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工程材料及成形技术基础课程引言工程材料及成形技术基础课程是工程相关专业的一门基础课程，旨在介绍工程材料的基本概念、特性及其在工程中的应用，以及常见的成形技术。
本文将从以下几个方面进行介绍：工程材料的分类、材料力学性能、材料的常见加工工艺等。
一、工程材料的分类1. 金属材料金属材料是工程中最常用的材料之一。
金属材料具有良好的导电、导热性能，较高的强度和硬度以及良好的可塑性和可加工性等特点。
金属材料可分为铁基材料、非铁金属和合金等。
•铁基材料：包括钢、铸铁等，广泛应用于工程结构、机械制造、汽车制造等领域。
•非铁金属：如铝、铜、镁等，常用于电子器件、航空航天等领域。
•合金：由两种或更多种金属元素混合而成，常用于制造具有特定性能要求的零部件。
2. 非金属材料非金属材料广泛应用于建筑、电子、光电等领域，常见的非金属材料包括聚合物、复合材料和陶瓷等。
•聚合物：如塑料、橡胶等，具有良好的绝缘性、耐腐蚀性和可塑性等特点，广泛应用于包装、家电、汽车等领域。
•复合材料：由两种或多种不同材料的组合而成，具有优异的综合性能，如碳纤维复合材料在航空航天领域的应用。
•陶瓷：具有高温稳定性、强度和硬度较高的特点，常用于耐火材料、电子陶瓷等领域。
3. 半导体材料半导体材料具有介于导体与绝缘体之间的电导特性，是电子器件制造中的重要材料。
常见的半导体材料有硅、锗等，广泛应用于集成电路、光电器件等领域。
二、材料力学性能1. 强度和硬度强度是材料抵抗外力作用下变形和破坏的能力，通常用抗拉强度、屈服强度等指标来衡量。
硬度是材料抵抗外部压力而发生塑性变形的难易程度，通常用洛氏硬度、维氏硬度等进行表征。
2. 韧性和脆性韧性是材料抵抗外力作用下断裂的能力，通常用断裂韧性来衡量。
脆性是材料在受到外力作用下迅速发生断裂的性质。
3. 延展性和可塑性延展性是材料在拉伸过程中发生塑性变形的能力，即材料的伸长率。
可塑性是材料经过加工而改变形状的能力，通常用冷、热加工性能来衡量。
中国海洋大学本科生课程大纲课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修_、课程介绍1. 课程描述：本课程是机械类专业的技术基础课，为机械设讣、机械制造工艺学等机械类专业课程提供工程材料及其成型技术等方面的基本知识。
本课程的主要内容如下：（1）常用材料的成分、组织性能与成型工艺之间的关系及其用途。
（2）金属材料热处理（如：退火、正火、淬火、回火）和零件表面热处理的工艺特点及应用。
（3）常用工程材料的种类、牌号、性能及用途。
（4）常用工程材料成型工艺的种类、特点及其应用。
（5）典型机械零件材料及成型工艺的选用。
本课程学生应掌握材料与成型技术的基本原理、基本知识和工程应用的能力，了解工业产品的设讣、选材、加工三者之间的关系。
为后续专业课学习和毕业后从事机械设计•和制造方面的工作打下一定的工程材料选择和应用的基础。
2. 设讣思路：本课程以工程材料及其成型工艺为研究对象，用绕机械零部件设计和制造中的选材和成型两个主要环节，讲授工程材料及其成型工艺的基本知识，并将其应用到机械零部件的设讣和加工工艺中。
实践环节以金属材料的硬度实验、铁碳合金平衡组织的金相分析实验、碳钢的热处理实验为主。
通过学习本课程，使机械专业大学生了解工程材料的一般知识，了解常用材料的成分、组织性能与成型工艺之间的关系，培养学生具有使用和选择工程材料及成型工艺的能力，掌握制造金属零件基本成型工艺的基本知识。
