第一章金属材料的基本知识

18.金属的塑性变形是在切应力作用下，主要通过滑移来进行的；金属中的位错密度越高，则其强度越高，塑性越差。

19.金属结晶的必要条件是一定的过冷度，金属结晶时晶粒的大小主要决定于其形核率。

20.用于制造渗碳零件的钢称为渗碳钢，零件渗碳后，一般需要经过淬火+低温回火才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。

21.珠光体是铁素体和渗碳体组成的机械混合物22.冷变形金属在加热时随加热温度的升高，其组织和性能的变化分为3个阶段，即回复、再结晶、晶粒长大。

23.在实际生产中，常采用加热的方法使金属发生再结晶，从而再次获得良好塑性，这种工艺操作称为再结晶退火。

24.从金属学的观点来看，冷加工和热加工是以再结晶温度为界限区分的25.随着变形量的增加，金属的强度和硬度显著提高，塑性和韧性明显下降，这种现象叫做加工硬化。

26.实验室里开了六个电炉，温度分别为910℃、840℃、780℃、600℃、400℃、200℃，现有材料15钢、45钢、T12钢。

问：若要制作轴，一般选用45钢；进行调质处理（淬火+高温回火）；获得回火索氏体；淬火为了获得马氏体，提高钢的强度、硬度和耐磨性，高温回火是为了去除淬火应力，得到稳定的组织，提高综合力学性能，保持较高强度的同时，具有良好的塑性和韧性。

27.Fe-Fe3C相图ECF、PSK的含义，亚共析钢从液态缓慢冷却到室温时发生的组织转变过程：L、L+A、A、A+F、P+F 塑性变形阻力增强，强度、硬度提升，固溶强化。

