工程材料学基本概念
工程施工材料学
工程施工材料学是一门研究工程施工中使用的各种材料的特性和应用的学科。
工程施工材料学对于保证工程质量、提高工程效益、降低工程成本具有重要意义。
本文将从工程施工材料学的定义、研究内容、作用和意义等方面进行探讨。
一、工程施工材料学的定义工程施工材料学是一门综合性学科,它以材料科学为基础,结合工程施工的实际情况,研究工程施工中使用的各种材料的特性和应用。
工程施工材料学涉及的材料包括混凝土、钢材、木材、土工材料、保温材料、装饰材料等。
二、工程施工材料学的研究内容工程施工材料学的研究内容包括以下几个方面:1. 材料的基本性质:研究材料的力学性能、物理性能、化学性能等基本性质,为工程设计提供依据。
2. 材料的制备和加工:研究材料的制备方法、加工工艺和质量控制方法,以保证材料的性能和质量。
3. 材料的应用:研究材料在工程施工中的具体应用,包括施工工艺、施工技术和管理等方面。
4. 材料的选择和评价:研究如何根据工程特点和设计要求,合理选择材料,并进行评价。
5. 材料的改性和改性技术:研究如何通过改性和改性技术,提高材料的性能和应用范围。
三、工程施工材料学的作用和意义工程施工材料学在工程施工中具有重要作用,主要体现在以下几个方面:1. 保证工程质量:工程施工材料学通过对材料的研究和应用,可以保证工程的质量和性能。
2. 提高工程效益:工程施工材料学可以提高材料的利用效率,降低工程成本,提高工程效益。
3. 促进技术创新:工程施工材料学的研究和应用,可以推动工程施工技术的发展,促进技术创新。
4. 保障人身安全:工程施工材料学可以研究出更安全、更可靠的材料,保障工程施工中的人身安全。
5. 保护环境:工程施工材料学可以研究出更环保、更可持续的材料,推动工程施工的可持续发展。
总之,工程施工材料学是一门非常重要的学科,它对于保证工程质量、提高工程效益、降低工程成本具有重要意义。
我们应该加强对工程施工材料学的研究和应用,推动工程施工技术的发展,为我国工程建设做出更大的贡献。
材料工程基础名词解释
材料工程基础名词解释材料工程是一个综合性的学科,涉及到诸多专业名词和术语。
在本文中,我们将对一些基本的材料工程名词进行解释,以帮助读者更好地理解和运用这些概念。
1. 材料工程:材料工程是研究材料结构、性能和制备工艺的学科,旨在开发、设计和改进新材料以满足特定需求。
2. 原子:原子是构成物质的基本粒子,由一个中心的原子核和围绕其运动的电子组成。
3. 晶体:晶体是具有规则的、周期性的原子或离子排列结构的材料。
其特点是具有清晰的平面、称之为晶面,并且在晶体的不同方向上具有明确的晶面间距。
4. 晶格:晶格是指晶体中原子或离子排列的空间规则。
它是由晶体结构的重复单元所组成的。
5. 结晶:结晶是从溶液、熔体或气体中生长出具有明确晶体结构的固体材料的过程。
6. 断裂韧性:断裂韧性是指材料在破裂之前能够吸收的能量。
这是材料抵抗断裂的能力的一个重要指标。
7. 塑性:塑性是指材料在受到外力作用下可以发生可逆形变而不会断裂。
塑性是一个材料的重要性能指标,如金属的可塑性。
8. 韧性:韧性是指材料在受外力作用下能够吸收大量变形能量并不会断裂的能力。
这是材料在受到冲击或挤压时的重要性能。
9. 强度:强度是指材料抵抗外力破坏的能力。
常用的强度指标有抗拉强度、抗压强度和抗弯强度等。
10. 硬度:硬度是指材料抵抗表面划伤或穿透的能力。
常用的硬度测试方法包括洛氏硬度、巴氏硬度和维氏硬度等。
11. 纳米材料:纳米材料是一类具有特殊结构和性能的材料,其尺寸在纳米级别(10^-9米)范围内。
12. 导电性:导电性是指材料传导电流的能力。
金属常具有良好的导电性,而绝缘体则缺乏导电性。
13. 热导率:热导率是指材料传导热量的能力。
具有较高热导率的材料能更快地传导热量。
14. 耐腐蚀性:耐腐蚀性是指材料抵抗化学物质腐蚀和氧化的能力。
一些金属和合金具有良好的耐腐蚀性。
15. 能带:能带是描述材料导电性和绝缘性的理论概念。
它代表了材料的能量和电子状态。
材料工程基础 课程
材料工程基础课程材料工程基础是一门重要的学科,它介绍了材料的基本概念、分类、结构、性能以及在工程应用中的原理和方法。
本课程同时也涵盖了材料加工、热处理和表面处理等方面的知识。
以下是对材料工程基础课程的相关参考内容的介绍。
1. 材料的基本概念和分类- 材料的定义和基本属性,包括物理性质(密度、热胀、热导等)和力学性质(强度、韧性、模量等)。
- 材料分类的方法,如按组成分为金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料;按性能分为结构材料、功能材料和纳米材料等。
- 材料的结构层次,从原子、晶体、晶界、晶体缺陷和晶体生长等方面介绍材料的内部组织。
2. 材料的力学性能和工程应用- 强度和韧性的概念及其测试方法,如拉伸、压缩和弯曲等试验。
- 杨氏模量、屈服强度、延伸率和断裂韧性等力学性能参数的计算和应用。
- 材料的工程应用,如结构材料在建筑、航空航天和汽车等领域的使用;功能材料在光电、磁性和催化等方面的应用;纳米材料在电子、医学和能源领域的应用。
3. 材料加工和热处理- 材料加工的分类和基本原理,包括塑性变形(压力加工、拉伸加工)、切削加工和焊接等。
- 材料的热处理过程,如退火、淬火和回火等,以及其对材料性能的影响。
- 材料加工和热处理的实际应用,如金属铸造、挤压成型和表面改性等。
4. 材料的表面处理和腐蚀防护- 材料表面处理的方法和原理,如电镀、喷涂和化学气相沉积等。
- 腐蚀的基本概念和机理,以及防腐蚀的方法,如选材、防腐涂层和阳极保护等。
- 材料表面处理和腐蚀防护的实际应用,如船舶防腐、桥梁保养和化工设备涂层等。
5. 材料的失效和寿命预测- 材料失效的类型和机理,如疲劳、断裂和蠕变等。
- 材料寿命预测的基本方法,如可靠性分析和寿命试验等。
- 材料失效和寿命预测在工程设计和材料选择中的应用。
以上是对材料工程基础课程的相关参考内容的简要介绍。
通过学习这门课程,学生可以了解材料的基本概念和分类,掌握材料的力学性能和工程应用,了解材料加工和热处理过程,并学习材料的表面处理和腐蚀防护,同时掌握材料失效和寿命预测的相关知识。
工程材料学知识点总结
工程材料学知识点总结一、材料的基本性质1. 密度:材料的密度是指单位体积内的质量。
密度越大,材料的质量就越大,密度越小,材料的质量就越小。
2. 弹性模量:材料的弹性模量是指材料在受力时产生弹性变形的能力。
弹性模量越大,材料的刚度就越大,抗压抗弯能力就越强。
3. 强度:材料的强度是指材料在受力时承受拉伸、压缩、剪切等力的能力。
强度越大,材料的抗拉强度、抗压强度、抗剪强度就越大。
4. 韧性:材料的韧性是指材料在受外力作用下能够吸收能量的能力。
韧性越大,材料的抗冲击性就越好。
5. 硬度:材料的硬度是指材料的抗划伤、抗刮伤能力。
硬度越大,材料就越难被划伤或刮伤。
6. 热膨胀系数:材料的热膨胀系数是指材料在温度变化时产生体积膨胀或收缩的程度。
热膨胀系数越大,材料在温度变化时的变形就越大。
