一、二元相图的建立
合金的结晶过程比纯金属复杂，常用相图进行分析，相图是用来表示合金系中各金在缓冷条件下结晶过程的简明图解，又称状态图或平衡图。
合金系是指由两个或两个以上元素按不同比例配制的一系列不同成分的合金。组元是指组成合金的最简单、最基本、能够独立存在的物质。
多数情况下组元是指组成合金的元素。但对于既不发生分解、又不发生任何反应的合物也可看作组元，如Fe-C合金中的Fe3C。
相图由两条线构成，上面是液相线，下面是固相线。相图被两条线分为三个相区，液相线以上为液相区L ，固相线以下为α固溶体区，两条线之间为两相共存的两相区(L+ α）。
（3) 枝晶偏析
合金的结晶只有在缓慢冷却条件下才能得到成分均匀的固溶体.但实际冷速较快,结晶时固相中的原子来不及扩散，使先结晶出的枝晶轴含有较多的高熔点元素（如Cu-Ni合金中的Ni）, 后结晶的枝晶间含有较多的低熔点元素，如Cu-Ni合金中的Cu）。
在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象称作枝晶偏析。与冷速有关而且与液固相线的间距有关.冷速越大，液固相线间距越大，枝晶偏析越严重枝晶偏析会影响合金的力学、耐蚀、加工等性能。
生产上常将铸件加热到固相线以下100-200℃长时间保温,以使原子充分扩散、成分均匀,消除枝晶偏析,这种热处理工艺称作扩散退火.
2、二元共晶相图
当两组元在液态下完全互溶，在固态下有限互溶,并发生共晶反应时所构成的相图称作共晶相图。以Pb-Sn 相图为例进行分析.
（1) 相图分析
①相：相图中有L、α、β三种相,α是溶质Sn在Pb中的固溶体,β是溶质Pb在Sn中的固溶体。
②相区：相图中有三个单相区：L、α、β；三个两相区：L+α、L+β、α+ β。
③液固相线:液相线AEB，固相线ACEDB。A、B分别为Pb、Sn的熔点。
④固溶线: 溶解度点的连线称固溶线.相图中的CF、DG线分别为Sn在Pb中和Pb在Sn中的固溶线。固溶体的溶解度随温度降低而下降。
⑤共晶线：水平线CED叫做共晶线。
在共晶线对应的温度下（183 ℃)，E点成分的合金同时结晶出C点成分的α固溶体和D点成分的β固溶体，形成这两个相的机械混合物L E⇄ (αC + βD）
在一定温度下,由一定成分的液相同时结晶出两个成分和结构都不相同的新固相的转变称作共晶转变或共晶反应.
一、铁碳合金的组元和相
1. 组元：Fe、Fe3C
2。相
⑴铁素体——碳在α—Fe中的固溶体称铁素体，用F或α表示碳在α–Fe中的固溶
体用α表示，体心立方间隙固溶体。铁素体的溶碳能力很低，在727℃时最大为0。
0218%，室温下仅为0。0008%。铁素体的组织为多边形晶粒，性能与纯铁相似。
（2）奥氏体
碳在γ -Fe中的固溶体称奥氏体。用A或γ表示.是面心立方晶格的间隙固溶体.
溶碳能力比铁素体大，1148℃时最大为2。11%。
组织为不规则多面体晶粒,晶界较直。强度低、塑性好，钢材热加工都在γ区进行，碳钢室温组织中无奥氏体。
(3) 渗碳体(Fe3C)
含碳6.69％，用Fe3C或C m表示。Fe3C硬度高、强度低（σb ≈ 35MPa），脆性大，塑性几乎为零。由于碳在α—Fe中的溶解度很小，因而常温下碳在铁碳合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在。
重要知识点
◆五个重要的成份点：P、S、E、C、F
◆四条重要的线: ECF、PSK、ES、GS
◆三个重要转变：共晶转变反应式、共析转变反应式、包晶转变（本节略)
◆二个重要温度: 1148 ℃、727 ℃
第一节退火和正火
一般零件的工艺路线为：毛坯（铸造或锻造）→退火或正火→机械（粗）加工→淬火+回火（或表面热处理）→机械(精）加工.
退火与正火常作为预备热处理，其目的是为消除毛坯的组织缺陷，或为以后的加工作准备；淬火和回火工艺配合可强化钢材,提高零件使用性能，作为最终热处理。
一、退火
将工件加热到适当温度，保温一定时间，缓慢冷却热处理工艺
【目的】根据不同情况，退火的作为可归纳为降低硬度,改善钢的成形和切削加工性能;均匀钢的化学成分和组织;消除内应力等。
①调整硬度以便进行切削加工；
②消除残余内应力，以防止钢件在淬火时产生变形或开裂;
③细化晶粒，改善组织,提高力学性能,为最终热处理作准备。
1、退火类型
(1）完全退火
完全退火是将工件完全奥氏体化后缓慢冷却，获得接近平衡组织的退火工艺。
【工艺】加热温度为Ac3以上20℃～30℃，保温时间依工件的大小和厚度而定，使工件热透,保证全部得到均匀化的奥氏体，冷却方式可采用随炉缓慢冷却，实际生产时为提高生产率，退火冷却至600℃左右即可出炉空冷.
（2）球化退火
【工艺】球化退火的加热温度为Ac1以上20℃~30℃，采用随炉缓冷，至500℃~600℃
后出炉空冷；
(3)去应力退火
去除工件塑性变形加工、切削加工或焊接造成的内应力及铸件内存在的残余内应力而进行的退火工艺。
【工艺】去应力退火加热温度较宽，但不超过AC1点，一般在500℃~650℃之间，铸铁件去应力退火温度一般为500℃~ 550℃;焊接工件的去应力退火温度一般为500℃～600℃.去应力退火的保温时间也要根据工件的截面尺寸和装炉量决定。去应力退火后的冷却应尽量缓慢，以免产生新的应力。
（4）扩散退火
为减少铸件或锻坯的化学成分和组织不均匀性，将其加热到略低于固相线（固相线以下100℃～200℃）的温度，长时间保温（10h～15h），并进行缓慢冷却的热处理工艺，称为扩散退火或均匀化退火.
二、正火
1、正火的概念
【工艺】正火处理的加热温度通常在Ac3或Accm以上30℃~50℃。对于含有V、Ti、Nb 等碳化物形成元素的合金钢，采用更高的加热温度（AC3 + 100℃～150℃）。
正火冷却方式常用的是将钢件从加热炉中取出在空气中自然冷却.对于大件也可采用吹风、喷雾和调节钢件堆放距离等方法控制钢的冷却速度，达到要求的组织和性能。
第二节钢的淬火
将亚共析钢加热到Ac3以上,共析钢与过共析钢加热到Ac1以上，低于Accm的温度，保温后以大于Vk的速度快速冷却，使奥氏体转变为马氏体或贝氏体的热处理工艺叫淬火。
马氏体强化是钢的主要强化手段，因此淬火的目的就是为了获得马氏体，提高钢的机械性能.淬火是钢的最重要的热处理工艺也是热处理中应用最广的工艺之一。
1、淬火温度的确定
淬火温度即钢的奥氏体化温度,是淬火的主要工艺参数之一。选择淬火温度的原则是获得均匀细小的奥氏体组织.
亚共析钢的淬火温度一般为Ac3以上30~50℃，淬火后获得均匀细小的马氏体组织。
温度过高，奥氏体晶粒粗大而得到粗大的马氏体组织，而使钢的机械性能恶化，特别是塑性和韧性降低；淬火温度低于Ac3，淬火组织中会保留未溶铁素体，使钢的强度硬度下降.
4、钢的淬透性
（1）淬透性与淬硬性的概念
钢的淬透性是指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力（也称为淬透层深度），其大小用钢在一定条件下淬火获得的淬硬层深度来表示。
淬硬层深度指由工件表面到半马氏体区（50%M + 50％P）的深度.淬硬性是指钢淬火后所能达到的最高硬度，即硬化能力.
淬透性与淬硬层深度的关系
同一材料的淬硬层深度与工件尺寸、冷却介质有关。工件尺寸小、介质冷却能力强,淬
硬层深。淬透性与工件尺寸、冷却介质无关。它只用于不同材料之间的比较，通过尺寸、冷却介质相同时的淬硬层深度来确定的.
