工程材料4
工程材料第四章作业
工程材料第四章作业一、名词解释1、固溶强化2、相组成物、组织组成物3、晶内偏析二、填空1、合金中的基本相结构, 有＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿两类。
2、固溶体中含量较多的元素称为＿＿＿＿＿＿, 含量较少的元素称为＿＿＿＿＿, 固溶体的晶格与＿＿＿＿＿＿元素的晶格相同。
3、按＿＿＿＿＿原子在＿＿＿＿＿晶格中所处位置不同, 可将固溶体分为＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿两类。
4、二元合金相图中最多可有相平衡共存，在相图中表现为线。
5、二元合金相图中的恒温转变包括＿＿＿＿＿反应、＿＿＿＿＿反应和＿＿＿＿＿反应。
三、判断( ) 1、间隙固溶体一定是无限固溶体。
( ) 2、固溶强化的本质是溶质原子的溶入使溶剂晶格发生了畸变所致。
( ) 3、物质从液态到固态的转变过程称为“结晶”。
( ) 4、合金中的相构成了组织，组织决定了合金的性能。
( ) 5、固溶体合金平衡结晶过程中，由于不同温度结晶出来的固溶体成份不同，因而结晶后所得的固溶体成份也是不均匀的。
( ) 6、合金中的相、相的成分和相对量、组织形态、晶粒大小都可在相图上反映出来。
四、选择1、合金中成分、结构和性能相同的均匀组成部分称为( )。
A、组元；B、相；C、组织2、若A、B两组元形成化合物相, 则该相晶体结构( )。
A、与A相同；B、与B相同；C、与A、B不同3、当非金属原子与金属原子直径比( )时, 将形成间隙相。
A、<.0.59；B、>0.59；C、>0.614、二元相图的杠杆定律用于确定两相区中两相的( )。
A、成份；B、相对重量；C、晶体结构7、两组元在液、固态都无限互溶所构成的相图是( )相图。
A、匀晶；B、共晶；C、包晶8、共折转变的产物属于( )。
A、单相固溶体；B、机械混合物；C、金属化合物9、固溶体合金中产生晶内偏析是因为( )。
A、冷却较快, 原子扩散来不及充分进行；B、结晶时无限缓慢冷却, 使高熔点组元过早结晶；C、结晶过程的温度变化范围太大。
工程材料第4章习题答案
• 14、包晶偏析---由于包晶转变不能充分进 14、 包晶偏析---由于包晶转变不能充分进 --行而产生化学成分不均匀的现象。 行而产生化学成分不均匀的现象。P • 15、组织组成物---在显微镜下能清楚地区 15、组织组成物-----在显微镜下能清楚地区 别一定形态特征的组成部分, 别一定形态特征的组成部分,该组成部分称 为组织组成物。 为组织组成物。 P45
• 5、间隙化合物---由过渡族金属元素与原 间隙化合物-----由过渡族金属元素与原 子半径较小的C.N.H.B C.N.H.B等非金属元素形成的 子半径较小的C.N.H.B等非金属元素形成的 化合物。 化合物。P35 • 6、渗碳体---是钢铁中一种最重要的具有 渗碳体-----是钢铁中一种最重要的具有 复杂结构的间隙化合物， 复杂结构的间隙化合物，碳原子直径与铁 原子直径之比为0.61 0.61。 原子直径之比为0.61。 P35 • 渗碳体--- Fe的化合物 ---C 的化合物（ ）。P47 渗碳体---C与Fe的化合物（Fe3C）。P47 • 7、合金渗碳体---渗碳体具有复杂的斜方 合金渗碳体-----渗碳体具有复杂的斜方 晶格， 晶格，其中铁原子可以部分地被其他金属 原子所置换，形成以渗碳体为基的固溶体。 原子所置换，形成以渗碳体为基的固溶体。 P36
