工程材料知识点初稿

1、工程材料知识点初稿工程材料（加粗部分为期中考卷内容）一、名词解释结合键：原子、离子或分子之间的结合力称为结合键。P4致密度：晶胞中所含的原子所占有的体积与该晶胞体积之比称为致密度（也称密排系数）。P11位错密度：是指单位体积重位错线的总长度。P20合金：一种金属元素同另一种或几种其他元素，通过融化或其他方法结合在一起所形成的具有金属特性的物质叫做合金。P21组元：组成合金的独立的最基本的单元叫做组元。P21相：在金属或合金中，具有一定化学成分、具有一定晶体结构的均匀组成部分。P21有序化：在一定条件（如成分、温度等）下，一些合金的无序固溶体可转变为有序固溶体。这种转变叫做有序化。P22（间隙固

2、溶体都是有限固溶体，并且一定是无序的。P22）显微组织：材料内部的微观组成。P24强度：金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力。P28硬度：材料抵抗另一硬物体压入其内的能力。P30韧性：材料抵抗冲压载荷作用的能力。P31金属的疲劳：在应力作用下，虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过较长时间的工作而产生裂纹或突然发生完全断裂的过程称为金属的疲劳。P32疲劳极限：当应力低于一定值时，式样可以经受无限周期循环而不破坏，此应力值称为材料的疲劳极限（亦叫疲劳强度）。P32断裂韧性：材料抵抗裂纹失稳扩展断裂的能力。P33耐腐蚀性：金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其他化学介质腐蚀破坏作用的能力。P35抗氧

3、化性：金属材料在加热时抵抗氧化作用的能力。P35玻璃态：在Tg温度以下曲线基本上是水平的，变形量小，而弹性模量较高，高聚物较刚硬，处于所谓玻璃态。P42粘弹性：应变相对于应力有所滞后。P44重结晶：金属从一种固体晶态转变为另一种固体晶态的过程称为二次结晶或重结晶。P56过冷度：理论结晶温度T0与开始结晶温度Tn之差叫做过冷度。P56同素异构转变：金属在固态下随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象。（图2-6纯铁的冷却曲线）P59细晶强化：使晶粒细化而提高金属的机械性能。P61变质处理：就是在液体金属中加入孕育剂或变质剂，增加非自发晶核的数量或者阻碍晶核的长大，以细化晶粒和改善组织。P6

4、2相图（平衡图或状态图）：表明合金系中各种合金相的平衡条件和相与相之间关系的一种简明示图。P63枝晶偏析：在一个晶粒内化学成分分布不均。P66形变织构：金属塑性变形很大（形变量达到70%以上）时，由于晶粒发生转动，使各晶粒的位向趋于一致，这种结构叫做形变织构。P89再结晶：变形后的金属在较高温度加热时，由于原子扩散能力增大，被拉长（或压扁）、破碎的晶粒通过重新形核、长大变成新的均匀、细小的等轴晶。P90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。P94本质晶粒度：钢加热到93010，保温8h，冷却后测得的晶粒度叫做本质晶粒度。P96淬

5、火：将钢加热到相变温度以上，保温一定时间，然后快速冷却以获得马氏体组织的热处理工艺。P106二次硬化：一些Mo、W、V含量较高的高合金钢回火时，硬度不是随回火温度升高单调降低，而是到某一温度（约400）后反而开始增大，并至另一更高温度（一般为550左右）达到峰值，二次硬化也包括回火冷却过程中残余奥氏体转变为马氏体（二次淬火）引起的硬度提高。P126热硬性：热硬性是指钢在高温下保持高硬度的能力（亦称红硬性）热硬性与钢的回火稳定性和特殊碳化物的弥散析出有关。P156不锈钢：在大气和一般介质中具有很高耐腐蚀性的钢种。P165腐蚀：在外部介质的作用下金属逐渐破坏的过程。腐蚀分两类一类为化学腐蚀，另一类

6、为电化学腐蚀。P165强热性：钢在高温下的强度。P170蠕变：在高温下钢的强度较低，当受一定应力作用时，发生变形量随时间而逐渐增大的现象。P170石墨化：铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程。P178（影响石墨化的主要因素是加热温度、冷却速度及合金元素。P178）时效强化：固溶处理后得到的组织是不稳定的，在室温下放置或低温加热时，会逐渐分解析出第二相，使合金强度和硬度明显升高，这个过程叫做时效或时效强化。P192回归：自然时效后的铝合金，在230-250短时间（几秒至几分钟）加热后，快速水冷至室温时，可以重新变软。如再在室温下放置，则又能发生自然时效。这种现象称为回归。P192塑料：塑料是一种以有

7、机合成树脂为主要组成的高分子材料，它通常可在加热、加压条件下塑制成形，故称为塑料。P220根据树脂在加热和冷却是所表现的性质不同，可分为热塑性塑料盒热固性塑料。P221热塑性塑料：加热时软化并熔融，可塑造成形，冷却后即成形并保持既得形状，而且该过程可反复进行。P221热固性塑料：初加热时软化，可塑造成形，但固化后再加热将不再软化，也不溶于溶剂。P221二、选择，填空，解答*在体心立方晶格中，原子密度最大的晶面为110，称为密排面；原子密度最大的晶向为，称为密排方向。在面心立方晶格中，密排面为111，密排方向为。P15*金属晶体的特点P15a、金属晶体具有确定的熔点b、金属晶体具有各向异性*晶体

