晶体：原子或分子在空间呈长程有序、周期性规则排列的物质称为晶体。
晶格：用一些假想的空间直线将这些质点连起来所构成的空间格架称为晶格。
晶胞：从晶格中取出一个反映点阵几何特征的最小的空间几何单元。
晶体致密度：晶胞中所包含的原子总体积与晶胞体积的比值。
相：指在合金中具有相同的物理和化学性能并与该系统的其余部分以界面分开的物质部分。
固溶体：合金组元通过相互溶解形成一种成分和性能均匀且结构与组元之一相同的固相称为固溶体。
弹性变形：材料在受到外力的变化，而且能够恢复的变形。
单晶体塑性变形的主要方式是滑移和孪生两种。
滑移：金属的塑性变形深入到原子层面上，实质是金属晶体的一部分沿着某些晶面和晶向相对于另一部分发生相对滑动的结果。这种变形方式称为滑移。
孪生：晶体在切应力作用下，其一部分将沿一定的晶面（孪晶面）产生一定角度的切变，称为孪生。
冷变形金属在加热时组织变化过程可分为：1、回复 2、再结晶 3、晶粒长大三个部分。
回复：把经过冷变形的金属加热时，在显微组织发生变化前所发生的一些亚结构的改变过程称为回复。
再结晶过程：晶粒中位错密度降低产生一些小晶粒，这些小晶粒不断向外扩展长大，原先破碎、被拉长的晶粒全部被无畸变的等轴小晶粒所取代。这一过程称为金属的再结晶。
常见金属的晶格类型：1、体心立方晶格 2、面心立方晶格 3、密排六方晶格。
单晶体：一块晶体内部的晶格位向完全一致的晶体称为单晶体。在单晶体中，由于各个方向上的原子密度不同，故不同方向上的物理、化学和力学性能不同，即具有各向异性。
晶体缺陷主要可分为：面缺陷、线缺陷和点缺陷等。
固溶强化：溶质原子的溶入，使固溶体的晶格发生畸变，变形抗力增大，金属的强度、硬度升高，这种现象称为固溶强化。固溶体的强度和塑性、韧度之间有较好的配合。
非晶体：原子或分子呈无规则排列或短程有序排列的物质称为非晶体。
就金属的塑性而言，面心立方晶格的最好，体心立方晶格的次之，密排六方晶格的最差。
塑性变形对金属组织结构的影响：1、纤维组织 2、亚结构 3、织构现象。
晶粒长大：是个自发过程，它通过晶界的迁移来实现。
塑性变形的加工方法分为：冷加工和热加工两种，冷、热变形加工统称为压力加工。
热加工：在再结晶温度以上的加工过程。冷加工：在再结晶温度以下的加工过程。
过冷度：理论结晶温度T0与实际结晶温度Tn之差称为过冷度。
自发成核：从液体结构内部自发长出结晶核心的过程称为自发成核。
非自发成核：依附于杂质而生成晶核的过程为非自发成核。
同素异构：指晶体的组，而组成原子排列成成元素相同但结构不同。
同分异构：把化学成分相同不同的分子结构称为同分异构。
共晶反应：由一种液相在恒温下同时结晶出两种固相的反应称为共晶反应。
凝固：物质从液态转变为固态的过程称凝固。
结晶：物质从液态转变为晶体的过程称为结晶。
一次结晶：有时把液态转变成固体晶态称为一次结晶。
二次结晶：把固态转变成另一种固体晶态称为二次结晶。
晶粒度：晶粒大小的程度称为晶粒度。
对于纯金属，决定性能的主要结构因素是晶粒大小。在一般情况下，晶粒愈小，金属的强度、塑性和韧度就愈好，所以在工程上，使晶粒细化是提高金属力学性能的最重要途径之一。
获得细晶组织的可采用的方法：1）提高金属的过冷度；2)进行变质处理。
表面细晶粒状态区域的分类：1)表面细晶粒 2）中间柱状晶粒 3）中心等轴晶粒。
铁碳合金：Fe和C两种元素组成的合金。
铁碳合金中的基本相：
1奥氏体：C在r-Fe中的固溶体，用“A”表示。
2铁素体：C在a-Fe中的固溶体称为铁素体，用“F”表示。
3渗碳体：Fe和C的化合物，用Fe3C表示。
4珠光体：铁素体和渗碳体的机械混合物称为珠光体。
5莱氏体：C的质量分数为4.3%的液态合金冷却到1148度时，同时结晶出奥氏体和渗碳体的共晶体，该共晶体称为高温莱氏体，和“Ld”表示。
钢的热处理：就是通过加热、保温和冷却，使钢材内部的组织结构发生变化，从而获得所需性能的一种工艺方法。
热处理主要的目的有两个：1）消除上道工序带来的缺陷，改善金属的加工工艺性，确保后续加工的顺利进行；2）提高零件或工具的使用性能。
过冷奥氏体：处于临界温度之下暂时存在的奥氏体称为过冷奥氏体。
马氏体：是C在a-Fe中的过饱和固溶体。
影响过冷奥氏体等温转变的因素：
1）碳的影响：随着奥氏体中溶碳量的提高，奥氏体的稳定性增加，使C曲线右移，奥氏体的转变孕育期增长，转变速度减慢。
2）合金元素的影响：除Co以外，几乎所有溶入奥氏体中的合金元素，都能增加过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右移。
退火与正火差别在于冷却速度不同，退火采用缓慢冷却（如随炉冷却），而正火采用在空气中冷却。
退火和正火的目的：1）降低（或提高）钢件硬度，便于进行切削加工; 2)消除残余应力；3）细化晶粒，改善组织以提高钢的力学性能；
4)为最终热处理作好组织准备。
完全退火：又称为重结晶退火，一般简称为退火。主要用于亚共析成分的各种碳钢和合金钢的铸、锻件及热轧型材，有时也用于焊接结构。其目的主要是细化晶粒、消除应力、均匀组织、改善性能。
等温退火：在A1以下珠光体状态下某温度停留，使之进行等温转变，就称为等温退火。
球化退火：主要用于过共析钢，其主要目的在于降低硬度、改善切削加工性，并为随后淬火作好组织准备。
去应力退火：又称为低温退火，主要用来消除铸件、锻件、焊接件、热轧件、冷拉件等的残余应力。
钢的回火：淬火后的钢在临界温度以下加热的热处理操作称为回火。
钢回火的目的;为了提高钢的韧度，消除或在减小钢的残余内应力，钢淬火后必须进行回火。
钢件回火分类：1)低温回火2）中温回火3)高温回火
钢的淬透性：就是钢在淬火时能够获得马氏体的能力，它是钢材本身固有的一个属性。
为什么单晶体具有各向异性的性质，而多晶体则没有？
在单晶体中，由于各个方向上的原子密度不同，故不同方向上的物理、化学和力学性能不同，即具有各向异性。而多晶体在各个方向上的数值却基本一致，即具有各向同性。
什么叫刃型位错？说明晶粒大小对材料强度的影响？
刃型位错就是晶体中的原子面发生了局部的事错排，规则排列的晶体中间错排了半列多余的原子面，像是加进去半个原子面，而且不延伸到原子未错动的下半部晶体中，犹如切入晶体刀片，刀片的刃口线为位错线，这就是刃型位错。影响：硬度和强度显著升高，塑性和韧性下降，产生所谓的“加工硬化”现象。
什么叫晶界？说明晶粒大小对材料强度的影响。
晶界就是金属中各个晶粒相互接触的边界。影响：晶粒越小，金属强度、硬度愈高，塑性任性越好。
什么叫加工硬化？其产生原因是什么？在工程上带来哪些利作弊？
加工硬化就是塑性变形中，随着变形程度的增大，金属的强度、硬度提高，塑性、韧度下降。这种由冷变形引起的强度、硬度提高的现象称为加工硬化。原因：主要是位错密度增大所致。在工程上利就是特别是用热处理不能强化材料硬度的材料，采用加工硬化可以使材料强度提高，弊是冷变形强化会给金属的进一步加工带来困难，需安排中间退火工序，通过退火来消除加工硬化，恢复塑性变形能力。为什么液态金属结晶时发必须过冷？
液态物质要结晶，就必须冷却到T0温度以下，即必须冷却到低于T0以下的某一个温度T0才能结晶。
试分析过冷度对成核率和长大速度的影响?
