材料科学与基础
材料科学基础知识
材料科学基础知识一、概述材料科学是一门涉及材料的结构、性能、制备和应用的学科。
在现代科学技术发展中，材料科学起着重要的作用。
材料科学的发展涉及多个学科领域，如物理学、化学、工程学等。
本文将介绍材料科学的基础知识，包括材料分类、结构与性能关系、制备方法等。
二、材料分类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、聚合物材料和复合材料四大类。
1. 金属材料：金属材料具有良好的导电性和导热性，常见的金属材料有铁、铝、铜等。
金属材料的特点是强度高、可塑性好。
2. 陶瓷材料：陶瓷材料具有较高的熔点和硬度，常见的陶瓷材料有瓷器、玻璃等。
陶瓷材料的特点是脆性大、电绝缘性好。
3. 聚合物材料：聚合物材料是由高分子化合物组成的，常见的聚合物材料有塑料、橡胶等。
聚合物材料的特点是具有良好的可塑性和耐腐蚀性。
4. 复合材料：复合材料是由两种或多种不同种类材料组合而成的材料，常见的复合材料有纤维增强复合材料、金属基复合材料等。
复合材料的特点是综合性能优良。
三、结构与性能关系材料的结构对其性能有着重要的影响。
以下是常见的结构与性能关系。
1. 晶体结构：晶体是由离子、原子或分子按照一定规律排列而成的有序结构。
晶体的结构确定了材料的硬度、导电性等性能。
2. 硬度与强度：材料的硬度和强度与其原子、分子的排列有关。
晶体结构和材料的晶粒大小会影响材料的硬度和强度。
3. 导电性与绝缘性：材料的导电性与其电子的运动有关。
金属材料具有良好的导电性，而陶瓷材料则具有较好的绝缘性。
4. 磁性与非磁性：材料的磁性与其原子或分子的磁矩有关。
铁、镍等金属具有磁性，而大部分非金属材料则是非磁性的。
四、材料制备方法材料的制备方法经过了长期的发展和探索，现在已经有许多成熟的制备方法。
以下是常见的材料制备方法。
1. 熔融法：熔融法是通过加热材料使其熔化，然后再进行浇铸、凝固等操作来制备材料。
熔融法广泛应用于金属和玻璃等材料的制备过程。
2. 沉积法：沉积法利用化学反应、物理吸附等方法，将原料分子沉积到基材上，形成所需的材料。
800材料科学基础参考书目
800材料科学基础参考书目摘要：一、引言二、材料科学基础的重要性三、推荐的参考书目概述1.《材料科学基础》2.《材料科学基础与应用》3.《材料科学导论》4.《材料科学》5.《材料科学及工程基础》6.《材料科学与工程》四、结论正文：【引言】材料科学是研究材料的设计、制备、性能和应用的一门学科，它在现代科技和工程领域中具有重要的地位。
随着科技的发展，材料科学也在不断拓展和深化，为人们提供了丰富的知识资源。
本文将向您推荐一些在材料科学领域颇具影响力的参考书目，以帮助您更好地学习和理解这门学科。
【材料科学基础的重要性】材料科学基础是材料科学领域中的基石，它涵盖了材料的基本概念、性质、结构和制备方法等方面。
掌握材料科学基础对于学习材料科学的其他分支和实际应用具有重要意义。
【推荐的参考书目概述】以下是一些关于材料科学基础的推荐参考书目：1.《材料科学基础》该书系统地介绍了材料科学的基本概念、性质、结构和制备方法，内容全面，适合初学者入门。
2.《材料科学基础与应用》该书在材料科学基础知识的介绍上，更加注重实际应用，提供了丰富的实例分析，有助于读者将理论知识与实际应用相结合。
3.《材料科学导论》该书以材料科学的发展历程为线索，介绍了材料科学的基本概念、原理和方法，以及各种材料的性能与应用，适合具有一定基础的读者深入学习。
4.《材料科学》该书详细阐述了材料科学的基本原理，包括材料的结构、性能、制备和应用等方面，内容丰富，适合作为教材或参考书。