• 8、相图---是一种简明的示意图，它清楚 相图---是一种简明的示意图， ---是一种简明的示意图 地表明了合金系中各种相的平衡条件以及 相与相之间的关系。 相与相之间的关系。 • 9、共晶转变---成分为E点的液相Le同时结 共晶转变---成分为E点的液相Le ---成分为 Le同时结 晶出两种成分和结构都不相同的固相αM αM＋ 晶出两种成分和结构都不相同的固相αM＋ 这种转变称为共晶转变。 βN 这种转变称为共晶转变。P40 • 10、共析转变---从一个固相中同时析出成 10、共析转变-----从一个固相中同时析出成 分和晶体结构完全不同的两种新固相的转 变过程。 变过程。P45
土木工程材料4_混凝土实验报告_模板
同济大学.材料学院.建筑材料研究所土木工程材料.实验.2014 混凝土实验报告组号专业学号姓名混凝土原材料与配合比1.1.原材料原材料2.2.基本要求基本要求3.3.配合比配合比一、拌合物坍落度实验㈠实验目的㈡实验流程㈢实验记录与计算实验编号坍落度坍落度//mm粘聚性观测保水性观测个值差值平均值1 2 调整方法：调整后坍落度：粘聚性：保水性：㈣备注二、拌合物表观密度实验㈠实验目的㈡实验流程㈢实验记录与计算同济大学.材料学院.建筑材料研究所建筑材料研究所 土木工程材料.实验.2014 实验序号实验序号筒体积/L混凝土质量/kg表观密度/(kg/m 3) 个值个值 平均值平均值 1 2 ㈣ 备注三、混凝土抗压强度实验㈠ 实验目的㈡ 实验流程 1.1.试件成型：试件成型：试件成型：2.2.加载速度换算：加载速度换算：加载速度换算：要求的速度要求的速度（MPa/s ）× 试件受压面积 ＝ 操作时速度（KN/s ）3.3.强度测试：强度测试：强度测试： ㈢ 实验记录与计算试件尺寸：试件尺寸： 养护条件：养护条件： 成型日期：成型日期： 年 月 日 测强日期：测强日期： 年年 月月 日日 龄期：龄期： 天天 组 次 破坏荷载破坏荷载 (KN) 强度强度 (MPa) 与中间值之差与中间值之差(％)代表值代表值 (MPa)预估28d 强度(MPa)平均值平均值 (MPa) 标准差标准差 (MPa)123456注：若龄期不足28d 28d，则预估，则预估28d 强度强度(MPa) (MPa)同济大学材料学院建筑材料研究所建筑材料研究所 土木工程材料实验.2014 第 组试件详细计算过程：组试件详细计算过程：组试件详细计算过程： ① 单块抗压强度单块抗压强度②与中间值之差②与中间值之差③ 强度代表值强度代表值④ 预估28d 强度强度((若龄期不足28d 时)㈣ 结果评定 1.(1.(预估预估预估))强度评定强度评定((按非统计法按非统计法) )2.(2.(预估预估预估))强度等级评定强度等级评定3.3.生产管理水平评定生产管理水平评定生产管理水平评定。
工程材料力学第四章轴向拉压杆的变形
拉(压)杆的纵向变形 （轴向变形） 基本情况下(等直杆，两端受轴向力)：
纵向总变形Δl = l1-l （反映绝对变形量）
l 纵向线应变 （反映变形程度） l
1
fl
f ( x x)
x
f
l
x
x
沿杆长均匀分布 的荷载集度为 f 轴力图
fx
微段的分离体
y
pbd 2b 0
pd 2
13
所以
pd (2 10 Pa)(0.2m) -3 2 2(510 m)
6
4010 Pa 40 MPa
6
14
2.