开课依据：对毕业要求的能力支撑矩阵。
本课程是培养本科生从事机械设计和机械制造等领域丄作的专业基础课程，为达成机械设计制造及其自动化专业毕业生能力矩阵1.4、1.6、2.1、2.2、2.3、2.5项要求见下课程内容包括五个模块：工程材料的基础知识（工程材料的结构与性能、金属材料的凝固与固态相变）、金属材料热处理、金属材料、丄程材料的成型工艺、典型零件的材料及成型工艺选择。
（1）工程材料的基础知识本模块内容为本课程的理论基础，重点讲授两部分内容：1）工程材料的结构与性能：从丄程材料的微观结构探索其宏观性能，主要讲授原子（或分子）的相互作用、晶体材料和非晶态材料的原子排列等，并介绍工程材料的性能，为在机械设计中选择材料打下基础。
教案
学院机电工程学院
课程名称工程材料及成形技术基础适用专业机械类
课程类型专业基础课
2
工程材料及成形技术基础课程教案
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工程材料及成形技术基础课程教案。
(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σb、σs、σ0.2、HBS（W）、HRC、HRA、HV、δ、δ5、ψ、σ-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；共晶白口铁、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。
（四）钢的热处理１、热处理的概念、目的、种类。
２、钢加热时组织的转变：奥氏体化（以共析钢为例，其4个阶段）、晶粒的长大及控制（快速加热、短时间保温）。
３、钢冷却组织转变：过冷奥氏体的等温转变、C曲线及分析；过冷奥氏体连续冷却转变、马氏体转变。
工程材料及成形技术基础课课后习题参考答案第一章：1-1 机械零件在工作条件下可能承受哪些负荷？这些负荷对零件产生什么作用？答：机械零件在工作条件下可能承受到力学负荷、热负荷或环境介质的作用（单负荷或复合负荷的作用）。
力学负荷可使零件产生变形或断裂；热负荷可使零件产生尺寸和体积的改变，产生热应力，热疲劳，高温蠕变，随温度升高强度降低（塑性、韧性升高），承载能力下降；环境介质可使金属零件产生腐蚀和摩擦磨损两个方面、对高分子材料产生老化作用。
1-3 σs、σ0.2和σb含义是什么？什么叫比强度？什么叫比刚度？答：σs－P s∕F0,屈服强度，用于塑性材料。
σ0.2－P0.2∕F0,产生0.2％残余塑性变形时的条件屈服强度，用于无明显屈服现象的材料。
σb－P b∕F0,抗拉强度，材料抵抗均匀塑性变形的最大应力值。
比强度－材料的强度与其密度之比。
比刚度－材料的弹性模量与其密度之比。
思考１－１、１－２.2-3 晶体的缺陷有哪些？可导致哪些强化？答：晶体的缺陷有：⑴点缺陷——空位、间隙原子和置换原子，是导致固溶强化的主要原因。
⑵线缺陷——位错，是导致加工硬化的主要原因。
⑶面缺陷——晶界，是细晶强化的主要原因。
2-5 控制液体结晶时晶粒大小的方法有哪些？答：见P101.3.4.2液态金属结晶时的细晶方法。
⑴增加过冷度；⑵加入形核剂（变质处理）；⑶机械方法（搅拌、振动等）。
2-8 在铁-碳合金中主要的相是哪几个？可能产生的平衡组织有哪几种？它们的性能有什么特点？答：在铁-碳合金中固态下主要的相有奥氏体、铁素体和渗碳体。