过冷度过大或温度过低时，由于生成晶核所需要的原子扩散能力下降，生核的速率反而减小；随过冷度的增大，晶核的长大速度增大，当放出的结晶濽热较大抵消了过冷度的增加时长大速度就将变缓，过冷度很大时，温度降到很低，原子扩散移动困难，长大速度急剧减小。
为什么材料一般希望获得细晶粒？细化晶粒的方法有哪些？
一般情况下，晶粒愈细，金属的强度、塑性和韧度就愈好，所以晶粒细化是提高金属力学性能的重要途经之一；细化晶粒的方法：1）提高金属的过冷度；2）进行质处理。
晶体生核速率与过冷度的关系？
温度愈低，即过奖度愈大，金属由液态向固态转变的动力愈大，能稳定存在的短程有序原子集团的尺寸可以愈小，所生成的自发晶核愈多，但是过冷度过大或温度过低时，由于生成晶核所需要的原子扩散能力下降，生核的速率反而减小。
Fe-FC3C相图，填出各相区的组织，说明图中的主要点、线的意义？
各线的意义：
1）ABCD线：即液相线，在此线以上是液相区。液相用符号“L”表示。合金冷却到此线时开始结晶。
2）AHJECF线：即固相线，所有合金在此线以下均是固体状态。
3）GS线：又称为A3线，表示C的质量分数低于0.77%的钢加热时铁素体转变为奥氏体的终了温度。反之则表示缓慢冷却由奥氏体中开始析出铁素体的温度。
4）ES线：又称为Acm线，表示C在奥氏体中溶解度曲线。奥氏体在1148度时，溶解度最大是2.11%。当温度下降时，C的质量分数逐渐减少，到727度时，降到0.77%。C的质量分数大于0.77%的钢冷却到ES线所代表的温度时，开始把溶解不了的C析出，形成渗碳体。GS线与ES线的交点S称为共析点。它表示C的质量分数为0.77%的钢冷却至727度时奥氏体同时析出铁素体与渗碳体的机械混合物。5）水平线PSK：又称为A1线相当于727度，它表示所有碳钢在缓慢加热时开始转变为奥氏体的温度，或者缓慢冷却时，奥氏体完全转变为常温组织的温度。因为在这条线上将发生共析转变，所以以称为共析线。
6）水平线ECF：相当于是1148度，称为共晶线。在此线上发生共晶发应：L（Wc=4.3%） A（Wc=2.11%）+Fe3C，即从C的质量分数为4.3%的液体中同时结晶出C的质量分数为2.11%的奥氏体与C的质量分数为6.67%的渗碳体。共晶反应的产物称为莱氏体。
相图主要点的物理意义
点的符号温度/C C的质量分数/（%）物理意义
A B C D E F G H J K N P S Q 1538
1495
1148
1227
1148
1148
912
1495
1495
727
1394
727
727
室温
0.53
4.30
6.67
2.11
6.67
0.09
0.17
6.67
0.02
0.77
0.0008
纯铁的熔点
包晶反应时液态合金的浓度
共晶点，Lc=AE+Fe3C
渗碳体熔点
C在r-Fe中的最大溶解度
渗碳体
a-Fe=r-Fe同素异构转变点
C在O-Fe中的最大溶解度对
包晶点，LB+OH=AJ
渗碳体
r-Fe=a-Fe同素异构转变点
C在a-Fe中的最大溶解度
共析点，As=Fp+Fe3C
C在a-Fe中的溶解度
简述共析钢加热时奥氏体形成的几个阶段，并说明亚共析钢、过共析钢奥氏体形成的主要特点？
答：奥氏体的形成是通过成核与晶核长大来实现的，其基本过程可分为4步：奥氏体成核、奥氏体长大、残余渗碳体溶解、奥氏体成分的均匀化；对亚共析钢来说，加热温度超过Ac3后，先共析铁素体才逐转变为奥氏体；对过共析钢来说，加热温度超过Arcm后，先共析渗碳体才会全部溶解到奥氏体中去。
试说明过共析钢采用哪种退火工艺？为什么？
答：过共析钢采用球化退火工艺；不能采用完全退火进行处理，因为加热温度超过Arcm后，过共析钢的组织为单一的奥氏体，如果随后再缓慢地冷却，则最后得到的组织将是层片状珠光体+网状渗碳体，出现网状渗碳体将使钢的韧度大为降低，如果球化退火前钢中存在严重的网状渗碳体，则应先进行正火将其消除，以保证球化退火的质量。
第二章晶体结构与结晶 简答题 1、常见的金属晶格类型有哪几种？它们的晶格常数和原子排列有什么特点？ 2．为什么单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示各向异性？ 3．在实际金属中存在哪几种晶体缺陷？它们对金属的力学性能有何影响？ 4．金属结晶的基本规律是什么？工业生产中采用哪些措施细化晶粒?举例说明。 第三章金属的塑性变形 简答题 7、多晶体的塑性变形与单晶体的塑性变形有何异同？ 答：相同——塑性变形方式都以滑移或孪晶进行；都是在切应力作用下产生塑性变形的。 不同点——在外力作用下，各晶粒因位向不同，受到的外力不一致，分切应力相差大，各晶粒不能同时开始变形，接近45℃软位向先滑移，且变形要受到周围临近晶粒制约相互要协调；晶粒之间的晶界也影响晶粒的塑性变形。多晶体的塑性变形逐次逐批发生，由少数开始，最后到全部，从不均匀到均匀。 8．已知金属Pb、Fe、Cu的熔点分别为327℃、1534℃，1083℃、，试估算这些金属的再结晶温度范围?在室温下的变形属于冷加工还是热加工？ 9．说明产生下列现象的原因： （1）滑移面和滑移方向是原子排列密度最大的晶面和晶向； （2）晶界处滑移阻力最大； （3）实际测得的晶体滑移所需的临界切应力比理论计算的数值小的多； （4）Zn、α-Fe和Cu的塑性不同。 作业： 1．解释下列名词：滑移、加工硬化 2．塑性变形的实质是什么？它对金属的组织与性能有何影响？ 3．何为塑性变形？塑性变形的基本方式有那些？ 4．为什么常温下晶粒越细小，不仅强度、硬度越高，而且塑性、韧性也越好？ 第四章二元合金 1．解释下列名词：合金、组元、相、相图、组织、固溶体、金属间化合物、晶内偏析。2．指出下列名词的主要区别： （1）置换固溶体与间隙固溶体 （2）间隙相与间隙固溶体 （3）相组成物与组织组成物 答：相组成物：指构成显微组织的基本相，它有确定的成分与结构，但没有形态的概念。例：α和β 组织组成物：指在结晶过程中形成的，有清晰轮廓，在显微镜下能清楚区别开的组成部分。例：α、β、αⅡ、βⅡ、α+β。 （4）共晶反应与共析反应 3．为什么铸造合金常选用有共晶成分或接近共晶成分的合金？用于压力加工的合金选用何种成分的合金为好？ 答：铸造性能：取决于结晶的成分间隔与温度间隔，间隔越大，铸造性能越差。 压力加工性能好的合金通常是固溶体，应强度较低，塑性好，变形均匀不易开裂。