如果在计算变形时忽略内压力的影响，则可认为
薄壁圆环沿圆环切向的线应变e(周向应变)与径向截面上
的正应力s 的关系符合单轴应力状态下的胡克定律，即
ν
亦即
- n
低碳钢(Q235)：n = 0.24~0.28。
7
思考：等直杆受力如图，已知杆的横截面面积A和材料的 弹性模量E。
1.列出各段杆的纵向总变形ΔlAB，ΔlBC，ΔlCD以及整个 杆纵向变形的表达式。
2.横截面B, C及端面D的纵向位移与各段杆的纵向总变
形是什么关系？
uB L1
22
作业：4-7,4-91 Pa ~ 2.101011 Pa 200GPa ~ 210GPa
l 1 FN 胡克定律的另一表达形式： l E A
E
←单轴应力状态下的胡克定律
6
横向变形因数(泊松比)(Poisson’s ratio)
单轴应力状态下，当应力不超过材料的比例极限时，
工程材料第四章习题答案
工程材料作业（4）答案1.解释下列现象:(1) 在相同含碳量下，除了含Ni和Mn的合金钢外，大多数合金钢的热处理加热温度都比碳钢高。
奥氏体形成分为形核、长大、残余渗碳体溶解，奥氏体均匀化4阶段。
多数合金元素减缓A形成，Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素与碳亲和力大，形成的合金元素的碳化物稳定、难溶解，会显著减慢碳及合金元素的扩散速度。
但为了充分发挥合金元素的作用，又必须使其更多的溶入奥氏体中，合金钢往往需要比含碳量相同的碳钢加热到更高的温度，保温更长时间。
Co、Ni等部分非碳化物形成元素，因增大碳的扩散速度，使奥氏体的形成速度加快。
而Al、Si、Mn等合金元素对奥氏体形成速度的影响不大。
阻碍晶粒长大，合金钢需要更高的加热温度，更长的保温时间，才能保证奥氏体均匀化。
（加热温度升高了，但一般不会引起晶粒粗大：大多数合金元素都有阻碍奥氏体晶粒长大的作用。
碳化物形成元素的作用最明显，因其形成的碳化物高温下稳定性高，很难完全溶入奥氏体，未溶的细小碳化物颗粒，分布在奥氏体晶界上，有效的阻止晶粒长大，起到细化晶粒的作用。
所以，合金钢虽然热处理加热温度高，但一般不用担心晶粒粗大。
强烈阻碍晶粒长大的元素：V、Ti、Nb、Zr；中等阻碍的：W、Mo、Cr；影响不大的：Si、Ni、Cu；促进晶粒长大的：Mn、P、B）(2) 在相同含碳量下，含碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性。
回火过程一般分为：马氏体分解、残余奥氏体转变、碳化物类型转变和碳化物长大。
合金元素在回火过程中，推迟马氏体的分解和残余奥氏体的转变（即在较高温度才出现分解和转变），提高铁素体的再结晶温度，使碳化物难以聚集长大而保持较大的弥散度。
因此，提高了钢对回火软化的抗力，即提高了钢的回火稳定性。
使得合金钢在相同温度下回火时，比同样质量分数的碳钢具有更高的硬度和强度（对工具钢，耐热钢更重要），或在保证相同强度的条件下，可在更高的温度下回火，而韧性更好（对结构钢更重要。
水利工程建筑材料4水泥
石膏过量安定性不良
石膏的掺量一定要适量，如果掺量过多，在水泥硬化后 还会继续生成水化硫铝酸钙，因水化硫铝酸钙自身含有 大量的结晶水，生成时体积膨胀约2.5倍，会导致硬化后 的水泥石开裂而破坏。
（5）硅酸盐水泥的技术性质
1）细度
定义
细度－－指水泥颗粒的粗细程度。通常水泥颗粒的粒径 为7~200um。 讨论与分析
铁相、无水硫铝 有自应力铁铝酸盐水泥、膨胀铁铝 酸钙、硅酸二钙 酸盐水泥、快硬铁铝酸盐水泥等 活性二氧化硅 活性氧化铝 石灰火山灰水泥、石膏矿渣水泥、 低热钢渣矿渣水泥等
（2）按性能和用途分
硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥
通用水泥
粉煤灰硅酸盐水泥
火山灰质硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥
水 泥
专用水泥
讨论与分析
定义
试验方法
2）硅酸盐水泥的标准稠度用水量
讨论与分析
为什么在测定水泥的凝结时间、体积安定性时， 要将水泥净浆拌到标准稠度，也就是一个规定的 稠度呢？
为了使试验结果 具有可比性
2）硅酸盐水泥的标准稠度用水量
定义
标准稠度用水量指水泥浆达到规定的标准稠 度时，所需要的用水量，是对水泥性质检验的准 备性指标。由于用水量的多少，能直接影响凝结 时间和体积安定性等性质的测定，因此，必须在 规定的稠度下进行试验。按国家标准GB/T13462001的规定试验。
3）硅酸盐水泥的凝结时间
GB规定
初凝时间不得 早于45min 终凝时间不得 迟于6.5h。
同时规定:凝结时间不符合规定者为不合格品。
3）硅酸盐水泥的凝结时间 试验方法 水泥的凝结时间的测定，是以标准稠度 用水量拌制的水泥净浆，在规定的温度 和湿度条件下，用凝结时间测定仪来测 定。
