工程材料复习资料(上)详解
工程材料复习资料
⼯程材料复习资料第⼀章⼀、名词解释:晶体:当材料处于固体状态时,若组成它的离⼦、原⼦或分⼦在三维空间呈有规则的长距离(⼤⼤超过原⼦或分⼦尺⼨)的周期性重复排列,即具有长程有序,这⼀类固态物质称为晶体。
它们离⼦、原⼦、分⼦规则排列的⽅式就称为晶体结构。
晶格:为了便于描述晶体中原⼦排列规律,把晶体中的原⼦(或离⼦等)想象成⼏何结点,并⽤直线从其中⼼连接起来⽽构成的空间格架,称为晶格。
固溶体:在固态下,合⾦组元间会相互溶解,形成在某⼀组元晶格中包含其它组元的新相,这种新相称为固溶体。
强度:指在外⼒作⽤下材料抵抗变形和断裂的能⼒。
弹性:卸载后试样的变形⽴即消失即恢复原状,这种不产⽣永久变形的性能称为弹性。
刚度:,弹性模量,⼯程上叫刚度。
疲劳强度:疲劳强度是指在⼤⼩和⽅向重复循环变化的载荷作⽤下,材料抵抗断裂的能⼒。
在理论上,是抵抗断裂的最⼤应⼒,⽤σ-1表⽰。
塑性:⾦属的塑性指⾦属材料在外⼒作⽤下,产⽣永久性变形⽽不破坏其完整性的能⼒。
⽤伸长率δ和断⾯收缩率ψ表⽰。
硬度:硬度是在外⼒作⽤下,材料抵抗局部塑性变形的能⼒。
⼆、名词区别:1、置换固溶体与间隙固溶体置换固溶体是指溶质原⼦取代部分溶剂原⼦⽽占据着晶格的结点位置所形成的固溶体;若溶质原⼦不是占据晶格结点位置⽽是分布在晶格间隙所形成的固溶体,称为间隙固溶体。
2、相组成物和组织组成物相组成物有三种:铁素体、奥⽒体、渗碳体。
组织组成物是有相组成物组成的物质,也可由单⼀相构成,如:珠光体、莱⽒体。
算相对量⽤每种相的铁碳⽐例。
三、何谓点缺陷?对性能有何影响?点缺陷是⼀种在三维空间各个⽅向上尺⼨都很⼩,尺⼨范围约为⼀个或⼏个原⼦间距的缺陷,包括空位、间隙原⼦、置换原⼦。
四.固溶体和⾦属间化合物在结构、性能上有何不同?当合⾦中溶质含量超过固溶体的溶解度时,将析出新相。
若新相的晶体结构与合⾦其它组元相同,则新相是为另⼀个组元为溶剂的固溶体。
若新相不同于任⼀组元,则新相是组元间形成的⼀种新物质-化合物。
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第一章材料得性能及应用意义变形:材料在外力作用下产生形状与尺寸得变化。
强度:材料在外力作用下对变形与断裂得抵抗能力。
(对塑性变形得抗力)比例极限(Qp)弹性极限2 e)屈服点或屈服强度(os. 0 0. 2)抗拉强度2 b)比强度:各种强度指标与材料密度之比。
屈强比:材料屈服强度与抗拉强度之比。
塑性:指材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏得能力,即材料断裂前得塑性变形得能力。
硬度:反映材料软硬程度得一种性能指标,表示材料表而局部区域内抵抗变形或破裂得能力。
韧性:材料强度与塑性得综合表现。
布氏硬度HBW洛氏硬度HR (优点:操作迅速简便,压痕较小,几乎不损伤工件表面,故而应用最广。
)维氏硬度HV疲劳断裂特点:①断裂时得应力远低于材料静载下得抗拉强度甚至屈服强度;②断裂前无论就是韧性材料还就是塑性材料均无明显得塑性变形。
疲劳过程得三个基本组成阶段:疲劳萌生、疲劳扩展、最后断裂第二章材料得结构键:在固体状态下,原子聚集堆枳在一起,苴间距足够近,它们之间便产生了相互作用力,即为原子间得结合力或结合键。
根据结合力得强弱,可把结合键分为两大类:强键(包括离子键、共价键、金属键)与弱键(即分子键)。
共价键晶体与离子键晶体结合最强,金属键晶体次之,分子键晶体最弱"晶体:原子在三维空间中有规则得周期性重复排列得物质。
各向异性:晶体具有固建熔点且在不同方向上具有不同得性能。
晶格:晶体中原子(或离子、分子)在空间呈规则排列,规则排列得方式就称为晶体结构。
结点:将构成晶体得实际质点抽象成纯粹得几何点。
体心立方晶格:晶胞原子数2面心立方晶格:晶胞原子数4密排六方晶格:晶胞原子数6晶体缺陷:原子得排列不可能像理想晶体那样规则完整,而就是不可避免地或多或少地存在一些原子偏离规则排列得区域,这就就是晶体缺陷。
晶体缺陷按几何特征可分为点缺陷、线缺陷(位错)与而缺陷(如晶界、亚晶界)三类。
点缺陷:空位、间隙原子、程换原子线缺陷特征:两个方向得尺寸很小,在另一个方向得尺寸相对很大。
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⼯程材料⼒学性能复习资料个⼈资料 | 复习资料 - 1 - ⼯程材料⼒学性能复习资料个⼈复习资料严禁外传本重点以⽼师最终给的复习重点归纳⼀、名词解释。
1、缺⼝效应:绝⼤多数机件的平⾯不是均匀变化的光滑体,往往存在截⾯的急剧变化,由于缺⼝的存在,在静载荷作⽤下缺⼝截⾯上的应⼒状态将发⽣变化,产⽣所谓的“缺⼝效应”,从⽽影响⾦属材料的⼒学性能。
简⾔之,缺⼝材料在静载荷作⽤下,缺⼝截⾯上的应⼒状态发⽣的变化。
