机械工程材料复习重点

公差配合与精度复习总结绪论二、重点知识与规律总结1、基本知识互换性误差公差标准测量优先数系2、重点内容1）互换性的意义、种类和作用2）加工误差、公差、测量和互换性的关系3、规律总结1）公差越大，允许的加工误差越大，互换的范围越广，由此造成的结果是加工成本低，装配精度低2）优先数系的公比即10的开方数；公比越小，数值分布越密第一章尺寸公差及配合二、重点知识与规律总结1、基本知识孔与轴基本尺寸实际尺寸极限尺寸极限偏差尺寸公差公差带图间隙或过盈间隙配合过盈配合过渡配合配合公差标准公差基本偏差基孔制基轴制2、重点内容1)公差带图的绘制和分析2)实际尺寸与极限尺寸的关系3)标准公差和基本偏差的意义及数值确定4)配合类型的判别5)基准制的意义及选择3、规律总结1）从孔与轴公差带的位置关系判别配合的类型2）公差带的大小——标准公差——公差等级越低（大），标准公差越大（基本尺寸不变）公差带的位置——基本偏差——上半个喇叭是孔的，下半个喇叭是轴的（基本偏差的形状是一喇叭，其中H或h为分界点3）基孔制——孔（位置）不变，轴（位置）改变基轴制——轴（位置）不变，孔（位置）改变第二章形状和位置公差二、重点知识与规律总结1、基本知识形位误差形位公差要素形位公差带的四要素直线度平面度圆度圆柱度平行度垂直度同轴度对称度圆跳动全跳动（作用尺寸实体尺寸实效尺寸理想边界独立原则包容要求最大实体要求最小实体要求可逆要求）2、重点内容1）要素的类别2）形位公差带的四要素3）形位公差带的代号及标注4）形状公差5）位置公差6）常用形位公差带的定义3、规律总结1）公差带的形状◆被测要素是直线（直线度、平行度、垂直度、同轴度、倾斜度、位置度）给定平面内：两平行平面在一个方向：两平行平面在互相垂直的两个方向：四棱柱任意方向：一圆柱◆被测要素是平面（平面度、平行度、垂直度、对称度、倾斜度）两平行平面◆被测要素是圆柱面（圆柱度、全跳动）两同心圆柱面◆被测要素是圆（圆度、圆跳动、全跳动）径向：两同心圆轴向：两平行平面◆被测要素是点（位置度）给定平面内：一个圆任意方向：一个球2）标注◆被测要素的指引线（或基准代号的连线）指在可见轮廓线或其延长线上，并明显地与尺寸线错开，◆则被测要素（或基准）为轮廓要素；若与尺寸线对齐，则被测要素（或基准）为中心要素◆形位公差框格内公差数值前没有符号，公差带之间为一距离值；公差数值前有φ，公差带形状为一圆或一圆柱；公差数值前有Sφ，公差带形状为一球。

晶面：② 确定原点，建立坐标系，求出所求晶面在三个坐标轴上的截距。

② 取三个截距值的倒数并按比例化为最小整数，加圆括弧，形式为（hkl ）。

晶向：① 确定原点，建立坐标系，求出所求晶面在三个坐标轴上的截距。

② 取三个截距值的倒数并按比例化为最小整数，加圆括弧，形式为（hkl ）。

液态金属在理论结晶温度以下开始结晶的现象称过冷。

理论结晶温度与实际结晶温度的差∆T 称过冷度 ∆T= T 0 –T 1细化晶粒的方法增加冷却速度，导致结晶过冷度增加，使得N 较大，从而实现细化晶粒。

变质处理：液态金属中加入难熔固体颗粒增加形核率，而细化晶粒的方法。

机械振动等措施也能细化晶粒。

金属间化合物熔点高、硬度高，很脆，弥散分布的金属间化合物可提高合金强度、硬度和耐磨性，但降低塑性。

以固溶体为基，弥散分布金属间化合物，可提高强度、硬度和耐磨性，即第二相质点强化或称弥散强化。

杠杆原理：① 确定两平衡相的成分：设合金成分为x ，过x 做成分垂线。

在成分垂线相当于温度t 的o 点作水平线，与液固相线交点a 、b 所对应的成分x 1、x 2即分别为液相和固相的成分。

② 确定两平衡相的相对重量(杠杆定律)设合金的重量为1，液相重量为Q L ，固相重量Q α。

Q L + Q α =1Q L x 1 + Q α x 2 =x式中的x 2-x 、x 2-x 1、x -x 1即为相图中线段xx 2 (ob )、x 1x 2 (ab )、 x 1x (ao )的长度。

晶内偏析：溶质原子在液相能够充分扩散，在固相内来不及扩散，以致固溶体内先结晶的中心和后结晶的部分成分不同。

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。

冷速越大，枝晶偏析越严重。

121122x x x x Q x x x x Q αL --=--=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。