（2)淬透性的测定及其表示方法
同一材料的淬硬层深度与工件的尺寸，冷却介质有关，工件尺寸小、冷却能力强,淬硬层深，工件尺寸小、介质冷却能力强，淬硬层深,而淬透性与工件尺寸、冷却介质无关，它只用于不同材料之间的比较，是在尺寸、冷却介质相同时,用不同材料的淬硬层深度进行比较的。淬透性常用末端淬火法测定（如下图所示），将标准化试样奥氏体化后，对末端进行喷水冷却。然后从水冷段开始，每隔一定距离测量一个硬度值,即可得到试样沿轴向的硬
.
即用表示
J 表示末端淬透性；
d 表示半马氏体区到水冷端的距离；
HRC 为半马氏体区的硬度.
(3）影响淬透性的因素
钢的淬透性取决于临界冷却速度V K，V K越小，淬透性越高。V K取决于C曲线的位置，C 曲线越靠右，V K越小。
凡是影响C曲线的因素都是影响淬透性的因素，即除Co 外，凡溶入奥氏体的合金元素都使钢的淬透性提高；奥氏体化温度高、保温时间长也使钢的淬透性提高。
◆影响淬硬层深度的因素
淬透性冷却介质工件尺寸
对于截面承载均匀的重要件,要全部淬透.如连杆、模具等。对于承受弯曲、扭
转的零件可不必淬透（淬硬层深度一般为半径的1/2—1/3），如轴类、齿轮等.
淬硬层深度与工件尺寸有关,设计时应注意尺寸效应.
第三节钢的回火
回火——将淬火钢加热到Ac1以下的某温度保温后冷却的热处理工艺。
1、回火的目的
◆消除或减少淬火内应力，防止工件变形或开裂；
◆获得工艺所要求的力学性能；
◆稳定工件尺寸。
淬火马氏体和残余奥氏体都是非平衡组织，有自发向平衡组织铁素体加渗碳体转变的倾向.回火可使马氏体和残余奥氏体转变为平衡或接近平衡的组织，防止使用时变形.
对于未经淬火的钢，回火是没有意义的，而淬火钢不经回火一般也不能直接使用，为避免淬火件在放置过程中发生变形或开裂，钢件经淬火后应及时回火。
3、回火工艺
（1）低温回火（〈250℃）
低温回火后得到回火马氏体组织.其目的是降低钢的淬火应力和脆性，回火马氏体具有高的硬度（一般为58~64HRC）、强度和良好耐磨性。低温回火特别适用于刀具、量具、滚动轴承、渗碳件及高频表面淬火等工求高硬度和耐磨性的工件。
(2）中温回火（350-500℃）
中温回火时发生如下变化，得到T回组织，即为在保持马氏体形态的铁素体基体上分布着细粒状渗碳体的组织。使钢具有高的弹性极限，较高的强度和硬度（一般为35 ~ 50HRC)，良好的塑性和韧性。中温回火主要用于各种弹性元件及热作模具。
(3）高温回火（〉500℃）
高温回火后得到回火索氏体组织,即为在多边性铁素体基体上分布着颗粒状Fe3C的组织.工件淬火并高温回火的复合热处理工艺称为调质。高温回火主要适用于中碳结构钢或低合金结构钢制作的曲轴、连杆、螺栓、汽车半轴、等重要的机器零件。
4、回火时的性能变化
回火时力学性能变化总的趋势是随回火温度提高,钢的强度、硬度下降，塑性、韧性提高。
5、回火脆性
淬火钢的韧性并不总是随温度升高而提高。在某些温度范围内回火时，会出现冲击韧性下降的现象。
(1）低温回火脆性
淬火钢在250℃～350℃范围内回火时出现的脆性叫做低温回火脆性。几乎所有的钢都存在这类脆性。这是一种不可逆回火脆性，目前尚无有效办法完全消除这类回火脆性。所以一般都不在250℃~350℃这个温度范围内回火.
（2）高温回火脆性淬火钢在500℃～650℃范围内回火时出现的脆性称为高温回火脆性,称为第二类回火脆性.这种脆性主要发生在含Cr、Ni、Si、Mn等合金元素的结构钢中。
这种脆性与加热、冷却条件有关。加热至600℃以上后，以缓慢的冷却速度通过脆化温度区时，出现脆性;快速通过脆化区时，则不出现脆性。此类回火脆性是可逆的，在出现第二类回火脆性后,重新加热至600℃以上快冷，可消除脆性。
第四节钢的表面淬火
钢的表面热处理有两大类：一类是表面加热淬火热处理,通过对零件表面快速加热及快速冷却使零件表层获得马氏体组织，从而增强零件的表层硬度,提高其抗磨损性能.另一类是化学热处理，通过改变零件表层的化学成分,从而改变表层的组织，使其表层的机械性能发生变化。
1、表面淬火
表面具有高的强度、硬度和耐磨性，不易产生疲劳破坏，而心部则要求有足够的塑性和韧性。采用表面淬火可使钢的表面得到强化,满足工件这种“表硬心韧”的性能要求。
(1）表面淬火目的
◆使表面具有高的硬度、耐磨性和疲劳极限；
◆心部在保持一定的强度、硬度的条件下，具有足够的塑性和韧性.适用于
承受弯曲、扭转、摩擦和冲击零件
（2）表面淬火用材料
◆0.4—0.5%C的中碳钢.含碳量过低，则表面硬度、耐磨性下降含碳量过高，
心部韧性下降；
◆铸铁提高其表面耐磨性。
(3）预备热处理
◆工艺
对于结构钢为调质或正火.前者性能高，用于要求高的重要件,后者用于要求不高的普通件。
◆目的
①为表面淬火作组织准备
②获得最终心部组织.
表面淬火后的回火
采用低温回火，温度不高于200℃.目的为降低内应力保留淬火高硬度耐磨性。表面淬火+低温回火后的组织：
◆表层组织为M回;
心部组织为S回(调质）或F+S(正火).
第五节化学热处理
化学热处理是将钢件置于一定温度的活性介质中保温,使一种或几种元素渗入它的表面，改变其化学成分和组织，达到改进表面性能,满足技术要求热处理过程。
【目的】
1、提高渗层硬度和耐磨性，如渗碳、氮等；
2、提高零件接触疲劳强度和提高抗擦伤能力,渗氮等;
3、提高零件抗氧化、耐高温性能，如渗入铝、铬等；
4、提高零件抗蚀性，如渗入硅、铬等。
化学热处理基本过程
（1）介质的分解—即加热时介质中的化合物分子发生分解并释放出活性原子；
（ 2）工件表面的吸收-即活性原子向固溶体中溶解或与钢中某些元素形成化合物；
（ 3）原子向内部扩散—即溶入的元素原子在浓度梯度的作用下由表层向钢内部的
扩散.
1、渗碳原理
渗碳是指向钢表面渗入碳原子的过程.渗碳是为了使低碳钢工件(含碳量为0。
1%~0。25％）表面获得高的碳浓度0.85%~1。05％，从而提高工件表面的硬度、耐
磨性及疲劳强度，同时保持心部良好的韧性和塑性。
若采用中碳以上的钢渗碳，则将降低工件心部的韧性。渗碳主要用于那些对耐磨
性要求较高、同时承受较大冲击载荷的零件。
(2）渗碳件用钢
一般采用碳质量分数为0.1%～0。25％的低碳钢或低碳合金钢，20、20Cr、20CrMnTi
等。可使渗碳件表面高硬度、耐磨，心部高强韧性、承受较大冲击。
（3）渗碳后的热处理及性能
渗碳缓冷后组织：表层为P+网状Fe3CⅡ；心部为F+P;中间为过渡区。
渗碳后必须经淬火+低温回火后才能满足使用性能的要求。热处理后使渗碳件表面具有马氏体和碳化物的组织，表面硬度58～64HRC。而心部根据采用钢材淬透性的大小和零件尺寸大小，获得低碳马氏体或其他非马氏体组织,具有心部良好强韧性。
常用方法是渗碳缓冷后，重新加热到Ac1+30-50℃淬火+低温回火。表层：M回+颗粒状碳化物+A’（少量）, 心部：淬透时，M回+F。
2、渗氮
渗氮是在一定温度下于一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学
热处理工艺.方法主要有气体渗氮和离子渗氮等。
（1）气体渗氮
渗氮温度一般为500~560℃，时间一般为20~50小时，采用氨气
(NH3) 作渗氮介质。氨气在450℃以上温度时即发生分解，产生活性
氮原子: 2NH3-—3H2+2[N]
（2)渗氮的特点
渗氮件的表面硬度高达，相当于65HRC～72HRC。并可保持到560～600℃而不降低.氮化后钢件不需其他热处理，渗氮件的变形小。
渗氮后具有良好的耐腐蚀性能。这是由于渗氮后表面形成致密的氮化物薄膜，气体渗氮所需时间很长,渗氮层也较薄一般为0。3—0.6mm，38CrMoAl钢制压缩机活塞杆为获得0。4—0。6mm的渗氮层深度气体渗氮保温时间需60h左右.
