第三章 工程材料
工程材料-第3章-C曲线
路基是道路的重要组成部分，C曲线用于确定路基的填筑材料、压 实度和排水设施等，以确保路基的稳定性和耐久性。
边坡支护
在道路边坡支护设计中，C曲线用于评估边坡的稳定性，为边坡加 固和防护提供依据和建议。
05
C曲线的研究进展与展望
C曲线研究的新方法与新技术
01
实验研究
02
计算模拟
通过实验手段，对C曲线进行精确测 量和表征，包括拉伸、压缩、弯曲等 实验，以及热处理、时效等实验条件 下的C曲线变化。
C曲线的物理意义
要点一
总结词
C曲线揭示了材料的弹性、塑性和屈服等力学行为，是评估 材料性能的重要依据。
要点二
详细描述
C曲线可以反映材料在不同应力水平下的变形行为。在曲 线的弹性阶段，材料表现出弹性变形，应力与应变呈线性 关系；在塑性阶段，材料发生塑性变形，应力与应变的关 系不再是线性；当应力达到材料的屈服点时，材料开始发 生屈服，即应力不再随应变的增加而增加。这些特征对于 评估材料的力学性能和安全性具有重要意义。
比较不同材料的C曲线， 评估其相变行为和性能特 点。
分析C曲线的特征点，确 定相变温度和相变速率。
根据实验结果，探讨工程 应用中材料选择和工艺优 化的可行性。
04
C曲线的工程应用实例
桥梁工程中的应用
桥梁设计
维修加固
C曲线在桥梁设计中用于确定桥墩、 桥跨和桥面等结构的形状和尺寸，以 满足强度、刚度和稳定性等要求。
功能材料
C曲线在功能材料中也有广泛的应用，如形状记忆合金、压电陶瓷等，通过对C 曲线的控制和调节，可以实现材料的功能性转变。
C曲线未来的发展趋势与展望
01
多尺度研究
未来C曲线的研究将更加注重多尺度研究，从微观结构出发，探究C曲
工程材料力学性能 第三章
❖ 因此，在力学性能试验中，直接用能量定性地表示 材料的力学性能特征；冲击韧性即属于这一类的力 学性能。
动、空气阻力以及轴承与测量
机构的摩擦消耗。
二 冲击韧性Ak:
❖ 1. Ak无明确的物理意义。 Ak除以缺口处的截面积，表示单位面积的平均值， 变成了纯粹的数学量 。
❖ 2.Ak相同的材料，韧性并不相同。 ❖ 3.Ak作为承受大能量冲击抗力指标或用来评定构件
寿命与可靠性的结构性能指标。
三.冲击弯曲试验主要用途 优点：测量迅速简便，所以冲击韧性 AK列为五大指 标之一 。
❖ 冷脆：指材料因温度的降低导致冲击韧性的急剧 下降并引起脆性破坏的现象。
3.对于屈服强度大致相同的材料，根据Ak值评定材料 对大能量冲击破坏的缺口敏感性。
如弹壳、防弹甲板等，具有参考价值： 4.评定低合金高强钢及其焊缝金属的应变时效敏感性。
第三节 低温脆性 一、 低温脆性 低温脆性:一些具有体心立方晶格的金属，如Fe、 Mo
不能对比。
1.摆锤冲断试样失去的位能 Ak=GH1—GH2， ❖ 试样变形和断裂所消耗的功，称为冲击吸收功.单
位为J。
❖ 冲击韧性：指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形 功和断裂功的能力，常用标准试样的冲击吸收功Ak 表示。
❖ 2.冲击吸收功Ak的大小并不能 真正反映材料的韧脆程度, 部
分功消耗于试祥扔出、机身振
❖ 当应变率大于10－2S-1时，力学性能显著变 化.