2、韧脆转变温度:中、低强度钢在试验温度低于某⼀温度t k 时,会由韧性状态转变为脆性状态,冲击吸收功明显下降,断裂机理由微孔聚集型变为穿晶解理型,断⼝特征由纤维状变为结晶状,这就是低温脆性,转变温度t k 称为韧脆转变温度(或者说在试验温度低于某⼀温度t k 时,会由韧性状态转变为脆性状态,冲击吸收功明显下降,断裂机理由微孔聚集型转变微穿晶断裂,断⼝特征由纤维状转变为结晶状,这就是低温脆性。
t k 称为韧脆转变温度)。
3、冲击韧性:指材料在冲击载荷作⽤下吸收塑性变形功和断裂功的能⼒,常⽤标准试样的冲击吸收功A K 表⽰。
4、应⼒腐蚀:⾦属在拉应⼒和特定的化学介质共同作⽤下,经过⼀段时间后所产⽣的低应⼒脆断现象。
5、接触疲劳:是机件两接触⾯作滚动或滚动加滑动摩擦时,在交变接触压应⼒作⽤下,材料表⾯应疲劳损伤,导致局部区域产⽣⼩⽚或⼩块状⾦属剥落⽽使材料流失的现象。
6、弹性⽐功:⼜称弹性⽐能,应变⽐能。
表⽰材料吸收弹性变形功的能⼒,⼀般⽤⾦属开始塑性变形前单位体积吸收的最⼤弹性变形功表⽰,即:A e =12σεεε=σε22E7、缺⼝敏感度:⽤缺⼝试样的抗拉强度bn σ与等截⾯尺⼨光滑试样的抗拉强度b σ的⽐值表⽰,即:n bn NSR σσ= 8、氢致延滞断裂:⾼强钢或钛合⾦中,含有适量的处于固溶状态的氢,在低于屈服强度的应⼒持续作⽤下,经过⼀段孕育期后,在⾦属内部,特别是在三向拉应⼒状态区形成裂纹,裂纹逐渐扩展,最后突然发⽣脆性断裂。
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工程材料复习资料《工程材料及机械制造基础》第一篇工程材料第一章金属力学性能与结构1、什么是金属材料的力学性能?包括那些内容?金属材料的力学性能:金属材料在外力作用下所表现出来的性能。
主要包括:弹性、塑性、强度、硬度、冲击韧性等。
2、拉伸实验可以测定那些性能?1、弹性强度(弹性极限)2、屈服强度(屈服极限)3、抗拉强度(强度极限)4、伸长率5、断面收缩率3、解释下列力学性能指标的含义:σb、σs、σ0.2、σ-1、δ、ψ、HBS、HBW、HBC。
σb抗拉强度:指材料抗拉伸时断裂前承受的最大应力。
σs屈服强度:指材料产生屈服现象时的应力。
σ0.2:条件屈服强度。
σ-1疲劳强度:材料经交变应力无数次循环作用而不发生断裂的最大应力为材料的疲劳强度。
δ伸长率:试样拉断后标距增长量ΔL与原长L。
ψ断面收缩率:试样拉断后断口处横截面积的改变量与原始横截积之比。
HBS:用淬火钢球测量的布氏硬。
HBW:用硬质合金球测量的布氏硬。
HBC:使用顶角为120°的金刚石圆锥体试验的压头测量的洛氏硬度。
4、什么叫冲击韧性?冲击韧性:指金属材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力。
5、什么叫疲劳强度?疲劳强度:材料经交变应力无数次循环作用而不发生断裂的最大应力为材料的疲劳强度。
6、有一紧固螺栓使用后发现有塑性变形,试分析材料的哪些性能指标达不到要求?σs屈服强度7、用含碳量0.45%的碳钢制造一种轴,零件图要求热处理后硬度达到220HBS~250HBS,实际热处理后测得硬度为22HRC,是否符合要求?8、选择下列材料的硬度测试方法?(1)调质钢;(2)手用钢锯条;(3)硬质合金刀片;(4)非铁金属;(5)铸铁件(1)调质钢——HRC;(2)手用钢锯条——HRA;(3)硬质合金刀片——HRA;(4)非铁金属——HRB、HBS;(5)铸铁件——HRS9、下列硬度标注方法是否正确?如何改正?(1)HBS210~HBS240;(2)450HBS~480HBS;(3)180HRC~210HRC;(4)HRC20~HRC25;(5)HBW150~HBW200(1)210HBS~240HBS;(2)450HBS~480HBS;(3)180HBS~210HBS;(4) 20HRC~25HRC;(5) 150HBS~200HBS10、断裂韧度与其他常规力学性能指标的根本区别是什么?断裂韧度是衡量材料中存在缺陷时的力学性能指标,而其他常规力学性能指标是将材料内部看成处处均匀时衡量材料力学性能的指标。
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工程材料复习资料工程材料复习资料工程材料是指用于建筑、道路、桥梁、机械等工程领域的材料。
它们的性能直接影响到工程的质量和使用寿命。
在工程材料的学习中,我们需要了解不同材料的特点、应用范围以及其在工程中的作用。
本文将从金属材料、非金属材料和复合材料三个方面进行复习资料的整理。
一、金属材料金属材料是工程中最常用的材料之一,其具有优良的导电、导热、强度和可塑性等特点。
常见的金属材料有铁、铜、铝、钢等。
其中,钢是一种合金,由铁和碳组成。
不同的合金元素可以使钢具有不同的性能,如镍可以提高钢的耐腐蚀性能,铬可以提高钢的硬度和耐磨性。
金属材料在工程中的应用非常广泛,如钢材常用于建筑结构、汽车制造和机械制造等领域。
铝材具有轻质、耐腐蚀和导电性好的特点,常用于航空航天和电子设备制造。
