复试金属材料学北航内部资料
北航考研材料专业试题及答案
北航考研材料专业试题及答案试题：一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 下列关于金属材料的叙述，哪一项是不正确的？A. 金属材料具有良好的导电性B. 金属材料具有良好的导热性C. 金属材料具有可塑性，可以进行冷加工D. 金属材料在高温下会丧失所有机械性能2. 材料的屈服强度是指：A. 材料在拉伸过程中所能承受的最大应力B. 材料在拉伸过程中产生永久变形的最小应力C. 材料在压缩过程中所能承受的最大应力D. 材料在压缩过程中产生永久变形的最小应力3. 下列关于陶瓷材料的描述，哪一项是错误的？A. 陶瓷材料通常具有高硬度B. 陶瓷材料具有良好的耐磨性C. 陶瓷材料一般具有较低的热膨胀系数D. 陶瓷材料具有良好的导电性4. 聚合物材料的玻璃化温度是指：A. 聚合物变硬并开始碎裂的温度B. 聚合物从弹性状态转变为粘流状态的温度C. 聚合物从粘流状态转变为弹性状态的温度D. 聚合物开始软化并具有可塑性的温度5. 下列关于合金的叙述，哪一项是正确的？A. 合金的熔点通常高于其组成金属的熔点B. 合金的硬度通常低于其组成金属的硬度C. 合金的耐腐蚀性通常低于其组成金属的耐腐蚀性D. 合金的强度通常低于其组成金属的强度6. 金属的腐蚀主要分为哪两种类型？A. 化学腐蚀和电化学腐蚀B. 物理腐蚀和生物腐蚀C. 化学腐蚀和生物腐蚀D. 电化学腐蚀和物理腐蚀7. 下列关于材料疲劳的叙述，哪一项是不正确的？A. 材料疲劳是指在循环应力作用下材料的性能逐渐降低B. 材料疲劳通常会导致材料的断裂C. 增加应力循环次数可以提高材料的疲劳寿命D. 材料的疲劳寿命与其内部结构和应力集中有关8. 材料的断裂韧性是指：A. 材料在拉伸过程中所能承受的最大应力B. 材料在断裂前所能吸收的能量C. 材料在压缩过程中所能承受的最大应力D. 材料在断裂前所能承受的最大应变9. 下列关于复合材料的描述，哪一项是错误的？A. 复合材料通常由两种或两种以上的材料组成B. 复合材料的性能可以通过设计进行优化C. 复合材料的强度和刚度通常高于其组成材料D. 复合材料的热膨胀系数通常低于其组成材料10. 下列关于纳米材料的叙述，哪一项是正确的？A. 纳米材料的尺寸通常在1纳米到100纳米之间B. 纳米材料通常具有较低的机械强度C. 纳米材料的热传导性能通常较差D. 纳米材料的光学性质通常与其尺寸无关答案：一、单项选择题1. D2. B3. D4. B5. B6. A7. C8. B9. D10. A。
北航材料参考书目
适用专业：材料科学与工程专业
1.《物理化学》(50%)
选择以下2套书中任意一套。
《物理化学》天津大学物化教研组编高等教育出版社
《物理化学》傅献彩等编高等教育出版社
2.《材料现代研究方法》(30%)
选择以下2套书中任意一套。
《现代物理测试技术》梁志德王福主编冶金工业出版社，2003
《材料现代分析测试方法》王富耻主编北京理工大学出版社，2006
3.《材料科学基础》(20%)
(1)第一部分《金属学原理》
主要参考书目:
胡赓祥等:《材料科学基础》, 上海交大出版社
潘金生等：《材料科学基础》，清华大学出版社
余永宁：《金属学原理》，冶金工业出版社
(2)第二部分《无机非金属材料学》
主要参考书目:
《无机材料科学基础》（硅酸盐物理化学）（重排本）陆佩文主编武汉理工大学出版社(3)第三部分《高分子化学及物理》
主要参考书目:
《高分子化学（第四版）》，潘祖仁主编，化工出版社，2007
《高分子物理》，过梅丽、赵得禄主编，北京航空航天大学出版社，。
北航金属复试题答案
一：晶体学基础、金属及合金相结构、固体金属原子扩散1、简述题及基本概念：1）、金属键及金属的性能特点；在金属晶体中，自由电子是所有金属晶体所共有，并在金属正离子之间运动，形成所谓电子云，金属键就是电子云和金属正离子之间的静电引力。