❖ 冲击力学性能试验方法揭示金属材料冲击 时的脆断趋势
土木工程材料(1)
❖体积安定性：水泥的体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中， 体积变化的均匀性。
❖强 度 等 级 ： 硅 酸 盐 水 泥 分 为 42.5 、 42.5R 、 52.5 、 52.5R 、 62.5、62.5R六个强度等级；其他五种水泥分为32.5、32.5R、 42.5、42.5R、52.5R六个等级。其中有代号R者为早强型水泥。
▪建筑石膏的应用：可拌制抹面灰浆，用于室 内墙面及顶棚抹灰，也可掺入其他材料制作石 膏板。
编辑ppt
二、水硬性胶凝材料
水泥： 水泥是土木工程建设中最重要的建筑材料之一。它不仅
大量应用于建筑工程中，而且还广泛用于公路、桥梁、铁 路、水利等工程中，它还是配制混凝土的重要材料。
我国常用水泥的主要品种有： ➢硅酸盐水泥
1 烧结多孔砖 烧结多孔砖是以粘土、页岩或煤矸石为主要原料 烧制的主要用于结构承重的多孔砖。烧结多孔砖的孔洞率一般在15 ％以上。在建筑中烧结多孔砖多用于砌筑六层以下的承重墙或高层 框架结构填充墙。多孔砖形状见图。
编辑ppt
烧结多孔砖和烧结空心砖
2 烧结空心砖 烧结空心砖是以粘土、页岩或粉煤灰为主要原料烧 制的空心砖。空心砖顶面有孔，孔大而少，而多孔砖孔小而多。空 心砖的孔洞率一般在30％以上。空心砖形状见图3-2。
➢普通硅酸盐水泥 ➢矿渣硅酸盐水泥 ➢火山灰质硅酸盐水泥 ➢粉煤灰硅酸盐水泥 ➢复合硅编酸辑p盐pt 水泥等
常用水泥的生产
❖硅酸盐水泥的生产：两磨一烧
❖其它品种水泥的生产：常用水泥中的其他几种类型是由 硅酸盐水泥熟料掺入一定量的混合材料经磨细而得到的。 混合材料指的是火山灰质混合材料、粉煤灰、粒化高炉矿 渣等。
（2）料石：经过人工或机械开采出 的较规则的块石。主要用于砌筑墙身、 踏步、拱和纪念碑、柱等。
工程材料-第3章-C曲线
一.钢在热处理时的冷却方式
温
保温
度
临界温度
热 加
连续冷却
等温冷却 时间
共析钢过冷奥氏体等温转变曲线
T℃ 700 600 500 400 300 200
0
A1
P S
T
A过冷
B上
Ms (240 ℃ )
珠光体的形成
首先在奥氏体的晶界上产生渗碳体晶核，渗碳 体的含碳量高于奥氏体，所以要将周围奥氏体 中的碳原子吸收过来，与此同时，使附近的奥 氏体含碳量降低, 为铁素体的形成创造了有利 条件，使这部分奥氏体转变为铁素体。 由于铁素体的溶碳能力很低，在其长大过程中 必须将过剩的碳转移到相邻的奥氏体中，从而 使相邻奥氏体区域中的含碳量升高，又为产生 新的渗碳体创造了条件。如此反复进行，奥氏 体最终完全转变为铁素体和渗碳体层片相间的 珠光体组织。
温 度
A1 A3 Acm加热保温 Nhomakorabea冷却
时间
钢加热时的转变
C -曲线
C-曲线是对碳钢加热得到奥氏体后，在冷 却过程中组织转变进行分析的工具。
钢的热处理工艺有两种冷却方式：
(1)等温冷却转变:就是使加热到奥氏体的钢， 先以较快的冷却速度冷到A1线以下一定的温 度，然后进行保温，使奥氏体在等温下发生 组织转变。
c.低温转变
奥氏体在240℃以下碳原子移动极为困难。 奥氏体只发生同素异构转变，由面心立 方的γ-铁，转变为体心立方的α—铁。原 奥氏体中所有的碳原子都保留在体心立 方晶格内，形成过饱和的α—铁。这种碳 在α—铁中的过饱和固溶体叫马氏体。
残余奥氏体
工程材料第三章答案
工程材料习题与辅导（第四版）朱张校姚可夫3.2 习题参考答案1. 解释名词热硬性、石墨化、孕育（变质）处理、球化处理、石墨化退火、固溶处理、时效答: 热硬性: 热硬性是指钢在高温下保持高硬度的能力（亦称红硬性）。