《工程材料学》习题 一、解释下列名词 1．淬透性与淬硬性; 2．相与组织; 3．组织应力与热应力；4．过热与过烧； 5. 回火脆性与回火稳定性 6. 马氏体与回火马氏体7. 实际晶粒度与本质晶粒度 8.化学热处理与表面热处理 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 淬硬性：指钢淬火后所能达到的最高硬度，即硬化能力 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 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。 组织应力：由于工件内外温差而引起的奥氏体（γ或A）向马氏体（M）转变时间不一致而产生的应力 热应力：由于工件内外温差而引起的胀缩不均匀而产生的应力 过热：由于加热温度过高而使奥氏体晶粒长大的现象 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 回火脆性：在某些温度范围内回火时，会出现冲击韧性下降的现象，称为回火脆性 回火稳定性：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。 马氏体：碳在α-Fe中的过饱和固溶体称为马氏体。 回火马氏体：在回火时，从马氏体中析出的ε-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。本质晶粒度：钢在加热时奥氏体晶粒的长大倾向称为本质晶粒度 实际晶粒度：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。 化学热处理：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。 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。 二、判断题 1. （）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。错。根据结构特点不同，可将合金中相公为固溶体和金属化合物两类。 2. （）实际金属是由许多位向不同的小晶粒组成的。对。 3. （）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。对。对于低、中碳的亚共析钢而言，正火与退火的目的相同；即调整硬度，便于切削加工，细化晶粒，提高力学性能，为淬火作组织准备，消除残作内应力，防止在后续加热或热处理中发生开裂或形变。对于过共析钢而言，正火是为了消除网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备。对于普通话结构钢而言，正火可增加珠光体量并细化晶粒，提高强度、硬度和韧性，作为最终热处理。 4.（）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。对。不同的元素对于钢有不同的效果。 5. （）不论含碳量高低，马氏体的硬度都很高，脆性都很大。错。马氏体的硬度主要取决于其含碳量，含碳增加，其硬度也随之提高。合金元素对马氏体的硬度影响不大，马氏体强化的主要原因是过饱和引起的固溶体强化。 6．（）40Cr钢的淬透性与淬硬性都比T10钢要高。错。C曲线越靠右，含碳量越低，淬透性越好。40Cr为含碳量为0.4%，含Cr量为1.5%左右的调质钢。T10为含碳量为1%左右的碳素工具钢。但是淬火后45钢香到马氏体，T10钢得到马氏体加少量残余奥氏体，硬度比45钢高。 7．（）马氏体是碳在α-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。对。当奥氏体过冷到Ms以下时，将转变为马氏体类型组织。但是马氏体转变时，奥氏体中的碳全部保留在马氏休中。马氏体转变的特点是高速长大、不扩散、共格切变性、降温形成、转变不完全。 8．（）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．（）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。 错。钢是随回火温度上升，塑性,韧性上升，强度,硬度提高。 10．（）淬硬层深度是指由工件表面到马氏体区的深度。错。淬硬层深度是指由工件表面到半马氏体区（50%马氏体+50%非马氏体组织）的深度。 11．（）钢的回火温度应在Ac1以上。错。回火是指将淬火钢加热到A1以下保温后再冷却的热处理工艺。 12．（）热处理可改变铸铁中的石墨形态。错。热处理只能改变铸铁的基休组织，而不能改变石黑的状态和分布。 13.（）奥氏体是碳在α-Fe中的间隙式固溶体。错。奥氏体是碳在γ-Fe中的间隙固溶体。用符号A 或γ表示。 14．（）高频表面淬火只改变工件表面组织，而不改变工件表面的化学成份。对。高频表面淬火属于表面淬火的一种。表面淬火是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。 15．（）过冷度与冷却速度有关，冷却速度越大，则过冷度越小。错。过冷度（ΔT）是指理论结晶温度（T0）与实际结晶温度（T1）的差值，即ΔT=T0-T1。但是冷却速度越大，则过冷度越大，。
工程材料综合实验 车辆工程10-1 班 实验者： 陈秀全学号：10047101冯云乾学号：10047103高万强学号：10047105
一实验目的 1区别和研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织； 2分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织与性能之 间的相互关系； 3、 了解碳钢的热处理操作； 4、 研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响； 5、 观察热处理后钢的组织及其变化； 6、 了解常用硬度计的原理，初步掌握硬度计的使用。 二实验设备及材料 1、 显微镜、预磨机、抛光机、热处理炉、硬度计、砂轮机等； 2、 金相砂纸、水砂纸、抛光布、研磨膏等； 3、 三个形状尺寸基本相同的碳钢试样（低碳钢 20#、中碳钢45#、高碳钢 T10） 三实验内容 三个形状尺寸基本相同的试样分别是低碳钢、 中碳钢和高碳钢，均为退火状 态，不慎混在一起，请用硬度法和金相法区分开。 6、 热处理前后的金相组织观察、硬度的测定。 、 分析碳钢成分一组织一性能之间的关系。 四实验步骤： &观察平衡组织并测硬度： （1） 制备金相试样（包括磨制、抛光和腐蚀）； （2） 观察并绘制显微组织；
（3）测试硬度。 9、进行热处理。 10、观察热处理后的组织并测硬度： （1）制备金相试样（包括磨制、抛光和腐蚀）； （2）观察并绘制显微组织。 五实验报告: 、总结出碳钢成分一组织一性能一应用之间的关系
图1工业纯铁图2工业纯铁图3亚共析钢 图6过共析钢图5共析钢调质处理
图8共晶白口铸铁 图7 亚共晶白口铸铁 图10 20#正火（加热到860C +空冷）图9过共晶白口铸铁 图11 45#调质处理图12 T10正火处理