金属键特点：自由电子公有化；无方向性；无饱和性；不选择结合对象；→种类及潜力无穷；→塑性变形及加工硬化金属性能特点：一、 优异的物理性能：磁、光、电子、信息、储能等；优良的导电性及正的电阻温度系数；优异的导热性；…………….二、 优异的力学性能配合：优异的强韧性配合（高强度～4000MPa ；高塑性及加工硬化；高韧性及损伤容限）；使用温度范围宽广(高温、中温、室温、低温)且力学性能优异；优异的耐蚀、耐摩、抗氧化、抗热腐蚀等性能三、 优异的成形加工性能Processing ability ：优异与灵活的凝固加工成型性能（铸造成型：各种复杂形状及各种重量的零件；焊接成型：同种及异种金属材料的连接制造）；独特的塑性变形及加工硬化特性与优异的冷加工成型能力（冷轧、冷冲压、冷旋压、冷拔、冷挤压…；冷加工过程中同时实现零件及材料的强化）；优异的热加工成型能力（锻造、热轧、热挤压）四、 独特的抗过载能力及使用安全性(加工硬化)：零件局部过载◊塑性变形◊加工硬化◊材料强度提高◊不但不会失效、承载能力反而提高、使用安全；加工硬化◊避免变形集中、均匀变形、均匀承载、零件材料潜力得以充分利用；加工硬化◊避免变形集中、材料均匀变形◊冷加工热加工成型成为可能。
2）、金属晶体及其性质；晶体: 原子或原子集团在三维空间周期性无限重复排列的物质性质：高的热力学稳定性；各向异性 ( Anisotropy of Properties)；宏观性质的均匀性；一定的熔点；规则的外形（外表面为往往低表面能的特殊晶面）3）、金属非晶及性能特点；● 原子排列长程无序或短程有序Long-range disorder or short-range order● 无晶界、无成分偏析、成分完全均匀● 没有固定熔点(玻璃转化温度）● 各向同性（Isotropic )● 高强度、无加工硬化、低塑性● 高弹性、高耐蚀、高耐磨● 优异的磁性、储氢性能、4）、材料分类方法及各类材料的优缺点；按功能分类：结构材料（按组成、性质、用途……）；功能材料（磁性材料、电子材料、超导材料、光电子信息材料、催化材料、储能材料、含能材料……）。
2018北京航空航天大学材料加工工程考研复试通知复试时间复试分数线复试经验
2018北京航空航天大学材料加工工程考研复试通知复试时间复试分数线复试经验启道考研网快讯：2018年考研复试即将开始，启道教育小编根据根据考生需要，整理2017年北京航空航天大学机械工程及自动化学院080503材料加工工程考研复试细则，仅供参考：一、复试科目（启道考研复试辅导班）二、复试通知（启道考研复试辅导班）一、复试资格审查机械学院按照北航研招网上公布的“2017年硕士研究生招生复试资格基本线及复试规定”要求，对考生的复试资格进行严格审查。
不符合规定者，不得参加复试。
(所有参加复试的学生均需按时间进行资格审查，复试前没有进行资格审查的视为放弃复试资格)1、资格审查时间、地点(1) 3月25日(上午8:30——11:30,下午2:30——下午5:30)到北航新主楼A849办理资格审查手续;(2)过时不予补办，贻误资格审查不能参加复试，责任自负。
2、考生资格审查所需准备材料考生在复试时除复试通知书(北航研究生招生信息网站下载打印，无须盖研招办公章)外，还须携带以下材料，材料齐全方可进入复试。
所有提交的复印材料均需以A4纸大小按序统一左侧装订(按下列序号依次顺序装订)：(1)本人有效居民身份证(应届本科毕业生和成人应届本科毕业生还需持本人学生证)原件及一份身份证件正反面的复印件，复印件纸型为A4，身份证件正反面需复印在同一页面上。
(2)由二级甲等以上(含二级甲等)医疗机构或北航校医院出具的复试前一个月内的体格检查表(具体样式见附件1，体检内容不得少于所列项目)，注意需随体格检查表附各种检查的化验单。
体检不合格者不予录取。
(3)应届生还需携带所在学校教务部门提供并加盖公章的在校历年学习成绩表(毕业证书需于开学报到时向学院提供原件与复印件)。
(4)往届生还需携带以下各类材料：a. 学历证书(即毕业证书)原件及一份复印件;b. 由档案所在工作单位人事部门提供的在校历年学习成绩表复印件，并需加盖档案所在工作单位人事部门公章;若无工作单位，需由档案存放管理部门提供档案内存放的在校历年学习成绩表的复印件，并需加盖档案存放管理部门公章。
北航材料学院材料综合考试大纲(1)
911材料综合考试大纲（2014版）《材料综合》满分150分，考试内容包括《物理化学》、《材料现代研究方法》《材料科学基础》三门课程，其中《物理化学》占总分的50%,《材料现代研究方法》占总分的30%，《材料科学基础》占总分的20%。
特别注意：《材料科学基础》分为三部分，考生可任选其中一部分作答。
物理化学考试大纲（2014版）适用专业：材料科学与工程专业《物理化学》是化学、化工、材料及环境等专业的基础课。
它既是专业知识结构中重要的一环，又是后续专业课程的基础。
要求考生通过本课程的学习，掌握化学热力学及化学动力学的基本知识；培养学生对化学变化和相变化的平衡规律及变化速率规律等物理化学问题，具有明确的基本概念，熟练的计算能力，同时具有一般科学方法的训练和逻辑思维能力，体会并掌握怎样由实验结果出发进行归纳和演绎，或由假设和模型上升为理论，并能结合具体条件应用理论分析解决较为简单的化学热力学及动力学问题。
