工程材料总结

第一章1.材料分子的相互作用的结合键：分子键；离子键；金属键；分子键，（氢键）2.金属材料：以金属键为主。

高分子材料：以共价键为主。

陶瓷材料：以离子键为主。

3.结合键的强度：离子键，共价键>金属键>氢键>分子键。

4.什么叫晶格？把晶体中的原子（或离子等）想象成几何结点，并用直线从其中心连接起来而构成的空间格架。

5.什么叫晶胞？把能反映空间晶体排列方式的基本单元叫晶胞。

6.常见的金属晶体结构：体心立方晶格α—Fe，Cr，Mo，W，V，Nb，β-Ti，Na，K。

面心立方晶格γ-Fe，Cu，Al，Ni，Au，Ag，密排立方晶格Be，Mg，Zn，Cd，α-Co7.晶体缺陷：会产生畸变能，使材料性能增加。

点缺陷包括空位，间隙原子，置换原子线缺陷（位错）位错的密度越高材料的强度越高。

面缺陷8.为什么细化晶粒可以强化金属和提高材料的塑性？晶粒越细小，晶体的强度硬度高。

因为金属晶粒越细小，晶界面积越大，而晶界阻碍了位错的运动，所以对位错产生的阻碍越大，因此提高了晶体的强度和硬度。

晶粒越细小，晶体的塑韧性耶也高。

因为晶粒越细小，单位体积内的晶粒数越多，而塑性变形是发生在晶粒内部，所以晶体的塑性也高。

而当总的塑性变形量一定时，细化晶粒可以使位错在更多的晶粒中产生，这就使塑性变形均匀，不容易产生应力集中，所以提高了材料的韧性。

9.合金的概念：合金是由两种或两种以上的金属元素或金属元素与非金属元素组成具有金属性质的物质。

10.相的概念：相是指合金中具有相同物理性能，化学性能，并与该系统的其它部分以界面分开的物质结构。

11.组织的概念：合金组织实质上是指在显微镜下观察到的各相或各晶粒的形态,数量,大小和分布的组合。

（注意：一个相可以组成一种或多种组织。

）12.合金的相结构：固溶体和金属化合物13.固溶强化的概念：晶格畸变增大从而导致固溶体的强度和硬度升高，其他性能也发生变化，这种现象叫做固溶强化。

（注意：①固溶体的性能特点：在提高强度的同时仍保持良好的塑性和韧性②随着溶质含量的增加，固溶体的强度硬度增加，塑性和韧性降低）化合物作为第二相可提高合金材料的强度，称为第二相强化。

15.金属化合物的概念：合金组元相互作用形成的晶格类型和特性完全不同于任一组元的新相即为金属化合物。

（金属化合物一般熔点低较高，硬度高，脆性大）16.弥散强化的概念：化合物在固溶体晶粒内呈弥散质点分布，它即可显著提高合金的强度和硬度，又使塑性和韧性下降不大，则强化效果就越好，工程上常用来强化合金材料。

17.大分子链的几何形态：①线型结构：具有良好多的塑韧性。

②体型结构：强度和硬度高，塑性和弹性低，具有良好的耐热性。

18.陶瓷材料的典型组织结构包括三种相：①晶体相②玻璃相③气相19.硬度的三种形式：布氏硬度（HBS或HBW），洛氏硬度（HRC），HBS，压头为硬质合金球时为HBW。

120HBS10/1000/30表示直径为10mm的淬火钢球在1000kgf(9.8kN)载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120.HRC:压头是120°金刚石圆锥。

HRB：压头是1/16inch淬火钢球HRA：压头是120°金刚石圆锥。

维氏硬度：用HV表示。

21.裂纹源：材料中的夹杂物，气孔，缩孔，微裂纹。

断裂韧性：它反应了材料抵抗裂纹扩展的能力。

大多数情况下，材料的硬度越大，耐磨性越好。

22.材料的化学性能：抗氧化性和抗腐蚀性。

抗氧化性是指：在高温下进行氧化后形成一层致密的氧化膜，覆盖在金属表面，使钢不再继续氧化。

23.形成电化学腐蚀的三大条件：①必须有电解溶液②必须形成电极电位差③必须有电极防止电化学腐蚀的措施：①提高电极电位差②尽量是钢在室温下呈单相③形成氧化膜第二章1.结晶的概念：物质从一种原子排列状态过渡到另外一种原子排列状态的转变过程。