第二章材料的性能 一、1）弹性和刚度 弹性：为不产生永久变形的最大应力，成为弹性极限 刚度：在弹性极限范围内，应力与应变成正比，即：比例常数E称为弹性模量，它是衡量材料抵抗弹性变形能力的指标，亦称为刚度。 2）强度 屈服点与屈服强度是材料开始产生明显塑性变形时的最低应力值，即： 3）疲劳强度：表示材料抵抗交变应力的能力，即： 脚标r 为应力比，即： 对于对称循环交变应力，r= —1 时，这种情况下材料的疲劳代号为 4）裂纹扩展时的临界状态所对应的应力场强度因子，称为材料的断裂韧度，用K IC表示 二、材料的高温性能： 1、蠕变的定义：是指在长时间的恒温下、恒应力作用下，即使应力小于该温度下的屈服点，材料也会缓慢的产生塑性变形的现象，而导致的材料断裂的现象称为蠕变断裂 2、蠕变变形与断裂机理：材料的蠕变变形主要通过位错滑移、原子扩散及晶界滑动等机理进行的；而蠕变断裂是由于在晶界上形成裂纹并逐渐扩展而引起的，大多为沿晶断裂。 3、应力松弛：指承受弹性变形的零件，在工作中总变形量应保持不变，但随时间的延长而发生蠕变，从而导致工作应力自行逐渐衰减的现象 4、蠕变温度：指金属在一定的温度下、一定的时间内产生一定变形量所能承受的最大应力 5、持久强度：指金属在一定温度下、一定时间内所能承受最大断裂应力 第三章：金属结构与结晶 三种常见金属晶格：体心立方晶格，面心立方晶格、密排六方晶格 晶格致密度和配位数 晶面和晶向分析 1、晶面指数 2、晶向指数 3、晶面族和晶向族 4、晶面和晶向的原子密度第四章：二元合金相图（计算组织组成物的相对含量及相的相对量） 1、二元合金相图的建立 2、二元合金的基本相图 1）匀晶相图（枝晶偏析：由于固溶体一般都以树枝状方式结晶，先结晶的树枝晶轴含高熔点的组元较多；后结晶的晶枝间含低熔点组元较多，故把晶内偏析又称为枝晶偏析） 2）共晶相图 3）包晶相图 4）共晶相图 3、铁碳合金 铁碳合金基本相 1）铁素体 2）奥氏体 3）渗碳体 4）石墨 第五章金属塑性变形与再结晶 1、单晶体塑性变形形式 1）滑移 2）孪生 2、加工硬化：随着变形程度的增加，金属的强度、硬度上升而塑性、韧性下降，即为冷变形强化，也称加工硬化。 3、铁的最低再结晶温度为4500C,故即使它在4000C的加工变形仍应属于冷变形；铅的再结晶温度在00C以下，故它在室温的加工变形为热变形 第六章：金属热处理及材料改性 1、本质粗晶粒钢：对于碳素钢，奥氏体晶粒随加热温度升高会迅速长大，这类钢称为本质粗晶粒钢 2、马氏体类型的转变 1）马氏体组织形态和性能：马氏体组织形态主要有两种基本类型：一种是板条状马氏体，也称低碳马氏体；另一种是在片状马氏体，也称高碳马氏体。 2）马氏体性能：马氏体塑性韧性主要取决于碳的过饱和度和亚结构。低碳板条状马氏体的韧性塑性相当好。 3、过冷奥氏体连续转变 曲线图CCT曲线与TTT曲线比较：共析钢和过共析钢连续冷却时，由于贝氏体转变孕育期大大增长，因而有珠光体转变区而无贝氏体转变
第一章金属材料的力学性能 1. 常用的力学性能有哪些？ 2. 金属材料室温拉伸性能试验可以测定金属的哪些性能（四个）？ 3.低碳钢的试样在拉伸过程中，可分为哪三个阶段？三个阶段各有什么特点？ 4.拉伸曲线和应力-应变曲线的区别是什么？为什么要采用应力-应变曲线？ 5. 如何从拉伸应力-应变曲线中获得弹性模量？什么是刚度？弹性模量对组织是否敏感？弹性模量与什么有关？什么是弹性极限？符号是什么？ 6. 什么是屈服强度？符号是什么？什么是条件屈服强度？符号是什么？什么是抗拉强度？符号是什么？什么是塑性？表示材料塑性好坏的指标有哪两个？计算公式是什么？ 7.生产中，应用较多的硬度测试方法有哪三种？三种硬度测试方法的原理和方法？表示符号？ 8.什么是冲击韧性？冲击试验的应用？什么是冷脆现象？ 9.什么是低应力脆断？是由什么引起的？ 10. 疲劳断裂也属于低应力脆断，是什么原因引起的？什么是疲劳极限？ 第二章金属与合金的晶体结构 1. 什么是晶体和非晶体？晶体与非晶体在性能上的别？晶体与非晶体是否可以转化？ 2. 什么是晶格、晶胞和晶格常数？ 3. 什么是金属键？由于金属键的结合，金属具有哪些金属特性？为什么？ 4. 纯金属中常见的三种晶格类型是什么？体心立方和面心立方晶格的晶胞原子数、原子半径和致密度是多少？能够画出各自的晶胞示意图（图2-6（a）、2-7（a））。α-Fe和γ-Fe分别是什么晶体结构？ 5. 合金的定义？组元的定义？相的定义？固态合金中的相有哪两大类？什么是固溶体？固溶体按溶解度分为哪两类？按溶质原子在晶格中的分布情况分为哪两类？什么是固溶强化？固溶强化原理是什么？什么是弥散强化？ 6. 实际金属的晶体缺陷有那三类？点缺陷包括哪几种？点缺陷对金属力学性能（强度、硬度、塑性和韧性）有什么影响？位错对金属的性能有什么样的影响？面缺陷有哪两种？对金属的性能有什么样的影响？ 第三章金属与合金的结晶 1. 结晶的定义？ 2. 什么是过冷度？金属结晶的必要条件是什么？过冷度与冷却速度的关系？ 3. 纯金属的结晶过程（或结晶规律）包括哪两个过程？两者是同时进行的吗？ 4. 金属的强度、硬度、塑性和韧性随着晶粒的细化而（提高还是降低）？工业生产中，为改善其性能，通常采用哪些方法来细化铸件的晶粒？ 5. 纯金属和合金的结晶过程有什么不同？冷却曲线和相图的横坐标和纵坐标分别表示什么？ 6. 什么是二元匀晶相图？什么是二元共晶相图？二元共晶反应和二元匀晶反应有何不同？认识图3-16中的点、线和相区。会分析图3-16中四种典型合金的结晶过程，为学习铁碳合金相图做准备。 7. 什么是枝晶偏析？为什么会产生枝晶偏析？用什么方式消除枝晶偏析？ 第四章铁碳合金相图 1. 铁碳合金的基本相有哪些？其中哪些是固溶体？哪些是金属间化合物？ 2. 能够自己换出图4-5简化后的铁-渗碳体相图（包括点、线、温度、成分、相区）。能够写出共晶反应和共析反应（包括反应相、生成相、相的成分、反应温度、生成的组织组成物的名称和相貌）。相图中点和线的含义。 3.铁碳合金可以分为哪三类？其成分分别是什么？ 4. 能够分析钢的3种典型铁碳合金（共析钢、亚共析钢、过共析钢）的结晶规程（包括绘制冷却曲线、每一转变过程在的显微组织，并用文字解释结晶过程）。能够画出典型合金室温下的平衡组织。 5. 含碳量对钢的力学性能影响（强度、硬度、塑性、韧性），图4-17。 第五章钢的热处理
机械工程材料综合实验心得体会 篇一：机械工程材料总结 第01章材料的力学性能 静拉伸试验：材料表现为弹性变形、塑性变形、颈缩、断裂。 弹性：指标为弹性极限?e，即材料承受最大弹性变形时的应力。 刚度：材料受力时抵抗弹性变形的能力。指标为弹性模量E。表示引起单位变形所需要的应力。 强度：材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。 断裂的类型：韧性断裂与脆性断裂、穿晶断裂与沿晶断裂、剪切断裂与解理断裂 布氏硬度 HB：符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值, 符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。洛氏硬度 HR 、维氏硬度HV 冲击韧性：A k = m g H – m g h (J)（冲击韧性值）a k= AK/ S0 (J/cm2) 疲劳断口的三个特征区：疲劳裂纹产生区、疲劳裂纹扩展区、断裂区。 断裂韧性：表征材料阻止裂纹扩展的能力，是度量材料的韧性好坏的一个定量指标，是应力强度因子的临界值。K ? C a C 工程应用要求：? YIC