一、考试内容及要求以下按化学热力学基础、多组分系统热力学、相平衡、化学平衡、界面现象、电化学、以及化学动力学六部分列出考试内容及要求。
并按深入程度分为了解、理解（或明了）和掌握（或会用）三个层次进行要求。
（一）化学热力学基础理解平衡状态、状态函数、可逆过程、热力学标准态等基本概念；理解热力学第一、第二、第三定律的表述及数学表达式涵义；明了热、功、内能、焓、熵和Gibss函数，以及标准生成焓、标准燃烧焓、标准摩尔熵和标准摩尔吉布斯函数等概念。
熟练掌握在物质的p、T、V变化，相变化和化学变化过程中求算热、功以及各种热力学状态函数变化值的原理和方法；在将热力学公式应用于特定体系的时候，能应用状态方程（主要是理想气体状态方程）和物性数据（热容、相变热、蒸汽压等）进行计算。
掌握熵增原理和吉布斯函数减小原理判据及其应用；明了热力学公式的适用条件，理解热力学基本方程、对应系数方程。
（二）相平衡理解并掌握Clapeyron公式和Clausius-Clapeyron方程，并能进行有关计算。
北航材料力学实验讲义A
实验一实验一 材料在轴向拉伸、材料在轴向拉伸、材料在轴向拉伸、压缩和扭转时的压缩和扭转时的力学性能预习要求：预习要求：1、预习教材中有关材料在拉伸、压缩、扭转时力学性能的内容；、预习教材中有关材料在拉伸、压缩、扭转时力学性能的内容；2、预习本实验内容及微控电子万能试验机的原理和使用方法；、预习本实验内容及微控电子万能试验机的原理和使用方法；一、实验目的一、实验目的1、观察低碳钢在拉伸时的各种现象，并测定低碳钢在拉伸时的屈服极限s s ，强度极限b s ，延伸率δ和断面收缩率y ；2、观察铸铁在轴向拉伸时的各种现象；、观察铸铁在轴向拉伸时的各种现象；3、观察低碳钢和铸铁在轴向压缩过程中的各种现象；、观察低碳钢和铸铁在轴向压缩过程中的各种现象；4、观察低碳钢和铸铁在扭转时的各种现象；、观察低碳钢和铸铁在扭转时的各种现象；5、掌握微控电子万能试验机的操作方法。
、掌握微控电子万能试验机的操作方法。
二、实验设备与仪器二、实验设备与仪器1、微控电子万能试验机；、微控电子万能试验机；2、扭转试验机；、扭转试验机；3、50T 微控电液伺服万能试验机；微控电液伺服万能试验机；4、游标卡尺。
、游标卡尺。
三、试件三、试件试验表明，试件的尺寸和形状对试验结果有影响。
为了便于比较各种材料的机械性能，国家标准中对试件的尺寸和形状有统一规定。
根据国家标准（GB6397—86），将金属拉伸比例试件的尺寸列表如下：，将金属拉伸比例试件的尺寸列表如下：试 件标距长度标距长度 L 0横截面积横截面积 A 0圆试件直径圆试件直径 d 0表示延伸表示延伸 率的符号率的符号比例/长短长短03.11A 或10d 0任 意 任 意 δ1065.5A 或5d 0任 意任 意δ5本实验的拉伸试件采用国家标准中规定的长比例试件（图一），试验段直径d 0=10mm ，标距l 0=100mm.。
本实验的压缩试件采用国家标准本实验的压缩试件采用国家标准（（GB7314-87）中规定的圆柱形试件h /d 0=2, d 0=15mm, h =30mm (图二)。
北科-材料加工复试资料
金属塑性变形的物理本质1．塑性变形包括晶内变形和晶间变形。
通过各种位错运动而实现的晶内一部分相对于另一部分的剪切运动就是晶内变形，常温下有滑移和孪生，当T>0.5TR时，可能出现晶间变形，高温时扩散机理起重要作用。
2．派一纳模型。
假设：经典的弹性介质假设和滑移面上原子的相互作用为原子相对位移的正弦函数假设。
意义：ⅰ位错运动所需派一纳力比晶体产生整体、刚性滑移所需要的理论切屈服应力Tm=G/2π小许多倍。
ⅱb越小，a越大，则临界切应力越小ⅲ其他条件相同时，刃位错的活动性比螺位错的活动性大。
3．滑移系统。
4．孪生。
孪生后结构没有变化，取向发生了变化，滑移取向不变，一般孪生比滑移困难，所以形变时首先发生滑移，当切变应力升高到一定数值时才发生孪生，密排六方金属由于滑移系统少，可能开始就形成孪晶。
5．扩散对变形的作用：一方面它对剪切塑性变形机理可以有很大影响，另一方面扩散可以独立产生塑性流动。
6．扩散变形机理包括：扩散-位错机理；溶质原子定向溶解机理；定向空位流机理。
7．扩散-位错机理：扩散对刃位错的攀移和螺位错的割阶运动产生影响；扩散对溶质气团对位错运动的限制作用随温度的变化而不同。
