金属材料与热处理第11章 非金属材料
金属材料与热处理练习题库与参考答案
金属材料与热处理练习题库与参考答案一、单选题（共30题，每题1分，共30分）1、根据石墨形态不同,铸铁的分类错误的是( )。
A、麻口铸铁B、球墨铸铁C、蠕墨铸铁D、灰铸铁正确答案：A2、GCrl5SiMn钢属于:( )。
A、滚动轴承钢B、刃具钢C、量具钢D、模具钢正确答案：A3、马氏体组织有两种形态( )。
A、树状、针状B、板条、针状C、板条、树状D、索状、树状正确答案：B4、淬火后铝合金的强度和硬度随时间而发生显著提高的现象称为( )。
A、淬火处理B、正火处理C、时效或沉淀强化D、退火处理正确答案：C5、加工硬化现象的最主要原因是( )。
A、晶粒破碎细化B、位错密度增加C、形成纤维组织正确答案：B6、a-Fe转变为y-Fe时的温度为( )摄氏度。
A、912B、770C、1538正确答案：A7、作为碳素工具钢,含碳量一般应为( )。
A、<0.25%B、>0.7%C、<0.55&D、>2.1%正确答案：B8、铜的熔点为( )。
A、1023℃B、2032℃C、1083℃D、3245℃正确答案：C9、钢的（）是指钢淬火时获得一定淬透层深度的能力。
A、淬透性B、淬硬性C、时效D、冷处理正确答案：A10、ZG25表示含碳量为( )的铸造碳钢。
A、0.0025B、0.0037C、0.0028D、0.0035正确答案：A11、根据拉伸实验过程中拉伸实验力和伸长量关系，画出的--伸长曲线（拉伸图）可以确定出金属的（）。
A、强度和韧性B、强度和塑性C、塑性和韧性D、强度和硬度正确答案：B12、拉伸实验时，试样拉断前所能承受的最大应力称为材料的 ( )。
A、弹性极限B、屈服强度C、抗拉强度正确答案：C13、（）是硬而脆的相。
A、奥氏体B、贝氏体C、马氏体正确答案：C14、金属材料的组织不同，其性能（）。
A、与组织无关B、不确定C、不同D、相同正确答案：C15、共晶白口铸铁的室温组织是( )。
金属材料与热处理习题册答案
金属材料与热处理习题册答案金属材料与热处理习题册答案绪论填空题1成分组织热处理性能2．光泽延展性导电性导热性合金3．成分热处理性能性能思考题答：机械工人所使用的工具、刀、夹、量具以及加工的零件大都是金属材料，所以了解金属材料与热处理的相关知识。
对我们工作中正确合理地使用这些工具；根据材料特点正确合理地选择和刃磨刀具几何参数；选择适当的切削用量；正确选择改善零件工艺性能的方法等都具有非常重要的指导意义。
第一章金属的结构与结晶填空题1．非晶体晶体晶体2．体心立方面心立方密排六方体心立方面心立方密排六方3．晶体缺陷间隙空位置代刃位错晶界亚晶界4．无序液态有序固态5．过冷度6．冷却速度冷却速度低7．形核长大8．强度硬度塑性9．固一种晶格另一种晶格10．静冲击交变11．弹性塑性塑性12．材料内部与外力相对抗13．内力不同14．外部形状内部的结构判断题1．√2．×3．×4．×5．×6．√7．√8．√9．√10．√11．×12．√13．√14．×15．√选择题1．A 2．C B A 3．B名词解释1．答：晶格是假想的反映原子排列规律的空间格架；晶胞是能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元。
2．答：只由一个晶粒组成的晶体称为单晶体；由很多的小晶体组成的晶体称为多晶体。
3．答：弹性变形是指外力消除后，能够恢复的变形；塑性变形是指外力消除后，无法恢复的永久性的变形。
4．答：材料在受到外部载荷作用时，为保持其不变形，在材料内部产生的一种与外力相对抗的力，称为内力；单位面积上所受的内力就称为应力思考与练习1．冷却曲线上有一段水平线，是说明在这一时间段中温度是恒定的。
结晶实际上是原子由一个高能量级向一个较低的能量级转化的过程，所以在结晶时会放出一定的结晶潜热，结晶潜热使正在结晶的金属处于一种动态的热平衡，所以纯金属结晶是在恒温下进行的。
2．生产中常用的细化晶粒的方法有：增加过冷度、采用变质处理和采用变质处理等。
金属材料与热处理练习题(含答案)
金属材料与热处理练习题（含答案）一、单选题（共30题，每题1分，共30分）1、面心立方晶格有( )个顶点。
A、6B、10C、8正确答案：C2、45钢的含碳量是（）。
A、0.45%B、4.5%C、45%正确答案：A3、铅在常温下的变形属:( ) 。
A、弹性变形B、既有冷变形也有热变形C、冷变形D、热变形正确答案：D4、铁碳合金共晶转变的温度是( )摄氏度。
A、1227B、727C、1148D、1083正确答案：C5、共晶白口铸铁的含碳量为( )%。
A、4.3B、2.11C、6.69正确答案：A6、牌号55的优质碳素用途是哪种( )。
A、轴B、型材C、齿轮D、弹簧正确答案：C7、冷变形时，随着变形量的增加，金属中的位错密度( )。
A、增加B、减小C、无变化D、先增大后减小正确答案：A8、根据材料的主要性能与作用分类,下列复合材料不正确的是( )。
A、功能复合材料B、纤维复合材料C、智能复合材料D、结构复合材料正确答案：B9、常用不锈钢有铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和( )。
A、铁素体-奥氏体不锈钢B、贝氏体不锈钢C、莱氏体不锈钢D、马氏体-奥氏体不锈钢正确答案：A10、灰铸铁中石墨呈什么状态的存在?( )。
A、球状B、网状C、团絮状D、片状正确答案：D11、原子的最小单元是( )。
