材料工程基础_重点
炼铁：还原过程，使铁在铁的的氧化物中还原，并使还原出的铁与脉石分离。炼钢：氧化过程，以生铁为原料，通过冶炼降低生铁中的碳及其他杂质元素的含量。
炼铁原料（1）铁矿石的要求a：含铁量愈高愈好b：还原性要好c：粒度大小合适d：脉石成分SiO2，Al2O3、CaO、MgO e：杂质含量要少。（2）溶剂的作用：a 降低脉石熔点b去硫（3）燃料：焦炭作用：作为发热剂提供热量；还原剂；高炉料柱的骨架。要求：含碳量要高，确保它有高的发热量和燃烧温度；有害杂事硫、磷及水分、灰分、挥发分的含量要低；在常温及高温下有足够的机械强度；气孔率要大，粒度要均匀，以保证高炉的有良好的透气性。
高炉冶炼的理化过程1燃料的燃烧2氧化铁的还原3铁的增碳4非铁元素的还原5去硫6造渣
减少生铁中硫的措施：采取优质炉料，基本措施；提高炉温和炉渣的碱度。
生铁铸造生铁：含硅量高（2.75~3.25%）碳以石墨形式存在灰口生铁；炼钢生铁：含碳量高（4~4.4%）含硅量较低碳以fe3c形式存在白口生铁
炼钢过程的物理化学原理：1脱碳2硅、锰的氧化3脱磷和回磷过程4脱硫5脱氧
脱磷的基本条件：低温；适量增加渣中CaO的含量；渣中必须含有足够数量的FeO。
回磷现象：在炼钢过程中的某一时期，当脱磷的基本条件得不到满足时，则已氧化进入渣中的的磷会重新被还原，并返回到钢液中，称此为回磷过程。经常发生在炼钢炉内假如铁合金或出钢的过程中。防止措施：控制炼钢后期的钢液的温度；减少钢液在盛钢桶内的停留时间，向盛钢桶中炉渣加石灰提高碱度，采用碱性衬层的盛钢桶。
脱硫：[FeS]+(CaO)=（CaS）+（FeO）（吸热）必须在碱性炉内冶炼脱硫剂：石灰或石灰石生产中采取的措施：1在渣内加入碱；2增加石灰或石灰石的量；3扒掉含硫量高的初期渣，造成无硫的新渣；4加入CaP2、MnO等能降低炉渣粘度的造渣材料，提高炉渣的流动性；5搅拌钢液，以增加钢液与炉渣的接触面积。
当钢中杂质元素被除去到规定要求后，应采取一定方法来降低钢液中的氧含量。称为脱氧，脱氧是炼钢过程的量后过程，在很大程度上影响着钢的质量。脱氧剂：硅铁、锰铁、铝
脱氧方式：扩散脱氧（硅铁和炭粉）、沉淀脱氧（锰铁、硅铁、铝），加在渣面
沉淀脱氧与扩散脱氧相结合：用锰铁进行沉淀预脱氧；用碳粉和硅铁进行扩散脱氧；用硅进行沉淀脱氧。
镇静钢：经过充分脱氧处理的钢；沸腾钢：未经完全脱氧处理的钢；半镇静钢：脱氧程度介于镇静钢和沸腾钢之间的钢
钢的浇注 1模铸法2连铸法粉末的制备：
机械制粉：将原料机械的粉碎而
化学成分基本不发生变化的工艺
物理制粉机械研磨法、气流研
磨法。球磨机理：在球磨的过
程中，球磨筒将机械能传递到筒
内的球磨物料及介质上，相互间
产生正向冲击力、侧向挤压力、
摩擦力等，当这些复杂的外力作
用到脆性粉末颗粒上时，就使大
颗粒不断解理成小颗粒。
物理制粉：借助物理的作用改变
原材料的聚集状态而获得粉末的
过程雾化法、物理蒸发冷凝法
雾化法：将液体金属或合金直接
破碎成为细小的液滴，然后凝固
为固态粉末颗粒的方法。双流雾
化法发生机理：a动能交换b热
量交换c流等特性反应d化学反
应离心雾化：借助离心力的作
用，将液态金属破碎为小液滴，
然后凝固为固态粉末颗粒的方
法。
化学制粉：借助化学的作用生产
的粉态物质的过程化学气相沉
淀法（通过某种形式的能量输入
使气体原料发生化学反应，生成
固态金属或陶瓷粉体的制粉方
法）、还原—化合法（利用还原剂
还原金属氧化物或盐类进行氧化
还原反应制取金属粉末的方法）、
电化学法（在溶液或熔盐中控制
通入直流电流密度，使金属离子
重新获得外层电子，形成粉末）
液态成型（铸造）：是将材料融化
成一定成分和一定温度的液体，
然后在重力或外力作用下浇入到
具有一定形状、尺寸大小的行腔
中，经凝固冷却后便形成所需要
的零件的技术。
合金的充型能力：液态合金充满
铸型行腔，获得形状完整、轮廓
清晰的健全铸件的能力。
影响充型能力的因素及工艺措
施：1合金的流动性2铸型性质3
浇注条件4铸件结构
合金的流动性是指液态合金的流
动能力对铸件质量的影响，流动
性好的合金1充型能力强，浇注
时能迅速充满铸型型腔，易于获
得形状完整、轮廓清晰的铸件2
可使液态合金中的气体，夹杂吴
易于浮出，减少铸件中的气孔和
夹杂物的存在3也可使铸件在凝
固期间产生的熔孔和因收缩受阻
产生的裂纹得到充填和弥合。
影响铸件合金流动性的主要因
素：1合金的成分及结晶特点2
合金的物理性能
提高铸造合金的流动性的主要措
施：1增加硅含量2放出大量热，
保持液态合金时间越久3①合金
的热导率小、比热容大，密度大
流动性好；②合金的表面张力小，
流动性大③液态合金的粘度小，
流动性大
铸铁合金的收缩三个阶段：液态
收缩、凝固收缩、固态收缩（表
现：铸件线性尺寸减小）
收缩对铸件质量的影响：1使铸
件有效截面积减小2引起应力集
中，降低其力学性能3降低铸件
的气密性和物理化学性能
影响缩孔、缩松的因素1合金种
类2浇注温度3铸件条件和铸件
结构生产中采取的措施：1定
向凝固2同时凝固3加压补滑4
热等静压法
压力铸造缺点：1成本高，工艺
准备时间长，不适宜单件小批生
产2压铸尚不适于钢、铸铁能高
熔点合金的铸造3压铸内部有气
孔
特种铸造：榕摸铸造、金属型铸
造、压力铸造、定型铸造（消失
模铸造）、离心铸造
熔模铸造是用易熔材料制成模
样，在模样上涂挂若干层耐火材
料，硬化后熔去模样制成型壳，
在经焙烧，浇注得到铸件的一种
方法工艺过程：①制造压型②制
模③制壳④脱模⑤焙烧和浇注⑥
脱壳清理用于制造汽轮机、燃
气轮机、涡轮发动机的叶片和叶
轮以及汽车、拖拉机、纺织机械、
机床、风动工具和测量仪表等精
密铸件。
金属型铸造是指利用金属材料制
成铸型，依靠重力作用将熔融金
属浇入铸型中制造铸件的一种铸
造方法。
热处理：将钢在固态下加热到预
热温度，保温一定时间，然后以
预定的方式冷却到室温的一种热
加工工艺，分为预备热处理和最
终热处理工艺参数：加热温
度、保温时间、冷却方式
内容：钢的加热转变，钢的冷却
转变（珠光体、贝氏体、马氏体
转变），淬火钢的回火转变
钢的加热转变（奥氏体化）奥氏
体形成的热力学条件：
只有当温度高于A1、时，珠光体
向奥氏体转变的驱动力才能够克
服界面能和相变能的阻力，使奥
氏体自由能低于珠光体自由能，
奥氏体才能自发形成。奥氏体的
形成过程①奥氏体的形核：优先
在铁素体和渗碳体的相界面上形
成：形核条件：结构起伏、能量
起伏、浓度起伏②奥氏体的长大：
长大方式：奥氏体向铁素体和渗
碳体两边长大，且铁素体方向快；
长大机制：相界扩散移动；长大
后的结果：铁素体消失，尚有残
余渗碳体，奥氏体的平均碳浓度
低于其先析浓度③残余渗碳体的
溶解④奥氏体的均匀化
影响奥氏体形成速度的原因：1
加热温度和保温时间：转变温度
越高，所需要的时间越短，奥氏
体形成速率越快2加热速度：加
热速度越快，孕育期越短，转变
所需的时间也越短3原始组织：
原始组织越细，奥氏体形成速率
越快4化学成分：含碳量，钢中
含碳量越高，奥氏体形成速率越
快；合金元素，不改变奥氏体化
的过程，但影响奥氏体形成的速
率，合金钢奥氏体化要比碳钢缓
慢
起始晶粒度：奥氏体转变刚刚完
成，其晶粒边界刚刚相互接触时
的奥氏体晶粒大小，决定于N和
长大速率G
实际晶粒度：钢在某一具体的热
处理或热加工条件下，获得的奥
氏体的实际晶粒大小，决定与具
体的加热温度和保温时间
本质晶粒度：根据标准试验方法
（YB27-64），在（930+-10）保温
3~8h后测定的奥氏体晶粒大小，
反应钢材加热时奥氏体晶粒长大
倾向的一个指标，决定于钢的化
学成分和冶金条件，表示钢在一
定条件下奥氏体晶粒长大的倾向
性
影响奥氏体晶粒度的原因：1加
热温度和保温时间：在特定的温
度下加热时，随着时间的延长，
晶粒不断长大，但长大到一定尺
寸后，就几乎不在长大；加热温
度越高，晶粒长大越快，最终尺