可能产生的室温平衡组织有铁素体加少量的三次渗碳体（工业纯铁），强度低塑性好；铁素体加珠光体（亚共析钢），珠光体（共析钢），珠光体加二次渗碳体（过共析钢），综合性能好；莱氏体加珠光体加二次渗碳体（亚共晶白口铸铁），莱氏体（共晶白口铸铁），莱氏体加一次渗碳体（过共晶白口铸铁），硬度高脆性大。
思考题1. 铁-碳合金相图反映了平衡状态下铁-碳合金的成分、温度、组织三者之间的关系，试回答：⑴随碳质量百分数的增加，铁-碳合金的硬度、塑性是增加还是减小？为什么？⑵过共析钢中网状渗碳体对强度、塑性的影响怎样？⑶钢有塑性而白口铁几乎无塑性，为什么？⑷哪个区域的铁-碳合金熔点最低？哪个区域塑性最好？﹡⑸哪个成分结晶间隔最小？哪个成分结晶间隔最大？答：⑴随碳质量百分数的增加，硬度增加、塑性减小。
工程材料及成形技术基础课课后习题参考答案第一章：1-1 机械零件在工作条件下可能承受哪些负荷？这些负荷对零件产生什么作用？答：机械零件在工作条件下可能承受到力学负荷、热负荷或环境介质的作用（单负荷或复合负荷的作用）。
力学负荷可使零件产生变形或断裂；热负荷可使零件产生尺寸和体积的改变，产生热应力，热疲劳，高温蠕变，随温度升高强度降低（塑性、韧性升高），承载能力下降；环境介质可使金属零件产生腐蚀和摩擦磨损两个方面、对高分子材料产生老化作用。
1-3 σs、σ0.2和σb含义是什么？什么叫比强度？什么叫比刚度？答：σs－P s∕F0,屈服强度，用于塑性材料。
σ0.2－P0.2∕F0,产生0.2％残余塑性变形时的条件屈服强度，用于无明显屈服现象的材料。
σb－P b∕F0,抗拉强度，材料抵抗均匀塑性变形的最大应力值。
比强度－材料的强度与其密度之比。
比刚度－材料的弹性模量与其密度之比。
思考１－１、１－２.2-3 晶体的缺陷有哪些？可导致哪些强化？答：晶体的缺陷有：⑴点缺陷——空位、间隙原子和置换原子，是导致固溶强化的主要原因。
⑵线缺陷——位错，是导致加工硬化的主要原因。
⑶面缺陷——晶界，是细晶强化的主要原因。
2-5 控制液体结晶时晶粒大小的方法有哪些？答：见P101.3.4.2液态金属结晶时的细晶方法。
⑴增加过冷度；⑵加入形核剂（变质处理）；⑶机械方法（搅拌、振动等）。
2-8 在铁-碳合金中主要的相是哪几个？可能产生的平衡组织有哪几种？它们的性能有什么特点？答：在铁-碳合金中固态下主要的相有奥氏体、铁素体和渗碳体。
可能产生的室温平衡组织有铁素体加少量的三次渗碳体（工业纯铁），强度低塑性好；铁素体加珠光体（亚共析钢），珠光体（共析钢），珠光体加二次渗碳体（过共析钢），综合性能好；莱氏体加珠光体加二次渗碳体（亚共晶白口铸铁），莱氏体（共晶白口铸铁），莱氏体加一次渗碳体（过共晶白口铸铁），硬度高脆性大。
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。
4.3 电子产品制造工程材料与成形技术在电子产品制造中也有重要应用，如电路板的制造和焊接、塑料外壳的注塑成形等。
4.4 航空航天工程材料与成形技术在航空航天领域扮演着重要角色，如航空发动机的制造、航天器的结构成形等。
课程名称：工程材料及成形技术基础总学时： 64/48学时 (理论学时56/40)适用专业：机械设计制造及其自动化、机械电子工程/汽车服务工程一、课程的性质与任务《工程材料及成型技术基础》是研究机械零件的材料、性能及成形方法的综合性课程，是高等工科师范院校机械工程专业必修的专业基础课，其内容包括工程材料和成形技术基础两部分。
本课程是在修完高等数学、大学物理（含实验）和机械制图等课程的基础上开设的。