铜材具有良好的导电性和导热性,广泛应用于电力传输和制冷设备。
二、非金属材料非金属材料是指不含金属元素的材料,如陶瓷、塑料、橡胶等。
这些材料具有不同的特性和应用范围。
陶瓷材料具有高硬度、耐高温和耐腐蚀的特点,常用于制造耐磨、耐腐蚀的零部件,如瓷砖、陶瓷刀具等。
塑料材料具有轻质、绝缘和可塑性好的特点,广泛应用于包装、建筑和电子设备等领域。
不同种类的塑料具有不同的性能,如聚乙烯具有良好的韧性和耐腐蚀性,聚氯乙烯具有较好的耐候性和绝缘性。
橡胶材料具有良好的弹性和耐磨性,常用于制造轮胎、密封件和振动吸收材料等。
不同种类的橡胶具有不同的性能,如丁苯橡胶具有较好的耐热性和耐油性,丁腈橡胶具有较好的耐油性和耐候性。
三、复合材料复合材料是由两种或两种以上的材料组成的材料,具有优良的综合性能。
常见的复合材料有玻璃钢、碳纤维复合材料等。
玻璃钢是由玻璃纤维和树脂组成的复合材料,具有良好的耐腐蚀性和强度,广泛应用于船舶制造和化工设备。
碳纤维复合材料具有轻质、高强度和耐高温的特点,常用于航空航天和汽车制造等领域。
它的制造过程包括纤维预浸料的制备、层叠和固化等步骤。
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第二章材料的性能一、1)弹性和刚度弹性:为不产生永久变形的最大应力,成为弹性极限刚度:在弹性极限范围内,应力与应变成正比,即:比例常数E称为弹性模量,它是衡量材料抵抗弹性变形能力的指标,亦称为刚度。
2)强度屈服点与屈服强度是材料开始产生明显塑性变形时的最低应力值,即:3 )疲劳强度:表示材料抵抗交变应力的能力, 即:脚标r为应力比,即:对于对称循环交变应力,r= —1时,这种情况下材料的疲劳代号为4)裂纹扩展时的临界状态所对应的应力场强度因子,称为材料的断裂韧度•用Kc表示二、材料的高温性能:1、蠕变的定义:是指在长时间的恒温下、恒应力作用下,即使应力小于该温度下的屈服点, 材料也会缓慢的产生型性变形的现象,而导致的材料断裂的现象称为蠕变断裂2、端变变形与断裂机理:材料的蠕变变形主要通过位错滑移、原子扩散及晶界滑动等机理进行的;而蠕变断裂是山于在晶界上形成裂纹并逐渐扩展而引起的,大多为沿晶断裂。
3、应力松弛:指承受弹性变形的零件,在工作中总变形量应保持不变,但随时间的延长而发生蠕变,从而导致工作应力自行逐渐衰减的现象4、蠕变温度:指金属在一定的温度下、一定的时间内产生一定变形量所能承受的最大应力5、持久强度:指金属在一定温度下、一定时间内所能承受最大断裂应力第三章:金属结构与结晶三种常见金属晶格:体心立方晶格,面心立方晶格、密排六方晶格晶格致密度和配位数晶面和晶向分析1、晶面指数2、晶向指数3、晶面族和晶向族4、晶面和晶向的原子密度第四章:二元合金相图(计算组织组成物的相对含量及相的相对量)1、二元合金相图的建立2、二元合金的基本相图1)匀晶相图(枝晶偏析:由于固溶体一般都以树枝状方式结晶,先结晶的树枝晶轴含高熔点的组元较多;后结晶的晶枝间含低熔点组元较多,故把晶内偏析又称为枝晶偏析)2)共晶相图3)包晶相图4)共晶相图3、铁碳合金铁碳合金基本相1)铁素体2)奥氏体3)渗碳体4)石墨第五章金属塑性变形与再结晶1、单晶体塑性变形形式1)滑移2)挛生2、加工硬化:随着变形程度的增加,金属的强度、硬度上升而塑性、韧性下降,即为冷变形强化,也称加工硬化。
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⼯程材料复习资料⼆、合⾦相图⾃主测试⼆、判断题(本⼤题共37⼩题,每⼩题1分,共37分)1. 在铁碳合⾦平衡结晶过程中,只有碳质量分数为4.3%的铁碳合⾦才能发⽣共晶反应。
【X】2. 合⾦元素在固态下彼此相互溶解或部分地溶解,⽽形成成分和性能均匀的固态合⾦称为⾦属化合物。
【X】3. 铁素体是碳溶解在α-Fe中所形成的置换固溶体。
【X】4. 铁素体是碳溶解在γ-Fe中所形成的间隙固溶体。
【X】5. 渗碳体是⼀种不稳定化合物,容易分解成铁和⽯墨。
【X】6. GS线表⽰由奥⽒体冷却时析出铁素体的开始线,通称Acm线。
【X】7. 奥⽒体是碳溶解在γ-Fe中所形成的间隙固溶体。
【】8. ES线是碳在奥⽒体中的溶解度变化曲线,通称Acm线。
【】9. ES线是碳在奥⽒体中的溶解度变化曲线,通称A1线。
【X】10. 奥⽒体是碳溶解在γ-Fe中所形成的置换固溶体。
【X】11. 在Fe-Fe3C相图中的ES线是碳在奥⽒体中的溶解度变化曲线,通常称为A3线。
【X】12. 共析钢结晶的过程是:L—L+A—A—P。
【】13. GS线表⽰由奥⽒体冷却时析出铁素体的开始线,通称A1线。
【X】14. 铸铁在室温下的相组成物是铁素体和渗碳体。
【】15. 铁素体是碳溶解在α-Fe中所形成的间隙固溶体。
【】16. 过共析钢缓冷到室温时,其平衡组织由铁素体和⼆次渗碳体组成。
【X】17. 过共析钢缓冷到室温时,其平衡组织由珠光体和⼆次渗碳体组成。