低碳钢的拉伸曲线：实际结晶温度低于理论结晶温度的现象称为过冷。

理论结晶温度与实际结晶温度之差为过冷度。

冷却速度越大，过冷度越大。

第二章铸造1.灰铸铁的组织是钢的基体加片状石墨。

它的强度比σb比钢低得多，因为石墨的强度极低，可以看作是一些微裂纹，裂纹不仅分割了基体，而且在尖端处产生应力集中，所以灰铸铁的抗拉强度不如钢。

2.灰铸铁为什么在生产中被大量使用？灰铸铁抗压强度较高，切削加工性良好，优良的减摩性，良好的消振性，低的缺口敏感性，优异的铸造性能。

金属材料与热处理教案第一章：金属材料的概述教学目标：1. 了解金属材料的定义和分类。

2. 掌握金属材料的性质和用途。

教学内容：1. 金属材料的定义：金属材料是指由金属元素或金属合金组成的材料。

2. 金属材料的分类：金属材料主要包括纯金属和合金两大类。

3. 金属材料的性质：金属材料具有优良的导电性、导热性和韧性等。

4. 金属材料的用途：金属材料广泛应用于建筑、机械、电子等领域。

教学活动：1. 引入金属材料的概念，引导学生思考金属材料的日常应用。

2. 介绍金属材料的分类，让学生了解不同类型的金属材料。

3. 通过实例讲解金属材料的性质，如导电性、导热性和韧性等。

4. 探讨金属材料的用途，让学生了解金属材料在各个领域的重要性。

第二章：金属的结晶与晶体结构教学目标：1. 了解金属的结晶过程和晶体结构。

2. 掌握金属的晶体类型和性质。

教学内容：1. 金属的结晶过程：金属从液态转变为固态的过程称为结晶。

2. 金属的晶体结构：金属晶体主要由金属原子通过金属键相互连接而成。

3. 金属的晶体类型：金属晶体主要分为面心立方晶格和体心立方晶格两种类型。

4. 金属的晶体性质：不同晶体结构的金属具有不同的性质，如硬度和延展性等。

教学活动：1. 引入金属的结晶过程，引导学生了解结晶的基本概念。

2. 介绍金属的晶体结构，让学生掌握金属原子的排列方式。

3. 通过示意图讲解金属的晶体类型，如面心立方晶格和体心立方晶格。

4. 探讨金属的晶体性质，让学生了解不同晶体结构对金属性质的影响。

第三章：金属的塑性变形与再结晶教学目标：1. 了解金属的塑性变形和再结晶过程。

2. 掌握金属的塑性变形方式和再结晶的条件。

教学内容：1. 金属的塑性变形：金属在外力作用下发生形状改变而不断裂的过程。

2. 金属的塑性变形方式：主要包括拉伸、压缩、弯曲和扭转等。

3. 再结晶：金属在加热和冷却过程中，晶体结构发生改变的现象。

4. 再结晶的条件：再结晶发生的温度、应变量和时间等因素。

第一章金属材料基础知识1、什么是强度？材料强度设计的两个重要指标分别是什么？2、什么是塑性？塑性对材料的使用有何实际意义？3、绘出简化后的Fe-Fe3C相图。

4、根据Fe-Fe3C相图，说明下列现象的原因。

（1）含碳量1%的铁碳合金比含碳量0.5%的铁碳合金的硬度高。

（2）一般要把钢材加热到1000~1250℃高温下进行锻轧加工。

（3）靠近共晶成分的铁碳合金的铸造性能好。

5、随着含碳量的增加，钢的组织性能如何变化？6、铁碳相图中的几个单相分别是什么？其本质及性能如何？第二章钢的热处理原理1、何谓奥氏体？简述奥氏体转变的形成过程及影响奥氏体晶粒长大的因素。

奥氏体晶粒的大小对钢热处理后的性能有何影响？2、什么是过冷奥氏体与残余奥氏体。

3、为什么相同含碳量的合金钢比碳素钢热处理的加热温度要高、保温时间要长？4、画出共析钢过冷奥氏体等温转变动力学图。

并标出：（1）各区的组织和临界点（线）代表的意义；（2）临界冷却曲线；，S，T＋M组织的冷却曲线。

（3）分别获得M、P、B下5、什么是第一类回火脆性和第二类回火脆性？如何消除？6、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℃，780℃，860℃，1100℃。

7、马氏体的本质是什么？它的硬度为什么很高？是什么因素决定了它的脆性？8、简述随回火温度升高，淬火钢在回火过程中的组织转变过程与性能的变化趋势。

第三章钢的热处理工艺1、简述退火的种类、目的、用途。

2、什么是正火？正火有哪些应用？3、什么是淬火，淬火的主要目的是什么？4、什么是临界冷却速度？它与钢的淬透性有何关系？5、什么是表面淬火？表面淬火的方法有哪几种？表面淬火适应于什么钢？简述钢的表面淬火的目的及应用。

6、有一具有网状渗碳体的T12钢坯，应进行哪些热处理才能达到改善切削加工性能的目的？试说明热处理后的组织状态。

7、简述化学热处理的几个基本过程。

渗碳缓冷后和再经淬火回火后由表面到心部是由什么组织组成？8、什么是钢的淬透性和淬硬性？影响钢的淬透性的因素有哪些？如何影响？9、过共析钢一般在什么温度下淬火？为什么？10、将共析钢加热至780℃，经保温后，请回答：（1）若以图示的V1、V2、V3、V4、V5和V6的速度进行冷却，各得到什么组织？（2）如将V1冷却后的钢重新加热至530℃，经保温后冷却又将得到什么组织？力学性能有何变化？11、甲、乙两厂生产同一种零件，均选用 45 钢，硬度要求 220 ～ 250HBS 。