5.《材料科学及工程基础》该书以材料科学为基础，介绍了材料工程的基本原理和方法，以及各种材料的应用技术，具有很强的实用性。
6.《材料科学与工程》该书全面阐述了材料科学与工程的理论和实践，包括材料设计、制备、性能和应用等方面，适合作为研究生教材或参考书。
【结论】总之，材料科学基础是学习材料科学领域其他知识的重要基石。
以上推荐的书目涵盖了材料科学基础的各个方面，相信对您的学习和研究会有所帮助。
材料科学与工程基础第二版考试必备宝典
材料科学与⼯程基础第⼆版考试必备宝典第1章绪论1.材料科学与⼯程的四个基本要素解:制备与加⼯、组成与结构、性能与应⽤、材料的设计与应⽤2.⾦属﹑⽆机⾮⾦属材料﹑⾼分⼦材料的基本特性解:①⾦属材料的基本特性:a、⾦属键;b、常温下固体,熔点较⾼;c、⾦属不透明,具有光泽;d、纯⾦属范性⼤、展性、延性⼤;e、强度较⾼;f、导热性、导电性好;g、多数⾦属在空⽓中易氧化。
②⽆机⾮⾦属材料的基本性能:a、离⼦键、共价键及其混合键;b、硬⽽脆;c、熔点⾼、耐⾼温,抗氧化;d、导热性与导电性差;e、耐化学腐蚀性好;f、耐磨损;g、成型⽅式:粉末制坯、烧结成型。
③⾼分⼦材料的基本特性:a、共价键,部分范德华键;b、分⼦量⼤,⽆明显熔点,有玻璃化转变温度(Tg)与粘流温度(Tf);c、⼒学状态有三态:玻璃态、⾼弹态与粘流态;d、质量轻,⽐重⼩;e、绝缘性好;f、优越的化学稳定性;g、成型⽅法较多。
第2章物质结构基础1. 在多电⼦的原⼦中,核外电⼦的排布应遵循哪些原则？解:泡利不相容原理、能量最低原理、洪特规则2.电离能及其影响电离能的因素解:电离能:从孤⽴原⼦中,去除束缚最弱的电⼦所需外加的能量。
影响因素:①同⼀周期,核电荷增⼤,原⼦半径减⼩,电离能增⼤;②同⼀族,原⼦半径增⼤,电离能减⼩;③电⼦构型的影响,惰性⽓体;⾮⾦属;过渡⾦属;碱⾦属;3.混合键合实例解:⽯墨:同⼀层碳原⼦之间以共价键结合,层与层之间以范德华⼒结合; ⾼分⼦:同⼀条链原⼦之间以共价键结合,链与链之间以范德华⼒结合。
4、将离⼦键,共价键,⾦属键按有⽆⽅向性进⾏分类,简单说明理由有⽅向性:共价键⽆⽅向性:离⼦键,⾦属键③⾦属键: 正离⼦排列成有序晶格,每个原⼦尽可能同更多的原⼦相结合, 形成低能量的密堆结构,正离⼦之间相对位置的改变不破坏电⼦与正离⼦间的结合⼒,⽆饱与性⼜⽆⽅向性。
②共价键:共⽤电⼦云最⼤重叠,有⽅向性③离⼦键:正负离⼦相间排列,构成三维晶体结构,⽆⽅向性与饱与性5、简述离⼦键,共价键,⾦属键的区别6、为什么共价键材料密度通常要⼩于离⼦键或⾦属键材料⾦属密度⾼的两个原因:第⼀,⾦属有较⾼的相对原⼦质量。
材料科学基础
材料科学基础
材料科学基础是材料理论、实验、应用的交叉学科。
它集成了多学科的实验手段和理论计
算技术，利用理论计算、数理物理和实验技术，研究材料的性能和制备、表征，分析和优
化材料结构和功能性能，以满足材料领域的需求。
基础的材料科学主要包括材料多尺度结构的研究、材料微观机制的研究、材料表面与界面
性质的研究以及材料抗损性表征及改进等。
材料多尺度结构研究是通过研究材料的原子、
分子、晶体等多种尺度结构，探索材料性能及其关联机制。
材料微观机制研究是通过对材
料微细结构、代表性性质进行研究，从原子、分子、晶体分解的角度探究材料行为及影响
其行为的机制；材料表面与界面性质的研究是指利用实验与分子模拟方法，研究材料的表
面和界面结构、化学组分特性及其性能等；材料抗损性表征与改进研究是针对特定工况作
用环境下材料应力损伤、耐磨性能等进行研究，目的是区分材料质变以及失效机制，提出
与改善结构、材料条件等有关的优化技术。