二、金属材料1. 铁素体和奥氏体:铁素体是铁碳合金中的烤饼组织,具有较低的强度和硬度;奥氏体是铁碳合金中的馒头组织,具有较高的强度和硬度。
2. 钢的分类:钢可以按照成分分为碳钢、合金钢和特种钢;按照用途分为结构钢、工具钢和耐磨钢。
3. 铸铁的分类:铸铁可以按照形态分为白口铸铁和灰口铸铁;按照成分分为白口铸铁、灰口铸铁和球墨铸铁。
4. 不锈钢的特性:不锈钢具有耐腐蚀、耐高温、抗氧化等特性,适用于化工、食品加工、医疗器械等领域。
5. 铝合金的应用:铝合金具有轻质、耐腐蚀、导热性好的特性,广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
三、非金属材料1. 水泥混凝土:水泥混凝土应用广泛,常见于建筑、桥梁、水利工程等领域。
它具有强度高、耐久性好、施工方便等特点。
2. 砖瓦:砖瓦是建筑材料的重要组成部分,主要用于墙体、地面、屋面的施工。
它们具有隔热、隔音、防潮等特性。
3. 玻璃:玻璃具有透明、坚硬、抗腐蚀等特点,广泛应用于建筑、家具、日用品等领域。
4. 塑料:塑料具有轻质、耐腐蚀、可塑性好的特性,广泛应用于包装、日用品、建筑材料等领域。
5. 纤维素材料:纤维素材料主要包括木材、纸张、纺织品等,具有可再生、易加工、环保等特点。
材料工程的定义
材料工程的定义材料工程是一门研究材料的结构、性能、制备和应用的学科。
它涉及到多种材料,包括金属、陶瓷、高分子等,并致力于发现新材料,改善现有材料的性能和开发新的材料应用。
材料工程的研究内容十分广泛,与其他工程学科紧密相关,如机械工程、电子工程等。
本文将从材料工程的起源、发展、基本概念以及材料的分类和应用等方面进行详细介绍。
材料工程作为一门学科,其起源可以追溯到人类最早开始使用材料的时期。
在人类进入农业文明时期之前,主要使用的是天然材料,如石头、木头等。
随着社会的进步和科学技术的发展,材料的种类和使用范围逐渐扩大。
19世纪工业革命促进了材料工程学科的形成和发展。
随着科学研究的深入,材料工程不断演变,并逐渐分化出不同的专业领域。
材料工程的研究内容主要包括:材料的结构和组成、材料的性能与性能测试、材料制备工艺、材料的应用和材料选择等。
首先,对材料的结构和组成进行研究是了解材料的基础。
不同材料具有不同的结构和组成,这些特点直接决定了材料的性能。
其次,材料的性能是评价材料质量的重要指标。
材料工程师通过对材料的性能测试,可以评估材料在特定条件下的耐热、耐腐蚀、强度等性能,并为材料的优化设计提供依据。
此外,材料的制备工艺也是材料工程的重要研究内容。
不同的制备工艺会影响材料的微观结构和性能,材料工程师需要选择合适的制备工艺来制备出期望的材料。
最后,材料工程的应用和材料选择也是该学科的重要内容。
材料工程师根据材料的性能和需求,选择合适的材料应用于不同领域,如汽车制造、航空航天、电子产品等。
根据材料的组成和性质,可以将材料分为金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料等几个大类。
首先,金属材料是指具有金属性质的材料,如铁、铜、铝等。
金属材料具有良好的导电性、导热性和可塑性,是重要的结构材料。
其次,陶瓷材料是指经高温烧结制成的无机非金属材料,如瓷器、砖块等。
陶瓷材料具有良好的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性能,广泛应用于建筑、医疗和电子等领域。
工程材料基础
工程材料基础
工程材料基础是指对工程中所使用材料的基本性质、组成、结构以及应用进行学习和探索的课程。
在建筑、土木、机械等工程领域,工程材料是构建工程结构的基础,其选择与使用直接影响到工程的安全性、经济性和可持续性。
因此,学好工程材料基础是每个工程专业学生必备的基础知识。
首先,工程材料基础课程的内容主要涵盖了各种常用工程材料的性质、特点和分类。
如金属材料、非金属材料、高分子材料等。
学习这些内容有助于了解不同材料的物理性质、化学性质以及力学性能等基本特点,可以更好地选择适合实际工程需求的材料。
其次,工程材料基础课程还包括了材料的组成和结构。
不同材料有着不同的成分和结构,这直接决定了其性能与用途。
通过了解和学习材料的组成和结构,可以更好地理解和预测材料的性能和行为。
比如,金属材料的晶体结构、非金属材料的化学键结构等。
此外,工程材料基础课程还会涉及到工程材料的加工和制备方法。
不同的材料对于加工和制备的要求也是不同的。
了解不同材料的制备方法和工艺流程,可以更好地选择适合工程需求的加工方式,并保证材料的质量和性能。
最后,工程材料基础课程还会介绍一些常见的材料性能测试方法和评价标准。
通过了解这些测试方法和标准,可以对材料的性能进行准确的评价和预测。
例如,强度测试、耐腐蚀性测试
等。
总之,工程材料基础课程是建立工程专业知识体系的基础。
学好这门课程有助于掌握工程材料的基本性质和特点,为实际工程设计和施工提供科学依据。
同时,对于进一步学习高级材料学和工程材料应用技术也具有重要的指导作用。
工程材料学基础知识
编号﹕ H80
铜含量 黄的拼音
3.青铜(Cu-Sn﹐ Cu-Al﹐ Cu-Be等合金)﹕
以Cu-Sn为例﹕其机械性能受其Sn含 量 影响。并随Sn增加其强度和塑性都提 高﹐当Sn >5-6%后﹐塑性急剧降低﹐工 业用锡青铜的Sn含量一般在3-14%之间 。
放入金属模中﹐经加热﹐加压后使其固 化成型。也可采用此法﹐将浸有树脂的薄 片材料﹐迭加起来﹐经加热﹐加压后﹐制 成塑料层压板﹐称为层压法。
5.浇铸成型﹕将含有固化剂或催化剂和 其它添加剂的熔融树脂浇入模具中﹐树脂 经过固化反应﹐便固化成型。
8.聚碳酸脂(PC) ﹕抗拉﹐抗弯强度 高﹐并有较高的透光率(85%)﹐可以制作 齿轮﹐大型灯罩﹐防护玻璃等。
9.聚四氟乙烯(F-4)﹕不受任何化学药 品的腐蚀﹐此化学稳定性优于金属﹐陶瓷。 被称为“塑料王”。有毒﹐黏度高﹐所以 只能采用类似粉末冶金的模压﹐烧结成型 工艺。
塑料材料名词释义
二.热固性材料﹕ 1.酚醛塑料(PF)﹕以粉状供应﹐是常用的
三.塑料的成型方法﹕
1.注塑成型﹕将粉状或粒状塑料放在注塑 机的料简内﹐加热融化后﹐用很高的速度 将其注入合的模具内﹐冷却后脱模﹐获 得所需形状的塑料制品。
2.挤压成型﹕又称挤出成型﹐将塑料粉末 或颗粒﹐通过料斗加入挤压筒内﹐经加热 使塑料熔融呈流动状态﹐并随着螺杆的转 动不断向前推进﹐然后将塑料在压力下通
5.ABS塑料﹕A代表丙烯蜻﹐B代表丁二 烯﹐S代表丙乙烯。冲击强度高﹐硬度高﹐ 良好的耐磨性﹐尺寸稳定。用途广泛﹕机 械中可以制作齿轮﹐设备外科﹐化工设备 的各种容器﹐管道等。电器工业中的仪 表﹐设备的各种配件等。
材料工程基础
材料工程基础材料工程是一门研究材料的结构、性能、制备和应用的学科,它涉及到物质的内部构造和外部特性,对于现代工程技术的发展起着至关重要的作用。
在材料工程的学习过程中,我们需要了解材料的基本概念、分类、性能和应用等内容,这些知识将为我们日后的学习和工作打下坚实的基础。
首先,我们来谈谈材料的基本概念。
材料是构成各种物体的物质,它可以是金属、陶瓷、高分子材料、复合材料等。
