性。 广泛应用于工具、量具、滚动轴承、渗碳工件 以及表面淬火工件等。
2.2.2淬火冷却介质 最常用的是水、盐水、油、熔盐。 水：形状简单、截面尺寸较大的碳钢。（高温慢，低温快） 盐水：高温快，低温快。 油：合金钢或小尺寸碳钢件。 （高温太慢，低温慢） 熔盐（盐浴）：形状复杂、变形要求严格的件。最接近理 想冷却介质。
2.2.3淬火方法 • 单液淬火：在一种介质中连续冷却获得马氏体。 操作简单，易于自动化，易于产生缺陷，适 用于形状简单的小件。 • 双液淬火：先后在两种介质中冷却。 操作复杂，难以控制。 • 分级淬火:淬入稍高于Ms的介质中，待内外温差一致后 取出，缓冷得到马氏体。 减少应力和变形，适用于小件。 • 等温淬火：淬入稍高于Ms的介质中，等温转变为下B。 强度高，塑性、韧性好，应力小，变形小， 多用于形状复杂、要求高的工件。
工程材料及热加工工艺
材料及热加工复习资料2工程材料及热加工工艺绪论一.课程的任务及内容工艺方法工程材料———加工工艺———产品件装配试车工艺过程基本知识热加工冷加工成分.组织.性能铸.锻.焊.热（切削加工）关系.应用性质：机械类各专业必修的一门综合的技术基础课。
任务：使学生获得有关金属学.钢的热处理.常用的金属材料及加工的基础知识，培养学生合理选材.确定热处理方法及安排工件加工工艺路线的初步能力。
先修课：物理.化学.机械制图.金工实习等，与材料力学. 机械设计等关系密切。
作用：打基础为后续课为专业课为工作实践二．材料及发展趋势钢：碳钢. 合金钢. 铸钢….黑色金属金属材料铁： HT. QT. 合金铸铁… Cu及Cu合金有色金属 AI及AI合金工程材料其它：轴承…普通无机非金属材料陶瓷材料例特种非金属热塑性材工程塑料料工程塑料通用塑料热固性有机高特种塑料分子材料橡胶金属材料 + 非金属材料 = 复合材料结构材料机性. 物性. 化性工程材料（应用）功能材料特异物化性能. 超导.激光材料……三.金属材料的应用.特点.陶瓷. 高分子材料发展速度很快，但还不能全面代替传统的金属材料。
金属材料各行各业应用广泛。
原因：金属材料可满足各种各样的性能。
具体： 1. 一般均具有优良的机械性能；2. 具有优良的物理性能；3. 具有优良的工艺性能；热处理较大范围改变金属材料的性能。
四.影响金属材料性能的因素1. 化学成分决定组织. 性能2. 处理工艺内部组织变化性能与微观组织有关。
第一章金属材料的力学性能物理性能导电.热.磁.密度.熔点化学性能耐蚀.热.酸.抗氧化使用性能其它性能耐磨性.承受磨损耐久程度.综合性机械性能外力作用下表现的性能，变形.失效性能（力学性能）铸造性能流动性.收缩性.吸气性…工艺性能塑性成形性可锻性.冲压性（加工性能）焊接性热处理工艺性切削加工性根据使用性选择材料用途选材.选工艺性能是基础根据加工性选择加工方法机械性能（力学性能）是设计零件选材的依据，控制材料质量的重要参考。
热加工工艺
热加工的对象是各种工程材料，包括金属材料、非金属材料和复合材料等。
将改变制造对象的形状尺寸、相应对象位置和性质等，使其成为成品和半成品的过程称为工艺过程。
砂型铸造工艺过程包括三个基本阶段：准备铸型、浇注金属、落砂清理。
整模造型是将铸件的最大截面在端部并作为一个平面，即分型面，且模样全部放在一个砂箱内造型。
分模造型是将铸件最大截面在中部或空心轴线上，需以最大截面为分型面，将模样分成两半并分别造型、造芯，然后再合箱成铸型。
挖砂及假箱造型挖砂铸件的最大截面一般在端部并为一个曲面，且模样有不便分成两半，造型时常需要将下半型中阻碍起模的型砂挖掉，以便取出模样。
活块与三箱造型活块造型铸件侧面有小凸台而影响起模，可将凸起部分作成可嵌卸的活块，先取出主模样后取出活块；三箱造型铸件两头大而中间截面小，用一个分型面取不出模样需要从小截面处分开模样，用两个分型面、三个砂箱造型。
铸造成形的质量不仅与铸造成形的方法有关，还与金属熔炼与浇注、金属冷凝、型腔条件及模样等工艺相关，影响铸件质量的关键因素是液态金属的充型能力及凝固收缩性能。
液态金属充满铸型型腔，获得形状完整及轮廓清晰铸件的能力，充型能力的强弱取决于液态金属的自身的流动性、浇注温度及填充条件。
液态金属的流动性是指液态金属自身的流动能力。
灰铸铁和硅黄铜的流动性最好，铝硅合金次之，铸钢最差。
共晶成分的合金和金属铸件，在恒温条件下由表及里、呈依次逐层结晶。
亚共晶成分的合金随含碳量高低有两种形式。
当含碳量降低结晶温度范围大呈糊状结晶，结晶温度适中则介于逐层和糊状结晶之间。
浇注温度过低会出现浇注不足和冷隔等缺陷。
适当提高浇注温度可以改善合金的流动性，温度过高时会使铸件夹杂、缩孔、缩松和粘砂等缺陷。
在保证充型能力足够的前提下，尽可能的降低浇注温度。
湿砂型含水量高，透气性不好，大量水蒸气与液态金属形成对流，阻碍充型并降低流动性，从而使铸件产生大量的气孔、夹杂、冷隔及浇不足等缺陷，故采用烘干铸型和热铸型。
机械工程材料与热加工工艺1第二章
fcc 4 12 74% 0.41r γ-Fe.AI.Cu. 最紧排列
bcc 2 8 68% 0.29r α-Fe.Cr.W. 次紧排列
hcp 6 12
74% 0.41r Mg.Zn.Be 最紧排列
三、金属的实际晶体结构与晶体缺陷
1. 单晶体 多晶体
单晶体具有各向异性
晶体的各向异性： 晶体不同方向上的性能差异
工业用金属一般是多晶体---- 多个单晶体（晶粒） 组成 呈现出各向同性
几个名词：晶界
亚晶粒:晶粒内部不同晶格位向的区域.