寸也越大2加热速度：在最高加
热温度相同时，加热温度越快，
奥氏体晶粒越细小3原始组织：
一般来说，原始组织越细，碳化
物分散度越大，所形成的奥氏体
起始晶粒就越小，则长大倾向则
越大，因此，对原始组织极细的
钢，不宜采用过高的加热温度和
长时间保温4化学成分：含碳量、
含碳质量分数在一定的范围内，
随着含碳量的增加，奥氏体长大
的倾向增大，但含碳量超过某一
限度，奥氏体反而变得细小；合
金元素、强烈阻碍的元素一般阻
碍的元素阻碍作用不明显的元素
促进晶粒长大的元素
钢在冷却时候的转变：连续冷却、
将奥氏体化后的钢以一定的冷却
速度连续从高温冷却到室温
cct
等温冷却、将奥氏体化的钢由高
温快速冷却到临界稳定一下某一
温度，保温一段时间，以进行等
温转变，然后在冷却到室温 ttt
曲线
过冷奥氏体：在临界温度以下存
在，且不稳定的，将要转变的奥
氏体
过冷奥氏体稳定性同时有两个因
素控制：旧相与新相之间的自由
能差，原子扩散系数
Cct和ttt曲线的区别：1共析钢
与过共析钢在cct曲线无贝氏体
转变区2转变产物有差别，连续
冷却得到混合组织，等温转变得
到均匀组织3cct曲线在ttt曲线
的右下方
影响过冷奥氏体等温转变的因素
1奥氏体碳浓度的影响2合金元
素的影响3奥氏体状态的影响4
拉力和塑形变形的影响
珠光体转变（是高温转变、扩散
型相变）：共析钢在A1到550之
间的转变
根据过冷度不同分为片状珠光体
和粒状珠光体。片状珠光体形成
条件：在较高奥氏体温度下形成
均匀奥氏体；均匀奥氏体在
A1~550之间等温时可形成片状
奥氏体。粒状奥氏体形成条件：
奥氏体化温度低，保温时间较短，
加热转变为充分进行，此时奥氏
体中有许多未融的碳化物或许多
微小的高浓度的碳的富集区；其
次是转变为珠光体的等温温度
高，等温时间足够长，这样可使
奥氏体成为粒状
马氏体转变（非扩散型相变，低温转变）：钢从奥氏体状态快速冷却，在低于Ms点发生的转变。板条马氏体（低碳马氏体、位错马氏体）：含碳量低；光学显微镜下为板条状；有位错亚结构；自回火现象有利于提高马氏体的强韧性。
片状马氏体（孪晶马氏体、高碳马氏体）：含碳量高；光学显微镜下针状或竹叶状，曾一定角度排列；具有孪晶亚结构；组织中存在大量纤维裂纹。
影响马氏体形态的因素：含碳量、合金元素，融入奥氏体的合金元素除Co、Al外大多数都是Ms点下降，促进片状马氏体的形成。马氏体的性能：①高硬度和高强度：马氏体的硬度取决于含碳量，合金元素对硬度影响不大，但提高强度，固溶强化、相变强化、时效强化、相界面强化②塑形和韧性：片状马氏体硬而脆，条状马氏体强而韧③马氏体的比容最大，奥氏体的比容最小，是产生淬火应力，导致变形开裂的主要原因
马氏体转变特点：①热力学特点：奥氏体转变为马氏体条件：冷却速度必须大于临界速度，必须深度过冷，低于Ms点以下才能发生马氏体转变，驱动力：新旧两相自由能差，阻力界面能弹性应变能②动力学特点：⑴降温转变，相变无孕育期，依靠不断出现的新马氏体而不是依靠原有马氏体的长大，转变不完全⑵奥氏体的稳定化：热稳定化和机械稳定化（相变强化机械稳定化和形变强化机械稳定化）③晶体学特点，无扩散性，切变型，共格性，严格的位相关系和惯习面④马氏体转变可逆性
冷处理：冷至是温室后继续深冷，使残余奥氏体继续转变成奥氏体，这种低于室温的冷却方法叫做冷处理
奥氏体的稳定化：奥氏体在外界因素作用下，由于内部结构发生了某种变化，而且向马氏体转变的温度降低，和残余奥氏体量增加的转变迟滞现象
贝氏体转变（中温转变、半扩散性转变）：含碳过饱和的铁素体和碳化物所组成的机械组成物，550~Ms
组织形态：1上贝氏体：形成温度：550~350在光镜下呈羽毛状，在电镜下是由许多平行分布的条状铁素体以及夹杂与条之间不连续的条状渗碳体所组成的（位错比马氏体的低）化学成分：中高碳钢2下贝氏体：形成温度：350~Ms 在光镜下呈竹叶状，在电镜下碳化物的形态细小弥散，呈颗粒或短条状沿着与铁素体轴呈55~65度平行排列（铁素体的亚结构为位错，比上贝氏体中的密度高）3粒状贝氏体：形成温度：贝氏体转变温度区间最上部，纤维组织：在大块状或针状铁素体内部分布的颗粒状的小岛，化学成分：低碳钢和低碳、中碳合金钢
性能：上贝氏体强度低，韧性差；下贝氏体强度高，韧性高；颗粒贝氏体强度适中，韧性好
贝氏体转变特点（有碳原子扩散
的共格切变过程）：①热力学特点,
自由能<0，驱动力：体积自由能
差，阻力：表面能和弹性应变能
碳在贝氏体转变时发生预先扩散
重新分布②动力学特点：碳在奥
氏体中溶解度高，扩散慢，碳在
奥氏体中溶解度低，扩散块，碳
在奥氏体与铁素体界面处富集，
形成ε碳化物③晶体学特点：上
下贝氏体形成时，在预先抛光的
试样表面上形成浮凸，碳化物是
扩散方式形成的，铁素体是切变
机构形成的，贝氏体中的铁素体
和奥氏体保持共格联系，贝氏体
中铁素体是在奥氏体的一定晶面
上以共格切变方式形成的，贝氏
体转变中铁素体与母相奥氏体保
持严格的位相关系
魏式组织：先共析铁素体或渗碳
体沿着奥氏体的一定晶面呈针状
析出，由晶面插入晶粒内部，集
体为珠光体，形成条件：和含碳
量有关含碳量<0.6%的亚共析
钢和含碳量>1.2%的过共析钢中
易形成和原始奥氏体大小有关
魏氏组织易在粗大的奥氏体中形
成，和冷却速度有关，有一上限
温度Ws，在此温度之上魏氏组织
难以形成消除魏氏组织的方法：
退火或正火
钢在回火时的转变：一、马氏体
中碳原子的偏聚（20~100℃）二、
马氏体分解（100~250℃）三、残
余奥氏体的转变（250~300℃）四、
碳化物的转变（250~400℃）五、
渗碳体的聚集长大和a相的再结
晶（400℃以上）
回火马氏体：铁素体相和弥散的
ε碳化物所组成的复相组织
回火屈氏体：针状铁素体和片状
或小颗粒渗碳体的混合组织
回火索氏体：铁素体和粗粒状渗
碳体的机械混合物
回火：将淬火钢加热到临界点
Ac1以下的某一温度，保温后以
适当方式冷却至室温的一种热处
理方式，它是淬火后不可缺少的
热处理工艺。
淬火钢回火时性能变化：1硬度：
200℃以下回火时，硬度降低很
少，在200℃以上回火时，硬度
显著降低，而且温度越高，硬度
越低2强度和韧性：随着回火温
度的升高，εs、εb不断下降，
而塑形指标δ、ψ不断上升
回火脆性：有些钢在某一温度范
围内回火时，其冲击韧性比在较
低温度回火时还显著下降，这种
脆化现象成为回火脆性。分为第
一类回火脆性（低温、不可逆回
火脆性：由于马氏体分解时沿马
氏体条或片的边界析出断续的薄
壳状碳化物割裂的马氏体机体，
降低了境界的断裂强度防止措
施：避免在脆性温度范围内回火）
第二类回火脆性（高温、可逆回
火脆性：主要在合金钢，由于钢
中含有Cr、Mn、P、As、Sb、Sn
等元素，第二回火脆性大防止措
施：1高温回火后快速冷却2降
低钢中杂质元素含量3在钢中加
入合金元素（Mo、W）4采用临界
淬火工艺）
钢的热处理工艺：根据钢在加热
和冷却过程中的组织转变规律，
制定钢在热处理时的具体加热，
保温和冷却的工艺参数
退火：把钢加热到一定温度，保
温一定时间，然后缓慢冷却，以
获得接近平衡组织的热处理工
艺。
正火：把钢加热到Ac1或Accm
以上适当温度，保温一定时间，
使之完全奥氏体化，然后在空气
中冷却，从而得到珠光体型组织
的热处理工艺。
退火和正火的目的软化、均匀
化、稳定化、细化
钢的淬火应力：热应力：冷却前
期表层拉应力中心压应力冷却后
期表层压应力中心拉应力组织
应力：冷却前期表层压应力中心
拉应力冷却后期：表层拉应力中
心压应力
热应力影响因素：冷却速度，淬
火温度，工件截面尺寸，钢材导
热系数，钢材线膨胀系数
淬火工艺：①淬火加热工艺：加
热温度、保温时间、升温速度②
淬火冷却工艺：冷却介质、冷却
方法（单液、双液、分级、等温
淬火法）
淬透性：钢在淬火时获得马氏体
的能力，其大小用钢在一定温度
下淬火所得的淬透层来表示，取
决于奥氏体的稳定性和取决与钢