⒈熟悉碳钢：普通碳素结构钢Q215、Q235等；优质碳素结构钢20、45、60等；碳素工具钢T8、T10、T12等。

1）熟悉合金钢主要钢种低合金结构钢Q345(16Mn)、Q420(15MnVN)；渗碳钢20Cr、20MnVB、20CrMnTi、18Cr2Ni4W A；调质钢40Cr、40CrB、40CrNiMo、38CrSi；弹簧钢65Mn、50CrV、60Si2Mn；轴承钢GCr9、GCr15、GCr15SiMn ；冷模具钢Cr12MoV；热模具钢5CrMnMo、5CrNiMo、3Cr2W8V低合金刃具钢9SiCr、CrWMn ；工具钢T8、T10、T12；高速钢W18Cr4V ；不锈钢1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17、 1Cr18Ni9Ti；常用铸铁：HT150、HT250、KT350-10、KT450-5、QT420-10、QT800-2等⒊重点复习题型⑴.要制造轻载齿轮、热锻模具、冷冲压模具、滚动轴承、高速车刀、重载机床床身、传动轴、后桥壳、量具、弹簧、汽轮机叶片、等零件，试从下列牌号中分别选出合适的材料，及选择对应的热处理方法（淬火、低温回火、中温回火、高温回火、退火）。

⑴T12 ⑵HT300 ⑶W18Cr4V ⑷GCr15 ⑸40Cr ⑹20CrMnTi ⑺Cr12MoV⑻5CrMnMo ⑼9SiCr ⑽1Cr13 ⑾60Si2Mn ⑿QT400-15 ⒀45 ⒁Q235⑵.有一个45号钢制的变速箱齿轮，其加工工序为：下料→锻造→正火→粗机加工→调质→精机加工→高频表面淬火＋低温回火→磨加工→成品，试说明其中各热处理工序的工艺、目的及使用状态下的组织。

⑶.某型号柴油机的凸轮轴要求凸轮表面有高的硬度（HRC＞50），心部具有良好的韧性（A k ＞40））原采用45钢调质处理再在凸轮表面进行高频淬火，最后低温回火现因工厂库存的45钢已用完，只剩下15钢，拟用15钢代替试说明：⑴原45钢各热处理工序的作用⑵改用15钢后，仍按原热处理工序进行能否满足性能要求？为什么？⑶改用15钢后为达到所要求的性能，在心部强度足够的前提下应采用何种热处理工艺？答：⑴：调质处理：获得回火索氏体，以保证工件心部的强度和韧性凸轮表面进行高频淬火：承受弯曲交变载荷或扭转交变载荷，提高耐磨性和承受冲击。

机械工程材料学总复习引言机械工程材料学是机械工程专业中的一门重要课程，它涉及到机械结构和机械零件的材料选择、制备和性能的理解与应用。

本文将对机械工程材料学的相关内容进行总复习，包括常用材料的分类、机械性能的评价方法、材料制备技术等方面的知识点。

一、常用材料分类根据材料的组织结构和性质，常用材料可以分为金属材料、非金属材料和复合材料三大类。

1. 金属材料金属材料是指主要成分为金属元素的材料，具有良好的导电性、导热性和高的机械强度。

金属材料的分类包括：•结构钢：包括碳素钢、合金钢等，常用于制造机械零件。

•铸造铁：包括灰铸铁、球墨铸铁等，常用于制造铸件。

•铝合金：具有较低的密度和良好的耐腐蚀性能，常用于制造航空航天器件。

•铜合金：具有良好的导电性和导热性能，常用于制造电子器件。

2. 非金属材料非金属材料主要是指主要成分不是金属元素的材料，其具有较好的绝缘性能和轻质化的特点。

非金属材料的分类包括：•聚合物材料：包括塑料、橡胶等，常用于制造塑料制品和橡胶制品。

•玻璃材料：具有良好的透明性和光学性能，常用于制造玻璃器皿和光学器件。

•陶瓷材料：具有较高的硬度和耐高温性能，常用于制造瓷器和陶瓷制品。

•复合材料：由两种或多种不同材料组合而成，具有优良的综合性能，常用于制造高强度和高性能的制品。

3. 复合材料复合材料是由两种或多种不同成分的材料组合而成，具有优异的综合性能。

常见的复合材料包括：•碳纤维增强复合材料：具有轻质、高强度、高模量的特点，广泛应用于航空航天和汽车工业等领域。

•玻璃纤维增强复合材料：具有较好的耐久性和抗腐蚀性能，常用于制造船舶和建筑材料。

•金属基复合材料：具有金属的导电性和复合材料的强度，用于制造电子器件和隔热材料。

二、机械性能的评价方法机械材料的性能评价是对其力学性能进行定性和定量的评定。

常见的机械性能评价方法包括：1. 强度评价强度是材料抵抗外力破坏的能力，常用的强度评价指标包括：•抗拉强度：材料在拉伸状态下承受的最大应力。

绪论材料的定义材料的发展材料与生活机械工程材料的分类材料的学习方法第一章材料的结构与凝固1.1 金属的晶体结构晶体与非晶体空间点阵、晶格、晶胞、晶格参数、晶格常数三种常见的金属晶体：体心立方、面心立方、密排六方（晶胞中的原子数、原子半径、配位数、致密度）晶面、晶向表示（指数标定方法）：晶向指数[uvw]、晶向族<hkl>、晶面指数（hkl）、晶面族{hkl}晶体各向异性：密排方向、密排面1.1.5 实际金属的晶体结构理想结构不存在缺陷，实际结构存在缺陷：（三类型）点缺陷：空位、间隙、置换（异类原子）造成局部晶格畸变、金属电阻率、屈服强度增加、密度发生变化。