材料的选择对于产品的性能和成本有着重要影响,因此了解不同材料的特性和适用范围是十分必要的。
其次,我们需要了解材料的分类。
根据材料的来源和组成,我们可以将材料分为金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料等。
而根据材料的性能和用途,我们又可以将材料分为结构材料、功能材料、先进材料等。
不同类别的材料具有不同的特性和应用领域,因此我们需要对其进行深入的了解和研究。
接下来,让我们来关注材料的性能。
材料的性能包括力学性能、物理性能、化学性能、热学性能等多个方面。
这些性能直接影响着材料的使用效果和寿命,因此我们需要通过实验和理论分析来了解材料的各项性能指标,以便更好地选择和应用材料。
最后,我们需要了解材料的应用。
材料广泛应用于工程技术、电子信息、航空航天、生物医药等领域,不同的应用领域对材料的性能和要求也不尽相同。
因此,我们需要结合实际需求,选择合适的材料并进行相应的加工和处理,以满足不同领域的需求。
综上所述,材料工程基础知识对于我们的学习和工作都具有重要意义。
通过深入学习和实践,我们能够更好地掌握材料工程的核心知识,为未来的发展奠定坚实的基础。
希望大家能够认真对待材料工程基础知识的学习,不断提升自己的专业能力,为社会发展做出更大的贡献。
工程材料概念和术语
1.固溶体:溶质原子完全溶于固态溶剂中,并能保持溶剂元素的晶格类型,这种类型的合金相称为~。
2.中间相:两组元A和B组成合金时,除了形成固溶体之外,如果溶质含量超过其溶解度时,便可能形成新相,其成分处于A在B中和B在A中的最大溶解度之间。
3.点缺陷:在空间三维方向上的尺寸都很小的缺陷。
如间隙原子和空位。
4.线缺陷:在空间二维方向上的尺寸很小的缺陷。
各种类型的位错。
5.面缺陷:在空间一维方向上的尺寸很小的缺陷。
晶体的外表面和内界面。
6.过冷度:实际结晶温度与理论结晶温度(或熔点)的差值。
7.晶粒度:晶粒的大小。
8.相图:是用图解的方法表示不同成分、温度下合金中相的平衡关系。
9.杠杆定律:在二元相图中,当两相处于平衡共存的两相区时,两相的质量比与它们的杠杆臂成反比关系。
10.枝晶偏析:树枝晶中枝干与枝间化学成分不均匀的现象。
11.组织组成物:合金显微组织中的独立部分。
12.碳钢:是指含有0.02%~2.11%C的铁碳合金。
13.铸铁:是指含碳量大于2.11%的铁碳合金。
14.铁素体:碳固溶于α-Fe(或δ-Fe)中形成的间隙固溶体。
15.奥氏体:碳固溶于 -Fe中形成的间隙固溶体。
16.渗碳体:具有复杂的斜方结构的硬脆相。
17.莱氏体:是奥氏体与渗碳体二相的混合物。
18.珠光体:铁素体与渗碳体的机械混合物。
19.弹性模量:材料在弹性变形阶段,应力与应变成正比关系,两者的比值称为弹性模量。
20.屈服强度:屈服时所对应的应力,表征材料发生明显塑性变形时的抗力。
21.抗拉强度:是材料在拉伸条件下能够承受最大载荷时相应的应力值,表征了材料对最大均匀变形的抗力。
22.塑性:断裂前材料发生塑性变形的能力。
23.伸长率:试样拉断后的伸长量与原始标距的比值。
24.冲击韧性:用冲击试样缺口处截面积去除冲击负荷冲断试样破断所作的功,即得冲击韧性。
25.疲劳:零件工作时所承受的应力都低于材料的屈服极限,但在交变载荷作用下经过较长时间后发生断裂的现象。
工程材料学基本概念
奥氏体奥氏体〔Austenite〕也称为沃斯田铁或ɣ-Fe,是钢铁的一种显微组织,通常是ɣ-Fe中固溶少量碳的无磁性固溶体。
奥氏体的名称是来自英国的冶金学家罗伯茨·奥斯汀〔William Chandler Roberts-Austen〕。
γ-Fe为面心立方晶体,其最大空隙为0.51×10-8cm〔该空隙的数据可能有误,跟c原子不在同一数量级上〕,略小于碳原子半径,因而它的溶碳能力比α-Fe大,在1148℃时,γ-Fe最大溶碳量为 2.11%,随着温度下降,溶碳能力逐渐减小,在727℃时其溶碳量为0.77%。
奥氏体性能特点:奥氏体是一种塑性很好,强度较低的固溶体,具有一定韧性。
不具有铁磁性。
因此,分辨奥氏体不锈钢刀具(常见的18-8型不锈钢〕的方法之一就是用磁铁来看刀具是否具有磁性。
古代铁匠打铁时烧红的铁块即处于奥氏体状态。
影响奥氏体转变速度的因素:1. 加热温度随加热温度的提高, 奥氏体化速度加快。
2. 加热速度加热速度越快,发生转变的温度越高,转变所需的时间越短。
3. 合金元素钴、镍等加快奥氏体化过程;铬、钼、钒等减慢奥氏体化过程;硅、铝、锰等不影响奥氏体化过程。
由于合金元素的扩散速度比碳慢得多,所以合金钢的热处理加热温度一般较高,保温时间更长。
4. 原始组织原始组织中渗碳体为片状时奥氏体形成速度快,且渗碳体间距越小,转变速度越快,同时奥氏体晶粒中碳浓度梯度也大,所以长大速度更快。
影响奥氏体晶粒长大的因素1. 加热温度和保温时间随加热温度升高晶粒将逐渐长大。
温度愈高,或在一定温度下,保温时间越长,奥氏体晶粒也越粗大。
2. 钢的成分奥氏体中碳含量增高,晶粒长大倾向增大。
钢中参加钛、钒、铌、锆、铝等元素,有利于得到本质细晶粒钢,因为碳化物、氧化物和氮化物弥散分布在晶界上,能阻碍晶粒长大。
锰和磷促进晶粒长大。
C%的影响:C%高,C在奥氏体中的扩散速度以及Fe的自扩散速度均增加,奥氏体晶粒长大倾向增加,但C%超过一定量时,由于形成Fe3CⅡ,阻碍奥氏体晶粒长大;合金元素影响:强碳化物形成元素Ti、Zr、V、W、Nb等熔点较高,它们弥散分布在奥氏体中阻碍奥氏体晶粒长大;非碳化物形成元素Si、Ni等对奥氏体晶粒长大影响很小。
《工程材料》教学大纲
《工程材料》教学大纲一、课程概述《工程材料》是一门涉及工程领域中各类材料的性能、应用和选择的重要基础课程。
通过本课程的学习,学生将掌握工程材料的基本理论和知识,具备合理选择和使用材料的能力,为后续的专业课程学习和实际工程应用打下坚实的基础。
二、课程目标1、知识目标(1)了解工程材料的分类、性能特点和应用范围。
(2)掌握金属材料的晶体结构、相图、热处理等基本原理。
(3)熟悉常用金属材料(如碳钢、合金钢、铸铁等)的性能和用途。
(4)了解非金属材料(如高分子材料、陶瓷材料、复合材料等)的特点和应用。
2、能力目标(1)能够根据工程要求,合理选择材料。
(2)具备分析材料性能和制定材料加工工艺的能力。
(3)能够运用所学知识解决工程实际中与材料相关的问题。
3、素质目标(1)培养学生的工程意识和创新思维。
(2)提高学生的科学素养和实践能力。
(3)培养学生严谨的治学态度和团队合作精神。
三、课程内容1、工程材料的基本概念(1)材料的分类:金属材料、非金属材料、复合材料。
(2)材料的性能:力学性能、物理性能、化学性能。
2、金属材料的结构与性能(1)金属的晶体结构:体心立方、面心立方、密排六方。
(2)金属的实际晶体结构:晶体缺陷。
(3)金属的塑性变形与再结晶。
3、金属材料的热处理(1)热处理的基本原理:钢在加热和冷却时的组织转变。
(2)退火、正火、淬火、回火等常规热处理工艺。
(3)表面热处理和化学热处理。