亚晶界
2、实际金属的晶体缺陷
金属中原子排列的不完整性 (1)点缺陷—空位,间隙原子（离位原子）.
置换 原子 特点：三维尺寸都很小 (2)线缺陷—位错（位错线） 特点：二维尺寸都很小，另一维尺寸相对较长 以位错密度表示 “ρ” 单位 cm/cm3或cm2 (3)面缺陷—晶界,亚晶界 “亚晶”（界） 特点：一维尺寸很小，另二维尺寸相对较大 晶体缺陷并非一成不变
┗溶质原子溶入溶剂中形成的固溶体,使金
属的强度.硬度升高的现象称为固溶强化。
一种强化方式，提高材料机性的主要途径 之一
固溶体σb↑. HB↑,但仍不高,仍保持相当δ.ak,工 业常用作基本相,还需强化相---金属化合物。
2.金属化合物
合金中的两组元相互作用而形成的一种新相，它 的晶体结构.性能.熔点与两组元都不同，并具有金 属特征，这种相称为金属化合物 。
二元合金相图的基本类型
各组元仍保持原来的晶格类型；强度.硬度高于单 一固溶体，但塑性、可锻性不如单一固溶体。 ∴ 锻钢先加热→单一固溶体（A），再锻打。
组织----显微镜下看到的具有一定形貌或形态的部 分称为组织。有单相.多相
工程材料及热加工—钢的热处理原理
一、概述 二、钢的热处理原理
一、概述
1、定义： 将钢在固态下通过不同的加热、保温、冷却来改变金属 整体或表层的组织，从而改善和提高其性能的一种热加工 工艺。 工艺曲线：
2、目的： • 充分发挥材料的性能潜力。 • 调整材料的工艺性能和使用性能。
3、分类： • 普通热处理：整体穿透加热 • 表面热处理：表层的成分、组织、性能 • 特殊热处理：形变热处理、真空热处理
⑶ 马氏体型转变 • 定义：是指钢从奥氏体状态快速冷却(即淬火)而发生的无扩散型相变， 转变产物称为马氏体，马氏体是碳溶于α-Fe中的过饱和间隙式固溶体， 记为M。 • 转变特点：⑴无扩散性： ⑵降温转变: 过冷奥氏体向马氏体转变的开始温度用Ms 表示。而马氏体转变的终了温度用Mf表示。马氏体转变量是在Ms~Mf 温度范围内，通过不断降温来增加的。由于多数钢的Mf在室温以下， 因此钢快冷到室温时仍有部分未转变的奥氏体存在，称之为残余奥氏 体，记为Ar。 • 组织形态：钢中马氏体的形态很多，其中板条马氏体和片状马氏体最 为常见。 ⑴板条马氏体: 低碳钢＜0.2﹪中的马氏体组织是由许多成群的、相互平 行排列的板条所组成，故称为板条马氏体。板条马氏体的亚结构主要 为高密度的位错，故又称为位错马氏体。
二、钢的热处理原理
1、钢的临界温度 铁碳合金相图中组织转变的临界温度A1、A3、Acm 是在极其缓慢的加热和冷却条件下测定的。而在热处理中， 加热和冷却并不是极其缓慢的，和相图的临界温度相比发 生一定的滞后现象，也就是通常所说的需要有一定的过热 和过冷，组织转变才能充分进行。与相图上A1、A3、Acm 相对应，通常把实际加热时的临界温度用Ac1、Ac3、 Accm 表示，把实际冷却时的临界温度用Ar1、Ar3、Arcm 表示。
机械工程材料与热加工工艺
机械工程材料与热加工工艺摘要：本文主要阐述了机械工程材料的主要性能及其应用，同时说明机械工程材料热加工工艺，其中包括钢铁生产与质量、钢的热处理、低合金钢和合金钢、铸铁以及有色金属及其合金等。
关键词：机械工程；工程材料；热加工工艺引言：机械工程材料种类繁多，其中最为常见就是有色金属材料，要根据有色金属材料特点，采用正确的制造技术和加热工艺，有效增强有色金属强度和耐腐蚀性等，确保所制作出的零部件，其质量和性能都有显著增强。
1机械工程材料的主要性能及其应用机械工程各类产品多数都是由种类繁多、性能各异的金属材料和非金属，通过正确加工所制作出的零部件共同构成的。
金属材料的机械性能主要是指金属材料在各种形式的外力作用下，抵抗变形和断裂的能力，判断金属机械性指标包括金属材料强度、塑性和硬度等。
金属材料在受力时抵抗产生弹性的能力则称为刚度。
金属材料的硬度主要是指材料抵抗外物压力的能力，硬度越高，金属材料抵抗局部塑性变形的能力就越大。
通常材料的硬度越高，其耐磨性就越强，强度和硬度间存在着内部联系。
金属冲击韧性是材料在冲击荷载作用下，抵抗断裂的能力，现阶段机械工程技术常用一次摆锤冲击弯曲试验，测定材料受冲击荷载能力。
机械工程所用零件种类较多，如发动机设备中的曲轴、连轴等，该类零件常在交变荷载下工作。
此外，转动轴等零件虽然受到的荷载无法随时间交替变化，但零件本身是能够旋转的。
以该两种情况为背景，零部件中都会产生随时间变化的应力，该种应力即称为“交变应力”。
此外，以此种情况为背景工作的零部件，其最大应力要低于材料在静荷载小的极限，但经过长期工作的磨损，难免会出现断裂等情况，引发断裂事故。
所以，要采取有效措施避免断裂事故发生。
制造零部件和选用工艺时，要充分考虑所选材料的工艺性能，如低碳钢有着较强的塑性成形性能和可焊性，所以常被用作制造量器和刀具等[1]。
2机械工程材料表面处理方法机械工程材料表面处理方法主要包括强化处理法、表面防护处理法、涂料涂装法和氧化处理法，其中，强化处理法即可分为表面覆盖层强化法、表面表型强化法两种，表面覆盖层强化法指的是在材料表面，获得特殊性能的覆盖膜，以此增强材料表面的刚度、硬度和耐疲劳性，增强材料质量。
工程材料与热加工
• (2)碳纤维增强复合材料
• 这种复合材料与玻璃钢相比，其抗拉强度高，弹性模量是玻璃
钢的4～6倍。玻璃钢在300℃以上，强度会逐渐下降，而碳纤维 的高温强度好。玻璃钢在潮湿环境中强度会损失15％，碳纤维 的强度不受潮湿影响。 • 此外，碳纤维复合材料还具有优良的减摩性、耐蚀性、导热性 和较高的疲劳强度。