原子迁移率线缺陷：刃型位错、螺型位错（应力状态）面缺陷：晶界、亚晶界均可提高金属强度。

晶界越多，晶粒越细、塑性变形能力越大，塑性越好。

1.2.1 合金的概念：合金、组元、二元合金、三元合金、多元合金、合金系相、组织相组成、组织组成物1.2.2 固态合金的相结构固溶体（置换、固溶）有限固溶体、无限固溶体固溶体的浓度：固溶度：溶质在固溶体中的极限溶解度。

固溶强化中间相（金属化合物）一般可用分子式来大致表示其组成。

特点：（熔点、硬度、脆性）增强相。

强度、硬度、耐磨性、耐热性塑性、韧性正常价化合物：硬度高、脆性大。

只有少数合金系才能形成这类化合物。

电子化合物：不遵守化合价规律，符合一定电子浓度规律。

能溶解一定量的组元形成以化合物为基的固溶体。

间隙相和间隙化合物：由过渡金属元素和原子很小的非金属元素所组成。

能溶解其他组元形成固溶体。

简单形式的晶格（间隙相）复杂晶格结构的间隙化合物。

高熔点、高硬度，但比间隙相低，稳定性也较差，1.3.1 高分子材料的结构单体大分子链的结构碳链、杂链和元素链均聚物的结构（线型结构、支链型结构、网状型结构）共聚物的结构（两种以上不同的单体链节聚合而成的高分子聚合物。

）对两种单体：无规则型、交替型、嵌段型、接枝型共聚物能把两种或多种自聚的特性综合到一种聚合物中，在实际应用中十分重要。

机械工程材料学习（复习）指导一、学习目的通过本课程的学习要求学生对常用金属材料的成分、结构、组织和机械性能之间的关系有基本的了解；了解如何通过工艺手段改变材料的组织结构，以达到提高材料性能的目的；掌握常用工程材料及其应用的基本知识；初步具备为工程结构和机械零件的设计和制造合理选用材料的能力。

二、学习（复习）方法⒈掌握内在规律，注意前后知识的整体联系与综合应用作为一名工程技术人员，要具备两方面的材料学知识：其一是应了解材料的成分、结构、工艺及外界条件（如载荷、温度、环境介质等）改变时对其性能的影响；其二是应掌握各种工程材料（重点是金属材料）的基本特性和应用范围。

本课程正是为了实现这一要求而设置的。

所有内容都围绕“材料的化学成分→加工工艺→组织结构→性能→应用”之间的相互关系及其变化规律这个“纲”而展开。

因此在进行系统复习和总结时，不论对整个课程各个部分，还是各个章节，都可以用这一纲来引导，做到纲举目张。

从这一主线出发本课程的内容可归纳为四大部分：第一部分：基本理论基础。

主要说明工程材料的化学成分、组织结构与性能之间的相互关系与变化规律。

对应教材内容主要为第一章和第二章。

第二部分：工程材料的强韧化。

强化工程材料主要有优化成分和变更工艺两种途径，本课主要讨论后一种途径，介绍了热处理强化、形变强化、细晶强化、弥散强化、固溶强化、时效强化等五种强化方法。

对应教材内容主要为第三章和第四章。

第三部分：常用工程材料。

主要介绍了工业用钢、铸铁、有色金属及其合金的成分、性能、常用热处理方法、使用状态（组织）和典型用途。

简要介绍了非金属材料的成分、性能和用途。

对应教材内容主要为第五章和第六章。

第四部分：工程材料的合理选用。

主要介绍了机械零件的主要失效形式和选用工程材料的基本原则。

对应教材内容主要为第七章。

理论基础的核心是调整成分和结构；加工工艺强化的关键是控制组织；在掌握以上内容和常用工程材料相关知识的基础上，合理选材是最重要的应用。

1.重结晶的定义（以铁为例说明）重结晶：有些金属在固态下随温度改变会发生同素异晶转变，这便导致结晶后形成的组织在继续冷却过程中发生变化。

以铁为例，铁在912摄氏度一下为体心立方结构，称为α-Fe从912摄氏度转变到1394摄氏度后具有面心立方结构为γ-Fe，当温度超过1394摄氏度熔点，又转变为体心立方结构，称为δ-Fe。

铁的这种转变以上所说的同素异构转变，由于不同晶体结构具有不同的致密度，因而当发生同素异构转变时，将伴有比容和体积的突变，所以在912摄氏度致密度小的α-Fe转变为γ-Fe，体积忽然减小，而在1394度由γ-Fe转变为致密度小的δ-Fe，体积又忽然增大。

2.简要说明滑移的错位理论：滑移时所需要的切应力要比整体滑移所需的切应力小很多，这是由于金属晶体通常不都是完整无缺的，总存在一定的局部缺陷。

因为位错移动一个原子距离时，只是位错附近少数几个原子移动不大的距离，故只需较小的应力。

这样，位移便由左向右一个一个移动，当位移达到晶体边缘时面，晶体上半部就相对于下半部滑移一个原子间距。

3.简述铁碳合金的基本相：A铁素体：碳在α-Fe中形成的间隙固溶体晶格结构：bbc B奥氏体：碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体晶格结构：fccC渗碳体：是铁和碳的金属化合物（Fe3C），其含碳量为6.69% 晶格结构:简单六方4.比较重结晶、再结晶的区别有些金属在固态下随温度改变会发生同素异晶转变，这便导致结晶后形成的组织在继续冷却过程中发生变化叫做重结晶，再结晶是若将塑性冷变形后的多晶金属进一步加热到足够的温度，则通过新晶核的形成及长大，原来变了形的晶粒将形成新的、等轴的、无应变的晶粒。

