1.金属材料导论
第一篇金属材料导论复习题
第一篇金属材料导论复习题第一篇金属材料导论习题一.填空题表示。
1.金属材料在拉断前所能承受的最大应力叫做抗拉强度，以σb2.硬度是衡量材料力学性能的一个指标，常见的试验方法有洛氏硬度、布氏硬度。
3.过冷度是指理论结晶温度－实际结晶温度，其表示符号为：ΔT4.在Fe—C合金状态图中，通过PSK水平线，发生共析反应，S 点称为_共析点，C ）；其含碳量为___0.77%____,其反应式为__A → P （ F + Fe35.在Fe—C 合金状态图中，通过ECF水平线，发生共晶_反应，C 点称为_共晶点，C )____；其含碳量为___4.3%____,其反应式为__L → Ld ( A + Fe3C ) 。
6.珠光体的本质是层片状的共析体( F + Fe37．一块纯铁在912℃发生α-Fe → γ-Fe 转变时，体积将：减小8．结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，它们是形核和晶核长大9．固溶体的强度和硬度比溶剂高10. 碳溶解于α-Fe形成的间隙固溶体称为铁素体（F）；碳溶解在面心立方晶格的γ-Fe形成的间隙固溶体称为奥氏体（A）11.当钢中含碳量大于0.9% 时，二次渗碳体沿晶界析出严重，使钢的脆性增加。
强度下降。
12．在铁碳合金室温平衡组织中，含Fe3C最多的合金成分点为：6.69% 含Le′最多的合金成分点为： 4.3% 。
13．用显微镜观察某亚共析钢，若估计其中的珠光体含量体积分数为80%，则此钢的碳的质量分数为0.77% × 80% = 0.616 %。
14．20是优质碳素结构钢，可制造冲压、焊接件。
15．T12是碳素工具钢，可制造锉刀、量规等。
16．Q354是可焊接低合金高强钢，可制造桥梁。
17．40Cr是合金结构（或合金调质）钢，可制造（车床齿轮）。
18．20CrMnTi是合金结构（或合金渗碳）钢，热处理工艺是渗碳 + 淬火+低温回火。
19.合金工具钢CrWMn的平均含碳量为≥1% 。
材料导论重点及归纳
1、材料的定义与分类材料是人类用来制造有用的构件、器件或物品的物质。
材料与物质的区别：①对材料而言，可采用“好”或“不好”等字眼加以评价，对物质则不能这样；②材料总是和一定的用途相联系的；③材料可由一种物质或若干种物质构成；④同一种物质，由于制备方法或加工方法的不同，可成为用途各异的不同类型的材料。
按化学组成和结构特点：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料按材料性能：结构材料、功能材料按使用领域：建筑材料、电子材料、耐火材料、医用材料...2、材料的地位和作用材料是人类社会发展的基础和先导，是人类社会进步的里程碑和划时代的标志。
材料、能源、信息被称为人类社会的“三大支柱” 。
纵观人类利用材料的历史，可以清楚地看到，每一种重要新材料的发现和应用，都把人类支配自然的能力提高到一个新的水平。
材料科学技术的每一次重大突破都会引起生产技术的重大变革，甚至引起一次世界性的技术革命，大大地加速社会发展的进程，从而把人类物质文明推向前进。
人类文明的发展史就是材料的发展史材料的发展史就是人类文明的发展史石器时代、青铜器时代、铁器时代、? ? ?、半导体时代新材料是高技术发展的基础，是工业革命和产业发展的先导3、材料的性质材料性质：是材料的功能特性和效应的描述，是材料对电.磁.光.热.机械载荷的反应。
材料性质描述：力学性质：强度、硬度、刚度、塑性、韧性材料在力的作用下所表现出的特性即为材料的力学性质。
（1）弹性模量弹性模量是指材料在弹性极限范围内，应力与应变（即与应力相对应的单位变形量）的比值，用E 表示，即：（2）强度在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的能力称为强度。
（有多种强度类型）材料在外力作用下发生塑性变形的最小应力叫屈服强度，用 d S表示。