此外，材料科学的基础还涉及其他学科，如物理化学、机械工程、计算机科学、化学工程、材料物理学、有机合成和金属学等，以便从新的视角，综合研究材料的结构、性质、加工
技术、性能表征等。
总之，材料科学基础是一门宽泛而全面的学科，能够涵盖实验、理论计算技术、物理化学
等诸多分支，来研究材料的性能及功能。
未来，随着材料应用的不断发展，材料科学基础
也将在科学研究中发挥重要作用，为材料发展提供重要保障。
材料科学与基础
材料科学与基础
材料科学与基础是材料科学和工程专业的一门基础课程，它主要介绍材料科学的基本概念、基本知识和基本方法。
这门课程包括了材料的分类与性质、材料的加工与制备、材料的结构与性能等内容，为学生打下了扎实的材料科学的基础。
在材料科学与基础课程中，首先介绍了材料的基本概念和基本性质。
材料可以分为金属材料、非金属材料和复合材料等多种类型。
通过学习材料的组成、结构和性能等方面的知识，我们能够更加全面地了解不同材料的特点和用途。
接着，课程介绍了材料的加工与制备技术。
材料的加工与制备是指将原材料通过一系列的物理、化学和机械过程转化为具有特定形状和性能的工业产品。
学习这一部分内容，我们了解了常见的制备方法，例如熔融法、溶液法、沉积法等，并学习了不同加工工艺对材料性能的影响。
此外，课程还介绍了材料的结构与性能。
材料的结构与性能是相互关联的，材料的性能取决于其结构。
学习这一部分内容，我们能够理解材料的内部结构对其力学性能、热学性能、电学性能等方面的影响。
通过学习材料科学与基础课程，我们不仅获得了丰富的材料科学知识，还培养了科学思维和实验技能。
在实际操作中，我们能够运用所学知识分析和解决材料科学领域的问题。
总的来说，材料科学与基础是材料科学和工程专业必不可少的
一门基础课程。
它不仅为学生打下了扎实的材料科学基础，还培养了学生的科学思维和实验技能。
在今后的学习和工作中，这些基础知识和基本方法将为我们提供帮助，并在将来的材料科学研究和工程实践中发挥重要作用。
(完整版)材料科学基础基础知识点总结
第一章材料中的原子排列第一节原子的结合方式2 原子结合键（1）离子键与离子晶体原子结合：电子转移，结合力大，无方向性和饱和性；离子晶体；硬度高，脆性大，熔点高、导电性差。
如氧化物陶瓷。
（2）共价键与原子晶体原子结合：电子共用，结合力大，有方向性和饱和性；原子晶体：强度高、硬度高（金刚石）、熔点高、脆性大、导电性差。
如高分子材料。
（3）金属键与金属晶体原子结合：电子逸出共有，结合力较大，无方向性和饱和性；金属晶体：导电性、导热性、延展性好，熔点较高。
如金属。
金属键：依靠正离子与构成电子气的自由电子之间的静电引力而使诸原子结合到一起的方式。
（3）分子键与分子晶体原子结合：电子云偏移，结合力很小，无方向性和饱和性。
分子晶体：熔点低，硬度低。
如高分子材料。
氢键：（离子结合）X-H---Y（氢键结合），有方向性，如O-H—O（4）混合键。
如复合材料。
3 结合键分类（1）一次键（化学键）：金属键、共价键、离子键。
（2）二次键（物理键）：分子键和氢键。
4 原子的排列方式（1）晶体：原子在三维空间内的周期性规则排列。
长程有序，各向异性。
（2）非晶体：――――――――――不规则排列。
长程无序，各向同性。
第二节原子的规则排列一晶体学基础1 空间点阵与晶体结构（1）空间点阵：由几何点做周期性的规则排列所形成的三维阵列。
图1-5特征：a 原子的理想排列；b 有14种。
其中：空间点阵中的点－阵点。
它是纯粹的几何点，各点周围环境相同。
描述晶体中原子排列规律的空间格架称之为晶格。
空间点阵中最小的几何单元称之为晶胞。
（2）晶体结构：原子、离子或原子团按照空间点阵的实际排列。