热硬性与钢的回火稳定性和特殊碳化物的弥散析出有关。
石墨化: 铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化。
孕育（变质）处理: 在液体金属中加入孕育剂或变质剂，以细化晶粒和改善组织的处理工艺。
球化处理: 在铁水中加入球化剂，以获得球状石墨的处理工艺称为球化处理。
石墨化退火: 使白口铸铁中的渗碳体分解成为团絮状石墨的退火过程。
固溶处理: 把合金加热到单相固溶体区，进行保温使第二相充分溶解，然后快冷（通常用水冷却），得到单一的过饱和固溶体组织的热处理工艺。
固溶处理可以使奥氏体不锈钢获得单相奥氏体组织，提高奥氏体不锈钢的耐蚀性。
固溶处理也在有色金属合金中得到应用。
有色金属合金（如铝合金）先进行固溶处理获得过饱和固溶体，然后再进行时效处理，析出细小、均匀、弥散分布的第二相，提高合金的强度和硬度。
时效: 固溶处理后得到的过饱和固溶体在室温下或低温加热时析出细小、均匀、弥散分布的第二相，合金硬度和强度明显升高的现象称为时效或时效硬化。
2. 填空题(1) 20是（优质碳素结构）钢，可制造（冲压件、焊接件、渗碳零件，如齿轮、销) .(2) T12是（优质碳素工具）钢，可制造（锉刀、刮刀等刃具及量规、样套等量具) .(3) 按钢中合金元素含量，可将合金钢分为（低合金钢) 、(中合金钢）和（高合金钢）几类。
(4) Q345(16Mn)是（低合金结构）钢，可制造（桥梁、船舶、车辆、锅炉等工程结构) .(5) 20CrMnTi是（合金渗碳）钢，Cr、Mn的主要作用是（提高淬透性、提高经热处理后心部的强度和韧性) , Ti的主要作用是（阻止渗碳时奥氏体晶粒长大、增加渗碳层硬度、提高耐磨性) ，热处理工艺是（渗碳后直接淬火、再低温回火) .(6) 40Cr是（合金调质）钢，可制造（重要调质件如轴类件、连杆螺栓、进汽阀和重要齿轮等) .(7) 60Si2Mn是（合金弹簧）钢，可制造（汽车板簧) .(8) GCr15是（滚珠轴承）钢，1Cr17是（铁素体型不锈）钢，可制造（硝酸工厂设备以及食品工厂设备) .(9) 9SiCr是（低合金刃具）钢，可制造（板牙、丝锥、钻头、铰刀、齿轮铰刀、冷冲模、冷轧辊等) .(10) CrWMn是（冷作模具）钢，可制造（冷冲模、塑料模) .(11) Cr12MoV是（冷模具）钢，可制造（冷冲模、压印模、冷镦模等) .(12) 5CrMnMo是（热模具）钢，可制造（中型锻模) .(13) W18Cr4V是（高速）钢，碳质量分数是（0.70%以上) , W的主要作用是（保证高的热硬性) , Cr的主要作用是（提高淬透性) , V的主要作用是（形成颗粒细小、分布均匀的碳化物，提高钢的硬度和耐磨性，同时能阻止奥氏体晶粒长大，细化晶粒) 。
工程材料第三章金属与合金的结晶
匀晶转变
α
2
L 2’
(α+β)
α
βⅡ
3
(α+β) (α+β)
α βⅡ
时间
一次α相 一次α的成分沿AC线变化到C点
析出
βⅡ 液相的成分沿AE线变化到E点
183℃
LE
αc + βD
三、二元共晶相图
共晶相图：二元合金系中两组元在液态能完全溶解，而 在固态互相有限溶解，并发生共晶转变的相图
（一）相图分析
其它相线：液相线，固相线，固溶线
合金系：两个或两个以上的组元按不同比例下配制成 的一系列不同成分的合金的总称
合金的结晶特点：
1.合金的结晶过程不一定在恒温下进行，而是在一个温 度范围内完成，而纯金属在恒温下完成； 2.合金的结晶不仅会发生晶体结构的变化，还会伴有化 学成分的变化，而纯金属仅发生晶体结构的变化。