工程上规定，试样产生0.2%塑性变形时的应力值为该材料的条件屈服强度，记为 d 0.2。
抗拉强度是将试样在拉力机上施以静态拉伸负荷，使其破坏（断裂）时的载荷。
材料化学导论心得(精选12篇)
材料化学导论心得（精选12篇）（经典版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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金属工艺学+邓文英主编
金属工艺学教案 编者：安荣机械系.机械教研室授课时间：班级：本课课题：绪论教学目的和要求：1.了解本课程的性质、任务和在生产中的地位。
2.了解本课程内容和机械产品制造全过程的概念。
3.熟悉学习本课程的基本要求和方法。
重点与难点：了解本课程的性质及意义。
教学方法：讲授法和录像观摩。
课型：理论课金属工艺学（邓文英主编）教学过程绪论一、为什么要学金属工艺学（机械工程材料工艺学）？金属工艺学是一门传授有关制造金属零件工艺方法的综合性技术基础课。
它主要传授各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互关系；金属零件的加工工艺过程和结构工艺性；常用金属材料性能对加工工艺的影响；工艺方法的综合比较等。
研究的对象：常用的工程材料、材料的各种加工处理工艺。
例如：钢铁、铝合金、铜合金、塑料等材料及热处理工艺、焊接工艺、铸造工艺、切削加工工艺等加工处理工艺。
举例：常用主轴材料：45 。
技术要求：调质处理。
箱体材料：HT200。
技术要求：退火。
国家工业发展的三大支柱：材料、信息、微机。
1.工程材料是国家工业发展的物质基础。
工业和日常生活都离不开工程材料的使用，研究材料最终是为人类的文明进步而服务。
2.作为工科类专业所必须掌握的一门功课。
基础课→（桥梁）→专业课机械工程材料工艺学是一门技术基础课，对专业课和基础课起着桥梁的作用。
二、机械工程材料工艺学课程有什么特点？1.本课程同实践紧密相联系，是一门实践性很强的学科。
2.通过生产实践才能融会贯通地学习掌握（安排了钳工、金工实习）。
3.为了弥补实践方面的不足，采用录像教学以及到工厂参观和实习，通过师生的相互努力来学好这门功课。
三、怎样才能学好机械工程材料工艺学？1.注意各章节的联系、学习、复习、巩固、应用、总结。
2.要理解、要提问题、不能累计问题。
3.抓住主要内容：金属材料及热处理基本知识，铸造、锻造、焊接、切削加工基本常识。
随着科学技术和生产力的不断发展，金属工艺学的内容构成也有所发展。
金属材料发展现状及展望
重庆科技学院金属材料工程导论课程论文题目：金属材料发展现状及展望姓名袁建学号43班级金材普11-01成绩金属材料发展现状及展望---金材普2011-01 袁建[摘要]材料对社会、经济及科学技术活动的影响面大和带动力强,u人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。
现代社会种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础，金属材料的发展前景如何，不仅对相关行业有着重大影响，甚至对整个社会有着密切的关系。
本文对金属材料的发展现状和未来的发展前景做了简要的叙述。
[关键词]金属材料研发前景发展趋势1 前言能源、信息、材料是社会发展的三大支柱，而材料又主要分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料，这其中金属材料是人类历史上系统的应用研究时间最长，在目前应用也较为广泛的一种重要材料。
金属材料在人类历史上一直扮演着重要的角色，这是由其自身性质决定的，金属材料具有高弹性模量、高韧性和强度硬度较高等优点，同时金属材料来源广泛，种类繁多和加工技术相对成熟等优异的特性，这些优点都决定了金属材料在材料领域中占有极其重要的地位。