4、钢铁材料(1)碳钢:分类、牌号、性能和用途。
(2)合金钢:合金元素的作用,合金钢的分类、牌号、性能和用途。
(3)铸铁:分类、组织、性能和用途。
5、有色金属及其合金(1)铝及铝合金:性能、分类和用途。
(2)铜及铜合金:性能、分类和用途。
(3)钛及钛合金:性能、分类和用途。
6、非金属材料(1)高分子材料:塑料、橡胶、纤维的性能和应用。
(2)陶瓷材料:结构陶瓷、功能陶瓷的性能和应用。
(3)复合材料:分类、性能和应用。
7、材料的失效分析与选材(1)材料的失效形式:疲劳断裂、磨损、腐蚀等。
工程材料学考研知识点归纳
工程材料学考研知识点归纳工程材料学是研究材料的性能、加工、应用及其与工程结构和功能之间的关系的学科。
随着科技的发展,新材料的不断涌现,工程材料学在现代工业中扮演着越来越重要的角色。
以下是工程材料学考研的一些重要知识点归纳:1. 材料的基本属性- 材料的力学性能:包括强度、硬度、韧性、弹性模量等。
- 材料的物理性能:包括密度、热膨胀系数、导热性、电导率等。
- 材料的化学性能:包括耐腐蚀性、抗氧化性、化学稳定性等。
2. 材料的分类- 金属材料:包括铁、铝、铜等及其合金。
- 陶瓷材料:如氧化铝、氮化硅等。
- 聚合物材料:如聚乙烯、聚丙烯等。
- 复合材料:由两种或两种以上不同性质的材料组合而成。
3. 材料的微观结构与性能关系- 晶体结构:包括面心立方、体心立方等。
- 缺陷:如位错、晶界、孔洞等对材料性能的影响。
- 相变:如马氏体转变、贝氏体转变等。
4. 材料的加工与制备技术- 铸造:包括砂型铸造、金属模铸造等。
- 锻造:包括自由锻造、模锻等。
- 焊接:包括电弧焊、激光焊等。
- 粉末冶金:包括粉末压制、烧结等。
5. 材料的腐蚀与防护- 腐蚀机理:包括化学腐蚀、电化学腐蚀等。
- 腐蚀类型:如点蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳等。
- 防护措施:如涂层、阴极保护等。
6. 材料的疲劳与断裂- 疲劳机理:包括循环应力下的损伤累积。
- 断裂韧性:材料抵抗裂纹扩展的能力。
- 预防措施:如设计优化、材料选择等。
7. 高性能材料与新材料- 超高强度钢、钛合金、高温合金等。
- 纳米材料、智能材料、生物材料等。
8. 材料的测试与表征方法- 力学性能测试:如拉伸试验、压缩试验等。
- 微观结构分析:如扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等。
- 热分析技术:如差示扫描量热法(DSC)、热重分析(TGA)等。
结束语工程材料学是一个不断发展的领域,考研学生需要不断更新知识,掌握材料的基本理论、性能、加工技术以及新材料的发展动态。
通过对这些知识点的深入理解,可以为未来的研究和工程实践打下坚实的基础。
材料科学与工程
材料科学与工程材料科学与工程是一门研究材料的性质、结构和性能以及与之相关的工程应用的学科。
随着科技的不断发展,材料科学与工程在各个领域都起着重要的作用。
本文将就材料科学与工程的基本概念、研究方法和应用领域进行探讨。
一、材料科学与工程的基本概念材料科学与工程是一门跨学科的学科,涉及物理学、化学、力学等多个学科的知识。
它的研究对象是各种用于制造产品和构造的材料,包括金属、陶瓷、塑料、复合材料等。
材料科学与工程的目标是通过对材料的研究,改进和设计材料的性能,以满足工程和产品的要求。
二、材料科学与工程的研究方法1. 实验方法:材料科学与工程的研究通常需要进行一系列实验,以获取材料的性质和行为数据。
实验方法可以通过测试材料的物理、化学和力学性质来研究材料的结构和性能,如拉伸试验、化学分析等。
2. 理论方法:理论方法是材料科学与工程研究中的重要手段之一。
通过建立和应用各种理论模型和计算方法,研究人员可以预测材料的性能、模拟材料的行为等。
理论方法包括分子动力学模拟、有限元分析等。
3. 表征方法:材料表征是研究材料性质和结构的关键环节。
通过使用各种表征技术,如电子显微镜、X射线衍射等,人们可以观察和分析材料的微观结构,并获得关于材料的重要信息。
三、材料科学与工程的应用领域1. 金属材料:金属材料广泛应用于制造业,如汽车、航空器、建筑等。
材料科学与工程的研究改进了金属材料的强度、耐腐蚀性等性能,提高了金属材料的使用寿命。
2. 陶瓷材料:陶瓷材料具有高温稳定性和良好的绝缘性能,被广泛应用于航空航天、电子器件等领域。
材料科学与工程的研究提升了陶瓷材料的性能和可靠性。
3. 高分子材料:高分子材料是一类重要的材料,如塑料、橡胶等。
材料科学与工程的研究改善了高分子材料的力学性能和耐温性能,推动了塑料工业的发展。
4. 复合材料:复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的材料,具有高强度、高刚度和低密度的特点。
材料科学与工程的研究加强了对复合材料的设计和制备,扩大了复合材料在航空、航天等领域的应用。
工程材料基本概念
Xi’an Jiaotong University
2.2 电子价化合物
电子价化合物(electron compound)是由ⅠB族(Cu、Au、Ag)或过渡族金 属(Fe、Co、Ni)与ⅡB、ⅢA、ⅣA族元素形成的金属化合物。电子价化合物 的特点是不遵循原子价规律,电子浓度是决定其晶体结构的主要因素。
... 绪论 ... 力学性能 ... 几个基本概念 ... 钢的普通热处理 ... 铸铁与合金 ... 高分子材料和陶瓷材料
Department of physics chemistry, School of science
Xi’an Jiaotong University
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(3) 按溶质原子在溶剂中的分布特点分类 无序固溶体:溶质原子在溶剂中任意分布,无规律性。 有序固溶体:溶质原子按一定比例和有规律分布在溶剂晶格 的点阵或间隙里。
(4) 按基体类型分类: 一次固溶体:以纯金属为基形成的固溶体。 二次固溶体:以化合物为基形成的固溶体。
电子价化合物具有金属特性,具有高熔点、高硬度但塑性低,与固溶体适当
搭配使合金得到强化,作为非Fe合金中重要组成相。
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2.3 与原子尺寸因素有关的化合物
与尺寸因素有关的化合物(size-factor compound)类型与组成元素的原子尺寸 有关。比较复杂。 (1) 间隙相和间隙化合物 间隙相和间隙化合物是由过渡族金属与原子半径很小的非金属
工程材料学知识要点(doc 24页)
工程材料学知识要点(doc 24页)工程材料学知识点第一章材料是有用途的物质。
一般将人们去开掘的对象称为“原料”,将经过加工后的原料称为“材料”工程材料:主要利用其力学性能,制造结构件的一类材料。