A、晶体B、晶胞C、晶格正确答案：B12、实际晶粒度总是( )起始晶粒度。
A、大于B、等于C、小于D、无法确定正确答案：A13、淬火后的钢一般需要进行及时（）。
A、退火B、正火C、回火正确答案：A14、按碳的含量分类下列正确的是( )。
A、大碳钢B、超碳钢C、小碳钢D、中碳钢正确答案：D15、合金固溶强化的主要原因是( )。
A、晶格类型发生了变化B、晶格发生了畸变C、晶粒细化D、发生了化学反应正确答案：B16、合金渗碳钢渗碳后需要进行（）后才能达到使用要求。
A、淬火+高温回火B、淬火+低温回火C、淬火+中温回火正确答案：B17、球墨铸铁是怎样制作出来的( )。
《金属材料与热处理》教学大纲
《金属材料与热处理》教学大纲1、 说明1、 课程的性质和内容金属材料与热处理是一门技术基础课。
其主要内容包括：金属的性能、金属学基础知识、钢的热处理、常用金属材料及非金属材料的牌号等。
2、 课程的任务和要求本课程的任务是使学生掌握金属材料与热处理的基本知识，为学习专业理论，掌握专业技能打好基础。
通过本课程的学习，学生应达到下列基本要求：（1） 了解金属学的基本知识。
（2） 掌握常用金属材料的牌号、性能及用途。
（3） 了解金属材料的组织结构与性能之间的关系。
（4） 了解热处理的一般原理及其工艺。
（5） 了解热处理工艺在实际生产中的应用。
3、 教学中应注意的问题(1) 认真贯彻理论联系实际的原则，注重学生素质的全面提高。
(2) 在组织教学时，应根据所学工种，结合实际生产，选择不同的学习内容，有“*”的为选学内容。
(3) 加强实验和参观，增强感性认识和动手能力。
(4) 有条件的可辅以电化教学，是教学直观而生动。
2、 教学要求、内容、建议及学时分配。
（总学时80课时，开课时间为：高一上期）绪论 总学时 1教学要求1、 明确学习本课程的目的。
2、 了解本课程的基本内容。
教学内容1、 学习金属材料与热处理的目的。
2、 金属材料与热处理的基本内容。
3、 金属材料与热处理的发展史。
4、 金属材料在工农业生产中的应用。
教学建议1、 结合实际生产授课，以激发学生学习本课程的兴趣。
2、 展望金属材料与热处理的发展前景。
第1章 金属的结构与结晶 总学时2教学要求1、 了解金属的晶体结构。
2、 掌握纯金属的结晶过程。
3、 掌握纯铁的同素异构转变。
教学内容§1-1 金属的晶体结构1、 晶体与非晶体2、 晶体结构的概念3、 金属晶格的类型§1-2 纯金属的结晶1、 纯金属的冷却曲线及过冷度2、 纯金属的结晶过程3、 晶粒大小对金属力学性能的影响4、 金属晶体缺陷§1-3 金属的同素异构转变教学建议1、 晶体结构较抽象，可使用模型配合讲课。
《金属材料与热处理》课程标准
《金属材料与热处理》课程标准一、课程性质与定位《金属材料与热处理》是机械类专业必修的技术基础课。
该课程理论性较强，新概念较多，同时又与生产实际有着密切联系。
为了使学生较好地消化所学知识，在学习本课程前，学生应安排金工实习，使他们对金属冶炼、加工及热处理有一个概括认识。
主要讲授金属材料典型组织、结构的基本概念，金属材料的成分、组织结构变化对性能的影响，热处理的基本类型及简单热处理工艺的制定，合金钢种类、牌号、热处理特点及应用，为学生从事机械设计、制造及相关的工作打下基础。
二、课程设计与理念本课程是根据高职教育数控技术专业人才培养目标，遵循以“就业为导向，能力为本位”的职教理念设计的。
具体体现在以下几点：1.贴近生产岗位。
本书以企业需求为基本依据，加强实践性教学，以满足企业岗位对高技能人才的需求作为课程教学的出发点，紧扣国家最新颁布的相关行业岗位的国家职业标准和职业技能鉴定规范，使本书内容与相关岗位对从业人员的要求相衔接。
2.借鉴国内外先进职业教育教学模式，突出项目教学，适应学分制。
3.理论与实践一体化。
培养理论联系实际，学以致用，在“做中学”的优良学风，突出实践，立足于实际运用，突出“以就业为导向”、“以能力为本位”的职教思想，精选从行业岗位提炼出来的案例进行教学训练，浅显、实用、紧密结合生产实际，将能力与技能培养贯穿于始终。
4.参照国家职业资格认证标准，实施项目教学，项目制作课题的考评标准具体明确，直观实用，可操作性强。
三、课程目标1.总体目标通过本课程的学习培养学生实事求是的精神和理论联系实际的工作方法。
2.技能与知识目标（1）具有根据零件的使用要求选择零件材料的能力。
（2）初步具有选择钢材热处理方法的能力。
（3）了解金属学的基本知识。
（4）掌握常用金属材料的牌号、性能及用途。
（5）了解金属材料的组织结构与性能之间的关系。
（6）了解热处理的一般原理及其工艺。
（7）了解热处理工艺在实际生产中的应用。
金属学与热处理重要名词解释
金属学与热处理重要名词解释绪论1.材料：人类用来制造各种有用物品的材料。
2、工程材料：是指具有一定性能，在特定条件下能够承担某种功能、被用来制取零件和元件的材料。
3、金属材料：是指具有正的电阻温度系数及金属特性的一类物质。
包含金属和合金。
4、金属：是指由单一元素构成的、具有正的电阻温度系数及金属特性的一类物质。
5.合金：指由两种或两种以上金属或金属与非金属组成的具有正电阻温度系数和金属特性的材料。
6、无机非金属材料：又称硅酸盐材料、陶瓷材料，所谓无机非金属材料是指用天然硅酸盐（粘土、长石、石英等）或人工合成化合物（氮化物、氧化物、碳化物、硅化物、硼化物、氟化物）为原料，经粉碎、配置、成形和高温烧结而成的硅酸盐材料。
7.高分子材料：指以高分子化合物为主要成分的材料，也称聚合物。