【氮化缺点】工艺复杂，成本高，氮化层薄。用于耐磨性、精度要求高的零件及耐热、耐磨及耐蚀件。
第六节铸铁
一、铸铁的成分、组织和性能特点
1、铸铁的成分特点
a。含碳量
理论上含C：2。11%~ 6。69% 的铁碳合金都属
于铸铁，但工业上常用铸铁的含碳量一般在:
2.50％~4。00%之间。
三、铸铁的分类
1、灰口铸铁（普通铸铁）
石墨呈片状,典型灰口铸铁，这类铸铁机械性能不高，但生产工艺简单，价格低廉，工业上所用铸铁几乎全部属于这类铸铁。灰口铸铁又根据第三阶段石墨化程度的不同分为：铁素体灰铁、F+P灰铁、珠光体灰铁
2、白口铸铁（炼钢生铁）
第一、二、三阶段石墨化过程完全被抑制,Fe—C合金完全按照Fe—Fe3C结晶而得到的铸铁，以Fe3C形式存在组织中存在莱氏体组织,断口呈白亮色，故得名白口铸铁。白口铸铁硬脆，主要作为炼钢原料。
3、可锻铸铁（韧性铸铁，玛钢）
石墨呈团絮状,用白口铸铁经长时间高温退火后，Fe3C分解而得到团絮状石墨组织的铸铁.
由于石墨呈团絮状，对基体的割裂作用比片状石墨小一些，故机械性能（尤其冲击韧性）高于灰口铸铁。可锻铸铁由于生产工艺复杂，成本较高,应用很少。
4、球墨铸铁
石墨组织呈球状，这种铸铁强度高，生产工艺比可锻铸铁简单，且可通过热处理进一步提高强度。球墨铸铁既保持了铸铁的特点，又具钢的高强度、高韧性，故应用越来越多。(1)球化处理与孕育处理
Ⅰ球化处理
铁水浇铸前，加入一定量的球化剂(镁,硅铁-镁，铜—镁系）,以促使石墨结晶时生长成为球状的工艺，称为球化处理。
Ⅱ孕育处理（变质处理）
球化处理只能在铁水中有石墨核心产生时，才能促使石墨生长成球状，而球化剂都是阻碍石墨化的元素，所以必须进行孕育处理（变质处理），往铁水中加入变质剂（75％Si-Fe）.
第七节铝及铝合金
(1)性能特点
纯铝银白色金属光泽，密度小2.72，熔点低660.4℃，导电导热性能优良。耐大气腐蚀，易于加工成形。具有面心立方晶格。
铝合金一般具有有限固溶型共晶相图。可将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。
(3）形变铝合金的牌号、性能
变形铝及铝合金牌号表示方法,国标规定，变形铝及铝合金可直接引用国际四位数字体系牌号或采用国标规定的四位字符牌号.
GB 3190-82中的旧牌号表示方法为
◆防锈铝合金：LF +序号
◆硬铝合金：LY +序号
◆超硬铝合金：LC +序号
◆锻铝合金: LD +序号
(4)铸造铝合金牌号、分类
◆Al- Si系：代号为ZL1+两位数字顺序号
◆Al—Cu系:代号为ZL2+两位数字顺序号
◆Al-Mg系：代号为ZL3+两位数字顺序号
◆Al-Zn系：代号为ZL4+两位数字顺序号
二、铜及铜合金
（1）性能特点
纯铜呈紫红色，又称紫铜,具有面心立方晶格,无同素异构转变，无磁性。
纯铜具有优良的导电性和导热性，在大气、淡水和冷凝水中有良好的耐蚀性.塑性好。（2）黄铜
以Zn为主要合金元素的铜合金称为黄铜。黄铜按化学成分可分为普通黄铜和特殊黄铜。按工艺可分为加工黄铜和铸造黄铜.
单相黄铜塑性好,常用牌号有H80、H70、H 68。适于制造冷变形零件，如弹壳、冷凝器管等。（三七黄铜）
两相黄铜热塑性好，强度高.常用牌号有H59、H62。适于制造受力件，如垫圈、弹簧、导管、散热器等。（四六黄铜)
（3）青铜
青铜主要是指Cu-Sn合金。加工青铜的牌号为:Q +主加元素符号及其平均百分含量+ 其他元素平均百分含量。【QSn4—3】含4％Sn 3％Zn)
常用青铜有锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、铅青铜等.
常用牌号有:QSn4-3、QSn6.5-0。4、ZCuSn10Pb1
轴承合金
制造滑动轴承的轴瓦及其内衬的耐磨合金称为轴承合金。滑动轴承是许多机器设备中对旋转轴起支撑。
由轴承体和轴瓦两部分组成。与滚动轴承相比滑动轴承具有承载面积大，工作平稳，无噪音及拆装方便等优点。
一、组织性能要求
速旋转时,轴瓦与轴颈发生强烈摩擦，承受轴颈施加的交变载荷和冲击力。
⑴足够的强韧性，承受交变冲击载荷；
⑵较小的热膨胀系数，良好的导热性和耐蚀性，以防止轴与轴瓦之间咬合；
⑶较小的摩擦系数，良好的耐磨性和磨合性，以减少轴颈磨损，保证轴与轴瓦良好的跑合。
为满足上述性能要求，轴承合金的组织应是软的基体上分布着硬的质点.当轴旋转时，软的基体（或质点）被磨损而凹陷，减少了轴颈与轴瓦的接触面积，有利于储存润滑油。软基体(或质点）还能起嵌藏外来硬杂质颗粒的作用，以避免擦伤轴颈。这类组织承受高负荷能力差；属于这类组织的有锡基和铅基轴承合金，又称为巴氏合金（babbitt alloy）
1、锡基轴承合金
以锡为主并加入少量锑、铜等元素组成的合金熔点较低，是软基体硬质点组织类型的轴承合金。
锡基轴承合金具有较高的耐磨性、导热性、耐蚀性和嵌藏性，摩擦系数和热膨胀系数小，但疲劳强度较低，工作温度不超过150 ℃，价格高.