【】18. 奥⽒体是碳溶解在α-Fe中所形成的间隙固溶体。
【X】19. ES线表⽰由奥⽒体冷却时析出铁素体的开始线,通称Acm线。
【X】20. GS线表⽰由奥⽒体冷却时析出铁素体的开始线,通称A3线。
【】21. ⾦属化合物的性能特点时硬度⾼,熔点低、脆性⼤。
【X】22. 在亚共析钢平衡组织中,随含碳量的增加,则珠光体量增加,⽽⼆次渗碳体量在减少【X】23. 合⾦中各组成元素的原⼦按⼀定⽐例相互作⽤⽽⽣成的⼀种新的具有⾦属特性的物质称为固溶体。
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第一章工程材料基础知识参考答案1.金属材料的力学性能指标有哪些?各用什么符号表示?它们的物理意义是什么?答:常用的力学性能包括:强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等。
强度是指金属材料在静荷作用下抵抗破坏(过量塑性变形或断裂)的性能。
强度常用材料单位面积所能承受载荷的最大能力(即应力。
,单位为Mpa)表示。
塑性是指金属材料在载荷作用下,产生塑性变形(永久变形)而不被破坏的能力。
金属塑性常用伸长率5和断面收缩率出来表示:硬度是指材料抵抗局部变形,特别是塑性变形、压痕或划痕的能力,是衡量材料软硬程度的指标,是一个综合的物理量。
常用的硬度指标有布氏硬度(HBS、HBW)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC等)和维氏硬度(HV)。
以很大速度作用于机件上的载荷称为冲击载荷,金属在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力叫做冲击韧性。
冲击韧性的常用指标为冲击韧度,用符号a k表示。
疲劳强度是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。
疲劳强度用。
-1表示,单位为MPa。
2.对某零件有力学性能要求时,一般可在其设计图上提出硬度技术要求而不是强度或塑性要求,这是为什么?答:这是由它们的定义、性质和测量方法决定的。
硬度是一个表征材料性能的综合性指标,表示材料表面局部区域内抵抗变形和破坏的能力,同时硬度的测量操作简单,不破坏零件,而强度和塑性的测量操作复杂且破坏零件,所以实际生产中,在零件设计图或工艺卡上一般提出硬度技术要求而不提强度或塑性值。
3.比较布氏、洛氏、维氏硬度的测量原理及应用范围。
答:(1)布氏硬度测量原理:采用直径为D的球形压头,以相应的试验力F压入材料的表面,经规定保持时间后卸除试验力,用读数显微镜测量残余压痕平均直径d,用球冠形压痕单位表面积上所受的压力表示硬度值。
实际测量可通过测出d值后查表获得硬度值。
布氏硬度测量范围:用于原材料与半成品硬度测量,可用于测量铸铁;非铁金属(有色金属)、硬度较低的钢(如退火、正火、调质处理的钢)(2)洛氏硬度测量原理:用金刚石圆锥或淬火钢球压头,在试验压力F的作用下,将压头压入材料表面,保持规定时间后,去除主试验力,保持初始试验力,用残余压痕深度增量计算硬度值,实际测量时,可通过试验机的表盘直接读出洛氏硬度的数值。
大一工程材料考试知识点
大一工程材料考试知识点工程材料是工程领域中非常重要的一门学科,它涉及到各种建筑、桥梁、道路、水利等工程中所使用的材料及其性能。
对于大一学生来说,掌握工程材料的基本知识点,不仅对于学习和理解后续专业课程有很大的帮助,而且也为将来从事相关工作打下了基础。
本文将介绍一些大一工程材料考试的重点知识点,希望能够对大家有所帮助。
一、材料的分类工程材料可以按照不同的性质和用途进行分类。
一般而言,它们可以分为金属材料、无机非金属材料和有机非金属材料三类。
其中,金属材料具有良好的导电、导热和机械性能,包括钢、铁、铝等常见的金属。
无机非金属材料主要由无机化合物组成,可以分为陶瓷材料、玻璃材料、胶凝材料等。
而有机非金属材料则是由碳和其他元素组成,包括塑料、橡胶等。
二、材料的结构与性能材料的结构与性能密切相关。
在考试中,常常会考察材料的晶体结构和非晶体结构。
晶体结构是指材料中的原子或分子按照一定的规则排列形成的有序结构,而非晶体结构则是指材料中的原子或分子没有明确的长程有序排列。
晶体结构和非晶体结构的不同会影响材料的性能,如硬度、韧性、导热性等。
三、力学性能在工程实践中,我们经常需要考虑材料的力学性能,包括强度、刚度、韧性等。
强度是指材料在受力时能够承受的最大应力,通常通过拉伸试验来测试。
刚度是指材料在受力时的变形程度,可以通过弹性模量来表示。
而韧性则是指材料在受力时能够吸收变形能量的能力。
四、热学性能热学性能是指材料在受热或受冷时的行为。
考试中,我们需要了解材料的热膨胀性、导热性和热传导性等性能。
热膨胀性是指材料在受热或受冷时体积的变化情况。
而导热性和热传导性则分别用来描述材料传热的能力和方式。
