金属材料学总复习共40页文档
金属材料复习资料
金属材料复习资料1、《金属材料学》这门课的核心内容是什么？答：钢的合金化原理2、合金元素在钢中的存在方式有哪几种？简要说明。
答：溶于固溶体（奥氏体、铁素体、马氏体等），有间隙型和置换型两类形成各类碳化物和氮化物存在于金属间化合物，常见于高速钢中各类夹杂物（氧化物or硫化物）自由态，极少数元素，如Pb3、钢种常见碳化物的类型？并按结构和性能进行分类。
答：第一类简单点阵结构的碳化物MC or M2C，硬度、熔点高，稳定性好第二类复杂点阵结构的碳化物M3C、M7C3、M23C6、M6C，硬度、熔点较低，稳定性差。
其中M6C型碳化物为复杂点阵结构，但性能接近于简单点阵结构的碳化物4、影响合金元素在钢中固溶度大小的因素主要有哪几个？答：合金元素在钢中的固溶形式主要为置换固溶和间隙固溶。
铁基固溶体中合金元素的固溶度主要取决于合金元素与钢基体的点阵结构、原子尺寸因素和电子结构。
铁的间隙固溶体是较小原尺寸的合金元素存在于Fe晶体的间隙位置所组成固溶体，主要取决于Fe基体的晶体结构和间隙元素的原子尺寸。
5、提高钢淬透性的方法和主要作用是什么？答：提高钢淬透性即为提高钢淬火时获得马氏体的能力。
添加合金元素是提高钢淬透性的主要方法，同时必须要保证足够的奥氏体化加热温度，以确保合金元素溶于奥氏体中。
提高钢淬透性的合金元素主要有Mn、Cr、Si、Ni、C等，合金元素的复合使用对提高钢淬透性的作用更加显著。
通过提高淬透性，一方面可使得工件得到均匀而良好的力学性能，同时可在淬火时采用较为缓和的冷却介质，减少工件的变形与开裂倾向。
1、解释为何4Cr13钢中含碳量为0.4%左右（质量分数），但已经属于过共析钢。
答：Cr元素使共析S点向左移动，当Cr含量达到一定程度时，S点已左移到小于0.4%C，所以4Cr13是属于过共析钢。
2、解释为何应严格控制钢中杂质元素S、P的含量。
答：S能形成FeS，其熔点为989℃，钢件在大于1000℃的热加工温度时FeS会熔化，所以易产生热脆；P能形成Fe3P，性质硬而脆，在冷加工时产生应力集中，易产生裂纹而形成冷脆。
金属学总复习
• b、断面收缩率的计算： 、断面收缩率的计算：
Ψ=Biblioteka S0-S1 S0×100%
• 3.硬度：金属材料抵抗局部变形的能力。 硬度：金属材料抵抗局部变形的能力。 硬度 • 常用硬度种类：布氏硬度（HB）、洛氏硬度(HRA、HRB、 常用硬度种类：布氏硬度（ ）、洛氏硬度 、 、 ）、洛氏硬度 HRC)和维氏硬度 和维氏硬度(HV)。 和维氏硬度 。 • 应用： 应用： • 布氏硬度主要用于测量较软的材料，如有色金属、灰口铸 布氏硬度主要用于测量较软的材料，如有色金属、 铁。 • 洛氏硬度主要用于硬质合金、淬火钢。 洛氏硬度主要用于硬质合金、淬火钢。 • 维氏硬度主要用于测量渗碳层、渗氮层的硬度。 维氏硬度主要用于测量渗碳层、渗氮层的硬度。
正电阻温度系数： ， 正电阻温度系数： T↑，正离子或原子振幅 加大，阻碍电子的通过， 。 加大，阻碍电子的通过，R↑。 具有金属光泽：自由电子易吸收可见光粒 具有金属光泽： 能量↑→跃迁到高能级 跃迁到高能级→跳回原低能级 子→能量 跃迁到高能级 跳回原低能级 能量 →可见光粒子能量释放。 可见光粒子能量释放。 可见光粒子能量释放
第七章钢的热处理原理
• 热处理的定义、热处理过程的三个阶段、 热处理的目的 • 热处理的分类。 • 钢热处理的条件： ①α→ γ 固态相变；② C 溶解度显著变化。 • 钢加热的目的：完全奥氏体化 • 奥氏体化的过程及影响奥氏体化的因素。 • 奥氏体晶粒度的等级划分。
• 5、疲劳强度：金属材料在无数次循环应力或交 、疲劳强度：金属材料在无数次循环应力 无数次循环应力或
