金属材料组织与性能的控制2

金属材料组织和性能的关系力学性能是金属材料在承受外来载荷时所表达出来的性能，下面是的一篇探究金属材料组织和性能关系的，欢迎阅读查看。

金属材料一般是指纯金属和具有金属特征的合金材料。

金属材料大致可以分为黑色金属和有色金属，黑色金属主要就是指钢铁产品，众所周知这也是目前我国工业化生产过程中最普遍和重要的金属材料。

相比黑色金属，有色金属在我国因其含量较少且加工难度相对而言比较大，使用范围就有所局限，所以它只会用于特殊零件的生产。

金属材料种类众多，性能各异，由此看来，在机械加工的过程中要根据实际需要选择适宜的金属材料和加工工艺，就需要我们尽可能多地掌握金属材料的组织和性能及两者之间的关系。

使用性能，顾名思义就是金属材料在应用过程中所展现出来的性能，主要包含力学性能、物理性能和化学性能，使用性能直接决定了金属材料的应用环境和使用寿命。

1.1金属材料组织与力学性能之间的关系力学性能是金属材料在承受外来载荷时所表达出来的性能。

就拿最常接触的铁碳合金来说它有5种根本组织，分别为铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体。

铁素体强度和硬度低，塑性和韧性好;奥氏体塑性好，适合压力加工，强度和硬度比较高;渗碳体是铁和碳所组成的金属化合物，硬度高、脆性大;珠光体是铁素体和渗碳体组成的其力学性能介于两者之间;莱氏体是奥氏体和渗碳体组成的，其硬度高、塑性差。

可见不同的材料组织在性能上会有明显差异，碳含量低，它的强度和硬度就低，可是其塑性和韧性却相反。

随着碳含量的增加，材料组织中珠光体的量变多，也就使得钢的强度和硬度增加，当然塑性和韧性就会有所降低。

总的来说，不管是通过上述方法还是采用冷拉拔或热处理等方法改变金属材料的组织，都会使得原材料展现出与之前完全不同的性能。

1.2金属材料组织与物理性能之间的关系不同的金属材料是有其使用范围的，它会在不同的条件下表现出不同的物理性能，比方钢在1538。

C时会由固体状态向液体状态转变。

导热性是金属材料重要的物理性能，金属材料导热性比非金属好，金属中导热性最好的莫过于银，但在实际生产中我们会选择性价比更高的铜或铝来做原材料。

第一章材料的结构与性能一、材料的性能（一）名词解释弹性变形：去掉外力后，变形立即恢复的变形为弹性变形。

塑性变形：当外力去除后不能够恢复的变形称为塑性变形。

冲击韧性：材料抵抗冲击载荷而不变形的能力称为冲击韧性。

疲劳强度：当应力低于一定值时，式样可经受无限次周期循环而不破坏，此应力值称为材料的疲劳强度。

σ为抗拉强度，材料发生应变后，应力应变曲线中应力达到的最大值。

bσ为屈服强度，材料发生塑性变形时的应力值。

sδ为塑性变形的伸长率，是材料塑性变形的指标之一。

HB：布氏硬度HRC：洛氏硬度，压头为120°金刚石圆锥体。

（二）填空题1 屈服强度、抗拉强度、疲劳强度2 伸长率和断面收缩率，断面收缩率3 摆锤式一次冲击试验和小能量多次冲击试验， U型缺口试样和V型缺口试样4 洛氏硬度，布氏硬度，维氏硬度。

5 铸造、锻造、切削加工、焊接、热处理性能。

（三）选择题1 b2 c3 b4 d f a （四）是非题 1 对 2 对 3错 4错（五）综合题 1 最大载荷为2805.021038.5πσ⨯=F b断面收缩率%10010810010⨯-=-=A A A ϕ 2 此题缺条件，应给出弹性模量为20500MP,并且在弹性变形范围内。

利用虎克定律 320℃时的电阻率为13.0130℃时的电阻率为18.01二、材料的结合方式 （一）名词解释结合键：组成物质的质点(原子、分子或离子)间的相互作用力称为结合键，主要有共价键、离子键、金属键、分子键。

晶体：是指原子在其内部沿三维空间呈周期性重复排列的一类物质。

非晶体：是指原子在其内部沿三维空间呈紊乱、无序排列的一类物质。

近程有序：在很小的范围内(一般为几个原子间距)存在着有序性。

（二）填空题1 四，共价键、离子键、金属键、分子键。

2 共价键和分子键，共价键，分子键。

3 强。

4 强。

（三）选择题1 a2 b3 a（四）是非题1 错2 错3 对4 错（五）综合题1晶体的主要特点：○1结构有序；○2物理性质表现为各向异性；○3有固定的熔点；○4在一定条件下有规则的几何外形。