第一章金属材料基础知识一、填空题1．金属材料一般可分为钢铁材料和非铁金属两类。

2. 钢铁材料是铁和碳的合金。

3．钢铁材料按其碳的质量分数w（C）(含碳量)进行分类，可分为工业纯铁；钢和白口铸铁或（生铁）。

4．生铁是由铁矿石原料经高炉冶炼而得的。

高炉生铁一般分为炼钢生铁和铸造生铁两种。

5．现代炼钢方法主要有氧气转炉炼钢法和电弧炉炼钢法。

6．根据钢液的脱氧程度不同，可分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢。

7．机械产品的制造一般分为设计、制造与使用三个阶段。

8．钢锭经过轧制最终会形成板材、管材、型材、线材和其他材料等产品。

9．金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。

10．使用性能包括力学性能、物理性能和化学性能。

11．填出下列力学性能指标的符号：屈服点σs 、洛氏硬度A标尺HRC、断后伸长率δ5或δ10、断面收缩率ψ、对称弯曲疲劳强度σ-1。

12．金属疲劳断裂的断口由裂纹源、裂纹扩展区和最后断裂区组成。

13．铁和铜的密度较大，称为重金属；铝的密度较小，则称为轻金属。

14．金属的化学性能包括耐蚀性、抗氧化性和化学稳定性等。

15．金属晶格的基本类型有体心立方晶格、面心立方晶格与密排立方晶格三种。

16．实际金属的晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷三类。

17．金属结晶的过程是一个晶核的形成和晶核的长大的过程。

18．金属结晶时冷却速度越大，过冷度越大，金属的实际结晶温度越低。

19．金属的晶粒愈细小，其强度、硬度越高，塑性、韧性越好。

20．合金的晶体结构分为固溶体、金属化合物与机械混合物三种。

21．根据溶质原子在溶剂晶格中所占据的位置不同，固溶体可分为间隙固溶体和置换固溶体两类。

22．在金属铸锭中，除存在组织不均匀外，还常有缩孔、气泡、偏析及夹杂等缺陷。

23．填写铁碳合金基本组织的符号：奥氏体A；铁素体F；渗碳体Fe3C或Cm；珠光体P；高温莱氏体 Ld ；低温莱氏体 Ld′。

24．奥氏体在1148℃时碳的质量分数可达 2.11%，在727℃时碳的质量分数为0.77%。

机械制造基础复习第一篇 金属材料的基本知识第一章 金属材料的主要性能1. 力学性能、强度、塑性、硬度的概念? 表示方法？力学性能: 材料在受到外力作用下所表现出来的性能。

如：强度、 塑性、 硬度 等。

（1）强度：材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。

○1屈服点σs (或屈服强度) : 试样产生屈服时的应力，单位MPa ；屈服点计算公式 0A F ss =σF s ——试样屈服时所承受的最大载荷，单位N ；A 0——试样原始截面积，单位mm 2。

○2抗拉强度σb ：试样在拉断前所能承受的最大应力。

抗拉强度计算公式0A F bb =σF b ——试样拉断前所承受的最大载荷(N)A 0——试样原始截面积( mm 2)（2）塑性：材料在力的作用下，产生不可逆永久变形的能力。

