材料科学概论考点总结

1·材料: 材料是人类社会所能接受的、可经济地制造有用物品的物质(Materials is the stuff from which a thing is made for using.) 2·材料的分类及类型:

按服役领域分类：结构材料 (受力，承载)，功能材料 (半导体，

超导体以及光、电、声、磁等)

按化学组成分：金属材料，无机非金属材料，高分子材料，复合材料

按材料尺寸分：零维材料，一维材料，二维材料，三维材料

按结晶状态分：晶态材料，非晶态材料，准晶态材料

3·材料科学：是一门以实体材料为研究对象，以固体物理，热力学，动力学，量子力学，冶金，化工为理论基础的交叉型应用基

础学科。

4·材料的发展要素：材料的成分、组织结构、合成加工、性质与使用性能

5·材料的力学性能：弹性模量，强度，塑性，断裂韧性，硬度

6·塑性变形：材料在外力作用下产生去除外力后不能恢复原状的永久性变形称为塑性变形。塑性变形具有不可逆性

7·能带：满带，空带，价带，禁带

8·磁性的分类：

磁滞回线： H c：矫顽力 H m：饱和磁场强度

B r：剩余磁感应强度 B s：饱和磁感应强度

9·不同材料的热导率特性：金属材料有很高的热导率，无机陶瓷或其它绝

缘材料热导率较低，半导体材料的热传导，高分子材料

热导率很低

10·固溶体：合金的组元以不同的比例相互混合混合后形成的固相的晶体结构与组成合金的某一组元的相同这种相就称为固溶体.

11·断裂韧度：是衡量材料在裂纹存在的情况下抵抗断裂的能

力

12·影响断裂失效的因素：

（1）材料机械性能的影响

（2）零件几何形状的影响

（3）零件应力状态的影响

（4）加工缺陷的影响

（5）装配、检验产生缺陷的影响

13·穿晶断裂：裂纹在晶粒内部扩展，并穿过晶界进入相邻晶粒继续扩展直至

断裂

14·沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展导致断裂

15·磨损的定义：在机件表面互相接触并作相对运动产生的摩擦过程中，会有微小颗粒从表面不断分离出来形成尺寸和形状不同的磨屑，使材料逐渐损失，导致机件尺寸变化和质量损失，这种表面损伤现象即为磨损。

16·磨损的分类：黏着磨损、磨料磨损、腐蚀磨损及疲劳磨损17·结构材料的失效：材料在外加载荷和环境的作用下，会逐渐损失原有的物理、化学或力学性能，直至不能继续服役，这一现象称为失效。

18·其常见的失效形式：过量变形，断裂，磨损，腐蚀

19·材料在国民经济中的地位及作用：材料的使用水平决定了这个国家的科技发展水平,而一个国家的科技水平是国民经济的命脉的控制因素之一。材料的高水平利用以及高尖端的开发必然可以为国民经济助力。