金属材料的微观组织与性能演变分析金属材料是现代工业中使用最广泛的一类材料之一，其应用范围广泛，涉及到机械、电子、航空、交通、建筑等多个领域。

金属材料的性能是取决于其微观组织的，因此，对于金属材料的微观组织与性能演变的分析至关重要。

一、金属材料的微观组织金属材料的微观组织包括晶体结构、晶粒大小、晶粒形状、晶界及缺陷等。

其中，晶体结构是金属材料微观组织的最基本组成部分。

晶体结构的类型有多种，包括体心立方结构、面心立方结构和简单立方结构等。

这些结构的不同会对金属材料的性能产生影响。

晶粒大小是指金属材料中晶粒的尺寸大小。

晶粒的大小会影响金属材料的塑性和韧性。

一般来说，晶粒大小越小，金属材料的韧性会越好。

晶粒形状也会对金属材料的性能产生影响。

例如，方形晶粒的金属材料在某些方面具有更好的韧性和延展性。

晶界是晶体之间的边界。

晶界的存在会对金属材料的性能产生影响。

如果晶界包含太多的缺陷，金属材料的塑性和韧性就会降低。

另一方面，晶界也可以增加金属材料的硬度和强度。

缺陷是指金属材料中的缺陷和错误，例如裂缝、夹杂和脆断等。

这些缺陷会影响金属材料的塑性和韧性，并降低其强度和硬度。

二、金属材料的性能演变金属材料的性能演变是指在使用过程中，由于外部应力和环境变化，金属材料的微观组织和性能发生变化的过程。

性能演变的过程是一个复杂的过程，涉及到多种因素。

塑性变形是金属材料在外部力作用下的一种变形方式。

在工程应用中，金属材料的塑性变形是一种非常重要的变形方式。

塑性变形过程中，金属材料的晶粒会发生滑移和屈曲。

这些变化会导致晶界的移动和位错的形成，并影响晶界的性质。

疲劳变形是金属材料在反复加载下的变形过程。

在疲劳变形过程中，金属材料的组织会发生微观级别的变化，从而导致金属材料的性能发生变化。

一般来说，疲劳变形会导致金属材料的硬度和强度降低，同时增加塑性和韧性。

蠕变是金属材料在长时间高温和高应力下的变形过程。

在蠕变过程中，金属材料的微观组织会发生相当大的变化，最终导致金属材料形状的失真和破坏。

热处理工艺对于金属材料组织与性能的影响随着工业发展的步伐，金属材料作为工业生产的基础材料，在各个领域中发挥着不可替代的作用。

而热处理工艺作为提高材料性能的一种重要方法，也越来越受到人们的关注。

本文将对于热处理工艺对于金属材料组织与性能的影响进行探讨。

一、热处理工艺对于金属材料组织的影响热处理工艺可以通过控制温度和时间的方式，使金属材料在高温状态下经历一系列相变和组织变化，从而改变其原有的组织结构。

具体而言，热处理工艺对于金属材料组织的影响主要表现在以下几个方面。

1. 晶粒尺寸的变化晶粒尺寸是金属材料组织结构中的重要参数，它可以直接影响到材料的物理和力学性质。

热处理工艺可以通过晶界的特性改变晶体尺寸，从而控制晶粒的尺寸。

例如，高温下快速冷却可以促进晶粒的细化，而长时间保温则有利于晶粒的长大。

2. 组织结构的变化金属材料的组织结构除了晶粒尺寸外，还包括晶界分布、相的含量和分布等多个方面。

热处理工艺可以通过控制温度和时间的方式，使材料经历相应的相变和组织变化，从而得到不同的组织结构。

例如，热处理可以促进晶界的清晰化，在不同的温度下调节相的比例，从而得到具有不同性质的材料。

3. 残余应力的消除在金属加工过程中，会产生大量的残余应力，这些应力会对材料的物理和力学性质产生影响。

热处理工艺可以通过改变材料的组织结构，促进残余应力的释放和消除，从而提高材料的性能和寿命。

二、热处理工艺对于金属材料性能的影响热处理工艺可以通过改变材料的组织结构，从而影响材料的物理和力学性质。

具体而言，热处理工艺对于金属材料性能的影响主要表现在以下几个方面。

1. 强度和硬度热处理可以使金属材料得到更为细致和均匀的组织结构，从而提高其硬度和强度。

例如，通过快速冷却可以促进晶粒细化，增强材料的塑性和韧性，同时也可以提高材料的屈服强度和硬度。

2. 韧性和延展性金属材料的韧性和延展性与其晶界分布和相的含量有很大关系，热处理可以通过调节晶界的特性和改变相的比例，从而提高材料的韧性和延展性。

习题一材料的结构与性能（二）填空题1．金属晶体中最主要的面缺陷是___晶界____。

2．γ-Fe、α-Fe的一个晶胞内的原子数分别为__4_、___2_。

（三）选择题1．晶体中的位错属于____ c ___。

a．体缺陷b．面缺陷c．线缺陷d．点缺陷2．两组元组成固溶体，则固溶体的结构____ a ___。

a．与溶剂相同b．与溶剂、溶质都不相同c．与溶质相同d．是两组元各自结构的混合3．间隙固溶体与间隙化合物的___ d ______。

a．结构相同，性能不同b．结构不同，性能相同c．结构相同，性能也相同d．结构和性能都不相同（四）是非题1．金属多晶体是由许多结晶方向相同的多晶体组成。

×2．形成间隙固溶体的两个元素可形成无限固溶体。

×3．间隙相不是一种固溶体，而是一种金属间化合物。

√三、金属材料的性能（二）填空题1．材料常用的塑性指标有____断后伸长率(δ)___和_断面收缩率(ψ)______两种，2．检测淬火钢成品件的硬度一般用__HRC_____硬度，检测退火件、正火件和调质件的硬度常用__HRB_____硬度。

3．材料的工艺性能是指_铸造性能______、_锻压性能______、_焊接性能______、_切削加工性能______、_热处理工艺性能______。

（三）选择题1．在作疲劳试验时，试样承受的载荷为__ c ____。

a．静载荷b．冲击载荷c．交变载荷2．洛氏硬度C标尺使用的压头是___ b ___。

a．淬硬钢球b．金刚石圆锥体c．硬质合金球（四）是非题1．材料的强度高，其硬度就高，所以刚度大。

×2．碳的质量分数越高，焊接性能越差。

√3．钢的铸造性能比铸铁好，故常用来铸造形状复杂的工件。

×第二章金属材料的组织与性能的控制二、填空题1．结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的。

这两个过程是__形核___ 和__长大___ 。

2．当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是_促使非自发形核(细化晶粒)____ 。