五、耐久性在实际工程中,材料的耐久性是一个重要考量因素。
考试中,我们需要了解材料的耐腐蚀性、耐磨性和耐疲劳性等。
耐腐蚀性指材料在受到化学物质或其他环境因素侵蚀时的稳定性。
而耐磨性则是指材料抵抗磨损和刮擦的能力。
耐疲劳性则是指材料在受到循环加载时的抗损伤能力。
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工程材料复习资料工程材料可以指用于建筑、道路、桥梁等建设项目中的材料,也可以指应用于机械、电子、航空航天等行业的各种材料。
无论是哪类工程材料,其性能实际上都是非常关键的。
因此,在学习工程材料知识时,一定要重视对其性能的学习与理解。
下面就是一份工程材料复习资料,供各位同学参考使用。
1. 金属材料1.1 钢铁1.1.1 钢的分类、组织结构及其与力学性能的关系1.1.2 钢铁制品的形成及热处理工艺1.2 铝合金1.2.1 铝合金的分类、组织结构及其与力学性能的关系1.2.2铝合金的性能测试方法和热处理工艺2. 无机非金属材料2.1 混凝土2.1.1 混凝土的组成及其与力学性能的关系2.1.2 混凝土的制备方法和施工技术2.2 玻璃2.2.1 玻璃的基本组成及其性质2.2.2 玻璃的制备方法和分类3. 有机非金属材料3.1 塑料3.1.1 塑料的分类及其与力学性能的关系3.1.2 塑料的加工方法和性能测试方法3.2 橡胶3.2.1 橡胶的分类及其与力学性能的关系3.2.2 橡胶的制备方法和加工工艺4. 复合材料4.1 碳纤维复合材料4.1.1 碳纤维复合材料的组成及其与力学性能的关系4.1.2 碳纤维复合材料的制备方法和应用领域4.2 玻璃纤维复合材料4.2.1 玻璃纤维复合材料的组成及其与力学性能的关系4.2.2 玻璃纤维复合材料的制备方法和应用领域5. 其它材料5.1 化学材料5.1.1 化学材料的分类及其性质5.1.2 化学材料的加工方法和应用领域5.2 土工材料5.2.1 土工材料的分类及其与力学性能的关系5.2.2 土工材料的应用领域和处理方法以上就是一份比较全面的工程材料复习资料。
在学习的过程中,一定要尽可能多地做题,增强自己的实践能力。
同时,要加强实验环节,对各种材料进行实验分析,更好地理解其性能。
只有将理论和实践相结合,才能够真正掌握工程材料的知识。
工程材料复习资料
工程材料复习资料《习题一》班级:姓名:学号:一、填空题1.工程材料按成分特点可分为金属材料、非金属材料、复合材料;金属材料又可分为黑色金属和有色金属两类;非金属材料主要有无机非金属材料、高分子材料。
2、常见的金属晶格类型有体心立方、面心立方、密排六方三种, α-Fe、Cr、W、Mo属于体心立方,γ-Fe、Al、Cu、Ni 属于面心立方,而Be、Mg、Zn、Cd属于密排六方。
3、三种典型金属晶格中,面心立方、密排六方晶格的原子排列是最紧密的。
4、如图立方晶胞中OA 的晶向指数为_[121]_,与此晶向垂直的晶面的晶面指数是 (121)5、铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成,即(细晶区)、(柱状晶区)和心部等轴晶粒区。
6、冷深冲件出现“制耳”现象, 是由于原板材在轧制时组织出现了各向异性。
7、冷拉拔钢丝, 如变形量大, 拉拔工序间应穿插再结晶退火, 目的是消除加工硬化.8、细化晶粒的主要方法有(增加过冷度)和(变质处理)。
二、选择题1、在金属中能够完整地反映出晶格特征的最小几何单元叫( A )。
A、晶胞; B、晶格; C、晶体2、单晶体的性能特点是(B )。
A、各向同性;B、各向异性;C、无规律3、实际金属结晶后往往形成( C ), 使性能呈无向性。
A、单晶体; B、多晶体; C、非晶体4、实际金属中存在许多缺陷, 其中晶界属于( C )。
A、点缺陷; B、线缺陷; C、面缺陷 5、冷变形金属经回复后, ( B )。
A、消除了加工硬化;B、显著降低了内应力;C、细化了晶粒 6、合金中成分、结构和性能相同的均匀组成部分称为( B )。
A、组元; B、相; C、组织三、判断题( √) 3、空间点阵相同的晶体, 它们的晶体结构不一定相同。
(√ ) 4、在铁水中加入硅铁颗粒, 使铸铁晶粒细化, 这种方法称为变质处理。
( x ) 1、物质从液态到固态的转变过程称为“结晶”。
三、名词解释加工硬化:随塑性变形增加,金属晶格的位错密度不断增加,位错间的相互作用增强,提高了金属的塑性变形抗力,使金属的强度和硬度显著提高,塑性和韧性显著降低,这称加工硬化。
工程材料笔记整理重点
工程材料复习笔记整理(重点中的重点)名词解释:1.强度:抵抗塑性变形和破坏屈服强度:抵抗产生塑性变形抗拉强度:抵抗产生断裂前硬度:抵抗局部塑性变形塑性:产生塑性变形而不破坏的能力韧度:材料抵抗冲击载荷作用而不致破坏的极限能力称为冲击韧度疲劳强度:材料在规定的重复次数或交变应力作用下不致发生断裂的能力2.再结晶:升高温度,形成新的晶粒,使原来被拉大的晶粒转变为等轴晶粒,完全消除冷变形强化,力学性能恢复到塑性变形前的状态3.冷变形与热变形:再结晶温度以上进行的塑性变形为热变形,以下的为冷变形4.巴氏合金:铅基轴承合金5.下贝氏体,强度、韧度高,有最佳的综合机械性能,理想的强韧化组织,生产中常采用等温淬火获得下贝氏体组组织6. 一次渗碳体:由液相中直接析出来的渗碳体称为一次渗碳体。