8．溶质原子定向溶解机理：晶体没有受力作用时，溶质原子在晶体中的分布是随机的，无序的，如碳原子在α-Fe,加上弹性应力σ（低于屈服应力的载荷）时，碳原子通过扩散优先聚集在受拉棱边，在晶体点阵的不同方向上产生了溶解碳原子能力的差别，称之为定向溶解，是可逆过程。
定向空位机理则是由扩散引起的不可逆的塑性流动机理。
9．金属的屈服强度是指金属抵抗塑性变形的抗力，定量来说是指金属发生塑性变形时的临界应力。
10．理论屈服强度的估计。
11．金属的实际屈服强度由开动位错源所需的应力和位错在运动过程中遇到的各种阻力。
实际晶体的切屈服强度=开动位错源所必须克服的阻力+点阵阻力+位错应力场对运动位错的阻力+位错切割穿过其滑移面的位错林所引起的阻力+割阶运动所引起的阻力。
北航金属材料学绪论
Fundamentals of Physical Metallurgy
绪 论 -Introduction
一、材料分类及各类材料性能特点 二、金属键及其特点 三、金属材料的独特性能特点 四、课程研究对象及主要内容 五、课程性质及学习方法 六、主要教学参考书
一、材料分类及各类材料性能特点
自由电子云； 金属离子
陶瓷及金属的典型拉伸（应力－应变）曲线
Typical Tensile Curves of Ceramic and Metallic Materials
Stress, MPa
s s s
Ceramic
b
Metallic
s
e
d
Strain, %
Characteristics of Metallic Materials (Metals and Alloys)
复合材料 Composites
(MMCs, CMCs, PMCs)
非金属材料
Non-Metallic Materials
无机非金属材料
Ceramics and Glass
有机高分子材料
Polymers and Rubbers
Composites or Hybrids
按功能分类：
• 结构材料（按组成、性质、 用途……） • 功能材料（磁性材料、电子 材料、超导材料、光电子信 息材料、催化材料、储能材 料、含能材料……）。
– 铸造成型：各种复杂形状及各种重量的零件 – 焊接成型：同种及异种金属材料的连接制造
独特的塑性变形及加工硬化特性与优异的 冷加工成型能力：
– 冷轧、冷冲压、冷旋压、冷拔、冷挤压….. – 冷加工过程中同时实现零件及材料的强化）
北航材料科学与工程研究生考试内容
北航材料科学与工程研究生考试内容
北航材料科学与工程研究生考试内容通常包括以下几个方面：
1. 材料科学基础知识：包括材料结构与性质、材料力学与力学性能、材料热学与热学性能、材料电学与电学性能等内容。
2. 材料加工与制备技术：包括材料的常见加工方法和工艺、材料制备和处理技术，如熔融法、溶液法、气相法等。
3. 材料分析与表征技术：包括常用的材料分析方法和仪器，如X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等。
4. 材料物理与化学性质：包括材料的晶体结构、晶格缺陷、相变行为、材料的电磁性质、光学性质等。
5. 材料性能与应用：包括材料的力学性能、热学性能、电学性能等，并涉及材料在工程领域中的应用。
除了以上内容，考试还可能包括综合知识和科研能力的考查，如科研方法、文献检索与阅读、实验设计与数据处理、科研项目管理等。
需要注意的是，具体的考试内容可能会因学校、学院和导师的要求而有所不同，建议考生根据学校招生简章和导师的研究方向来有针对性地准备考试内容。
北航考研复试班-北京航空航天大学材料科学与工程考研复试经验分享
北航考研复试班-北京航空航天大学材料科学与工程考研复试经验分享北京航空航天大学（Beihang University）简称北航，是中华人民共和国工业和信息化部直属、中央直管副部级建制的全国重点大学，世界一流大学建设高校，211工程、985工程重点建设高校，入选珠峰计划、2011计划、111计划、卓越工程师教育培养计划、中国政府奖学金来华留学生接收院校、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、国家级大学生创新创业训练计划、国家大学生创新性实验计划、全国深化创新创业教育改革示范高校，为国际宇航联合会、中欧精英大学联盟、中国西班牙大学联盟、中俄工科大学联盟成员，是全国第一批16所重点高校之一、80年代恢复学位制度后全国第一批设立研究生院的22所高校之一，也是新中国第一所航空航天高等学府。
