材料工程基础复习资料

1、材料工程基础上材料工程基础上总 复 习1使用性能使用性能工艺性能工艺性能纯金属纯金属合金合金工业用钢工业用钢有色金属及其合金有色金属及其合金铸铁铸铁结晶结晶塑性变形塑性变形热处理热处理2第一、二章第一、二章 材料的性能材料的性能n 使用性能使用性能n1、力学性能（熟悉）、力学性能（熟悉）（1 ）强度：材料抵抗变形和破坏的能力。指标：）强度：材料抵抗变形和破坏的能力。指标：n抗拉强度抗拉强度 b材料断裂前承受的最大应力。材料断裂前承受的最大应力。n屈服强度屈服强度 s材料产生微量塑性变形时的应力。材料产生微量塑性变形时的应力。n疲劳强度疲劳强度 -1无数次交变应力作用下不发生破坏无数次交变应力作

2、用下不发生破坏的最大应力。的最大应力。3n（2） 塑性：材料断裂前承受最大塑性变形的能塑性：材料断裂前承受最大塑性变形的能力。指标为力。指标为 、 。n（3） 硬度：材料抵抗局部塑性变形的能力。指硬度：材料抵抗局部塑性变形的能力。指标为标为HB、HR、HV。如。如“200HBW” n（4） 冲击韧性：材料抵抗冲击破坏的能力。指冲击韧性：材料抵抗冲击破坏的能力。指标为标为k.材料的使用温度应在冷脆转变温度以上。材料的使用温度应在冷脆转变温度以上。n(5)工艺性能工艺性能:锻造性能、切削加工性能锻造性能、切削加工性能4n（1）结合键的类型：金属键、离子键、分子键、）结合键的类型：金属键、离子键、分

3、子键、氢键氢键n（2）结合键与性能的关系）结合键与性能的关系第三第三 原子与结合键（一般了解）原子与结合键（一般了解）5第四章第四章 晶体结构晶体结构n 纯金属的晶体结构纯金属的晶体结构n1、晶面指数与晶向指数的确定（掌握）晶面指数与晶向指数的确定（掌握）n2、理想金属（熟悉）、理想金属（熟悉）n 晶体：原子呈规则排列的固体。晶体：原子呈规则排列的固体。n 晶格：表示原子排列规律的空间格架。晶格：表示原子排列规律的空间格架。n 晶胞：晶格中代表原子排列规律的最小几何单元。晶胞：晶格中代表原子排列规律的最小几何单元。6 三种常见纯金属的晶体结构三种常见纯金属的晶体结构7（二）（二） 合金的相结构

4、合金的相结构 n合金中的相分为：固溶体和中间相合金中的相分为：固溶体和中间相n（1）固溶体）固溶体n分类（三种分类方法）（熟悉）分类（三种分类方法）（熟悉）n影响固溶度的因素（四种）（熟悉）影响固溶度的因素（四种）（熟悉）n固溶体的性能：固溶强化（掌握）固溶体的性能：固溶强化（掌握）n 中间相或化合物（分类与特性，中间相或化合物（分类与特性，掌握分类）掌握分类）8（三）（三） 实际金属实际金属 的结构的结构n1. 多晶体结构：由多晶粒组成的晶体结构。多晶体结构：由多晶粒组成的晶体结构。n晶粒：组成金属的方位不同、外形不规则的小晶体晶粒：组成金属的方位不同、外形不规则的小晶体. n晶界：晶粒之间

5、的交界面。晶界：晶粒之间的交界面。n2.晶体缺陷晶体缺陷晶格不完整的部位晶格不完整的部位n（1） 点缺陷（掌握）点缺陷（掌握）n空位：晶格中的空结点。空位：晶格中的空结点。n间隙原子：挤进晶格间隙中的原子。间隙原子：挤进晶格间隙中的原子。n置换原子：取代原来原子位置的外来原子。置换原子：取代原来原子位置的外来原子。 9n（2）线缺陷）线缺陷位错位错n晶格中一部分晶体相对另一部分晶体沿某一晶面发生局部滑晶格中一部分晶体相对另一部分晶体沿某一晶面发生局部滑移，滑移面上滑移区与未滑移区的交接线。移，滑移面上滑移区与未滑移区的交接线。n位错的类型及判定方法：刃型、螺型及混合型（掌握）位错的类型及判定方