其任务是使学生掌握工程材料及成形技术的基本知识，为后继学习机械设计、模具制造工艺、先进制造技术和毕业设计等课程，培养专业核心能力；为今后从事职业学校机械类专业相关课程的教学，奠定必要的专业基础。
本课程教学开设了实验教学。
通过实验教学，在巩固和验证课程的基本理论知识的同时，拓展学生的创新思维，着重培养学生实践动手能力和创新能力。
二、课程教学基本要求1、获得有关材料学的基本理论与工程材料的一般知识，掌握常用工程材料的成分、热加工工艺与组织、性能及应用之间的相互关系，熟悉常用工程材料的种类、牌号与特点，使学生具备合理选用工程材料、热处理方法、妥善安排热处理工艺路线的基本能力。
2、初步掌握工程材料主要成形方法的基本原理与工艺特点，获得具有初步选择常用工程材料、成形方法的能力和进行工艺分析的能力。
3、具有综合运用工艺知识，初步分析零件结构工艺性的能力。
4、初步了解新材料、新技术、新工艺的特点和应用。
四、本课程的教学内容绪论一、材料科学的发展与地位：材料科学的发展通常是和人类文明联系在一起的。
古代文明：人类的发展史上，最先使用的工具是石器；新石器时代(公元前6000年～公元前5000年)烧制成陶器；东汉时期发明了瓷器；到了西汉时期, 炼铁技术又有了很大的提高，采用煤作为炼铁的燃料，这要比欧洲早1700多年。
在河南巩县汉代冶铁遗址中，发掘出20多座冶铁炉和锻炉。
炉型庞大，结构复杂，并有鼓风装置和铸造坑。
可见当年生产规模之壮观。
《工程材料与成形技术基础》教学大纲课程编号：课程名称: 工程材料与成形技术基础课程类别：专业基础课适用专业：各种机械类高职，本科专业先修课程：工程力学，机械制图，大学物理，工程力学本课程使用教材：《工程材料与成形技术基础》该教材为21世纪机械类课程系列教材，由鞠鲁粤主编，高等教育出版社出版。
（暂定，试用）本课程学分：3.5 学时：60一、课程的性质和任务本课程主要学习机械工程中常用的各种工程材料，包括金属材料和非金属材料，各种工程材料的简要性能及其成形方法（热处理，铸造，锻压，焊接，非金属材料的成形等）。
由于该课程实践性很强，在组织课堂教学时，应该注意理论联系实际，必要时应该组织学生到相关工厂参观生产现场，或者组织学生观看生产现场的实况录像。
二、课程教学内容的基本要求、重点和难点及学时分配学时分配：（建议）绪论 2 学时第一章工程材料18学时第二章铸造成形9学时第三章锻压成形9学时第四章焊接成形8学时第五章非金属材料及成形8学时第六章快速成形4学时第七章零件毛抷选择0学时总结及机动2学时各章的主要讲授内容：绪论2学时简要的介绍目前在工程中广泛使用的各种材料（包括金属材料和非金属材料）的种类及其成形的方法，以及当前的研究方向。
第一章工程材料18学时重点讲授：各种材料的应用现状及其发展趋势；固体材料的性能指标；金属材料的结构；金属的结晶；二元合金；铁碳合金；碳钢；铸铁；钢材热处理；合金钢；以及各种非铁金属材料。
第二章铸造成形9学时主要讲授：铸件的成形原理；砂型铸造方法；各种特种铸造方法；目前的铸造发展趋势。
第三章锻压成形9学时主要讲授：金属材料锻压工艺中的锻造加工工艺（包括：自由锻，模锻和胎模锻等）；板料的冲压加工工艺（包括冲裁加工，弯曲加工，拉深加工等）；以及目前的锻压新技术。
第四章焊接成形8学时主要讲授：金属材料的焊接加工原理，常用的焊接加工方法；陶瓷材料的焊接方法；材料的切割分离加工；胶接加工以及目前焊接加工的新发展。