8、复合材料：是指由两种或两种以上不同性质的材料，通过不同的工艺方法人工合成的、各组分间有明显界面、且性能优于各组成材料的多相材料。
9.结构材料：以强度、刚度、塑性、韧性、硬度、疲劳强度、耐磨性等机械性能为性能指标，用于制造承载和传递动力的零部件的材料。
10、功能材料：是以声、光、电、磁、热等物理性能为指标，用来制造具有特殊性能的元件材料。
第一章金属的性质1、金属的使用性能：是指金属材料制成零件或构件后为保证正常工作及一定使用寿命应具备的性能，包括金属的力学性能、物理和化学性能。
2、金属的工艺性能：是指金属在加工成零件或构件的过程中金属应具备的适应加工的性能，包括冶炼性能、铸造性能、压力加工性能、切削加工性能、焊接性能及热处理工艺性能。
3.金属力学性能：指金属在外载荷作用下的性能，包括强度、硬度、塑性、韧性和疲劳强度。
4、弹性变形：外力去除后立即可以恢复的变形。
其实质是在外力作用下晶格发生的歪扭与伸长。
5、塑性变形：外力去除后不能恢复的变形6.弹性极限：金属材料在弹性变形范围内能承受的最大应力。
7、弹性模量与刚度：金属在弹性范围内，应力与应变的比值ζ/ε称为弹性模量e，也称为杨氏模量。
机械基础复习资料金属材料和热处理含习题答案
第二部分 机械基础第四章 金属材料和热处理本章重点1．掌握：强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度的含义。
2．了解：工艺性能的含义。
3．了解：热处理的概念及目的。
4．熟悉：退火、正火、淬火、回火，表面热处理的方法。
5．掌握：碳素钢的概念、分类、牌号的表示方法及性能。
6．掌握：合金钢的牌号及表示方法。
7．熟悉：铸铁分类牌号及用途。
本章内容提要一．金属材料的性能1．物理、化学性能物理性能是指金属材料的密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等具有物理特征的一些性能。
化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能。
如：耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性。
2．金属材料的机械性能金属材料在外力作用下所表现出来的性能就是力学性能。
主要有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。
（1）强度强度是材料在静载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。
可分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度和抗扭强度。
常用的强度是抗拉强度。
工程上常用的强度指标是屈服点和抗拉强度。
（2）塑性塑性是金属材料在静载荷作用下产生永久变形的能力。
常用塑性指标是伸长率和断面收缩率。
伸长率：是指试样拉断后的伸长与原始标距的百分比。
式中，L 0表示试样原长度（mm ），L 1表示试样拉断时的长度（mm ）。
断面收缩率：是指试样拉断后，缩颈处横截面积（A 1）的最大缩减量与原始横截面积（A 0）的百分比。
（3）硬度硬度是金属材料表面抵抗比它更硬的物体压入时所引起的塑性变形能力；是金属表面局部体积内抵抗塑性变形和破裂的能力。
目前最常用的硬度是布氏硬度（HB ）、洛氏硬度（HRC 、HRB 、HRA ）和维氏硬度（HV ）。
（4）韧性1o o 100%L L L -=⨯δ010A A 100%A -=⨯ψ韧性是脆性的反意，指金属材料抵抗冲击载荷的能力。
工程技术上常用一次冲击弯曲试验来测定金属抵抗冲击载荷的能力。
（5）疲劳强度疲劳强度是指材料在无限多次交变载荷作用下不发生断裂的最大应力。
一般规定，钢铁材料的应力循环次数取108，有色金属取107。
金属材料与热处理 ppt课件
三、金属结构材料的应用情况(1)
1.从总产量来看，钢铁材料的产量占绝对优势， 占世界金属总产量的95％，而且有许多良好的 性能，能满足大多数条件下的应用，价格低廉。
2.在世界金属矿储量中，铁矿资源虽然比较丰富 和集中，但就世界地壳中金属矿产储量来讲， 则非铁金属矿储量大于铁矿储量，如铁只占 5.1％，而非铁金属中铝为8.8％．镁为2.1％， 钛为0.6％。
四、金属材料发展的历史(3)
5.在非铁金属冶金方面，19世纪80年代发电 机的发明，使电解法提纯铜的工业方法得 以实现，开创了电冶金新领域；同时，用 熔盐电解法将氧化铝加入熔融冰晶石，电 解得到廉价的铝，使铝成为仅次于铁的第 二大金属；20世纪40年代，用镁作还原剂 从四氯化钛制得纯钛，并使真空熔炼加工 等技术逐步成熟后，钛及钛合金的广泛应 用得以实现。同时，其他非铁金属也陆续 实现工业化生产。
用锻压成形方法获得优良锻件的 难易程度称为锻造性能。 铸铁不能锻压 。
焊接性能：
大量接性能是指金属材料对焊接加 工的适应性。 切削加性能：切削加工（性能） 金属材料的难易程度称为切削加工 性能。
第三单元
金属的晶体结构与结晶
一、金属材料的晶体结构
晶体与非晶体 非晶体：在物质内部，凡原子呈无序堆积状 况的，称为非晶体。如：普通玻璃、松香、 树脂等。 晶体：凡原子呈有序、有规则排列的物质， 金属的固态、金刚石、明矾晶体等。 性能：晶体有固定的熔、沸点，呈各向异性， 非晶体没有固定熔点，而且表现为各向同性。
•强度的指标
强度指材料抵抗塑性变形和断裂的能力 。 1、屈服点
Re= Fs/S0