特征：a 可能存在局部缺陷；b 可有无限多种。
2 晶胞图1－6（1）――－：构成空间点阵的最基本单元。
（2）选取原则：a 能够充分反映空间点阵的对称性；b 相等的棱和角的数目最多；c 具有尽可能多的直角；d 体积最小。
（3）形状和大小有三个棱边的长度a,b,c及其夹角α,β,γ表示。
材料科学与工程基础学习心得[5篇范例]
![材料科学与工程基础学习心得[5篇范例]](https://img.taocdn.com/s3/m/952d1310cdbff121dd36a32d7375a417866fc191.png)
材料科学与工程基础学习心得[5篇范例]第一篇：材料科学与工程基础学习心得《材料科学与工程基础》课程研修体会《材料科学与工程基础》是材料专业首要的专业基础课，是学生全面进入专业领域、从基础课到专业课的过渡课程。
它概念多、学科知识面宽、应用基础理论广，既包括基本原理，又涉及工程实践应用，无论是学生学起来，还是教师教起来都相当有难度。
通过学习顾宜教授及其教学团队讲授的《材料科学与工程基础》课程，使我更加深入的了解本课程的教课规律，熟悉了本课程的重点难点知识，对《材料科学与工程基础》油了更深入的了解。
要在有限的学时内使学生能够掌握基本内容，讲授内容要有详有略，有舍有取，对基本概念应讲透，基本原理和方法应精讲，做到重点突出,详略得体。
在本课程中，根据材料成型及控制工程（铸造专业）的教学计划和《材料科学与工程基础》教学大纲，重点讲授晶体学基础、晶体缺陷、相图、扩散及相变等基本知识，对其它内容，例如凝固、固体材料的结构、材料的表面与界面、金属材料的变形与再结晶、材料的变形、高分子材料的结构、固体材料的电子结构与物理性能、材料概论等知识,采用引导自学或简单介绍的方法，让学生在很短的时间内了解相关知识。
部分内容在材料物理专业的其它课程中会做详细讲解。
由于学时不断减少，不能面面俱到，要做到重点突出,兼顾各知识点。
《材料科学基础》各部分内容之间是紧密联系的，因此在上课之初一定要把该门课程的各部分内容让学生有一个整体认识，并说明各部分内容之间的相互关联。
在教学过程中，从一个教学内容转到下一个教学内容时，一定要做好两部分内容之间的衔接工作，因为它起到贯通内容完整性的重要作用。
例如在讲解晶体缺陷时，一定要求学生对晶体结构知识全面掌握，而在讲解扩散与相变时，要求学生对晶体缺陷知识熟练掌握。
在授课进度安排上，一定要保证前一部分内容已经熟练掌握，才能安排后续相关内容的学习。
为了解决这个《材料科学与工程基础》课程内容多，概念多，理论性强的问题，除了授课时要突出重点，讲清难点，课外多做习题外，更新教学手段，采取有效的教学方法，促进学生理解与记忆，帮助学生学习，将是重要的途径。
材料科学基础心得体会1000
材料科学基础心得体会1000材料科学作为一门学科，涉及了广泛的领域，包括材料的制备、性能调控以及应用等。
经过一段时间的学习和实践，我对材料科学有了一些心得体会。
本文将围绕材料的研究与发展、性能测试与表征、材料制备方法等方面进行阐述。
一、材料的研究与发展材料科学是一个非常活跃的领域，随着科技的不断进步，新型材料层出不穷。
在学习材料科学的过程中，我了解到了许多先进的材料研究成果，如碳纳米管、二维材料等。
这些新材料具有独特的物理和化学性质，拥有广泛的应用前景。
而在材料研究领域，我认识到重要的一点是理论与实践相结合。
只有通过理论指导，才能更加深入地理解材料的性质和行为，并将其应用于实际生产中。
二、性能测试与表征对于材料科学的研究，性能测试是一个重要的环节。
通过性能测试和表征手段，我们可以了解材料的物理、化学和力学性质等方面信息。