的临界冷却速度
淬硬性：淬火后形成的马氏体组
织所能达到的硬度取决于马氏体
中的含碳量
影响淬透性的因素：碳含量、合
金元素（除了Co、Ni使c曲线
左移）、奥氏体化温度、钢中未融
第二相
回火温度：①低温回火：150~250、
回火马氏体很高的强度，硬度和
耐磨性，同时降低钢的淬火应力
和脆性，应用：各种高碳钢、渗
碳体及表面淬火件②中温回火：
350~500、回火屈氏体具有高的弹
性极限，较高的强度和硬度和良
好的弹性塑性应用：各种弹簧零
件和热锻模具③高温回火：
500~650、回火索氏体，具有强度，
塑性和韧性较好的机械综合性能
应用：中碳机构钢和低合金结构
钢
表面热处理：1钢的表面淬火：
不改变钢的化学成分及心部组
织，利用快速加热将表面奥氏体
化后进行淬火，以强化零件表面
的热处理工艺目的：获得高硬
度的表面层和有利的残余应力分
布以提高工件的耐磨性和疲劳强
度同时心部保持足够的塑性和
韧性“表硬里韧”方法：感应
表面淬火，加热表面淬火2钢的
化学热处理（渗碳、渗氮、碳氮
共渗）：与表面淬火相比，不仅改
变了表层组织，还改善其化学成
分基本过程：介质发生分解，
形成渗入元素的活性原子，工作
表面吸收活性原子向固溶体溶
解，或与钢中某些元素形成化合
物，原子向内部扩散
渗碳：目的提高工件表面硬度，
耐磨性，及疲劳强度，保持心部
良好的塑性方法：固体渗碳、真
空、气体渗碳后热处理：淬火+
低温回火以消除残余应力和低
温脆性淬火法（直接淬火：渗碳
后的工件从渗碳温度遇冷至略高
至心部成分Ar3的温度后在进行
淬火，适用于本质细晶粒钢（低
合金渗碳钢）、一次淬火：渗碳后
的临界至于空气中或缓冷坑中冷
至室温，然后重新加热，淬火、
二次淬火：第一次淬火，加热温
度稍高于临界心部的A3进行完
全淬火目的,细化心部晶粒及消
除表面网状碳化物；第二次淬火，
加热到表层的Ac1以上进行不完
全淬火目的，细化表层组织，对
心部影响不大）
加工路线：下料→锻造→正火（增
加珠光体数量）→机加工→渗碳
（提高硬度）→遇冷直接淬火→
低温回火→喷丸→磨齿→组织从
表至里（M+碳化物+残余奥氏体
A`）→M+A`→M
渗氮：在一定温度下，一般是在
Ac1以下使活性氮原子渗入工件
表面的化学热处理工艺，渗氮温
度低，不需要淬火处理，故渗氮
零件的变形极小
工艺路线：下料→锻造→退火（降
低硬度）→粗加工→调质（调整
工件心部组织）→精加工→去应
力退火（消除精加工的残余应力）
→粗磨→渗氮→精磨或研磨
氮化特点：氮化件表面硬度高，
耐磨性高、疲劳强度高，由于表
面存在压应力、工件变形小，因
氮化温度低，氮化后不需要热处
理、耐蚀性好，因表层形成氮化
物，化学性质稳定
碳氮共渗(氰化)：同时渗入碳氮，
并以渗氮为主的化学工艺目的：
高结构钢，零件的表面强度，耐
磨性及疲劳强度，提高碳素工具
钢、合金工具钢的红硬性工艺：
高温、中温、低温
思考题：指出下列钢件正火的主
要目的及正火后的组织？
20#钢齿轮改善切削性能 P+S
45#钢小轴作最终热处理代替调
质 P+S
T12钢锉刀消除网状碳化物及
球化退火作准备 S
工程材料知识点总结
第一章 1.三种典型晶胞结构： 体心立方： Mo 、Cr 、W 、V 和 α-Fe 面心立方： Al 、Cu 、Ni 、Pb 和 β-Fe 密排六方： Zn 、Mg 、Be 体心立方 面心立方 密排六方 实际原子数 2 4 6 原子半径 a r 4 3= a r 4 2= a r 21= 配位数 8 12 12 致密数 68% 74% 74% 2.晶向、晶面与各向异性 晶向：通过原子中心的直线为原子列，它所代表的方向称为晶向，用晶向指数表示。 晶面：通过晶格中原子中心的平面称为晶面，用晶面指数表示。 （晶向指数、晶面指数的确定见书P7。） 各向异性：晶体在不同方向上性能不相同的现象称为各向异性。 3.金属的晶体缺陷：点缺陷、线缺陷、面缺陷 4.晶体缺陷与强化：室温下金属的强度随晶体缺陷的增多而迅速下降，当缺陷增多到一定数量后，金属强度又随晶体缺陷的增加而增大。因此，可以通过减少或者增加晶体缺陷这两个方面来提高金属强度。 5..过冷：实际结晶温度Tn 低于理论结晶温度To 的现象称为过冷。 过冷度 n T T T -=?0 过冷度与冷却速度有关，冷却速度越大，过冷度也越大。 6.结晶过程：金属结晶就是晶核不断形成和不断长大的过程。 7.滑移变形：单晶体金属在拉伸塑性变形时，晶体内部沿着原子排列最密的晶面和晶向发生了相对滑移，滑移面两侧晶体结构没有改变，晶格位向也基本一致，因此称为滑移变形。 晶体的滑移系越多，金属的塑性变形能力就越大。 8.加工硬化：随塑性变形增加，金属晶格的位错密度不断增加，位错间的相互作用增强，提高了金属的塑性变形抗力，使金属的强度和硬度显著提高，塑性和韧性显著降低，这称为加工硬化。 9.再结晶：金属从一种固体晶态过渡到另一种固体晶态的过程称为再结晶。 作用：消除加工硬化，把金属的力学和物化性能基本恢复到变形前的水平。 10.合金：两种或两种以上金属元素或金属与非金属元素组成的具有金属特性的物质。 11.相：合金中具有相同化学成分、相同晶体结构并有界面与其他部分隔开的均匀组成部分称为“相”。 分类：固溶体和金属间化合物 第二章 1.铁碳合金相图（20分） P22
机械工程材料期末考试
机械工程材料期末考试 一．填空题（共30分，每空1分） 1．液态金属结晶的基本过程是形核与晶核长大。 2．铁素体（F）是碳溶于α-Fe 所形成的间隙固溶体，其晶格类型是：体心立方。 3. 检测淬火钢件的硬度一般用洛氏（HRC）硬度；而检测退火和正火钢件的硬度常用布氏（HRB）硬度。4．GCr15钢是滚动轴承钢，其Cr的质量分数是1.5% 。5．16Mn钢是合金结构钢，其碳的质量分数是0.16% 。6．QT600-03中的“03”的含义是：最低伸长率为3% 。7. 钢与铸铁含碳量的分界点是：2.11% 。 8．贝氏体的显微组织形态主要有B上和B下两种，其中B下的综合性能好。9．钢的淬火加热温度越高，淬火后马氏体中含碳量越高，马氏体晶粒越粗大，残余奥氏体的量越越多。 10．钢加热时A的形成是由A晶核的形成、A晶核向F和Fe3C 两侧长大、残余Fe3C的溶解、A的均匀化等四个基本过程所组成的。11．一般表面淬火应选中碳成分钢，调质件应选用中碳成分钢。13．碳钢常用的淬火介质是水，而合金钢是油。 14．T10钢（Ac1≈727℃，Accm≈800℃）退火试样经700 ℃、780 ℃、860 ℃加热保温，并在水中冷却得到的组织分别是：P+Fe3C ，Fe3C+M+Ar ，M+Ar 。 15．渗碳钢在渗碳后缓慢冷却，由表面向心部的组织分布依次为：P+Fe3CⅡ （网状），P ，P+F 。得分 二．判断题（共10分，每小题1分）（正确√ 错误×，答案填入表格）1．在其他条件相同时，砂型铸造比金属型铸造的铸件晶粒更细。× 2．固溶强化是指因形成固溶体而引起的合金强度、硬度升高的现象。√ 3．珠光体、索氏体、屈氏体都是铁素体和渗碳体组成的机械混合物。√ 4．碳的质量分数对碳钢力学性能的影响
材料工程基础