土木工程材料4-2 普通混凝土的组成材料
混凝土工程特点或所处环境条件 在普通气候环境中 干燥环境中 在高湿环境中或永远处于水下
优先选用 普通水泥 普通水泥 矿渣水泥 普通水泥 普通水泥
可以使用 矿渣水泥、火山灰水泥、粉 煤灰水泥、复合水泥 矿渣水泥 普通水泥、火山灰水泥、粉 煤灰水泥、复合水泥 矿渣水泥
不得使用
火山灰水泥、粉煤 灰水泥
例6-1．某干砂500g的筛分结果如下表所列。试计算该砂的 细度模数并评定其级配
筛孔尺寸 4.75 236 （mm）
1.18
0.60
0.30
0.15
筛余量 (ｇ)
5
100
150
145
80
20
计算各筛的分计筛余百分数和累计筛余百分数如下表： 筛孔 分计筛余 尺寸(mm) 量（g） 4.75 2.36 1.18 0.60 0.30 0.15 5 100 150 145 80 20
1）砂的实际颗粒级配与表中所列数字相比，除4.75mm和600μm筛档 外，可以略有超出，但超出总量应小于5％。 2）1区人工砂中150μm筛孔的累计筛余可以放宽到100～85，2区人工 砂中150μm筛孔的累计筛余可以放宽到100～80，3区人工砂中 150μm筛孔的累计筛余可以放宽到100～75。
筛分析的方法
是用一套孔径（净尺寸）为4.75、2.36、1.18、0.6、 0.3、0.15mm的6个标准筛，将500g干砂试样由粗到 细依次过筛，然后称量余留在各筛上的砂重； 计算出各筛上的分计筛余百分率a1、a2、 a3 、a4、 a5、 a6、（各筛上的筛余量占砂样总重的百分率） 及累计筛余百分率A1 、A2 、A3 、 A4 、A5 、 A6 （各筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和）。 累计筛余百分率与分计筛余百分率的关系见下表。
航空航天材料工程-4-功能材料
航空航天材料工程-4-功能材料功能材料是一类具有特定功能和性能的材料，它们在航空航天领域起着重要的作用。
功能材料可以分为结构功能材料和特殊功能材料两大类。
结构功能材料是指具有一定结构强度和刚度的材料，能够承受载荷并保持结构完整性的材料。
在航空航天领域，结构功能材料主要包括金属材料和复合材料。
金属材料是航空航天工程中最常用的结构功能材料之一，其优点包括高强度、刚性和耐腐蚀性能。
常用的航空航天金属材料有铝合金、钛合金和镍基高温合金等。
铝合金具有良好的可塑性和焊接性能，广泛用于航空器的机身结构、翼缘和连接件等部位；钛合金具有高强度、低密度和良好的耐热性能，被广泛应用于航空器的发动机和结构部件；镍基高温合金则具有优异的高温强度和抗氧化性能，常用于喷气发动机的高温部件。
复合材料是由两种或两种以上的材料组成的材料，通过它们之间的界面作用形成新的材料性能，具有高强度、高模量、抗腐蚀和耐疲劳等优点。
在航空航天领域，碳纤维复合材料是最常用的一种，具有优越的强度和刚度，广泛应用于航空器的机身、机翼和旋翼等部位。
玻璃纤维复合材料和有机基复合材料等也有一定应用。
特殊功能材料是指以特殊的物理、化学或机械性能为特征的材料，可以满足航空航天工程中特殊的功能需求。
特殊功能材料在航空航天工程中的应用包括超高温材料、阻燃材料、隔热材料和导热材料等。
超高温材料主要用于航空航天器件在高温环境下工作的部位，要求具有优异的耐热性能和抗氧化能力。
常见的超高温材料有碳复合材料、石墨和陶瓷等。
阻燃材料用于提高航空器的阻燃性能，减少火灾发生后的燃烧范围和燃烧时间，保护航空器的结构完整性和乘客的安全。
阻燃材料有炭化研磨材料、纳米阻燃材料和阻燃树脂等。
隔热材料可以降低航空器的热损失，提高发动机的热效率。
常见的隔热材料有陶瓷纤维、陶瓷纳米颗粒和气凝胶等。
导热材料主要用于改善航空器中热能的传导和散热性能，以提高设备的工作效率和稳定性。
导热材料有金属导热材料、传热液体和传热脂等。
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❖成为等轴晶：力学性能提高 ❖组织致密：性能提高（使气孔、裂纹等被压合或焊合） ❖“纤维组织”形成和利用
状态 b(N/mm2) s(N/mm2) (%)
铸态 500
280
15
(%) αK (J/cm2)
27
35
锻态 530
310
20
45
70
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第三章 金属的塑性变形与再结晶
❖变形结果：
➢晶粒破碎：位错增加、产生加工硬化（利、弊） ➢晶粒伸长：各向异性、产生“织构”（择优取向） ➢夹杂物伸长：形成“纤维组织” ➢残余内应力：硬、脆、塑性下降
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机电工程学院形与再结晶