合金结晶：非恒温结晶 一、二元合金相图的基本知识 合金相图：又称合金平衡图， 表示在平衡状态下，合金的组 成相和温度、成分之间关系的 图解
补充：共析相图 共析转变：在恒定的温度下，一个有特定成分的固相分解成另外
两个与母相成分不相同的固相的转变过程，与共晶转变类似，S点为 共析点
共析相图：发生共析转变的相图
第三章 金属与合金的结晶
思考题
什么是过冷度？ 什么是共晶转变？ 工业生产中常采用哪些方法细化晶粒，
改善铸件的性能？
本章到此结束。
ALB为液相线，开始结晶，液相线以上为液态，L； AαB为固相线，结晶终了，固相线以下为固态区，α； 液相线与固相线之间为两相共存区，L+α
分析
1.液、固相线不仅是相区分线，也是结晶时两 相的成分变化线
第三章建筑工程材料的基本性质
第三章建筑工程材料的基本性质第三章建筑工程材料的基本性质第一节建筑工程材料的分类建筑材料是指用于建造建筑物和构筑物，所用的材料，是建筑工程的物质基础，建筑材料涉及范围非常广泛，所有用建筑物施工的原材料，半成品，和各种构配件，零部件都可视为建筑材料。
由于建筑材料的种类繁多，而且在建筑物中起各种不同的作用，因此可以从不同的角度对其进行分类目前有新编常用建筑材料，由水泥，混凝土，砖瓦，砌块，木材，钢材，玻璃，陶瓷，管材管件，防水材料，砂石，灰浆，饰面保温材料。
1按技术发展分类传统的建筑材料―使用历史较长的，如：砖，瓦，砂，石及作为三大材的：水泥，钢材，木材，等。
新型的建筑材料―针对传统建筑材料而言，使用历史较短，尤其是新开发的建筑材料。
然而传统和新型的概念也是相对的，随着时间的推移动，原先被认为是新型建筑材料，若干年后可能就不一定在被认为是新型建筑材料，而传统建筑材料也可能随着新技术的发展，出现新的产品，成为了新型建筑材料，2按主要性能分类结构性能材料―主要指用于构造建筑结构部分的承重材料，如：水泥，骨料（包括砂，石，轻骨料等）混凝土外加剂，混凝土，砂浆，砖和砌块等墙体材料，钢筋及各种建筑钢材，公路和市政工程中大量使用的沥青混凝土等，在建筑物中主要利用其具有一定力学性能，功效材料―主要是在建筑物中发挥其力学性能以外，特长的材料，如：防腐涂料，防水材料，建筑涂料，绝热材料，防火材料，建筑玻璃，金属或塑料管道材料等，它们赋于建筑物以必要的防水功能，装饰效果，保温隔热功能，防火功能，维护采光功能，防腐蚀功能及给排水等功能，这些材料的一项或多项功能使建筑物具有或改善了使用功能，产生了一定的装饰美观效果也使人们对生活在一个安全，耐久，舒适，美观环境中的愿望得以实现。
3按化学性质分类：无机材料―大部分使用历史较长的建筑材料属此类，无机建材又分为：金属材料和非金属材料，前者如：钢筋及各种建筑钢材（属黑色金属，）有色金属：（如铜，及铜合金，铝，铝合金）及其制品，后者如水泥，骨料（包括砂，石，轻骨料等）混凝土，砂浆，砖和砌块等墙体材料，玻璃等。
工程材料第三章相关习题.doc
一、判断题20钢的碳含量低于40钢。
（对）钢的质量高低是按磷和硫的含量多少来分。
（对）钢若按质量分类分为低碳钢、中碳钢、高碳钢。
（错）灰铸铁中碳主耍以片状石墨形态存在。
（对）高速钢的主要特点是在高温（600°C）阶段仍可保持高的塑性. （错）铸钢的流动性好，铸铁的流动性差. （错）灰口铸铁的力学性能比球墨铸铁好. （错）球墨铸铁可以用热处理来强化。
（对）灰铸铁的减震性能比钢好。
（对）合金钢的力学性能低丁非合金钢，且价格也低丁•非合金钢。