1、热处理：将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却，以改变材料整体或表面组织，从而获得所需性能的工艺过程。 2、45钢经不同热处理后的性能及组织（可能出应用题） 组织：退火：P+F；正火：S+F；淬火+低回：M回；淬火+高回：S回 性能总结强度硬度：低温回火>高温回火>正火>退火 韧性塑性：高温回火>正火>退火>低温回火 抗冲击能力：高温回火>正火>退后>低温回火 3、热处理的三大要素：加热、保温、冷却 4.常规热处理：退火、正火、淬火及回火 5.预备热处理和最终热处理 预备热处理：零件加工过程中的一道中间工序(也称为中间热处理)，其目的是改善锻、铸毛坯件组织、消除应力，为后续的机加工或进一步的热处理作准备。 最终热处理：零件加工的最终工序，其目的是使经过成型工艺达到要求的形状和尺寸后的零件的性能达到所需要的使用性能。 6、奥氏体：C在γ-Fe中的固溶体 7、奥氏体转变的阻力与驱动力：新相形成，会增加表面能和克服弹性能，需要由相变释放 的自由能和系统内能量起伏来补充——自由能差 8、奥氏体的形成机理：扩散方式、非扩散方式基本过程都是形核与长大 9、奥氏体的形成过程：(很重要） （1）、奥氏体晶核的形成（2）、奥氏体晶核的长大 （3）、剩余渗碳体的溶解（4）、奥氏体成分的均匀化 10、为何A晶核优先在F与Fe3C相界产生？ F和Fe3C界面两边的C浓度差最大，有利于为A晶核的形成创造浓度起伏条件； F和Fe3C界面上原子排列较不规则，有利于提供A形核所需的结构起伏和能量起伏条件。 F 和Fe3C 界面本来已经存在，在此界面形核时只是将原有界面变为新界面，总的界面能变 化较小。 11、非工析钢与共析钢的相同点与不同点？ 亚共析钢与过共析钢的珠光体加热转变为奥氏体过程与共析钢转变过程是一样的，即在Ac1温度以上加热无论亚共析钢或是过共析钢中的P均要转变为A。不同的是还有亚共析钢的F的转变与过共析钢的Fe3CⅡ的溶解。更重要的是F的完全转变要在Ac3以上， Fe3CⅡ的完全溶解要在温度Accm以上。即亚共析钢加热后组织全为奥氏体需在Ac3以上，对过共析钢要在Accm 以上。 12、为什么在奥氏体转变初期和转变后期，转变速度都不大，而在转变达50%左右时转变速度最大？
(完整word版)道路工程材料知识点考点总结
道路工程材料知识点考点 绪论 ● 道路工程材料是道路工程建设与养护的物质基础，其性能直接决定了道路工程质量和服务寿命和结 构形式。 ● 路面结构由下而上有：垫层，基层，面层。 ● 面层结构材料应有足够的强度、稳定性、耐久性和良好的表面特性。 第一章 ● 砂石材料是石料和集料的统称 ● 岩石物理常数为密度和孔隙率 ● 真实密度：指规定条件下，烘干岩石矿质实体单位真实体积的质量。 ● 毛体积密度：指在规定条件下，烘干岩石矿质实体包括空隙（闭口、开口空隙）体积在内的单位毛 体积的质量。 ● 孔隙率：是指岩石孔隙体积占岩石总体积（开口空隙和闭口空隙）的百分率。 ● 吸水性：岩石吸入水分的能力称为吸水性。 ● 吸水性的大小用吸水率与饱和吸水率来表征。 ● 吸水率：是岩石试样在常温、常压条件下最大的吸水质量占干燥试样质量的百分率。 ● 饱和吸水率：是岩石在常温及真空抽气条件下，最大吸水质量占干燥试样质量的百分率。 ● 岩石的抗冻性：是指在岩石能够经受反复冻结和融化而不破坏，并不严重降低岩石强度的能力。 ● 集料：是由不同粒径矿质颗粒组成的混合料，在沥青混合料或水泥混凝土中起骨架和填充作用。 ● 表观密度：是指在规定条件下，烘干集料矿质实体包括闭口空隙在内的表观单位体积的质量。 ● 级配：是指集料中各种粒径颗粒的搭配比例或分布情况。 ● 压碎值：用于衡量石料在逐渐增加的荷载下抵抗压碎的能力，也是石料强度的相对指标。压碎值是对石料的标准试样在标准条件下进行加荷，测试石料被压碎后，标准筛上筛余质量的百分率。1000 1?='m m Q a （1m ：试验后通过2.36mm 筛孔的细集料质量） ● 磨光值：是反映石料抵抗轮胎磨光作用能力的指标，是决定某种集料能否用于沥青路面抗滑磨耗层 的关键指标。 ● 冲击值：反映粗集料抵抗冲击荷载的能力。由于路表集料直接承受车轮荷载的冲击作用，这一指标 对道路表层用料非常重要。 ● 磨耗值：用于评定道路路面表层所用粗集料抵抗车轮磨耗作用的能力。 ● 级配参数： ?? ???分率。质量占试样总质量的百是指通过某号筛的式样通过百分率和。筛分级筛余百分率之总分率和大于该号筛的各是指某号筛上的筛余百累计筛余百分率率。量占试样总质量的百分是指某号筛上的筛余质分级筛余百分率i i i A a ρ 沥青混合料 水泥混合料 粗集料 ＞2.36mm ＞4.75mm 细集料 ＜2.36mm ＜4.75mm
材料工程基础重点简答题
《材料工程基础》复习思考题 第一章绪论 1、材料科学与材料工程研究的对象有何异同？ 10、如何区分传统材料与先进材料？ 18、什么是复合材料？如何设计和制备复合材料？ 21、纳米材料与纳米技术的异同？它们对科技发展的作用？23、什么是生态环境材料？如何对其生命周期进行评价？ 第二章材料的液态成形技术 3、影响液态金属充型能力的因素有哪些？如何提高充型能力？ 4、铸件的凝固方式有哪些？其主要的影响因素？ 6、什么是缩松和缩孔？其形成的基本条件和原因是什么？ 9、试述铸件产生变形和开裂的原因及其防止措施。 13、常见的特种铸造方法有哪些？各有何特点？ 第三章材料的塑性成形技术 1、金属为什么容易塑性变形？生产塑性变形的本质？ 2、金属常见的塑性成形方法有哪些？ 4、什么是金属的可煅性？其影响因素有哪些？ 第四章材料的粉末工艺
1、粉末冶金工艺有何特点？其主要的工艺过程包括？ 7、雾化制粉的方法有哪些？如何提高雾化制粉的效率？ 13、粉体为什么能烧结？烧结的推动力是什么？ 第五章材料的连接工艺 1、简述金属的可焊性及其影响因素。 2、简述焊接接头的组织结构。 5、简述钎焊的工艺特点及常用的钎焊材料。 第六章材料的表面处理 2、简述电镀和化学镀的异同（工艺及适应材料）。 6、三束表面改性技术的定义、特点和局限性。 第七章金属材料 1、金属材料的主要强化方式有哪些？ 3、什么是钢的淬硬性和淬透性？其主要影响因素？ 4、合金产生时效强化的条件是什么？如何进行时效强化？ 第八章单晶与半导体工艺 1、简述芯片的主要制备工艺步骤。
第九章纤维的制备 1、为什么纤维通常具有高强度、高模量且韧性好的特点？ 2、简述熔融纺丝和溶液纺丝的异同。 第十章复合材料制备工艺 3、什么是玻璃钢？它的制备工艺和主要应用？ 4、简述复合材料的强韧化机理。 第十一章陶瓷材料 2、先进陶瓷是如何分类的？ 4、简述陶瓷的主要成形方法。 8、为什么金属通常具有良好的塑性，而陶瓷却是脆性的？ 10、简述陶瓷与玻璃在结构和性能上的差异。 11、什么是钢化玻璃？对玻璃进行钢化的主要方法有哪些？ 第十二章高分子材料 1 何谓高分子化合物？它与一般有机化合物有什么不同？ 2 聚合物的分子形状及其特点是什么？ 3 合成高分子的化学反应有哪些？
工程材料期末试题及解答
第一章 一、填空题 1．工程材料按成分特点可分为金属材料、非金属材料、复合材料；金属材料又可分为有色金属和黑色金属两类；非金属材料主要有无机非金属、有机非金属；复合材料是指。 2．金属材料的力学性能主要包括强度、硬度、塑性、韧性等；强度的主要判据有屈服点和抗拉强度，强度和塑性可以用拉伸试验来测定；洛氏硬度测量方法简便、不破坏试样，并且能综合反映其它性能，在生产中最常用。 3．理解静拉伸试验过程和应力-应变曲线图。 二、判断题材料所受的应力小于屈服点σs时，是不可能发生断裂的。（×） 第二章 1 名词解释 晶体：指其原子（原子团或离子）按一定的几何形状作有规律的重复排列的物体 过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度 变质处理：有意地向液态金属中加入某些变质剂以细化晶粒和改善组织达到提高材料性能的目的。 各向异性：在晶体中，由于各晶面和各晶向上的原子排列密度不同，因而导致在同一晶体的不同晶面和晶向上的各种性能的不同形核率：在单位时间内，单位体积中所产生的晶核 2 填空 三种常见的金属晶格体心立方，面心立方，密排六方。 晶体缺陷的形式包括点缺陷，线缺陷，面缺陷。 3 问答 1 简述形过冷度和难熔杂质对晶体的影响。 答：过冷度影响：金属结晶石，形核率和长大速度决定于过冷度。在一般的液态金属的过冷范围内，过冷度愈大，形核率愈高，则长大速度相对较小，金属凝固后得到的晶粒就愈细；当缓慢冷却时，过冷度小，晶粒就粗大。 难熔杂质的影响：金属结晶过程中非自发形核的作用王伟是主要的。