随着现代金属材料科学的不断发展，金属材料在机械制造业、国防领域、航空航天、建筑业、农业、矿业资源、电子信息等领域，有明显的性价比优势和广阔的市场。
2 .1 钢铁材料发展钢铁材料是国民经济的重要基础，在整个材料大家庭中始终占据着重要的地位。
随着国民经济的不断发展和科技的更新，当的份额。
未来不锈钢的趋势发展主要集中在加强发挥其自身优势，使其能具有在特殊条件下使用的特殊性能不锈钢，同时如何降低其研发生产成本，也是未来的一个方向。
此外，钢铁材料的新需求和新技术也在不断地出现。
特别是在能源工业、交通运输、航空技术对新型钢铁材料的社会需求。
由于要有新的产品产出，所以就会带动产生新的技术。
超纯净钢生产工艺就是其中的一种。
随着钢铁生产工艺的技术进步与生产装备的进一步完善。
对于连铸质量，围绕无缺陷连铸坯的生产，重点解决以下技术困难：(1) 高碳钢连铸的中心偏析与疏松缺陷；(2) 包晶钢、含Ti不锈钢的表面质量控制；(3) 卷渣造成的大型夹杂物控制技术；(4)铸坯质量的准确预报与表面修磨技术。
第一章 金属材料导论_【PPT课件】
•
• 四、硬度
• • 金属材料抵抗外物压入其表面的能力。一般来说，硬
度高的材料，耐磨性能好，强度也高。因此，硬度是机械 零件设计要求的技术条件之一。
• • 生产中常用有布氏硬度（HB）和洛氏硬度（HR）等。
• ③当载荷继续增加超过S点后，变形量随载荷的增加而急 剧增加。当载荷增大到b时，变形集中在试样的某一部位 上，出现缩颈现象。由于承载面积减小，试样很快被拉断。
试样在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度，用σb
表示，Βιβλιοθήκη • （二）截面收缩率• 截面收缩率是试样拉断后缩颈处横截 面积的最大缩减量与原始横截面积的百分 比。
• HRB 直径1.588mm淬火钢球测软金属，如铜合金、 退火钢件等，总载荷980.7KN；
• HRC 120°金刚石圆锥体测如淬火工件，总载荷 1471.1KN 。
• ▲洛氏硬度试验操作简便、迅速，可测定各种金属材 料的硬度。
• ▲ 洛氏硬度压痕小，适用于成品，但重复性差，需在 不同部位测多次。
• （一）布氏硬度测定方法：
•
用一定直径的淬火钢球或硬质合金球作压头，
在一定的静载荷下压入试件表面，保持压力至规
定的时间后卸载。根据所加载荷的大小和所得压
痕表面积来计算（或查表）得压痕表面上的平均
应力值。此平均应力值作为布氏硬度，并用HBS （淬火钢球压头）或HBW（硬质合金压头）表示。
• 由于布氏硬度测量时压痕面积较大，能反映
• 洛氏硬度计上有九种标尺，分别用符号（常用） HRA、HRB和HRC……等表示。不同洛氏硬度的 压头、负荷和适用范围如表1-1 （p9）所列。
金属工艺学邓文英第五版作业题参考答案样本
第一篇 金属材料导论P9:( 1) : 应力σ: 试样单位横截面上的拉力,d F 24 π 。
应变ε: 试样单位长度上的伸长量,l l ∆ 。
( 5) :σb : 抗拉强度, 指金属材料在拉断之前所能承受的最大应力。
σs : 屈服点, 指拉伸试样产生屈服现象时的应力。
σ2.0r : 屈服点, 对没有明显屈服现象的金属材料, 工程上规定以试样产生0.2%塑性变形时的应力作为该材料的屈服点, 用σr0.2表示。
σ1-: 疲劳强度, 金属材料在无数次循环载荷作用下不致引起断裂的最大应力, 当应力按正弦曲线对称循环时, 疲劳强度以符号σ-1表示。
δ: 伸长率, 衡量塑性的指标之一 a k : 冲击韧性, 材料抵抗冲击载荷作用下断裂的能力, 其值大小是试样缺口处单位截面积上所吸收的冲击功。
HRC: 洛氏硬度, 以顶角为120度金刚石圆锥体为压头, 在1500N 载荷下硬度计的硬度标尺。
HBS: 布氏硬度, 钢球压头测出的硬度值。
HBW: 布氏硬度, 硬质合金球压头测出的硬度值。
第二章 铁碳合金P261.一般来说, 同一成分的金属, 晶粒愈细, 其强度、 硬度愈高, 而且塑性和韧性也愈好。