主要有:建筑材料、结构材料力学性能:强度、塑性、硬度功能材料:主要利用其物理、化学性能制造器件的一类材料.主要有:半导体材料(Si)磁性材料压电材料光电材料金属材料:纯金属和合金金属材料有两大类:钢铁(黑色金属)非铁金属材料(有色金属)非铁金属材料:轻金属(Ni以前)重金属(Ni 以后)贵金属(Ag,Au,Pt,Pd)稀有金属(Zr,Nb,Ta)放射性金属(Ra,U)高分子材料:由低分子化合物依靠分子键聚合而成的有机聚合物主要组成:C,H,O,N,S,Cl,F,Si三大类:塑料(低分子量):聚丙稀树脂(中等分子量):酚醛树脂,环氧树脂橡胶(高分子量):天然橡胶,合成橡胶陶瓷材料:由一种或多种金属或非金属的氧化物,碳化物,氮化物,硅化物及硅酸盐组成的无机非金属材料。
陶瓷:结构陶瓷 Al2O3, Si3N4,SiC等功能陶瓷铁电压电材料的工艺性能:主要反映材料生产或零部件加工过程的可能性或难易程度。
材料可生产性:材料是否易获得或易制备铸造性:将材料加热得到熔体,注入较复杂的型腔后冷却凝固,获得零件的能力锻造性:材料进行压力加工(锻造、压延、轧制、拉拔、挤压等)的可能性或难易程度的度量焊接性:利用部分熔体,将两块材料连接在一起能力第二章(详见课本)密排面密排方向fcc {111} <110>bcc {110} <111>体心立方bcc面心立方fcc密堆六方cph点缺陷:在三维空间各方向上尺寸都很小,是原子尺寸大小的晶体缺陷。
类型:空位:在晶格结点位置应有原子的地方空缺,这种缺陷称为“空位”。
间隙原子:在晶格非结点位置,往往是晶格的间隙,出现了多余的原子。
它们可能是同类原子,也可能是异类原子。
材料工程的名词解释
材料工程的名词解释材料工程是一门关于材料的科学与技术,涵盖了材料的制备、性能、结构、性能改善以及应用等方面。
本文将对材料工程中的一些常用名词进行解释,以帮助读者更好地理解和应用这些概念。
1. 材料材料是指任何可用于制造物品或构建结构的物质。
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。
其中金属材料具有良好的导电性和导热性,陶瓷材料具有高温和硬度特性,聚合物材料具有良好的绝缘性能,而复合材料则是由多种材料组合而成的新型材料。
2. 结构与性能材料的结构与性能紧密相关。
结构指的是材料内部的组织和排列方式,包括晶体结构、晶粒大小、缺陷和相的分布等。
性能表示材料在特定条件下的表现,包括力学性能(如强度、硬度、韧性)、热性能、电磁性能和化学性能等。
3. 材料制备材料制备是指将原始材料通过一系列的加工和处理过程,转变为符合特定要求的最终产品的过程。
常见的材料制备方法包括铸造、烧结、挤压、拉拔、混凝土浇筑等。
4. 材料改性材料改性是通过添加不同的成分或进行特定的处理过程,改善材料的性能。
常见的材料改性方法包括合金化、涂层制备、热处理、表面处理等。
改性后的材料可以具有更好的耐腐蚀性、耐磨性、导电性和导热性等特点。
5. 复合材料复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的新型材料。
复合材料的组合可以通过化学反应、物理混合或机械固化等方式实现。
常见的复合材料包括纤维增强复合材料、层压材料和颗粒增强复合材料等。
复合材料具有重量轻、强度高、刚度大等优点,在航空航天、汽车和建筑等领域有着广泛的应用。
6. 材料测试与分析材料测试与分析是评估材料性能和结构的重要手段。
通过测试和分析可以了解材料的力学性能、热性能、耐腐蚀性、表面形貌和相结构等信息。
常用的测试和分析方法包括拉伸试验、硬度测试、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射等。
7. 应用领域材料工程的应用领域广泛,涉及到电子、航空航天、能源、医疗、交通等各个行业。
工程材料学
工程材料学工程材料学是一门研究材料的组成、结构、性质以及在工程中应用的学科。
它是工程技术领域中的重要基础学科,对于提高工程质量、延长工程寿命和降低工程成本起着至关重要的作用。
工程材料学的研究内容包括金属材料、非金属材料和复合材料等。
金属材料主要包括铁、铝、钢、铜等,具有良好的导热性和导电性,广泛应用于建筑、机械、电子等领域。
非金属材料包括陶瓷、玻璃、塑料等,具有良好的绝缘性能、抗腐蚀性能和耐高温性能,广泛应用于电子、化工、医疗等领域。
复合材料包括纤维增强复合材料和金属基复合材料等,具有高强度、高刚度和轻质化的特点,广泛应用于航空航天、船舶和汽车等领域。
工程材料学主要研究材料的结构和性质。
材料的结构包括晶体结构和非晶体结构,通过研究材料的结构,可以了解材料的各种性能。
材料的性质包括力学性能、物理性能和化学性能等,这些性能决定了材料在工程中的应用范围和使用寿命。
工程材料学的研究方法包括实验方法和理论方法。
实验方法通过实验测试和观察来确定材料的性能和结构。
理论方法通过数学和物理等学科的知识来分析和计算材料的性能和结构。
实验方法和理论方法相互补充,共同推动了工程材料学的发展。
工程材料学的应用范围广泛,几乎涉及到所有的工程领域。
在建筑行业中,工程材料学能够提供合适的材料选择和设计方案,确保建筑结构的安全和稳定。
在机械行业中,工程材料学能够提供合适的材料选择和加工工艺,实现机械设备的高效运行。
在电子行业中,工程材料学能够提供合适的材料选择和制备方法,实现电子设备的高性能和长寿命。
总之,工程材料学是一门和工程密切相关的学科,它研究材料的结构和性能,并将其应用于工程实践中。
通过工程材料学的研究,能够提高工程质量、延长工程寿命和降低工程成本,为人类社会的发展做出重要贡献。
工程材料的基本概
第一章:金属材料的力学性能
金属材料的力学性能是指金属在不同环境因素 (温度,介质)下,承受外加荷作用时所表现的行为.通 常表现为金属的变形和断裂.常用的力学性能有:强 度,塑性,刚度,弹性,硬度,冲击韧性,断裂韧度和疲劳 等. 当外加载荷的性质,环境的温度与介质等外在因 素不同时,对金属材料要求的力学性能也将不同.
4.均匀退火 高温长时间加热,使钢中成分能进行充分 扩散而达到均匀化的目的. 5.去应力退火又称低温退火 主要用于消除铸件,锻件, 焊接件,冷冲压件及机加工中的残余应力. 三.正火 1.定义:将钢件加热到相变点以上的奥氏体后 ,再在空气 中冷却以得到较细珠光体为主的组织. 2.组织与性能 正火的加热的温度比退火高,冷却的速度较快,过冷度 较大.正火后的强度,硬度,韧性都比退火后的高,且塑性也 较好.
黑色金属 金属材料 有色金属 塑料 高分子材料 合成橡胶 合成纤维 机械工程材料 复合材料
铸铁 碳钢
合金钢
轻有色金属镁,锌等 重有色金属铜,铅等 稀有金属及稀土等
纤维增强复合材料 粒子增强复合材料 层叠复合材料 硅酸盐材料 玻璃,水泥,陶瓷 (传统陶瓷) 陶瓷材料 新型陶瓷 除sio2之外的其它的氧化物,碳化物,氮化物 (新型陶瓷)
第二节硬度
一:硬度 1:定义: 硬度是指衡量金属材料软硬的指标. (1):测定硬度方法最常用的是压入硬度法,她是用一定几何 形状的压头,在一定载荷下,压入被测试的金属材料表面,根据被 压入程度来测定其硬度值. (2):在同样的压头,相同载荷作用下,压入金属材料表面时, 若压入程度愈大,则材料的硬度值愈低;反之,硬度值就愈大.
