清华大学工程材料总复习
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。
清华大学 工程材料历年试题
2004年试题一、名词解释1）结构材料2）功能材料3）钢的合金化4）钢的应变时效5）高速钢（风钢）6）钢结硬质合金7）钢的热稳定性8）麻口铸铁9）HT200和QT450-1010）特殊黄铜二、填空题1）材料的使用性能是指材料在使用过程中能够安全可靠地工作所必须具备的性能，它包括材料的_________性能、_________性能和___________性能2）材料的组织状态包括：_________、_________、_________3）材料用钢以_________性能为主，_________性能为辅；机器零件用钢以_________性能为主、_________性能为辅。
4）钢中合金元素的强化作用主要有以下四种方式：_________、_________、_________、以及_________5）钢中合金元素的存在形式主要有：______、______、______和______。
6）机器零件用钢的力学性能要求为：______、______、______和______。
7）热作模具包括：______、______和______三类。
8）塑料模具用钢应满足：______、______、______、______ 9）莱氏体是指______和______两相共存的共晶反应产物，主要表现在______铸铁中。
10）石墨晶体在空间上呈______结构，因而石墨在铁液中生长如不受外界影响时具有______特性。
11）石墨铸铁中石墨呈球状分布，因而这种工程结构材料的______高同时______好。
12）根据二元Al-Si相图，当含Si量超过共晶点（12.5%Si）后，获得的结晶组织为______，其中Si晶体有两种结晶形态，分别为______和______。
三、问答题1）以汽车发动机曲轴为例，说明工程金属材料选材的一般原则。
2）汽车发动机缸体、减速机齿轮和耐酸泵泵体三个零件选用何种工程结构金属材料制造为好？为什么？3）何为调质处理？调质钢的性能特点是什么？某材料成型模具要求用调质钢制造，请推荐一种钢材，简要介绍该模具的制造过程。
工程材料总复习知识点.doc
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。
清华大学-—工程材料综合题答案
第一章6、实际金属晶体中存在哪些缺陷它们对性能有什么影响答：点缺陷：空位、间隙原子、异类原子。
点缺陷造成局部晶格畸变，使金属的电阻率、屈服强度增加，密度发生变化。
线缺陷：位错。
位错的存在极大地影响金属的机械性能。
当金属为理想晶体或仅含极少量位错时，金属的屈服强度σs很高，当含有一定量的位错时，强度降低。
当进行形变加工时，为错密度增加，σs将会增高。
面缺陷：晶界、亚晶界。
亚晶界由位错垂直排列成位错墙而构成。
亚晶界是晶粒内的一种面缺陷。
在晶界、亚晶界或金属内部的其他界面上，原子的排列偏离平衡位置，晶格畸变较大，位错密度较大（可达1016m-2以上）。
原子处于较高的能量状态，原子的活性较大，所以对金属中的许多过程的进行，具有极为重要的作用。
晶界和亚晶界均可提高金属的强度。
晶界越多，晶粒越细，金属的塑性变形能力越大，塑性越好。
8、什么是固溶强化造成固溶强化的原因是什么&答：形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化。
固溶体随着溶质原子的溶入晶格发生畸变。
晶格畸变随溶质原子浓度的提高而增大。
晶格畸变增大位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度。
9、间隔固溶体和间隔相有什么不同答：合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的，且结构与组元之一相同的固相称为固溶体。
间隙固溶体中溶质原子进入溶剂晶格的间隙之中。
间隙固溶体的晶体结构与溶剂相同。
第二章1、金属结晶的条件和动力是什么答：液态金属结晶的条件是金属必须过冷，要有一定的过冷度。
液体金属结晶的动力是金属在液态和固态之间存在的自由能差(ΔF)。
、2、金属结晶的基本规律是什么答：液态金属结晶是由生核和长大两个密切联系的基本过程来实现的。
