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金属材料学引言金属材料作为人类历史上最重要的材料之一，广泛应用于各个领域。
金属具有优异的机械性能、导热性能和导电性能，因此在建筑、制造业、能源、电子等行业中扮演着重要角色。
金属材料学是研究金属材料结构、性能和应用的学科。
本文将介绍金属材料学的基本概念、金属材料的分类、性能测试以及在工程中的应用。
金属材料学的基本概念金属材料学是研究金属的物理、化学和力学性质的学科。
它探讨金属材料的结构、性能和制备工艺等方面的知识。
金属材料学主要研究以下几个方面：金属的结晶结构金属材料通常由晶粒组成，晶粒内部由原子或离子排列有序构成晶体。
金属的晶体结构决定了其物理、化学和力学性质。
金属的力学性能金属材料具有优异的机械性能，如强度、塑性、硬度、韧性等。
这些性能是材料在外力作用下发生变形和破坏的表现。
金属的热处理金属材料的热处理是通过加热和冷却过程改变其结构和性能。
常见的热处理方法包括退火、淬火、固溶处理等。
金属的腐蚀与防护金属材料容易受到腐蚀的影响，降低其性能和使用寿命。
因此，研究金属材料的腐蚀机理和防护方法十分重要。
金属材料的分类根据金属的化学成分和结构特征，金属材料可以分为以下几类：黄金属黄金属是指以金、银、铜为代表的贵金属。
它们具有良好的导电性和导热性，广泛应用于电子、通信、珠宝等领域。
有色金属有色金属是指除黄金属以外的金属材料。
包括铝、镁、锌、镍、钛等。
它们具有较高的强度和耐腐蚀性能，在航空航天、汽车制造等行业中得到广泛应用。
铁基合金铁基合金是以铁为主要成分，并添加其他合金元素的金属材料。
例如，不锈钢、铸铁、高速钢等。
铁基合金具有较高的强度和耐热性，在建筑、机械制造、能源等领域中用途广泛。
金属材料的性能测试为了确保金属材料的质量和性能，需要进行各种性能测试。
常见的金属材料性能测试包括：强度测试强度测试是衡量金属材料抗拉、抗压、抗弯等力学性能的方法。
常用的强度测试方法包括拉伸试验、压缩试验和弯曲试验。
硬度测试硬度测试是衡量金属材料硬度的方法。
金属材料学思考题答案2绪论、第一章、第二章1．钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类，各有什么特点答：分为简单点阵结构和复杂点阵结构，前者熔点高、硬度高、稳定性好，后者硬度低、熔点低、稳定性差。
2．何为回火稳定性、回火脆性、热硬性合金元素对回火转变有哪些影响答：回火稳定性：淬火钢对回火过程中发生的各种软化倾向（如马氏体的分解、残余奥氏体的分解、碳化物的析出与铁素体的再结晶）的抵抗能力回火脆性：在200-350℃之间和450-650℃之间回火，冲击吸收能量不但没有升高反而显着下降的现象热硬性：钢在较高温度下，仍能保持较高硬度的性能合金元素对回火转变的影响：①Ni、Mn影响很小，②碳化物形成元素阻止马氏体分解，提高回火稳定性，产生二次硬化，抑制C和合金元素扩散。
③Si比较特殊：小于300℃时强烈延缓马氏体分解，3．合金元素对Fe-Fe3C相图S、E点有什么影响这种影响意味着什么答：凡是扩大奥氏体相区的元素均使S、E点向左下方移动，如Mn、Ni等；凡是封闭奥氏体相区的元素均使S、E点向左上方移动，如Cr、Si、Mo等E点左移：出现莱氏体组织的含碳量降低，这样钢中碳的质量分数不足2％时就可以出现共晶莱氏体。
S点左移：钢中含碳量小于％时，就会变为过共析钢而析出二次渗碳体。