6、法：刃型、螺型及混合型（掌握）n柏氏矢量的确定及意义（掌握）柏氏矢量的确定及意义（掌握）n位错的滑移（掌握）：位错环及环形标记参见课件中的例位错的滑移（掌握）：位错环及环形标记参见课件中的例题题n刃型位错的攀移（了解）刃型位错的攀移（了解）n位错的能量及其交互作用：位错与点缺陷间的交互作用，位错的能量及其交互作用：位错与点缺陷间的交互作用，柯氏气团，用来解释固溶强化现象（熟悉）柯氏气团，用来解释固溶强化现象（熟悉）10n（3）面缺陷）面缺陷晶界和亚晶界晶界和亚晶界 n亚晶粒：组成晶粒的尺寸很小、位向差也很小的小晶亚晶界：亚晶粒：组成晶粒的尺寸很小、位向差也很小的小晶亚晶界：亚晶粒之间的交界面。

7、亚晶粒之间的交界面。n晶界的特点：晶界的特点：(熟悉）熟悉）n原子排列不规则；阻碍位错运动；熔点低；耐蚀性低；产原子排列不规则；阻碍位错运动；熔点低；耐蚀性低；产生内吸附；是相变的优先形核部位。生内吸附；是相变的优先形核部位。n相界的分类（熟悉）：共格、半共格、非共格相界的分类（熟悉）：共格、半共格、非共格n润湿的分类（掌握）：完全润湿润湿的分类（掌握）：完全润湿（=0）、）、完全不完全不润湿润湿（=180 ）、）、润湿润湿（0 180 )11n基本概念（了解）基本概念（了解）n高分子材料的结构：大分子链结构和大分子链的聚集高分子材料的结构：大分子链结构和大分子链的聚集态结构（掌握）态结构（掌

8、握）n大分子链的柔顺性与性能之间的关系（熟悉）：内部大分子链的柔顺性与性能之间的关系（熟悉）：内部因素和外部因素）因素和外部因素）n高分子链的几何形状及特点：线型、支链型和体型高分子链的几何形状及特点：线型、支链型和体型（熟悉）（熟悉）n高分子的聚集态结构（了解）高分子的聚集态结构（了解）第六章第六章 高分子材料结构高分子材料结构12n（一）扩散定律（一）扩散定律n稳态扩散与非稳态扩散的定义及特点，扩散能量的定义稳态扩散与非稳态扩散的定义及特点，扩散能量的定义（熟悉）（熟悉）n两大扩散定律的适用条件（熟悉）两大扩散定律的适用条件（熟悉）n半无限长棒的误差函数解（掌握）：熟记公式及推论半无限长棒

9、的误差函数解（掌握）：熟记公式及推论（见课件），要求会查误差函数表，会利用内插法处理（见课件），要求会查误差函数表，会利用内插法处理数据数据 第七章第七章 扩散扩散13n（二）扩散机制（熟悉）（二）扩散机制（熟悉）n间隙机制、空位机制：柯肯达尔效应（熟悉）、间隙机制、空位机制：柯肯达尔效应（熟悉）、换位机制换位机制n扩散驱动力：扩散驱动力：化学位梯度化学位梯度，而不是浓度梯度，而不是浓度梯度n扩散激活能与扩散系数之间的关系式，即阿累尼乌斯扩散激活能与扩散系数之间的关系式，即阿累尼乌斯公式（熟记），并能与半无限长棒的误差函数解结合公式（熟记），并能与半无限长棒的误差函数解结合起来（掌握）起来（掌

10、握）第七章第七章 扩散扩散14n（三）影响扩散的因素（熟悉）（三）影响扩散的因素（熟悉）n温度（阿累尼乌斯公式）温度（阿累尼乌斯公式）n原子键合力原子键合力n固溶体类型固溶体类型n晶体结构晶体结构n化学成分化学成分n晶体缺陷晶体缺陷第七章第七章 扩散扩散15（一）二元合金相图（一）二元合金相图n共晶相图，共析相图及反应式（掌握）共晶相图，共析相图及反应式（掌握）n亚共晶合金、共晶合金、过共晶合金的结晶过程亚共晶合金、共晶合金、过共晶合金的结晶过程分析分析 、利用杠杆定律计算室温组织组成与相组、利用杠杆定律计算室温组织组成与相组成（熟悉）成（熟悉）n相图与性能相图与性能 的关系（掌握）的关系（掌

