工程材料重点

1、晶体： 自然界的许多固体物质的基本质点的排列具有一定的规律性，并且这些固体物质具有规则的外形和一定的熔点等特征 晶格：将小球堆积结构模型抽象成的空间格架，把晶体原子的震动中心看做为结点，用线条把这些结点连接起来形成的空间格架 晶体缺陷：实际晶体中原子排列规则遭到破坏而偏离理想结构的区域。分为点 线 面缺相：合金中具有相同的化学成分 晶体结构 并且有界面和其他部分隔离开的均匀的组成部分显微组织：将用合适方法处理后的金属式样磨面借助于显微镜观察到的组织的统称铁素体：是碳溶解在-Fe中的间隙固溶体，常用符号F表示。奥氏体：通常是-Fe中固溶少量碳的无磁性固溶体过冷奥氏体：共析钢过冷到A1温度以下 ，

2、奥氏体在热力学上处于不稳定状态，在一定条件下会发生分解转变，这种在A1以下存在且不稳定的、将要发生转变的奥氏体就是过冷奥氏体。渗碳体是铁与碳形成的金属化合物，其化学式为Fe3C。渗碳体的含碳量为c=6.69%，熔点为1227。其晶格为复杂的正交晶格，硬度很高HBW=800，塑性、韧性几乎为零，脆性很大。屈氏体：珠光体在600550转变得到片层更薄的珠光体索氏体：珠光体在650-600转变得到片层较薄的珠光体马氏体：奥氏体转变形成碳在a-Fe中的过饱和间隙固溶体回火马氏体：低饱和的a固溶体和细小的碳化物的混合物回火屈氏体：a固溶体与大量弥散分布的细小渗碳体的额混合物回火索氏体：再结晶的铁素体和颗

3、粒状渗碳体的混合物加工硬化：随着塑性变形的增加，金属晶格的位错密度不断增加，位错点的相互作用增加，增加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。再结晶：金属从一种固体晶态过渡到另一种固态晶态的过程固溶体：在固态下，合金的组元相互溶解而形成的均匀的固相。固溶强化：固体晶格畸变增加了位错运动阻力，金属的滑移变形比较困难，塑性和韧性略有下降，使合金的强度和硬度随着溶质原子的浓度的增加而提高细晶强化：通过细化晶粒使金属材料力学性能提高的方法称为细晶强化相图：合金相图是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，又称平衡图匀晶反应：一中无限互

4、溶的液相结晶后形成无限固溶体的反应共晶反应：由一种液态在恒温下同时结晶析出两种固相的反应C曲线：过冷奥氏体等温转变动力学曲线是表示不同温度下过冷奥氏体转变量与转变时间关系的曲线。正火：又称常化，是将工件加热至Ac3或Acm以上3050，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化，去除材料的内应力，稳定工件的尺寸，防止变形与开裂。淬火：淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）

5、转变的热处理工艺完全退火：指将亚共析钢加热到Ac3以上2030，保温后随炉冷却到500以下在空气中冷却，以获得接近平衡组织 的热处理工艺。又叫重结晶退火。球化退火：将钢加热到Ac1以上2030，保温一段时间，然后缓慢冷却到略低于Ac1的温度，并停留一段时间，使组织转变完成，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织球状珠光体：球状的渗碳体分布在铁素体的基体上珠光体：是由奥氏体发生共析转变同时析出的，铁素体与渗碳体片层相间的组织扩散退火：又称均匀化退火，它是将钢锭、铸件或锻坯加热至略低于固相线的温度下长时间保温，然后缓慢冷却以消除化学成分不均匀现象的热处理工艺。表面淬火：是将钢件的表面

6、层淬透到一定的深度，而心部分仍保持未淬火状态的一种局部淬火的方法。表面淬火时通过快速加热，使钢件表面很快到淬火的温度，在热量来不及穿到工件心部就立即冷却，实现局部淬火。渗碳：是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。电镀：利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程合金：是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质合金系：由给定组元可按不同比例配制出一系列不同成分的合金，这一系列合金就构成一个合金系统，简称合金系。两组元

7、组成的为二元系，三组元组成的为三元系等。合金钢:在普通碳钢的基础上加上一种或者多种合金元素的铁碳合金抗拉强度:表示材料在拉伸条件下所能承受的最大标称应力值硬度:在外力作用下，材料抵抗内部变形，特别是塑型变形，压痕划痕的能力冲击韧性:是材料在冲击载荷作用下，吸收塑型变形功和断裂功的能力疲劳断裂:金属材料在交变载荷作用下，经过一定的周期发生的断裂韧性断裂:金属材料在断裂前出现的宏观塑型变形的断裂脆性断裂:材料未经明显变形而发生的断裂，断裂时材料基本么有发生塑型变形热加工:金属材料学以再结晶温度区分热加工和冷加工。在再结晶温度以上称为热加工，反之为冷加工失效:装备在使用过程中，由于应力，时间，温度和