8、缺陷分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三类。P17点缺陷造成局部晶格畸变，使金属的电阻率、屈服强度增加，密度发生变化。空位的存在有利于金属内部原子的迁移（即扩散）。P17金属晶体中的面缺陷主要有晶界和亚晶界两种。P20亚晶界是晶粒内的一种缺陷。P21*位错特点：P19a、位错导致晶格畸变，产生内应力。刃型位错原子排列较密区域原子受到压应力。原子排列较疏区域原子受到拉应力。b、刃型位错容易吸纳异类原子。原子排列较密区域吸纳小直径的异类原子，原子排列较疏区域吸纳大直径的异类原子。c、位错具有易动性，在外力作用下，位错能产生移动。刃型位错移动的方向与切应力的方向垂直。d、在外力或热的作用下位错移动，正、负刃

9、型位错能够复合而消失。e、位错可以与间隙原子或空位复合，而使刃型位错半原子面扩大或者缩小。这种现象叫做位错攀移。*晶界、亚晶界对金属中的许多过程的进行具有极为重要的作用。其作用特点如下：P21a、晶界处原子的平均能量比晶内高，晶粒长大和晶界的平直化可以降低晶界的总能量。因此在高温时，晶粒容易长大。b、晶界处存在较多空位、位错，容易吸附异类原子，导致某些元素产生晶界偏聚。c、发生相变时，新相往往在母相的晶界处形成。母相晶粒越细，晶界越多，新相晶粒的数目就越多，晶粒也就越细。d、晶界和亚晶界均可提高金属的强度。晶界越多，晶粒越细，金属的塑性变形能力就越大，塑性越好。*纯铁经冷拔后，其组织由原来的等

10、轴形状的铁素晶体变成拉长了的铁素体晶体。P25*图：书P26图中灰铸铁（a）的组织为铁素体和片状石墨，（b）的组织为铁素体和团絮状石墨，（c）的组织为铁素体和球状石墨。（a）、（b）、（c）三种灰铸铁的抗拉强度有强到弱排序为（c）、（b）、（a），冲击韧度由高到低排序为（c）、（b）、（a）。*钢材中碳含量是焊接性能好坏的主要原因。P27*断裂韧性KIC是材料本身的特性，由材料的成分、组织状态决定，与裂纹的尺寸、形状以及外加应力的大小无关。而应力场强度因子K1则与外应力大小有关，也同裂纹尺寸有关。P33*轻金属有铝、镁、钛及它们的合金等，重金属有铁、铅、钨等。P33金属材料的性能特点：强度高，

11、韧性好，塑性变形能力强，综合机械性能好，通过热处理可以大幅度改变机械性能。金属材料导电导热性好。不同的金属材料耐蚀性相差很大，钛合金、不锈钢、铜合金耐蚀性好。碳钢、铸铁耐蚀性较差。P36*大分子链形态有线型、支化型和体型（或网型）三类。P38*高分子材料的切削加工性能较好，与金属基本相同。不过要注意，它的导热性差，在切削过程中不易散热，易使工件温度急剧升高，使其变焦（热固性塑料）或变软（热塑性塑料）。P42*高分子材料力学性能特点P43a、强度低b、弹性高、弹性模量低c、粘弹性d、塑性很好e、韧性比较好f、减摩、耐磨性*粘弹性主要变现有：蠕变、应力松弛、内耗。P44*老化P47老化是指高聚物在

12、长期使用和存放过程中，由于受各种因素的作用，性能随时间不断恶化，逐渐丧失使用价值的过程。其主要表现：橡胶变脆，龟裂或变软，发粘；塑料退色，失去光泽和开裂。这些现象是不可逆的，所以老化是高聚物的主要缺点。老化的原因主要是分子链的结构发生了降解和交联。改进高聚物抗老化能力主要措施有三个方面：表面防护。在表面镀一层金属或防老化涂料，以隔离或减弱外界中的老化因素的作用；改进高聚物的结构，减少高聚物各层次结构上的弱点，提高稳定性，推迟老化过程；加入防老化剂，消除在外界因素影响下高聚物中产生的游离基，或使活泼的游离基变成比较稳定的游离基，以抑制其链式反应，阻碍分子链的降解和交联，达到防止老化的目的。*陶瓷

13、材料通常可以分为三大类：无机玻璃、微晶玻璃和陶瓷。P47*陶瓷的性能特点是脆性很高，温度急变抗力很低，抗拉、抗弯性能差，不易加工等。具有高耐热性、高化学稳定性、不老化性、高的硬度和良好的抗压能力。一些陶瓷具有很高的耐蚀性、耐磨性。陶瓷的线胀系数比高聚物低，比金属低。P55*过冷度越大，临界晶核尺寸rk越小。P58*同素异构转变是在固态下进行，因此转变需要较大的过冷度。由于晶格的变化导致金属的体积发生变化，转变时会产生较大的内应力。例如-Fe转变为-Fe时，铁的体积会膨胀。P59*细化铸态金属晶粒的措施P61a、增大金属的过冷度（增大过冷度的主要办法是采用冷却能力较强的模子，提高液态金属的冷却速