胶
氯丁 橡胶
（ＣＲ）
２５～ ８００～ － ３５～ ２７ １０００ １３０
3．常用塑料的性能及应用
• (1)热塑性塑料
• ① 聚氯乙烯(PVC)
分为硬质和软质两种。硬质聚氯乙烯强度较高， 绝缘性和耐蚀性好，耐热性差，在－15～60℃温度范 围使用，用于做灯头、插座、开关阀门。软质聚氯乙 烯强度低于硬质聚氯乙烯，伸长率高，绝缘性较好， 耐蚀性好，用于农用和工业用包装薄膜、电线、电缆 的绝缘层，因其有毒，不能包装食品。 ②聚乙烯(PE) 按生产工艺不同，分为高压聚乙烯、低压聚乙烯。 高压聚乙烯化学稳定性高，柔软性、绝缘性、透明性、 耐冲击性好，宜吹塑成薄膜、软管、塑料瓶等。低压 聚乙烯硬度较高、耐蚀性、绝缘性好，用于制造腐蚀 设备的零件、电器绝缘材料。
聚氨 酯橡 胶
（UR）
300～８ 80 ００ ５０～5 －７ ００ 0～275 1００～5 － 50～
硅橡 胶
耐高温、耐低温性突出， 各种管接头， 耐臭氧、耐老化、电绝 高温使用的垫 缘、耐水性优良，无毒 圈、衬垫、密 无味。强度低、不耐油 封件，耐高温 的电线、电缆 包皮 耐腐蚀性突出、耐酸、 耐碱、耐强氧化剂能力 化工容器衬里、 发动机耐油、
8.2.3常用特种陶瓷
• 1结构陶瓷
氧化铝陶瓷
主要成分是Al2O3。强度比普通陶瓷高2～6倍，硬度高(仅低于金刚石)；耐 高温（陶瓷可在1400℃时长期使用，空气中使用温度最高为1980℃），高温 蠕变小；耐酸、碱和化学药品腐蚀，绝缘性好。脆性大，不能承受冲击。用 于制作高温容器(如坩埚)，内燃机火花塞；切削高硬度、大工件、精密件的 刀具；耐磨件(如拉丝模)；化工、石油用泵的密封环；高温轴承；纺织机用 高速导纱零件等。
机械工程材料及热处理工艺
1、常用金属的晶格有（体心立方晶格）、（面心立方晶格）和（密排六方晶格）三种。
2、实际金属的晶体缺陷有（点缺陷）、（面缺陷）和（线缺陷）三种。
3、点缺陷包括（空位）、（置换原子）和（间隙原子）等；线缺陷有（刃型位错）和（螺型位错）两种；面缺陷通常指金属中的（晶界）和（亚晶界）。
4、在固态合金中的基本相结构为（固溶体）和（金属化合物）两种。
5、固溶体根据溶质原子在溶剂晶格中所占的位置不同,又可以分为（置换）固溶体和（间隙）固溶体。
1、金属结晶过程包括两个阶段：即（晶核的形成）和（晶核的长大）。
（过冷）是结晶的必要条件。
细化晶粒的方法有（增大过冷度）、（变质处理）、（机械振动）、（超声振动）、（电磁振动）等。
2、晶核的形成主要有（自发形核）和（非自发形核）两种形式3、合金状态图都是用实验的方法绘制的，常用（热分析法）来测定。
4、若结晶冷却速度较快，则须通过（扩散）退火来消除偏析。
5、一定成分的液相在一定温度下同时结晶出两个不同成分固相的过程称（共晶反应），反应式为（r=a+b ）；一个固相同时转变为两种不同的新固相的转变（反应）称（共析反应），反应式为（l=a+b ）1.影响晶粒度的因素主要有过冷度和异质晶核两个方面。
2.合金化强化主要途径有固溶强化和第二相强化（又称弥散强化）两种。
3.细晶强化：通过细化晶粒来同时提高金属的强度 .硬度. 塑性和韧性的方法称细晶强化。
1、单晶体塑性变形的基本形式有（滑移）和（孪生），其中（滑移）是金属中最主要的一种塑性变形方式。
2、加工硬化:材料的强度，硬度上升，而塑性韧性下降的现象，称为加工硬化。
3、随着加热温度的提高，变形后的金属将相继发生（回复）、（再结晶）和（晶粒长大）三个过程。
3.钢经正火后获得的组织是( 索氏体)，经调质处理后获得的组织是( 回火索氏体)。
1 用光学显微镜观察，上贝氏体组织呈（羽毛）状，下贝氏体呈（针）状。
2马氏体的硬度主要取决于其（含碳量）。
工程材料及热加工工艺基础
工程材料及热加工工艺基础引言工程材料及热加工工艺是现代工程领域中至关重要的一部分。
了解材料的特性以及如何通过热加工工艺将材料加工成所需的形状和性能是工程师们必备的知识。
本文将介绍工程材料的分类以及常用的热加工工艺，帮助读者对这一重要领域有一个基础的了解。
工程材料的分类工程材料是指用于制造机械、结构件以及其他工程产品的材料。
根据其组成和性能，工程材料可以分为金属材料、聚合物材料和陶瓷材料。
金属材料金属材料是指有着优良导电性和导热性的材料，常见的金属材料包括铁、钢、铝、铜等。
金属材料通常具有良好的可塑性、可焊性和可加工性，使其成为工程中最常用的材料之一。
聚合物材料聚合物材料是一类由多个单体分子通过化学键结合而成的大分子化合物。
常见的聚合物材料包括塑料、橡胶等。
聚合物材料具有较低的密度和良好的绝缘性能，适用于制造轻型结构件和绝缘材料。
陶瓷材料陶瓷材料是一类由非金属元素通过化学键结合而成的材料，具有良好的耐高温、耐腐蚀和绝缘性能。
常见的陶瓷材料包括瓷器、砖瓦等，适用于制造耐火材料和陶瓷制品。
热加工工艺的分类热加工工艺是指通过加热和控制温度来改变材料的形状和性能的过程。
常见的热加工工艺包括锻造、热轧、热处理等。
锻造锻造是通过将金属材料加热至可锻温度，然后在压力的作用下使其发生塑性变形，从而改变材料的形状和性能的过程。
锻造可以分为冷锻和热锻两种方式，适用于制造各种型号和形状的金属零件。
热轧热轧是指将金属坯料加热至较高温度，然后通过辊轧机械将其压延成所需的板材、型材等形状的过程。
热轧可以提高材料的密度和机械性能，适用于制造高强度的金属制品。