变载荷作用下而不致引起断裂的最大应力 作用下而不致引起断裂的最大应力， 变载荷作用下而不致引起断裂的最大应力，用σ-1 表示。 表示。 • 零件的疲劳断裂过程可分为裂纹产生 裂纹扩展 裂纹产生、裂纹扩展 裂纹产生 和瞬间断裂 瞬间断裂三个阶段 。 瞬间断裂 • 金属材料的化学性能包括抗氧化性、耐蚀性、高 金属材料的化学性能包括抗氧化性、耐蚀性、 氧化性 温稳定性。 温稳定性。 • 金属材料的工艺性能：铸造性能、锻造性能、焊 金属材料的工艺性能：铸造性能、锻造性能、 接性能、 接性能、切削加工性能
金属材料学复习资料
金属材料学复习资料题型：判断，选择，简答，问答第一章1.要清楚的三点：1)同一零件可用不同材料及相应工艺。
例：调质钢；工具钢代用调质钢：在机械零件中用量最大，结构钢在淬火高温回火后具有良好的综合力学性能，有较高的强韧性。
适用于这种处理的钢种成为调质钢。
调质钢的淬透性原则，指淬透性相同的同类调质钢可以互相代用。
2)同一材料，可采用不同工艺。
例：T10钢，淬火有水、水-油、分级等。
强化工艺不同，组织有差别，但都能满足零件要求。
力求最佳的强化工艺。
淬火冷却方式常用水-油双液淬火、分级淬火。
成本低、工艺性能好、用量大。
3)同一材料可有不同的用途。
例：60Si2Mn有时也可用作模具。
低合金工具钢也可做主轴，GCr15也可做量具、模具等。
60Si2Mn是常用的硅锰弹簧钢，主要用于汽车的板弹簧。
低合金工具钢可制造工具尺寸较大、形状比较复杂、精度要求相对较高的模具。
GCr15只在对非金属夹杂物要求不严格时，制作切削工具、量具和冷轧辊等。
2.各种强化机理（书24页）钢强化的本质机理：各种途径增大了位错滑移的阻力，从而提高了钢的塑性变形抗力，在宏观上就提高了钢的强度。
1)固溶强化：原子固溶于钢的基体中，一般都会使晶格发生畸变，从而在基体中产生弹性应力场，弹性应力场与位错的交互作用将增加位错运动的阻力。
从而提高强度，降低塑韧性。
2)位错强化：随着位错密度的增大，大为增加了位错产生交割、缠结的概率，所以有效阻止了位错运动，从而提高了钢的强度。
但在强化的同时，也降低了伸长率，提高了韧脆转变温度。
3)细晶强化：钢中的晶粒越细，晶界、亚晶界越多，可有效阻止位错运动，并产生位错塞积强化。
细晶强化既提高了钢的强度，又提高了塑性和韧度，所以是最理想的强化方法。
4)第二相强化：钢中微粒第二相对位错有很好的钉扎作用，位错通过第二相要消耗能量，从而起到强化效果。
根据位错的作用过程，分为切割机制和绕过机制。
根据第二相形成过程，分为回火时第二相弥散沉淀析出强化；淬火时残留第二相强化。
金属材料知识点复习汇总
金属材料知识点复习汇总1、金属材料包括？答：纯金属以及它们的合金。
2、金属的使用的顺序？目前世界年产量前三的金属由多到少的顺序？答：铜铁铝；铁>铝>铜3、纯金属的物理性质？答：共性：有光泽、导电性、导热性、延展性。
特性：大多数金属都呈银白色，但铜是紫红色，金呈黄色。
在常温下，大多数金属都是固体，但汞是液体。
4、金属之最（1）地壳中含量最高的金属元素——铝（2）人体中含量最高的金属元素——钙（3）目前世界年产量最高的金属——铁（4）熔点最高的金属——钨（常用作灯丝）（5）熔点最低的金属——汞（俗称水银，体温计中的液体物质）5、合金概念？答:合金是指在金属中加热融合某些金属或非金属而制得的具有金属特征的物质，属于混合物6、合金的特征？答：硬度大，熔点低，抗腐蚀性能好。
7、常见的铁合金及它们的区别答:生铁，含碳量为2％~4.3％钢，含碳量为0.03％~2％区别：含碳量不同8、钛和钛合金的优点？答：钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料，它们具有很多优良的性能，如：熔点高，密度小，可塑性好，易于加工，机械性能好，尤其抗腐蚀性能好，，与人体有很好的相容性，因此可以用来制造人造骨。
9、铝抗腐蚀性能好的原因？答:铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝的进一步氧化，因此，铝具有很好的抗腐蚀性能。
10、真金不怕火炼说明？答：说明金的化学性质不活泼，即使在高温时也不与氧气反应。
11、镁铝铁铜分别与氧气反应的化学方程式。