❖回复T回≈(0.2-0.3)T熔 ❖再结晶
（T再≈0.4T熔、影响再 结晶晶粒度的因素） ❖晶粒长大
超塑性变形
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第三章 金属的塑性变形与再结晶
课后作业： P3 (Ch2) 第4题（1）、第8题
课内作业： P4 (Ch2) 第14题、第18题
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第三章 金属的塑性变形与再结晶
习题
1、如果将一软焊料反复弯曲数次，会发现它仍 旧很软。而对一退火铜也作同样弯曲就会明显 变硬，以至经过几次之后就不能用手弯曲了。 这是为什么？ 2、钨在1000℃变形加工，锡在室温下变形加工 ，请说明它们是热加工还是冷加工？（钨熔点 是3410℃，锡熔点是232℃)。 3、在室温下对铅板进行弯折，愈弯愈硬，而稍 隔一段时间再行弯折，铅板又象最初一样柔软 ，这是什么原因？
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第三章 金属的塑性变形与再结晶
§3 变形金属在加热时的组织和性能的变化
❖影响再结晶晶粒度的因素
➢加热温度 ➢变形程度（临界变形度）
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第三章 金属的塑性变形与再结晶
§3 变形金属在加热时的组织和性能的变化
第三章 金属的塑性变形与再结晶
Ch3 金属的塑性变形与再结晶
§1 金属的塑性变形 §2 塑性变形对金属组织和性能的影响 §3 变形金属在加热时的组织和性能的变化 §4 金属的热加工 §5 超塑性
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第三章 金属的塑性变形与再结晶
§1 金属的塑性变形
一、塑性变形的基本形式
❖
牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。202 0年10 月24日 星期六5 时49分 27秒Sa turday , October 24, 2020
❖
相信相信得力量。20.10.242020年10月 24日星 期六5 时49分2 7秒20. 10.24
谢谢大家！
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§3 变形金属在加热时的组织和性能的变化
金属 T熔(℃ ) T再(℃ )
Fe
1538 450
Cu
1083
269
Al
660 100
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第三章 金属的塑性变形与再结晶
§3 变形金属在加热时的组织和性能的变化
r
R
r
由于表面能的降低 小晶粒向大晶粒聚集是一个自发的过程
❖
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20. 10.2417 :49:271 7:49Oc t-2024- Oct-20
❖
加强交通建设管理，确保工程建设质 量。17:49:2717 :49:271 7:49Saturday , October 24, 2020
❖
安全在于心细，事故出在麻痹。20.10. 2420.1 0.2417:49:2717 :49:27 October 24, 2020
二、单晶体的滑移变形
❖任何应力都可以分解为：
➢一个正应力( ) ➢一个切应力()
❖正应力___伸长、断裂 ❖切应力___滑移变形
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第三章 金属的塑性变形与再结晶
§1 金属的塑性变形
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第三章 金属的塑性变形与再结晶
测定方向b(N/mm2) s(N/mm2) (%)
纵向 715
470
17.5
横向 672
440
10.4
§4 金属的热加工
(%) αK (J/cm2)
62.8
62
31.0
30
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第三章 金属的塑性变形与再结晶
A
B
§4 金属的热加工
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❖
作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2 020年1 0月24 日星期 六5时49 分27秒 17:49:2 724 October 2020
