材料概论

一、名词解释

1、能源材料：能源开发、转换、运输、储存所需的材料。

2、信息材料：信息的接收、处理、储存和传播所需的材料。

3、结构材料：以力学性能为基础，用以制造各种以受力为主的构件材料。

4、功能材料：主要利用物质独特的物理性质、化学性质或生物功能等而形成的一类材料。

5、碳素钢：含碳量小于2%，除铁、碳和限量以内的硅、锰、磷、硫等杂质外，不含其

他合金元素的钢。

6、合金钢：为了改善钢的某些性能而加入一定量的某种或几种合金元素的钢。

7、调质钢：经过调质处理后使用的碳素结构钢和合金结构钢。 8、工具钢：用以制造各种工具用的高~中碳优质钢。

9、铸铁：铸造用生铁经重新熔炼~浇注后铸造机器零件的金属材料。

10、粉末冶金：将金属粉末经过成型和烧结制成金属材料或机械零件的一种工艺方法。 11、灰口铸铁：因其断口的外貌呈暗灰色。

12、蠕墨铸铁：将低碳低硅的铁水经过硅铁或硅钙孕育处理而得。 13、球墨铸铁：用灰口成分的铁水经过球化处理和孕育处理而得。二、填空

1、从材料的使用性能考虑，将材料分为结构材料和功能材料两类。

2、我国河南安阳殷墟出土的商代晚期的司母戊鼎，是使用锡青铜材料铸造的，主要是Cu 和Sn的合金。

3、元素周期表中，有84种元素是金属元素。

4、金属材料通常分为黑色金属和有色金属，其中黑色金属主要指铁及其合金。

5、按化学成分分类，钢分为碳素钢和合金钢。

6、按冶炼设备和方法的不同，工业用钢可分为平炉钢、转炉钢和电炉钢。

7、根据冶炼时脱氧程度的不同，钢可分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢。

8、按退火后的金相组织，钢可以分为亚共析钢、共析钢、和过共析钢。

9、按正火后的金相组织，钢可以分为珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢和奥氏体钢。

10、低碳钢、中碳钢和高碳钢的含碳量分别为0.04%~0.25%C、0.25%~0.60%C和0.60%~1.35%C。

11、强碳化物形成元素有钒、锆、铌、钛、钽等。（举三例即可，中文名称或元素符合均得分。）

12、为了形成易切钢，常在钢中添加硫、铅、钙、磷等元素。

13、渗碳钢一般的热处理工艺都是在渗碳之后进行淬火，然后进行低温回火，以达到“表硬里韧”的性能。为了改善渗碳钢的淬透性，可加入铬、镍、锰、硼等元素。

14、大多数调质钢从碳含量上讲一般属于中碳钢。调质处理后，钢的组织为回火索氏体。

15、碳素弹簧钢的碳含量一般在0.60%~0.75%C之间，合金弹簧钢的含碳量一般在0.46%~0.70%C之间。弹簧钢中加入Si、Mn、Cr、V等，主要作用是提高钢的淬透性和回火稳定性。

16、铬轴承钢中的含铬量以0.40%~1.65%为宜，加入铬的主要目的是增加钢的淬透性。

17、不锈钢中主要包含铬（Cr）、镍（Ni）和钛等合金元素。按组织特征，不锈钢主要分为奥氏体型、奥氏体-铁素体型、铁素体型、马氏体型和沉淀硬化型。

18、硬质合金是用作工具材料的粉末合金，它具有高的硬度、耐磨性和红硬性。一般以 WC、TiC、TiN等熔点高、硬度高的难熔化合物为主体，加入一定量的钴做粘接剂，分为钨铬合金、钨钛合金、钨钛钽（铌）钴合金和碳化钛镍鉬四类。

19、超硬铝是Al~Cu~Mg~Zn系合金，是强度最高的一种合金。

20、工业纯铜具有玫瑰色，表面氧化后呈紫色，称为紫铜。在工业纯铜中加入合金元素可

提高其强度。如，黄铜即是在工业纯铜中主要加入锌元素，锡青铜即是主要加入锡元素。三、问答

1、金属具有哪些特征？

1）具有金属光泽的颜色、良好的反射能力和不透明性； 2）具有很高的强度和良好的延展性；

3）具有比一般非金属材料大得多的导电能力； 4）具有磁、热、光等许多物理特性； 5）表面工艺性能优良。

2、根据冶炼时脱氧程度不同，钢可分为哪几类？分别有什么优缺点？

（1)钢可分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢。

(2)沸腾钢中含硅量很低，钢材表面质量和深冲性能好；但钢中的杂质较多，偏析大，质量不够均匀。

镇静钢的组织致密，偏析小，质量均匀。

半镇静钢介于镇静钢和沸腾钢之间，偏析比沸腾钢大有改善，使用比镇静钢经济。

3、碳素钢中除碳和铁外，还主要包含硅、锰、硫、磷等杂质元素。试简述这些元素在钢中的作用。

（1）锰使钢的强度提高；与硫合成MnS能减轻硫的有害作用。（2)硅使钢的强度、硬度、弹性提高，而塑性、韧性降低。

（3)硫与Mn形成MnS使钢在高温时具有可塑性，可避免热脆现象。

（4)磷虽可使钢的强度、硬度有所提高，但钢的塑性、韧性急剧降低；还使钢的焊接性能变坏。

4、写出下列牌号的金属材料除铁以外的主要成分及其平均含量（含量写上限即

可）。 45钢：0.45%C 20Cr：0.20%C；1%Cr GCr15：1%C；15%Cr 60Si2Mn：0.60%C；2%Si；1% Mn W18Cr4V：1%C；18%W；4%Cr；1%V 5、为什么很多场合需要提高金属材料的淬透性？哪些元素添加到钢中能提高钢

的淬透性？举5个例子说明。

（1）因为提高金属材料的淬透性，经渗碳、淬火和低温回火后，心部强度提高，强度与

韧度配合能力提高，这样可以达到“表硬里韧”的性能

（2）【锰、硅、铬、钒、硼】 {20Cr；20CrMnTi；65Mn；38CrNiMo；20MnTiB}

6、根据合金元素在钢中形成碳化物的倾向的不同，可以分为几类？分别至少举

3例。

（1）不形成碳化物元素，如 Si,Ni,Cu,Al（2）强碳化物形成元素{钒、锆、钛、铌、钽} （3）弱碳化物形成元素，如 Nn,Cr,Mo

7、与钢相比，铸铁在成分、组织、性能上有何不同。

成分：

钢是含碳小于2.11%的铁-碳合金；（实际中小于0.7%）铸铁是含碳大于2.11%小于6.69%的铁-碳合金。组织：

钢在常温下由不同比例的铁素体、渗碳体组成。铸铁在常温下由不同比例的莱氏体及石墨组成。性能：

钢具有良好的机械性能（如强度、硬度、塑性、韧性、抗疲劳性等）和工艺性能（可进行铸造、锻造、焊接、切削加工等），还可以经过热处理进一步改善其机械性能和工艺性能。铸铁件具有优良的铸造性性能，良好的耐磨性及低的缺口敏感性；若合金化后，还具有良好的耐热性和耐蚀性。

（二）

1.无机非金属材料包括哪些材料？它们有哪些主要特征?