（错）二、选择题下列牌号中哪个属于沸腾钢（B）A.Q345BB.08FC.W6Mo5Cr4V2A影响灰铸铁力学性能的主耍因素是（B）A、基体组织13、石墨C、热处理方法下列哪种钢的淬透性最好（B）A.ZGMnl3B.W18Cr4VC.40Cr下列哪种组织的塑性最好（A）A.铁素体B.渗碳体C.马氏体可以发生同素异构转变的金属有（A）A、FeB、AlC、Cu共析钢室温下的平衡组织为（B）A、铁素体13、珠光体C.渗碳体影响钢淬透性的因素主耍是（B）A、碳的影响B、合金元素的影响C、加热温度影响灰铸铁力学性能的主要因索是（B）A、基体组织B、石墨C、热处理方法三、填空题热处理主耍分（加热）、（保温）和（冷却）三个阶段。
珠光体是（铁素体）和（渗碳体）的机械混合物。
在相图中,AECF线是個相线）、ES线是（溶解度曲线）线。
若按含碳量來分，碳钢可分为（低碳）钢、（中碳）钢和（高碳）钢。
四、名词解释1、屈服强度 ------ 试样产生0.2%的残余伸长变形时所对应的应力为条件屈服强度，BP屈服强度。
2、疲劳极限------ 材料在循环的应力作用下承受无数次循环而不断裂的最大应力值°3、过冷度-------- 理论结晶温•度与实际结晶温度之差。
4、固溶体-------- 溶质元子溶解在溶剂品格中仍保持溶剂晶格类型的金属晶体。
5、等温转变------ 钢经奥氏体化后冷却到相变点以下的温度区间内筹温保持时，过冷奥氏体发生的转变。
- 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)。
【正确答案】：A 【答案解析 】：钢筋的性能：冷弯 性能是指钢材在常温下承受变形的 能力，是钢材的重要 工艺性能。参见教材 P90。 【该题针对“钢筋”知识点进行考核】 6、胶合板一般是（ ）层的奇数，并以层数取名，如三合板、五合板等。 A.3～9 B.5～11 C.3～13 D.5～15
【正确答案】：C 【答案解析】：胶合板一般是3～13层的奇数，并以层数取名，如三合板、五合板等。 参 见教材 P91。 【该题针对“木材”知识点进行考核】 7、大量应用在家具制作、室内装修、车船装修方面的木材是（ ）。 A.胶合板 B.纤维板 C.细木工板 D.饰面刨花板
)。（2011年真题）
【正确答案】：C 【答案解析】：参见教材 P94。 【该题针对“水泥”知识点进行考核】 11、火山灰质硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料和（ 制成的，其代号为 P?P。 A.20％～70％ B.20％～50％ C.20％～40％ D.50％～70％
）的火山灰质混合材料、适量石膏磨细
【正确答案】：B 【答案解析】：参见教材 P94。 【该题针对“水泥”知识点进行考核】 12、适用于钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土结构，包括受反复冰冻的结构中的是（ ）。 A.火山灰质硅酸盐水泥 B.普通硅酸盐水泥 C.矿渣硅酸盐水泥 D.粉煤灰硅酸盐水泥
【正确答案】：B 【答案解析】：参见表3.1.3 五种水泥的主要特性及适用范围：普通硅酸盐水泥适用于制造 地上、地下及水中的混凝土、钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土结构，包括受反复冰冻的结 构；也可配制高强度等级混凝土及早期强度要求高的工程。参见教材 P95。 【该题针对“水泥”知识点进行考核】 13、以下关于铝酸盐水泥的特性的说法，不正确的是（ ）。 A.具有一定的耐高温性质