符号： Re 材料产生屈服现象时的最小应力
Fs：试样屈服时所承受的拉伸力（N） S0 ：试样原始横截面积（mm）
材料性能及其加工第11章 毛坯选择
其他盘套类零件的毛坯选择，与齿坯选择原则、步骤基本类 似。
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知识拓展
机架类零件的毛坯。 箱体、机架、机座等均属机架类零件，是机器的基础零件。
通过它使机器中的各种零件构成整体，相互间保持正确的位 置，彼此协调运转。如图11-2所示为某箱体（气缸体）的外 形，结构复杂，常用铸造方法获得毛坯。载荷轻者用灰铸铁 制造，载荷重者则用铸钢制造。单件生产、或大型箱体的整 铸有困难时，也可用焊接结构。
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第一节 确定毛坯类型及成形方法的 原则
2）力学性能的要求 对于力学性能要求较高，特别是工作时要承受冲击和交变载
荷的零件，为了提高抗冲击和抗疲劳破坏的能力，一般应选 择锻造毛坯，如机床、汽车的传动轴和齿轮等。对于由于其 他方面原因需采用铸件，但又要求零件的金相组织致密、承 载能力较强的零件，应选择相应的满足要求的铸造方法，如 压力铸造、金属型铸造和离心铸造等。
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第二节 典型零件的毛坯选择
（3）重型机械上的大型齿轮，由于锻造比较困难，可以用中 碳铸钢（如ZG270-500）、球墨铸铁，经砂型铸造制坯。 处于粉尘环境工作的矿山机械中的大型齿轮，更多的采用铸 铁制坯。
在铸锻能力受限或单件生产时，也可以将齿轮的各部分分别 铸造或锻造，再用焊接将其连成整体，有时对过大的齿形圈 则分段加工后镶成。
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第二节 典型零件的毛坯选择
有些大型的轴杆类零件的毛坯，如我国自行设计制造的 12000t水压机，其空心立柱长18m、直径1m，壁厚 0.3m，就是用铸钢件，分六段焊接而成的。
金属材料与热处理课后习题
第一章金属材料基础知识1、什么是强度？材料强度设计的两个重要指标分别是什么？2、什么是塑性？塑性对材料的使用有何实际意义？3、绘出简化后的Fe-Fe3C相图。
4、根据Fe-Fe3C相图，说明下列现象的原因。
（1）含碳量1%的铁碳合金比含碳量0.5%的铁碳合金的硬度高。
（2）一般要把钢材加热到1000~1250℃高温下进行锻轧加工。
（3）靠近共晶成分的铁碳合金的铸造性能好。
5、随着含碳量的增加，钢的组织性能如何变化？6、铁碳相图中的几个单相分别是什么？其本质及性能如何？第二章钢的热处理原理1、何谓奥氏体？简述奥氏体转变的形成过程及影响奥氏体晶粒长大的因素。
奥氏体晶粒的大小对钢热处理后的性能有何影响？2、什么是过冷奥氏体与残余奥氏体。
3、为什么相同含碳量的合金钢比碳素钢热处理的加热温度要高、保温时间要长？4、画出共析钢过冷奥氏体等温转变动力学图。
并标出：（1）各区的组织和临界点（线）代表的意义；（2）临界冷却曲线；，S，T＋M组织的冷却曲线。
（3）分别获得M、P、B下5、什么是第一类回火脆性和第二类回火脆性？如何消除？6、说明45钢试样（Φ10mm）经下列温度加热、保温并在水中冷却得到的室温组织：700℃，780℃，860℃，1100℃。
7、马氏体的本质是什么？它的硬度为什么很高？是什么因素决定了它的脆性？8、简述随回火温度升高，淬火钢在回火过程中的组织转变过程与性能的变化趋势。
第三章钢的热处理工艺1、简述退火的种类、目的、用途。
2、什么是正火？正火有哪些应用？3、什么是淬火，淬火的主要目的是什么？4、什么是临界冷却速度？它与钢的淬透性有何关系？5、什么是表面淬火？表面淬火的方法有哪几种？表面淬火适应于什么钢？简述钢的表面淬火的目的及应用。
6、有一具有网状渗碳体的T12钢坯，应进行哪些热处理才能达到改善切削加工性能的目的？试说明热处理后的组织状态。
7、简述化学热处理的几个基本过程。
渗碳缓冷后和再经淬火回火后由表面到心部是由什么组织组成？8、什么是钢的淬透性和淬硬性？影响钢的淬透性的因素有哪些？如何影响？9、过共析钢一般在什么温度下淬火？为什么？10、将共析钢加热至780℃，经保温后，请回答：（1）若以图示的V1、V2、V3、V4、V5和V6的速度进行冷却，各得到什么组织？（2）如将V1冷却后的钢重新加热至530℃，经保温后冷却又将得到什么组织？力学性能有何变化？11、甲、乙两厂生产同一种零件，均选用 45 钢，硬度要求 220 ～ 250HBS 。
金属学与热处理课后习题第十一章-参考答案
第十一章参考答案11-1试述影响材料强度的因素及提高强度的方法答：（1）影响材料强度的因素：化学成分、组织织构、加工工艺、形变温度、应变速率等。
以钢为例，合金元素的加入可能产生固溶强化、沉淀强化、细晶强化，对提高钢材的强度有利。
对于同一化学成分的合金而言，组织结构不同，其力学性能也不相同。
为了提高其强度，可通过改变热处理工艺或加工工艺来实现。
一般情况下，降低形变温度或提高应变速率，合金的强度会增大。
（2）提高材料强度的途径：加工硬化/形变强化、固溶强化、第二相强化（沉淀强化和弥散强化）、细晶强化/晶界强度（较低温度）。
11-2试述影响材料塑性的因素及提高塑性的方法答：（1）影响材料塑性的因素：化学成分、组织织构、加工工艺、形变温度、应变速率等。