热处理热处理是指将材料加热至一定温度，然后在控制的气氛或介质中冷却，以改变材料的组织结构和性能的过程。
常见的热处理工艺包括退火、淬火、回火等，可以提高材料的硬度、强度和韧性。
结论工程材料的选择和热加工工艺的应用对于确保工程产品的质量和性能至关重要。
通过了解工程材料的分类以及常用的热加工工艺，工程师们可以更好地选择合适的材料，并通过热加工工艺将其加工成所需的形状和性能。
工程材料与热成型工艺期末试卷及参考答案
一、填空题1、材料的使用性能是指材料在使用过程中所表现出来的性能，主要包括力学性能、物理性能和化学性能等。
2、材料在外力去除后不能完全自动恢复而被保留下来的变形称为塑性变形。
3、纯铁在室温时为体心立方晶格，而加热至912℃以上则转变为面心立方晶格。
c相图反映了钢铁材料的组织随成分和温度变化的规律，在工4、Fe-Fe3程上为正确选材、用材及制定热加工工艺提供了重要的理论依据。
5、铁碳合金中的珠光体组织是由F和Fe3CII组成的机械混合物。
6、把工件表层迅速加热到淬火温度然后快速冷却进行淬火的热处理工艺称为表面淬火。
7、主要用于制造要求综合力学性能良好的机械零件、一般需经调质处理后使用的合金钢称为合金调质钢。
8、钢牌号"60SiMn”中，其中“60”表示Wc = 0.6% ,按用途这是一种合金2弹簧钢。
9、工程上常用的特殊性能钢主要包括不锈钢和耐热钢两大类。
二、判断题1、金属材料的力学性能差异是由其化学成分和组织结构决定的。
（V ）2、某些机械零件在工作过程中即使承受的应力远小于材料的屈服点也有可s能发生突然性断裂。
（V ）3、常见的固态金属一般都是非晶体，其内部原子排列是不规则的。
4、铁碳合金中的铁素体组织是碳溶解于a-Fe中形成的间隙固溶体。
（V ）5、Wc=0.45%的碳素钢其室温平衡组织是珠光体。
（X ）就是钢在淬火时为抑制非马氏体转变所需的6、所谓马氏体临界冷却速度Vk最小冷却速度。
（V ）7、铁碳合金中的含碳量越高，其强度越高。
（X ）8、过共析钢的预备热处理应采用完全退火。
（X ）9、贝氏体等温淬火是将钢件加热到奥氏体化后，随即快速连续冷却到室温的热处理工艺。
（X ）10、在规定条件下，决定钢材淬硬层深度和硬度分布的特性称为钢的淬透性，通常以钢在规定条件下淬火时获得的淬硬层深度的能力来衡量。
（V ）11、在碳含量相同的情况下，一般合金钢具有比碳素钢更高的淬透性。
（V ）12、5CrNiMo是一种Wc=0. 50%的合金调质钢。
工程材料与热加工基础
contents
目录
• 工程材料概述 • 金属材料 • 非金属材料 • 材料的新发展 • 材料的应用 • 材料与环境
工程材料概述
01
材料的定义与分类
定义
材料是用于制造有用物品的物质 。
分类
金属材料、非金属材料、复合材 料等。
材料的基本性质
耐腐蚀性、抗氧化性等。
硬度、韧性、强度Biblioteka 。特点，在光学仪器、电子设备和建筑装饰等领域有广泛应用。
智能材料与仿生材料
智能材料
如形状记忆合金和压电陶瓷，具有感知、响应和自适应等特 性，能够根据外界环境变化自动调整自身性能，在智能传感 器、执行器和结构健康监测等领域有广泛应用。
仿生材料
模仿生物材料的特性，如骨组织的自修复能力、蜘蛛丝的强 度和弹性等，通过仿生结构设计制备出具有优异性能的新型 材料，在生物医学、航空航天和机器人等领域有广泛应用。
高强度轻质金属
如钛合金和铝合金，广泛应用于 航空、航天和汽车制造等领域， 因其具有高强度、轻质和耐腐蚀
等优点。
超导金属
如铌钛合金和汞合金，在电力输送、 磁悬浮列车和核聚变等领域有广泛 应用，利用其超导特性实现高效能 源传输和磁场控制。
金属基复合材料
如铝基复合材料和钛基复合材料， 通过在金属基体中加入增强体（如 碳纤维、陶瓷颗粒等），提高材料 的强度、刚度和耐热性。
热加工工艺在建筑领域的应用相 对较少，但仍然涉及到一些如焊 接、热处理等工艺，以确保结构
的安全性和稳定性。
材料与环境
06
材料的环境影响
资源消耗
工程材料的生产和使用过程中需要消耗大量的自然资源，如矿石、金属、木材等，这些资 源的开采和加工会对环境造成破坏。
《工程材料及热加工》实验指导书
工程材料及热加工实验指导书湖北文理学院机械与汽车工程学院机械基础教研室实验一 硬度实验一、实验目的1、了解布氏硬度计、洛氏硬度计、里氏硬度计的主要构造及操作方法。
2、初步掌握布氏硬度值、洛氏硬度值、里氏硬度值的测定方法。
3、初步建立碳钢的含碳量与其硬度间的关系和热处理能改变材料硬度的概念。
二、实验概述硬度试验设备简单，操作迅速方便，不需要专门制备试样，也不破坏被测试的工件。
因此，在工业生产中，被广泛应用于产品质量的检验。
此外，硬度值与其他力学性能及某些工艺性能（如切削加工性、冷成形性等）都有一定的联系，故在产品设计图样的技术条件中，硬度是一项主要技术指标。
目前，在测定硬度的方法中，最常用的是压入硬度法。
其中以布氏硬度和洛氏硬度应用最广。
它们的试验原理都是用一定几何形状的压头在一定载荷下压入被测金属材料的表面，根据压头被压入的程度来测定其硬度值。
1、布氏硬度布氏硬度试验方法是将一直径为D 的淬火钢球或硬质合金球在规定载荷F 的作用下压入被测试金属表面，停留一定时间后卸除载荷，在被测试金属表面上形成一个直径为d 的压痕。
计算出压痕单位面积所承受的平均压力，以此作为被测试金属的布氏硬度值。
但实际试验时都是用读数显微镜测出压痕直径d ，再根据d 值，查对照表得出所测的硬度值。