4．根据合金元素在钢中的作用，从淬透性、回火稳定性、奥氏体晶粒长大倾向、韧性和回火脆性等方面比较下列钢号的性能:40Cr、40CrNi、40CrMn、40CrNiMo。
1）淬透性：40CrNiMo 〉40CrMn 〉 40CrNi 〉 40Cr2）回火稳定性：40CrNiMo 〉40CrNi 〉 40CrMn 〉 40Cr3）奥氏体晶粒长大倾向：40CrMn 〉 40Cr 〉 40CrNi 〉 40CrNiMo4）韧性：40CrNiMo 〉40CrNi 〉40Cr〉40CrMn (Mn少量时细化组织)5）回火脆性： 40CrMn 〉40CrNi> 40Cr 〉40CrNiMo5.怎样理解“合金钢与碳钢的强度性能差异，主要不在于合金元素本身的强化作用，而在于合金元素对钢相变过程的影响。
北京科技⼤学材料⼒学性能⾦属系列冲击试验报告材科09级⾦属系列冲击试验报告⼀、试验内容、⽬的与要求通过测定低碳钢、⼯业纯铁和T8钢在不同温度下的冲击吸收功，观察⽐较⾦属韧脆转变特性。
并结合夏⽐冲击试验归纳总结降低⾦属韧性的致脆因素。
⼆、试验材料与试样试验材料：低碳钢1、⼯业纯铁和T8钢；试样：本次试验采⽤GB/T229-1994⾦属夏⽐缺⼝冲击试验⽅法，试样为缺⼝深度为2mm 的标准夏⽐U型缺⼝冲击试样，试样的具体尺⼨及公差如图1所⽰：图1 缺⼝深度为2mm的标准夏⽐U型缺⼝冲击试样试样的制备应避免由于加⼯硬化或过热⽽影响⾦属的冲击性能；试样缺⼝底部应光滑，对于仲裁试验，缺⼝底部表⾯粗糙参数RR aa应不⼤于1.6µµµµ；试样标记的位置不应影响试样的⽀承和定位，并且应尽量远离缺⼝。
三、试验设备、器具与其他⽤品1本次试验中，低碳钢使⽤Q235钢1. 冲击试验机JB-300B，主要性能指标如下2：●最⼤冲击能量：300J●摆锤预扬⾓：150°●摆轴中⼼⾄打击中⼼的距离：750mm●冲击速度：5.2m/s●试样⽀座跨距：40mm●试样⽀座端圆弧半径：R1-1.5mm●冲击圆弧半径：30°●冲击⼑厚度：16mm2. ⼯具显微镜3. 杜⽡瓶（保温⽤）4. 温度计测温⽤的玻璃温度计最⼩分度值应不⼤于1℃；测温热电偶应符合II级热电偶要求；测温仪器（数字指⽰装置或电位差计）的误差应不超过±0.1%。
5. 介质本试验采⽤的介质有热⽔、液氮、⼄醇。
6. 夹具四、试验原理与步骤本试验的原理为：韧性是材料承受载荷作⽤导致发⽣断裂的过程中吸收能量的特性。
冲击试验是在⾼速载荷的作⽤下材料韧性的通⽤试验⽅法，试验测量结果为冲击吸收功。
采⽤系列冲击试验，即测定材料在不同温度下的冲击吸收功，可以确定其韧脆转变温度。
试验步骤为：1.检查冲击试验机是否⼯作正常，本步骤由实验室教师完成；2.⼩组成员分⼯，每⼈领取⼀个试样，并确定⾃⼰试样的冲击温度3；3.根据试样冲击温度对试样进⾏降温、升温或保持室温：●若是⽔温样品，则在杜⽡瓶中加⼊⾜够的热⽔，⽤夹具将样品放⼊杜⽡瓶中浸没，连同夹具⼀起保温，保温时间不少于5min4；●若是低温样品，则向杜⽡瓶中加⼊液氮，⽤夹具将样品放⼊杜⽡瓶中浸没，连同夹具⼀起保温，在降温时要看是否低于测试温度，若没有，则再加⼊液氮来降温（此时温度计要拿出，否则会损坏温度计）。
《金属材料热处理》思考题（成型09级）第1章绪论第2章固态相变概论1. 金属固态相变的主要类型、特点2. 金属固态相变按（1）相变前后热力学函数、（2）原子迁移情况、（3）相变方式分为哪几类？3. 金属固态相变主要有哪些变化？4. 金属固态相变有哪些特点？5. 固态相变的驱动力和阻力包括什么？加以说明。
6. 固态相变的过程中形核和长大的方式是什么？加以说明。