2.结晶的充分必要条件：具有一定的过冷度。

3.过冷度的概念：理论结晶温度与实际结晶温度之差。

4.冷却速度越大，过冷度越大。

5.金属的温度时间曲线也叫金属的冷却曲线。

2.2.11.金属结晶的过程：晶核的形成和晶核的长大。

2.晶核的形成两种方式：自发形核和非自发形核。

3.晶核的长大的形式：呈树枝状长大。

形核率越大则结晶后的晶粒越结晶所需要的时间就越长，能生成的核心就越多，则晶粒就越细小。

5.铸造过程中细化晶粒的方法：①增大过冷度②变质处理③电磁搅拌④振荡2.1.31.同素异构转变的概念：在固态下，同种晶体材料中，不同类型晶体结构之间的转变。

2.同素异构现象的概念：在固态下，有些晶体并不只有一种晶体结构，而是随着外界条件（如温度，压力）的变化而具有不同类型的晶体结构。

3.铁的同素异构转变：（1538℃～1394℃）（1394℃～912℃）δ-Fe(体心立方晶格)————γ-Fe(面心立方晶格)————α-Fe（体心立方晶格）(912℃以下)4.典型的铸造组织：①细等轴晶区②柱状晶区③等轴晶区2.3.11.要求画出Fe—C相图，并在相图上标出重要成分点，同时在图上标出个相区以及室温下的组织。

且分析在某一成分下在各相区形成的产物。

2.4.2奥氏体的形成过程：①奥氏体形核阶段②奥氏体晶核长大阶段③残余渗碳体的溶解阶段2.51.奥氏体转变的三种类型：①珠光体转变类型②贝氏体转变类型③马氏体转变类型2.掌握C曲线图，以及在图上标明转变温度，且分析炉冷，空冷，油冷，水冷四种状态下的产物并标在图上。

3.珠光体类型组织：普通珠光体（在A1～650℃）P细珠光体（在650℃～600℃）S极细珠光体（在600℃～550℃）T4.马氏体两种形态：低碳马氏体（板条状马氏体）：有较高的强度和韧性。

M高碳马氏体（片状马氏体）：有高硬度，塑韧性低，脆性大。

贝氏体有两种成分：上贝氏体（呈木梳状）强度和硬度低，常温下塑韧性较差。

下贝氏体（呈竹叶状）强度和韧性很高。

总结：硬度的比较：P<S<T<B上<M板条状<B下<M片状2.61.焊缝的缺陷：①气孔②非金属夹杂物③裂纹④其他焊接缺陷焊接热影响区可分为：①溶合区②过热区③重结晶区④部分相变区②[其中溶合区和过热区对焊缝有巨大影响]第3章1.单晶体塑性变形的方式：滑移和孪生2.加工硬化的概念：在冷加工中随着变形量的增加，它的强度和硬度增大，而塑韧性降低，这种现象叫做加工硬化。

去除加工硬化采用中间退火。

3.什么叫残余应力？当作用在金属上的外力去除后，仍残存在金属材料内的应力，叫残余应力。

4.残余应力可分为：①第一类残余应力②第二类残余应力③第三类残余应力（金属变形主要的残余应力）6.残余应力的危害：①降低工件的承载能力②使工件尺寸及形状发生变化③降低工件的耐腐蚀性7.金属的加工硬化越严重，残余应力也相应越大。

8.消除残余应力主要用去应力退火。

3.31.回复的概念：加工硬化后的金属加热到一定温度后，原子获得热能，使原子得以恢复正常排列，消除晶格扭曲，可使加工硬化得到部分消除。

（注意：回复可以完全消除残余应力，但不可以完全消除加工硬化）2.再结晶的概念：当温度继续升高时，金属原子获得更多的热量，则开始以某些碎晶和杂质为核心结晶成新晶粒。