广泛用于重型动力机械,如气轮机、涡轮机和内燃机等大型机器的高速轴瓦。
2、铅基轴承合金
以铅为主加入少量锑、锡、铜等元素的合金,软基体硬质点型轴承合金，ZChPbSb16Sn16Cu2。铅基轴承合金的强度、硬度、耐蚀性和导热性都不如锡基轴承合金，但其成本低,高温强度好,有自润滑性。
常用于低速、低载条件下工作的设备，如汽车、拖拉机曲轴的轴承等。
工程材料与成型技术基础 1.材料强度是指材料在达到允许的变形程度或断裂前所能承受的最大 应力。 2.工程上常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。 3.弹性模量即引起单位弹性变形所需的应力。 4.载荷超过弹性极限后，若卸载，试样的变形不能全部消失，将保留 一部分残余成形，这种不恢复的参与变形，成为塑性变形。 5.产生塑性变形而不断裂的性能称为塑性。 6.抗拉强度是试样保持最大均匀塑性变形的极限应力，即材料被拉断 前的最大承载能力。 7.发生塑性变形而力不增加时的应力称为屈服强度。 8.硬度是指金属材料表面抵抗其他硬物体压入的能力，是衡量金属材 料软硬程度的指标。 9.硬度是检验材料性能是否合格的基本依据之一。 10. 11.布氏硬度最硬，洛氏硬度小于布氏硬度，维氏硬度小于前面两 种硬度。 12.冲击韧性：在冲击试验中，试样上单位面积所吸收的能量。 13.当交变载荷的值远远低于其屈服强度是发生断裂，这种现象称 为疲劳断裂。 14.疲劳度是指材料在无限多次的交变载荷作用而不会产生破坏的 最大应力。
熔点。 16.晶格：表示金属内部原子排列规律的抽象的空间格子。 晶面：晶格中各种方位的原子面。 晶胞：构成晶格的最基本几何单元。 17.体心立方晶格:α-Fe 、鉻（Cr）、钼（Mo）、钨（W）。 面心立方晶格：铝（Al）、铜（Cu）、银（Ag）、镍(Ni)、金（Au）。 密排六方晶格：镁（Mg）、锌（Zn）、铍（Be）、镉（Cd）。18.点缺陷是指长、宽、高三个方向上尺寸都很小的缺陷，如：间 隙原子、置换原子、空位。 19.线缺陷是指在一个方向上尺寸较大，而在另外两个方向上尺寸 很小的缺陷，呈线状分布，其具体形式是各种类型的位错。 20.面缺陷是指在两个方向上尺寸较大，而在另一个方向上尺寸很 小的缺陷，如晶界和亚晶界。 21.原子从一种聚集状态转变成另一种规则排列的过程，称为结晶。 结晶过程由形成晶核和晶核长大两个阶段组成。 22.纯结晶是在恒温下进行的。 23.实际结晶温度Tn低于理论结晶温度Tm的现象，称为过冷，其 差值称为过冷度ΔT,即ΔT=Tm﹣Tn。 24.同一液态金属，冷却速度愈大，过冷度也愈大。 25.浇注时，向液态金属中加入一些高熔点、溶解度的金属或合金， 当其结构与液态金属的晶体结构相似时使形核率大大提高，获得均匀细小的晶粒。这种方法称为变质处理。 26.液态金属结晶后获得具有一定晶格结构的晶体，高温状态下的 晶体，在冷却过程中晶格结构法发生改变的现象，称为同素异构转变，又称重结晶。 27.一种金属具有两种或两种以上的晶体结构，称为同素异构性。 28.当溶质原子溶入溶剂晶格，使溶剂晶格发生畸变，导致固溶体 强度、硬度提高，塑性和韧性略有下降的下降，称为固溶强化。
（1） 一、区别下列名词（每题4分，4分×6= 24分） 1、强度与塑性： 强度：材料在力的作用下抵抗永久变形和断裂的能力 塑性：材料在力的作用下发生永久变形而不致引起破坏的性能 2、固溶体与化合物： 固溶体：合金在固态下由组元间相互溶解而形成的均匀相 化合物：合金间发生相互作用而形成的晶格类型和特性完全不同于任一 组元且具有金属特性的新相 3、淬透性与淬硬性： 淬透性：钢在淬火时所得到的淬硬层（马氏体组织占50%处）的深度 淬硬性：钢在淬火时所能达到的最高硬度，主要取决于M的含碳量 ： 4、过冷A与A 残 过冷A：在临界点A1线（727度）以下尚未发生转变的不稳定奥氏体 A残：过冷A在连续冷却过程中向M转变，由于某些原因一般不能进行到底，总有一部分A残留下来，称其为A残 5、白口铸铁与灰口铸铁： 白口铸铁：除少量碳固溶于铁素体中，绝大部分碳以渗碳体形态存在的铸铁 灰口铸铁：碳全部或大部分以游离石墨形式存在断口为暗灰色 6、落料与冲孔： 落料与冲孔都是冲压的基本工序 落料：落料时，冲的部分为成品，而余料为废料 冲孔：冲孔是为了获得带孔的冲裁件，而冲落部分是废料， 二、选择题（每题1分，1分×15= 15分） 1、洛氏硬度与布氏硬度相比的优点是（C）。 A、不标单位 B、数值较准确 C、压痕小 D、不宜测太薄、太硬的材料 2、面心立方晶格的晶胞中独立原子数为（D）。 A、1 B、2 C、3 D、4 3、合金固溶强化的原因是（C ）。 A、晶格类型的改变 B、晶粒细化 C、晶格发生畸变 D、发生了化学反应 4、珠光体是一种（C）。 A、固溶体 B、金属化合物 C、机械混合物 D、单相组织金属 5、在平衡状态下，45钢的室温组织是（ C ）。 A、F B、P C、P+F D、P+ Fe3C 6、钢的质量等级的分类是按钢的（ C ）区分的。
工程材料及成形技术基础复习 1.材料的分类与性能 材料一般可以分为金属材料、非金属材料和复合材料。金属材料具有 良好的导电性、导热性和可塑性等特性。非金属材料包括塑料、陶瓷、纤 维材料等，具有轻质、耐腐蚀等优点。复合材料由两种或多种材料组成， 具有优秀的综合性能。 2.材料的性能测试 材料的性能测试包括力学性能测试、物理性能测试和化学性能测试等。力学性能测试包括拉伸测试、压缩测试、弯曲测试等，可以评估材料的强度、硬度和韧性等性能。物理性能测试包括密度、热膨胀系数等，可以评 估材料的物理特性。化学性能测试可以评估材料的耐腐蚀性、氧化性等。 3.金属材料的性能与应用 金属材料具有较高的强度和导电性能，广泛应用于机械制造、航空航天、电子电器等领域。常见的金属材料包括钢、铝及其合金、铜及其合金等。 4.非金属材料的性能与应用 非金属材料具有轻质、耐腐蚀等特点，广泛应用于建筑、化工、电子 等行业。塑料材料具有良好的绝缘性能和延展性能，用于制造容器、管道 等产品。陶瓷材料具有优秀的机械性能和耐热性能，常用于制造陶瓷器具 和电子元器件等。 5.复合材料的性能与应用
复合材料由两种或多种材料组成，具有优秀的综合性能。常见的复合 材料包括玻璃纤维复合材料、碳纤维复合材料等。玻璃纤维复合材料具有 良好的抗冲击性和耐腐蚀性，常用于船舶制造和建筑材料等。碳纤维复合 材料具有优秀的强度和刚性，常用于航空航天和高端运动器材等。 6.成形技术的基本原理与方法 成形技术是将材料加工成所需形状和尺寸的过程，常见的成形方法包 括挤压、锻造、压力成形、注塑等。挤压是将加热的金属材料通过模具挤 压成所需的形状。锻造是将金属材料加热至一定温度后进行冲击变形。压 力成形是将金属板材等进行挤压和拉伸变形。注塑是将熔化的塑料注入模 具中，冷却后得到所需的形状。 7.焊接与连接技术 焊接是将两个或多个材料通过熔化、热融或加压等方式连接在一起的 方法。常见的焊接方法包括气焊、电弧焊、激光焊等。连接技术是通过螺纹、螺栓、胶粘剂等将两个或多个材料连接在一起。 以上是工程材料及成形技术基础的重点内容，通过对这些内容的学习，可以帮助我们更好地理解和应用工程材料及成形技术，提高工程实践中的 问题解决能力。
期末考试复习 题型：1.单项选择题15小题占15% (基本理论知识的应用) 2.名词解释6个占18% (重要名词) 3.问答题3题占26%（重要知识点） 4.分析题2大题占20-30%（铁碳相图，热处理） 5.作图计算题或计算题占11-21% (铁碳二元相图及杠杆定律))
复习范围 重要名词： 单晶体，多晶体，过冷度，合金，组元，相，合金相图，固溶体，铁素体（F）,奥氏体（A），渗碳体（Fe C），珠光体（P）,莱氏体（Ld），马氏体，淬透性,淬 3 硬性，调质处理、同素异构转变,冷变形强化。 问答题： 1．“趁热打铁”的含义何在？ 2．晶粒大小对金属材料的机械性能有何影响？结晶时哪些因素影响晶粒度的大小？如何影响？采取哪些方法可以细化晶粒？ 3．试述马氏体转变的特点。 4．钢在淬火后为什么一定要进行回火才可使用？按回火温度的高低可将回火分为哪三类？各自的所对应的回火组织是什么？ 5．试比较钢的淬透性与实际工件的淬硬层深度的区别。 6．试述本门课程所介绍的金属材料强化的方法及其含义 7．什么叫金属的可锻性？衡量金属可锻性好坏的指标是哪些？ 8．试论述钢的普通热处理（退火、正火、淬火和回火）的工艺差别和各自的主要目的。 9．什么是液态合金的充型能力？它与合金流动性有何关系？影响液态合金流动性的因素有哪些？ 分析题： 1根据Fe-Fe3C相图，解释下列现象： 1）在室温下，含碳0.8%的碳钢比0.4%碳钢硬度高，比1.2%碳钢强度高？ 2）钢铆钉一般用低碳钢制造。 3）绑扎物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物时都用钢丝绳（用60钢、65钢等制成）。 4）在1000度时，含碳0.4%的钢能进行锻造，而含碳4.0%的铸铁不能进行锻造。5）钳工锯削T8、T10、T12等退火钢料比锯削10钢、20钢费力，且锯条易磨