课程名称：工程材料及成形技术基础总学时： 64/48学时 (理论学时56/40)适用专业：机械设计制造及其自动化、机械电子工程/汽车服务工程一、课程的性质与任务《工程材料及成型技术基础》是研究机械零件的材料、性能及成形方法的综合性课程，是高等工科师范院校机械工程专业必修的专业基础课，其内容包括工程材料和成形技术基础两部分。
本课程是在修完高等数学、大学物理（含实验）和机械制图等课程的基础上开设的。
其任务是使学生掌握工程材料及成形技术的基本知识，为后继学习机械设计、模具制造工艺、先进制造技术和毕业设计等课程，培养专业核心能力；为今后从事职业学校机械类专业相关课程的教学，奠定必要的专业基础。
本课程教学开设了实验教学。
通过实验教学，在巩固和验证课程的基本理论知识的同时，拓展学生的创新思维，着重培养学生实践动手能力和创新能力。
二、课程教学基本要求1、获得有关材料学的基本理论与工程材料的一般知识，掌握常用工程材料的成分、热加工工艺与组织、性能及应用之间的相互关系，熟悉常用工程材料的种类、牌号与特点，使学生具备合理选用工程材料、热处理方法、妥善安排热处理工艺路线的基本能力。
2、初步掌握工程材料主要成形方法的基本原理与工艺特点，获得具有初步选择常用工程材料、成形方法的能力和进行工艺分析的能力。
3、具有综合运用工艺知识，初步分析零件结构工艺性的能力。
4、初步了解新材料、新技术、新工艺的特点和应用。
四、本课程的教学内容绪论一、材料科学的发展与地位：材料科学的发展通常是和人类文明联系在一起的。
古代文明：人类的发展史上，最先使用的工具是石器；新石器时代(公元前6000年～公元前5000年)烧制成陶器；东汉时期发明了瓷器；到了西汉时期, 炼铁技术又有了很大的提高，采用煤作为炼铁的燃料，这要比欧洲早1700多年。
在河南巩县汉代冶铁遗址中，发掘出20多座冶铁炉和锻炉。
炉型庞大，结构复杂，并有鼓风装置和铸造坑。
可见当年生产规模之壮观。
三次产业革命：产业经济迅猛发展是以新材料的发现为依托的。
如：半导体材料等。
知识经济时代：进入21世纪，被称为现代科学技术四大支柱领域的材料、信息、能源和生物工程得到了前所未有的重视和发展。
材料作为人类生产和社会发展的物质基础，占有十分重要的地位。
我国在新材料新工艺的研究和应用方面取得重大成果：航空、航天事业迅速崛起，带动航空、航天材料的发展。
北京奥运会主会场“鸟巢”结构设计奇特新颖，钢结构最大跨度达到343米。
如果使用普通钢材，厚度至少要达到220毫米。
这样一来，“鸟巢”钢材重量将超过8万吨。
从工程的实际需求出发，Q460是最好的选择。
需要的大约是4.3万吨高质量钢材 －－低合金高强度钢 。
二、材料分类： 材料按工业工程来分类：机械工程材料，土建工程材料，电子材料等等；本课程主要涉及的是机械工程材料 三、金属材料及其学习方法金属材料的性能均其化学成分、显微组织及加工工艺之间的关系． 四、这门课的主要内容： 工程材料：金属材料（主要）、非金属材料（次要）主线：性能与化学成分、组织和热处理工艺之间关系 成型技术：铸、锻、焊；非金属材料 实验： 性能测试、材料热处理第一章 工程材料结构与性能1.1 材料原子(或分子)的相互作用各种工程材料是由各种不同的元素组成，由不同的原子、离子或分子结合而成。
原子、离子或分子之间的结合力称为结合键。
一般可把结合键分为离子键、共价健、金属键和分子键四种。
一、离子键当周期表中相隔较远的正电性元素原子和负电性元素原子接触时，前者失去最外层价电子变成带正电荷的正离子，后者获得电子变成带负电荷的满壳层负离子。
正离子和负离子由飞船 运载火箭卫星 歼10战斗机静电引力相互吸引；同时当它们十分接近时发生排斥，引力和斥力相等即形成稳定的离子键。