测试手段包括扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、热分析（TG/DSC）等。
这些手段可以帮助我们分析材料的微观结构和宏观性能，并对材料进行定性和定量的描述。
在进行性能测试与表征时，要注意样品的制备和实验条件的控制，以确保所得到的结果准确可信。
三、材料制备方法材料的制备方法对材料的性能和应用起到至关重要的作用。
在学习材料科学的过程中，我们掌握了各种制备方法，如溶胶-凝胶法、熔融法、电化学沉积等。
每一种制备方法都有其适用的范围和特点，在具体应用中需要根据材料需求进行选择。
制备材料时，不能仅仅追求简便和速度，而要考虑到能够得到理想的材料结构和性能。
综上所述，通过学习材料科学基础课程，我对材料科学有了初步的了解，并形成了一些心得体会。
材料科学是一个不断发展的领域，新材料的研究和应用给我们带来了许多机遇和挑战。
我将继续深入学习和研究材料科学，努力掌握更多的理论知识和实践技能，为材料科学的发展贡献自己的力量。
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③造渣
高炉冶炼过程中造渣的主要作用是有效地将还 原出来的铁与各种杂质分离，同时控制生铁成 分达到一定要求，特别是保证含硫量合格。
炉料中的脉石和焦炭燃烧后的灰分是高炉炉渣 的主要来源，其主要成分是SiO2和Al2O3，去除 这些高熔点杂质的方法是在炉内加入作为熔剂 的石灰石。
4、高炉主要产品
①生铁
粉矿造块是为了充分利用各种资源和便于冶炼 操作，将粉矿以及其它含铁粉料再进行加工处 理，制成人造富矿块。
（2）钢铁冶炼
一、高炉炼铁
1、高炉炼铁原料 ①铁矿石
根据其矿物组成铁矿石分为四种：赤铁矿、磁 铁矿、褐铁矿和菱铁矿。 矿石中除铁的氧化物外，还含有被称为脉石的 非铁氧化物，主要成分为SiO2和Al2O3等。
[FeS]+(CaO)=(FeO)+(CaS)
③脱氧出钢
钢水脱氧主要是向钢水中加入适量的硅铁和锰 铁，一则利用硅和锰来还原钢水中的FeO ，同 时为钢中增添硅和锰的质量分数，以改善钢的 性能。
2、炼钢方法
（1）氧气顶吹转炉炼钢法
氧气顶吹转炉炼钢法是高炉或化铁炉直接供应 高温铁水作为原料，熔炼时利用从炉口顶部吹 入的高压纯氧来氧化铁水，同时产生热量维持 熔炼所需的高温。氧气顶吹转炉炼钢法的冶炼 过程主要包括装料、吹炼和出钢三个阶段。 转炉炼钢的特点: 吹炼速度快、生产率特别高。另外，氧气顶吹 转炉炼钢品种多、质量好，它可以冶炼全部平 炉冶炼的钢种和部分电炉钢种，而且冶炼过程 中的原材料消耗少，热效率高，成本低。
碱性炉渣（炉渣中CaO 质量分数较高）主要可 用来生产水泥，酸性炉渣（炉渣中SiO2较高） 主要用来制造渣砖和渣棉等建筑材料。
`5.1.1.2 钢的制备
1、炼钢的实质与基本的物理化学过程
钢与生铁在化学成分上的主要差别是碳、硅质 量分数低，硫、磷等有害元素和杂质质量分数 少。而实现这一目标的方法就是在熔化的生铁 中加入氧化剂（氧气或氧化物等），使元素和 杂质氧化成气体和形成炉渣被去除。
3Fe2O3＋CO ＝2Fe3O4＋CO 2 Fe3O4＋CO ＝3FeO ＋CO 2 FeO ＋CO ＝Fe＋CO 2
②其它元素的变化
由于铁矿石中含有SiO2、MnO 2和Ca(PO 4)2 等组分，在高炉冶炼条件下，它们被还原成 Si、Mn 和P等进入铁水中。另外焦炭和矿石 中的硫也会在冶炼过程中部分转入铁水。因 此，冶炼的生铁中除碳外，还含有约 0.5w%~3.5w%Si ，0.5w%~1.5w%Mn ， 0.07w%~1.0w%P ，以及0.03w%~0.08w%S 等元素。