从而消除了残余应力和加工硬化。

3.金属的塑性变形：分为冷变形和热变形高于再结晶温度的为热变形（没有加工硬化现象）低于再结晶温度的为冷变形（有加工硬化现象）5.纤维组织的稳定性很高，不能用热处理加以消除，只有经过锻压使金属变形，才能改变其方向和形状。

3.41.塑性加工性能的指标：金属的塑性和变形抗力2.塑性加工性能主要取决于：金属的本质（内因）和加工性能（外因）。

3.提高金属塑性的途径：①提高变形温度，来提高金属塑性②降低变形速度来提高金属塑性④选择三向压应力状态来提高金属塑性4.碳钢的锻造温度范围：①锻造的温度范围要高于A1线，终锻温度约为800℃左右，终锻温度过低，金属的形变强化严重，变形抗力急剧增加，使加工难进行，将导致工件破裂而报废②亚共析钢要低于A3线以下，锻造温度范围的最高温度与最低温度差越大越好，而在A3线以下的组织是A+F,F 的含碳量低，塑性较好，适于锻造③过共析钢要低于Acm线以下，假如在Acm线以上锻造，当锻造完后随着温度的降低A的含量降低，因此网状的二次渗碳体析出，影响了锻造后工件的性能，使工件变脆，塑性也降低了。

而如果在Acm线以下，在锻造过程中就会析出二次渗碳体，但由于二次渗碳体极脆，锻造过程中就将其击碎了，锻入工件中了，不影响工件的性能。

④低于固相线100℃～200℃，锻造过程中，如果温度过高，可能会导致晶粒粗大，出现晶粒粗大，出现过热现象，如果高于固相线，可能导致晶界面熔化，出现过烧现象。

第四章1..什么较热处理？是金属材料在固态下，通过适当的方式进行加热，保温和冷却改变材料内部组织结构，从而改善材料性能的一种工艺方法。

2.热处理分三大类：①普通热处理：（整体热处理）退火，正火，回火，淬火②表面热处理：表面淬火，（感应加热淬火，火焰加热淬火）化学热处理（渗碳，渗氮，碳氮共渗）4.1.11.退火的特点：缓慢冷却（随炉冷却），得到P2.退火的目的：①降低硬度，改善切削性能②消除残余应力，稳定尺寸减小变形与开裂的倾向③细化晶粒，调整组织。

3.完全退火：适用于亚共析钢（低碳钢）和铸件，锻件，及焊接件4.球化退火：适用于共析钢和过共析钢及合金工具钢。

5.球化退火的目的：是钢中的网状渗碳体和珠光体中的片状渗碳体球化。

降低材料的硬度，改善切削加工性能。

并可以减小最终淬火变形和开裂，为以后热处理作准备。

4.1.21.正火的特点：完全奥氏体化，和空冷得到S。

4.1.31.淬火的目的：提高刚的硬度，快冷，获得M。

2.碳钢的淬火温度范围：①亚共析钢的淬火温度范围为A3+（30℃～50℃），淬火后的组织为均匀细小的M，如果温度过高，将导致M晶粒粗大，并引起工件变形。

如果加热温度过低<A3线，淬火组织为M+F,严重影响了淬火钢的整体性能，造成强度和硬度不足，出现软点。

③过共析钢的淬火温度范围Ac1+（30℃～50℃）,淬火后的组织为均匀细小的M和粒状的二次渗碳体，有利于增加钢的硬度和耐磨性，如果加热温度过高，则二次渗碳体将全部溶入残余奥氏体中，使M（马氏体）转变温度点下降，淬火组织中残余奥氏体（A`）的量将增多,而粒状的渗碳体减少，使钢的硬度和耐磨性降低，同时由于加热温度过高晶粒粗大，使钢的脆性增大，并增加变形和开裂。

4.31.什么是钢的表面淬火？是将淬火零件表面迅速加热到相变温度以上，而心部未被加热，然后迅速冷却，是零件表层获得M而心部为原始组织的“外硬内韧”状态。

2.表面淬火前应进行预备热处理：正火或调质处理。

4.1.41.回火的目的：调整硬度，满足使用性能。