2.随着温度的改变, 固态金属晶格也随之改变的现象, 同素异晶转变; 室温时, 纯铁的晶格是体心立方晶格。
1100摄氏度时是面心立方晶格。
5.缓慢冷却条件下, 45钢的结晶过程如下:1点以上: L; 1-2点: L+A; 2-3点: A; 3-4点: A+F; 室温时: P+FT10钢的结晶过程如下:%10000⨯-=l l l k δ1点以上: L; 1-2点: L+A; 2-3点: A; 3-4点: A+Fe CII 室温时: P+Fe3 CII第三章钢的热处理P32１.答: 在此温度范围内加热, 淬火后可获得细小的马氏体组织。
这样的组织硬度高、耐磨性好, 而且脆性相对较小。
如果淬火加热的温度不足, 因未能完全形成奥氏体, 致使淬火后的组织除马氏体外, 还残存有少量的铁素体, 使钢的硬度不足。
中南大学金工实习ppt 金属材料导论
强度和塑性指标的测定
拉伸实验
在拉伸实验机上进行 实验测得
拉伸实验机
标准拉伸试样
强度和塑性指标的测定
拉伸实验
•低碳钢拉伸图
强度和塑性指标的计算公式
• 根据拉伸实验结果进行计算，计算公式分别为：
• • • • •
δ =（l-l0）/l0×100% Ψ=（F0-F）/F0 ×100% σs=Ps/ F0 （MPa） σb=Pb/ F0 （MPa） σe=Pe/ F0 （MPa）
1、金属材料的力学性能指标有哪些？是如何定 义的，有何意义？ 2、下列代号的含义： 3、HBS、σb、 σs、HRC、ψ、δ、аk、 σ-1 4、零件加工完成后，采用哪种方法测量其力学 性能？ 5、将钟表发条拉成一直线后，将力释放，钟表 发条可能发生什么变形？
6、某厂购进一批钢材，从中制取d0=10mm的圆形截面短 试样，经拉伸实验后，测得 Fb=33.81KN, Fs=20.68KN, Lk=65mm, dk=6mm. 试问这批钢材的力学性能是否合格？ （注：GB699—88规定此种钢材的力学性能判据： b=375 MPa；s=225 MPa;5=27% ;ψ=55% )。 7、下列硬度要求或写法是否恰当？为什么？ • （1）HRC12～17；（2）HRC =50～60 Kgf/mm2； （3）500～530 HBS ； • （4）70HRC～75HRC ；（5）230 HBW ； 8、整体硬度要求230HBS～250HBS的轴类零件，精加工 后再抽查，应选用什么硬度计测量硬度较合适？ 9、一紧固螺钉在使用过程中发现有塑性变形，是因为螺 钉材料的力学性能哪一判据的值不足？ 10、用洛氏硬度试验方法能否直接测量成品或较薄工件？ 为什么？
120º 金刚 HRA 石圆锥 HRB
《材料化学导论》第三章金属材料第一节金属键 第三章 金属材料
第三章金属材料在一百多种化学元素中，金属大约占80%。
金属材料具有许多宝贵的机械－力学、物理、化学性能，是迄今为止使用最为广泛且用量最多的一种材料。
3.1 金属键金属呈现特有的金属光泽，不透明，是电与热的良导体，具有延性和展性，比重大，强度高，可以焊接和形成合金。
金属的性能是其特定结构的外在反映。
由金属从单原子气态生成液态或固态时所释放出相当大的能量，可以断定金属原子在液态或固态中的相互结合力不是一般原子间的范德瓦耳斯力，而是一种相当强的化学键。
它又是由电负性小的同类原子所组成，从而也排除生成离子键的可能性。
X射线衍射测定结果表明，金属材料中每个金属原子与周围8至12个同等或接近同等距离的原子相紧邻，而每个金属原子的价电子层中只有少数的价电子，显然以这少数价电子来生成8至12个通常的共价键也是难以想象的。
因此，就需要另外提出“金属键”（metallic bond），即使金属原子结合成金属相互作用的模型。
一、“自由电子”模型金属晶体中，金属原子外层价电子受原子核束缚较弱，即电离能低，很容易失去这些价电子而形成正离子和自由电子。
所谓自由电子是指被电离的电子不再束缚于某一原子，而在整个晶体内“自由”运动。