答：2Mg+O2点燃2MgO 4Al+3O22Al2O32Cu+O2△2CuO 3Fe+O2点燃Fe3O412答：镁剧烈反应，产生大量气泡。
Mg+2HCl MgCl2+H2↑Mg+H2SO4MgSO4+H2↑铝剧烈反应，产生大量气泡。
2Al+6HCl AlCl3+3H2↑2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2↑锌反应较剧烈，有较多气泡产生。
Zn+2HCl ZnCl2+H2↑Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑铁有少量气泡产生，溶液有无色变为浅绿色。
金属材料学 总结
2.对马氏体淬透性的影响
《金属材料学》 复习总结
复习总结
本课程共三部分 第一部分：第1章 钢的合金化概论
（合金元素的作用） 第二部分：第2～第8章
具体钢铁材料分析讨论 第三部分：第9～第11章
Al、Cu、Ti有色金属
第一部分
序论：略 第1章：钢的合金化概论 一、合金元素 1.合金元素：是指特别添加到钢中为了保证获得所要求的
（3） 按对奥氏体层错能的影响分类
提高奥氏体层错能元素 Ni，Cu等
降低奥氏体层错能元素 Mn，Cr等
2、钢中合金元素分布（存在形式）
（1）合金元素在钢中分布或存在形式有4种
形成非金属相（非金属夹杂） 溶入固溶体 形成强化相（化合物相） 游离态存在或自由存在 （2）合金元素在晶界偏聚（或晶界内吸附） 什么叫晶界偏聚？产生的原因？晶界偏聚特点 如何用晶界偏聚理论解释钢的第二类回火脆性？
好的焊接性能
（3）耐大气腐蚀性能
（4）经济性能要求
2.化学成分及合金化特点（我国）
1.低碳(低于0.2％)，低合金 2.主加元素Mn，一般低于2％ （基本上不加Cr，
Ni） 固溶强化，细化晶粒 3.附加元素：Al，V，Ti，Nb 细化晶粒，沉淀强化 4.加Cu，P改善耐大气腐蚀性能 5.加入微量稀土元素 脱S，去气，净化材质，改变夹杂物形态与分布。
2.控制轧制的工艺方法
（1）在高温下，再结晶区变形； （2）在紧邻Ar3以上的低温无结晶区变形； （3）在A－F两相区变形
金属材料学--工程材料基础期末考试复习资料
金属材料学—工程材料基础第一章，钢的合金化原理一，合金元素及其分类1、合金元素：为使钢获得预期的性能而有意识地加入碳钢中的元素。
按与碳的亲和力大小，合金元素可分为：非碳化物形成元素：Ni，Co，Cu，Si，Al，N，B等碳化物形成元素：Ti，Zr，Nb，V，W，Mo，Cr等此外，还有稀土元素：Re2、合金元素对钢中基本相的影响1）合金元素可溶入碳钢三个基本相中：铁素体、渗碳体、和奥氏体中。
分别形成合金铁素体、合金渗碳体和合金奥氏体。
合金元素在铁基体和奥氏体中起固溶强化作用。
固溶强化：利用点缺陷对金属基体进行强化的一种合金化方法。
方式是通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属强度、硬度升高。
2）当钢种碳化物形成元素含量较高时可形成一系列合金碳化物，如：MC, M2C,M23C6、M-C3和M3C 等。
合金元素之间也可以形成化合物即金属间化合物，一般来说，合金碳化物以及金属间化合物的熔点高、硬度高，加热时难以溶入奥氏体，故对钢的性能有很大的影响。
3、合金元素对钢中相平衡的影响按合金元素对Fe-C相图上的相区的影响，将合金元素分为两大类：扩大γ区的元素：奥氏体形成元素。
在γ-Fe中有较大的溶解度，并能稳定γ相的元素，使A3下降、A4上升。
Mn，Ni，Co，C，N，Cu。
扩大α区的元素：铁素体形成元素：在α-Fe中有较大溶解度并使γ-Fe不稳定的元素。
能缩小γ相区，扩大α相存在的温度范围，使A3上升、A4下降。
如Cr、V、Mo、W、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr 等。
扩大奥氏体区的直接结果是使共析温度下降；而缩小奥氏体区则使共析温度升高。
因此，具有共析组织的合金钢碳含量小于0.77％，同样，出现共晶组织的最低含碳量也小于2.11％。