11、握）16第八章第八章 相图相图（二）铁碳合金相图（二）铁碳合金相图 n点：符号、成分、温度点：符号、成分、温度莱氏体莱氏体Le(A+ Fe3C） Le(P+Fe3C)珠光体珠光体P(F+ Fe3C)复相组织组成物复相组织组成物：重要线：重要线：ECF（共晶线）（共晶线）, GS(A3),ES(Accm),PSK(A1共析线）共析线）线：液固相线、水平线、固溶线、固溶体转变线线：液固相线、水平线、固溶线、固溶体转变线L17重要的点重要的点P, S, E, C, 18熟记标注组织的铁碳相图简图，熟记共析反熟记标注组织的铁碳相图简图，熟记共析反应式和共晶反应式应式和共晶反应式典型合金的结晶过程典型合

12、金的结晶过程亚共析钢与过共析钢的结晶过程分析（不要求画亚共析钢与过共析钢的结晶过程分析（不要求画组织图，标注每阶段组织即可）及利用杠杆定律组织图，标注每阶段组织即可）及利用杠杆定律计算相组成及组织组成（掌握）计算相组成及组织组成（掌握）19n2 2、含碳量对力学性能的影响（掌握）、含碳量对力学性能的影响（掌握）n亚共析钢随含碳量增加，亚共析钢随含碳量增加，P P 量增加，钢的强度、硬度量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性下降。升高，塑性、韧性下降。n0.77%C0.77%C时，组织为时，组织为100% P, 100% P, 钢的性能即钢的性能即P P的性能。的性能。n0.9%C0.9%C，F

13、e3CFe3C在奥氏体晶界上形成连续网状，在奥氏体晶界上形成连续网状，强度强度下降下降, , 但硬度仍上升但硬度仍上升。n2.11%C2.11%C，组织中有以，组织中有以FeFe3 3C C为基的为基的LeLe, ,合金太脆。合金太脆。20（一）凝固的热力学条件（一）凝固的热力学条件液态金属结构存在三大起伏现象：能量起伏、结构起伏、成分液态金属结构存在三大起伏现象：能量起伏、结构起伏、成分起伏起伏n 凝固的条件凝固的条件过冷过冷度度：在理论结晶温度以下发生结晶：在理论结晶温度以下发生结晶的现象。（掌握）的现象。（掌握）n过冷度：过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差。理论结晶温度与实际结晶温度

14、的差。21第九章第九章 材料的凝固材料的凝固（二）纯金属的结晶（二）纯金属的结晶n晶体的形核：均匀形核与非均匀形核晶体的形核：均匀形核与非均匀形核n均匀形核条件：结构条件、能量条件、过冷度（掌均匀形核条件：结构条件、能量条件、过冷度（掌握）握）n临界形核功与界面能的关系（掌握）临界形核功与界面能的关系（掌握）n影响形核率的因素：形核功因子、扩散因子（熟悉）影响形核率的因素：形核功因子、扩散因子（熟悉）n形核率与过冷度的关系（掌握）形核率与过冷度的关系（掌握）n非均匀形核条件（与均匀形核对比）（熟悉）非均匀形核条件（与均匀形核对比）（熟悉）22第九章第九章 材料的凝固材料的凝固（二）纯金属的结晶

15、（二）纯金属的结晶n晶体的长大晶体的长大n微观生长方式：连续生长、二维晶核生长、螺型位错生长（了解）微观生长方式：连续生长、二维晶核生长、螺型位错生长（了解）n宏观生长方式宏观生长方式:平面状生长、枝晶状生长（掌握），温度梯度的概念平面状生长、枝晶状生长（掌握），温度梯度的概念n液液-固界面按微观结构分类：光滑界面、粗糙界面（掌握）固界面按微观结构分类：光滑界面、粗糙界面（掌握）23第九章第九章 材料的凝固材料的凝固24第九章第九章 材料的凝固材料的凝固（三）固溶体合金的凝固（三）固溶体合金的凝固n非平衡凝固的定义与特点（熟悉）非平衡凝固的定义与特点（熟悉）n溶质分配系数与有效分配系数的定义（