工程材料与成形技术基础 一、工程材料的定义和分类 1.1 工程材料的定义 工程材料是指在各种工程项目中使用的各种物质，包括金属、非金属、有机材料等。 1.2 工程材料的分类 工程材料可以根据其组成、用途、特性等不同方面进行分类。常见的工程材料分类包括： 1. 金属材料 2. 粘土材料 3. 混凝土材料 4. 高分子材料 5. 玻璃材料 6. 陶瓷材料 7. 复合材料 二、工程材料的性能与选用 2.1 力学性能 工程材料的力学性能包括强度、刚度、韧性、硬度等指标，这些指标对于工程结构的安全性和可靠性至关重要。 2.2 耐久性 工程材料的耐久性是指其在不同环境下长期使用的能力，包括耐热性、耐寒性、耐腐蚀性等。 2.3 加工性能 工程材料的加工性能包括可塑性、可焊性、可锻性等指标，这些指标影响着工程材料的成形过程和成形性能。
三、工程材料的成形技术 3.1 塑性成形技术 塑性成形技术是指通过对工程材料的塑性变形来实现其形状的改变，常见的塑性成形技术包括挤压、拉伸、冲压、滚压等。 3.2 焊接技术 焊接技术是将两个或多个工程材料通过加热或加压的方式连接在一起，常见的焊接技术包括电弧焊、气体焊、激光焊等。 3.3 铸造技术 铸造技术是将熔化的工程材料倒入铸型中，通过凝固形成所需的形状，常见的铸造技术包括砂型铸造、压力铸造、熔模铸造等。 3.4 热处理技术 热处理技术是通过对工程材料的加热或冷却处理来改变其组织和性能，常见的热处理技术包括淬火、回火、退火等。 四、工程材料与成形技术的应用 4.1 汽车制造 工程材料与成形技术在汽车制造中起着重要作用，如汽车车身的制造和焊接、发动机零件的铸造等。 4.2 建筑工程 工程材料与成形技术在建筑工程中广泛应用，如混凝土构件的浇筑、钢结构的焊接、玻璃幕墙的制作等。
《机械工程材料及成形技术基础》复习题 一、名词解释题（每题3分，共30分） 1、金属化合物；与组成元素晶体结构均不相同的固相 2、固溶强化；随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。 3、铁素体；碳在a-Fe中的固溶体 4、加工硬化；随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。 5、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。 6、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。 7、再结晶；冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程. 8、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。 9、正火；是将工件加热至Ac3或Accm以上30~50℃,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。 10、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 二、简答题（每题8分，共48分） 1、金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响？《P16》 l 结晶的基本过程——晶核形成与晶核长大 结晶时的冷却速度（即过冷度）随着过冷度的增大，晶核的形成率和成长率都增大，但形成率的增长比成长率的增长快，同时液体金属中难熔杂质以及振动和搅拌的方法也会增大形核率 2、手锯锯条、普通螺钉、车床主轴分别用何种碳钢制造？ 手锯锯条：它要求有较高的硬度和耐磨性，因此用碳素工具钢制造。如T9,T9A,T10,T10A,T11,T11A
普通螺钉：它要保证有一定的机械性能，用普通碳素结构钢制造，如Q195,Q215,Q235车床主轴：它要求有较高的综合机械性能，用优质碳素结构钢，如30，35，40，45，50 3、金属经冷塑性变形后，组织和性能发生什么变化？ 《1》晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性，如纵向的强度和塑性远大于横向等。《2》晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化，即随着变形量的增加，强度和硬度显著提高，而塑性和韧性下降，《3》织构现象的产生，即随着变形的发生不仅金属中晶粒会被破碎拉长，而且各晶粒的晶格位向也会沿着变形的方向同时发生转动，转动结果金属中每个晶粒的晶格位向趋于大体一致，产生织构现象，《4》冷压力加工过程中由于材料各部分的变形不均匀或晶粒内各部分和各晶粒间的变形不均匀，金属内部会形成残余的内应力，这在一般情况下都是不利的，会引起零件尺寸不稳定。 4、固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别？ 在结构上：固溶体的晶体结构与溶剂的结构相同，而金属间化合物的晶体结构不同于组成它的任一组元，它是以分子式来表示其组成。 在性能上：形成固溶体和金属件化合物都能强化合金，但固溶体的强度，硬度比金属间化合物低，塑性，韧性比金属间化合物好，也就是固溶体有更好的综合机械性能。 5、实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？ 如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加，金属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。因此，无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都会造成晶格畸变，从而使晶体强度增加。同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻，降低金属的抗腐蚀性能。 6、比较退火的状态下的45钢、T8钢、T12钢的硬度、强度和塑性的高低，简述原因。 三、综合分析题（共22分） 1、（12分）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
工程材料及其成形技术基础复习题 一、选择题 1.表面要求高硬度、高耐磨性,并能承受冲击载荷的零件常用的热处理方法是( A ) A.渗碳 B.调质 C.正火 D.退火 2.铁碳合金中，共析钢的含碳量为（C）。 A.4.3% B.2.11% C.0.77% D.0.67% 3.调质处理方法指的是（C） A.淬火+低温回火 B.淬火+中温回火 C.淬火+高温回火 D.等温淬火 4.低碳钢熔焊焊接接头中力学性能最差的区域是（B） A.焊缝区 B.熔合区 C.部分相变区 D.正火区 5.铁碳合金中铁素体所具有的晶格类型是（B）。 A.四方晶格 B.体心立方晶格 C.面心立方晶格 D.密排六方晶格 6.金属材料在外力作用下，抵抗断裂的能力叫（C） A.抗弯强度 B.屈服强度 C.强度极限 D.疲劳极限 7.金属α－Ｆｅ属于（A）晶格 A.体心立方 B.面心立方 C.密排六方晶格 8.铁与碳形成的稳定化合物Ｆｅ3Ｃ称为（C） A.铁素体 B.奥氏体 C.渗碳体 D.珠光体 9.要将Q235钢与T8钢两种材料区分开来，用（B）方法既简便又准确。 A.拉伸试验 B.硬度试验 C.弯曲试验 D.疲劳试验 10.碳在γ－Ｆｅ中的间隙固溶体，称为：（B） A.铁素体 B.奥氏体 C.渗碳体 D.珠光体 11.硬度高而极脆的铁碳合金是：（ C ） A.铁素体 B.奥氏体 C.渗碳体 D.珠光体 12.在设计铸件时，考虑铸件最小壁厚的原因是（ D ）。 A.收缩 B.吸气性 C.氧化性 D.流动性 13.铁素体（Ｆ）是：（D） A.纯铁 B.混合物 C.化合物 D.固溶体 14.用１２０度金刚石圆锥作压头测得的金属材料硬度为：（B） A.布氏硬度 B.洛氏硬度 C.维氏硬度 D.肖氏硬度 15.自由锻与模锻比较，自由锻的优点是（ C ）。 A.生产率高 B.锻件尺寸精确 C.工具有较大的通用性 D.锻件形状可较复杂 二、判断题 1.所有的金属材料都有明显的屈服现象。（错） 2.Q235、08F、45都是优质碳素工具钢。（错） 3.随着钢中含碳量的增加，钢的硬度增加，韧性、塑性下降。（对） 4.金属多晶体是由许多形状相同的小晶粒组成。（错） 5.凡是由液体凝固成固体的过程就称为结晶。（错） 6.常温下进行的变形为冷变形，加热后进行的变形为热变形。（错） 7.马氏体是铁素体和渗碳体的机械混合物。（错） 8.钢中的合金含量愈多，其可焊性越好。（错） 1/ 5