正离子整体共同吸收自由电子而结合在一起。
自由电子就像胶泥似地将许多排列整齐的正离子胶合在一起。
自由电子在金属中的活动范围很大，因此可将金属看成是自由电子气和沉浸在其中的正离子的结合体。
这就是金属键的“自由电子”模型。
用量子力学处理金属键的自由电子模型，就相当于一个三维势箱问题。
在“箱”中的电子可近似作为平动子在整个晶体中作较自由的运动，但在总体上还受由正离子组成的电场所束缚。
由于金属中电子离域范围很大，将会产生很显著的能量降低效应，便成为金属键能的起源。
要指出的是，金属键和离域π键是不很相同的：参与离域π键的原子数一般是有限的，且离域电子的活动范围是沿二维空间，即平面伸展的；而参与金属键的原子数量则是很大的，且离域电子活动范围是沿三维空间伸展的。
材料导论复习要点(全)
1. 化学键（离子键、共价键、金属键）--主价键组合键氢键----介于范德华键和主价键之间物理键（范德华键）----次价键无机非金属结构主要包含：离子键、共价键和混合键无机非金属材料包括：离子晶体、共价晶体、混合晶体1.1.1 离子键定义：正负离子间的静电作用为离子键。
决定离子晶体的结构因素包括以下几个方面：离子半径、球体最紧密堆积程度、配位数、离子的极化形成两种空隙：四面体空隙和八面体空隙极化：带电离子所产生电场对另一离子的电子云发生作用，使离子大小形状发生改变，这种现象。
极化率：离子自身被极化的作用；极化力：极化周围离子的作用。
影响：1.共价键定义：由两个或者多个原子共同使用它们的外层电子，在理想情况下，达到电子饱和的状态，由此组成较为稳定和坚固的化学结构叫做共价键2.金属键性能特点：1)良好的导电性及导热性；2)正的电阻温度系数；3)良好的强度及塑性；4)特有的金属光泽。
3.范德华键分子间以微弱静电引力相引而结合在一起。
没有方向\饱和性例：NaCl 晶体中，已知Na+ 离子和Cl-半径分别为0.102nm 和 0.181nm ，确定正负离子的配位数并计算一个晶胞中有多少个NaCl 分子？解：配位数：R+/R_=0.102/0.181=0.56在0.414～0.732之间，可以确定Na: CN=6分子数 Na: ¼*12+1=4,Cl:1/8*8+1/2*6=4 ,即Z=4例：CsCl 晶体中，已知Cs+ 离子和Cl-半径分别为0.174nm 和 0.181nm ，确定正负离子的配位数并计算一 离子极化偶极 离子间距变化 离子配位数变化晶体结构类型变化个晶胞中有多少个CsCl分子？解：配位数 R+/R_=0.174/0.181=0.96在0.732～1之间，可以确定Cs: CN=8分子数 Cs: 1Cl:1/8*8=1 ,即Z=12、硅酸盐结构特点：① 结构中Si4+间没有直接的键，而它们是通过O2–连接起来的。
金属材料工程导论
《金属材料工程导论》结业论文金属材料的种类、性能、用途及其发展展望专业班级：姓名:学号：指导老师：曹鹏军参考文献1、刘宗昌，任慧平，郝少祥《金属材料工程概论》。
北京：冶金工业出版社。
20072、百度文库《金属材料》3、戴启勋。
《金属材料学》北京：化学工业出版社；20054.E. Merchant ,章慈定;近代制造技术、机床及试验技术的发展趋势[J];制造技术与机床;1980年10期5.孙庚午;国外重型机床的发展趋势[J];制造技术与机床;1980年12期6.李正邦《钢铁冶金前沿技术》北京：冶金工业出版社；1997年9月7.北京科技大学《中国冶金史论文集》北京：科学出版社；2006年8.9.金锡根《有色金属冶炼技术》北京：冶金工业出版社；1992年2月10.中国钢铁学会《钢铁辞典》北京；物价出版社；1995年7月11.陈裹武《钢铁冶金物理化学》北京：冶金工业出版社；1990年10 月12.王从曾《材料性能学》北京；北京工业大学出版社；2001年6月摘要金属材料是以金属材料或以金属材料为主构成的具有金属特性的以泪材料的统称。
金属材料种类繁多性能差异较大，可分为纯金属、合金、金属化合物和特种金属材料等。