杂质元素通常对塑性不利，合金元素的加入一般对提高材料的强度有贡献，在等强温度下，只有晶界强化可以提高强度的同时，提高其韧性，使材料获得细晶组织结构可提高其塑性。
一般而言，形变温度的降低或应变速率的提高对强度有利，而对提高塑性不利。
（2）提高材料塑性的途径：降低材料中杂质的含量、细化晶粒、加入韧化元素、加入细化晶粒元素、提高变形温度、降低应变速率。
11-4试就合金元素与碳的相互作用进行分类，指出1）哪些元素不形成碳化物2）哪些元素为弱碳化物形成元素，性能特点如何3）哪些元素为强碳化物形成元素，性能特点如何4）何谓合金渗碳体，与渗碳体相比，其性能如何答：1）非碳化物形成元素：Ni、Si、Co、Al、Cu等。
2）Mn为弱碳化物形成元素，除少量可溶于渗碳体中形成合金渗碳体外，几乎都溶于铁素体和奥氏体中。
3）Zr、Nb、V、Ti为强碳化物形成元素，与碳具有极强的亲和力，只要有足够的碳，就形成碳化物，仅在缺少碳的情况下，才以原子状态融入固溶体中。
4）合金元素溶入渗碳体中即为合金渗碳体，它是合金元素溶入渗碳体中并置换部分铁原子而形成的碳化物，合金渗碳体比一般渗碳体稳定，硬度高，可以提高耐磨性。
金属材料与热处理(全)精选全文
2、常用的细化晶粒的方法：
A、增加过冷度
B、变质处理 C、振动处理。
三、同素异构转变
1、金属在固态下，随温度的改变有一种晶格转变为另一晶格的现象称为 同素异构转变。
2、具有同素异构转变的金属有：铁、钴、钛、锡、锰等。同一金属的同素 异构晶体按其稳定存在的温度，由低温到高温依次用希腊字母α，β，γ， δ等表示。
用HBS（HBW）表示，S表示钢球、W表示硬质合金球 当F、D一定时，布氏硬度与d有关，d越小，布氏硬度值越大，硬度越高。 （2）布氏硬度的表示方法：符号HBS之前的数字为硬度值符号后面按以下顺 序用数字表示条件：1）球体直径；2）试验力；3）试验力保持的时间 （10~15不标注）。
应用范围：主要适于灰铸铁、有色金属、各种软钢等硬度不高的材料。
2、洛氏硬度
（1）测试原理：
采用金刚石圆锥体或淬火钢球压头，压入金属表面后，经规定保持时间后即 除主试验力，以测量的压痕深度来计算洛氏硬度值。
表示符号：HR
（2）标尺及其适用范围：
每一标尺用一个字母在洛氏硬度符号HR后面加以注明。常用的洛氏硬度标 尺是A、B、C三种，其中C标尺应用最为广泛。
见表：P21 2-2
§2-2金属的力学性能
学习目的：★了解疲劳强度的概念。 ★ 掌握布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度的概念、硬
度测试及表示的方法。 ★掌握冲击韧性的测定方法。 教学重点与难点 ★布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度的概念、硬度测
试及表示的方法。
§2-2金属的力学性能 教学过程：
复习：强度、塑性的概念及测定的方法。
2、 非晶体：在物质内部，凡原子呈无序堆积状态的（如普通玻璃、松 香、树脂等）。 非晶体的原子则是无规律、无次序地堆积在一起的。
金属材料与热处理(最全)PPT课件
铁碳合金和铁碳相图
3.1 铁碳合金中的组元和基本相 3.2 Fe-Fe3C相图 3.3 典型铁碳合金的平衡结晶过程及组织 3.4 铁碳合金的成分－组织－性能关系 3.5 铁碳相图在工业中的应用
• 工业纯铁：塑性较好 ，强度较低，具有铁 磁性，在一般的机器 制造中很少应用，常 用的是铁碳合金
• 铁素体（F）：碳溶 于 -Fe中的一种间 隙固溶体，体心立方 晶体结构，组织和性 能与工业纯铁相同
珠光体（P）：铁 素体和渗碳体 的机械混合物 ，是两者呈层 片相间的组织 ，即层片状组 织特征，可以 通过热处理得 到另一种珠光 体的组织形态
五个单相区： ABCD 以上-液相区（L） ；AHNA- 固溶体 区（ ）； NJESGN- 奥 氏 体 区 （ A）；GPQ 以 上-铁素体区（F） ；DFKL-渗碳体区 （Fe-Fe3C）
• 奥氏体（A）：碳溶 于 -Fe中的一种间隙 固溶体，具有面心立 方晶体结构，塑性好 ，变形抗力小，易于 锻造成型
铁碳合金中的组元和基本相
渗碳体：铁和碳 的金属化合物 （ 即 Fe3C） 属 于复杂结构的 间隙化合物， 硬而脆，强度 很低，耐磨性 好，是一个亚 稳定的化合物 ，在一定温度 下可分解为铁 和石墨
七个两相区（两相邻 的单相区之间） ：
L+,L+A,L+Fe3C, +A,F+A,A+Fe3C,F +Fe3C
Fe-Fe3C相图
包晶反应： HJB水平线
LB＋H（1495°） AJ
包晶反应仅可能在含碳 量0.09～0.53％的铁 碳合金中，其结果 生成生成奥氏体
恒温转变线
共晶反应： ECF水平线
Ae＋Fe3C （1148°） Lc
《金属材料及热处理》课程标准