工程材料及成形技术作业题库 一. 名词解释 1.间隙固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格间隙所形成的固溶体。 3.过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。 4.再结晶：金属发生重新形核和长大而晶格类型没有改变的结晶过程。 5.同素异构性：同一合金在不同温度下晶格类型不同的现象。 6.晶体的各向异性：金属各方向的具有不同性能的现象。 7.枝晶偏析：结晶后晶粒内成分不均匀的现象。 8.本质晶粒度：奥氏体晶粒长大的倾向。 9.淬透性：钢淬火时获得淬硬层深度的能力。 10.淬硬性：钢淬火时得到的最大硬度。 11.临界冷却速度：奥氏体完全转变成马氏体的最低冷却速度。 12.热硬性：钢在高温下保持高硬度的能力。 13.共晶转变：冷却时，从液相中同时结晶出两种固相的结晶过程。 14.时效强化：经固溶处理后随着时间的延长强度不断提高的现象。 15.固溶强化：由于溶质原子溶入而使金属强硬度升高的现象。 16.形变强化：由于塑性变形而引起强度提高的现象。 17.调质处理：淬火+高温回火得到回火索氏体的热处理工艺。 18.过冷奥氏体：冷却到A1温度下还未转变的奥氏体。 19.变质处理：在浇注是向金属液中加入变质剂，使其形核速度升高长大速度减低，从而实现细化晶粒的处理工艺。 20.C曲线：过冷奥氏体等温冷却转变曲线。 https://www.doczj.com/doc/c319055696.html,T曲线：过冷奥氏体连续冷却转变曲线。 22.顺序凝固原则：铸件时使金属按规定从一部分到另一部分逐渐凝固的原则。 23.孕育处理：在金属浇注前或浇注时向其中加入高熔点元素或化合物，使其形核速率提高，长大速率降低来细化晶粒的处理工艺。 24.孕育铸铁：经过孕育处理的铸铁。 25.冒口：铸件中用于补充金属收缩而设置的。 26.熔模铸造：用易熔材料 27.锻造比：变形前后的截面面积之比或高度之比。 28.拉深系数： 29.氩弧焊：用氩气做保护气体的气体保护焊。 30.熔化焊： 31.压力焊： 32.钎焊： 二. 判断正误并加以改正 1.细化晶粒虽能提高金属的强度,但增大了金属的脆性. × 2.结构钢的淬透性,随钢中碳含量的增大而增大. × 3.普通低合金结构钢不能通过热处理进行强化。√ 4. 单晶体必有各向异性. √ 5. 普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的. × 6. 过热钢经再结晶退火后能显著细化晶粒. ×
word格式-可编辑-感谢下载支持 1、金属三种晶格类型：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。 2、晶体缺陷：点缺陷、线缺陷、面缺陷。位错属于线缺陷。 3、材料抵抗外物压入其表面的能力称为硬度。HRC表示洛氏硬度，HB表示布氏硬度，HV维氏硬度 4、金属塑性加工性能用塑性和变形抗力衡量。 5、铸造应力分为：热应力和机械应力。其中热应力属于残余应力。 6、单相固溶体压力加工性能好，共晶合金铸造加工性能好。 7、金属经过冷塑性变形后强度提高，塑性降低的现象称为形变强化。 8、铸造性能是指：流动性和收缩性。 9、板料冲压成形基本工序：分离工序和成形工序两大类。 10、工艺选择四条基本原则：①使用性能足够原则②工艺性能良好原则③经济性能合理原则④材料、成形工艺、零件结构 相适应原则。 11、HT200是灰铸铁材料，其中200表示：最低抗拉强度为200MPa。 12、确定钢淬火加热温度的基本依据是：Fe-3C相图。 13、为保证铸造质量，顺序凝固适合于：缩孔倾向大的铸造合金。 14、锤上锻模时，锻件最终成型是在终锻模膛中完成的，切边后才符合要求。 15、材料45钢、T12、20钢、20Gr.中，焊接性能最好的是20钢（含碳量越高，焊接性能越差） 16、机床床身用灰铸铁铸造成型 17、固溶体分为：置换固溶体和间隙固溶体 18、金属件化合物：正常价化合物、电子化合物、间隙化合物。 19、塑性衡量：伸长率和断面收缩率。 20、晶粒大小：①常温下晶粒越小，金属的强度、硬度越高，塑性、韧性越好。 ②晶粒大小与形核率和长大速度有关③影响因素：过冷度和难溶杂质④细化晶粒：增大过冷度，变质处理。机械搅拌 21、单相固溶体合金塑性好，变形抗力好，变形均匀，不易开裂，加工性能好 22、单相固溶体塑性变形形式：滑移和孪生 23、退火：目的：1,、降低硬度，改善切削加工性2、消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与开裂倾向3、细化晶粒，调 整组织，消除组织缺陷。 完全退火：适用于亚共析钢，锻件及焊接件。加热到Ac3以上使奥氏体化，作用：使加热过程中造成的粗大不均匀组织均匀细化，降低硬度，提高塑性，改善加工性能，消除内应力。等温退火：作用同上。大大缩短退火时间球化退火：Ac1以上10-30℃。适应于共析钢和过共析钢。作用：使网状二次渗碳体和珠光体中的片状二次渗碳体球化，降低材料硬度，改善切削加工性，减小最终淬火变形和开裂。 扩散退火：适用于大型铸、锻件。目的：消除其化学成分的偏析和组织的不均匀性。。。。。。。。后一般进行完全退火或正火 去应力退火：消除毛坯和零件残余应力，稳定工件尺寸及形状，减小零件切削加工和使用过程中的变形和裂纹倾向。正火：将钢加热到Ac3(亚共析钢)Ac1（共析和过共析钢）以上30-50℃目的：1、对普通碳素钢，低合金钢可作为最终热处理2、对低碳素钢，调整硬度，改善切削加工性。3对共析钢，过共析钢，消除网状二次渗碳体，为球化退火做好组织上的准备。得到的是索氏体 淬火：将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上30-50℃，经过保温后在冷却介质中迅速冷却的热处理工艺。提高钢的力学性能，得到马氏体和贝氏体组织。介质：水，盐水，油淬火冷却方法：单介质淬火法，双介质淬火法，马氏体分级淬火法，贝氏体等温淬火法，冷处理。 24、回火：目的：1、消除或降低内应力，降低脆性，防止开裂和变形。2、稳定组织，稳定尺寸和形状，保证零件精度 和性能3、调整零件强度，硬度，获得所需韧性和塑性。
有时候，一件事情看来太容易了，那往往不是真的。 （0）绪论 材料的分类及在机械工程技术中的应用、材料科学的发展、本课程的目的、 任务和学习方法。 （一）金属材料的力学性能 1、了解相关力学性能； 2、理解强度、刚度、弹性、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度的概念； 3、理解ob、os、o0.2、HBS（W）、HRC、HRA、HV、6、6 5、血、o-1 等的含义。 （二）金属及合金的晶体结构与结晶 1、晶体与非晶体，及其特点;掌握晶格、晶胞、晶格常数、晶面和晶向。 2、掌握晶体的3种类型:体心、面心、密排六方;及其相关知识，如原子个数、致密度、属于此类型的金属。 3、理解单晶体与多晶体;掌握晶体缺陷的3种类型:点缺陷、线缺陷、面缺陷; 并能举例;位错（密度）。 4、金属结晶、过冷（度）现象、晶粒大小、金属结晶过程（形核与长大）、晶粒大小、细化晶粒的方法、铸锭组织（3个晶区）、同素异晶转变。 5、合金、组元、组织、相的基本概念、合金的相结构、固溶体（概念、种类（置换与间隙固溶体、有限与无限固溶体）、固溶强化）、金属化合物（概念、特点）、机械混合物。
6、冷、热变形加工的划分标志;实例。 （三）铁碳合金相图 1、纯铁的同素异构转变、二元合金相图基本知识、匀晶相图、共晶相图分析; 合金的组成与组织。 2、铁碳合金的基本组织:铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体;铁碳合金的基本相:铁素体、奥氏体、渗碳体。 3、铁碳合金相图（默画）分析:共晶反应、共析反应、相图中点、线的含义，特别是重要的点、线;铁碳合金的分类及室温组织。 4、典型合金结晶过程:共析钢、亚共析钢、过共析钢的结晶过程;共晶口口铁、亚共晶白口铁、过共晶白口铁的结晶过程。 5、铁碳合金成分、组织和性能之间的关系,相图的应用。 6、钢的表面淬火:基本原理、应用。 7、钢的化学热处理:概念、渗碳、氮化。 （五）钢 1、钢的分类（按用途、品质（S、P）、含碳量、合金元素分） 2、常用元素和杂质对钢性能的影响:Si、Mn、S、P非金属类杂物的影响。 机设09、1徐健14 ~ 1 3、合金元素在钢中的作用：合金元素在钢中存在形式;合金元素对相图影响；合金元素对钢热处理的影响。
一、二元相图的建立 合金的结晶过程比纯金属复杂，常用相图进行分析，相图是用来表达合金系中各金在缓冷条件下结晶过程的简明图解，又称状态图或平衡图。 合金系是指由两个或两个以上元素按不同比例配制的一系列不同成分的合金。 组元是指组成合金的最简朴、最基本、可以独立存在的物质。 多数情况下组元是指组成合金的元素。但对于既不发生分解、又不发生任何反映的合物也可看作组元, 如Fe-C合金中的Fe3C。 相图由两条线构成，上面是液相线，下面是固相线。相图被两条线分为三个相区，液相线以上为液相区L ，固相线以下为α固溶体区，两条线之间为两相共存的两相区（L+ α）。