当压头为淬火钢球时，硬度符号为HBS ，适用于布氏硬度值低于450的金属材料；当压头为硬质合金球时，硬度符号为HBW ，适用于布氏硬度值为450～650的金属材料。
在进行布氏硬度试验时，应根据被测试金属材料的种类和试样厚度，选用不同大小的球体直径D 、施加载荷F 和载荷保持时间。
布氏硬度试验法因压痕面积较大，能反映出较大范围内被测试金属的平均硬度，故试验结果较准确。
但因压痕较大，不宜测试成品或薄片金属的硬度。
2、洛氏硬度洛氏硬度试验方法是以一个锥顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为1.588mm )161(in 的钢球为压头，在先后两次截荷（初载荷与主载荷）作用下，压入被测试金属表面，然后卸除主截荷，在保留初载荷情况下，测出由主截荷引起的塑性变形的压力深度h ，再由h 值确定洛氏硬度值。
机械工程材料及热加工工艺试题及答案
机械工程材料及热加工工艺试题及答案一、名词解释：１、固溶强化：固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。
２、加工硬化：金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。
２、合金强化：在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度和硬度４、热处理：钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。
５、细晶强化：晶粒尺寸通过细化处理，使得金属强度提高的方法。
二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法名称机床床身汽车后桥齿轮候选材料T10A,KTZ450-06,HT20040Cr,20CrMnTi,60Si2Mn选用材料HT20020CrMnTi热处理方法时效渗碳＋淬火＋低温回火最终组织P＋F＋G片表面Cm＋M＋A’心部F＋MCm＋M＋A’Cm＋M＋A’T回Cm＋M＋A’F＋Pa+SnSbAS回＋G球滚动轴承GCr15,Cr12,QT600-2GCr15球化退火＋淬火＋低温回火锉刀9SiCr,T12,W18Cr4VT12球化退火＋淬火＋低温回火汽车板簧钻头桥梁滑动轴承耐酸容器发动机曲轴45,60Si2Mn,T10W18Cr4V，65Mn,201Cr13,16Mn,Q195H70,ZSnSb11Cu6,T860Si2MnW18Cr4V16Mn,ZSnSb1 1Cu6淬火＋中温回火淬火＋低温回火不热处理不热处理固溶处理等温淬火＋高温回火Q235,1Cr18Ni9Ti,ZGMn131Cr18Ni9TiQT600-3,45,ZL101QT600-3三、（20分）车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地方为HRC20—25，其加工路线为：下料锻造正火机加工调质机加工（精）轴颈表面淬火低温回火磨加工指出：1、主轴应用的材料：45钢2、正火的目的和大致热处理工艺细化晶粒，消除应力；加热到Ac3＋50℃保温一段时间空冷3、调质目的和大致热处理工艺强度硬度塑性韧性达到良好配合淬火＋高温回火4、表面淬火目的提高轴颈表面硬度5．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。
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。
工程材料及热加工工艺基础客观题
第一篇工程材料一、判断题（对的在题前的括号中打“√”，错的打“×”）（）1. 金属结晶时，冷却速度越快，则晶粒越细。
（）2. 碳溶解在α-Fe中所形成的间隙固溶体称为奥氏体。
（）3. 奥氏体的晶粒大小除了与加热温度和保温时间有关外，还与奥氏体中碳的质量分数及合金元素的质量分数有关。
（）4. 马氏体的硬度主要取决于马氏体中的碳的质量分数。
（）5. 固溶强化是指因形成固溶体而引起合金强度、硬度升高的现象。
（）6. 奥氏体中碳的质量分数愈高，淬火后残余奥氏体的量愈多。
（）7. 同一钢材在相同加热条件下水淬比油淬的淬透性好。
（）8. 感应加热时的淬硬层深度主要取决于电流频率。
频率愈高，则淬硬层愈浅。
（）9. 钢的表面淬火和表面化学热处理，本质上都是为了改变表面的成分和组织，从而提高其表面性能。
（）10. 钢的含碳量越高，则其淬火加热温度越高。
（）11. 金属多晶体是由许多内部晶格位向相同，而相互间位向不同的小晶体组成的。
（）12. 因为单晶体具有各向异性的特征，所以实际应用的金属晶体在各个方向上的性能也是不相同的。
（）13. 在其它条件相同时，金属模浇注的铸件晶粒比砂模浇注的铸件晶粒更细。
（）14. 在其它条件相同时，高温浇注的铸件晶粒比低温浇注的铸件晶粒更细。
（）15. 在其它条件相同时，铸成薄件的晶粒比铸成厚件的晶粒更细。
（）16. 在其它条件相同时，浇注时采用振动的铸件晶粒比不采用振动的铸件晶粒更细（）17. 铸造合金常用共晶或接近共晶成分的合金，要进行塑性变形的合金常用具有单相固溶体成分的合金。
（）18. 合金中的固溶体一般来说塑性较好，而金属化合物的硬度较高。
（）19. 过冷奥氏体的冷却速度越快，钢冷却后的硬度越高。
（）20. 第一类回火脆性是可逆的，第二类回火脆性是不可逆的。
（）21. 随奥氏体中碳的质量分数的增高，马氏体转变后，其中片状马氏体增加，板条状马氏体减少。