北京航空航天大学创建于1952年，时名北京航空学院，由当时的清华大学、北洋大学、厦门大学、四川大学等八所院校的航空系合并组建，1988年4月改名为北京航空航天大学，1989年成为国家八五期间全国14所重点建设的高校之一，首批进入“211工程”，2001年进入“985工程”，2017年入选国家“双一流”建设名单。
启道考研复试班根据历年辅导经验，编辑整理以下关于考研复试相关内容，希望能对广大复试学子有所帮助，提前预祝大家复试金榜题名！专业介绍材料科学与工程属于工学学科门类之中的其中一个一级学科，下设3个二级学科，分别是：材料物理与化学、材料学、材料加工工程。
材料科学与工程专业是研究材料成分、结构、加工工艺与其性能和应用的学科。
在现代科学技术中，材料科学是国民经济发展的三大支柱之一。
主要专业方向有金属材料、无机非金属材料、高分子材料、耐磨材料、表面强化、材料加工工程等等。
招生人数与考试科目①101 思想政治理论②201 英语一③302 数学二④911 材料综合复试时间地点3月26日上午 10：30 笔试地点：主M1023月26日下午 14：30 面试地点：到校后另行通知3月28日上午 9：45 公布通过复试学生名单地点：主M4013月28日下午 14：30 教学区4号楼201 考生提交选导师志愿表、协议书。
2015北京航空航天大学材料加工工程硕士考研专业目录招生人数参考书目历年真题复试分数线答题方法
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解释清楚题目中的重要名词。 对于答题思路，还是按照课堂总结的“三段论”的答题模式。 一
般可以归类为“A 是…”“A 和 B…”“AB 和 C”的关系三种类型， 分别做答。
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【名词解释答题示范】 例如：“行政权力”。 第一，什么是行政权力（核心意思，尊重课本） 第二，行政权力的几个特征，不必深入解释。 第三，行政权力的 5 点内涵。 具体一点，如，“行政责任”。 行政责任是指政府及其构成主体行政官员(公务员)因其公权地
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第三，要点之间要有条理性。论述题字数在 1500 左右。用时为 2530 分钟。
第四，如果没有案例分析题，论述题一般是最后一道考题，分值 较大，需要 考生合理规划时间，每道论述题至少留出 30 分钟以上的时间。
（五）案例分析题答题方法 【考研名师答题方法点拨】 案例分析考察形式往往看起来比较灵活，给人一种难以驾驭的感 觉。但是案例分析题并不难，与其说是在考察案例，不如说是再考察 考生对核心理论的掌握。一定要透过现象看本质，先理论后结合案例 分析，方可获得案例分析题的高分。
先进金属材料制备技术复习题整理(北航研究生课程)-必考
1、何为材料制备加工？请简述材料制备加工工艺在材料科学与工程中的作用。
材料的制备是将原材料进行加工，使它能够满足生产所要用材料的标准，所以它还是材料。
材料的加工是对材料按一定的标准和方法进行加工，使它变成成品。
通过材料科学与工程和相关学科的基础的智能应用，以及现有技术、新技术或者特殊环境等等，来实现合成或者制备新材料；改变或者控制内部结构（宏观或者微观结构、原子排列、元素分布、能量状态等）以实现设计或者定制材料的机械或功能特性；改变材料的性能控制或者改变材料的内部结构或者性能等形式得到所需要形状的材料和部件材料科学与工程主要对材料的合成与制备、结构（成分）、性能以及服役性能研究等四部分进行研究，而在这四个部分中，材料制备加工在材料科学与工程中起着核心支柱的作用。
了解材料必然需要了解材料的形成过程和制备方法，从而充分的了解材料的结构、性质和性能，为各种元器件的制备奠定了良好的基础。
金属材料的制备、成形与加工技术进步追求的共同目标是:①尽可能地缩短工艺流程,并实现工件的近终形制造;②在完成外形精确成形的同时,实现组织的优化,最大限度地发挥材料的性能潜力。
其主要思路是建立“控形一控性(控制组织)一控制成本一控制污染”一体化的先进材料制备与加工成形的理论与技术体系。
采用凝固技术进行高性能构件的一次精确成型,从而免除后续的加工工序,是实现上述目标的最佳选择。
2、论述材料的合成、制备与成形在材料科学与工程中的地位。
并举例说明其基本手段和方法。
合成制备新材料、发现新材料、提高现有材料性能、零件成形制造；凝固处理(熔炼、铸造、焊接）、热处理(热处理、烧结等)、机械加工(冷成型和轧制等）、热机械加工、电磁材料加工、生物材料加工、高能量密度梁材料加工、材料表面加工、真空材料加工、空间或微重力条件下燃烧合成材料加工等等。