(3) 枝晶偏析 合金的结晶只有在缓慢冷却条件下才干得到成分均匀的固溶体。但实际冷速较快，结晶时固相中的原子来不及扩散，使先结晶出的枝晶轴具有较多的高熔点元素(如Cu-Ni合金中的Ni), 后结晶的枝晶间具有较多的低熔点元素，如Cu-Ni合金中的Cu)。
在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象称作枝晶偏析。与冷速有关并且与液固相线的间距有关。冷速越大，液固相线间距越大，枝晶偏析越严重枝晶偏析会影响合金的力学、耐蚀、加工等性能。 生产上常将铸件加热到固相线以下100-200℃长时间保温，以使原子充足扩散、成分均匀，消除枝晶偏析，这种热解决工艺称作扩散退火。 2、二元共晶相图 当两组元在液态下完全互溶，在固态下有限互溶，并发生共晶反映时所构成的相图称作共晶相图。以Pb-Sn 相图为例进行分析。
(1) 相图分析 ①相：相图中有L、α、β三种相，α是溶质Sn在Pb中的固溶体，β是溶质Pb在Sn 中的固溶体。 ②相区：相图中有三个单相区：L、α、β；三个两相区：L+α、L+β、α+ β。
《工程材料及成型技术基础》复习要点 第一章 （铁碳合金的）刚度、强度、塑性、硬度的基本测量方法、表示方法及影响因素。选材的依据。 第二章 常见金属的晶格类型；实际金属的晶体缺陷；什么叫结晶？合金的结晶过程（形核、长大）；铁碳合金的两个典型反应：共晶、共析反应的表达式及意义；铁的同素异构体；铁碳合金固态常见的相及性能；常见铁碳合金的组织性能及代号；室温下钢的平衡组织组成及显微组织示意图；铁碳合金状态图的作用。 第三章 结晶时细化晶粒的途径；C曲线图的作用；热处理的工艺组成（热处理过程）、热处理的目的、钢的“四把火”的定义及处理后的组织、性能（尤其是淬火及回火）；共析钢三种等温转变产物及特性；淬透性概念及影响因素；淬硬性概念及影响因素；马氏体的特性及奥氏体向马氏体转变的特点；（注意三个图：P61图3-28、P67图3-42、P72图3-48） 第四章 钢的主要分类方法；钢中常存杂质有哪几种？对钢性能有什么影响？合金元素对钢的性能的影响。掌握以下几类钢的编号、成分特点、性能特点、热处理特点、应用场合：碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢（含合金工具钢，主要是高速钢，尤其注意P119图4-9多次回火的目的）、合金调质钢、合金渗碳钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢。灰口铸铁种类及石墨形状、性能特点（另外注意灰铸铁及球墨铸铁的牌号表示法、热处理特点、应用场合）、铸铁与铸钢的性能的比较。 第六章 铸造生产的特点及应用；铸造工艺性的概念，影响因素及如何影响。铸造工艺性不好会出现哪些铸造缺陷？两种凝固原则的应用；，浇注系统的组成及作用；为什么要规定铸件的合理壁厚？铸件的结构工艺性要求；铸件与锻件的性能比较。 第七章 锻造生产的特点及应用；锻造工艺性的概念，影响因素及如何影响。自由锻的基本工序有哪些？锻造坯料加热时易出现哪些加热缺陷？自由锻锻件的结构工艺
一、填空题：（每空1分，共20分） 1、合金的铸造性能包括流动性、、吸气性和偏析性。 2、浇注系统由浇口杯、直浇道、和内浇道等基本组元组成。 3. 减小铸件热应力的基本途径 是。 4. 铸件产生缩孔、缩松的物理机制是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ ＿＿＿＿。 5.生产球墨铸铁件，在球化处理后还必须进行孕育处理的原因 是 。 6、金属塑性成形的基本工艺有轧制、挤压、拉拔、自由锻、和 等。 7、金属板材的成形工序主要有冲孔、落料、、弯曲等。 8、飞边槽的作用。 9. 板料弯曲工序中，减小弯曲半径，将使板料侧的应 力增大。所以，为避免出现裂纹，应正确选择。 10. 拉深系数越小，表明坯料变形程度＿＿＿＿，冷变形硬化程度____________。 11. 人们通常从＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿两个方面来衡量金属材料的锻造性能。 12. 按原子扩散与结合途径的不同，焊接工艺可分为熔焊、和钎焊。 13. 熔焊的本质是。
14. 焊接过程中，对焊件进行是产生焊接应力 的根本原因。 15. 无需焊件熔化的焊接方法是。 二、判断正误（每题1分，共10分，请在正确的题号前括号内打√， 在错误的题号前括号内打×） （）1、冷铁本身不起补缩作用，但可以加速铸件局部的冷却，控制铸件的凝 固方向。 （）2. 确定（选择）铸件的加工余量时，必须考虑该加工面在铸型中所处的浇注位置。 （）3. 可锻铸铁件中的团絮状石墨是从低碳当量铁水的凝固、冷却过程中析出的。 （）4. 在薄板铸件（或者锻件、焊件）上设置加强肋，可提高其强度。 （）5. 金属在外力作用下发生塑性变形时，金属质点有可能向各个方向变形， 但最大的变形将向着大多数质点遇到的最小阻力的方向。（）6. 拔长时的锻造比为坯料变形前后的截面积之比，镦粗时的锻造比为坯 料变形前后的高度之比。 （）7. 与强度级别相同的酸性焊条相比，碱性焊条的焊接工艺性较好。 （）8. 提高焊接结构件的刚性，可以减少焊接应力。
工程材料及成形技术基础复习题 复制题目后，按住ctrl+F键查找相应题目答案（超越高度） 、判断(共计50分,每题2.5分) 1、模型锻造可以锻造形状十分复杂的锻件。（） A. 正确 B. 正确 正确答案:【B】 2、单晶体具有各向同性，多晶体具有各向异性。（） A. 正确 B. 正确 正确答案:【B】 3、模锻时只能冲出盲孔，不能冲出透孔，中间留有一层金属，称为冲孔连皮。（） A. 正确 B. 正确 正确答案:【A】 4、铸造合金的铸造性能主要包括合金的流动性和合金的收缩。（） A. 正确 B. 正确 正确答案:【A】
5、切削速度越高，切削温度越高。（） A. 正确 B. 正确 正确答案:【A】 6、箱体上有相互位置要求的孔系加工可以用钻床钻孔来完成。（） A. 正确 B. 正确 正确答案:【B】 7、从金属学的观点来看，区分冷热变形加工的界限是金属再结晶温度。（） A. 正确 B. 正确 正确答案:【A】 8、电渣焊是用电渣充填焊缝完成焊接的。（） A. 正确 B. 正确 正确答案:【B】 9、点焊就是用焊条每隔一定距离焊一个焊点。（） A. 正确 B. 正确 正确答案:【B】
10、将金属加热到再结晶温度以上时，金属将发生回复、再结晶及晶粒长大等变化。（） A. 正确 B. 正确 正确答案:【A】 11、电焊条焊芯的作用是用于熔化后充填焊缝的。（） A. 正确 B. 正确 正确答案:【B】 12、不同晶格类型，原子排列的密度不同，因此，金属进行同素异构转变时，将引起金属体积的变化。（） A. 正确 B. 正确 正确答案:【A】 13、4Cr13钢是一种马氏体不锈钢。（） A. 正确 B. 正确 正确答案:【A】 14、孕育铸铁由于晶粒细化，所以它是一种高强度铸铁。（） A. 正确 B. 正确
材料复习题 一. 解释下列名词 1. 过冷度:理论结晶温度与实际结晶温度之差。 2．临界冷却速度:钢淬火时获得马氏体的最小速度。 3．淬硬性: 是指钢在淬火时所能获得的最高硬度，淬硬性大小主要决定于马氏体的含碳量。马氏体含碳量越高则淬硬性越高。(反映钢材在淬火时的硬化能力)。 4. 调质处理 :淬火+高温回火得到回火索氏体的热处理工艺。 5. 淬透性:是在规定的淬透条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。 6．共析转变:两种以上的固相新相，从同一固相母相中一起析出，而发生的相变。 7. 时效强化: 是合金工件经固溶热处理后在室温和稍高于室温保温，以达到沉淀硬化的目的，这时在金属的过饱和固溶体中形成溶质原子偏聚区和由之脱溶出微粒弥散分布于基体中而导致硬化，提高材料的性能。 8．固溶强化:由于溶质原子溶入而使金属强硬度升高的现象。 9．同时凝固原则：铸件时使金属按规定一起凝固的原则。 10. 顺序凝固原则:铸件时使金属按规定从一部分到另一部分逐渐凝固的原则。 二. 判断正误 1. 珠光体的片层间距越小,其强度越高,其塑性越差。错 2. 普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的。错 3. 金属凝固时,过冷度越大,晶体长大速度越大,因而其晶粒粗大。错 4. 金属的晶粒越细小,其强度越高,但韧性变差。错 5. 凡能使钢的C曲线右移的合金元素均能增加钢的淬透性。对 6. 感应加热表面淬火的淬硬深度与该钢的淬透性没有关系。对 7. 对灰铸铁不能进行强化热处理。对 8. 钢的临界冷却速度Vk越大,则其淬透性越好。错 9. 工件经渗碳处理后,随后应进行淬火及低温回火。对 10. 马氏体的硬度主要取决于淬火时的冷却速度。错 11. 钢的临界冷却速度Vk越大,则其淬透性越好。错 12. 钢的淬透性,随零件尺寸的增大而减小。错 13. 确定铸件的浇注位置的重要原则是使其重要受力面朝上。错 14. 钢的碳当量越高,其焊接性能越好。错 15. 表面淬火主要用于高碳钢。错 16. 过共析钢的正常淬火一般均为不完全淬火。对 17. 对奥氏体不锈钢进行固溶处理的目的是为了提高其强度。错 18. 过共析钢的退火组织为珠光体和铁素体。错 19. 对普通低合金钢件进行淬火强化效果不显著。对 20. 普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的。错 21. 马氏体的硬度主要取决于淬火时的冷却速度。错 22. 高锰钢的性能特点是硬度高,脆性大。错 23. 采用等温淬火可获得晶粒大小均匀的马氏体。错 24. 对球墨铸铁可以进行强化热处理。对