所以某些高熔点的杂质，特别是当杂质的晶体结构与经书的晶体结构有某些相似时将强烈的促使非自发形核，大大提高形核率。 2 简述铸锭的组织结构特点。 答：铸锭是由柱状晶粒和等轴晶粒组成的，组织部均匀，不同形状的晶粒对性能由不同的影响。 3．凝固过程中晶粒度大小的控制。 答：主要有两种方法：1增大过冷度，2变质处理 第三章 1.金属塑性变形是在什么应力作用下产生的？金属的塑性变形有哪几种基本方式？它们之间有何区别 金属的塑性形变是在切应力的作用下产生的。金属的塑性形变有滑移和孪生两种形式。它们之间的区别是：1滑移是金属键一个个断裂，而孪生是孪生面上的键同时发生断裂；2孪生之后，虽然晶体结构为改变，但孪生的晶体的晶格位向已经发生改变。 2.塑性变形对金属的组织、结构和性能有哪些影响？ 组织结构影响：当工件的外形被拉长或者压扁时其内部的晶粒的形状也被拉长或压扁。 性能影响：强硬度提高，塑韧性降低，电阻增加，耐腐蚀性降低 3.什么叫再结晶？再结晶前、后组织和性能有何变化？ 当变形金属加热至较高温度，原子具有较大扩散能力时，会在变形最激烈的区域自发的形成新的细小等轴晶粒称为再结晶。再结晶前后组织上的变化是，在形变激烈能量高的地方形核。性能上的变
材料工程基础作业题(2013-09)
第一章工程研究方法 1、（Z10-11）。流体流动的压强降Δp是速度v，密度ρ，线性尺度l、l1、l2，重力加速度g。粘滞系数μ，表面张力ζ，体积弹性模量E的函数。即 ΔP＝F（v、ρ、l、l1、l2、g、u、ζ、E） 取v、ρ、l作为基本物理量，利用因次分析法，将上述函数写成无因次式。 2、已知固体颗粒在流体中以等速u沉降，且u与粒径d，颗粒密度ρm(流体密度ρ)，动力粘度μ和重力加速度g，试用π定律发和矩阵法求揭示该颗粒沉降的无量纲乘积。 3、试分别用瑞利法和π定理法将压差ΔP、速度w、重度r和重力加速度g组合成无量纲乘积。 4、试证明直径为d的小球在密度为ρ，动力粘度为μ的流体中，以相对速度w运动时流动粘性阻力为： 5、请根据纳维斯托克斯（N-S）方程，分别用量纲分析法和方程分析法得出相似准则数，并写出准则方程。 6、（L5-1）。气流通过一等直径管道，拟用1／4缩小的透明模型中通过水故流的办法进行试验。已知：气体的ρ气＝1.2kg/m3。v气＝0.15cm2/s；水的ρ水＝1000kg/m3，v水＝0．01cm2/s。实物的气流速度为24m/s，试确定： 1）相应的模型中之水流速度。
2）若测得模型单位管长的压力降为13.8kN/m2，则原型中单位管长的压力降应为若干？ 第二章工程流体力学 1、（L 1-7）。质量为5kg，面积为40×45cm2的—收木板，沿着涂有滑油的斜面等速向下运动。已知v＝1m/s，δ＝1mm(油膜厚度)，求滑油的粘度。 2、（L 1-9）。一套筒长H＝20 cm，内径D＝5.04cm，重量G＝6.8N，套在直径d＝5cm的立轴上，如图所示。当套筒与轴之间充以甘油（μ＝8P）时求套筒在自重作用下将以多大速度沿立轴下滑？不计空气阻力。 3、（L 2-2）。图示的容器中，水和气达到下平衡状态，求容器内气体的压强，接触大气液面上为标准大气压，水的重度γ＝9807N／m3。
机械工程材料基本知识点
晶体缺陷： 点缺陷（空位、间隙原子、异类原子微观影响：晶格畸变）线缺陷（位错；极为重要的晶体缺陷，对金属强度、塑性、扩散及相变有显著影响）面缺陷（晶界、亚晶界） 合金相结构 :相是指系统中均匀的、与其他部分有界面分开的部分。相变：相与相的转变。按结构特点:固溶体、化合物、非晶相。 固溶体:指溶质原子溶入溶剂中所形成的均一结晶相。其晶体结构与溶剂相同。置换固溶体（溶质原子占溶剂晶格结点位置形成的固溶体）间隙固溶体:溶质原子处于溶剂晶格间隙所形成的固溶体 结晶： 材料从液态向固态的凝固成晶体的过程。 基本规律:晶核形成和长大交替进行。包括形核和核长大俩个过程， 影响形核率和成长率的因素：过冷度、不容杂志、振动和搅拌 变质处理：金属结晶时，有意向金属溶液中加入某种难溶物质，从而细化晶粒，改善金属性能 调质处理:淬火和高温回火 同素异构转变;固态金属由一种晶体结构向另一种晶体结构的转变。 合金的组织决定合金的性能 金属材料的强化 本质;阻碍晶体位错的运动 强化途径:形变强化（冷加工变形）、固溶强化（形成固溶体）、第二相强化、细晶强化（晶粒粒度的细化） 钢的热处理 预先热处理：正火和退火 最终热处理：淬火和回火 退火：将钢加热到适当温度，保温一段时间，然后缓慢冷却，以获得接近平衡组织的热处理工艺。目的：降低硬度，提高塑性，改善切削性能；消除钢中内应力；细化晶粒，改善组织，为随后的热处理做组织上的准备。常用：完全退火Ac3以上30-50度（适用亚共析钢和合金钢，不适应低碳钢和过共析钢）得到组织为铁素体和珠光体，等温退火：适用某些奥氏体比较稳定的合金钢，加热和保温同完全退火，使奥氏体转变为珠光体，球化退火：温度略高于Ac1，适用过共析钢和合金工具钢，得到组织球状珠光体，去应力退火：Ac1以下100-200度，不发生组织变化，另外还有再结晶退火和扩散退火。 正火：亚共析钢Ac3以上30-50度，过共析钢Accm以上30-50度，保温后空冷获得细密而均匀的珠光体组织。目的:调整钢的硬度，改善加工性能；消除钢中内应力，细化晶粒，改善组织，为随后的热处理做组织上的准备。主要作用:作为低、中碳钢的预先热处理；消除过共析钢中的网状二次渗碳体，为球化退火做准备；作为普通件的最终热处理。 退火和正火区别：冷却速度不同，正火快，得到珠光体组织细，因而强度和硬度也高。实际中，如果俩者均能达到预先热处理要求时，通常选正火 淬火：加热到Ac1或Ac3以上某个温度，保温后以大于临界冷却速度冷却，使A转变为M 的热处理工艺.目的：获得马氏体或下贝氏体组织。温度：亚共析钢Ac3上30-50度，组织为M+少量A残，共析钢和过共析钢Ac1上30-50度，组织M+粒状Fe3C+少量A残 要求:淬火冷却速度必须大于临界冷却温度Vk.常用方法;单液、双液、分级、等温、局部淬火 回火：淬火以后的工件加热到Ac1以下某个温度，保温后冷却的一种热处理工艺.目的：降
第一学期《工程材料》期末试卷A卷及答案
系别：__________ 班次：____________ 姓名：___________ 学号：____________ 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。装。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。订。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。线。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 2008—2009学年第一学期 《工程材料》期末考试试卷(A) 注意：本试卷共四大题，总分100分，考试时间120分钟。本试卷适用于07模具班，共需印制61份。 1. 碳素工具钢的含碳量一般是在以下哪个范围之内（ ） A. 0.3% - 0.5% B. 0.5% - 0.7% C. 0.7% - 1.3% D. 1.3% - 1.6% 2. 以下那种元素是9Mn2V 里不含的 （ ） A. C 元素 B. Ni 元素 C. Si 元素 D. Mn 元素 3. Cr12是以下哪种冷作模具钢的典型钢种 （ ） A. 高碳高铬冷作模具钢 B. 空淬冷作模具钢 C. 油淬冷作模具钢 D. 基体钢 4. 以下哪种模具钢的抗压强度、耐磨性及承载能力居冷作模具钢之首 （ ） A. 碳素工具钢 B. 火焰淬火冷作模具钢 C. 高速钢 D. DT 合金 5. 以下哪种钢号不属于热作模具钢的类型 （ ） A. 5CrNiMo B. 3Cr2W8V C. 4Cr5MoSiV D. 9SiCr 6. 