二次渗碳体:指从奥氏体中析出的渗碳体三次渗碳体:从中析出的称为三次渗碳体共晶渗碳体:莱氏体中的渗碳体称为共晶渗碳体共析渗碳体:珠光体中的渗碳体称为共析渗碳体7.纤维组织:热变形使铸态金属的偏析、分布在晶界上的夹杂物和第二相逐渐沿变形方向延展拉长、拉细而形成锻造流线;难以用热处理来消除8.变质处理:在液态金属结晶前,特意加入某些难熔固态颗粒,造成大量可以成为非自发晶核的固态质点,使结晶时的晶核数目大大增加,从而提高了形核率,细化晶粒,这种处理方法即为变质处理。
9.索氏体:在650〜600℃温度范围内形成层片较细的珠光体10.屈氏体:在600〜550℃温度范围内形成片层极细的珠光体。
11.马氏体:碳在a-Fe中的过饱和固溶体。
12.过冷度:实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度13.玻璃钢:玻璃纤维增强塑料称为玻璃钢。
玻璃钢具有成本低,工艺简单;强度低,绝缘等特点,它可制造壳体、管道、容器等14.加工硬化:随变形量的增加,金属的强度大为提高,塑性却有较大降低产生原因:位错密度升高为了继续变形,退火可消除加工硬化15.调质:调质处理后钢获得回火索氏体组织,其性能特点是具有较高的综合力学性能16.铁素体:(a或F )碳原子溶于a-Fe形成的间隙固溶体性能:固溶强化不明显,强度,硬度低,塑性韧性高17.奥氏体:(Y或A)碳原子溶于丫-Fe形成的间隙固溶体性能:高塑性,是理想的锻造组织18.渗碳体:(Fe3C )由12个铁原子和4个碳原子组成的具有复杂晶体结构间隙化合物性能:高硬度、高脆性、低强度19.珠光体:(P )铁素体和渗碳体的混合物称为珠光体,它具有较高的综合力学性能的特点20.莱氏体Ld 或Ld':组织:Ld : Fe3C ( Fe3C+Fe3CH) + Y Ld‘: Fe3C ( Fe3C+Fe3c口)+ P 机械化合物,性能:高硬度、高脆性。
工程材料复习资料984436
《工程材料及机械制造基础》第一篇工程材料第一章金属力学性能与结构1、什么是金属材料的力学性能?包括那些内容?金属材料的力学性能:金属材料在外力作用下所表现出来的性能。
主要包括:弹性、塑性、强度、硬度、冲击韧性等。
2、拉伸实验可以测定那些性能?1、弹性强度(弹性极限)2、屈服强度(屈服极限)3、抗拉强度(强度极限)4、伸长率5、断面收缩率3、解释下列力学性能指标的含义:σb、σ、σ0.2、σ-1、δ、ψ、HBS、HBW、HBC。
sσb抗拉强度:指材料抗拉伸时断裂前承受的最大应力。
σs屈服强度:指材料产生屈服现象时的应力。
σ0.2:条件屈服强度。
σ-1疲劳强度:材料经交变应力无数次循环作用而不发生断裂的最大应力为材料的疲劳强度。
δ伸长率:试样拉断后标距增长量ΔL与原长L。
ψ断面收缩率:试样拉断后断口处横截面积的改变量与原始横截积之比。
HBS:用淬火钢球测量的布氏硬。
HBW:用硬质合金球测量的布氏硬。
HBC:使用顶角为120°的金刚石圆锥体试验的压头测量的洛氏硬度。
4、什么叫冲击韧性?冲击韧性:指金属材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力。
5、什么叫疲劳强度?疲劳强度:材料经交变应力无数次循环作用而不发生断裂的最大应力为材料的疲劳强度。
6、有一紧固螺栓使用后发现有塑性变形,试分析材料的哪些性能指标达不到要求?σs屈服强度7、用含碳量0.45%的碳钢制造一种轴,零件图要求热处理后硬度达到220HBS~250HBS,实际热处理后测得硬度为22HRC,是否符合要求?8、选择下列材料的硬度测试方法?(1)调质钢;(2)手用钢锯条;(3)硬质合金刀片;(4)非铁金属;(5)铸铁件(1)调质钢——HRC;(2)手用钢锯条——HRA;(3)硬质合金刀片——HRA;(4)非铁金属——HRB、HBS;(5)铸铁件——HRS9、下列硬度标注方法是否正确?如何改正?(1)HBS210~HBS240;(2)450HBS~480HBS;(3)180HRC~210HRC;(4)HRC20~HRC25;(5)HBW150~HBW200 (1)210HBS~240HBS;(2)450HBS~480HBS;(3)180HBS~210HBS;(4) 20HRC~25HRC;(5) 150HBS~200HBS10、断裂韧度与其他常规力学性能指标的根本区别是什么?断裂韧度是衡量材料中存在缺陷时的力学性能指标,而其他常规力学性能指标是将材料内部看成处处均匀时衡量材料力学性能的指标。