14、率。例如采用金属型铸模）b、变质处理c、振动d、电磁搅拌*随着过冷度的增加，形核速率和长大速度均会增大。但当过冷度超过一定值后，形核速率和长大速度都会下降。P61*生产上为了消除枝晶偏析影响，常把合金加热到高温（低于固相线100左右），并进行长时间保温，使原子充分扩散，获得成分均匀的固溶体，这种处理称为扩散退火。P66*相也称铁素体，用符号F或表示，是碳在-Fe中的间隙固溶体。P73*滑移是晶体内部位错在切应力作用下运动的结果。P86*为什么细晶粒钢强度高，塑性，韧性也好？P88金属晶粒越细，晶界越多，变形抗力越大，金属的强度就越大。晶粒越细，金属的变形越分散，减少了应力集中，推迟裂纹的形成和

15、发展，使金属在断裂之前可发生较大的塑性变形，因此使金属的塑性提高。由于细晶粒金属的强度较高，塑性较好，所以断裂时需要消耗较大的功，韧性也较好。*试叙述固溶强化、形变强化、喷丸强化和弥散强化的强化原理。固溶强化：通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象。P22形变强化（加工硬化）：金属发生塑性变形时，位错密度增加，位错间的交互作用增加，相互缠结，造成位错运动阻力的增加，引起塑性变形抗力提高。P89喷丸强化：用高速气流把细小的铁沙或陶瓷细粒喷射到零件表面，零件表面强度、硬度提高，同时产生较大的残余压应力，可提高疲劳强度。P94弥散强化（第二相强化）：第二相硬质点的存在增加了位错移动的阻力，使滑移抗

16、力增加，从而提高了合金的强度。P88*热加工和冷加工不是根据形变时是否加热来区分，而是根据变形时的温度是高于还是低于再结晶温度来划分的。P92*T8钢（共析钢）过冷奥氏体中温转变产物为上贝氏体、下贝氏体。P98*碳质量分数大于0.02%、小于即等于2.11%的合金称为钢。P138*Q275表示屈服强度为275MPa。若牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同。其中A级钢中硫、磷含量最高，D级钢中硫、磷含量最低。Q235C、Q235D可用于重要的焊接件。Q235、Q275强度较高，可轧制成型钢、钢板作构件用。P139*滚珠轴承钢的性能要求P153a、高的接触疲劳强度b、高的硬度和耐

17、磨性c、足够的韧性和淬透性d、在大气和润滑介质中有一定的耐蚀能力和良好的尺寸稳定性。*合金刃具钢的性能要求P156a、高硬度b、高耐磨性c、高热硬性d、足够的塑性和韧性*不同的石墨形态对灰铸铁抗拉强度有影响的原因P179灰铸铁的抗拉强度和塑性都很低，这是石墨对基体的严重割断所造成的。石墨强度、韧性极低，相当于纯铁或钢基体上的裂纹或空洞，它减小基体的有效截面，并引起应力集中。石墨越多，越大，对基体的割裂作用越严重，其抗拉强度越低。石墨形态对应力集中十分敏感，片状石墨引起严重应力集中，团絮状和球状石墨引起的应力集中较轻些。因此灰铸铁的抗拉强度最低，可锻铸铁的抗拉强度较高，球墨铸铁的抗拉强度最高。受

18、压应力时，因石墨片不引起大的局部压应力，铸铁的压缩强度不受影响。*由于石墨的存在，使铸铁具备某些特殊性能，主要有：P180a、石墨的存在，造成脆性切削铸铁的切削加工性能优异。b、铸铁的铸造性能良好，铸件凝固时形成石墨产生的膨胀，减少了铸件体积的收缩，降低了铸件中的内应力。c、石墨有良好的润滑作用，并能储存润滑油，使铸件有良好的耐磨性能。d、石墨对振动的传递起削弱作用，使铸铁有良好的抗震性能。e、大量石墨的割裂作用，使铸铁对缺口不敏感。*自然时效曲线，图P1933-24（b）为其在不同温度下的的时效曲线。可以看出P192a、时效温度越高，强度峰值越低，强化效果越小。b、时效温度越高，时效速度越快，强度峰值出现所需时间越短。c、低温使固溶处理获得的过饱和固溶体保持相对稳定性，抑制时效的进行。*一般铜合金分黄铜、青铜和白铜三大类。P200*白铜以镍为主要合金元素。P208*钛的熔点高，热膨胀系数小，导热性差。纯钛塑性好、强度低，容易加工成形，可制成细丝和薄片。钛在大气和海水中有优良的耐蚀性，在硫酸、盐酸、硝酸、氢氧化钠等介