磨损过程分：跑和磨损、稳定磨损、剧烈磨损三个阶段阶段 蠕变性能：钢材在高温下受外力作用时，随着时间的延长，缓慢而连续产生塑性变形的现象，称为蠕变。（选用高温材料的主要依据） 材料的工艺性能：材料可生产性：得到材料可能性和制备方法。铸造性：将材料加热得到熔体，注入较复杂的型腔后冷却凝固，获得零件的方法。锻造性：材料进行压力加工(锻造、压延、轧制、拉拔、挤压等)的可能性或难易程度的度量。 决定材料性能实质：构成材料原子的类型：材料的成分描述了组成材料的元素种类以及各自占有的比例。材料中原子的排列方式：原子的排列方式除了和元素自身的性质有关以外，还和材料经历的生产加工过程有密切的关系。 第02章晶体结构 晶体：是指原子呈规则排列的固体。常态下金属主要以晶体形式存在。晶体有固定的熔点，具有各向异性。非晶体：是指原子呈无序排列的固体。各向同性。在一定条件下晶体和非晶体可互相转化。 晶格：晶体中，为了表达空间原子排列的几何规律，把粒子(原子或分子)在空间的平衡位置作为节点，人为地将节点用一系列相互平行的直线连接起来形成的空间格架称
一、名词解释： 1、表观密度、堆积密度、含水率、吸湿性、孔隙率、空隙率、抗渗性、软化系数、耐久性 2、气硬性胶凝材料、石灰陈伏、水硬性胶凝材料、细度、初凝时间、终凝、体积安定性、水泥石腐蚀、碱－骨料反应 3、颗粒级配、细度模数、砂率、水灰比、最佳砂率、混凝土拌合物和易性、混凝土的强度等级、混凝土立方体抗压强度标准值、混凝土徐变、混凝土配制强度 4、Q235－AZ、钢材的屈强比、时效敏感性 5、石油沥青的粘滞性、温度稳定性、塑性；沥青混合料 二、判断题： 同一种材料，其表观密度越大，则其孔隙率越大。× 材料的抗冻性与材料的孔隙率有关，与孔隙中的水饱和程度无关× 材料的孔隙率越大，表示材料的吸水率越高× 脆性材料的抗压强度与抗拉强度均较小× 材料的密度一定高于其表观密度。× 软化系数表示材料的抗渗性，软化系数大的材料，其耐水性差。× 孔隙率大的材料，其吸水性率不一定高。√ 气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，而水硬性胶凝材料只能在水中硬化× 生石灰熟化时，石灰浆流入储灰池中需要“陈伏”两周以上。其主要目的是为了制得和易性很好的石灰膏，以保证施工质量。×
建筑石膏最突出的技术性质是凝结硬化慢，并且在硬化时体积略有膨胀。× 建筑石膏的分子式是CaSO4·2H2O。× 石灰是气硬性胶凝材料，所以由熟石灰配制的灰土和三合土均不能用于受潮的工程中。× 建筑石膏制品有一定的防火性能。× 硅酸盐水泥水化在28d内由C3S 起作用，1年后C2S与C3S 发挥同等作用。×用沸煮法可以全面检验硅酸盐水泥的体积安定性是否良好。× 硅酸盐水泥的细度越细越好。× 水泥的体积安定性不合格可以降低等级使用。 生产水泥时掺入适量石膏的目的是调节凝结时间。 强度不合格的水泥应作废品处理×。 硅酸盐水泥不适用于有防腐要求的混凝土工程。 生产水泥时掺入石膏的目的是为了延缓凝结时间，掺量越大，作用越大。 抗渗性要求高的混凝土工程可以选用矿渣水泥。 用沸煮法检查水泥试饼，未发现放射状裂纹，就可判定该水泥为体积安定性合格。影响混凝土拌合物流动性的主要因素归根结底是总用水量的多少，主要采用多加水的办法。× 混凝土制品采用蒸汽养护的目的，在于使其早期和后期强度都得提高。 混凝土拌合物中若掺入加气剂，则使混凝土密实度降低，使混凝土抗冻性变差。× 流动性大的混凝土比流动性小的混凝土强度低×。 在常用水灰比范围内，水灰比越小，混凝土强度越高，质量越好。×
第一章 工程材料的性能 1， 低碳钢在拉伸时的应力应变曲线分为哪几个阶段？0.2510e p s b E σσσσσδψδδ分别代表什么 意义？ 2， 刚度、强度、塑性、硬度的概念分别是什么？“弹性模量越大，金属的塑性就越差”的说法 对不对？为什么？碳钢的弹性模量约为多少？不同的硬度表示方法如何进行换算？ 3， 塑性材料与脆性材料是如何进行划分的？为什么灰口铸铁更适合于做抗压材料而不是抗拉 材料？ 4， 什么是疲劳极限？循环次数？钢铁和有色金属的循环次数？ 5， 简述应力集中的概念，并简要说明如何防止应力集中。 第二章 晶体结构与结晶 1， 晶体的概念。常见的金属晶格有哪几种？晶格致密度的计算方法。晶面指数和晶向指数的确 定方法。 2， 多晶体的结构排列和单晶体有什么不同？什么是各向异性？多晶体有没有各向异性？ 3， 实际金属晶体存在哪几种缺陷？分别对性能有什么影响？ 4， 什么是结晶时的过冷现象？ 5， 液态金属的结晶过程主要包括哪两个基本环节？枝晶是如何形成的？晶粒大小对金属性能 有何影响？细化晶粒的方法有哪些？ 第三章 金属的塑性变形 1， 正应力和切应力分别会引起金属的什么形式的变形？塑性变形有哪两种形式？ 2， 孪生和滑移的区别是什么？滑移面是原子排列密度最大的面，滑移方向是沿着原子密度最大 的方向。学会分析三种典型金属晶格结构的滑移系。 3， 滑移系数量的多少对金属性能有何影响？为什么实际的晶体滑移需要很小的临界分切应 力？滑移的同时为什么会伴随着晶体的转动？多晶体的塑性变形过程中会在晶界附近形成什么现象？ 4， 塑性变形对金属的组织和性能会产生什么影响？何为加工硬化？如何去除？“制耳”现象如 何产生的？总结所有学习到过的“退火”工序，分别简述其作用。 5， 什么是再结晶温度？与熔点之间的关系？变形金属经过回复和再结晶后晶粒会发生什么变 化？再结晶与结晶是否相同？影响再结晶晶粒度的因素有哪些？再结晶完成后若继续升温或保温会发生什么现象？ 6， 冷热加工的界限是以什么温度来划分的？热加工中应如何利用纤维组织进行工艺制定？ 第四章 二元合金 1， 形成无限互溶固溶体需要满足哪几方面的条件？Zn 在Cu 中溶解是否可以形成无限互溶体？ 化合物一般具有哪些特点？对合金的影响如何？ 2， 掌握二元相图的意义。根据教材P39图4-9（a ）解释结晶过程中的杠杆定律。掌握晶内偏析、 比重偏析、包晶偏析的概念及含义。对比记忆和掌握共晶转变、包晶转变、共析转变的过程，能够根据相图来分析结晶属于三种转变中的哪一种。 3， 学会根据Cu-Ni 合金、Pb-Sn 合金、Pt-Ag 合金的的相图分析某一成分下的结晶过程。 4， 一般来说，当合金形成单项固溶体时，溶质溶入量越多，合金强度、硬度、电阻率、电阻温 度系数如何变化？ 第五章 铁碳合金
工程材料综合实验 1.金相显微镜的构造及使用 2.金相显微试样的制备 3.铁碳合金平衡组织观察 实验目的 1、了解金相显微镜的光学原理和构造，初步掌握金相显微镜的使用方法及利用显微镜进行显微组织分析。 学习金相试样的制备过程，了解金相显微组织的显示方法。 3、识别和研究铁碳合金(碳钢和白口铸铁)在平衡状态下的显微组织，分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织与性能之间的相互关系。 实验步骤与过程 金相显微镜的构造及使用 ①．实验原理 由灯泡发出—束光线，经过聚光镜组(一)及反光镜，被会聚在孔径光栏上，然后经过聚光镜组(二)，再度将光线聚集在物镜的后焦面上。最后光线通过物镜，用平行光照明标本，使其表面得到充分均匀的照明。从物体表面散射的成象光线，复经物镜、辅助物镜片(一)、半透反光镜、辅助物镜片(一)、棱镜与半五角棱镜，造成一个物体的放大实象。该象被目镜再次放大。照明部分的光学系统是按照库勒照明原理进行设计的，其优点在于视场照明均匀。用孔径光栏和视场光栏，可改变照明孔径及视场大小，减少有害漫射光，对提高象的衬度有很大好处。