高韧性热作模具钢的含碳量在以下哪个范围之内 （ ） A. 0.3% - 0.5% B. 0.5% - 0.7% C. 0.7% - 1.3% D. 1.3% - 1.6% 7. 以下哪个钢种属于冷热兼用的模具钢 （ ） A. GR 钢 C.HD 钢 C. 012Al D.PH 钢 8. 以下哪个选项的塑料模具钢已列入了国家标准 （ ） A. 3Cr2Mo 和CrWMn B. CrWMn 和Cr12MoV C. 3Cr2Mo 和3Cr2MnNiMo D. 3Cr2MnNiMo 和Cr12MoV 9. SM50属于以下哪种塑料模具钢 （ ） A. 预硬型塑料模具钢 B. 碳素塑料模具钢 C. 渗碳型塑料模具钢 D. 时效硬化型塑料模具钢 10. 以下哪种表面工程技术改变了技术表面的化学成分 （ ） A. 表面改性 B. 表面处理 C. 表面涂覆 D. 电镀技术 1.按照工作条件可将模具分为 、 、 。 2.塑料模具按其成型固化可分为 、 。 3.模具的失效形式主要有 、 、 、 、 。 4.塑料模具用钢系列有七大类，分别是 、 、 、 、 、 、 。 5.表面工程技术有三类，分别是 、 、 。 6.热作模具钢的主要失效形式是 、 。 7.铁碳合金相图中三种基本相是 、 、 。 1．硬度 2.模具失效 3. 延伸率 4. 二次硬化 5. 时效 一、选择题：请将唯一正确答案的编号填入答卷中，本题共10小题，每题2分，共20分。 三、名词解释：本题共5小题，每空3分，共15分。 二、填空题：本题每空1分，共25分。
材料工程基础总结
1 铝合金强化途径有哪些？答：固溶处理 +时效强化、细晶强化 2.铜合金强化机制主要有几种？ 答：固溶强化、时效强化、过剩相强化 3.铝镁合金配料计算？ 例1：为了获得以下成分铸造铝合金1Kg，熔炼时应如何配料？ 8.0wt%Si，2.8wt%Cu，0.5wt%Mg，0.15wt%Ti，其余为Al； 注：1）可供选择的原材料包括：纯铝，Al-30wt%Si 中间合金，Al-25wt%Cu 中间合金，Al-30wt%Mg 中间合金和Al-10wt%Ti 中间合金；2）不考虑铝、硅和铜元素的烧损；3）镁元素的烧损率为15wt%，钛元素的烧损率为5wt%。 ●1000g×8.0%=XAl-30Si×30% ?XAl-30Si =266.7g ●1000g×2.8%=XAl-25Cu×25%?XAl-25Cu =112g ●1000g×0.5%= XAl-30Mg×30%×(1-15%)? XAl-30Mg =19.6g ●1000g×0.15%=XAl-10Ti×10%×(1-5%) ? XAl-10Ti=15.8g ●1000×(1-0.08-0.028-0.005-0.0015) = XAl +266.7× (1-0.3) -112×(1-0.25)-19.6×(1-0.3)-15.8×(1-0.1) ?XAl = 586.9g 例2、为了获得以下成分的铸造镁合金1Kg：熔炼时应如何配料？8.5wt%Al，1.2wt%Zn，1.20wt%Si，0.25wt%Mn，0.15wt%Sr，其余为Mg 注：1）可供选择的原材料包括：纯镁，纯铝，纯锌，Al-30wt%Si 中间合金，Mg-2wt%Mn 中间合金，Mg-10wt%Sr 中间合金；2）不考虑镁、铝、锌、硅和锰元素的烧损；3）Sr 元素的烧损率为15wt%。 1000g×1.20%=X Al-30Si×30% ?X Al-30Si =40g 1000g×1.2%=X Zn?X Zn=12g 1000g×0.25%=X Mg-2Mn×2%?X Mg-2Mn=125g 1000g×0.15%=X Mg-10Sr×10%×(1-15%) ?X Mg-10Sr=17.6g 1000g×8.5%=X Al+ X Al-30Si×70%?X Al =57g X Mg =1000-40-12-125-17.6-57=748.4g 1000×(1-1.2%-1.2%-0.25%-0.15%-8.5%) = X Mg + X Mg-2Mn× (1-2%)+ X Mg-10Sr×(1-10%) ?X Mg =748.6g 4.为了获得高质量的合金，在合金熔炼时一般要进行哪些工艺处理？ 答：变质处理，细化处理，精炼处理。 5.镁合金阻燃抗氧化方法有哪几种？ 答：熔剂保护阻燃法、气体保护阻燃法、添加合金元素阻燃法。 6.根据石墨存在形态不同，灰口铸铁可分为哪几种？ 答：灰铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、球墨铸铁。 7.什么是金属的充型能力？充型能力影响因素有哪些？答：液态金属充满铸型型腔，获得形状 完整、轮廓清晰的铸件的能力称为金属的充型能力 液态金属的充型能力主要取决于金属自身的流动能力，还受外部条件，如铸型性质、浇注条件、铸件结构等因素的影响，是各种因素的综合反映。
《工程材料基础》知识点汇总
1.工程材料按属性分为：金属材料、陶瓷材料、碳材料、高分子材料、复合材料、半导体材料、生物材料。 2.零维材料：是指亚微米级和纳米级（1—100nm）的金属或陶瓷粉末材料，如原子团簇和纳米微粒材料； 一维材料：线性纤维材料，如光导纤维； 二维材料：就是二维薄膜状材料，如金刚石薄膜、高分子分离膜； 三维材料：常见材料绝大多数都是三位材料，如一般的金属材料、陶瓷材料等； 3.工程材料的使用性能就是在服役条件下表现出的性能，包括：强度、塑性、韧性、耐磨性、耐疲劳性等力学性能，耐蚀性、耐热性等化学性能，及声、光、电、磁等功能性能；工程材料按使用性能分为：结构材料和功能材料。 4.金属材料中原子之间主要是金属键，其特点是无方向性、无饱和性； 陶瓷材料中的结合键主要是离子键和共价键，大多数是离子键，离子键赋予陶瓷材料相当高的稳定性； 高分子材料的结合键是共价键、氢键和分子键，其中，组成分子的结合键是共价键和氢键，而分子间的结合键是范德瓦尔斯键。尽管范德瓦尔斯键较弱，但由于高分子材料的分子很大，所以分子间的作用力也相应较大，这使得高分子材料具有很好的力学性能； 半导体材料中主要是共价键和离子键，其中，离子键是无方向性的，而共价键则具有高度的方向性。 5.晶胞：是指从晶格中取出的具有整个晶体全部几何特征的最小几何单元；在三维空间中，用晶胞的三条棱边长a、b、c（晶格常数）和三条棱边的夹角α、β、γ这六个参数来描述晶胞的几何形状和大小。 6.晶体结构主要分为7个晶系、14种晶格； 7.晶向是指晶格中各种原子列的位向，用晶向指数来表示，形式为[uvw]； 晶面是指晶格中不同方位上的原子面，用晶面指数来表示，形式为（hkl）。 8.实际晶体的缺陷包括点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷，其中体缺陷有气孔、裂纹、杂质和其他相。 9.实际金属结晶温度Tn总要偏低理论结晶温度T0一定的温度，结晶方可进行，该温差ΔT=T0—Tn即称为过冷度；过冷度越大，形核速度越快，形成的晶粒就越细。 10.通过向液态金属中添加某些符合非自发成核条件的元素或它们的化合物作为变质剂来细化晶粒，就叫变质处理；如钢水中常添加Ti、V、Al等来细化晶粒。 11.加工硬化是指随着塑性变形增加，金属晶格的位错密度不断增加，位错间的相互作用增强，提高了金属的塑性变形抗力，使金属的强度和硬度明显提高，塑性和韧性明显降低，也即形变强化；加工硬化是一种重要的强化手段，可以提高金属的强度并使金属在冷加工中均匀变形；但金属强度的提高往往给进一步的冷加工带来困难，必须进行退火处理，增加了成本。 12.金属学以再结晶温度区分冷加工和热加工：在再结晶温度以下进行的塑性变形加工是冷加工，在再结晶温度以上进行的塑性变形加工即热加工；热加工可以使金属中的气孔、裂纹、疏松焊合，使金属更加致密，减轻偏析，改善杂质分布，明显提高金属的力学性能。 13.再结晶是指随加热温度的提高，加工硬化现象逐渐消除的阶段；再结晶的晶粒度受加热温度和变形度的影响。 