5.铁-碳双重相图第一阶段：即在1153摄氏度时通过共晶反应而形成石墨，其反应式可写成L e→A E’+G第二阶段：即在1153~738摄氏度范围内冷却过程中，自奥氏体中析出二次石墨（GⅡ）。

第三阶段：即在738摄氏度时，通过共析反应而形成的石墨，其反应式如下A S’→F P’+G6.与自由锻相比，模锻具有如下特点（简答）：生产效率高。

机械工程材料复习要点1纯金属的晶体结构与组织1.1纯金属的晶体结构晶体，晶胞，三种典型晶胞(bcc, fcc, hcp)，晶胞中包含的原子数，原子半径与点阵常数，致密度，同素异构转变，晶向晶面（要会认，会画），晶体缺陷，点缺陷，线缺陷，面缺陷，孪晶界1.2纯金属的结晶与组织结晶，过冷，过冷度，均质形核，非均质形核，形核率，生长速率，变质处理，影响形核率和生长速率的因素及机制。

2二元合金的相结构与组织2.1合金的相结构组元，相，固溶体，置换固溶体，间隙固溶体，固溶强化，金属间化合物（分类及性质），2.2二元合金相图相图（依据PPT中的定义），2.3二元合金相图的基本类型及相图分析杠杆定律（定义，计算，适用条件，求组织含量、相含量、组织成分和相成分），晶内偏析，枝晶偏析，扩散退火，共晶体2.4铁碳合金相图默画铁碳相图，能够指出其中的点，线，区域所代表的相和平衡组织，给定合金成分，能够给出其从液态到常温的组织及成分变化，要求会画图2.24，2.25，2.26中所示的三种钢的平衡条件下的固态转变及组织。

3金属的塑性变形与再结晶3.1金属的变形过程弹性变形，塑性变形，滑移，滑移面，滑移方向，滑移系，晶体结构与塑性变形的能力，多晶体塑性变形的影响因素及机制，3.2塑性变形对金属组织与性能的影响纤维状组织，加工硬化（定义，机制，缺点），变形织构，残余内应力（分类），3.3金属的回复与再结晶回复（定义，机制），去应力退火，再结晶（定义，特点），再结晶温度（定义，影响因素）3.4金属的热加工冷加工，热加工（为何不会产生加工硬化），热加工对组织性能的影响，流线，带状组织，冷热加工的特点和应用场合区别3.5金属的断裂断裂分类4评定金属材料在应力、介质作用下的性能指标4.1金属材料在静载荷作用下的性能指标静载荷，机械性能，刚度（定义，公式，分析），弹性极限，强度（屈服强度，抗拉强度（物理意义）），屈服现象，伸长率，断面收缩率，硬度（三种，缩写）4.2金属材料在其他载荷作用下的性能指标冲击韧性，韧脆转变温度，疲劳（定义，特点），疲劳极限4.3金属的缺口效应与断裂韧性断裂韧性K IC4.4金属的磨损与接触疲劳磨损的分类及机理，接触疲劳及其失效形式和机理4.5应力腐蚀与氢脆应力腐蚀断裂（定义，特点），氢脆5改善钢的组织与性能的基本途径各种强化方式机制（见PPT）5.1冶金质量对钢性能的影响杂质（有害的，有益的），氢脆（白点），非金属夹杂对钢性能的影响，镇静钢，沸腾钢，半镇静钢，缩孔，疏松，偏析，钢的分类（碳钢，合金钢，结构钢，工具钢，特殊用途钢）5.2碳钢的热处理热处理，四把火（定义，目的），表面淬火，化学热处理，加热时的组织转变，三种奥氏体晶粒度，冷却时的组织转变：珠光体，索氏体，屈氏体，贝氏体，马氏体，马氏体转变的特点（按PPT），马氏体的形态（特征，分类），马氏体的性能特征，淬硬性，C 曲线的意义，淬透性，淬硬层深度，淬火临界直径，合金元素对淬透性的影响，回火时的组织转变：淬火碳钢在回火时所发生的四个转变，第一类回火脆，回火的种类5.3钢的合金化合金元素在钢中的存在形式，合金元素对淬透性的影响，对回火转变及性能的影响，二次淬火，二次硬化，回火稳定性，第二类回火脆性，5.3.5（PPT内容）6构件用钢6.1构件工作条件及性能要求工作条件：静载荷，温度和介质；使用性能，工艺性能，常用钢种、热处理状态及组织，6.2低碳构件用钢的性能特点冷脆，时效（应变时效，淬火时效，自然时效，人工时效），蓝脆6.3构件用钢Q235, 12Mn7机器零件用钢7.1概述影响机器零件力学性能的主要因素7.2轴类零件用钢工作条件，性能要求，轴类零件用钢：碳素调质钢的组织，碳素调质钢的缺点（及克服措施），合金调质钢的特点，典型用钢45, 40Cr, 40CrMn，中碳钢：预备热处理（工艺、目的和组织），利于切削的硬度，最终热处理（工艺、目的和组织）；中碳合金钢：与碳钢的工艺区别。