金属材料与热处理课程标准课程名称：金属材料与热处理课程性质：职业能力必修课学分：4计划学时：64＜理论56,实践8〕适用专业：机械设计与制造17.1〔一〕前言1.课程定位：本课程是机械类各专业一门重要的技术基础课.其主要内容包括：金属的性能、金属学基础知识、钢的热处理、常用金属材料与非金属材料的牌号等.是机械类各技术专业必须掌握的一门综合性应用技术基础课程.本课程的任务是使学生掌握金属材料与热处理的基本知识,为学习专业理论,掌握专业技能打好基础.通过本课程的学习,应使学生达到下列基本要求：2.设计思路3.与前后课程的联系前续课程为《机械制图》,《高等数学》,后续课程包括《机械设计基础》、《互换性与技术测量》、《机械制造基础》；〔二〕课程目标1.总体目标2.具体目标＜1＞知识目标1〕了解金属学的基本知识；2〕掌握常用金属材料的牌号、性能与用途；3〕了解金属材料的组织结构与性能之间的关系；4〕了解热处理的一般原理与其工艺；5〕了解热处理工艺在实际生产中的应用；<2>能力目标1〕初步具有选用工程材料的能力；2〕初步具有在实际生产中应用热处理工艺的能力；<3>素质目标1〕培养学生具有创新精神和实践能力；2〕培养严谨的科学态度和良好的职业道德；3.学时分配（三）课程内容与要求绪论第一章•金属材料的性能:第二章常见金属的结构与结晶第四章二元合金第五章铁碳合金第六章钢的热处理第七章合金钢第八章特殊性能钢寻酒0B1S耳g酱曲逑□! > WU冈亘/imj可HawvHl*vHl*冈冈n>/g同®§=DrwvHl*游nnj>CXCf潯«烟B vHl*刪Illi =Drin夷i帝艸曲电［靠诺圉另彳》■甫巻丰乍常：皿d点潯«2«B斗删H曲因1.教材选用和编写建议〔1〕选用教材《金属材料与热处理》、机械工业、丁仁亮（2）参考教材[1]邓文英.金属工艺学:上册.第4版.:高等教育,2001.[2]刘世荣.金属学与热处理.:机械工业,1985.[3]戴枝荣.工程材料与机械制造基础-工程材料.:高等教育,1992.[4]陈培里.工程材料与热加工.:高等教育,2007.2.教学建议〔1〕本课程采用实物、教具、多媒体、仿真软件等形式辅助教学,突出感性认知,帮助学生理解.〔2〕根据课程的教学目标,应注重实践教学,在教学过程中,多联系实际生产需求,多去实训中心,加强对学生动手能力的培养.在实践教学中注重学生安全意识的培养,加强其职业素质的培养,提高学生的综合素质.3.教学考核评价建议结合课堂提问、学生作业、平时测绘、动手操作能力与考试情况,综合评价学生成绩.本课程考试成绩与平时成绩相结合.考试成绩占70%,平时成绩占30%.4.课程资源的开发与利用〔1〕常用课程资源的开发和利用挂图、幻灯片、投影仪、视听光盘、多媒体软件、仿真软件等,这些资源有利于次创设形象生动的工作情境,激发学生的学习兴趣,促进学生对知识的理解和掌握,建议加强常用课程资源的开发,建立多媒体课程资源的数据库.〔2〕积极开发和利用网络课程资源充分利用电子书籍、电子期刊、数据库、数字图书馆、教育和电子论坛等网上信息资源,使教学从单一媒体向多媒体转换,使教学活动从信息的单向传递向双向交换转变,使学生从单独的学习向合作学习转变.。
金属材料与热处理(最全)
热处理的应用与效果
应用
热处理广泛应用于各种金属材料，如钢铁、有色金属、合金 等。通过合理的热处理工艺，可以显著提高金属材料的机械 性能、物理性能和化学性能，满足各种工程应用的需求。
效果
热处理可以改变金属材料的硬度、韧性、强度、耐磨性、耐 腐蚀性等机械性能，提高其抗疲劳性能和抗腐蚀性能，延长 使用寿命。同时，热处理还可以改善金属材料的加工性能和 焊接性能，提高生产效率和产品质量。
04 金属材料与热处理的关系
金属材料的性能与热处理的关系
金属材料的性能
金属材料的性能包括力学性能、物理性能和化学性能等，这些性能在很大程度上取决于 其内部结构和相组成。
热处理对金属材料性能的影响
通过控制加热、保温和冷却等热处理工艺参数，可以改变金属材料的内部结构和相组成，从而显著提 高或改善其各种性能。例如，热处理可以细化金属材料的晶粒，提高其强度和韧性；可以改变金属材
时间，可以改变金属材料内部的相组成。
金属材料的缺陷与热处理的关系
要点一
金属材料的缺陷
要点二
热处理对金属材料缺陷的影响
金属材料的缺陷包括裂纹、气孔、夹杂物和未熔合等，这 些缺陷可能会降低金属材料的性能。
通过适当的热处理工艺，可以减少或消除金属材料的缺陷 ，提高其性能。例如，通过退火处理可以软化金属材料， 减少其内应力，从而减少裂纹的产生；通过固溶处理可以 溶解金属材料中的杂质和气体，提高其纯净度。
03 金属材料的热处理工艺
退火工艺
总结词
退火是热处理工艺中的一种，通过加热和缓慢冷却金属材料，以消除内应力、 提高塑性和韧性，达到改善材料性能的目的。
详细描述
退火工艺通常包括将金属材料加热到再结晶温度以下，保持一段时间，然后缓 慢冷却至室温。退火可以细化晶粒、消除内应力、降低硬度、提高塑性和韧性， 改善金属材料的加工性能和综合力学性能。
金属材料与热处理
b)置换固溶体
特征：晶格类型不变，化学成分有限，性能发生变化
23
▴ 特征： （1）晶格仍保持原晶格（溶剂）。
（2）化学成分在一定范围内可改变。 （3）性能随化学成分改变而逐渐变化。 ▴性能：
造成晶格畸变，强度、硬度上升。 这种现象称固溶强化。
若溶质原子质量分数（含量）适当，其力学性能高。
2、金属化合物 compound ▴ 概念：合金元素之间发生相互作用而生成的
1、固溶体 solid solution
▴ 概念：溶质原子溶入溶剂晶格中所形成的一种均 匀固体。如；糖水 水—溶剂，糖—溶质。
22
▴ 分类： 按溶质原子在溶剂中分布情况不同， 分 置换固溶体和间隙固溶体两类
①置换固溶体——溶质原子替换晶格上的原子 ②间隙固溶体——溶质原子溶入晶格原子间隙
a)间隙固溶体
d 为后续课程和从事技术工作打下基础。
本课学习方法是：预习 、笔记 、复习、讨论问题
本教材的重点：常见的材料牌号及应用，钢的热处理
5
第一章
金属材料的性能
金属材料的力学性能
Mechanics properties of metals 使用性能—力学、物理、化学
〈
工艺性能—铸造、锻压、焊接、切削加工