3、先进金属材料快速凝固背景、优点、工艺及方法。
并简述合金的快速凝固的原理、组织特征和性能特点。
背景：普通凝固过程存在冷却速度慢、凝固速度慢的特点，此特点易导致铸件出现凝固缺陷（例如，宏观偏析、缩松、缩孔、热应力等等）和粗大、发达的树枝晶（出现晶内偏析、晶界偏析），进而导致铸件性能恶化，因此为解决上述问题，从提高冷却速度和增加晶核、细化晶粒角度，提出了快速凝固，即在比常规工艺过程中快得多的冷却速度下，金属或者合金以极快的冷却速度从液态转变为固态的过程，金属的冷却速度一般要达到104-109K/s。
第六章工程材料(北航)
塑料分类
• 通用塑料、工程塑料、功用塑料 • 通用塑料-产量很高、价钱昂贵、运用范围很普遍。 • 聚乙烯〔PE〕〔 CH2-CH2) 〔结构单元〕 • 聚氯乙烯〔PVC〕 CH2-CH 〔结构单元〕
•
Cl
• 聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料、聚四氟。
资料的硬度
0
压头
0
1
1
3
3
2
2
h2 h3
h1 K= 0.2
被测材料
• HR=
K- h 0.002
维氏硬度(HV)
F Hv = ------ = F/d2×1.8544×9.8 (N/mm2)
A
6.3.4、冲击韧度
冲击韧度是资料抵抗冲击载荷的才干。
试样横截面单位面积上所消耗的功即为冲击韧度
值aK。即：
有色金属的编号方法〔二〕
铜合金： 1. 紫铜〔纯铜〕T1，T2， 2. 黄铜：铜锌合金。H62 3. 青铜：其他铜合金。QSn10-1。
比拟
名称 Al Ti Mg 钢
密度（g/cm2) 比强度（单位密度下材料的强度）
2.7
500-700/2.7
4.51
1200/4.51
1.74
250-300/1.74
塑性变形对金属组织和功用的影 响
• 强度 • 硬度 • 塑性 • 韧性
添加 下降
加工硬化强化
回复与再结晶
• 回复----加热温度不太高，内应力 大局部消弭。
• 强度硬度下降，塑性有所提高。 • 再结晶---继续降低加热温度，强
度硬度清楚下降，塑性、韧性清 楚上升。
6.3 资料的力学功用
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9 高速钢中有哪些组成相？
高速钢可分为三类：钨系高速钢，钼系高速钢和钨钼系高速钢。 1) 在普通型钨系和钼系高速钢中，含有高钨、钼和铬、钒等元素，平衡态下存在合金铁素体和合 金碳化物。合金碳化物为 M6C 、 M23C6 及 MC 三种类型。 2) M6C 是以钨或钼为主含铁的碳化物，其成分为为 Fe2W4C～ Fe4W2C 或 Fe2Mo4C～ Fe4Mo2C ，在 W-Mo 系中为 Fe2(W、Mo)4C～ Fe4(W、Mo)2C，钨钼可以互换，并溶有一定量 铬、钒、钴等元素。 3) M23C6 是以铬、钨、钼为主，并溶有铁等元素的(Cr、Fe、Mo、W、V)23C6。 4) MC 是以钒为主的 VC，也能溶解少量钨、钼、铬等元素。在热处理过程中，还存在含钼、钨 的 M2C 介稳碳化物，即 W2C 或 Mo2C。
11 金属蚀③点腐蚀④应力腐蚀（穿晶腐蚀）
均匀腐蚀
晶间腐蚀
点腐蚀
穿晶腐蚀
12 什么是不锈钢，什么是耐蚀钢？
不锈耐蚀钢是具有美观的表面和耐腐蚀性能好，不必经过镀色等表面处理，而发挥不锈耐蚀钢所固 有的表面性能,使用于多方面的钢铁的一种，通常称为不锈耐蚀钢。 不锈钢：指在大气及弱腐蚀介质中耐蚀的钢。腐蚀速度小于 0.01mm/a，完全耐蚀；腐蚀速度小于 0.1mm/a，耐蚀；腐蚀速度大于 0.1mm/a，不耐蚀。 耐蚀钢： 指在各种强腐蚀介质中耐蚀的钢。 腐蚀速度小于 0.1mm/a， 完全耐蚀； 腐蚀速度小于 1.0mm/a， 耐蚀；腐蚀速度大于 1.0mm/a，不耐蚀。
3 扩大γ相区元素的作用是什么？主要有哪几种？缩小γ相区元素的作用是什么？主 要有哪几种？
扩大γ相区元素: 它们使 A4 点上升，A3 点下降，奥氏体相稳定存在的温区扩大，促进奥氏体形成。 具有这一类影响的元素有 Ni、Mn、Co（无限互溶）及 C、N、Cu （有限互溶）等。
缩小 γ 相区 元素: 它们使 A4 点下降；A3 点上升，缩小了 γ 相的存在范围，促进铁素体成。具有这一类影响的 元素有 Cr、V （无限互溶）及 Mo、W、Ti、Si、Al、P、B、Nb （有限互溶）等。