液态金属结晶时，首先在液体中形成一些极微小的晶体(称为晶核)，然后再以它们为核心不断地长大。
在这些晶体长大的同时，又出现新的品核并逐渐长大，直至液体金属消失。
3、在实际应用中，细晶粒金属材料往往具有较好的常温力学性能，细化晶粒、提高金属材料使用性能的措施有哪些答：（1）提高液态金属的冷却速度，增大金属的过冷度。
材料科学基础(清华大学)总结
1.空间点阵:代表晶体中原子、原子团或分子分布规律(周期性)的几何点的集合.三维空间点阵即在三维空间内表示原子或原子集团排列规律的几何点所构成的阵列.2.晶体结构:把晶体中原子的集合(或分布)称为晶体结构.3.复式点阵:有时人们把实际晶体结构也看在是一个点阵,但不是单一的布拉维点阵,而是由几个布位维点阵穿插成的复杂点阵.4.结构胞:反映点阵对称性的晶胞.即在反映对称性的前提下选取体积最小的晶胞.5.原胞:只要求晶胞的体积最小,而不一定反映点阵的对称性.5.晶胞:反映晶格特征的小的平行六面体.6.晶面:穿过晶体的原子面(平面).晶向:连接晶体中任意原子列的直线方向.7.晶面族:晶体中,往往存在一些位向不同,但原子排列情况完全相同的晶面,这些在晶体学上等价的晶面构晶面族.8.晶向族:原子排列相同,空间位向不同的所有晶向,即在晶体学上等价的晶向.9.配位数:一个原子最近邻的原子数.10.晶带:相交于某一晶向直线或平行于此直线的晶面构成晶带.此直线叫晶带轴. 11.主量子数n是决定能量的主要参数,n=1，2，…。
轨道角量子数l决定轨道角动量大小,l=0，1，2，…，(n-1)。
轨道磁量子数m决定轨道角动量在外磁方向的投影值,m=0，+-1，+-2，…+-l。
自旋磁量子数m S决定了自旋角动量在外磁方向的投影值, m S=+-1/2。
12.简并：在没有外场的情形下，能量是与轨道磁量子数无关的，这样，n,l,和m S相同而m不同的状态将具有相同的能量，我们把不同状态对应着相同能量的现象称为简并。
13.短周期：包括第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ周期，其特点是所有元素的电子态均为s或p态（称为sp元素）。
14.长周期：包括第Ⅳ－Ⅶ周期，特点是不仅包含sp态，还包含d或f态元素，即电子填充在d或f轨道。
15.凡是外层电子填充在d轨道的元素都称为过渡族元素。
16.凡是外层电子填充在4f轨道上的元素称为镧系元素。
17.凡是外层电子填充在5f轨道上的元素称为锕系元素。
工程材料全面答案清华大学出版
工程材料思考题参考答案第一章金属的晶体结构与结晶1．解释下列名词点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。
答：点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。
线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。
如位错。
面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。
如晶界和亚晶界。
亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒，称亚晶粒。
亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。
刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。
滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。
如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面，多余半原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口，故称“刃型位错”。
单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。
多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。
过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。