作为人类最早使用的材料之一，金属材料在几千年后的今天仍然是人类社会最重要的材料。
可以预见，在未来，金属材料必将在人文明的发展与进步中起到关键作用。
关键词材料钢铁应用发展金属材料的概念金属材料是以金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。
包括纯金属、合金、金属间化合物和特种金属材料等。
人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。
继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。
现代种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。
由金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。
包括纯金属、合金、金属间化合物和特种金属材料等人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。
材料导论复习
材料导论复习填空：1．主价键类型有：离子键、共价键、金属键2．次价键类型有：氢键、范德华键3．决定离子晶体的结构因素包括：离子半径、球体最紧密堆积程度、配位数、离子的极化4．形成两种空隙：四面体空隙（4个球）和八面体空隙（6个球）5．MgO，CaO，SrO，BaO，CdO，MnO，FeO，CoO，NiO 氧化物具有NaCl型结构: 6．硅酸盐结构形式：岛状结构、组群状结构、链状结构、层状结构、架状结构7．链状结构硅酸盐包括：单链和双链两种形式8．晶体结构缺陷：点缺陷、线缺陷、面缺陷9．点缺陷分类：晶格位置缺陷、组成缺陷和电荷缺陷10．线缺陷（位错)的依据:位错线和滑移方向。
分为：棱位错(垂直)和螺位错(平行)11．影响置换型固溶体的因素：离子大小、离子价、晶体结构、电负性12．晶态和非晶态物质的判定一般采用：X射线衍射方法13．晶态物质附近出现：衍射峰14．非晶态物质附近出现：散射峰15．材料的性能包括使用性能和工艺性能两方面16．材料的导电性能，是用材料的电阻率或者其倒数电导率来表示的17．材料的导电能力大小，主要由载流子的浓度和它们的迁移速率决定的，载流子可以是：电子、空穴或者离子18．陶瓷的原料：粘土、长石、石英19．陶瓷基本工艺包括：原料的制备、坯料的成形、坯料的干燥、制品的烧成或烧结20．传统陶瓷典型组织结构由晶相、玻璃相和气相组成21．根据气孔含量可将陶瓷分为：致密陶瓷、无开孔陶瓷、多孔陶瓷名词解释：1．离子键：正负离子之间的静电作用2．共价键：共用电子对组成的价键3．桥氧：部分氧的价键被饱和4．非桥氧：价键未被饱和5．位错线：滑移面和未滑移面的一条交界线6．黏（粘）度：液体流动时，一层液体受到另一层液体的牵制，其力F的大小和两层间的接触面积S及垂直流动方向的速度梯度成正比，即F=?·S·dv/dx7．热容：温度每升高1℃时，物质所吸收的能量8．弹性变形：材料在外力作用下产生变形，外力撤销之后，变形完全消失，这种性质叫弹性。
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冲击韧度: 金属材料抵抗冲击载荷的作用而不破坏的能力。 常用的指标有冲击韧度(Ak)。 疲劳强度: 金属材料抵抗交变载荷的作用而不 破坏的能力。 常用的指标有疲劳强度(ζ-1) 。 零件发生疲劳破坏是没有预兆而突然断裂，此时发生疲 劳破坏的应力远远小于抗拉强度，甚至比屈服强度还小，非 常危险。 小结：金属材料的力学性能是在外力作用下表现出的力学性 能，在实际生产中应用相当广泛。
连接成形毛坯 粉末冶金成形 型材等毛坯
传统的有
车削、刨 削、铣削 拉削、镗削、磨削等 数控加工、电火花 加工、激光加工等 特种加工方法
机械加工方法
现代的有
车削
零件的生产工艺过程
一个具体零件的加工往往可用多种不同的加工方法， 而每种加工方法所能达到的加工精度、加工质量、加工范 围、加工效率是不同的。