第三章 工程材料 [题目答案分离版]题 1、常用于非预应力混凝土结构中的钢筋是（ ）。（2009年真题） A.CRB500和 HRB335钢筋 B.HRB235和 HRB500钢筋 C.热处理钢筋 D.冷拔低碳钢丝 【正确答案】：A 【答案解析 】：热轧钢筋：综合钢 筋的强度、塑性、工艺性和经济性 等因素，非预应力钢 筋混凝土可选用 HPB235、HRB335和 HRB400钢筋，而预应力钢筋混凝土则宜选用 HRB500、HRB400和 HRB335钢筋。冷轧带肋钢筋分为 CRB500、CRB650、CRB800、 CRB970、CRB1170五个牌号 。CRB500用于非预应力钢筋混凝土，其他牌号用于预应力 混凝土。 参加教材 P88。 【该题针对“钢筋”知识点进行考核】 2、（ ）是钢筋的最主要性能。 A.抗拉性能 B.冷弯性能 C.冲击韧性 D.硬度
【正确答案】：A 【答案解析】：砌筑毛石砌体用砂应选用粗砂。参见教材 P117。 【该题针对“砂石”知识点进行考核】 17、砂按细度模数 Mx 分为粗、中、细三种规格，其中中砂的细度模数为（ ）。 A.3.0～2.3 B.2.2～1.6 C.1.6～0.9 D.3.1～3.7
参见教材 P93。 【该题针对“水泥”知识点进行考核】 9、判定硅酸盐水泥是否废弃的技术指标是( A.体积安定性 B.水化热 C.水泥强度 D.水泥细度
)。（2011年真题）
【正确答案】：A 【答案解析】：参见教材 P93。 【该题针对“水泥”知识点进行考核】 10、．可用于有高温要求的工业车间大体积混凝土构件的水泥是( A.硅酸盐水泥 B.普通硅酸盐水泥 C.矿渣硅酸盐水泥 D.火山灰质硅酸盐水泥
【正确答案】：B 【答案解析 】：屈强比愈小，反映 钢材受力超过屈服点工作时间的可 靠性愈大，因而结构 的安全性愈高。但屈强比太小，则反映钢材不能有效地被利用。参见教材 P89。 【该题针对“钢筋”知识点进行考核】 4、钢材的（ ）是指表面层局部抵抗较硬物体压入产生塑性变形的能力。 A.冷弯性能 B.冲击韧性 C.耐疲劳性 D.硬度
【正确答案】：D 【答案解析】：参见教材 P96。 【该题针对“水泥”知识点进行考核】 15、砂的粗细程度和颗粒级配通过（ A.分层法 B.稠度法 C.坍落度法 D.筛分析法
）确定。
【正确答案】：D 【答案解析】：砂的粗细程度和颗粒级配通过筛分析法确定。参见教材 P97。 【该题针对“砂石”知识点进行考核】 16、砌筑毛石砌体用砂应选用（ ）。 A.粗砂 B.中砂 C.细砂 D.以上皆可
【正确答案】：D 【答案解析 】：钢材的硬度是指表 面层局部抵抗较硬物体压入产生塑 性变形的能力、保证 值常用布氏硬度值 HB 表示。参见教材 P90。 【该题针对“钢筋”知识点进行考核】 5、（ ）是指钢材在常温下承受变形的能力，是钢材的重要工艺性能。 A.冷弯性能 B.伸长率 C.抗弯性能 D.抗拉性能
B.耐腐蚀性较差 C.可用于配制不定型耐火材料 D.不宜用于大体积混凝土工程
【正确答案】：B 【答案解析】：铝酸盐水泥具有一定的耐高温性质，耐腐蚀性较好。参见教材 P96。 【该题针对“水泥”知识点进行考核】 14、铝酸盐水泥主要适宜的作业范围是( )。（2011年真题） A.与石灰混合使用 B.高温季节施工 C.蒸气养护作业 D.交通干道抢修
【正确答案】：D 【答案解析 】：饰面刨花板由于材 质均匀、花纹美观、质量较小等原 因，大量应用在家具 制作、室内装修、车船装修等方面。参见教材 P92。 【该题针对“木材”知识点进行考核】 8、水泥初凝时间不合格，该水泥（ ）。 A.报废 B.降级使用 C.视为不合格 D.减少用量
【正确答案】：A 【答案解析】：水泥初凝时间不合格要求，该水泥报废；终凝时间不合要求，视为不合格。