8、环境介质等因素，失去其原有功能的现象 常见金属晶格有体心、面心、密排立方加工硬化的原因和其利弊:随着变形的增加，晶粒逐渐被拉长，直至破碎，这样使各晶粒都破碎成细碎的亚晶粒，变形愈大，晶粒破碎的程度愈大，这样使位错密度显著增加；同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉长而被拉长。因此，随着变形量的增加，由于晶粒破碎和位错密度的增加，金属的塑性变形抗力将迅速增大，即强度和硬度显著提高，而塑性和韧性下降产生所谓“加工硬化”现象。金属的加工硬化现象会给金属的进一步加工带来困难，如钢板在冷轧过程中会越轧越硬，以致最后轧不动。另一方面人们可以利用加工硬化现象，来提高金属强度和硬度，如冷拔高强度钢丝就是利用冷加工变形

9、产生的加工硬化来提高钢丝的强度的。加工硬化也是某些压力加工工艺能够实现的重要因素。如冷拉钢丝拉过模孔的部分，由于发生了加工硬化，不再继续变形而使变形转移到尚未拉过模孔的部分，这样钢丝才可以继续通过模孔而成形。划分冷、热加工的主要条件:主要是再结晶温度。在再结晶温度以下进行的压力加工为冷加工，产生加工硬化现象；反之为热加工，产生的加工硬化现象被再结晶所消除。何为匀晶反应，共晶反应(包晶反应)，共析反应？其异同点？1.共晶反应：指一定成分的液体合金，在一定温度下，同时结晶出成分和晶格均不相同的两种晶体的反应。包晶反应：指一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另外一种固相的反应过程。2.共析反应：

10、由特定成分的单相固态合金，在恒定的温度下，分解成两个新的，具有一定晶体结构的固相的反应。共同点：反应都是在恒温下发生，反应物和产物都是具有特定成分的相，都处于三相平衡状态。不同点：共晶反应是一种液相在恒温下生成两种固相的反应；共析反应是一种固相在恒温下生成两种固相的反应；而包晶反应是一种液相与一种固相在恒温下生成另一种固相的反应。淬火的目的是什么？常用的淬火操作有哪几种？指出各种淬火操作应用和材料组织结构上的异同点？答:淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工

11、具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。常用的淬火操作有:单液淬火法、双介质淬火法、分级淬火法、等温淬火法。1.单液淬火法:这种方法操作简单，容易实现机械化，自动化，如碳钢在水中淬火，合金钢在油中淬火。但其缺点是不符合理想淬火冷却速度的要求，水淬容易产生变形和裂纹，油淬容易产生硬度不足或硬度不均匀等现象。适合于小尺寸且形状简单的工件。双介质淬火法:采用先水冷再油冷的操作。充分利用了水在高温区冷速快和油在低温区冷速慢的优点，既可以保证工件得到马氏体组织，又可以降低工件在马氏体区的冷速，减少组织应力，从而防止工件变形或开裂。适合于尺寸较大、形状复杂的

12、工件。等温淬火法:它是将加热的工件放入温度稍高于M的硝盐浴或碱浴中，保s温足够长的时间使其完成B转变。等温淬火后获得B组织。下贝氏体与回下火马氏体相比，在碳量相近，硬度相当的情况下，前者比后者具有较高的塑性与韧性，适用于尺寸较小，形状复杂，要求变形小，具有高硬度和强韧性的工具，模具等。分级淬火法:它是将加热的工件先放入温度稍高于M的硝盐浴或碱浴中，s保温2,5min，使零件内外的温度均匀后，立即取出在空气中冷却。这种方法可以减少工件内外的温差和减慢马氏体转变时的冷却速度，从而有效地减少内应力，防止产生变形和开裂。但由于硝盐浴或碱浴的冷却能力低，只能适用于零件尺寸较小，要求变形小，尺寸精度高的工

13、件，如模具、刀具等。回火的目的是什么,常用的回火操作有哪几种,答:回火的目的是降低淬火钢的脆性，减少或消除内应力，使组织趋于稳定并获得所需要的性能。常用的回火操作有低温回火、中温回火、高温回火。过压容器的工作条件及常见失效情况分析，理解压力容器及其构件对所使用材料使用性能要求答：压力容器的工况分析：工作环境为高温、高压、易燃、易爆、有毒介质。其常见失效情况分为三种：1、韧性断裂2脆性断裂3疲劳断裂故压力容器对材料性能的要求为：（1）压力容器用钢大都为低碳（合金）钢。（2）良好的冶金质量（3）良好的综合力学性能（4）良好的材料组织的组织稳定性（5）良好的加工工艺性能和焊接性能7.简述退火、正火、