1.3.2 合金的结构——固溶体
固溶体： 由两种组元相互溶解后所组成的新的物质仍 然保持其中某一组元的晶体结构。 置换固溶体：A组元的原子取代了B组元的原子。 当A、 B两个组元的原子直径相差不大时，两个组元可 以以任何比例溶解，形成无限固溶体，反之则为有限固溶 体。 间隙固溶体：A组元溶入B组元的的间隙中。只能形成 有限固溶体。 例如：C溶入α-Fe或γ-Fe 所形成的铁素体、奥氏体。
1.1.2 金属材料的物理、化学性能
• 物理性能
• 化学性能
1 将钟表发条拉成一直线，问这是弹 性变形还是塑性变形？怎样判断它的 变形性质？
2 疲劳破坏有什么危害？在什么情 况下发生疲劳破坏，产生原因是什 么？如何提高零件的疲劳强度？
1.2 金属及合金的晶体结构
本节重点：金属结晶的概念、结晶过程
低合金结构钢 渗碳钢 调质钢 16Mn、20Cr 弹簧钢 轴承钢
刃具钢 模具钢 9Cr2、CrWMn 量具钢
钢
合金钢
合金结构钢
合金工具钢
特殊性能钢
不锈钢 耐热钢 2Cr13、1Cr18Ni9 耐磨钢 其它
1 .7 钢的热处理
退火
保温
℃
普通热处理
正火
淬火 回火
加热
临界温度
冷却 T
热处理
表面淬火
热处理工艺曲线 渗碳 渗氮 碳氮共渗
固
溶 体
金 属 化 合 物
机 械 混 合 物
过
程
同 素 异 构 转 变
基本概念
凝固：一般非晶体由液态向固态转变的过程 。 结晶：由液态金属转变为固态晶体的过程。 晶体： 原子排列时有序的，原子在三维空间做规则的、 周期性的、重复排列。有一定的熔点和 凝固点，性能趋向各向异性。
非晶体: 原子排列杂乱无章呈无序状态，没 有一 定 的熔点和凝固点，性能趋向 各向同性。
例如：纯铁与钢的用途
1.4 二元合金状态图
把各合金的结晶开始温度点连接起来，即为液相线；把结晶终 了温度点连接起来，即为固相线。这样就构成了Pb-Sb二元合金相图。
1.4 二元合金状态图
1 在纯金属的冷却曲线上为什 么会出现一水平台阶？ 2 为什么晶粒越细小其力学性 能越好？ 3 如果结晶时晶核不多而生 长速度快，则结晶后的晶粒是 粗还是细？
置换固溶体和间隙固溶体的区别
1.3.3 合金的结构——金属化合物
A、B两组元相互溶解后所形成的新的物质既不是A组元 的结构，也不是B组元的结构，而是自身的一种独立的结构。 例如： Fe和C所形成的化合物Fe3C，就是一种典型的金 属化合物。
1.3.4 合金的结构——固溶强化
随着溶质原子的增加，所形成的固溶体的强度、硬度升高 的现象。
1.5 铁碳合金
本节重点：铁碳合金状态图在铸造、压 力加工、焊接中的应用； 本节难点：铁碳合金状态图的理解；
铁碳合金由于其资源广泛、冶炼方便、价 格低廉、性 能优越，在工业生产中广泛使用。
1.5 铁碳合金
知识点:
目 的 概 钢的热处理
念
热 处 理 工 艺 曲 线
钢 在 加 热 时 的 转 变
组 织 转 变 钢 在 冷 却 时 的 转 变 普 通 热 处 理
本节要点：研究金属材料的加工工艺，必须了解金 属及合金的晶体结构和结晶。
1.3.1 合金的结构——概念
合金：由两种或两种以上的元素通过熔炼后 所获得的新的物质仍然具有金属特性。 组元：组成合金的基本元素。 相： 凡是成分相同、结构相同并与其他部 分有界面分开的均匀组成部分。 例如：单一的液 单一的固相； 液相、固相两相共存； 问题： 水、油混装在一个瓶子里，是几个相？ 将奶粉加开水冲一杯牛奶又是几个相？
金 属 的 结 晶
细化晶粒的方法
增加冷却速度，增大过冷度； 增加外来晶核; 采用机械、超声波振动、电磁搅拌等； 晶粒粗细对材料力学性能的影响 晶粒越细，强度越高，塑性和韧性也越好。
金属的同素异构转变
金属的同素异构转变的慨念
金属在固态下，随着温度的改变其
晶体结构发生变化的现象。
金属的同素异构转变的意义
GS线—（A3线）
是冷却时奥氏体转变为铁素体的开始线。