自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。
非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。
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。
变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。
2.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；α－Fe、Cr、V属于体心立方晶格；γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格；Mg、Zn属于密排六方晶格；3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度。
工程材料复习要点
工程材料复习要点工程材料是工程学科中很重要的一门学科，主要研究材料的性能、制备、应用以及与工程的相互关系。
以下是工程材料复习的一些要点：1.材料分类：根据其组成和性质的不同，材料可以分为金属材料、陶瓷材料、聚合物材料和复合材料等。
2.金属材料：金属材料具有良好的导电性、导热性、机械性能和可塑性，常用的金属材料有钢、铝、铜等。
3.陶瓷材料：陶瓷材料具有较高的硬度、抗磨损能力和耐高温性能，常用的陶瓷材料有瓷器、玻璃等。
4.聚合物材料：聚合物材料具有良好的电绝缘性、耐腐蚀性，常用的聚合物材料有塑料、橡胶等。
5.复合材料：复合材料由两种或两种以上不同种类的材料组合而成，具有优异的性能，常用的复合材料有碳纤维复合材料、玻璃钢等。
6.材料的微观结构：材料的性能与其微观结构的组成和排列方式有关，常见的微观结构有晶体结构和非晶体结构。
7.材料的物理性能：材料的物理性能包括密度、热性能、电性能、光学性能等。
8.材料的力学性能：材料的力学性能包括强度、硬度、塑性、韧性等。
9.材料的热处理：热处理是为了改变材料的性能，常见的热处理方法有退火、淬火、回火等。
10.材料的腐蚀和防护：材料在特定环境中会发生腐蚀，需要采取防护措施，常见的防护方式有电镀、涂层等。
11.材料的应力和应变：材料在外力作用下会发生应力和应变，应力和应变的关系可以通过杨氏模量和泊松比来描述。
12.材料的断裂：材料在受到超过其强度的应力时会发生断裂，常见的断裂方式有拉伸断裂和抗拉断裂等。
13.材料的疲劳：材料在反复加载下会出现疲劳失效，需要进行疲劳寿命的评估和预测。
14.材料的可持续性：材料的可持续性是指材料的制备和使用过程对环境的影响以及资源的可持续利用等方面的问题。
以上是工程材料复习的一些重点要点，希望对你的复习有所帮助。
如果需要更详细的内容，你可以参考相关的教材和专业资料。
工程材料复习要点
复习提纲《工程材料》复习提纲1. 各力学性能大小的衡量指标分别是什么？各力学性能在工程中的意义？2. 强度、塑性指标的计算方法3. 金属的常见晶体结构？具体到纯铁是怎样的？4. 什么是相？什么是组织？各有哪些类型？性能如何？（具体到铁碳合金呢？）5. 结晶的宏观和微观过程怎样？6. 为什么晶粒越细性能越好？凝固过程中和热处理过程中分别如何细化晶粒？7.铁碳合金结晶过程中有哪些相变？分别对应相图的哪些温度线？8. 利用铁碳相图分析某成分钢的结晶过程（指出相变类型、相变产物、室温下组织和性能、会画金相示意图）9. 根据组织的不同及相对含量的变化，分析钢的含碳量是如何影响性能的，并画出相应变化曲线图10. 会在铁碳相图上标出钢的各类热处理加热温度11. 滑移的特点？机理？12. 解释细晶强化的原理13. 冷变形后组织和性能怎样？生产中如何利用和消除加工硬化？14. 热变形后组织和性能怎样？生产中怎样对待锻造溜线？15. 加热时奥氏体形成过程分哪四个阶段？16.过冷奥氏体转变温度、产物、性能、具体冷却方式？17. 低碳马氏体和高碳马氏体性能有何不同？18. 马氏体回火过程中随着温度提高，组织和性能如何改变？19. 中碳钢如何“表硬里韧”？低碳钢呢？两者有何不同？20. 说明热处理各工艺的工艺参数、组织、性能、目的、适用材料和零件。