第一章⑴晶体:结构具有周期性和对称性的固体，原子或分子排列规则.⑵晶格：用假想的直线将原子中心连接起来所形成的三维空间格架.⑶液态金属在理论结晶温度以下开始结晶的现象称过冷。

⑷理论结晶温度与实际结晶温度的差∆T称过冷度∆T= T0 –T1第二章⑴合金是由两种或两种以上金属元素或金属和非金属组成的具有金属特性的物质⑵合金中凡成分相同、结构相同、聚集态相同，并与其它部分有界面分开的均匀组成部分称为相⑶固溶强化：固溶体中晶格畸变较大，随溶质原子增加合金强度和硬度提高，塑性和韧性降低。

⑷以固溶体为基，弥散分布金属间化合物，可提高强度、硬度和耐磨性，即第二相质点强化或称弥散强化。

⑸晶内偏析：溶质原子在液相能够充分扩散，在固相内来不及扩散，以致固溶体内先结晶的中心和后结晶的部分成分不同。

一个枝晶范围内成分不均匀的现象称作枝晶偏析.冷速越大，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.第三章⑴滑移：一部分晶体沿着某一晶面和晶向相对于另一部分晶体滑动。

光滑试样在拉伸过程中，表面会出现许多相平行的倾斜线条的痕迹，称滑移带。

滑移的结果在晶体表面形成台阶,称滑移线,若干条滑移线组成一个滑移带。

⑵位错密度增加，导致金属强度和硬度的提高，塑性和韧性下降,称为加工硬化或形变强化⑶再结晶：当变形金属加热到超过回复的某一温度时,将通过形核及核长大的过程重新形成内部缺陷较少的等轴小晶粒，并且该小晶粒不断向变形金属中扩展,直到变形晶粒消失为止. 再结晶也是一个晶核形成和长大的过程，但不是相变过程，再结晶前后新旧晶粒的晶格型和成分完全相同。

与结晶区别：没有新相生成。

⑷低于再结晶温度的加工称为冷加工；而高于再结晶温度的加工称为热加工影响1、热加工可使铸态金属与合金中的气孔焊合，使粗大的树枝晶或柱状晶破碎，从而使组织致密、成分均匀、晶粒细化，力学性能提高。

2、热加工使铸态金属中的非金属夹杂沿变形方向拉长,形成彼此平行的宏观条纹，称作流线，由这种流线体现的组织称纤维组织。

1大学课程《机械工程材料》知识点汇总第一章金属的晶体结构与结晶一、解释下列名词过冷度：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，从而提局了形核率，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。

二、常见的金属晶体结构有哪几种？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；五、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崎变，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。

六、过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？答：①冷却速度越大，则过冷度也越大。

②随着冷却速度的增大，则晶体内形核率和长大速 度都加快，加速结晶过程的进行，但当冷速达到一定值以后则结晶过程将减慢，因为这 时原子的扩散能力减弱。

③过冷度增大，AF 大，结晶驱动力大，形核率和长大速度都 大，且N 的增加比G 增加得快，提高了 N 与G 的比值，晶粒变细，但过冷度过大，对 晶粒细化不利，结晶发生困难。

7、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？答：①金属结晶的基本规律是形核和核长大。

②受到过冷度的影响，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；同时外来难熔杂质以及 振动和搅拌的方法也会增大形核率。

机械工程材料复习重点
1.材料分类与性质：
-材料分类：金属材料、非金属材料和复合材料。

-金属材料：金属的结构特点、晶体结构、晶格常数和晶体缺陷。

-非金属材料：陶瓷材料、高分子材料和复合材料的特点及应用。

2.金属材料：
-金属的力学性能：强度、延伸性、硬度和韧性。

-金属的热处理：退火、淬火、等温淬火、时效处理等工艺及其产生
的组织与性能变化。

3.非金属材料：
-陶瓷材料：氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷的特点、组成、制备和应用。

-高分子材料：分子结构与性能之间的关系、常见的高分子材料及其
特点。

-复合材料：纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料的组成结构和力
学性能。

4.材料力学性能的测试：
-材料的拉伸试验：应力、应变、伸长率和断裂应变等基本概念。

-材料的硬度测试：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等硬度测试方法。

5.材料疲劳破坏：
-材料疲劳断裂的基本概念：疲劳寿命、疲劳强度和疲劳断裂韧性等。

-疲劳试验：疲劳试样的制备、应力幅、载荷频率和试验结果的评价。

6.材料腐蚀与防护：
-金属材料的腐蚀：腐蚀的种类、腐蚀介质和腐蚀机理。

-防护措施：有机涂层、金属涂层、电化学保护和合金耐蚀等方法。

7.材料选择与设计：
-材料的选择原则：根据工作条件、要求和经济性选择合适的材料。

-材料的设计：结构设计与材料的相互影响、材料失效与设计优化。

以上是机械工程材料复习的重点内容，掌握这些知识点可以为机械工
程材料方面的考试提供有效的参考。

疑问？1、在常见的工业金属中错位密度越小，其强度越高（错位强化）。

2、γ-Fe比α-Fe的溶碳量大，其原因是什么？（α铁是铁素体，是碳溶解在a－Fe中的间隙固溶体，其溶碳能力很小，常温下仅能溶解为0.0008％的碳，在727℃时最大的溶碳能力为0.02％。