碳的作用： 碳对高速钢的硬度影响很大，是高速钢的主要强化元素。随着碳含量进一步增高，淬火后硬度和热 硬性都增高。若碳和碳化物形成元素满足一下关系，可获得最大的次生硬化效应： C=0.033W+0.063Mo+0.20V+0.060Cr (质量百分数) 但碳含量提高也有负面作用。碳含量增高，钢中碳化物总量增加，碳化物不均匀性加重；淬火后残 留奥氏体量增多，需要多次回火才能消除。另外对钨系高速钢，碳含量增加使钢的抗弯强度和韧性 明显下降，而钨钼系这种变化不大。 钴的作用：钴淬火后存在于马氏体，提高马氏体抗回火稳定性，加强次生硬化效果，有较好的热硬 性。钴与钨、钼原子间结合力强，可减小钨钼原子扩散速率，减慢合金碳化物析出和聚集长大，增 加热硬性。 微合金的作用： 一般在高碳超硬高速钢中可加入 0.05~0.1%的氮。 氮可形成合金碳氮化物， 使 M6C 碳化物稳定性增 高，减小聚集倾向。氮可细化奥氏体晶粒，提高晶界开始熔化温度，因而提高了淬火温度和合金元 素含量，增加淬火回火硬度和热硬性，同时也提高了抗弯强度和挠度，改善了韧性。 稀土元素加入高速钢，可明显改善其在 900～1150℃间的热塑性。当钢中加入稀土元素后，降低了 硫在晶界的偏聚。由于有较高的热塑性，可适应刃具的热扭轧工艺。
复 习 题
一、钢铁材料
1 合金元素在钢中有哪几种分布状态？
1) 2) 3) 4) 5) 溶解于固溶体中； 溶于渗碳体中形成合金渗碳体或单独与碳、氮等作用形成碳、氮化合物； 形成金属间化合物； 形成氧化物、硫化物等夹杂物； 以纯金属相存在，如 Cu、Pb 等。
2 马氏体转变有何特点？
1) 2) 3) 4) 无扩散 Fe 和 C 原子都不进行扩散，M 是体心正方的 C 过饱和的 F，固溶强化显著。 瞬时性 M 的形成速度很快，温度↓则 转变量↑ 不彻底 M 转变总要残留少量 A，A 中的 C%↑ 则 MS、Mf ↓，残余 A 含量↑ M 形成时体积↑，造成很大内应力。
防止低温回火脆性的措施是： 1) 避免在 250～350 ℃ 温度范围内回火； 2) 生产高纯钢，降低磷、锡、锑等杂质元素含量； 3) 加入硅推迟脆化温度范围，使钢的回火温度可提高到 320 ℃。
8 什么是钢的高温回火脆性？简述消除措施。
合金调质钢的一个特殊问题是高温回火脆性， 高温回火后的冷却速度严重影响到钢的韧脆转化温度， 冷速越慢，室温冲击韧性越低，脆性越大。 杂质元素磷、锡、锑、砷等在晶界偏聚引起晶界脆化，是产生高温回火脆性的直接因素。 合金元素铬、锰、镍、硅强烈促进高温回火脆性，合金元素 Mo、W、Ti 可减轻回火脆性，碳素结 构钢对回火脆性不敏感。稀土元素能和杂质元素形成稳定的化合物，大大降低甚至消除回火脆性， 若和钼联合使用效果更佳。
碳素工程结构钢：国家标准规定，碳素工程结构钢按屈服强度分为五级，即 Q195、Q215、Q235、 Q255 和 Q275，其中 Q 表示屈服强度，其后的数字表示屈服强度值，单位为 MPa。
7 什么是钢的低温回火脆性？简述消除措施。
淬火钢回火时的冲击韧度不总是随回火温度的升高单调地增大， 有些钢在一定得温度范围内回火时， 其冲击韧度显著下降。这种脆化现象叫回火脆性。在 250-400℃内出现的回火脆性叫低温回火脆性。 在 450-600℃内出现的回火脆性叫高温回火脆性。 引起低温回火脆性有两个方面原因：一是 ε-Fe2.4C 转变为连续薄片状 Fe3C，在晶界析出，350℃以 上 Fe3C 开始球化，韧性又开始恢复增长；二是杂质元素在晶界的偏聚。两者叠加起来就会产生低 温回火脆性。
5 钢的强化方法有哪几种？简述机理。
1) 2) 3) 4) 位错强化（加工硬化）：位错→增殖并相互作用→阻碍位错运动→强化。 固溶强化：溶质原子→晶格畸变→与位错相互作用→阻碍位错运动→强化。 沉淀强化：第二相粒子→阻碍位错运动→强化。 细晶粒强化（晶界强化）：晶界→阻碍位错运动→强化。
6 碳素工程结构钢按国家标准分为哪五级？
4 合金钢中比较重要的金属间化合物相有哪几种？