21. 钢的常存杂质对性能的影响？22. 合金元素在钢中的作用？23. 钢的牌号如何规定？各种钢（包括结构钢、工具钢、特殊性能钢）的常用牌号要认得24. 分别对锉刀、机床中载齿轮（轴）、汽车高速重载齿轮（轴）进行选材及热处理工艺路线的设计25. 灰铁的组织怎样？（包括基体、石墨形态）26. 为什么普通灰铁力学性能差？如何改进？27. 常用灰铁牌号、用途28. 常用铝合金、铜合金的牌号、用途29. 总结金属材料的强化方式和韧化途径。
工程材料复习题
答：
Q235A是A级碳素结构钢，碳的质量分数是
0.14%～
0.22%，可轧制成钢板。
15、45、65均为优质碳素结构钢，碳的质量分数分别是
0.12%～
0.18%、
0.42%～
0.50%、
0.62%～
0.70%，可用于制造各种机器零件，如轴、销、套筒等。
答：
碳的质量分数为
4.3%；液体的质量约为
8.1Kg。
4.比较退火状态下的45钢、T8钢、T12钢的硬度、强度和塑性的高低，简述原因。
答：45钢为亚共析钢，退火后组织为F+P；T8钢为共析钢，退火后组织为P；T12钢为过共析钢，退火后组织为F+渗碳体。而F强度低、硬度低、塑性好；渗碳体硬而脆；P强度较高，塑性、韧性和硬度介于F和渗碳体之间。因而
4.试分析合金元素Cr在40Cr、GCr
15、CrWMn、1Cr
13、1Cr18Ni9Ti、4Cr9Si2等钢中的作用。
答：40Cr、GCr15：提高淬透性。CrWMn：
提高耐磨性。1Cr
13、1Cr18Ni9Ti、4Cr9Si2：提高耐蚀性。
5.试述石墨形态对铸铁性能的影响。
答：
因石墨的存在，造成脆性切削，铸铁的切削加工性能优异；铸造性能良好，铸件凝固时形成石墨产生的膨胀减少了铸件体积的收缩，降低了铸件中的内应力；石墨有良好的润滑作用，并能储存润滑油，使铸件有很好的耐磨性能；石墨对振动的传递起削弱作用，使铸铁有很好的抗振性能；大量石墨的割裂作用，使铸铁对缺口不敏感。
答：
增大金属的过冷度、变质处理、振动、电磁搅拌。
2.如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下铸造晶粒的大小：
工程材料学习题答清华大学朱张校PPT25页
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
工程材料学习题答清华大学朱张校 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
工程材料复习资料
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。
工程材料期末复习要点
工程材料复习要点一、名称解释：30分（10个名词）结构材料：（以力学性能为主）（力，物，化，生），功能材料（以物化性能为主）。
强度：指外力作用，材料抵抗变形和断裂的能力。
屈服：产生微量塑性变形的最低应力值。
加工硬化：金属在塑性变形中随着变形量的增加，金属的强度和硬度上升。
硬度：材料抵抗硬物压入其表面的能力。
晶体：原子在三维空间中进行有规律的周期性，重复排列而形成的固体。
晶界：位往不同的相邻晶粒之间过渡层。
合金：指两种或两种以上的金属元素或金属元素与非金属元素组成的具有金属特征的物质。
固溶体：溶质组元渗入溶剂晶格中而形成的单一均匀固体。
相：系统中成分、结构相同，性能一致的均匀组成部分。
组织：是观察到的在金属及合金内部组成相的大小、方向、形状分布及相互相结合状态。
简单概述“相的微观形貌”。
固溶强化：固溶体中溶质原子的溶入引起晶格畸变，使晶体处于高能状态，从而提高了合金的强度和硬度。
结晶：金属从液态变成固态晶体的过程，“晶体”二字区别于凝固。
匀晶转变;从液相中直接凝固出一个固相的过程。
共晶转变：从液相中直接凝固出二个固相的过程。
铁素体：碳在α-Fe中形成的间隙固溶体。
奥氏体：碳在γ－Fe中形成面心立方间隙固溶体。
珠光体：铁素体与渗碳体的机械混合物。
钢的热处理：将钢在固态下通过加热、保温、与冷却，改变其组织，从而得到所需性能的工艺。
淬火：将亚共析钢加热至Ac3之上30~50°C。
将共析、过共析钢加热至Ac1之上30~50°C，保温一段时间，然后加速冷却，以获得马氏体组织的工艺。
马氏体：（M）过饱和的α-Fe的固溶体。
1.Wc<0.2%低碳马氏体：板条状——力学性能、硬度强度高，塑性韧性好。
2.Wc>1%高碳马氏体：针状——强度硬度非常高，塑性韧性差。
调质处理：淬火+高温回火——获得综合的力学性能。