γ铁是奥氏体，是碳溶解在γ－Fe中的间隙固溶体，常用符号A表示。

它仍保持γ－Fe的面心立方晶格。

其溶碳能力较大，在727℃时溶碳为ωc＝0.77％,1148℃时可溶碳2.11％。

α铁是铁素体，含碳量0-0.0218%γ铁是奥氏体，含碳量0-2.11%）3、什么是加工硬化？（金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象。

又称冷作硬化。

产生原因是，金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部产生了残余应力等）4、再结晶退火与去应力退火的区别？（去应力退火：将工件加热至Ac1以下某一温度，保温一定时间后冷却，使工件发生回复，从而消除残余内应力的工艺称为去应力退火，冷形变后的金属在低于再结晶温度加热，以去除内应力，但仍保留冷作硬化效果的热处理。

再结晶退火：是经冷形变后的金属加热到再结晶温度以上，保持适当时间，使形变晶粒重新结晶成均匀的等轴晶粒，以消除形变强化和残余应力的热处理工艺。

）5、钢的牌号。

6、什么是包晶、共晶、共析转变？（共晶反应：指一定成分的液体合金，在一定温度下，同时结晶出成分和晶格均不相同的两种晶体的反应。

包晶反应：指一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另外一种固相的反应过程。

共析反应：由特定成分的单相固态合金，在恒定的温度下，分解成两个新的，具有一定晶体结构的固相的反应。

共同点：反应都是在恒温下发生，反应物和产物都是具有特定成分的相，都处于三相平衡状态。

不同点：共晶反应是一种液相在恒温下生成两种固相的反应；共析反应是一种固相在恒温下生成两种固相的反应；而包晶反应是一种液相与一种固相在恒温下生成另一种固相的反应。

机械工程材料复习第一部分基本知识一、概述⒈目的掌握常用工程材料的种类、成分、组织、性能和改性方法的基本知识（性能和改性方法是重点).具备根据零件的服役条件合理选择和使用材料;具备正确制定热处理工艺方法和妥善安排工艺路线的能力.⒉复习方法以“材料的化学成分→加工工艺→组织、结构→性能→应用”之间的关系为主线，掌握材料性能和改性的方法，指导复习.二、材料结构与性能:⒈材料的性能：①使用性能：机械性能（刚度、弹性、强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性）；②工艺性能：热处理性能、铸造性能、锻造性能、机械加工性能等.⒉材料的晶体结构的性能：纯金属、实际金属、合金的结构(第二章);纯金属:体心立方（)、面心立方（），各向异性、强度、硬度低;塑性、韧性高实际金属：晶体缺陷(点:间隙、空位、置换；线：位错；面：晶界、压晶界）→各向同性；强度、硬度增高；塑性、韧性降低.合金：多组元、固溶体与化合物.力学性能优于纯金属。

单相合金组织：合金在固态下由一个固相组成;纯铁由单相铁素体组成。

多相合金组织：由两个以上固相组成的合金.多相合金组织性能：较单相组织合金有更高的综合机械性能，工程实际中多采用多相组织的合金。

⒊材料的组织结构与性能⑴。

结晶组织与性能：F、P、A、Fe3C、Ld；1）平衡结晶组织平衡组织：在平衡凝固下，通过液体内部的扩散、固体内部的扩散以及液固二相之间的扩散使使各个晶粒内部的成分均匀,并一直保留到室温。

2）成分、组织对性能的影响①硬度（HBS)：随C﹪↑，硬度呈直线增加， HBS值主要取决于组成相的相对量。

②抗拉强度(）：C﹪＜0。

9%范围内，先增加，C﹪＞0.9～1。

0％后，值显著下降。

③钢的塑性(）、韧性(）：随着C﹪↑，呈非直线形下降.3）硬而脆的化合物对性能的影响：第二相强化:硬而脆的化合物，若化合物呈网状分布：则使强度、塑性下降；若化合物呈球状、粒状（球墨铸铁）：降低应力集中程度及对固溶体基体的割裂作用，使韧性及切削加工性提高；呈弥散分布于基体上：则阻碍位错的移动及阻碍晶粒加热时的长大，使强度、硬度增加，而塑性、韧性仅略有下降或不降即弥散强化；呈层片状分布于基体上：则使强度、硬度提高,而塑性、韧性有所下降。

★黑色金属：以铁为基本元素的合金，如钢和铸铁等；★有色金属：是指钢铁以外的各种金属材料，如：铝镁铜及其合金等；★晶体结构：是指构成金属晶体中的原子或离子的结合与排列情况；★晶胞：晶胞是用来说明金属晶体中原子排列的最小基本几何图形，它可以表示出整个晶体的一切几何特征；★配位数：晶体结构中与任一原子等距离，最相邻的原子数目。