4、合金元素对钢中相变过程的影响1）对加热时奥氏体形成元素过程的影响a 对奥氏体形核的影响：Cr、Mo、W、V等元素强烈推迟奥氏体形核；Co、Ni等元素有利于奥氏体形核。
b 对奥氏体晶核长大的影响：V、Ti、Nb、Zr、Al 等元素强烈阻止奥氏体晶粒的长大；C、P、Mn（高碳）促使奥氏体晶粒长大；Al、Si、Mn对奥氏体形成速度影响不大。
金属材料学-复习总结
2）合金工具钢：含碳量小于1％时用千分之几表示， 如 9SiCr，9Mn2V等。
含碳量大于1％时不标碳含量，如 Cr12MoV， CrWMn等。
• （2）合金元素含量（Cr轴承钢和低Cr工具 钢除外）
• 1）平均含量少于1.5％的合金钢仅表示元 素，一般不标含量, V、Ti、B、RE除外
• 2） 含量在1.5％～2.49％，2.5％～3.49 ％，…22.5％～23.49％…
之间的应用基础科学。
• MSE四要素
–使用性能 –材料的性质 –结构与成分 –合成与加工
使用性能 性质
制备与加工
成分与结构
• •
•工程材料
• • •
按化学成分分：
黑色金属材料
金属材料 有色金属材料
陶瓷材料
氧化物陶瓷（Al2O3,SiO2,MgO,ZrO2) 非氧化物陶瓷（SiC, Si3N4等）
（一） 按与Fe相互作用分类
1.奥氏体形成元素 C, N, Cu, Mn, Ni, Co
2.铁素体形成元素 Hf, Zr, Ti, Ta, Nb, V, W, Mo, Cr, Si, Al
能与α－Fe形成无限固溶体Cr、V； 能与γ－Fe形成无限固溶体Co、Mn、Ni
•
质量等级为A的沸腾钢
•
2.2.2 优质碳素结构钢编号原则
• 钢号以碳的平均质量万分数表示。 • 如20、45等。 20表示含C：0.20%（万分之20）。 • 类似的 • 10，20，35，10F等
2.2.3 碳素工具钢编号原则
• 碳素工具钢都是高级优质钢或特级优质钢 • 用“T”（碳）＋表示含碳量千分之几的数
0.045
0.035
0.035
0.030
金属材料学总复习资料
金属材料学总复习资料引言金属材料学是材料科学中的重要分支，研究金属材料的性质、结构以及制备工艺等方面。
本文档旨在为金属材料学的学习者提供一份全面的复习资料，以帮助他们更好地理解和掌握金属材料学的关键概念和理论。
本文档将涵盖金属材料的分类、晶体结构、性能测试以及常见金属材料的应用等内容。
一、金属材料的分类根据金属材料内在的性质和用途，金属材料可以分为以下几类：1.纯金属：由单一金属元素组成，具有较高的热导性和电导性，例如铜、铝等。
2.合金：由两种或两种以上金属元素组成，具有较好的力学性能和耐腐蚀性，例如钢、铝合金等。
3.亚稳金属：具有一定的稳定性，但在特定条件下可能发生相变，例如亚稳钢。
4.非晶金属：由无定形结构的金属原子组成，具有高强度和高韧性，例如非晶合金。
二、金属材料的晶体结构金属材料的晶体结构是衡量其性能和特性的重要因素。
晶体结构可以通过以下几种方式进行分类：1.面心立方结构（FCC）：最密堆积方式，常见金属材料如铜、铝等即采用此结构。
2.体心立方结构（BCC）：次密堆积方式，常见金属材料如铁、钨等即采用此结构。
3.密排六方结构（HCP）：常见金属材料如钛、锌等即采用此结构。
理解金属材料的晶体结构可帮助我们更好地理解它们的物理、化学和力学性质，并为后续的材料加工和应用提供指导。
三、金属材料的性能测试金属材料的性能测试是评估其质量和可靠性的重要手段。
常见的金属材料性能测试包括以下几个方面：1.强度测试：包括抗拉强度、屈服强度、抗压强度等。
2.硬度测试：常用方法有布氏硬度、洛氏硬度等。
3.韧性测试：通常使用冲击试验和拉伸断裂试验来评估材料的韧性。
4.热性能测试：包括热膨胀系数测试、热导率测试等。
通过对金属材料的性能测试，我们可以了解其结构与性能之间的关系，并确定最适用于特定应用的材料。
四、常见金属材料及其应用金属材料广泛应用于各个领域，下面列举了一些常见的金属材料及其应用：1.铜：具有良好的导电性能和导热性能，广泛应用于电器、建筑等领域。