（）22. 孕育铸铁的强度、硬度比普通灰铸铁明显提高。
工程材料与热加工技术课件
焊接技术广泛应用于机械、建筑、船舶、航空等制造业领域，是 实现金属结构连接的重要工艺方法之一。
热处理技术
热处理技术定义
热处理技术是一种通过加热、保温和冷却金属材料，改变其内部组 织结构，从而获得所需性能的工艺过程。
热处理技术分类
热处理技术可分为退火、正火、淬火、回火等不同类型，根据材料 和性能要求选择合适的热处理方法。
回火
将淬火后的金属加热至低于临界点温度，保温一段时间后冷却，以 稳定组织、降低内应力并提高韧性。
金属材料的腐蚀与防护
腐蚀类型
金属材料的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是 指金属与周围介质直接发生化学反应而引起的腐蚀；电化学 腐蚀则是金属与电解质溶液发生原电池反应而引起的腐蚀。
腐蚀防护
为了防止金属材料的腐蚀，可采取表面涂层、电化学保护和 改变金属内部结构等措施。常用的表面涂层材料有油漆、镀 锌、镀铬等；电化学保护包括阳极保护和阴极保护。
热加工技术如热处理、锻造、焊接等在汽车零部件制造中起到关键作用，确保零部 件的强度和稳定性。
新能源领域的应用
新能源领域对高效、环保的材 料需求迫切，工程材料与热加 工技术在新能源领域中具有广 阔的应用前景。
太阳能光伏产业中，高效率光 伏材料的研发和生产过程中涉 及多种工程材料与热加工技术 。
风力发电领域中，大型风电叶 片的制造需要高性能复合材料 和先进的热加工技术。
中。
高强度轻质合金、复合材料等高 性能材料在飞机机身、机翼、发 动机等关键部位得到广泛应用。
热加工技术如熔炼、铸造、焊接 等在航空航天领域中起到至关重 要的作用，确保零部件的精度和
可靠性。
汽车工业的应用
汽车工业对材料性能和加工工艺要求严格，工程材料与热加工技术在汽车制造中占 据重要地位。
工程材料及热加工工艺基础教学大纲
《工程材料及热加工工艺基础》课程教学大纲一、课程基本信息课程编号Z5903B001 课程名称工程材料及热加工工艺基础课程英文名称Basic Engineering Materials Termal Machining总学时数56授课学时50实践学时实验学时6习题课学时设计学时学分 3开课单位机电工程学院适用专业机械设计制造及自动化专业先修课程工程制图（Ⅰ）、工程训练（Ⅰ）、公差与技术测量课程类别专业主干课选用教材或参考资料教材：1. 工程材料及机械制造基础——工程材料（第二版）东南大学戴枝荣、张远明主编高等教育出版社2. 《金属工艺学》（上册、第五版）高等教育出版社邓文英主编参考书：1. 《机械制造基础》（上）清华大学出版社京玉海、罗丽萍主编2. 《机械制造基础学习指导与习题》重庆大学出版社京玉海主编本课程任务和目的本课程是一门实践性很强的技术基础课，其任务和目的是使学生获得常用工程材料及热加工工艺的基础知识，培养工艺实践的初步能力，为学习其他有关课程，并为以后从事涉及机械设计和加工制造方面的工作奠定必要的基础。
制订单位机电工程学院工程训练中心制订时间2008年课程组成员罗丽萍、京玉海、郑志强、郭烈恩、朱政强审核人批准人二、课程内容及基本要求㈠绪论1、了解机械制造的一般概念2、了解机械零件加工过程3、了解工程材料及热加工基础的任务、目的和要求4、了解课程的性质、特点和学习方法5、了解机械制造的发展趋势㈡工程材料1、工程材料概述⑴了解材料发展概况和工程材料的分类；⑵熟悉金属材料各项力学性能（强度、硬度、塑性、韧性等）的具体指标的物理意义及表示符号等；⒀一般了解金属材料的物理性能、化学性能、工艺性能的含义。
2、晶体结构与结晶⑴了解晶体的三大特点，熟悉三种常见金属晶体结构的分类、原子数、致密度、原子半径；⑵理解结晶的基本概念，清楚金属结晶的一般规律；⑶熟悉晶粒大小对金属性能的影响和控制晶粒大小的措施；⑷了解金属同素异晶转变的概念与结晶的区别，熟悉纯铁在不同温度下的晶体结构；⑸熟悉三种合金的结构，含分类、晶格类型特点及力学性能特点；⑹了解相图、相、合金及组元的概念。
《工程材料及热加工工艺基础》基础题
一章、力学性能一、填空：1.材料的硬度分为布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度，其符号分别是HBW 、HR和HV。
2.金属抗拉强度的符号是Rm ，塑性的指标主要有断后伸长率和断面收缩率。
3.大小、方向或大小和方向都随时发生周期性变化的载荷称为交变载荷。
（考证真题）二、选择：1.500HBW5/750表示直径为 5 mm的硬质合金压头、在750Kgf 载荷作用下、保持1~15 S测的硬度值为500。
（考证真题）2.拉伸试验可测定材料的AC。
A.强度B.硬度C.塑性D.韧性3.下列力学性能中，C适于成品零件的检验，可不破坏试样。
A.B.A kC.HRCb4.疲劳实验时，试样承受的载荷为 B 。
（考证真题）A.静载荷B.交变载荷C.冲击载荷D.动载荷5.常用塑性的判断依据是 A 。
（考证真题）A.断后伸长率和断面收缩率B.塑性和韧性C.断面收缩率和塑性D.断后伸长率和塑性6.适于测试硬质合金、表面淬火钢及薄片金属硬度的方法是C。
（考证真题）A.布氏硬度B.洛氏硬度C.维氏硬度D.以上都可以7.不适于成品与表面薄片层硬度测量的方法是A。
（考证真题）A.布氏硬度B.洛氏硬度C.维氏硬度D.以上都不宜8.用金刚石圆锥体作为压头可以用来测试B。