②．主要结构 1．底座组： 底座组是该仪器主要组成部分之一。底座后端装有低压灯泡作为光源，利用灯座孔上面两边斜向布置的两个滚花螺钉，可使灯泡作上下和左右移动；转松压育直纹的偏心圈，灯座就可带着灯泡前后移动，然后转紧偏心圈，灯座就可紧固在灯座孔内。 灯前有聚光镜、反光镜和孔径光栏组成的部件，这织装置仅系照明系统的一部分，其余尚有视场光栏及另外安装在支架上的聚光镜。通过以上一系列透镜及物镜本身的作用，从而使试样表面获得充分均匀的照明。 2.粗微动调焦机构： 粗微动调焦机构采用的足同轴式调焦机构。粗动调焦手轮和微动调焦手轮是安装在粗微动座的两侧，位于仪器下部，高度适宜。观察者双手只需靠在桌上及仪器底座上即可很方便地进行调焦，长时间的使用也不易产生疲劳的感觉。旋转粗动调焦手轮，能使载物台迅速地上升或下降，旋转微动调焦手轮，能使载物台作缓慢的上升或下降，这是物镜精确调焦所必需的。右微动手轮上刻有分度，每小格格值为0．002毫米，估读值为0．001毫米。在右粗动调焦手轮左侧，装有松紧调节手轮，利用摩擦原理，根据载物台负荷轻重，调节手轮的松紧程度(以镜臂不下滑，且粗、微动调焦手轮转动舒适为宜)。这也就解决了仪器长期使用后因磨
机械工程材料期末复习题 一、填空 1.纯金属常见的晶体结构有面心结构，体心结构和密排_____ 结构。金属中常见的点缺陷为，线缺陷为，面缺陷为；工程实践中，通常采 用晶体缺陷数量的方法强化金属 2.铁素体的强度高于纯铁，是由于发生了强化；孕育铸铁的强度高于普通灰口铸铁，是由于发生了强化；冷变形钢丝的强度高于退火态钢丝，是由于发生了强化；珠光体的强度高于铁素体，是由于发生了强化。 3.石墨为片状的灰口铸铁称为铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁称为 __ 铸铁，石墨为球状的灰口铸铁称为铸铁。其中，铸铁的韧性最，因而可以锻造。 4. 高分子材料中分子链的形状有三种，其中的型具有热固性，而具有热性。按照物理状态，室温下处于态的高分子材料称为塑料，处于__ 态的称为橡胶。高分子材料的加工成型是在其态下进行的。 5.滑动轴承材料的显微组织特征是：粒子分布在软中，或粒子分布在硬中，前者的承载能力于后者。 6.陶瓷材料中的气相是指，它是在过程中形成的，它了陶瓷的强度。 7．根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为__________、__________和__________三种。 8、普通灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁中石墨的形态分别为__________、 __________、__________和__________。 9、陶瓷材料中的气相是指__ ，它是在________过程中形成的， 它了陶瓷的强度。 10、工程中常用的特殊性能钢有_________、_________、_________等。 11、金属的断裂形式有__________和__________两种。 12、按冶炼浇注时脱氧剂与脱氧程度分，碳钢分为_________、_________、_________和 _________。 13、金属元素在钢中形成的碳化物可分为_________、_________两类。 14、常见的金属晶体结构有____________、____________和____________三种。 15、合金常见的相图有__________、__________、__________和具有稳定化合物的二元相图。
机械工程材料实验钢的热处理 题目：钢的热处理 指导老师：克力木·吐鲁干 姓名：杨达 所属院系：电气工程学院 专业：能源与动力工程 班级：能动15-3 完成日期：2017年12月3日 新疆大学电气工程学院
钢的热处理 一总述 热处理是可以改变金属内部的组织结构，从而改变金属的性能。热处理是把钢件加热至一定的温度，保温足够的时间，然后以一定速度冷却的过程。一般热处理工艺有退火、正火、淬火和回火等。 45钢和T8钢是工厂生产中绝大部分零件的辅助用钢、在零件的制造过程中，零件的力学性能检验主要采用硬度检测。碳钢的淬火工艺是提高其力学性能的有效方法之，实践证明零件经热处理后得到的硬度直接受含碳量、加热温度、冷却速度、回火温度这四个因素的影响。本文通过对碳钢进行淬火试验,确定这些因素对碳钢硬度的影响。 二钢的退火和正火 退火和正火是应用最广泛的热处理工艺，除经常作为预先热处理工序外，在一些普 通铸件、焊接件以及某些不重要的热加工工件上，还作为最终热处理工序。钢的退火通常是把钢加热到临界温度AC或AC 以上，保温一段时间，然后缓慢地随炉冷却。此时奥氏体在高温区发生分解而得到接近平衡状态的组织。正火则是把钢加热到A或A以上，保温后在空气中冷却。由于冷却速度稍快，与退火相比较，组织中的珠光体相对量较多，且片层较细密，所以性能有所改善。对低碳钢来说，正火后硬度提高，可改善切削性能，有利于降低零件表面粗糙度; 对高碳钢则正火可消除网状渗碳体，为下一步球化退火及淬火做准备。 三钢的淬火 所谓淬火就是将钢加热到Ac3亚共析钢或Ac1 (过共析钢)以上30-50℃保温后放入各种不同的冷却介质V冷应大于V临以获得马氏体组织。碳钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。为了正确地进行钢的淬火必须考虑下列三个重要因素淬火加热的温度、保温时间和冷却速度。 1淬火温度的选择 选定正确的加热温度是保证淬火质量的重要环节。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量可根据相图确定。对亚共析钢其加热温度为30-50℃若加热温度不足低于则淬火组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低。对过共析钢加热温度为30-50℃ 淬火后可得到细小的马氏体与粒状渗碳体。后者的存在可提高钢的硬度和耐磨性。 2保温时间的确定 淬火加热时间是将试样加热到淬火温度所需的时间及在淬火温度停留保温所需时间的总和。加热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所需的加热介质及加
机械工程材料复习 第一部分 基本知识 一、概述 ⒈目的 掌握常用工程材料的种类、成分、组织、性能和改性方法的基本知识（性能和改性方法是重点）。 具备根据零件的服役条件合理选择和使用材料； 具备正确制定热处理工艺方法和妥善安排工艺路线的能力。 ⒉复习方法 以“材料的化学成分→加工工艺→组织、结构→性能→应用” 之间的关系为主线，掌握材料性能和改性的方法，指导复习。 二、材料结构与性能： ⒈材料的性能： ①使用性能：机械性能（刚度、弹性、强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性）； ②工艺性能：热处理性能、铸造性能、锻造性能、机械加工性能等。 ⒉材料的晶体结构的性能：纯金属、实际金属、合金的结构（第二章）； 纯金属：体心立方（e F -α）、面心立方（e F -γ），各向异性、强度、硬度低；塑性、韧性高 实际金属：晶体缺陷（点：间隙、空位、置换；线：位错；面：晶界、压晶界）→各向同性；强度、硬度增高；塑性、韧性降低。 合金：多组元、固溶体与化合物。力学性能优于纯金属。 单相合金组织：合金在固态下由一个固相组成；纯铁由单相铁素体组成。 多相合金组织：由两个以上固相组成的合金。