退火：（1）完全退火：针对共析，过共析钢，将钢加热至Ac1之上30~50°C，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却的工艺。
清华大学工程材料第五版第二章!!!
2.1.2 同素异构转变 ●许多金属在固态下只有一种晶体结构。 如铝、铜、银等金属在固态时无论温度高低， 均为面心立方晶格。 钨、钼、钒等金属为体心立方晶格。 ●有些金属在固态下，存在两种或两种以上 的晶格形式。 如铁、钴、钛等，在冷却或加热过程中，晶 格形式会发生变化。 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，称为同素异构转变。
二、铸锭晶粒形状的影响因素
●柱状晶 由外往里顺序结晶，较致密。 柱状晶性能： 二个垂直柱状晶的接触面常有非金属夹 柱状晶性能具有明显的方向性。 杂或低熔点杂质成为弱面，在热轧、锻造时 沿柱状晶晶轴方向的强度较高。 容易开裂。 主要受单向载荷的机器零件，如汽轮机 铁、镍及其合金，不希望生成柱状晶； 叶片等，柱状晶结构是非常理想的。 熔点低、不含易熔杂质、塑性较好的金 属，即使全部为柱状晶，也能顺利地进行热 轧、热锻。铝、铜及其合金，希望铸锭得到 柱状晶结构。
2.1
纯金属的结晶
2.1.1 纯金属的结晶
金属材料要经过液态和固态的加工过程。 钢材经过冶炼、注锭、锻造、轧制、机加工 和热处理等工艺过程。
金属浇注、冷却 后，液态金属转变为 固态金属，获得一定 形状的铸锭或铸件。
冶炼注锭
液态金属中金属原子作不 规则运动。在小范围内，原子 会出现规则排列，称短程有序。 短程有序的原子集团是不 稳定的，瞬时出现瞬时消失。
(2)树枝状长大 冷却速度较快时，晶体的棱角和棱边的散热 快，长大较快，成为晶枝。优先形成的晶枝称一 次晶轴，在一次晶轴增长时，在侧面生出新的晶 枝，即二次晶轴。其后又生成三次晶轴、四次晶 轴。 树枝状长大 结晶后得到具有树枝 状的晶体。 实际金属结晶时，晶体多 以树枝状长大方式长大。
树枝状长大的树枝状晶体
工程材料复习提纲 答案
工程材料复习提纲+答案工程材料复习一、名词解释1、材料的组成与结构：化学组成，组成材料的化学元素的种类和数量；矿物组成，组成材料的矿物种类和数量；相组成，两相以上的复合材料。
结构是指材料的微观组织状况，可分为微观结构（10-6至10-10m）和显微结构（10^-3~1mm）；材料的构造是指材料的宏观组织状况，如岩石的层理，木材的纹理等。
2、孔隙率：是指材料中孔隙占总体积的百分率（P=（V0-V）/V0*100%）；3、胶凝材料：是指经过自身的物理化学作用后，在由塑性浆体变成坚硬石状体的过程中，能把散粒或块状的物料胶结成一个整体的材料；4、水硬性胶凝材料：不仅能在空气中而且能更好地在水中硬化，保持并继续提高其强度（如水泥）；5、硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料、0~5%石灰石或粒化高炉矿渣、适当石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，都称为硅酸盐水泥；6、两磨一烧：生料的配料与磨细——制备生料（磨）；生料煅烧成熟料——煅烧熟料（烧）；熟料与适量石膏共同磨细而成水泥——粉磨水泥（磨）；7、凝结时间：初凝和终凝，标准稠度的水泥净浆，自加水时至水泥浆体塑性开始降低所需的时间称为初凝时间（45min，废品），自加水时起至水泥浆体完全失去塑性所经历的时间称为终凝时间（6.5h，不合格）；8、混合材料：在水泥生产过程中，为节约水泥熟料，提高水泥产量和增加水泥品种，同时也为改善水泥性能，调节水泥强度等级而在水泥中掺入的矿物质材料称为水泥混合材料（有显著的技术经济效益，同时可充分利用工业废料，保护环境，是实现水泥可持续发展的重要途径）；9、标准稠度用水量：水泥净浆达到标准稠度时（标准稠度：水泥标准稠度测定仪的试件沉入净浆的深度为6mm+-1mm时的净浆为标准稠度净浆），所需的拌合水量（以占水泥质量的百分比表示），称为标准稠度用水量；10、水泥混凝土：是以水泥、水、细骨料、粗骨料，必要时掺入化学外加剂和矿物质混合材料，按适当比例配合，经过均匀拌制、密实成型及养护硬化而成的人工石材；11、颗粒级配：砂的颗粒级配是指不同粒径的砂粒的组合情况；12、细度模数：砂的粗细程度用细度模数（F.M）表示，它是指不同粒径的砂粒混在一起后的平均粗细程度；F.M=（？）