14.相:是指合金中具有相同化学成分、相同晶体结构并由界面与其他部分隔开的均匀组成部分； 合金相图是用图解的方法表示合金在极其缓慢的冷却速度下，合金状态随温度和化学成分的变化关系； 固溶体：是指在固态下，合金组元相互溶解而形成的均匀固相； 金属间化合物：是指俩组元组成合金时，产生的晶格类型和特性完全不同于任一组元的新固相。 15.固溶强化：是指固溶体的晶格畸变增加了位错运动的阻力，使金属的塑性和韧性略有下降，强度和硬度随溶质原子浓度增加而略有提高的现象； 弥散强化：是指以固溶体为主的合金辅以金属间化合物弥散分布，以提高合金整体的强度、硬度和耐磨性的强化方式。 16.匀晶反应：是指两组元在液态和固态都能无限互溶，随温度的变化，形成成分均匀的液相、固相或满足杠杆定律的中间相的固溶体的反应； 共晶反应：是指由一种液态在恒温下同时结晶析出两种固相的反应； 包晶反应：是指在结晶过程先析出相进行到一定温度后，新产生的固相大多包围在已有的固相周围生成的的反应； 共析反应：一定温度下，由一定成分的固相同时结晶出一定成分的另外两种固相的反应。 17.铁素体（F）：碳溶于α-Fe中形成的体心立方晶格的间隙固溶体；金相在显微镜下为多边形晶粒；铁素体强度和硬度低、塑性好，力学性能与纯铁相似，770℃以下有磁性； 奥氏体（A）:碳溶于γ-Fe中形成的面心立方晶格的间隙固溶体；金相显微镜下为规则的多边形晶粒；奥氏体强度和硬度不高，塑性好，容易压力加工，没有磁性； 渗碳体（Fe3C）：含碳量为6.69%的复杂铁碳间隙化合物；渗碳体硬度很高、强度极低、脆性非常大； 珠光体（P）：铁素体和渗碳体的共析混合物；珠光体强度较高，韧性和塑性在渗碳体和铁素体之间； 莱氏体（Ld）：奥氏体和渗碳体的共晶混合物；莱氏体中渗碳体较多，脆性大、硬度高、塑性很差。 18.包晶反应：1495℃时发生，有δ-Fe（C=0.10%）、γ-Fe（C=0.17%或0.18%，图中J点）、液相（C=0.53%或0.51%，图中B点）三相共存；δ-Fe（固体）+L（液体）=γ-Fe（固体） 共晶反应：1148℃时发生，有A（C=2.11%）、Fe3C（C=6.69%）、液相L（C=4.3%）三相共存；Ld→Ae+Fe3Cf（恒温1148℃） 共析反应：727℃时发生，有A（C=0.77%）、F（C=0.0218%）、Fe3C（C=6.69%）三相共存；As→Fp+Fe3Ck(恒温727℃)
材料工程基础复习资料(全)
材料工程基础复习要点 第一章粉体工程基础 粉体：粉末质粒与质粒之间的间隙所构成的集合。 *粉末：最大线尺寸介于0.1～500μm的质粒。 *粒度与粒径：表征粉体质粒空间尺度的物理量。 粉体颗粒的粒度及粒径的表征方法： 1.网目值表示——（目数越大粒径越小）直接表征，如果粉末颗粒系统的粒径相等时 可用单一粒度表示。 2.投影径——用显微镜测试，对于非球形颗粒测量其投影图的投影径。 ①法莱特（Feret）径D F：与颗粒投影相切的两条平行线之间的距离 ②马丁（Martin）径D M：在一定方向上将颗粒投影面积分为两等份的直径 ③克伦贝恩（Krumbein）径D K：在一定方向上颗粒投影的最大尺度 ④投影面积相当径D H：与颗粒投影面积相等的圆的直径 ⑤投影周长相当径D C：与颗粒投影周长相等的圆的直径 3.轴径——被测颗粒外接立方体的长L、宽B、高T。 ①二轴径长L与宽B ②三轴径长L与宽B及高T 4.球当量径——把颗粒看做相当的球，并以其直径代表颗粒的有效径的表示方法。（容 易处理） *粉体的工艺特性：流动性、填充性、压缩性和成形性。 *粉体的基本物理特性： 1.粉体的能量——具备较同质的块状固体材料高得多的能量。 分体颗粒间的作用力——高表面能，固相颗粒之间容易聚集（分子间引力、颗粒间异性静电引力、固相侨联力、附着水分的毛细管力、磁性力、颗粒表面不平滑引起的机械咬合力）。 3.粉体颗粒的团聚。 第二章粉体加工与处理 粉体制备方法： 1.机械法——捣磨法、切磨法、涡旋磨法、球磨法、气流喷射粉碎法、高能球磨法。 ①脆性大的材料：捣磨法、涡旋磨法、球磨法、气流喷射粉碎法、高能球磨法 ②塑性较高材料：切磨法、涡旋磨法、气流喷射粉碎法 ③超细粉与纳米粉：气流喷射粉碎法、高能球磨法 2.物理化学法 ①物理法（雾化法、气化或蒸发-冷凝法）：只发生物理变化，不发生化学成分的 变化，适于各类材料粉末的制备 ②物理-化学法：用于制备的金属粉末纯度高，粉末的粒度较细 ③还原法：可直接利用矿物或利用冶金生产的废料及其他廉价物料作原料，制的 粉末的成本低 ④电解法：几乎可制备所有金属粉末、合金粉末，纯度高 3.化学合成法——指由离子、原子、分子通过化学反应成核和长大、聚集来获得微细 颗粒的方法
机械工程材料复习重点
、解释下列名词 1淬透性：钢在淬火时获得的淬硬层深度称为钢的淬透性，其高低用规定条件下的淬硬层深度来表示 2淬硬性：指钢淬火后所能达到的最高硬度，即硬化能力 3相：金属或合金中，凡成分相同、结构相同，并与其它部分有晶只界分开的均匀组成部分称为相 4组织：显微组织实质是指在显微镜下观察到的各相晶粒的形态、数量、大小和分布的组合。 5组织应力：由于工件内外温差而引起的奥氏体( Y或A)向马氏体(M)转变时间不一致而产生的应 6热应力：力 由于工件内外温差而引起的胀缩不均匀而产生的应力 7过热：由于加热温度过高而使奥氏体晶粒长大的现象 8过烧：由于加热温度过高而使奥氏体晶粒局部熔化或氧化的现象 9回火脆性： 10回火稳定性：在某些温度范围内回火时，会岀现冲击韧性下降的现象，称为回火脆性又叫耐回火性，即淬火钢在回炎过程中抵抗硬度下降的能力。 11马氏体： 12回火马氏体：碳在a-Fe中的过饱和固溶体称为马氏体。 在回火时，从马氏体中析出的￡ -碳化物以细片状分布在马氏体基础上的组织称为回火马氏体。 13本质晶粒度14实际晶粒度：15化学热处理：:钢在加热时奥氏体晶粒的长大倾向称为本质晶粒度 在给定温度下奥氏体的晶粒度称为实际晶粒度，它直接影响钢的性能。 将工件置于待定介质中加热保温，使介质中活性原子渗入工件表层，从而改变工件表层化学成分与组织，进而改变其性能的热处理工艺。 16表面淬火：指在不改变钢的化学成分及心部组织的情况下，利用快速加热将表面奥氏休化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。 17固溶强化：固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。 18、加工硬化：金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。 19合金强化：20热处理：在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度和硬度 钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。 21、金属化合物；与组成元素晶体结构均不相同的固相 22、铁素体；碳在a-Fe中的固溶体 23、球化退火；将工件加热到 Ac1以上30―― 50摄氏度保温一定时间后随炉缓慢冷却至600摄氏度后出炉 空冷。 24、金属键；金属离子与自由电子之间的较强作用就叫做金属键。 25、再结晶；冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程. 26、枝晶偏析：在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象。 27、正火：是将工件加热至 Ac3或Accm以上30?50°C ,保温一段时间后，从炉中取出在空气中冷却的金 属热处理工艺。 28、固溶体：合金在固态时组元间会相互溶解，形成一种在某一组元晶格中包含有其他组元的新相，这 种新相称为固溶体 29、细晶强化：晶粒尺寸通过细化处理，使得金属强度提高的方法。 