○1伸长率δ : 试样拉断后标距的伸长量ΔL 与原始标距L 0的百分比。

%10001⨯-=L L L δL 0——试样原始标距长度，mm ；L 1——试样拉断后的标距长度，mm 。

○2断面收缩率ψ : 试样拉断后，缩颈处截面积的最大缩减量与原始横截面积A 0的百分比。

%100010⨯-=A A A ψA 0——试样的原始横截面积，mm 2；A 1——试样拉断后，断口处横截面积，mm 2。

说明：δ、ψ值愈大，表明材料的塑性愈好。

（3）硬度：材料表面抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕、划痕的能力。

HBS 布氏硬度HB HBW常用测量硬度的方法 HRA洛氏硬度HR HRBHRC符号HBS 表示钢球压头测出的硬度值，如:120HBS 。

HBW 表示硬质合金球压头测出的硬度值。

HBS(W)＝压入载荷F （Ｎ）／压痕表面积（mm 2）布氏硬度的特点及应用：硬度压痕面积较大，硬度值比较稳定。

压痕较大，不适于成品检验。

通常用于测定灰铸铁、非铁合金及较软的钢材。

洛氏硬度的特点及应用：测试简便、且压痕小，几乎不损伤工件表面，用于成品检验。

所测硬度值的重复性差。

金属材料绪论1、金属：由单一元素组成的具有特殊的光泽、延展性、导电性、导热性的物质。

如：金、银、铜、铁、锰、锌、铝等。

2、合金：是指由一种金属元素与其它金属元素或非金属元素通过熔炼或其它方法合成的具有金属特性的材料。

3、金属材料是金属及其合金的总称。

4、材料的成分和热处理决定其组织，组织决定其性能，性能决定用途。

第一章金属的结构与结晶§1-1金属的晶体结构1、自然界中绝大多数固态物质是晶体，少数为非晶体。

所有金属都是晶体。

2、晶体：原子呈有序，有规则排列的物质。

例：所有金属，石英，云母，明矾，食盐，糖，味精，硫酸铜。

晶体的性能特点：有规则的几何形状；有固定的熔点；各向异性。

3、非晶体：原子呈无序，无规则堆积的物质。

例：玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶。

晶体的性能特点：有规则的几何形状；有固定的熔点；各向异性。

4、晶格：能反映原子排列规律的空间格架。

晶胞：能完整反映晶体晶格特征的最小几何单元。

5、晶格类型体心立方晶格α—Fe 、钨（W）、钼（Mo）晶格类型面心立方晶格γ—Fe、金（Au）、银（Ag）、铜、铝、密排六方晶格镁、锌金刚石和石墨都是由碳原子组成，但由于晶格结构不同性能差异巨大。

6、金属由许多小晶粒组成，晶粒之间的交界称为晶界。

晶界越多金属材料的力学性能越好。

7、单晶体：只有一个晶粒组成的晶体。

单晶体必须人为制造。

表现为各向异性。

多晶体：普通金属材料都是多晶体。

整个多晶体表现为各向同性。

8、晶体缺陷：晶体中原子紊乱排列的现象称为晶体缺陷。

它在塑性变形和热处理中起重要作用。

点缺陷：空位原子、间隙原子、置代原子晶体缺陷线缺陷：刃位错面缺陷：晶界、亚晶界§1-2 纯金属的结晶1、结晶：生产中金属的凝固过程就是结晶。

结晶是指金属从高温液体状态冷却凝固为固体（晶体）状态的过程。

结晶潜热：结晶过程中放出的热量称为结晶潜热。

2、过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。

过冷度与冷却速度有关 ，冷却速度越快过冷度越大。

第一章 合金化原理主要内容 ：碳钢中的常存杂质 碳钢的分类 碳钢的用途1.2 钢的合金化原理：① Me 在钢中的存在形式 ②Me 与铁和碳的相互作用 ③Me 对Fe-Fe3C 相图的影响 ④Me 对钢的热处理的影响 ⑤Me 对钢的性能的影响1.3合金钢的分类概念：⑴合金元素 ：特别添加 到钢中为了保证获得所要求的组织结构、 物理、化学和机 械性能的化学元素。

⑵杂质：冶炼时 由原材料以及冶炼方法、工艺操作而 带入 的化学元素。

⑶碳钢： 含碳量在 0.0218-2.11% 范围内的铁碳合金。

⑷合金钢：在碳钢基础上加入一定量合金元素的钢。

① 低合金钢： 一般指合金元素总含量小于或等于 5%的钢。

② 中合金钢： 一般指合金元素总含量在 5～10%范围内的钢。

③ 高合金钢： 一般指合金元素总含量超过 10%的钢。

④ 微合金钢： 合金元素（如 V,Nb,Ti,Zr,B ） 含量小于或等于 0.1%，而能显著影响 组织和性能的钢。

1.1 碳钢概论1. 锰（ Mn ）和硅（ Si ）⑴Mn ：W Mn ％＜0.8 ％ ①固溶强化 ②形成高熔点 MnS 夹杂物（塑性夹杂物），减 少钢的热脆 （高温晶界熔化，脆性↑） ；⑵Si ：W Si ％＜0.5％ ①固溶强化 ②形成 SiO2 脆性夹杂物；⑶Mn 和 Si 是有益杂质 ，但夹杂物 MnS 、SiO2将使钢的疲劳强度和塑、韧性下降 。

2. 硫（S ）和磷（ P ）⑴S ：在固态铁中的 溶解度极小 ， S 和 Fe 能形成 FeS ，并易于形成 低熔点共晶 。

发生热脆 （ 裂） 。

⑵P ：可固溶于α -铁，但剧烈地降低钢的韧性，特别是 低温韧性 ，称为冷脆。

磷 可以提高钢在大气中的抗腐蚀性能 。

⑶S 和 P 是有害杂质 ，但可以 改善钢的切削加工性能 。

3．氮（ N ）、氢（ H ）、氧（ O ）⑴N ：在α -铁中可溶解， 含过饱和 N 的钢析出氮化物—机械时效或 应变时效（经 变形，沉淀强化，强度↑，塑性韧性↓，使其力学性能改变） 。