14、淬火和回火对组织结构影响和特点,答:退火:调整硬度，便于切削加工。适合加工的硬度为170-250HB。消除内应力，防止加工中变形。细化晶粒，为最终热处理作组织准备。正火:亚共析钢为F+S，共析钢为S，过共析钢为S+二次渗碳体，且为不连续。使晶粒细化和碳化物分布均匀化，在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化。淬火:使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。回火:消除工件淬火时产生的残留应力，防止

15、变形和开裂;调整工件的硬度、强度、塑性和韧性，达到使用性能要求;稳定组织与尺寸，保证精度;改善和提高加工性能。简述金属镀层和涂层在工艺和应用方面的异同点,答:相同点:都是常用的钢的表面处理方法，能提高金属表面的各种物性。不同点:镀层:可以通过电镀，化学镀以及复合镀等方法获得，即通过化学方法使金属附着于基体表面，形成保护层。应用于提高钢件表面的各种物化性能和改善外观，赋予表面耐腐蚀性、耐磨性、装饰性以及其他特性。涂层:形成金属涂层的方法主要有热浸镀、热喷涂、堆焊,即将金属通过物理方法涂于基体表面，形成保护层。广泛应用于提高钢件性能和使用寿命，防止大气或其他介质对金属制品的腐蚀，提高金属材料的耐蚀

16、性、耐热性;其次多用于磨损件的修复，达到节约金属材料和提高耐磨性的目的。合金元素在奥氏体化和淬火的热处理中发生着什么样的作用, 答:?阻碍奥氏体的晶粒长大:几乎所有的合金元素(除锰以外)都能减缓钢的、奥氏体化过程、阻止奥氏体晶粒的长大，尤其是碳化物形成元素钛、钒、钼、钨、铌、锆等。在元素周期表中，这些元素都位于铁的左侧，越远离铁，越易形成比铁的碳化物更稳定的碳化物，如TiC、VC、MoC等，这些碳化物在加热时很难溶解，能强烈地阻碍奥氏体晶粒的长大。因此，合金钢在淬火时，应相应地提高加热温度或延长保温时间，才能保证奥氏体化过程的充分进行，并且与相应的碳钢相比，在同样加热条件下，合金钢的

17、组织较细，机械性能更高。提高淬透性:大多数合金元素(除钴以外)当它们溶解于奥氏体中以后，都能提高过冷奥氏体的稳定性，使C曲线位置右移，临界冷却速度减小，从而提高钢的淬透性。如何区分脆性断裂和韧性断裂？分析产生原因及预防措施韧性断裂一般是指材料受力发生韧性形变之后,应力超过屈服极限发生塑性形变最终断裂的情况。预防措施：选用较高强度的金属材料，设计时充分考虑构建的承载能力，实际操作中严禁超载.温.速，注意构件及设备的异常变形；脆性断裂一般是指材料在断裂前没有产生或只发生了极少的韧性形变和塑性形变,具体表现就是突然断裂.预防措施：合理选材，合理制造及安装，建立必要的使用维修规定和措施失效分析通常通过

18、那几个程序:1.接受任务，明确要求2.调查研究3.失效件的测试4.失效分析确定失效原因从承压条件考虑压力壳体采用低合金高强度钢，这类钢的合金化有什么特点？GB150-1998推荐使用的六个钢号为什么都以锰作为主要的合金元素？各个钢号有哪些性能特点？宜于制造哪种类型的压力容器？ 答： 一、 1、C含量低：多限制C0.20%，其韧性、焊接性能和冷成形性能好。因为C增加、钢的强度增加，但焊接性能、冷加工性能变坏、韧脆转变温度升高。2、Mn为主加合金元素：固溶强化铁素体、提高钢材的强度额韧性、韧脆转变温度降低，是钢有较好的低温韧性，固溶强化作用显著，但塑性和韧性降低，韧脆转变温度升高。3、V、Ti、N