（考证真题）A.布氏硬度B.洛氏硬度C.维氏硬度D.以上都可以9.表示金属抗拉强度的符号是C。
A.R eLB.R sC.R mD.1-σ10.金属在静载荷作用下，抵抗变形和破坏的能力称为C。
A.塑性B.硬度C.强度D.弹性三、判断1.塑性变形能随载荷的去除而消失。
（错）2.所有金属在拉伸实验时都会出现屈服现象。
（错）3.一般情况下，硬度高的材料耐磨性好。
（对）4.硬度测试时，压痕越大（深）,材料硬度越高。
（错）5.材料在受力时，抵抗弹性变形的能力成为刚度。
（对）四、计算某厂购入一批40钢，按标准规定其力学性能指标为：R eL≥340MPa，Rm≥540MPa，A≥19%，Z≥45%。
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材料及热加工复习资料2工程材料及热加工工艺绪论一.课程的任务及内容工艺方法工程材料———加工工艺———产品件装配试车工艺过程基本知识热加工冷加工成分.组织.性能铸.锻.焊.热（切削加工）关系.应用性质：机械类各专业必修的一门综合的技术基础课。
任务：使学生获得有关金属学.钢的热处理.常用的金属材料及加工的基础知识，培养学生合理选材.确定热处理方法及安排工件加工工艺路线的初步能力。
先修课：物理.化学.机械制图.金工实习等，与材料力学. 机械设计等关系密切。
作用：打基础为后续课为专业课为工作实践二．材料及发展趋势钢：碳钢. 合金钢. 铸钢….黑色金属金属材料铁：HT. QT. 合金铸铁…Cu及Cu合金有色金属AI及AI合金工程材料其它：轴承…普通无机非金属材料陶瓷材料例特种非金属热塑性材工程塑料料工程塑料通用塑料热固性有机高特种塑料分子材料橡胶金属材料+ 非金属材料= 复合材料结构材料机性. 物性. 化性工程材料（应用）功能材料特异物化性能. 超导.激光材料……三.金属材料的应用.特点.陶瓷. 高分子材料发展速度很快，但还不能全面代替传统的金属材料。
金属材料各行各业应用广泛。
原因：金属材料可满足各种各样的性能。
具体： 1. 一般均具有优良的机械性能；2. 具有优良的物理性能；3. 具有优良的工艺性能；热处理较大范围改变金属材料的性能。
四.影响金属材料性能的因素1. 化学成分决定组织. 性能2. 处理工艺内部组织变化性能与微观组织有关。
第一章金属材料的力学性能物理性能导电.热.磁.密度.熔点化学性能耐蚀.热.酸.抗氧化使用性能其它性能耐磨性.承受磨损耐久程度.综合性机械性能外力作用下表现的性能，变形.失效性能（力学性能）铸造性能流动性.收缩性.吸气性…工艺性能塑性成形性可锻性.冲压性（加工性能）焊接性热处理工艺性切削加工性根据使用性选择材料用途选材.选工艺性能是基础根据加工性选择加工方法机械性能（力学性能）是设计零件选材的依据，控制材料质量的重要参考。
六大性能九大指标强度σ b σS σ0.2塑性δψ刚度 E力学性能指标布氏HBS HBW硬度洛氏HRA HRB HRC维氏HV冲击韧性A ku a ku ( A k a k )疲劳强度σ-1§1 刚度.强度.塑性作拉伸试验 GB228-87 低碳钢拉伸试样OE 弹性阶段符合虎克定律呈线形关系E 弹变点S 平台屈服阶段（流动阶段）S点屈服点拉伸图（拉伸曲线）载荷和变形量（伸长量）F-ΔL或应力-应变图σ(F/S0)-ε(ΔL/L0)拉伸过程瞬间自动记录 F与ΔL塑性材料 >σ b 不均匀变形缩颈→断裂脆性材料 >σ b 断裂一.刚度抵抗弹变的能力指标弹性模量 EσE=——─ (N/mm2 ) 弹性范围内. 应力与应变的比值（或线形关系.正比）εE↑刚度↑弹性变形小二. 强度材料在外力作用下抵抗塑性变形和破坏的能力。
常温静载1.屈服点S 屈服强度表征材料对产生明显塑性变形的抗力有明显的屈服现象屈服点：产生屈服时的应力屈服强度（屈服极限）FSσS =----- (N/mm2)S2.名义屈服强度（条件屈服强度）σ0.2无明显屈服现象的材料高碳钢.铝.铜--产生0.2%残余塑性变形时的载荷F0.2σ=-------0.2S规定：残余伸长为0.2%的应力σ或者r0.2非比例伸长为0.2%的应力σp0.20.2%是条件屈服强度的“条件”3. 抗拉强度σ拉断前承受的最大应力bF bσ b = -------- (N/mm2)S0表征了材料抵抗最大均匀变形的能力F b 即断裂载荷σb. σS（σr0.2σp0.2）两个重要力学性能指标，是零件选材强度设计主要依据。
屈强比σS/ σb↓可靠性↑利用率↓三. 塑性外力作用下产生永久变形而不破坏的能力两个衡量指标δψ1.断后伸长率（相对延伸率）δL 1 - L.δ =----------╳ 100% 与标距长度有关 L0↑δ↓ L短试样L.=5 d0δ5长试样L.=10 d0δ10同一材料δ5≠δ10δ5>δ10不能比较2.断面收缩率ψS0– S1ψ =----------╳ 100% 不受标距尺寸影响，可靠反映材料塑性 Sδ↑ψ↑塑性↑与负荷无关一般塑材δ> 2~5 % 低碳钢脆材δ < 2~5 % HT注意：塑性好处（1）零件一旦超载，不致突然断裂破坏（2）是压力加工的必要条件§2. 冲击韧性（韧性）抵抗冲击载荷下断裂的能力应变速度>1%/S为冲击；<1%/S为静载荷冲击试验法GB229-84 冲击试样试验机冲击吸收功A KU = W( H-h) 单位J或Kgf .m ( 1 Kgf .m =9.8 J) 从表盘读出A KUa ku =-------------- J/cm2或Kgf/cm2冲击韧度Sa ku U 型缺口a kv V 型缺口同一材料a kv < a ku，脆性↑韧性↓取决于材料本身.试样形状.尺寸.温度。