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一.晶胞P10晶体中原子(离子和分子)规则排列的方式称为晶体结构。
为方便研究,假设通过金属原子(离子)的中心画出许多空间直线,这些直线形成的空间架构,称为晶格。
能反映该晶格特征的最小组成单元称为晶胞。
晶胞在三维空间重复排列构成晶格。
三种常见的金属晶体结构:1.体心立方晶胞(格)BCCTi V Cr Mn Fe Mo W2.面心立方晶胞(格)FCCAl Mn Fe Co Ni Cu Ag Pt Au Pb3.密排六方晶胞(格)HCPBe Mg Ti Cr Co Zn二.晶体缺陷p17按照几何特征,晶体缺陷分为点缺陷、线缺陷、面缺陷。
(1)点缺陷p17在三维尺度很小不超过几个原子直径的缺陷。
1.空位在晶体晶格中,若某结点上没有原子,则此结点称为空位。
塑性变形、高能粒子辐射、热处理等会促进空位的形成。
2.间隙原子位于晶格间隙中的原子叫间隙原子。
间隙原子会造成其附近晶格的很大畸变。
3.异类原子任何纯金属中存在的其他元素原子。
当异类原子的半径比金属原子的半径接近时,异类原子可能占据晶格的一些结点。
当异类原子半径比金属原子半径小时,异类原子位于晶格的空隙中。
点缺陷造成局部晶格畸变,使金属的电阻率、屈服强度增加,密度发成变化。
空位的存在有利于金属内部原子的迁徙(扩散)。
在纯金属中,主要的缺陷是空位,并非间隙原子。
(2)线缺陷p181.刃型位错在金属晶体中,晶体的一部分相对于另一部分出现一个多余的原子面,这个多余的半原子面犹如切入晶体的刀片,刀片的刃口线为位错线。
2.螺型位错晶体的错动区的原子用线连接,具有螺旋形特征。
螺旋线的中心线是位错线。
A.位错导致晶格畸变产生内应力,刃型位错原子排列较密集区域原子受压应力,原子排列较疏区域原子受拉应力。
B.刃型位错容易吸纳异类原子。
原子排列较密集区域吸纳小直径的异类原子,原子排列较疏区域吸纳大直径的异类原子。
C.位错具有易动性,在外力作用下,位错能产生移动。
刃型位错移动的方向与切应力方向相同,螺型位错移动方向与切应力方向垂直。
D.少量位错降低材料性能,大量位错提高材料性能。
E.在外力或热的作用下位错移动,正负型位错能复合或消失。
F.位错能与间隙原子或空位复合,使人性位错半原子面扩大或缩小。
(位错攀移)(3)面缺陷二维尺度很大而三维尺度很小的缺陷。
1.晶界晶粒与晶粒之间的接触面叫晶界。
晶界在空中呈网状,晶界上原子的排列规则性较差。
2.亚晶界晶粒由许多相位差很小的亚晶粒组成,晶粒中的亚晶粒又称晶块(镶嵌块)。
亚晶粒之间的边界为亚晶界。
亚晶界是晶粒内的一中面缺陷。
在晶界、亚晶界上,晶格畸变较大,原子处于较高的能量状态。
A.晶界处原子的平均能量比晶内高,晶粒长大和晶界的平直化可以降低晶界的总能量。
在高温时,晶粒容易长大。
B.晶界处于存在较多的空位、位错,容易吸附异类原子,导致某些元素产生晶界偏聚。
C.发生相变时,新相往往在母相的晶界中形成。
母相晶粒越细晶界越多,新相的晶粒就越多越细。
D.晶界和亚晶界均可以提升金属强度。
晶界越多,晶粒越细,金属的塑性变形能力越大,塑形越好。
三.合金的晶体结构p221.组成合金的独立的、最基本的单元叫组元。
组元可以是金属元素、非金属元素稳定化合物。
2.合金的强度、硬度、耐磨性等力学性能比纯金属高。
某些合金还有特殊的电、磁、耐热、耐蚀等物理化学性能。
3.在金属或合金中,具有一定化学成分和一定晶体结构的均匀组成部分叫相。
液态物质为液相,固态物质为固相。
固态金属有固溶体和金属化合物两类基本相。
(1)固溶体合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀、且结构与组元之一相同的固相为固溶体。
溶质在溶剂晶格中的位置置换固溶体间隙固溶体置换固溶体中溶质原子代替了溶剂晶格某些结点的原子,间隙固溶体中溶质原子进入溶剂晶格的间隙之中。
溶质原子在溶剂中的溶解度有限固溶体无限固溶体溶质原子在固溶体中分布是否规律有序固溶体无序固熔体在一定条件下,一些合金的无序固溶体可以转化为有序固溶体,这种转变为有序化原子半径、电化学特性接近、晶格类型相同的组元,容易形成置换固溶体,并有可能形成无限固溶体。
当组元原子半径相差较大时,容易形成间隙固溶体。
间隙固溶体都是有限固溶体,并一定是无序的。
无限固溶体和有序固溶体一定是置换固溶体。
固溶体的性能随溶质原子的溶入,固溶体晶格发生畸变。
晶格畸变随溶质原子浓度的增高而增大。
晶格畸变会增大位错运动的阻力,使金属的滑移变得困难,从而提高合金的硬度和强度。
这种通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称之为固溶强化。
四.金属材料的组织p24金属材料的组织取决于它的化学成分和制造工艺过程。
不同的碳质量分数的铁碳合金在平衡结晶后获得的室温组织不同。