7. 何谓热处理？热处理的目的是什么？热处理在机械加工过程中作用有那些？热处理与合金相图有何关系？8. 说明下列符号的物理意义及加热速度和冷却速度对他们的影响？Ａc1、Ａr1、Ａc3、Ａr3、Ａccm、Ａrcm9. 一些概念：固态相变、热处理、平衡转变、不平衡转变、同素异构转变、多形性转变、共析转变、包析转变、平衡脱溶沉淀、调幅分解、有序化转变、伪共析转变、马氏体转变、贝氏体转变、块状转变、不平衡脱溶沉淀、一级相变、二级相变、扩散型相变、非扩散型相变、半扩散型相变、共格界面、半共格界面、非共格界面、惯习面、位向关系、应变能、界面能、过渡相、均匀形核、非均匀形核、晶界形核、位错形核、空位形核、界面过程、传质过程、协同型方式长大、非协同型方式长大、切变机制、台阶机制第3章钢的热处理原理与工艺第1节1、奥氏体的组织、结构和性能特点。
2、从成分和工艺角度说明如何细化奥氏体晶粒?3．以碳扩散的观点说明奥氏体的长大机理。
4、共析钢的奥氏体的形成包括哪几个过程？为什么说奥氏体形成是受碳扩散控制的？非共析钢的奥氏体的形成与共析钢的奥氏体的形成有何异同？为什么有剩余渗碳体溶解过程？5、影响奥氏体转变速度的因素有哪些？如何影响？合金钢的奥氏体转变的有什么特点？6、影响奥氏体晶粒度的因素有哪些？如何影响？注意合金元素的影响。
第2节1．试设计一种采用金相硬度法测定共析钢TTT图的方法。
（测定TTT图的原理和方法。
）2.请绘制含碳量为0.77%的钢的过冷奥氏体等温转变图，并回答下列问题：（1）说明图中各线、区的意义。
09级复习题一、名词解释1、再结晶：冷变形金属在足够高的温度下加热时，通过新晶粒的形核及长大，以无畸变的等轴晶粒取代变形晶粒的过程。
2、交滑移两个或多个滑移面沿着某个共同的滑移方向同时或交替滑移的现象。
3、冷拉聚合物拉伸时出现的细颈伸展过程。
4、位错晶体中某处一列或若干列原子发生了有规律的错排现象5、柯氏气团溶质原子与位错发生交互作用，集聚在位错线附近，以降低体系的畸变能所形成的溶质原子气团。
6、位错密度：单位体积中所含位错线的总长度。
7、二次再结晶已再结晶的少数晶粒突然异常长大8、滑移的临界分切应力滑移开始时，在滑移面上沿滑移方向的分切应力。
9、加工硬化（应变硬化）：金属冷变形时，随变形量增加，其强度、硬度上升，而塑性、韧性下降的现象。
10、热加工金属在再结晶温度以上的加工变形11、柏氏矢量是一个反映由位错引起的点阵畸变大小的物理量。
12、多滑移滑移在两组或多组滑移系上同时或交替进行的滑移•13、堆垛层错晶体中某一区域堆垛顺序差错而产生的晶面错排的面缺陷。
（简称层错）14、位错的应变能晶体中因位错周围弹性应力场的存在而导致的能量增量。
也称为位错的能量。
15、回复冷变形金属加热时，在光学显微组织发生变化之前，所产生的某些亚结构及性能的变化过程16、全位错：柏氏矢量为单位点阵矢量或其倍数的位错17、弗兰克尔空位：离位原子跳入晶体点阵间隙中，形成一个空位的同时，还形成了一个间隙原子。
18、层错能产生单位面积层错所需要的能量19、表面热蚀沟金属在高温下长时间加热时，晶界与金属表面相交处，为了达到表面张力间的平衡，通过表面扩散产生的沟状形态。
20、动态再结晶金属在较高温度下变形时，也能发生再结晶，动态再结晶二、填空题1、两个平行的同号螺位错之间的作用力为___________ ，而两个平行的异号螺位错之间的作用力为_2、小角度晶界能随位向差的增大而_______________ ;大角度晶界能与位向差_______________ 。