力学性能：受外力作用下所表现出的性能。不能说：机械性能 判据 如： 强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等
4、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？
5、用洛氏硬度试验方法能否直接测量成品或教薄工件？为什么？
14
第二章 金属材料的基础知识
Base knowledge of the Metallic materical
第一节 金属的晶体结构
金属材料与热处理课程教学大纲
《金属材料与热处理》课程教学大纲一、课程说明适用专业：机械设备安装与修理、机械制造大类前期课程：《金属工艺学》、《机械根底》二、教学性质和任务课程性质：本课程是的一门专业必修课。
本课程实践性强，与生产实际联系严密，学问的掩盖面较宽，是理论与实践的结合。
课程任务：〔一〕学问目标1、以铁碳合金的成分-组织-温度-性能为主线，了解四者的相互关系和变化规律的根底学问，初步具有依据零件的使用要求选择零件材料的力量。
2、了解钢材在实际加热和冷却时内部组织的变化与其对钢材性能的影响，了解各种热处理方法的目的、工艺和应用，初步具有选择钢材热处理方法的力量。
了解毛坯的成形方法和根本工艺过程，初步具有选择零件毛坯成形方法的力量。
〔二〕力量目标1、具有依据零件的使用要求选择零件材料的力量2、初步具有选择钢材热处理方法的力量3、步具有选择零件毛坯成形方法的力量。
〔三〕思想教育目标通过本课程的学习培育学生实事求是的精神和理论联系实际的工作方法。
三、课程内容和要求第一章金属的性能1、金属的力学性能2、金属的工艺性能其次章金属的构造与结晶1、金属的晶体构造2、纯金属的结晶3、金属的同素异构转变第三章金属的塑性变形和再结晶1、金属的塑性变形2、冷塑性变形对金属性能与组织的影响3、回复与再结晶4、金属的热塑性变形第四章铁碳合金1、合金的组织2、二元合金相图3、铁碳合金相图第五章碳素钢1、常存元素对钢性能的影响2、碳素钢的分类3、碳素钢的牌号与用途4、钢的火花鉴别第六章钢的热处理1、钢在加热时的转变2、钢在冷却时的转变3、钢的退火与正火4、钢的淬火5、钢的回火6、钢的外表热处理7、热处理工艺简介8、零件的热处理分析第七章合金钢1、合金元素在钢中的主要作用2、合金钢的分类和牌号3、合金构造网4、合金工具网5、特别性能钢第八章铸铁1、铸铁的石墨化2、灰铸铁8-3 可锻铸铁3、球墨铸铁4、蠕墨铸铁第九章有色金属与硬质合金1、铜与其合金2、铝与铝合金3、钛与钛合金4、轴承合金5、硬质合金第十章非金属材料1、高分子材料2、陶瓷材料3、复合材料四、学时安排建议序号教学提要必修/选修理论课时实践课时1绪论，金属的性能，必修42金属和合金的晶体与结晶必修623铁碳合金必修624碳素钢必修425钢的热处理必修8226合金钢必修227铸造必修228有色金属与硬质合金必修229非金属材料必修22合计36 36章节教学环节讲课习题课争论课试验其他合计绪论21第一章金属的性能516§1-1 金属的力学性能 2§1-2 金属的工艺性能 2§5-3 碳素钢的牌号与用途 1*§5-4 钢的火花鉴别 1*实验钢的火花鉴别 1第六章钢的热处理§6-1 钢在加热时的转变§6-2 钢在冷却时的转变§6-3 钢的退火与正火§6-4 钢的淬火§6-5 钢的回火5 16 10．50．50．50．5*试验力学性能试验1其次章金属的构造与结晶2．5 2．5 §2-1 金属的晶体构造1*§2-2 纯金属的结晶0．5§2-3 金属的同素异构转变1＊第三章金属的塑性变形与再结晶22§3-1 金属的塑性变形0．5§3-2 冷塑性变形对金属性能与组织的影响0．5§3-3 回复与再结晶0．5§3-4 金属的热塑性变形0．5第四章铁碳合金314§4-1 合金的组织1§4-2 二元合金相图1§4-3 铁碳合金相图1*试验观看典型铁碳合金的金相组织1第五章碳素钢314§5-1 常存元素对钢性能的影响1§5-2 碳素钢的分类1§6-6 钢的外表热处理0．5*§6-7 热处理工艺简介0．5§6-8 零件的热处理分析1*实验钢的热处理1第七章合金钢2．5 2．5 §7-l 合金元素在钢中的主要作用0．5§7-2 合金钢的分类与牌号0．5§7-3 合金构造钢0．5§7-4 合金工具钢0．5§7-5 特别性能钢0．5第八章铸铁2．5 2．5 §8-1 铸铁的石墨化0．5§8-2 灰铸铁0．5§8-3 可锻铸铁0．5§8-4 球墨铸铁0．5*§8-5 蠕墨铸铁0．5第九章有色金属与硬质合金55§9-1 铜与铜合金1§9-2 铝与铝合金1*§9-3 钛与钛合金1§9-4 轴承合金1§9-5 硬质合金1*第十章非金属材料33§10-1 高分子材料1§10-2 陶瓷材料1§10-3 复合材料1机动3总计32 840五、教学方法：本课程实践性很强，建议承受以下教学方法：1、金属的性能、金属和合金的晶体与结晶、铁碳合金等承受理论课教学和音响教学相应结。
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人工合成的高分子材料
• 本节简单地介绍人工合成的高分子材料的基本概 念、结构、性能特征。 一、人工合成的高分子材料的 基本概念
• 二、高分子材料的合成方法 • 三、高聚物的结构特征 • 四、高聚物的基本特性 • 五、常用高分子材料
④ 高热膨胀性
⑤ 高化学稳定性 ⑥ 老化
四、高聚物的基本特性
3、防老化的措施： ①物理防老或表面防护：使其与外界致老化因素