ES线—称Acm线 是碳在奥氏体中的溶解度线，实际上是冷却时 由奥氏体中析出二次渗碳体的开始线。
工业纯铁
含碳量小于0.02%的铁碳合金。
含碳量为0.02%—2.11%的铁碳合金。根据 金相 组织的不同，可分为三种。 共析钢： 含碳量为0.77%; 亚共析钢：含碳量在0.02%—0.77%之间； 过共析钢：含碳量在0.77%—2.11%之间；
b
s
0
合金的冷却曲线
金 属 的 结 晶
结晶的必要条件----过冷度 金属的结晶过程：
原子团
小晶粒 形核 晶核长大
晶粒（外形不规则的 小晶体）
金 属 的 结 晶
形核：自身晶核、外来晶核 晶核长大方式：树枝状方 式 晶界—晶粒间的分界面； 单晶体—结晶 方位完全一致 的的晶体; 多晶体—由多 晶粒组成的晶 体结构。
A2.11%c
F0.02%c+Fe3C6.69%c
共析反应的产物即珠光体 P＝F0.02%c+Fe3C6.69%c
1.5.2 铁碳合金状态图分析
纯铁的熔点
ACD线—液相线
渗碳体的熔点 共晶线
碳在奥氏体中的最大溶解度 AECF线—固相线
A3线
Acm 共析线
共析点
共晶点
铁碳合金相图中主要特性点的含义
特性点的 符号 A C D E G P S Q 温度t/ ℃ 1538 1148 1227 1148 912 727 727 室温 含碳量 w c% 0 4.3 6.69 2.11 0 0.02 0.77 0.0008 含义 纯铁的熔点 共晶点 渗碳体的熔点 碳在奥氏体中的最大溶解度 α -Te γ -Te同素异晶转变点 碳在铁素体中的最大溶解度 共析点 碳在铁素体中的溶解度
表面热处理
化学热处理
形变
其它热处理
真空 激光
1.7.1 退火和正火
退火：
将钢加热、保温，然后随炉冷却 或埋入灰中缓慢冷却。 目的： 降低硬度，便于机加工。 细化晶粒，提高塑性和韧性。 消除应力。 应用：铸件、锻件、焊接及其它毛 坯的热处理。
本节难点：合金的结构
1. 三种常见的金属的晶格类 型：
体心立方 面心立方 密排六方
2. 金属的结晶：原子由无序状态向有序 状态转变的过程。有晶体形成。
1.2 金属及合金的晶体结构
知识点:
晶 体 结 构
金属的晶体结构与铁碳合金的组织与性能 合金
合 金 组 织
结
晶
体 心 立 方
面 心 立 方
密 排 六 方
铁碳 合金
钢
含碳量为2.11%—6.69%的铁碳合金。
生 铁
共晶生铁：
含碳量为4.3%;
亚共晶生铁：含碳量在2.11%—4.3%之间； 过共晶生铁：含碳量在4.3%—6.69%之间；
L'd＝P+Fe3CⅡ+Fe3C
L
L+A
L+Fe3C Ld Ld+Fe3C
A
转变 F+A
A+Fe3CⅡ A+Fe3CⅡ+Ld
预先热处理： 为使切削加工能顺利进行，可通 过预先热处理调整硬度，为切削加工做好组织 准备。
最终热处理： 使材料的性能达到要求。
第1章 金属材料导论
材料、信息、能源称为现代技术的三大支柱。 金属材料 陶瓷材料
工程材料
高分子材料
复合材料
1.1 金属材料的主要性能
本节重点：金属材料的力学性能
本节难点：各性能指标的物理意义和测定方法 主要内容：金属材料的力学性能,包括材料的强 度 、硬度、塑性、冲击韧性、疲劳 强度等。
1.1.1 金属材料的力学性能
强度 材料在外力作用，抵抗塑性变形和断裂的能力。 工程上常用的金属材料的强度指标有屈服强度(ζs)和抗拉 强度(ζb)等；
在低碳钢拉伸曲线中，把F-Δl 坐标换成 ζ-ε（应力—应变）就可 以直接在图上读出力学性能指标， 并且不需要做成标准试样。
塑性 材料在外力作用下产生永久变形而不破 坏的性能。 表示材料的塑性指标是：伸长率δ和断面收缩率Ψ；对于塑性差的 材料，用ζ0.2来代替ζs； 1）使材料具有良好的成形性； 2）受到外力变形时，有强化作用。
晶体中的原子排列
金 属 的 结 晶
º C L
a：结晶开始点 b：结晶终了点
Tº
a
b
S
0
纯金属的冷却曲线（理想状态）
金 属 的 结 晶
º C
L
T0