第一节强度,刚度,弹性及塑性
一,强度 1.定义: 是指金属材料在静荷的作用下,抵抗永久变形和断裂的 性能. (载荷指的是弯曲,拉伸,压缩,剪切等) 2.分类: 抗弯强度,抗拉强度,抗压强度,抗剪强度等. (1):抗弯强度是指材料所承受弯曲(断裂)的强度 (2):抗拉强度………………..拉伸(断裂)的强度 (3):抗压强度…………………压缩(断裂)的强度
工程材料学
概述
一、工程材料 什么是工程材料?印象中工程材料是哪类材料? 什么是工程材料?印象中工程材料是哪类材料? 是否联想到:建筑工程、桥梁、企业建设所用到的材料? 是否联想到:建筑工程、桥梁、企业建设所用到的材料? 实际上工程材料的含义远非如此,凡与工程有关的材料均谓之工程材料。 实际上工程材料的含义远非如此,凡与工程有关的材料均谓之 工程 如机器零件(轴承、弹簧等部件) 工模具、量具、 如机器零件(轴承、弹簧等部件)、工模具、量具、工业加热炉内的构 飞机发动机涡轮叶片、高分子材料中的粘结剂、 件、飞机发动机涡轮叶片、高分子材料中的粘结剂、防宇宙射线的宇航服 (芳香族聚酰胺纤维)、镍氢电池中的储氢合金………… 芳香族聚酰胺纤维) 工程材料按其性能特点分为结构材料和功能材料两大类。 工程材料按其性能特点分为结构材料和功能材料两大类。结构材料以 力学性能为主,兼有一定的物理、化学性能。 以特殊的物理、 力学性能为主,兼有一定的物理、化学性能。功能材料以特殊的物理、化 学性能为主,如那些要求有电、 热等功能和效应的材料。 学性能为主,如那些要求有电、光、声、磁、热等功能和效应的材料。 总之,工程材料包括了与工农业、 总之,工程材料包括了与工农业、国防尖端技术等各行各业有关的所 有材料。按照其基本成分分类见图1 有材料。按照其基本成分分类见图1-1。
二、新材料发展趋势 1.继续重视高性能的新型金属材料 指具有高强度、高韧性、耐高温、耐低温、抗腐蚀、 指具有高强度、高韧性、耐高温、耐低温、抗腐蚀、抗辐射等性能 的材料。这种材料与发展空间技术、核能、 的材料 。 这种材料与发展空间技术、 核能 、 海洋开发等工业有着极 其密切的关系。新材料是依靠新技术和新工艺发展的。例如, 其密切的关系 。 新材料是依靠新技术和新工艺发展的 。 例如 , 合金 成分的物理冶金设计,微量元素的加入与控制, 成分的物理冶金设计 ,微量元素的加入与控制, 特殊组织结构的控 制等,可大幅度提高材料的性能。面向21世纪, 21世纪 制等 , 可大幅度提高材料的性能 。面向 21 世纪, 金属材料仍占主导 地位。 地位。 2.结构材料趋向于复合化 尽管金属材料采用了一系列强韧化措施及发展了非金属材料, 尽管金属材料采用了一系列强韧化措施及发展了非金属材料,如 高分子材料和陶瓷材料,但由于单一材料存在难以克服的某些缺点, 高分子材料和陶瓷材料,但由于单一材料存在难以克服的某些缺点, 如脆性、弹性模量低、比强度不足等。 如脆性、弹性模量低、比强度不足等。所以把不同的材料进行复合 以得到优于原组分性能的新材料, 以得到优于原组分性能的新材料,就成为结构材料发展的一个重要 趋势。如玻璃树脂基的第一代复合材料, 趋势。如玻璃树脂基的第一代复合材料,碳纤维增强树脂基的第二 代复合材料,第三代复合材料则是正在发展的金属基、 代复合材料,第三代复合材料则是正在发展的金属基、陶瓷基及碳 基复合材料。复合材料在航空、 基复合材料。复合材料在航空、航天工业和汽车工业中获得了广泛 的应用,在化工设备和其它方面也有较多的应用。 的应用,在化工设备和其它方面也有较多的应用。
工程材料学知识要点
工程材料学知识要点工程材料学是工程领域中一门重要的学科,主要研究各种工程材料的组成、性质、加工、应用等方面的知识。
对于从事工程领域的学生或者从业人员来说,学习了解工程材料学的知识点是非常必要的。
本文将从工程材料分类、晶体结构、成分、热力学、化学、力学等方面为大家详细介绍工程材料学常见的知识点。
一、工程材料分类1.金属材料:常见的有铁、铝、铜、锌等,应用最多的材料。
2.非金属材料:常见的有陶瓷、聚合物、复合材料等。
3.半导体材料:如硅、锗等。
4.磁性材料:如铁氧体、硬磁材料等。
二、晶体结构1.晶体是由一定数量的离子、原子或分子组成,按照它们的排列方式制成的。
2.晶格:它描述了晶体内原子或离子之间的空间布局,是晶体中最基本的结构单元。
3.晶体有14种基本的对称性类型,每一种晶体结构类型都有其特定的晶体结构参数,如胞型参数、晶胞参数、原子坐标等。
三、成分1.组分:指材料中所包含的元素或化合物,这些元素或化合物的种类和数量给出材料的化学组成。
2.相:相是指材料中具有相同组成和结构的部分,单一组分材料只有一个相,而多组分材料则存在多个相。
四、热力学1.热力学是研究热、功、能量之间的关系的分支学科,它涉及相变、绿木况、热力学函数等基本概念。
2.相图:相图是不同条件下研究物质的物理状态的视觉表示,它涵盖了各种透平、不透明和化学变化等。
五、化学1.化学反应:工程材料在加工和使用过程中经常会发生化学反应,例如腐蚀、印刷、加工等。
2.酸碱中和反应:材料的腐蚀往往与酸碱中和反应有关,例如酸性大气污染、海洋水腐蚀等。
六、力学1.力的概念:力是物体作用于另一个物体时给它的物理量,通常由力的大小、方向和作用点三部分组成。
2.应力和应变:在力下,物体内部会受到应力的作用,使其发生应变变化。
这两种力学量在多种工程材料的力学设计和分析过程中很重要。
以上就是关于工程材料学知识要点的简单介绍,工程材料学是一个非常广泛、复杂和深奥的领域,需要我们不断地学习、实践和探索。
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奥氏体奥氏体(Austenite)也称为沃斯田铁或ɣ-Fe,是钢铁的一种显微组织,通常是ɣ-Fe中固溶少量碳的无磁性固溶体。
奥氏体的名称是来自英国的冶金学家罗伯茨·奥斯汀(William Chandler Roberts-Austen)。
γ-Fe为面心立方晶体,其最大空隙为×10-8cm(该空隙的数据可能有误,跟c原子不在同一数量级上),略小于碳原子半径,因而它的溶碳能力比α-Fe大,在1148℃时,γ-Fe最大溶碳量为%,随着温度下降,溶碳能力逐渐减小,在727℃时其溶碳量为%。
奥氏体性能特点:奥氏体是一种塑性很好,强度较低的固溶体,具有一定韧性。
不具有铁磁性。
因此,分辨奥氏体不锈钢刀具(常见的18-8型不锈钢)的方法之一就是用磁铁来看刀具是否具有磁性。
古代铁匠打铁时烧红的铁块即处于奥氏体状态。
影响奥氏体转变速度的因素:1. 加热温度随加热温度的提高, 奥氏体化速度加快。
2. 加热速度加热速度越快,发生转变的温度越高,转变所需的时间越短。