隔开。 ②改变高聚物的结构：减少大分子链结构中的某
些薄弱环节，提高其稳定性，推迟老化过程。 ③化学防老：加入防老化剂，使大分子链中上的
活泼基团钝化，变成比较稳定的基团，以抑制 链式反应的进行。
• 随着温度的变化，高聚物可能出现玻 璃态、高弹态和粘流态几种不同的物 理力学状态。
图13-1 非晶聚合物的 温度变形曲线
四、高聚物的基本特性
1、机械性能
① 低强度（质量轻，比强度高）
② 高弹性和低弹性模量及良好的可塑性
③ 高耐摩性和自润滑性好
2、物理、化学性能
① 高绝缘性
② 低耐热性
③ 低导热性
《 Metallography and heat-treatment 》 多媒体教学课件
第十一章 非金属材料
课件制作：王晓丽
第一节 高分子材料
• 高分子材料:是指分子量很大（在104以上）的化合物， 即高分子化合物组成的一类材料的总称。
• 高分子材料有：有机高分子和无机高分子， 天然高分子和人工合成高分子材料。
• 在高聚物大分子之间一般是分子来链连接的，（靠分 子间力连接的）这一结合力—范德华力，称为次价力。
2、大分子链的构型与构象
• 1.构型（几何形状）：组成大分子链的链节在空间排列的 几何形状称为构型。 高聚物有线型(包括带支链的线型，即支链型)和网体型两 种构型。
• 2.构象：和其他物质分子一样，高聚物的分子链在不停的 运动，这种运动是由单链内旋转引起的。大分子链是由成 千上万个原子经共价键连接而成，其中以单键连接的原子， 由于热运动，两个原子可作相对旋转，即在保持键角、键 长不变的情况下，单键作旋转，称为内旋转。这种由于单 键内旋转所产生的大分子链的空间形象称为高分子链的构 象。
称为链节，链节重复排列的个数 n 称为聚合度。 • 聚合度越大，高聚物的大分子链越长，其分子量也就
愈大。
一． 基本概念
• 高聚物与具有明确分子量的低分子化合 物不同，同一高聚物因其聚合度不同，
大分子链的长短各异，其分子量也就各
不相同。通常所说高聚物的分子量是指 其分子量的统计平均值。
如：聚氯乙烯 CH2 CHCl n 量为20000～160000。
③增塑剂 用以提高树脂可塑性和柔性的添加剂。 ④稳定剂 用以防止受热、光等的作用使塑料过早老化。 ⑤着色剂 使塑料制品具有美观色彩并适合某些使用要求， 通常在塑料中加入有机染料或无机颜料。
的分子
二、高分子材料的合成方法
• 1、加聚（加成聚合）反应 • （1）均聚反应→均聚物 • （2）共聚反应→共聚物（非金属的“合
金”） • 2、缩聚反应→缩聚物
三．高聚物的结构特征
前面的学习知道金属材料的性能是它的组织 结构决定的，同样，对非金属材料也不例外，它 的性能特点仍然是由其组织结构决定的。 • 1、结合键 • 2、大分子链的构型与构象 • 3、 高聚物的聚集态
3、 高聚物的聚集态
• 固态高聚物存在着晶态和非晶态两种聚集状态。 • 晶态高聚物大分子呈规则排列；
非晶态高聚物的大分子呈乱混排列。 • 由于高聚物的分子链很大，结构复杂，其结晶组织与
低分子物质有很大的不同，存在着晶区和非晶区。 • 同一个大分子链可穿过几个晶区和非晶区。 • 在晶区内呈规则，有序排列，在非晶区内呈无序排列。 • 在高聚物中结晶是不完全的，而且总是晶态与非晶态
1、结合键
• 作为高聚物单体的低分子化合物必然具备不饱和的键， 如各种烯烃类化合物、环状化合物和含有特殊官能团 的化合物，在聚合反应中能形成两个以上的新键，把 单体低分子变成链节连接成大分子链。否则不能聚合 成大分子链，也就不能形成高聚物。
• 在高分子链中原子以共价键结合，这种结合力称为主 价力，高分子链内组成元素不同，原子间共价键的结 合力不同，聚合物的性能因而不同。
共存或全部非晶态。 • 常用结晶度来衡量其结晶倾向——晶区部分的体积或
重量的百分数称结晶度。
Байду номын сангаас 3、 高聚物的聚集态
• 结晶度高，反映其排列规则紧密，分 子之间的作用力强，因而刚性增加， 其强度、硬度、耐热性、耐蚀性提高， 反之，结晶度降低，说明其顺柔性增 大，而弹性、塑性和韧性相应提高。
• 高聚物的化学结构越简单，对称性愈 高，分子之间的作用力越大，其结晶 度愈高，反之，结晶度减少。如聚乙 烯比聚氯乙烯结晶度高。不论是无定 形（非晶态）高聚物还是结晶高聚物， 随温度的变化其物理，力学状态会发 生变化，以非晶态高聚物为例。
一． 基本概念
• 有机高分子化合物是由有机低分子化合物在一定条件 下聚合而成的，具有重复排列链状结构的高聚物。
• 如聚乙烯塑料就是由乙烯聚合而成的高分子材料。
n(CH2 CH2) 聚合CH2 CH2 n
• 低分子化合物（如乙烯CH2=CH2）称为单体。
• 大分子链重复排列的结构单元（如 CH2 CH2 ）
五、常用高分子材料
• （一）塑料 • （二）橡胶 • （三）胶粘剂
（一）塑料
• 以树脂为基材，按需要加入适当助剂，组 成配料，借助成型工具，可以在一定温度 和压力下塑制成一定形状和尺寸，经冷却 变硬或在成型的温度下交联固化变硬，成 为能保持这种形状和尺寸的制品，这样的 材料称为塑料。
（一）工程塑料
1、塑料的组成 1）合成树脂 是由低分子化合物通过缩聚或加聚反应
合成的高分子化合物，如酚醛树脂、聚乙烯等，是塑料的主要 组成，也起粘接剂作用。
2）添加剂 为改善塑料的性能而加入的其它组成，主 要有：
①填料或增强材料 填料在塑料中主要起增强作用或降低 成本。
②固化剂 可使树脂具有体型网状结构，成为较坚硬和稳 定的塑料制品。