第一章工程材料的分类与性能1、硬度布氏硬度（HBW表示）符号前硬度值，符号后依次压头直径、载荷大小及载荷保持时间（10~15s不标注）1）钢、镍基合金、钛合金2）铸铁3）铜和铜合金4）轻金属及其合金5）铅、锡。洛氏硬度硬度值+标尺类型HRA：碳化物、硬质合金等HRB：非铁金属，退火、正火钢等HRC：淬火钢、调质钢HRD：薄钢板、中等厚度表面硬化零件维氏硬度硬度值+载荷大小和保持时间HV 2、断裂韧度主要取决于材料的成分组织和结果。Y-与裂纹形状、加载方式及式样尺寸有关的量，一般Y=1~2；____-外加拉应力Mpa，α-裂纹长度的一半。 3、工艺性能：金属材料的工艺性能是指适应某种加工的能力。按照工艺方法不同，分为铸造性能、压力加工性能、焊接性能、热处理性能和切削加工性能。 第二章金属与合金的晶体结构和二元合金相图1、三种典型的金属晶体结构1）体心立方晶格（1+8*1/8）2个，原子致密度68%，α-Fe、Cr、W、Mo、V等。2）面心立方晶格（8*1/8+6*1/2）4个，原子致密度74%，y-Fe、Cu、Al、Ag、Au、Pb、Ni等。3）密排立方晶格6个，原子致密度74%，Mg、Zn、Be、Gd等。一般金属材料都是多晶体：许多晶体组成的晶体成为多晶体。各向异性是指晶体在不同方向上所表现出来的性能不相同的现象。晶体加工缺陷：1）点缺陷-空位和间隙原子2）线缺陷-位错：晶体中某一列或若干列原子发生有规律的错排现象。3）面缺陷-晶界和亚晶界 2、结晶理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度，通常晶粒越小，强度塑性韧性越高，获得细晶粒方法：1）提高结晶时的冷却速度，增大过冷度（无法对大体积液态金属作用）。2）变质处理（针对大体积液态金属）。3）在液态金属结晶时采用机械振动、超声波振动、电磁搅拌等方法。 3、金属的同素异晶转变：固态金属在一定温度下由一种晶体结构转变成另一种晶体结构的过程_____________________ 4、铁碳合金相图三种相组成物组织组成物由1种或几种相组成物物、组成1）铁素体：碳溶入α-Fe中形成的间隙固溶体，符号F。727度溶解度最大Wc=0.0218%，
1.1 1.常用的力学性能判据各用什么符号表示？它们的物理含义各是什么？ 塑性，弹性，刚度，强度，硬度，韧性 1.2 金属的结晶：即液态金属凝固时原子占据晶格的规定位置形成晶体的过程。 细化晶粒的方法：生产中常采用加入形核剂、增大过冷度、动力学法等来细化晶粒，以改善金属材料性能。 合金的晶体结构比纯金属复杂，根据组成合金的组元相互之间作用方式不同，可以形成固溶体、金属化合物和机械混合物三种结构。 固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象。 1.3 铁碳合金的基本组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体 1.4 钢的牌号和分类 影响铸铁石墨化的因素主要有化学成分和冷却速度 1.5 塑料即以高聚物为主要成分，并在加工为成品的某阶段可流动成形的材料。 热塑性塑料：即具有热塑性的材料，在塑料整个特征温度范围内，能反复加热软化和反复加热硬化，且在软化状态通过流动能反复模塑为制品。 热固性塑料：即具有热固性的塑料，加热或通过其他方法，能变成基本不溶、不熔的产物。 橡胶橡胶是可改性或已被改性为某种状态的弹性体。 1.6 复合材料：由两种或两种以上性质不同的材料复合而成的多相材料。 通常是其中某一组成物为基体，而另一组成物为增强体，用以提高强度和韧性等。 1.8工程材料的发展趋势 据预测，21世纪初期，金属材料在工程材料中仍将占主导地位，其中钢铁仍是产量最大、覆盖面最广的工程材料，但非金属材料和复合材料的发展会更加迅速。 今后材料发展的总趋势是：以高性能和可持续发展为目标的传统材料的改造及以高度集成化、微细化和复合化为特征的新一代材料的开发。 2.0材料的凝固理论 凝固：由液态转变为固态的过程。 结晶：结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。 粗糙界面：微观粗糙、宏观光滑； 将生长成为光滑的树枝； 大部分金属属于此类 光滑界面：微观光滑、宏观粗糙； 将生长成为有棱角的晶体； 非金属、类金属（Bi、Sb、Si）属于此类 偏析：金属凝固过程中发生化学成分不均匀的现象 宏观偏析通常指整个铸锭或铸件在大于晶粒尺度的大范围内产生的成分不均匀的现象2.1 铸件凝固组织：宏观上指的是铸态晶粒的形态、大小、取向和分布等情况，铸件的凝固
《工程材料》复习思考题参考答案 第一章金属的晶体结构与结晶 1．解释下列名词 点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。 答：点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。 线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。如位错。 面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。如晶界和亚晶界。 亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒， 称亚晶粒。 亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。 刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。如果 相对滑移的结果上半部分多出一半原子面，多余半原子面的边 缘好像插入晶体中的一把刀的刃口，故称“刃型位错”。 单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。 多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。 过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。
自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。 非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。 变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增 加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处 理。 变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。 2.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？ 答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格； α－Fe、Cr、V属于体心立方晶格； γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格； Mg、Zn属于密排六方晶格； 3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？ 答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度。晶体中配位数和致密度越大，则晶体中原子排列越紧密。 4.晶面指数和晶向指数有什么不同？ uvw；答：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[] hkl。 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() 5.实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？ 答：如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加，金属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又