3. 合金元素钴、镍等加快奥氏体化过程;铬、钼、钒等减慢奥氏体化过程;硅、铝、锰等不影响奥氏体化过程。
由于合金元素的扩散速度比碳慢得多,所以合金钢的热处理加热温度一般较高,保温时间更长。
4. 原始组织原始组织中渗碳体为片状时奥氏体形成速度快,且渗碳体间距越小,转变速度越快,同时奥氏体晶粒中碳浓度梯度也大,所以长大速度更快。
影响奥氏体晶粒长大的因素1. 加热温度和保温时间随加热温度升高晶粒将逐渐长大。
温度愈高,或在一定温度下,保温时间越长,奥氏体晶粒也越粗大。
2. 钢的成分奥氏体中碳含量增高,晶粒长大倾向增大。
钢中加入钛、钒、铌、锆、铝等元素,有利于得到本质细晶粒钢,因为碳化物、氧化物和氮化物弥散分布在晶界上,能阻碍晶粒长大。
锰和磷促进晶粒长大。
3.合金元素C%的影响:C%高,C在奥氏体中的扩散速度以及Fe的自扩散速度均增加,奥氏体晶粒长大倾向增加,但C%超过一定量时,由于形成Fe3CⅡ,阻碍奥氏体晶粒长大;合金元素影响:强碳化物形成元素Ti、Zr、V、W、Nb等熔点较高,它们弥散分布在奥氏体中阻碍奥氏体晶粒长大;非碳化物形成元素Si、Ni等对奥氏体晶粒长大影响很小。
γ-Fe:温度在912℃~1394℃的纯铁,晶格类型是面心立方α-Fe,γ-Fe,δ-Fe 都是纯铁,只是晶格类型不同,这种现象称为同素异构。
γ-Fe是面心立方晶格,而α-Fe是体心立方晶格,由于面心比体心排列紧密,所以由前者转化为后者时,体积要膨胀.纯铁在室温下是体心立方结构,称为α-Fe。
将纯铁加热,当温度到达910℃时,由α-Fe转变为γ-Fe,γ-Fe是面心立方结构。
继续升高温度,到达1390℃时,γ-Fe转变为δ-Fe,它的结构与α-Fe一样,是体心立方结构。
纯铁随着温度增加,由一种结构转变为另一种结构,这种现象称为相变。
面心立方结构除顶角上有原子外,在晶胞立方体六个面的中心处还有6个原子,故称为面心立方。
v1.0 可编辑可修改体心立方结构八个原子处于立方体的角上,一个原子处于立方体的中心,角上八个原子与中心原子紧靠。
奥氏体不锈钢,是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。
钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C 约%时,具有稳定的奥氏体组织。
奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。
奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性,但强度较低,不可能通过相变使之强化,仅能通过冷加工进行强化,如加入S,Ca,Se,Te等元素,则具有良好的易切削性。
铁素体铁素体(ferrite,缩写:FN,用F表示)即碳在α-Fe中的间隙固溶体,具有体心立方晶格。
称为铁素体或α固溶体,用α或F表示,α常用在相图标注中,F在行文中常用。
亚共析成分的奥氏体通过先共析析出形成铁素体。
铁素体物理性质:纯铁在912℃以下为具有体心立方晶格。
碳溶于α-Fe中的间隙固溶体称为铁素体,以符号F表示。
由于α-Fe是体心立方晶格结构,它的晶格间隙很小,因而溶碳能力极差,在727℃时溶碳量最大,可达%,随着温度的下降溶碳量逐渐减小,在600℃时溶碳量约为%,在室温时溶碳量约为%。
因此其性能几乎和纯铁相同,其机械性能如下:抗拉强度 180—280MN/平方米屈服强度 100—170MN/平方米延伸率 30--50%断面收缩率 70--80%冲击韧性 160—200J/平方厘米硬度 HB 50—80由此可见,铁素体的强度、硬度不高,但具有良好的塑性与韧性。
铁素体的显微组织与纯铁相同,呈明亮的多边形晶粒组织,有时由于各晶粒位向不同,受腐蚀程度略有差异,因而稍显明暗不同。
铁素体在770℃以下具有铁磁性,在770℃以上则失去铁磁性。
(铁素体的居里点为770℃)马氏体马氏体由奥氏体急速冷却(淬火)形成,这种情况下奥氏体中固溶的碳原子没有时间扩散出晶胞。
当奥氏体到达马氏体转变温度(Ms)时,马氏体转变开始产生,母相奥氏体组织开始不稳定。
在Ms以下某温度保持不变时,少部分的奥氏体组织迅速转变,但不会继续。
只有当温度进一步降低,更多的奥氏体才转变为马氏体。
最后,温度到达马氏体转变结束温度Mf,马氏体转变结束。
马氏体还可以在压力作用下形成,这种方法通常用在硬化陶瓷上(氧化钇、氧化锆)和特殊的钢种(高强度、高延展性的钢)。
因此,马氏体转变可以通过热量和压力两种方法进行。
马氏体和奥氏体的不同在于,马氏体是体心正方结构,奥氏体是面心立方结构。
奥氏体向马氏体转变仅需很少的能量,因为这种转变是无扩散位移型的,仅仅是迅速和微小的原子重排。
马氏体的密度低于奥氏体,所以转变后体积会膨胀。
相对于转变带来的体积改变,这种变化引起的切应力、拉应力更需要重视。
马氏体在Fe-C相图中没有出现,因为它不是一种平衡组织。
平衡组织的形成需要很慢的冷却速度和足够时间的扩散,而马氏体是在非常快的冷却速度下形成的。
由于化学反应(向平衡态转变)温度高时会加快,马氏体在加热情况下很容易分解。
这个过程叫做回火。
在某些合金中,加入合金元素会减少这种马氏体分解。
比如,加入合金元素钨,形成碳化物强化机体。
由于淬火过程难以控制,很多淬火工艺通过淬火后获得过量的马氏体,然后通过回火去减少马氏体含量,直到获得合适的组织,从而达到性能要求。
马氏体太多将使钢变脆,马氏体太少会使钢变软。
性能众所周知,马氏体是强化钢件的重要手段,而且一般认为,马氏体是一种硬而脆的组织,尤其是高碳片状马氏体。
要想提高淬火钢的塑性和韧性,必须用提高回火温度的方法,牺牲部分强度而换取韧性,就是说强度和塑性很难兼得。
但是近年来的研究工作表明,这种观点只是适用于片状马氏体,而板条状马氏体不是这样,板条状马氏体不但具有很高的强度而且具有良好的塑性和韧性,同时还具有低的脆性转变温度,其缺口敏感性和过载敏感性都较低。
马氏体的硬度和强度钢中马氏体机械性能的显著特点是具有高硬度和高强度。
马氏体的硬度主要取决于马氏体的含碳质量分数。
马氏体的硬度随质量分数的增加而升高,当含碳质量分数达到%时,淬火钢硬度接近最大值,含碳质量分数进一步增加,虽然马氏体的硬度会有所提高,但由于残余奥氏体数量增加,反而使钢的硬度有所下降。
合金元素对钢的硬度关系不大,但可以提高其强度。
莱氏体共析点eutectoidpoint:相图内代表共析成分和共析温度的点。
共晶反应是指在一定的温度下,一定成分的液体同时结晶出两种一定成分的固相的反应.例如含碳量为%%的铁碳合金,在1148摄氏度的恒温下发生共晶反应,产物是奥氏体(固态)和渗碳体(固态)的机械混合物,称为"莱氏体".在合金相图上,发生这个反应在图上表现为一点,那个点就是共晶点.共析反应就是指在一定的温度下,一定成分的固相同时析出两种一定成分的固相的反应.铁碳合金相图从某种意义上讲,铁碳合金相图是研究铁碳合金的工具,是研究碳钢和铸铁成分、温度、组织和性能之间关系的理论基础,也是制定各种热加工工艺的依据。