体心8面心12密排六方12。

★晶格致密度：晶胞中所含全部原子的体积总和与该晶胞体积之比。

★过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差值。

★相：合金中具有相同化学成分，相同晶体结构与同一聚集状态并以界面相互隔开的部分。

★回复：塑性变形后金属产生加工硬化，如将变形金属加热，加热温度较低时，可使点缺陷数量减少，位错重新排列成更稳定状态，内应力有所降低。

变形金属在回复阶段主要特征是点阵畸变消除，内应力显著降低，强度和硬度略有降低，塑性有所回复。

回复退火又称去应力退火，主要用于去除冷加工金属件内的残余内应力，以避免变形和开裂。

★再结晶：当变形金属加热到超过回复的某一温度后，将通过形核和再长大的过程而重新形成内部缺陷较少的等轴小晶粒，这些小晶粒不断向周围的变形金属中扩展长大，直到金属的变形晶粒完全消失为止，这一过程称为金属的再结晶。

再结晶后，金属的强度和硬度显著下降，塑性和韧性显著提高，内应力和加工硬化完全消除，金属又重新恢复到变形前的状态。

★再结晶温度：金属再结晶过程不是恒温过程，而是自某一温度开始，随着温度的升高而进行的过程。

通常所说的再结晶温度是指再结晶开始的温度，也就是能够进行再结晶的最低温度。

它是通过变形量很大的金属，在一小时内的保温时间内能够完全再结晶的温度确定为再结晶温度。

★加工硬化：经塑性变形后，金属内部位错数目随变形量增大而增加，使得金属材料硬度和强度提高，塑性和韧性下降的现象称为加工硬化，也叫形变强化。

★延迟断裂：工作在腐蚀条件下的构件及机器零件，虽然所受的力低于材料的屈服强度，但它工作一段时间后，会产生断裂，称延迟断裂。

名词解释：1、（非）晶体：原子在空间（不）规则排列所形成的物体2、晶体的各向异性：在晶体内由于各晶面和各晶向上的原子分布和排列紧密程度的不同，从而使晶体内在不同晶面和不同晶向上产生不同的性能，这种在不同方位上具有不同性能的现象称为晶体的各向异性3、金属的结晶：由液态金属向原子规则排列形成金属晶体的过程称为结晶。

4、过冷：液态金属结晶时必须冷却到理论结晶温度To以下才能进行，这种现象称为过冷。

5、过冷度：实际结晶温度T n和理论结晶温度To之差称为过冷度，用ΔT表示，即ΔT=To-T n6、滑移：晶体的一部分沿着一定晶面（滑移面）和一定晶向（滑移方向）相对于晶体另一部分做相对移动的现象称为滑移。

7、加工硬化：金属变形使强度增加、塑性降低的性质称为加工硬化，也称冷作硬化或变形硬化。

8、合金：把金属元素和另外元素（一种或多种、金属或非金属）熔合在一起，所得到的具有金属特性的物质称为合金。

9、A过：称为过冷奥氏体。

A过是在A1—Ms之间和转变开始线以左的区域存在，因它是A装态，而且有是在A1温度下存在，所以把它称为过冷A，用A 过表示。

10、A过孕育期：A过孕育要转变的时期称为孕育期。

11、C曲线鼻子：把A过转变最快处称为C曲线鼻子。

12、M：M是C过饱和的α固溶体，具有体心正方晶格结构，c/a>1，c/a称为正方度。

13、钢的淬硬性：钢在淬火时能达到的最高硬度称为淬硬性。

14、钢的淬透性：钢在淬火时获得M的能力或接受淬火的能力称为淬透性。

15、回火脆性：淬火钢在回火时随温度升高有两次出现使钢的韧性下降的现象，即出现两个韧性最低点。

16、蠕变：在高温下钢即使受一个远远小于屈服强度的应力，经过长时间的作用也可能产生塑性变形，这种现象称为蠕变。

17、共晶反应：指一定成分的液体合金，在一定温度下，同时结晶出成分和晶格均不相同的两种晶体的反应。

18、二次硬化：合金钢在回火时由于析出细小弥散分布均匀的碳化物，使强度和硬度重新升高的现象称为二次硬化。

机械工程材料知识点第一章金属材料的力学性能及其测定金属材料的力学性能是指材料在外加载荷作用下所表现出来的性能。

任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式外力的作用。

如起重机上的钢索，受到悬吊物拉力的作用； 柴油机上的连杆，在传递动力时，不仅受到拉力的作用，而且还受到冲击力的作用；轴类零件要受到弯矩、扭力的作用等等。

这就要求金属材料必须具有一种 承受机械载荷而不超过许可变形或不破坏的能力。

这种能力就是材料的力学性能。

载荷分为静载荷（力的大小方向不变或变化很慢）和 交变载荷（力的大小方向周期性变化） 金属表现来的诸如疲脑强度、强度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料材料在 外力作用下表现出力学性能的指标。