多相合金组织性能：较单相组织合金有更高的综合机械性能，工程实际中多采用多相组织的合金。 ⒊材料的组织结构与性能 ⑴。结晶组织与性能：F、P、A、Fe3C、Ld； 1）平衡结晶组织 平衡组织：在平衡凝固下，通过液体部的扩散、固体部的扩散以及液固二相之间的扩散使使各个晶粒部的成分均匀，并一直保留到室温。
2）成分、组织对性能的影响 ①硬度(HBS)：随C ﹪↑,硬度呈直线增加， HBS 值主要取决于组成相C F e3的相对量。 ②抗拉强度(b σ)：C ﹪＜0.9%围，先增加，C ﹪＞0.9～1.0％后，b σ值显著下降。 ③钢的塑性(δ ?)、韧性(k a )：随着C ﹪↑,呈非直线形下降。 3）硬而脆的化合物对性能的影响： 第二相强化：硬而脆的化合物， 若化合物呈网状分布：则使强度、塑性下降； 若化合物呈球状、粒状（球墨铸铁）：降低应力集中程度及对固溶体基体的割裂作用，使韧性及切削加工性提高； 呈弥散分布于基体上：则阻碍位错的移动及阻碍晶粒加热时的长大，使强度、硬度增加，而塑性、韧性仅略有下降或不降即弥散强化； 呈层片状分布于基体上：则使强度、硬度提高，而塑性、韧性有所下降。
报告编号：LX-FS-A70497 关于工程材料综合实验报告标准范 本 The Stage T asks Completed According T o The Plan Reflect The Basic Situation In The Work And The Lessons Learned In The Work, So As T o Obtain Further Guidance From The Superior. 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑
关于工程材料综合实验报告标准范 本 使用说明：本报告资料适用于按计划完成的阶段任务而进行的，反映工作中的基本情况、工作中取得的经验教训、存在的问题以及今后工作设想的汇报，以取得上级的进一步指导作用。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 篇一：工程材料综合实验报告 一，实验目的 1、研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织； 2、分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织与性能之间的相互关系； 3、了解碳钢的热处理操作； 4、研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响； 5、观察热处理后钢的组织及其变化； 6、了解常用硬度计的原理，初步掌握硬度计的
使用。 二，实验设备及材料 1、显微镜、预磨机、抛光机、热处理炉、硬度计、砂轮机等； 2、金相砂纸、水砂纸、抛光布、研磨膏等； 3、三个形状尺寸基本相同的碳钢试样（低碳钢20＃、中碳钢45＃、高碳钢T10） 三，实验内容 三个形状尺寸基本相同的试样分别是低碳钢、中碳钢和高碳钢， 均为退火状态，不慎混在一起，请用硬度法和金相法区分开。 1、设计实验方案：三种碳钢的热处理工艺（加热温度、保温时间、冷却方式） 实验中对低碳钢20＃、中碳钢45＃、高碳钢
1.说明45钢试样（φ10mm）经下列温度加热、保温并在水中冷却得到的室温组织：700℃，760℃，840℃，1100℃。 答：700℃：因为它没有达到相变温度，因此没有发生相变，组织为铁素体和珠光体。760℃：它的加热温度在ac1～ac3之间，因此组织为铁素体、马氏体和少量残余奥氏体。840℃：它的加热温度在ac3以上，加热时全部转变为奥氏体，冷却后的组织为马氏体和少量残余奥氏体。 1100℃：因它的加热温度过高，加热时奥氏体晶粒粗化，淬火后得到粗片状马氏体和少量残余奥氏体。 2.有两个含碳量为1.2%的碳钢薄试样，分别加热到780℃和860℃并保温相同时间，使之达到平衡状态，然后以大于vk的冷却速度至室温。试问： （1）哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？ 答;因为860℃加热温度高，加热时形成的奥氏体晶粒粗大，冷却后得到的马氏体晶粒较粗大。 （2）哪个温度加热淬火后马氏体含碳量较多？ 答；因为加热温度860℃已经超过了accm，此时碳化物全部溶于奥氏体中，奥氏体中含碳量增加，而奥氏体向马氏体转变是非扩散型转变，所以冷却后马氏体含碳量较多。 （3）哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多？ 答：因为加热温度860℃已经超过了accm，此时碳化物全部溶于奥氏体中，使奥氏体中含碳量增加，降低钢的ms和mf点，淬火后残余奥氏体增多。 （4）哪个温度加热淬火后未溶碳化物较少？ 答：因为加热温度860℃已经超过了accm，此时碳化物全部溶于奥氏体中，因此加热淬火后未溶碳化物较少 （5）你认为哪个温度加热淬火后合适？为什么？ 答：780℃加热淬火后合适。因为含碳量为1.2%的碳钢属于过共析钢，过共析碳钢淬火加热温度ac1+（30～50℃），而780℃在这个温度范围内，这时淬火后的组织为均匀而细小的马氏体和颗粒状渗碳体及残余奥氏体的混合组织，使钢具有高的强度、硬度和耐磨性，而且也具有较好的韧性。 4. 说明下列牌号所属的种类、数字及字符的意义 Q235 ②45 ③GCr15 ④HT200 ⑤500HBW5/750 ⑥ZQSn10 答：①Q235：最低的屈服强度为235MPa的碳素结构钢。 ②45：为含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。 ③GCr15：含Cr量为1.5%左右的滚动轴承。 ④HT200:为最低抗拉强度为200MPa的灰铁。 ⑤500HBW5/750：用直径5mm的硬质合金球压头在7.35KN（750Kgf）试验载荷作用下保持10～15s（不标注）测得的布氏硬度值为500。 ⑥ZQSn10：含锡质量分数为10%的铸造锡青铜。 5.何谓碳钢中的铁素体、渗碳体、珠光体？他们的力学性能各有何特点？ 铁素体——碳在α-Fe中的间隙固溶体，软而韧。 渗碳体——碳与铁形成的间隙化合物，硬而脆。 珠光体——铁素体与渗碳体形成的层片状交替排列的机械混合物，良好的综合力学性能。