NaCl、CaO、Al2O3等由离子键组成。
离子键的结合力很大，因此离子晶体的硬度高，强度大，热膨胀系统小，都是良好的绝缘体。
在离子键结合中，由于离子的外层电子比较牢固地被束缚，可见光的能量一般不足以使其受激发，因而不吸收可见光，所以典型的离子晶体是无色透明的。
二、共价键处于周期表中间位置的三、四、五价元素，原子既可能获得电子变为负离子，也可能丢失电子变为正离子。
当这些元素原子之间或与邻近元素原子形成分子或晶体时，以共用价电子形成稳定的电子满壳层的方式实现结合。
这种由共用价电子对产生的结合键叫共价键。
最具有代表性的共价晶体为金刚石。
金刚石由碳原子组成，每个碳原子贡献出4个价电子与周围的4个碳原子共有，形成4个共价键，构成正四面体：一个碳原子在中心，与它共价的另外4个碳原子在4个顶角上。
硅、锗、锡等元素也可构成共价晶体。
属于共价晶体的还有SiC、Si3N4、BN等化合物。
三、金属键周期表中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ族元素的原子在满壳层外有一个或几个价电子。
原子很容易丢失其价电子而成为正离子。
被丢失的价电子不为某个或某两个原子所专有或共有，而是为全体原子所公有。
这些公有化的电子叫做自由电子，它们在正离子之间自由运动，形成所谓电子气。
正离子在三维空间或电子气中呈高度对称的规则分布。
正离子和电子气之间产生强烈的静电吸引力，使全部离子结合起来。
这种结合力就叫做金属键。
在金属晶体中，价电子弥漫在整个体积内，所有的金属离子皆处于相同的环境之中，全部离子(或原子)均可被看成是具有一定体积的圆球，所以金属键无所谓饱和性和方向性。
金属由金属键结合，因此金属具有下列特性：1. 良好的导电性和导热性。
金属中有大量自由电子存在，当金属的两端存在电势差或外加电场时，电子可以定向地流动，使金属表现出优良的导电性。
金属的导热性很好，一是由于自由电子的活动性很强，二是依靠金属离子振动的作用而导热。
2. 正的电阻温度系数。
即随温度升高电阻增大。
绝大多数金属具有超导性，即在温度接近于绝对零度时电阻突然下降，趋近于零。
3. 不透明并呈现特有的金属光泽。
金属中的自由电子能吸收并随后辐射出大部分投射到表面的光能。
4. 良好的塑性变形能力，金属材料的强韧性好。
金属键没有方向性，原子间也没有选择性，所以在受外力作用而发生原子位置的相对移动时，结合键不会遭到破坏。
四、分子键原子或分子之间是靠范特瓦尔斯力结合起来，这种结合键叫分子键。
在含氢的物质，特别是含氢的聚合物中，一个氢原子可同时和两个与电子亲合能力大的、半径较小的原子(如F、O、N等)相结合, 形成所谓氢键。
氢健是一种较强的、有方向性的范特瓦尔斯键。
其产生的原因是由于氢原子与某一原子形成共价健时，共有电子向那个原子强烈偏移，使氢原子几乎变成一半径很小的带正电荷的核，因而它还可以与另一个原子相吸引。
1.2 晶体材料的原子排列1.2.1 理想晶体结构常见的金属晶体结构：（1）体心立方晶格：纯铁（912度以下）Cr、M。
、W、V、K等。
（2）面心立方晶格Cu、A1、Au、（3）排六方晶格•Be、Mg、Zn1.2.2 实际晶体结构1．单晶体与多晶体单晶体：结晶方位完全一致的晶体称为“单晶体”：单晶体具有各向异性多晶体：实际金属结构是有许多单晶体组成：晶粒。
多晶粒组成的晶体结构称为多晶体。
多晶体呈现各向同性2．晶体缺陷(I)点缺陷：间隙原子；置换原子；(2)线缺陷：即位错，在晶体中，有一列或若干列原子发生了有规律的错排现象。