13、饱和面干吸水率：当砂表面干燥而颗粒内部孔隙含水饱和时，称为饱和面干状态，此时砂的含水率称为饱和面干吸水率，简称吸水率；14、混凝土拌和物流动性：是指混凝土拌合物在自身质量或施工振捣的作用下产生流动，并均匀、密实地填满模型的性能；（和易性：流动性，粘聚性，保水性）15、坍落度：是以标准截圆锥形混凝土拌合物在自重作用下的坍陷值；？16、合理砂率：在水灰比及水泥用量一定的情况下，使混凝土拌合物获得最大的流动性且能保持良好的粘聚性和保水性的含砂率；在水灰比一定的条件下，当混凝土拌合物获得所要求的流动性及良好的粘聚性与保水性，能使水泥用量为最少的砂率17、混凝土标准立方体抗压强度：标准试件（边长150mm的立方体试件），在标准养护条件（20+—3C、相对湿度90%以上，养护28d龄期），用标准方法测得的极限抗压强度。
工程材料综合复习资料
工程材料综合复习资料一、名词解释晶体：原子呈规则排列晶体的各向异性：晶体具有固定的熔点，在不同方向上具有不同的性能；合金:由两种或两种以上的金属元素或金属元素与非金属元素组成的具有金属特性的物质固溶体:合金在固态下，组元间仍能互相溶解而形成均匀相；金属化合物:合金组元间发生相互作用而形成的一种新相，也称之间相；相:金属或合金中成分相同，结构相同，并与其他部分界面分开的均匀组成部分；组织组成物：由于不同合金的形成条件不同，各种相将以不同的数量、形状、大小相互组合，因而在显微镜下可观察到不同的组织：过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差；非自发形核：在液态金属中，外加细小的高熔点物质；变质处理：在液态金属结晶前，加入一些细小的变质剂，使结晶时的形核速率N增加，或长大速率G降低，这种细化晶粒的方法称为变质处理；相图：平衡图或状态图；共晶反应:恒温条件下，由一个液相生成两个固相的结晶转变；α-中的固溶体；铁素体:碳在F e奥氏体:碳在Feγ-下的固溶体；珠光体：铁素体与渗碳体的层状细密混合物；调质：淬火加高温回火；α-中的过饱和固溶体；马氏体：碳在F e位错：晶体中，某一列或若干原子发生有规律的错排现象；滑移：在切应力的作用下，晶体的一部分沿着某一晶面相对于另一部分的滑动；回复：在加热温度比较低时，显微组织无明显变化，但残余应力显著降低，物理和化学性能部分恢复到变形前的情况；再结晶：冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程，再结晶不是相变过程；加工硬化：随冷塑变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象； 表面淬火：不改变钢的表面化学成分，但改变表层组织的局部热处理方法；淬透性：钢在淬火时能获得淬硬深度的能力；红硬性：时效硬化：结构钢：用于制造各种机器零件以及各种工程结构的钢；工具钢：制造各种刃具、模具、量具的钢；晶间腐蚀：奥氏体型不锈钢在450~850C 时，在晶界外析出碳化和物236(,)Cr Fe C ，从而使晶界附近的11.7%C r ω<，这样的晶界附近就容易腐蚀；巴氏合金：一种软基体上分布着硬颗粒相的低熔点轴承合金。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
9SiCr（低速切削刃具）
W18Cr4V（高速切削刃具）
CrWMn（小型），Cr12（大型）
5CrNiMo，5CrMnMo（锻模、压铸模） CrWMn（高精度），9SiCr（一般）
特 殊 性 能 钢
不 锈 钢
0.01-1%低中高碳 C含量：两位数（万 Cr含量>13% 分之一） 碳高，Cr相应就高 合金元素：平均质 仅含Cr属于马氏体，且Cr 量分数少于1.5%时 含量一般13%。 不标 含Cr、Ni属于奥氏体。 其他属于铁素体
第2章 金属材料的组织和性能控制
• 重点（2.2,2.3,2.4,2.5） 2.1、纯金属结晶
• 结晶过程：形核和长大 • 结晶条件：过冷度 • 形核方式：自发（均质）形核、非自发（非均 质）形核 • 结晶理论工程应用：增大过冷度、变质处理 （孕育剂或变质剂，增加结晶核心数量或者阻 碍晶粒长大）、振动、电磁搅拌
2.4、钢的热处理
一、过冷奥氏体等温转变（C曲线）
• P、S、T、B、M 的本质 • 形成条件 • 组织形态 • 性能特点