中文名铁碳合金相图作用研究碳钢和铸铁成分等之间关系实际是Fe-Fe3C相图简述也是制定各种热加工工艺的依据铁碳合金编辑铁碳合金相图实际上是Fe-Fe3C相图,铁碳合金的基本组元也应该是纯铁和Fe3C。
铁存在着同素异晶转变,即在固态下有不同的结构。
不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体,Fe—Fe3C相图上的固溶体都是间隙固溶体。
由于α-Fe 和γ-Fe晶格中的孔隙特点不同,因而两者的溶碳能力也不同。
1,铁素体铁素体是碳在α-Fe中的间隙固溶体,用符号"F"(或α)表示,体心立方晶格;虽然BCC的间隙总体积较大,但单个间隙体积较小,所以它的溶碳量很小,最多只有%(727℃时),室温时几乎为0,因此铁素体的性能与纯铁相似,硬度低而塑性高,并有铁磁性.δ=30%~50%,AKU=128~160J σb=180~280MPa,50~80HBS.铁素体的显微组织与纯铁相同,用4%硝酸酒精溶液浸蚀后,在显微镜下呈现明亮的多边形等轴晶粒,在亚共析钢中铁素体呈白色块状分布,但当含碳量接近共析成分时,铁素体因量少而呈断续的网状分布在珠光体的周围.2,奥氏体奥氏体是碳在γ-Fe中的间隙固溶体,用符号"A"(或γ)表示,面心立方晶格;虽然FCC的间隙总体积较小,但单个间隙体积较大,所以它的溶碳量较大,最多有%(1148℃时),727℃时为%.在一般情况下, 奥氏体是一种高温组织,稳定存在的温度范围为727~1394℃,故奥氏体的硬度低,塑性较高,通常在对钢铁材料进行热变形加工,如锻造,热轧等时,都应将其加热成奥氏体状态,所谓"趁热打铁"正是这个意思.σb=400MPa,170~220HBS,δ=40%~50%.另外奥氏体还有一个重要的性能,就是它具有顺磁性,可用于要求不受磁场的零件或部件.奥氏体的组织与铁素体相似,但晶界较为平直,且常有孪晶存在.3,渗碳体渗碳体是铁和碳形成的具有复杂结构的金属化合物,用化学分子式"Fe3C"表示.它的碳质量分数Wc=%,熔点为1227℃,质硬而脆,耐腐蚀.用4%硝酸酒精溶液浸蚀后,在显微镜下呈白色,如果用4%苦味酸溶液浸蚀,渗碳体呈暗黑色.渗碳体是钢中的强化相,根据生成条件不同渗碳体有条状,网状,片状,粒状等形态,它们的大小,数量,分布对铁碳合金性能有很大影响.总结:在铁碳合金中一共有三个相,即铁素体,奥氏体和渗碳体.但奥氏体一般仅存在于高温下,所以室温下所有的铁碳合金中只有两个相,就是铁素体和渗碳体.由于铁素体中的含碳量非常少,所以可以认为铁碳合金中的碳绝大部分存在于渗碳体中.这一点是十分重要的.铁和碳可以形成一系列化合物,如Fe3C,Fe2C,FeC等,有实用意义并被深入研究的只是Fe-Fe3C部分,通常称其为 Fe-Fe3C相图, 此时相图的组元为Fe和Fe3C.由于实际使用的铁碳合金其含碳量多在5%以下,因此成分轴从0~%.所谓的铁碳合金相图实际上就是Fe—Fe3C相图.相图分析编辑Fe—Fe3C相图看起来比较复杂,但它仍然是由一些基本相图组成的,我们可以将Fe—Fe3C相图分成上下两个部分来分析.共晶转变在1148℃,%C的液相发生共晶转变:Lc (AE+Fe3C),转变的产物称为莱氏体,用符号Ld表示.存在于1148℃~727℃之间的莱氏体称为高温莱氏体,用符号Ld表示,组织由奥氏体和渗碳体组成;存在于727℃以下的莱氏体称为变态莱氏体或称低温莱氏体,用符号Ldˊ表示,组织由渗碳体和珠光体组成.低温莱氏体是由珠光体,Fe3CⅡ和共晶Fe3C组成的机械混合物.经4%硝酸酒精溶液浸蚀后在显微镜下观察,其中珠光体呈黑色颗粒状或短棒状分布在Fe3C 基体上,Fe3CⅡ和共晶Fe3C交织在一起,一般无法分辨.共析转变在727℃,%的奥氏体发生共析转变:AS (F+Fe3C),转变的产物称为珠光体.共析转变与共晶转变的区别是转变物是固体而非液体.特征点相图中应该掌握的特征点有:A,D,E,C,G(A3点),S(A1点),它们的含义一定要搞清楚.根据相图分析如下点:相图中重要的点(14个):1.组元的熔点: A (0, 1538) 铁的熔点;D , 1227) Fe3C的熔点2.同素异构转变点:N(0, 1394)δ-Fe γ-Fe;G(0, 912)γ-Fe α-Fe相图3.碳在铁中最大溶解度点:P,727),碳在α-Fe 中的最大溶解度E,1148),碳在γ-Fe 中的最大溶解度H ,1495),碳在δ-Fe中的最大溶解度Q,RT),室温下碳在α-Fe 中的溶解度三相共存点:S(共析点,,727),(A+F +Fe3C)C(共晶点,,1148),( A+L +Fe3C)J(包晶点,,1495)( δ+ A+L )其它点B,1495),发生包晶反应时液相的成分F,1148 ) , 渗碳体K ,727 ) , 渗碳体特性线相图中的一些线应该掌握的线有:ECF线,PSK线(A1线),GS线(A3线),ES线(ACM线)水平线ECF为共晶反应线.碳质量分数在%~%之间的铁碳合金, 在平衡结晶过程中均发生共晶反应.水平线PSK为共析反应线碳质量分数为%~%的铁碳合金, 在平衡结晶过程中均发生共析反应.PSK线亦称A1线.GS线是合金冷却时自A中开始析出F的临界温度线, 通常称A3线.ES线是碳在A中的固溶线, 通常叫做Acm线.由于在1148℃时A中溶碳量最大可达%, 而在727℃时仅为%, 因此碳质量分数大于%的铁碳合金自1148℃冷至727℃的过程中, 将从A中析出Fe3C.析出的渗碳体称为二次渗碳体(Fe3CII). Acm线亦为从A中开始析出Fe3CII的临界温度线.PQ线是碳在F中固溶线.在727℃时F中溶碳量最大可达%, 室温时仅为%, 因此碳质量分数大于%的铁碳合金自727℃冷至室温的过程中, 将从F中析出Fe3C.析出的渗碳体称为三次渗碳体(Fe3CIII).PQ线亦为从F中开始析出Fe3CIII的临界温度线.Fe3CIII数量极少,往往予以忽略.相图相区1.单相区(4个+1个): L,δ,A,F ,(+ Fe3C)2.两相区(7个):L + δ,L + Fe3C,L + A, δ+ A ,A + F ,A + Fe3C ,F + Fe3C. 3碳量影响编辑1.含碳量对铁碳合金平衡组织的影响按杠杆定律计算,可总结出含碳量与铁碳合金室温时的组织组成物和相组成物间的定量关系2.含碳量对机械性能的影响渗碳体含量越多,分布越均匀,材料的硬度和强度越高,塑性和韧性越低;但当渗碳体分布在晶界或作为基体存在时,则材料的塑性和韧性大为下降,且强度也随之降低。