(3)面缺陷：金属中的晶界和亚晶界1.3 合金的晶体结构1.3.1 合金的相、组织及其关系相是指合金中具有相同的物理、化学性能，并与其余部分以界面分开的物质部分固态合金中有两类基本相：固溶体和金属化合物组织：将一小块金属材料用金相砂纸磨光后进行抛光, 然后用侵蚀剂侵蚀, 即获得一块金相样品。
在金相显微镜下观察，可以看到金属材料内部的微观形貌。
这种微观形貌称做显微组织(简称组织)。
是合金的微观形态。
1.3.2 固溶体置换固溶体间隙固溶体1.3.3 金属间化合物：金属化合物一般熔点较高, 硬度高, 脆性大。
合金中含有金属化合物时, 强度、硬度和耐磨性提高, 而塑性和韧性降低。
Fe3C是钢铁中的一种重要的间隙化合物，又称为渗碳体．具有复杂的斜方晶格，它作为强化相对钢铁材料的性能有重大的影响。
1.3.4 合金性能实际金属的强化机制1 固溶体与固溶强化－－－－点缺陷2位错强化－－－－－－－－线缺陷3细晶强化－－－－－－－－面缺陷4化合物与第二相强化－－－体缺陷1.4 高聚物的结构1.4.1 大分子链的结构线型结构：线型结构是由许多链节联成一条长链体型结构：体型结构是分子链与分子链之间有许多链节相互交联在一起，形成网状或立体结构1.5 陶瓷的结构1.7.工程材料的力学性能常见的有强度(屈服强度、断裂强度、疲劳强度等)、硬度、塑性、冲击韧性和断裂韧性等。
强度：是指在外力作用下材料抵抗变形和断裂的能力，是材料最重要、最基本的力学性能指标之一。
屈服强度：表示材料抵抗微量塑性的能力抗拉强度：反映了材料产生最大均匀变形的抗力塑性：材料在外力作用下，产生塑性变形而不断裂的性能称为塑性。
硬度：在外力作用下材料抵抗局部塑性变形的能力。
（1）布氏硬度: HB /HBS（2）洛氏硬度: HRC/HRB/HRA（3）维氏硬度: HV性能指标工程意义：结合材料的拉伸试验引出材料的抗拉强度和屈服强度的概念，这两个指标在工程设计中的意义。
一个是设计机械零件的强度指标，一个是安全性指标（配合延伸率）。
硬度是材料局部强度的指标。
疲劳是材料在循环作用下的安全指标。
断裂韧性也是材料安全性指标，这一指标更注重材料缺陷方面的安全性。
第二章金属材料的凝固与固态相变2.1 纯金属的结晶2.1.1 凝固的基本概念结晶：原子由近程有序状态转变为长程有序状态的过程。
过冷度概念: 理论结晶温度T0与开始结晶温度Tn之差叫做过冷度，用ΔT表示。
结晶的必要和充分条件是具有一定的过冷度2.1.2 金属的结晶金属的结晶过程：形核和长大两个过程。
自发形核（均质形核）、非自发形核（异质形核）影响形核和长大的因素：(1)过冷度的影响(2)难熔杂质的影响晶粒大小及控制方法。
1)增大过冷度2)变质处理2.1.3 材料的同素异构现象晶体的同素异构：有些晶体随着外界条件(如温度、压力)的变化而具有不同类型的晶体结构，称为同素异构现象。
铁发生同素异构转变，不仅晶体结构发生变化，而且体积也发生改变，这是钢铁可进行热处理主要原因。
2.2 合金的凝固2.2.1 二元合金相图与凝固1． 匀晶相图；两组元在液态和固态均能无限互溶所构成的相图称为二元匀晶相图。
杠杆定律：设合金的质量为Q 合金 , 其中 Ni 质量分数为b%, 在 T1温度时, L 相中的 Ni 质量分数为a%, α相中的Ni 质量分数为c%。
则合金中含Ni 的总质量=L 相中含Ni 的质量+ α相中含Ni 的质量即因为所以化简后得c-b 为线段 bc 的长度; b-a 为线段 ab 的长度。