• • • •
P、S、T：渗碳体和铁素体（无过饱和）的两相混合物。 B：铁碳化合物分布在过饱和铁素体基体上的两相混合物。 M：碳在-Fe中的过饱和固溶体。 B形态受等温温度影响：B上（羽毛状，强韧性较差）、B 下（针状，强韧性好，较好综合机械性能） • 过冷A转变为M的一些规律 影响M形态的因素：碳含量。0.25%以下，低碳M（板 条状；塑性、韧性较好）；1.0%以上，高碳M（针状 或竹叶状；硬而脆，塑性、韧性差）；二者之间，板 条和针状混合。 影响M硬度的因素：碳含量。碳含量越高，硬度越高， 脆性增大、韧性降低。 影响M转变温度的因素：碳含量。碳质量分数越高， Ms、Mf温度越低，残余A越多。<0.6%碳含量时，残余 A可忽略。
三、钢热处理工艺
1、热处理温度选择基准：以Ac3，Accm，Ac1为基 准，而不是A3，Acm，A1。
2、各种退火温度选择以及退火组织
球化退火温度 过共析钢（工具钢、弹簧钢等）为了便于切削或消除网 状碳化物影响，经常需要球化退火。
扩散退火
完全退火
正火
扩散退火
球化退火
完全退火 正火 球化退火
3.3 铸钢和铸铁
（1）、铸钢牌号：ZG200-400（碳素钢），ZG40Cr（合金钢） （2）铸铁的组织：铁或钢的基体上分布着石墨夹杂；三阶段石 墨化充分进行(F+G），第一第二充分进行，第三阶段不进行 (P+G);第一第二充分进行，第三阶段部分进行（F+P+G） （3）铸铁组织中石墨形态 ♥ 灰口铸铁：粗片状 ♥ 孕育铸铁：细片状 ♥ 球墨铸铁：球状 ♥ 蠕墨铸铁：蠕虫状
主要钢种及用途
低合金高强度 钢
合金渗碳钢 合金 结构 钢 合金调质钢 合金弹簧钢 滚动轴承钢
C含量：两位 数1.5% 时不标
Q420（15MnVN） 桥梁、船舶
20Cr（机床变速箱齿轮），20CrMnTi （汽车齿轮）
0.25-0.5%,一般0.4%， 40Cr（机床主轴），40CrMn（汽车 中碳 连杆 0.5-0.65%中高碳 >0.95%高碳 65Mn，60Si2Mn（汽车板簧） GCr15（小尺寸轴承），GCr15SiMn （大尺寸轴承）
4、淬火温度选择
将钢加热到相变温度以上（亚共析钢Ac3以上30 ℃～50 ℃；共析钢和过共析钢Ac1以上30 ℃～50 ℃）。
• 过共析钢：
淬火前一定要作球化退火，淬火温度和球化退火温度相 同，都是Ac1以上30 ℃～50 ℃）。但正火温度是在Accm以 上30 ℃～50 ℃。 • 钢的淬透性（淬火时形成马氏体的能力，主要受合金元 素种类和含量影响）及测量方法、淬硬性（淬火后能够 达到的最高硬度，主要受碳含量影响） • 碳含量对钢淬透性的影响：亚共析：随碳含量增加，C曲 线右移；过共析：随碳含量增加，C曲线左移；共析钢淬 透性最好。 • 合金元素对钢淬透性的影响：除Co以外，其余合金元素 溶于A后，降低临界冷却速度，使C曲线右移，淬透性提 高。 • 合金钢往往比碳钢的淬透性要好。
相图中重要的点和线
重要的线
HJB水平线（包晶反应线）
重要的点
J点（包晶点）
ECF水平线（共晶反应线）
PSK水平线（共析反应线）
C点（共晶点）
S点（共析点）
GS线：γ中开始析出α的临界温度线
ES线：碳在γ中的固溶线
PQ线：碳在α中固溶线
重点（有一道综合题）： 分析典型铁碳合金的结晶过程，画出室温平衡组 织示意图，标出各组织组成物，运用杠杆定律计算各 组成相及组织组成物的质量分数（）。 • 共析钢 • 亚共析钢 • 过共析钢
5、钢的回火转变
• 低温回火（M回+残余A）：保硬度、提韧性、去应力
• 中温回火（T回）：高弹性极限和屈服强度 • 高温回火（S回）：高综合性能 • 调质处理（淬火+高温回火）与正火处理所得S的性能区 别：调质组织具有较优综合机械性能
6、钢的表面热处理和化学热处理
• 感应加热表面淬火 • 渗碳处理：适用于渗碳钢；渗碳温度900-950（温度越高， 渗碳速度越快，但为了避免奥氏体晶粒过于粗大，温度也 不能太高）；表层高碳含量（过共析），获得高硬度、耐 磨。心部硬度低、韧性好。
06Cr19Ni10（奥氏体 型，用量最大，使用 最广。医疗器械）， 40Cr13（马氏体型， 防锈手术器械及刃具）
耐 热 钢
同上
中低碳 Cr含量>13% 碳高，Cr相应就高 合金化思想与不锈钢相似， 主要以Cr来提高钢的耐热 性