二、判断题 1. ( x )合金的基本相包括固溶体、金属化合物和这两者的机械混合物。 2. ( y )实际金属是由许多位向不同的小晶粒组成的. 3. ( y )为调整硬度，便于机械加工，低碳钢，中碳钢和低碳合金钢在锻造后都应采用正火处理。 4. ( y )在钢中加入多种合金元素比加入少量单一元素效果要好些，因而合金钢将向合金元素少量多元 化方向发展。 5. ( x )不论含碳量高低，马氏体的硬度都很高，脆性都很大。 6. ( x ) 40Cr钢的淬透性与淬硬性都比 T10钢要高。 7. ( y )马氏体是碳在a -Fe中的过饱和固溶体，由奥氏体直接转变而来的，因此马氏体与转变前的 奥氏体含碳量相同。 8( x )铸铁中的可锻铸铁是可以在高温下进行锻造的。错。所有的铸铁都不可以进行锻造。 9. ( x ) 45钢淬火并回火后机械性能是随回火温度上升，塑性，韧性下降，强度，硬度上升。 10. ( x )淬硬层深度是指由工件表面到马氏体区的深度。 11. ( x )钢的回火温度应在 Ac1以上。 12. ( x )热处理可改变铸铁中的石墨形态。
【成都理工】】材料工程基础-重点
炼铁：还原过程，使铁在铁的的氧化物中还原，并使还原出的铁与脉石分离。炼钢：氧化过程，以生铁为原料，通过冶炼降低生铁中的碳及其他杂质元素的含量。 炼铁原料（1）铁矿石的要求a：含铁量愈高愈好b：还原性要好c：粒度大小合适d：脉石成分SiO2，Al2O3、CaO、MgO e：杂质含量要少。（2）溶剂的作用：a降低脉石熔点b去硫（3）燃料：焦炭作用：作为发热剂提供热量；还原剂；高炉料柱的骨架。要求：含碳量要高，确保它有高的发热量和燃烧温度；有害杂事硫、磷及水分、灰分、挥发分的含量要低；在常温及高温下有足够的机械强度；气孔率要大，粒度要均匀，以保证高炉的有良好的透气性。 高炉冶炼的理化过程1燃料的燃烧2氧化铁的还原3铁的增碳4非铁元素的还原5去硫6造渣 减少生铁中硫的措施：采取优质炉料，基本措施；提高炉温和炉渣的碱度。生铁铸造生铁：含硅量高（2.75~3.25%）碳以石墨形式存在灰口生铁；炼钢生铁：含碳量高（4~4.4%）含硅量较低碳以fe3c形式存在白口生铁炼钢过程的物理化学原理：1脱碳2硅、锰的氧化3脱磷和回磷过程4脱硫5脱氧 脱磷的基本条件：低温；适量增加渣中CaO的含量；渣中必须含有足够数 1
量的FeO。 回磷现象：在炼钢过程中的某一时期，当脱磷的基本条件得不到满足时，则已氧化进入渣中的的磷会重新被还原，并返回到钢液中，称此为回磷过程。经常发生在炼钢炉内假如铁合金或出钢的过程中。防止措施：控制炼钢后期的钢液的温度；减少钢液在盛钢桶内的停留时间，向盛钢桶中炉渣加石灰提高碱度，采用碱性衬层的盛钢桶。 脱硫：[FeS]+(CaO)=（CaS）+（FeO）（吸热）必须在碱性炉内冶炼脱硫剂：石灰或石灰石生产中采取的措施：1在渣内加入碱；2增加石灰或石灰石的量；3扒掉含硫量高的初期渣，造成无硫的新渣；4加入CaP2、MnO 等能降低炉渣粘度的造渣材料，提高炉渣的流动性；5搅拌钢液，以增加钢液与炉渣的接触面积。 当钢中杂质元素被除去到规定要求后，应采取一定方法来降低钢液中的氧含量。称为脱氧，脱氧是炼钢过程的量后过程，在很大程度上影响着钢的质量。脱氧剂：硅铁、锰铁、铝 脱氧方式：扩散脱氧（硅铁和炭粉）、沉淀脱氧（锰铁、硅铁、铝），加在渣面 沉淀脱氧与扩散脱氧相结合：用锰铁进行沉淀预脱氧；用碳粉和硅铁进行扩散脱氧；用硅进行沉淀脱氧。 镇静钢：经过充分脱氧处理的钢；沸腾钢：未经完全脱氧处理的钢；半镇静 2
材料工程基础考试必备
材料工程基础 1.材料科学与材料工程研究的对象有何异同？ 材料科学侧重于发现和揭示组成与结构、性能、使用效能，合成与加工等四要素之间的关系，提出新概念、新理论。而材料工程指研究材料在制备过程中的工艺和工程技术问题，侧重于寻求新手段实现新材料的设计思想并使之投入使用，两者相辅相成。 2.材料的制备技术或方法主要有哪些？ 金属：铸造（砂型铸造、特种铸造、熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、连续铸造、消失模铸造），塑性加工（锻造、板料冲压、轧制和挤压、拉拔），热处理，焊接（熔化焊、压力焊、钎焊） 橡胶：塑炼、混炼、压延、压出、硫化五部分 高分子：挤制成型、干压成型、热压铸成型、注浆成型、轧膜成型、等静压成型、热压成型和流延成型 3.如何区分传统材料与先进材料？ 传统材料指已经成熟且已经在工业批量生产的材料，如水泥、钢铁，这些材料量大，产值高，涉及面广，是很多支柱产业的基础，先进材料是正在发展，具有优异性能和应用前景的一类材料。二者没有明显界限，传统材料采用新技术，提高技术含量、性能，大幅度增加附加值成为先进材料；先进材料长期生产应用后成为传统材料，传统材料是发展先进材料和高技术基础，先进材料推动传统材料进一步发展。
4.纳米材料与纳米技术的异同？它们对科技发展的作用？ 纳米材料指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。纳米技术：能操作细小到1-100nm物件的一类新发展的高技术。作用：对于高端的技术，如在超导的应用方面，集成电路的发展方面纳米技术有重要作用。 5.简述芯片的主要制备工艺步骤？ 步骤如下：1、氧化；2、光刻；3、浸蚀；4、扩散；5、离子注入； 6、互连； 7、封装； 8、装配。 6.简述熔体法生长单晶的特点以及主要方法？ 答：特点：液相是均匀的单相熔体，熔点以下不发生相变。方法：提拉法，坩埚下降法，水平区熔法，浮区法，尖端形核法。 7.为什么纤维通常具备高强度、高模量且韧性好的特点？ 当纤维材料制成时，拉伸强度变大是因为物体愈小，表面和内部包含一个能导致其脆性断裂的危险裂纹的可能性越小。对高聚物材料，在成纤过程中高分子链沿纤维轴向高度取向，而强度大大减少。 8.简述纤维的主要制备方法？ 抽丝：使高聚物熔体或是高聚物溶液通过一个多孔的喷丝头并使之冷却或通过凝固浴凝固形成细丝。 牵挂：将丝轴向拉伸形成纤维。 定型：使合成纤维在某一温度下作极短时间的处理，使纤维具有良好的柔软性和弹性。
工程材料学期末考试试题及答案
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5. 杠杆定律只适用于两相区。 ( ) 6. 金属晶体中，原子排列最紧密的晶面间的距离最小，结合力大，所以这些晶面间难以发生滑移。 ( ) 7. 共析转变时温度不变，且三相的成分也是确定的。 ( ) 8. 热加工与冷加工的主要区别在于是否对变形金属加热。 ( ) 9. 过共析钢为消除网状渗碳体应进行正火处理。 ( ) 10. 可锻铸铁能够进行锻造。 （ ） 四、简答题（每小题5分,共20分） 1． 在图1中分别画出纯铁的)011(、)111(晶面和]011[、]111[晶向。并指出在室 温下对纯铁进行拉伸试验时，滑移将沿以上的哪个晶面及晶向进行？ 图1 2．为什么钳工锯 T10，T12 等钢料时比锯 10，20 钢费力，锯条容易磨钝？
3．奥氏体不锈钢的晶间腐蚀是怎样产生的？如何防止？ 4．低碳钢渗碳表面化学热处理的温度范围是多少？温度选择的主要理由是什么？ 五、请用直线将下列材料牌号与典型应用零件及热处理工艺连接起来。（每小题2 分,共10分） 材料牌号应用零件热处理工艺 HT250 弹簧调质+氮化 Cr12MoV 飞机起落架固溶+时效 7A04（LC9）机车曲轴自然时效（退火） 65Mn 冷冲模淬火+中温回火 38CrMoAl 机床床身淬火+低温回火 六、某工厂仓库积压了许多退火状态的碳钢，由于钢材混杂，不知道钢的化学成分， 现找出其中一根，经金相分析后，发现其组织为珠光体+铁素体，其中铁素体占80% ，回答以下问题：（每小题4分,共12分） ①求该钢的含碳量；