第一章 1、按照零件成形的过程中质量 m 的变化，可分为哪三种原理？举例说明。 按照零件由原材料或毛坯制造成为零件的过程中质量m的变化，可分为三种原理 △m＜0（材料去除原理）； △m＝0（材料基本不变原理）； △m＞0（材料累加成型原理）。 2、顺铣和逆铣的定义及特点。 顺铣：铣刀对工件的作用力在进给方向上的分力与工件进给方向相同的铣削方式。 逆铣；铣刀对工件的作用力在进给方向上的分力与工件进给方向相反的铣削方式。 顺铣时，每个刀的切削厚度都是有小到大逐渐变化的 逆铣时，由于铣刀作用在工件上的水平切削力方向与工件进给运动方向相反，所以工作台丝杆与螺母能始终保持螺纹的一个侧面紧密贴合。而顺铣时则不然，由于水平铣削力的方向与工件进给运动方向一致，当刀齿对工件的作用力较大时，由于工作台丝杆与螺母间间隙的存在，工作台会产生窜动，这样不仅破坏了切削过程的平稳性，影响工件的加工质量，而且严重时会损坏刀具。 逆铣时，由于刀齿与工件间的摩擦较大，因此已加工表面的冷硬现象较严重。 顺铣时的平均切削厚度大，切削变形较小，与逆铣相比较功率消耗要少些。 3、镗削和车削有哪些不同？ 车削使用围广，易于保证零件表面的位置精度，可用于有色金属的加工、切削平稳、成本低。镗削是加工外形复杂的大型零件、加工围广、可获得较高的精度和较低的表面粗糙度、效率低，能够保证孔及孔系的位置精度。 4、特种加工在成形工艺方面与切削加工有什么不同？ （1）加工时不受工件的强度和硬度等物理、机械性能的制约，故可加工超硬脆材料和精密微细零件。 （2）加工时主要用电能、化学能、声能、光能、热能等去除多余材料，而不是靠机械能切除多余材料。 （3）加工机理不同于切削加工，不产生宏观切屑，不产生强烈的弹塑性变形，故可获得很低的表面粗糙度，其残余应力、冷作硬化、热影响度等也远比一般金属切削加工小。 （4）加工能量易于控制和转换，故加工围广、适应性强。 （5）各种加工方法易复合形成新工艺方法，便于推广。 第二章 1、什么是切削主运动和进给运动？车削、铣削、镗削及磨削时主运动及进给运动都是什么运动？ 主运动是切削多余金属层的最基本运动，它的速度最高，消耗的功率最大，在切削过程中主运动只能有一个；进给运动速度较低，消耗的功率较小，是形成已加工表面的辅助运动，在切削过程中可以有一个或几个。 车削工件的旋转运动车刀的纵向、横向运动 铣削铣刀的旋转运动工件的水平运动 磨削砂轮的旋转运动工件的旋转运动 镗削镗刀的旋转运动镗刀或工件的移动
工程材料综合实验 处 理 报 告 单位：过程装备与控制工程10-1班 实验者: 侯鹏飞学号10042107 胡兴文学号10042108 李东升学号10042110
【实验名称】 工程材料综合实验 【实验目的】 运用所学的理论知识和实验技能以及现有的实验设备，通过自己设计实验方案、独立实验并得出实验结果，达到进一步深化课堂内容，加强对《工程材料》课程理论的系统认识，并提高分析问题和解决问题的能力。 通过做这个实验，使学生们可以充分了解以下知识，并学会操作一些必要的仪器和设备： 1、研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织； 2、分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、 组织与性能之间的相互关系； 3、了解碳钢的热处理操作； 4、研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响； 5、观察热处理后钢的组织及其变化； 6、了解常用硬度计的原理，初步掌握硬度计的使用。 【实验材料及设备】 1、显微镜、预磨机、抛光机、热处理炉、硬度计、砂轮机等； 2、金相砂纸、水砂纸、抛光布、研磨膏等；
3、三个形状尺寸基本相同的碳钢试样（低碳钢20＃、中碳钢 45＃、高碳钢T10） 【实验内容】 三个形状尺寸基本相同的试样分别是低碳钢、中碳钢和高碳钢，均为退火状态，不慎混在一起，请用硬度法和金相法区分开。 1、设计实验方案：三种碳钢的热处理工艺（加热温度、保温时间、冷却方式）。做实验前完成。 样品加热温度保温时间冷却方式 20# 880℃25min 空冷 45# 淬火880℃ 高温回火600℃淬火25min 高温回火25min 水冷 T10 900℃30min 水冷 2、选定硬度测试参数，一般用洛氏硬度。 样品20# 45# T10 硬度HRB50 HRC20 HR63 3、热处理前后的金相组织观察、硬度的测定。 4、分析碳钢成分—组织—性能之间的关系。 样品成分组织性能 20# 马氏体F+P冲压性与焊接性良好 45# 马氏体F+P经热处理后可获得良好的综 合机械性能 T10 马氏体+奥氏体P+Fe3C II硬度高，韧性适中 【实验步骤】
第一章 第二章 第三章材料的性能及应用意义 变形：材料在外力作用下产生形状与尺寸的变化。 强度：材料在外力作用下对变形与断裂的抵抗能力。（对塑性变形的抗力） 比例极限（σp） 弹性极限（σe） 屈服点或屈服强度（σs、σ0.2） 抗拉强度（σb） 比强度：各种强度指标与材料密度之比。 屈强比：材料屈服强度与抗拉强度之比。 塑性：指材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力，即材料断裂前的塑性变形的能力。硬度：反映材料软硬程度的一种性能指标，表示材料表面局部区域内抵抗变形或破裂的能力。韧性：材料强度和塑性的综合表现。 布氏硬度HBW 洛氏硬度HR （优点：操作迅速简便，压痕较小，几乎不损伤工件表面，故而应用最广。）维氏硬度HV 疲劳断裂特点：①断裂时的应力远低于材料静载下的抗拉强度甚至屈服强度；②断裂前无论是韧性材料还是塑性材料均无明显的塑性变形。 疲劳过程的三个基本组成阶段：疲劳萌生、疲劳扩展、最后断裂 第四章材料的结构 键：在固体状态下，原子聚集堆积在一起，其间距足够近，它们之间便产生了相互作用力，即为原子间的结合力或结合键。 根据结合力的强弱，可把结合键分为两大类：强键（包括离子键、共价键、金属键）和弱
键（即分子键）。 共价键晶体和离子键晶体结合最强，金属键晶体次之，分子键晶体最弱。 晶体：原子在三维空间中有规则的周期性重复排列的物质。 各向异性：晶体具有固定熔点且在不同方向上具有不同的性能。 晶格：晶体中原子（或离子、分子）在空间呈规则排列，规则排列的方式就称为晶体结构。结点：将构成晶体的实际质点抽象成纯粹的几何点。 体心立方晶格：晶胞原子数2 面心立方晶格：晶胞原子数4 密排六方晶格：晶胞原子数6 晶体缺陷：原子的排列不可能像理想晶体那样规则完整，而是不可避免地或多或少地存在一些原子偏离规则排列的区域，这就是晶体缺陷。 晶体缺陷按几何特征可分为点缺陷、线缺陷（位错）和面缺陷（如晶界、亚晶界）三类。点缺陷：空位、间隙原子、置换原子 线缺陷特征：两个方向的尺寸很小，在另一个方向的尺寸相对很大。 位错：晶体中有一列或若干列原子发生了有规律的错排现象。 实际金属晶体中存在的位错等晶体缺陷，晶体的强度值降低了2-3个数量级。 面缺陷：晶界、亚晶界 第五章材料的凝固与结晶组织 凝固：物质从液态转化为固态的过程。 结晶：物质从液态转化为固态后，固态物质是晶体，这种凝固的过程就是结晶。 过冷：金属的实际结晶温度低于理论结晶温度的现象。二者之差称为过冷度（△T），△T=Tm-Tn。 过冷度越大，实际结晶温度越低。 同一种金属，其纯度越高，则过冷度越大；冷却速度越快，则实际结晶温度越低，过冷度越大。