五.金属材料的性能特点p26金属材料的性能工艺性能制造工艺过程中材料适应加工的性能使用性能金属材料在使用条件下所表现的性能力学物理化学1.金属的工艺性能流动性熔融金属的流动能力(1)铸造性能收缩性铸件在凝固冷却过程中体积和尺寸减少的现象偏析倾向凝固后铸件化学成分和组织不均匀现象(2)锻造性能塑形越好,变形抗力越小,金属的锻造性能越好。
(3)焊接性能碳含量和合金元素含量越高,焊接性能越差。
(4)切削加工性能2.金属材料的力学性能p28(1)强度金属材料抵抗塑形变形或断裂的能力(2)塑形断裂前金属材料产生永久变形能力,用断后伸长率和断面收缩率来表示。
P30(3)硬度受压时抵抗局部塑形变形的能力。
布氏硬度洛氏硬度(4)韧性(5)疲劳强度(6)断裂韧性3.金属材料的理化性能p33(1)密度ρ=m/v(2)熔点(3)导热性(4)导电性(5)热膨胀性温度升高到一定数值时,铁磁性材料磁畴被破坏,可变为顺磁体,这个转变温度称为居里点,铁的居里点是770度。
4.金属的化学性能(1)耐腐蚀性(2)抗氧化性六.高分子材料的力学性能特点线性非晶态高聚物的力学状态p42A.玻璃态B.高弹态C.粘流态七.纯金属的结晶p581.过冷度理论结晶温度T0与开始结晶温度Tn之差为过冷度,用△T表示△T=T0-Tn在恒温条件下,只有引起体能自由度(即对外做功的那部分能量)降低的过程才能自发进行。
2.纯金属的结晶过程液态金属结晶是由形核和长大两个密切联系的基本过程来实现的。
晶核的形成有自发形核和非自发形核两种方式。
(1)自发形核液态中,大于临界晶核尺寸的短程有序原子集团变得稳定,形成结晶核心(在一定过冷度下能形成结晶核心的短程有序原子集团的最小半径叫临界晶核尺寸。
过冷度越大,临界晶核尺寸越小。
)(2)非自发形核实际金属往往含有杂质。
杂质的存在能促进晶核的形成。
依附杂质而生成的晶核叫非自发晶核。
自发晶核和非自发晶核是同时存在的,在实际金属和合金中,非自发形核比自发形核更重要,往往起优先主导的作用。
3.晶体的长大平面长大树枝状长大八.同素异构转变p59在固态存在两种及两种以上的晶格形式的金属在冷却或加热过程中,晶格形式发生变化的。
金属在固态下随温度的改变,由一种晶格转变为另一种晶格的现象。
液态纯铁在1538℃时进行结晶,得到具有体心立方晶格的δ-Fe。
继续冷却到1394℃时发生同素异构转变,称为面心立方晶格的γ-Fe。
再冷却到912℃时又发生同素异构转变,成为体心立方晶格α-Fe。
九.铸锭p60细等轴晶区柱状晶区粗等轴晶区十.细晶强化p61金属的晶粒越小,金属的强度、塑形和韧性越好。
使细晶强化,是提高金属力学性能的重要途径之一。
1.细化铸态金属晶粒的措施过冷度变质处理震动电磁搅拌2.定向结晶3.单晶的制取根据结晶理论,制备单晶的基本要求是只存在一个晶核,要严格防止另外形核。
制取方法尖端形核法垂直提拉法十一.铁三相图p73★十二.加工硬化p891.金属发生塑形变形,随变形度的增大,金属强度和硬度显著提高,塑性和韧性明显下降的现象为加工硬化(形变强化)。
2.由于纤维组织和形变织构的形成,使金属的性能产生各向异性。
(如沿纤维方向的强度和塑形明显高于垂直方向的)用有织构的板材冲制桶形零件时,由于在不同方向上塑形差别很大,零件的边缘出现“制耳”。
3.产生残余内应力由于金属发生塑性变形时,金属内部变形不均匀,位错、空位等晶体缺陷增多,金属内部会产生残余内应力,即外力去除后,金属内部会残留下来应力。
十三.金属的再结晶p90金属经塑形变形后,组织结构和性能发生很大的变化。
如果对变形后金属进行加热,金属的组织结构和性能又会发生变化。
随加热温度的提高,变形金属将相继发生回复、再结晶和晶粒长大的过程。
1.回复变形后的金属在较低温度进行加热,会发生回复过程。
产生回复的温度是T回复=(0.25~0.3)T熔点式中T熔点表示该金属的熔点。
由于加热温度不高,原子扩散能力不大,只是晶粒内部位错、空位、间隙原子等缺陷通过移动、复合消失而大大减少。
而晶粒仍保持变形后的形态,变形金属的显微组织不再发生明显变化。
此时材料的强度和硬度略微降低、塑性有增高,但是残余应力大大降低。
工业上常利用回复过程对变形金属进行去应力退火,以降低残余内应力,保证加工硬化效果。
2.再结晶变形后的金属在较高温度加热时,由于原子扩散能力增大,被拉长(压扁)、破粹的晶粒通过重新形核和长大变成均匀、细小的等轴晶,这个过程称为再结晶。
再结晶生成的新晶粒的晶格类型与变形前、后的晶格类型均相同。
变形金属进行再结晶后,金属的强度和硬度明显降低,而韧性和塑形大大提高,加工硬化现象消除,此时内应力全部消失,物理、化学性能基本恢复到变形以前的水平。
T再=(0.35~0.4)T熔点热加工和冷加工不是根据变形时是否加热区分,而是根据变形时的温度高于还是低于被加工金属的再结晶温度划分。
十四.喷丸强化p94由于金属材料塑形变形后强度提高,同时产生残余应力,因此在齿轮、弹簧等零件生产过程中采用喷丸处理,即用高速气流把细小的铁砂或陶瓷细粒喷射到零件表面,零件表面强度、硬度提高,同时产生较大残余压应力,可提高疲劳强度。