用来估计在使用时是否发生脆性断裂，只是一个相对指标，不能用于设计计算。
温度↓A K a K↓冷脆现象T K脆性转变温度〈T k.温度脆性↑↑§3. 疲劳强度材料承受交变应力的能力. 交变载荷交变应力：大小和方向随时间作周期性变化交变应力σ<σb 甚至σ<σs材料断裂称“疲劳破坏”. 是危险的疲劳强度：材料在无数次应力循环而不发生疲劳破坏的最大应力值称为疲劳强度。
σ-1表示对称循环时疲劳强度循环基数一般钢材106~107次有色金属108次单位N/mm2影响因素：不仅与材料有关，而且受零件尺寸形状.表面质量等因素影响。
∴↑σ-1：保证材料本身内在质量；零件结构形状避免应力集中；表面强化（淬火.喷丸.滚压等），↑表面光洁度。
§4. 硬度材料抵抗比它更硬的物体压入其表面的能力衡量材料软硬的指标常用压入法常用硬度指标布氏洛氏维氏一. 布氏硬度测量压痕面积根据GB231-84HBS 淬火钢球压头 <450 硬度不高.软钢.铸铁.有色. 示为╳╳╳HBS HBW 硬质合金球压头 <650 示为╳╳╳ HBW 不常用表示例：200 HBS10/1000/30测量直径查表★用淬火钢球压头准确不用于成品不能测淬火钢件常用于测 <450 HBS 原材料.毛坯.退火.正火. 调质钢件. 铸铁.有色.二. 洛氏硬度测量压痕深度hK-h K 常数HR =-------- 无单位0.002★有三种指标金刚石圆锥压头 HRC 载荷10+140Kgf 测淬火硬化钢件金刚石圆锥压头 HRA 载荷 10+50Kgf 测淬火更硬薄层淬火钢球压头 HRB 载荷 10+90Kgf 测软.未淬火钢件.直接读数，用于成品件或较薄材料的硬度，但不如布氏硬度准确三. 维氏硬度顶角1360的金刚石四棱锥载荷小、范围大 5–120 Kgf可测软、硬材料..测两对角线均值查表标注640HV30/20麻烦少用洛氏硬度不能测时才用维氏硬度测表面硬化层.电镀层.氮化层.薄片金属第二章、金属及合金的结构与结晶§1. 金属的结构与结晶一.金属键与金属的特性金属键：金属原子是依靠正离子和自由电子的相互吸引而结合起来的，这种结合方式称为金属键。
金属的特性光泽良好的导电性良好的导热性良好的塑性二.金属的晶体结构1.晶体的概念晶体有规则周期性重复排列固体非晶体无规则晶格：表示晶体中原子排列的空间格子。
“点阵”晶胞：构成晶格的最基本单元。
代表意义结点：晶格中的每个点。
平衡位置晶格常数：晶胞的各边尺寸a. b. c。
大小以Å为单位（1Å=10-10m），晶胞中各边夹角分别以α.β.γ表示。
a =b =c α=β=γ=900该晶胞称简单立方晶胞，简单立方晶格晶面：晶格中各方位的原子面。
晶向：晶格中各方位的原子列。
2常见的三种金属晶格两个参数：（1）配位数：晶格中任一个原子周围紧邻.等距的原子数目。
愈大愈紧密（2）致密度：晶胞中原子所占的体积与晶胞的体积之比。
n·v致密度k=--------% 致密度↑紧密程度↑V晶格类型面心立方晶格fcc 体心立方晶格bcc 密排六方晶格hcp晶格常数 a a a.c. c/a=(8/3)1/2=1.633 原子半径21/2·a=4r 31/2·a=4r d=a=2r原子半径r （21/2/4）·a （31/2/4）·a （1/2）·a晶胞原子数n 4 2 6晶胞体积v a3=(4r/21/2)3a3=(4r/31/2)33·21/2a3=24·21/2r3配位数12 8 12致密度74% 68% 74%最大间隙半径0.41r 0.29r 0.41r代表金属γ-Fe.AI.Cu.Niα-Fe.Cr.W.β-Ti Mg.Zn.α-Ti.Be结论最紧密排列次紧密排列最紧密排列晶面.晶向及其原子密度晶面：晶格中各方位的原子面。
排列相同位向一致一组平行原子面称为一种晶面用晶面指数来描述晶面指数：表示晶面空间方位的符号。
晶向：晶格中各方位的原子列。
排列相同位向一致一组平行原子列或行称为一种晶向用晶向指数来描述晶向指数：表示原子列空间方位的符号。
(1) 立方晶格中晶面指数的确定方法a. 结点为坐标系原点0，晶胞中三条棱边为空间坐标轴X. Y. Z；b. 以晶格常数a. b. c为单位求出晶面在三个坐标轴上的截距；c. 取其截距的倒数；d. 将各倒数化为最小整数，并加圆括号，如（100）.（110）.（111）为普通形式。
晶面族：晶体中原子排列相同而空间位向不同的各组晶面可归为一个晶面族。
指数外加大括号{} 例：（100）.（010）.（001）归为{100}晶面族立方晶格中三种重要的晶面族{100}.{110}.{111} (2) 立方晶格中晶向指数的确定方法a. 结点为坐标系原点0，晶胞中三条棱边为空间坐标轴X. Y. Z；b.过原点作一直线，使其平行于待求晶向，读出该方向上任一点的空间坐标值；c.将坐标值化为最小整数，并加上方括号[ ]，即晶向指数。
如[100].[110].[111]三种重要晶向为普通形式∴[ ]表示一组相互平行的晶向，而不是仅仅表示某一原子列的方位。
所有原子排列相同而空间位向不同的各组晶向可归为一个晶向族。
用< >表示例如：[100].[010].[001]属<100>晶向族<100>.<110>.<111>为立方晶格中三种重要的晶向族。
(3) 晶面及晶向的原子密度晶面的原子密度：通常以该晶面单位面积实际占有的原子数来表示。