20·金属材料的特性：

良好的导电性和导热性。

正的电阻温度系数，即随温度升高电阻增大。绝大多数金属具有超导性，即在温度接近于绝对零度时电阻突然下降，趋近于零。

良好的反射能力，不透明性及金属光泽。

良好的塑性变形能力

21·Fe-C相图有什么用：它是编制热处理制度的重要依据，可以通过铁碳

平衡图了解铁碳在不同温度区间的金相组织，从而确定热处理温

度。

22·材料的蠕变极限：材料在高温长期载荷下对缓慢塑性变形

（即蠕变）的抗力；以

表示700℃下经1000h产生0.2%残余变形量的最大应力

23·材料的持久强度：材料在高温长期载荷下对断裂的抗力；

以

表示在500℃下经10000h发生断裂的应力值。

24·提高材料热强性的途径：

固溶强化：加入基体固溶强化元素Cr、Ni、W、Mo等

析出相强化：加入第二相沉淀强化元素V、Ti、Nb等

晶界强化：加入微量晶界强化元素硼(B)与稀土(RE)元素，起净化晶界或填充晶界空位的作用。

25·耐磨钢的性能及成分特点：

有很高的耐磨性和韧性。高锰钢是目前最主要的耐磨钢；

（1）高碳保证钢的耐磨性和强度，（2）高锰它和碳配合，保证完全获得奥氏体组织，（3）一定量的硅 硅可改善钢水的流动性，并起固溶强化的作用

26·铁素体：碳与相(BCC)铁形成的间隙固溶体，Ferrite。

奥氏体：碳与相(FCC)铁形成的间隙固溶体，Austenite

渗碳体：碳与铁一起形成的化合物 用Fe3C表示，一般含碳

6.67％。

27·退火：把钢加热到适当温度，保温一定时间，然后在退火炉中缓慢冷却，以获得接近平衡组织的热处理工艺。

正火：将钢件加热到A3（或A cm）以上30～50℃，保温适当的时间后，在静止的空气中冷却，得到珠光体组织的热处理工艺。

淬火：将钢加热至奥氏体化后，迅速置于水中或机油中快速冷却，使组织转变为马氏体的热处理工艺。钢材经淬火后，强度和硬度提高，脆性增大，塑性和韧性明显降低

回火：将淬火钢加热至A1点以下某一温度保温一定时间后，以适当方式冷却到室温的热处理工艺

28·钢铁的常规热处理工艺种类及特点

29·合金钢牌号的命名规则：

在牌号之首用数字标明碳的质量分数。结构钢用碳的平均质量分数

的万分数来表示（两位数）；工具钢和特殊性能钢用碳的平均质量分数的千分数来表示（一位数），而工具钢的碳的质量分数超过1%时，就不再标出。

在之后用元素符号表明钢中的主要合金元素，质量分数由其后缀的数字标明，平均质量分数小于1.5%时不标，平均质量分数为

1.5%-

2.49%、2.5%-

3.49%时，相应标出2、3等。

30·不锈钢的特点及“不锈”原理：

（1）耐腐蚀性能越高，碳的含量要越少。因为C的存在增加阴极相（碳化物），特别是与Cr能形成碳化物在晶界析出。

（2）Cr能提高基体的电极电位，Cr在氧化性介质中极易钝化，生成致密的氧化膜，使钢的耐蚀性大大提高。

（3）加入Mo、Cu等，可提高钢在非氧化性酸中的耐蚀能力。

（4）加入Ti、Nb等，能比Cr优先与C形成稳定的碳化物。

（5）加入Mn、N等，部分替代Ni，提高在有机酸中的耐蚀性。

铬含量大于12%，碳含量可高达1.2%，具有足够高的耐蚀性31·影响金属表面腐蚀的因素：化学不均匀性，能量不均匀性，化学成分，压力，温度

32·防止金属表面腐蚀的方法：

①改变金属的内部结构。例如，把铬、镍加入普通钢中制成不锈钢。②在金属表面覆盖保护层。例如，在金属表面涂漆、电镀或用化学方法形成致密耐腐蚀的氧化膜等。③电化学保护法。还有加缓蚀剂33·金属表面改性的方法：激光表面改性；离子注入表面改性；化学热处理表面改性金属表面涂塑，气相沉积硬涂层技术

34·传统陶瓷、特种陶瓷的概念与分类：

传统陶瓷：主要指黏土制品，以天然的硅酸盐矿物为原料经粉碎、成形、烧结制成的产品。包括日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生陶瓷、化工陶瓷等，产量大，用途广

特种陶瓷：是以高纯化工原料和合成矿物为原料，沿用传统陶瓷的工艺流程制备的陶瓷，是具有特殊力学、物理或化学性能的陶瓷。也称为现代陶瓷、新型陶瓷、精细陶瓷、高技术陶瓷等。

按性能和应用可分为：电子陶瓷、光学陶瓷等；

按化学成分可分为：氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷

最常用的分类方法：结构陶瓷材料（工程陶瓷材料）和功能陶瓷材料；

35·陶瓷材料的相组成：大致可分为3种：晶体相、玻璃相和气相（气孔）。