1.1强度强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。

强度指标一般用单位面积所承受的载荷即力表示，符号为6,单位为 MPa 。

工程中常用的强度指标有（1）弹性极限（公屈服强度是指金属材料在外力作用下，产生屈服现象时的应 力，或开始出现塑性变形时的最低应力值，用6表示。

抗拉强度是指金属材料在拉力的作用下，被拉断前所能承受的最大应力值，用6 b 表示。

对于大多数机械零件，工作时不允许产生塑性变形， 所以屈服强度是零件强度设计的依据； 对于因 断裂而失效的零件，而用抗拉强度作为其强度设计的依据。

1.2塑性塑性是指 材料在断裂前产生永久变形的能力。

8 = —_— 100 %工程中常用的塑性指标有 断后伸长率（公式：）和断面收缩率（公式:屮=丸也X 100%aq。

伸长率指试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分率， 用符号3表示。

断面收缩率指试样拉断后，断面缩小的面积与原来截面积之比，用y 表示。

伸长率和断面收缩率越大，其塑性越好；反之，塑性越差。

良好的塑性是金属材料进行压力加工的必要条件，也是保证机械零件工作安全，不发生突然脆断的必要条件。

测量优缺点：断后伸长率：优点测量方法简单，数据准确、计算简单。

第一章 金属材料的力学性能钢：含碳量介于0.0218%--2.11%的铁碳合金。

铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金。

工业纯铁：含碳量小于0.0218%的铁碳合金。

使用性能：材料在使用过程中所表现的性能。

包括力学性能、物理性能和化学性能。

常用的力学性能材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称为变形。

刚度：材料受力时抵抗弹性变形的能力。

指标为弹性模量E 。

抗拉强度σb ：材料断裂前所承受的最大应力值。

屈服强度σs ：材料发生微量塑性变形时的应力值。

塑性：材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。

指标为：伸长率、断面收缩率。

冲击韧性是指材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。

材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称为变形。

外力去除后能够恢复的变形称为弹性变形。

外力去除后不能恢复的变形称为塑性变形。

e ，即材料承受最大弹性变形时的应力。

刚度：材料受力时抵抗弹性变形的能力。

指标为弹性模量E 。

强度：材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。

s 的重复交变应力作用下发生断裂的现象。

材料在规定次数应力循环后仍不发生断裂时的最大应力称为疲劳极限。

通过改善材料的形状结构，减少表面缺陷，提高表面光洁度，进行表面强化等方法可提高材料疲劳抗力。

硬度：材料抵抗表面局部塑性变形的能力。

压头为钢球时，布氏硬度用符号HBS 表示，适用于布氏硬度值在450以下的材料。

压头为硬质合金球时，用符号HBW 表示，适用于布氏硬度在650以下的材料。

HRA 用于测量高硬度材料, 如硬质合金、表淬层和渗碳层。

HRB 用于测量低硬度材料, 如有色金属和退火、正火钢等。

HRC 用于测量中等硬度材料，如调质钢、淬火钢等。

机械工程材料包括：金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料。

第二章 金属与合金的晶体结构晶体与非晶体的相同点与不同点：晶体，原子（离子或分子）在三维空间中有规则地周期性重复排列构成的物质称为晶体。

非晶体：组成物质的微粒无规则排列。

如：玻璃、松香。

机械工程材料考试重点材料的性能1材料的性能分为使用性能（力学性能、物理性能、化学性能）和工艺性能（铸造、锻压、热处理、切削加工）。

2材料的力学性能：材料在外力作用时所表现的性能（强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度）。

材料在外力作用下将发生形状和尺寸的变化叫变形。

外力去除后能恢复的叫弹性形变，不能恢复的叫塑性形变。

3评价材料的力学性能最简单有效的方法是测定材料的拉伸曲线。

在弹性形变范围内，应力与应变的比值叫弹性模量E（即OA的斜率）；其物理意义是产生单位弹性形变时所需应力的大小；是材料最稳定的性质之一；它的大小主要取决于材料的本性，除随温度升高二逐渐降低外，其它强化材料的手段对其影响很小。

材料受力时抵抗弹性形变的能力叫强度，其指标量为弹性模量，一般可用增加横截面积或改变截面形状的方法提高零件的刚度。

4材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力叫强度，其中以拉伸试验测得的屈服强度和抗拉强度应用最多。

塑性变形发生而应力不增加叫屈服，反映材料抵抗永久变形的能力，是最重要的零件设计指标之一。

抗拉强度反映材料抵抗断裂破坏的能力，也是零件设计和材料评价的重要指标。

5塑性是材料受力破坏前承受最大塑性变形的能力，指标为伸长率和断面收缩率。

材料的韧性指材料从变形到断裂整个过程所吸收的能量，即拉伸曲线与横坐标所包围的面积。

6硬度是材料抵抗局部塑性形变的能力：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度。

布氏硬度的优点：测量误差小，数据稳定；缺点是压痕大，不能用于太薄件。

洛氏硬度优点：操作简便，压痕小，适用范围广，可用于成品件的检验，缺点是测量结果分散度大，重复性差，各标尺的洛氏硬度值不能互相比较。

维氏硬度：有以上两者的优点，既可测量由极软到极硬的材料，又能相互比较。

缺点是需要在显微镜下测量压痕的尺寸，操作不如洛氏简便。

7冲击韧性：材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。

冲击吸收能量为冲击韧性的度量，冲击韧性随温度的下降而下降。

疲劳强度σ-1：材料经受多次对称循环交变应力作用而不发生破坏的最大应力值疲劳强度：8材料的物理性能：密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性、磁性。