钢中合金元素之间和合金元素与铁之间相互作用，可以形成各种金属间化合物。合金钢中比较重要 的金属间化合物有σ相、AB2 相（拉维斯相）及 AB3 相（有序相）。 1) σ相：在高铬不锈钢、铬镍及铬锰奥氏体不锈钢、高合金耐热钢及耐热合金中，都会出现σ相。 σ相具有高硬度，伴随着σ相的析出，钢和合金的塑性和韧性显著下降，脆性增加。在二元系 中， 形成σ相的条件是： 1） 原子尺寸差别不大， 尺寸最大的 W-Co 系σ相， 其原子半径差为 12％； 2）钢和合金的“平均族数”（或 s+d 层电子浓度）在 5.7~7.6 范围。形成σ相与组元之间的尺 寸因素和电子因素都有关。在 Fe-Cr 合金中σ相的硬度为 1100kg/mm2。 σ相属于正方晶系， 单位晶胞中有 30 个原子，其点阵常数 a=b≠c，点阵常数 a=8.808 埃，c=4.568 埃。 2) AB2 相（拉维斯相）：含钨、钼、铌和钛的复杂成分耐热钢和耐热合金中，均存在 AB2 相它是现 代耐热钢和合金中的一种强化相。 其组元 A 的原子直径 dA 和第二组元 B 的原子直径 dB 之比 dA： dB＝1.2:1。AB2 相是尺寸因素起主导作用的化合物，但它具有哪一种点阵，则受电子浓度的影 响。在 AB2 相点阵中，尺寸小的 B 原子组成四面体，尺寸大的 A 原子位于四面体中心。AB2 相 的晶体结构有三种类型：MgCu2 型复杂立方点阵、 MgZn2 型复杂六方点阵和 MgNi2 型复杂六方 点阵。 3) AB3 相（有序相）：钢和合金中使用着多种有序结构的相，它们各组元之间尚不能形成稳定的化 合物，处于固溶体和化合物之间的过渡状态其中一部分有序相的有序无序转变温度较低，超过 了就形成无序固溶体，如 Ni3Fe、Ni3Mn 等；另一部分其有序状态可保持到熔点，更接近金属间 化合物，如 Ni3Al、Ni3Ti、 Ni3Nb。γ/－ Ni3Al 为 L12 型结构，属面心立方结构，在复杂成 分耐热钢和耐热合金中， γ/－ Ni3Al 是重要的强化相。
15 应力腐蚀的机理是什么？
不锈钢受张应力时，在某些介质中经过不长时间就会发生破坏。 影响应力腐蚀的因素是介质特点、附加应力和钢的化学成分。 应力也是重要的影响因素。只有张应力才会引发应力腐蚀。在温度恒定时，应力越大，则破坏时间 越短。钢的屈服强度越高，抗应力腐蚀破坏的能力越高。钢的应力腐蚀敏感度取决于实际应力和钢 的屈服强度之比，比值越高，应力腐蚀敏感度越高。 温度可影响化学反应速度和物质输送速度。在含 Cl-的水溶液中，80℃以上才会产生应力腐蚀。温 度越高，应力腐蚀破断时间越短。 不锈钢的组织和成分对应力腐蚀有强烈的影响。铬含量 15～28％的铁素体不锈钢对 Cl-引起的应力 腐蚀不敏感，Cr18Ni9 型奥氏体不锈钢对应力腐蚀很敏感。含铁素体的复相不锈钢有低的应力腐蚀 敏感度。在不稳定的奥氏体不锈钢中，形变引起的马氏体对应力腐蚀有害。 （1 应力腐蚀是应力和 电化学腐蚀共同作用的结果，是滑移溶解机制。2 张应力引起位错沿滑移面运动移出表面，形成滑 移台阶，破坏了表面钝化膜，裸露的台阶若来不及修补成完整的钝化膜，就会发生阳极溶解，形成 蚀坑，并继续发展，形成腐蚀裂缝，最后导致穿晶断裂。3 层错能影响位错滑移方式，从而影响应 力腐蚀敏感度。层错能高的钢易于交滑移，引起滑移台阶小，钝化膜不易破坏，应力腐蚀敏感度低。 4 如 Ni 和 C，增高层错能。 ） 16 铬当量[Cr]－镍当量[Ni]图
10 简述高速钢中各合金元素的作用。
钨和钼的作用： 钨是高速钢中获得热硬性的主要元素，在钢中形成 M6C，是共晶碳化物的主要组成，它还以二次碳 化物由奥氏体中析出。溶在奥氏体中约 7～8％的 W 淬火后保留在马氏体中，提高马氏体抗回火稳 定性。在 560 回火时析出 W2C，产生弥散强化。 钼和钨属于同族，可互相取代，1％Mo 可取代 1.5%W。含钼共晶碳化物由粗鱼骨状变为细鸟巢状。 钼系高速钢 Mo8Cr4V 热硬性逊于钨系，但钼系高速钢的抗弯强度和冲击韧性远高于钨系。钨钼系 高速钢 W6Mo5Cr4V2 具有钨系和钼系的优点，又克服两者的缺点，其使用量已超过 W18Cr4V。 钒的作用： 钒在钢中主要是以 VC 存在。淬火加热时，VC 部分溶于奥氏体中，淬火后使马氏体抗回火稳定性 增高，阻碍马氏体分解，并析出弥散 VC 产生次生硬化。淬火加热未溶的 VC 起阻止晶粒长大作用。 高速钢中加钒是使钢具有良好热硬性的重要因素， 含钒量的提高使热硬性有明显提高， 如 W18Cr4V 钢中含钒的质量分数从 1.2%提高到 1.9%，其热硬性由 610℃提高到 628 ℃。 高钒高速钢将钒含量提高 3～5％，属于高热硬性高耐磨高速钢，如 W12Cr4V4Mo，退火后 MC、 M6C、M23C6 碳化物的体积分数分别为 10％、12％和 10％，热处理后硬度在 HRC64~66. 铬的作用： 铬在高速钢中主要存在于 M23C6， 淬火加热时， 铬几乎全溶于奥氏体， 主要起增加钢的淬透性作用。 铬也增加高速钢耐蚀性和增大抗氧化能力，减少粘刀现象，改善刃具切削能力。