19、b（0.1%）等微合金元素：细小碳化物或碳氮化物，有利于获得细小的铁素体晶粒，改进焊接性能。 4、Mo：显著提高强度、高温抗蠕变及抗氢腐蚀能力增强、提高热强性效果显著。但是，单独加Mo容易发生石墨化倾向，Mo（与Cr同时加），可以防止石墨化倾向。 二、 16MnR是屈服强度350MPa级的普通低合金高强度钢。具有良好的综合力学性能、焊接性能、工艺性能、及低温冲击韧性。 15MnNbR：屈服强度为370MPa级低合金高强度钢，显微组织为铁素体珠光体。强度与韧性优于16MnR，其焊接性能和抗硫化氢性能与16MnR相似。 15MnNbR为新增钢种，主要取代进口钢板，应用于液化石油气大型储罐，课明显降

20、低钢板的厚度，降低加工费用，保证大型储罐的加工质量。 15MnVR、18MnMoNbR：强度高，但塑性、韧性较C-Mn钢低，且有较高的缺口敏感性和失效敏感性。 13MnNiMoNbR：CMn钢主加Mo、Cr、Ni等，固溶强化铁素体，为目前我国单层卷焊厚壁压力容器的一个综合性能较理想的钢号。 07MnCrMoVR：用于高参数球形容器的一个力学性能和焊接性能相当理想的钢号，集高强度、高韧性和优良焊接性于一体，已成为我国建造大型球罐的主要钢种。用哪些性能指标衡量耐热钢的耐热性能？ 答：1、蠕变极限：在一定的工作温度下，在规定的使用时间内，材料的蠕变变形量不 差破过某一规定值的最大应力。表示材料在长期

21、。高温复合作用下抵抗塑性变形的能力（2）、持久强度：在给定的温度下，材料受载发生蠕变，当达到给定时间后，材料不发 生断裂的最大应力，也是材料产生断裂时的最小破坏应力（3）、松弛稳定性：装备构件在高温。长期应力作用下，其总变形不变，所受应力随作 用时间的增加而自发的逐渐降低的现象。材料抵抗应力松弛的性能(4)、高温强韧性：要求发哦文用钢有高的高温持久强度和蠕变断裂韧性（5)、化学稳定性：高温抗氧化性：取决于氧化反应的热力学与动力学条件，表面氧化 膜的结构与性能。为什么18-8型及18-12-Mo2型奥氏体不锈钢能在强腐蚀环境状况中得到广泛的应用？这两种类型的奥氏体不锈钢各应用在什么介质条件下有优

22、良的耐腐蚀性能？ 答：1、有优良的耐蚀性能、高低温强度高、韧塑性与加工工艺性能好，综合性能最好，得到广泛的应用。 2、此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外，由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能，在各行各业中获得了广泛的应用。 18-8型奥氏体不锈钢在氧化性腐蚀介质、18-12-Mo2型在还原性腐介质条件下有优良的耐腐蚀性能 钛及钛合金的耐腐蚀性能有何特点？答：钛的耐腐蚀性能：在介质中属高钝化性金属，容易钝化又有很强的钝态稳定性；还原性酸中腐蚀较为严重，氧化性酸中有优异的耐腐蚀性；在大多数碱中具有优良的耐腐蚀性能，但在沸腾的pH12的碱中，容易发生氢脆；在大多数盐中，即时高温也很耐腐蚀，钛级耐大气

23、腐蚀；钛合金的耐腐蚀性能：在还原性介质中优于纯钛，耐缝隙腐蚀比纯钛强 为什么防锈铝合金具有良好的耐蚀性？ 答：防锈铝合金主要包括不能热处理强化的Al-Mn系和Al-Mg系合金。Ai-Mn系合金主要含锰镁等合金元素。由于锰的作用比纯铝具有更高的耐腐蚀性能和强度，并具有良好的可焊性和塑性，但切削性能差。Al-Mg系合金由于镁的作用，密度比纯铝小强度比Al-Mn合金高，并具有相当好的耐腐蚀性。黄铜为什么要采用气焊？答：焊接时黄铜中的合金元素如锌易蒸发，故焊接黄铜常用气焊，一是因为气焊温度低，锌不易蒸发；二是焊接时含硅的焊丝以及焊剂（用硼酸硼+砂配制）使熔池表面形成一层致密的氧化硅薄膜，保护效果好，焊接质量高。11、铝及铝合金的焊接比较困难的原因是什么？ 答：铝表面极易形成氧化膜，其熔点约为2030（>>铝的熔点660），使焊接困难。氧化铝氧化膜易吸水，焊接中易形成气孔、夹渣等缺陷。铝导热快，焊接时热量散失快，需使用能量集中、功率大的热源。铝的热膨胀系数大，凝固时会造成过大的收缩内应力，从而引起裂纹。铝在高温下的强度和塑性很低，在焊缝处易形成塌陷等缺陷。 低沸点的元素（镁、锌）焊接时易蒸发，从而改变焊缝处合金的成分和性能。QT45