（3）电弧炉炼钢法
电弧炉炼钢法是依靠石墨制成的电极与炉料之间 产生的高温电弧来进行加热熔炼的。电弧炉炼钢 法的步骤分为装料、熔化、氧化、还原及出钢。
选矿是不改变原矿石中有用矿物成分而除去脉 石，提高原矿石中有用矿物的品位，同时除去 有害杂质。
干燥和煅烧是为了节约冶炼工序中的热能，便 于矿石的搬运和向炉内供料等，防止水分引起 的反应性能降低等目的。
焙烧是把矿石加热到比熔化温度低200～300℃， 以改变矿石的化学组成，除去原料中的有害杂 质，回收有用元素，同时还可以使矿石组织疏 松，便于破碎和提高矿石的还原性的工艺过程。
转炉炼钢
（2）平炉炼钢法
平炉炼钢是靠外加燃料的燃烧来加热熔炼的，一 般以煤气为燃料。氧化方法是以吹入纯氧为主， 并加入铁矿石为辅。 平炉冶炼过程包括补炉、装料、熔化、精炼、脱 氧和出钢五个阶段。 平炉炼钢的特点是原料不受限制。另外平炉炼钢 的化学成分和温度容易控制，钢的质量比较稳定。 但平炉炼钢投资浩大，冶炼时间长，生产率较低， 有被转炉炼钢法取代的趋势。
第五章 材料的制备与成型加工
第一节 金属材料的制备与合成
从含有金属的矿石和其它原料中提炼出金属并 除去杂质的工业过程称为金属冶炼。
1 矿石
地壳中天然存在的元素或化合物称为矿物， 矿石是在经济和技术上能从中提取金属、金 属化合物以及其它有用物质的矿物的集合体。
（1）矿石的预处理
矿石的预处理包括选矿、干燥和煅烧、焙烧以 及粉矿造块。
根据用途生铁分为铸造生铁和炼钢生铁两大类。 铸造生铁主要用来重新熔化，生产各种铸铁件。 这种生铁的含硅量较高，具有良好的铸造性能 和使用性能。 炼钢生铁主要用于炼钢生产中，其含硅量较低。 因含硅量低，铁中碳主要以Fe3C形式存在，性 能脆而硬。
②高炉煤气
高炉煤气经过除尘净化后，可作为各种加热设 备和生活用的燃料，具有很高的经济价值。 ③炉渣
少
最好（焙 烧后）
磁铁矿
赤铁矿
褐铁矿
菱铁矿
②燃料
对炼铁用焦炭的要求是固定碳质量分数要尽量 高，灰分尽量少，含硫磷尽量低，有一定透气 性和强度。
③熔剂 高炉炼铁过程中加入熔剂的目的是与矿石中的 脉石和焦炭中的灰分发生作用，形成低熔点的 熔渣，与铁水分离并排出炉外。
2、炼铁设备及过程
图5－1 高炉 结构示意图
①元素的氧化和脱碳
Fe、Si、Mn 等元素的氧化
[Fe]+1/2[O2]=(FeO) [Si]+2(FeO)=(SiO2)+2[Fe] [Mn]+(FeO)=(MnO)+[Fe]
脱碳过程的主要反应
[C]+1/2[O2]=[CO] [C]+(FeO)=[CO]+[Fe] [C]+{O}=[CO]
②造渣 炼钢过程中的造渣主要是为了脱磷和脱硫。 2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO?P2O 5)+5[Fe]
高炉包括炉型、上料系统、送风系统、煤气除 尘系统、渣铁处理系统和喷吹系统等几个部分。
3、高炉内发生的基本反应 （1）燃料的燃烧
C＋O2＝CO 2 2C＋O2＝2CO
（2）冶金反应 ①氧化铁的还原
氧化铁的还原是从高价氧化物到低价氧化物， 最后到金属铁逐级进行的，即 Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe
表4－1 铁矿石的矿物组成及特征
名称
化学成分
颜 色
磁铁 Fe3O4＋非铁氧化 黑
矿
物
色
赤铁 Fe2O3＋非铁氧化 红
矿
物
色
褐铁 Fe2O3?nH2O＋非铁 褐
矿
氧化物
色
菱铁 FeCO3+非铁氧化 灰
矿
物
色
冶炼性能
含铁量 /w%
有害 杂质
还原性
45～70 多 不好
55～60 少