16、熟悉）溶质分配系数与有效分配系数的定义（熟悉）n非平衡凝固的溶质再分配的三种情况（熟悉），熟记下图及非平衡凝固的溶质再分配的三种情况（熟悉），熟记下图及应用应用2525凝固速度极快，凝固速度极快，ke1，液相完全不混合，边界液相完全不混合，边界层厚度达最大。适用于层厚度达最大。适用于获得成分均匀的材料获得成分均匀的材料凝固速度极慢，凝固速度极慢， kek0液相完全混合，无边界层。液相完全混合，无边界层。偏析大，适用于材料的提偏析大，适用于材料的提纯纯凝固速度适中，凝固速度适中， k0 ke1液相部分混合，液相部分混合，偏析适中偏析适中26第九章第九章 材料的凝固材料的凝固（四）固溶体合金的凝固

17、（四）固溶体合金的凝固n成分过冷的定义（掌握）及判据（熟悉）成分过冷的定义（掌握）及判据（熟悉）n晶体生长形态与成分过冷的关系（熟悉）晶体生长形态与成分过冷的关系（熟悉）n共晶合金与先共晶体的形态（了解）共晶合金与先共晶体的形态（了解）n共晶系合金的非平衡凝固组织：伪共晶、离异共晶（熟悉）共晶系合金的非平衡凝固组织：伪共晶、离异共晶（熟悉）27第九章第九章 材料的凝固材料的凝固（四）凝固组织及控制（四）凝固组织及控制n晶粒尺寸的控制：晶粒尺寸的控制： 增加过冷度；变质处理；机械振增加过冷度；变质处理；机械振动、搅拌，联系细晶强化（掌握）动、搅拌，联系细晶强化（掌握）n铸态宏观组织的组成及形成原

18、因：表层细晶区、中间柱状晶铸态宏观组织的组成及形成原因：表层细晶区、中间柱状晶区、中心等轴晶区（熟悉）区、中心等轴晶区（熟悉）n区域提纯及应用区域提纯及应用（一）金属的塑性变形：（一）金属的塑性变形：（1）金属塑性变形方式：）金属塑性变形方式：滑移滑移和和孪生孪生n滑移的机理：通过位错运动实现。滑移的机理：通过位错运动实现。n滑移系的定义，面心立方金属与体心立方金属的密排面与密排滑移系的定义，面心立方金属与体心立方金属的密排面与密排方向及滑移系个数，滑移系与材料塑性之间的关系（掌握）方向及滑移系个数，滑移系与材料塑性之间的关系（掌握）n孪生特点孪生特点 (密排六方的金属密排六方的金属)n施密特

19、定律（掌握，熟记公式）施密特定律（掌握，熟记公式）28第十章第十章 塑性变形与回复再结晶塑性变形与回复再结晶（一）金属的塑性变形：（一）金属的塑性变形：（2）多晶体塑性变形的特点（熟悉）多晶体塑性变形的特点（熟悉）n晶界对塑性变形的影响，结合细晶强化（熟悉）晶界对塑性变形的影响，结合细晶强化（熟悉）n细晶粒晶界面积大，对位错运动的阻碍作用越强，对塑性变细晶粒晶界面积大，对位错运动的阻碍作用越强，对塑性变形的抗力也越大，故细晶粒的强度高形的抗力也越大，故细晶粒的强度高n相同外力的作用下，单位体积内晶粒数越多，变形分散在更相同外力的作用下，单位体积内晶粒数越多，变形分散在更多的晶粒内进行，各晶粒变

20、形量相差较小，变形均匀，因应多的晶粒内进行，各晶粒变形量相差较小，变形均匀，因应力集中引起开裂的机会也较少，断裂前承受较大的变形量，力集中引起开裂的机会也较少，断裂前承受较大的变形量，得到较大的延伸率和断面收缩率，即塑性、韧性也越好得到较大的延伸率和断面收缩率，即塑性、韧性也越好。29第十章第十章 塑性变形与回复再结晶塑性变形与回复再结晶（一）金属的塑性变形：（一）金属的塑性变形：（3）合金的塑性变形）合金的塑性变形n单相合金的塑性变形，结合固溶强化（熟悉）单相合金的塑性变形，结合固溶强化（熟悉）n复相合金的塑性变形（熟悉）复相合金的塑性变形（熟悉）n不可变形微粒的强化作用（绕过，钢铁材料）不可变形微粒的强化作用（绕过，钢铁材料）n可变形微粒的强化作用（切过，有色金属）可变形微粒的强化作用（切过，有色金属）n柯氏气团解释低碳钢的屈服现象和应变时效（掌握柯氏气团解释低碳钢的屈服现象和应变时效（掌握)30第十章第十章 塑性变形与回复再结晶塑性变形与回复再结晶（二）冷塑性变形对组织及性能