❖
好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。下 午5时49 分27秒 下午5 时49分1 7:49:27 20.10.2 4
❖
专注今天，好好努力，剩下的交给时 间。20. 10.2420 .10.241 7:4917:49:271 7:49:27 Oct-20
❖
踏实肯干，努力奋斗。2020年10月24 日下午5 时49分 20.10.2 420.10. 24
❖
追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2 020年1 0月24 日星期 六下午5 时49分 27秒17 :49:272 0.10.24
❖
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020 年10月 下午5时 49分20 .10.241 7:49Oc tober 24, 2020
§1 金属的塑性变形
❖滑 移 面：原子间距小 ❖滑移方向：原子排列密度最大 ❖滑 移 系：一个面＋一个方向
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第三章 金属的塑性变形与再结晶
§1 金属的塑性变形
❖体心立方：6个面×2个方向＝12 ❖面心立方：4个面×3个方向＝12 ❖密排六方：1个面×3个方向＝3
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第三章 金属的塑性变形与再结晶
一、热加工的概念
§4 金属的热加工
❖冷热加工的判断标准：再结晶温度 ❖冷热加工的比较：容易性、表面质量
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第三章 金属的塑性变形与再结晶
§4 金属的热加工
二、热加工对金属组织和性能的影响
❖滑移 ❖孪晶
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第三章 金属的塑性变形与再结晶
§1 金属的塑性变形
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第三章 金属的塑性变形与再结晶
§1 金属的塑性变形
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第三章 金属的塑性变形与再结晶
§1 金属的塑性变形
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第三章 金属的塑性变形与再结晶 ❖
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20. 10.2420 .10.24Saturday , October 24, 2020
❖
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。1 7:49:27 17:49:2 717:49 10/24/2 020 5:49:27 PM
滑移系越多材料的塑性愈好，尤其是滑移方向的作用更明显！
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第三章 金属的塑性变形与再结晶
§1 金属的塑性变形
理论滑移力与实际滑移力（Cu）
❖理＝6400N/mm2 ❖实＝ 1.0N/mm2
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第三章 金属的塑性变形与再结晶
§1 金属的塑性变形
三、多晶体的塑性变形
❖晶界 ❖晶粒位向 ❖晶粒大小
竹节现象
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第三章 金属的塑性变形与再结晶
❖多晶体的塑性变形过程
§1 金属的塑性变形
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第三章 金属的塑性变形与再结晶
§2 塑性变形对金属组织和性能的影响
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第三章 金属的塑性变形与再结晶
超塑性： 100％
§5 超塑性
❖细晶超塑性：d10m、0.5T熔、极小变形速率
❖相变超塑性：在相变温度范围反复加热、冷却时变形
部分
伸长率 （％）
微细
晶粒
超塑
性
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第三章 金属的塑性变形与再结晶
§5 超塑性