• Cr含量大于13%才能显著提高钢基体的电极电 位，防止电化学腐蚀。碳质量分数越高，Cr质 量分数相应提高才能具有防腐蚀作用。 • 碳质量分数越低，耐蚀性和耐氧化性越好。奥 氏体不锈钢的耐蚀性最好。
二、合金的晶体结构
• 固溶体：与组元之一晶体结构相同；置换固溶 体、间隙固溶体 • 金属化合物：晶格类型和特性不同于任一组元。 熔点高、硬度高、脆性大。经常作强化相使用。 正常价化合物、电子化合物、间隙化合物（间 隙相TiC、TiN、W2C；复杂结构间隙化合物Fe3C、 Cr23C6）。 • 组织的概念，成分和工艺决定组织、组织决定 材料的性能。
2.2、合金的结晶
• 合金的结晶：形核和长大 • 匀晶、共晶、包晶合金的结晶过程 • 杠杆定律（综合题10-15分）
2.4、金属的塑性加工
滑移和孪生 滑移系：滑移面（密排面）与滑移方向 临界变形度：超过临界变形度，再结晶后晶粒 细小 T再结晶=（0.35 ～ 0.4）T熔点 再结晶温度与冷加工、热加工的关系 塑性变形和再结晶的工程应用：形变强化（位 错强化的一种）、喷丸强化（提高疲劳强度）
***3.2 合金钢（钢种-应用-碳质量分数合金元素作用-热处理-组织-性能）
合金元素作用（固溶强化、晶粒细化、提高淬透 性、提高回火稳定性、提高红硬性、防止第二类 回火脆性、提高耐腐蚀性、形成单相奥氏体或铁 素体不锈钢） 热处理工艺、组织、性能
编号
碳含量 <0.2%低碳 0.1-0.25%低碳
二、过冷奥氏体连续冷却转变（CCT曲线）
Vk （上临界冷却速度， >Vk，马氏体转变） Vk′（下临界冷却速度， < Vk′ ,珠光体转变）。 炉冷 空冷 油冷 水冷
TTT曲线和CCT曲线的关系： CCT曲线稍靠右、 下—连续冷却时,A完成P转变的温度较低,时间 更长。
D. 合金元素对机械性能和工艺性能的影响
☼ 一般来说，提高强度、硬度、耐热性等； ☼ 一般来说，降低铸造性能、焊接性能和切削加工性能。
第3章 金属材料
• 重点：合金钢（钢种-应用-碳质量分 数-合金元素作用-热处理-组织-性能） 3.1 碳素钢
• 分类：碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢 • 碳素结构钢：Q+数字(屈服强度)，最大到Q275 • 优质碳素结构钢：平均碳质量分数的万分数（两位 数），20（渗碳钢）、45（调质钢，凸轮轴）、65 （弹簧钢） • 碳素工具钢（刃具、量具、模具）：T+碳质量分数千 分数（1位或2位数），T7，T10，T13等
刃 具 钢 合金 工具 钢
模 具 钢
低合金刃 0.9%-1.1%高碳 C含量：一位 具钢 数（千分之 >0.7%高碳 一），高于 高速钢 并含大量的W、Mo、 （高合金） 1%不标。 Cr等元素 特例：高速 冷作模具 钢，碳含量 >1.0%高碳 低于1%也不 钢 标 热作模具 合金元素： 0.3-0.6%中碳 钢 平均质量分 数少于1.5% 量具钢 0.9-1.5%高碳 时不标
2.3、铁碳合金的结晶
Fe-C合金相图：掌握铁碳相图，熟悉相图中各 种相的本质、特点
铁碳合金中的相和组织
L液相： δ相：体心立方、碳在δ-Fe中间隙固溶体 α相：体心立方、碳在α-Fe中间隙固溶体 γ相：面心立方、碳在γ-Fe中间隙固溶体 Fe3C相：复杂结构间隙化合物 珠光体：铁素体和渗碳体的共析混合物、呈层片状 莱氏体：奥氏体与渗碳体的共晶混合物
去应力退火
去应力退火
3、正火温度选择以及正火组织
加热到Ac3(对于亚共析钢)、Ac1(对于共析钢)、Accm(对于 过共析钢)以上30 ℃～50 ℃, 保温后, 在自由流动的空气中 均匀冷却的热处理。 可作预备热处理或最终热处理（低碳钢为了便于切削加 工，经常需要正火处理。低合金高强度钢也常采用正火 （热轧后空冷或风冷）作最终热处理。 正火后的组织： ●亚共析钢： F+S ●共析钢： S ●过共析钢： S+Fe3CII
总复习
第1章 材料的结构与性能特点
• 重点：金属材料的结构与组织 一、纯金属晶体结构、晶体缺陷
• 晶面指数和晶向指数标定方法，根据指数画晶面和晶 向（综合题10分） • BCC、FCC、HCP特点（致密度，体积膨胀） • 晶体缺陷类型（点、线、面）以及与材料强度的关系 • 四种强化方式：固溶强化、位错强化（形变强化）、 第二相（弥散）强化、细晶强化 • 金属的强度与位错密度的关系 • 刃位错和螺位错的位错线与柏氏矢量的关系