金属材料与热加工复习提纲1

《金属材料与热处理》复习思考题参考答案将共析钢加热至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？1、V1：M+A残余、V2：T+M、V3：S+T+M+A残余、V4：S+T、V5：S，V6：S。

第一章金属的力学性能1．解释下列名词金属的力学性能，弹性极限，载荷，应力，强度，硬度，塑性。

答：金属的力学性能：是指金属在外力作用下所表现出来的性能。

弹性极限：是指金属材料在外力作用下，只发生弹性变形而不发生塑性变时所能承受的最大应力。

精品文档载荷：是指金属材料在加工及使用过程中所受到的各种外力。

其符号用F表示。

应力：指单位面积上的内应力。

强度：是指金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力，是工程技术上重要的力学性能指标。

硬度：材料抵抗局部变形特别是塑性变性压痕或划痕的能力。

塑性：是金属材料断裂前产生塑性变形的能力。

2、什么是金属的疲劳？简述疲劳断裂的特点。

答：金属材料在受到交变应力或重复循环应力时往往在工作应力小于屈服强度的情况下突然断裂，这种现象称为疲劳。

疲劳断裂的特点：由于疲劳的应力比屈服强度低，所以不论是韧性材料还是脆性材料，在疲劳断裂前，均没有明显的塑性变形，它是在长期累积损伤过程中，经裂纹萌生和缓慢扩展到临界尺寸时突然发生的。

由于断裂前没有明显的预兆，故疲劳断裂危险性极大。

宏观断口一般可明显地分为三个区域，即疲劳源，疲劳裂纹扩展区和瞬间断裂区。

疲劳源多在机件的表面处。

第二章金属的晶体结构1.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？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；α－Fe、Cr、V属于体心立方晶格；γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格；精品文档Mg、Zn属于密排六方晶格；2.实际金属晶体中存在哪几种缺陷？这些缺陷对金属性能有何影响？答：金属实际晶体中存在点缺陷、线缺陷和面缺陷三种晶体缺陷。

《金属材料与热处理》复习提纲一、钢铁的概念及其分类钢铁材料是钢和铸铁的统称。

钢是以铁为主要元素，含碳量一般在2.11%以下，并含有其他元素的材料。

铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金。

含碳量2.11%通常是钢和铁的分界点。

根据化学成分，钢分为非合金钢、低合金钢和合金钢。

二、钢的力学性能及其指标1、强度强度是指金属抵抗永久变形（塑性变形）和断裂的能力。

常用的强度判据是屈服点和抗拉强度。

测定强度判据的方法是拉伸试验2、塑性指断裂前材料发生不可逆永久变形的能力。

塑性判据是断后伸长率和断面收缩率。

3、硬度硬度是材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力它衡量材料软硬的判据。

目前最常用的硬度试验法是布氏硬度试验法、洛氏硬度试验法和维氏硬度试验法。

4.韧性韧性是指金属在断裂前吸收变形能量的能力,可用来衡量金属材料抵抗冲击载荷能力。

韧性的判据通过冲击试验来测定。

5.疲劳强度零件在循环应力作用下，常在远小于该材料的σb，甚至小于σS强度的情况下发生断裂的现象称为金属的疲劳，金属疲劳的判据是疲劳强度。

三、普通热处理的类型及概念普通热处理有“四火”，退火与正火淬火回火退火：将金属加热到一定温度，保持足够时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。

以消内部应力。

正火：将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，淬火是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。

回火：将淬火后的钢件在高于室温而低于710℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却的工艺。

四、钢铁牌号的标识表示方法及其含义1、碳素结构钢牌号表示方法：由代表屈服点的字母Q、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号四部分顺序组成。

质量等级有：A、B、C、D脱氧方法有：F（沸腾钢）、b（半镇静钢）、Z（镇静钢）、TZ（特殊镇静钢）。

通常Z 和TZ可省略。

例如：Q235－AF2.优质碳素结构钢牌号表示法：用两位数字表示钢平均含碳量的万分数，如40钢。

热加工第一章工程材料1.金属材料常用力学性能指标有哪些？各自概念。

（1）强度：材料在外力的作用下，抵抗变形和破坏的能力。

通常强度指标有抗拉强度和屈服强度。

抗拉强度是金属在拉断前所能承受的最大拉力σb，屈服强度是金属材料产生屈服时的应力σs。

（2）塑性：金属材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力。

通常的塑性指标有伸长率和断面收缩率。

δ=(L1-L)/L*100% ψ=(F-F1)/F*100%（3）硬度：材料抵抗硬物压入的能力，也可以说是材料抵抗局部塑性变形或破裂的能力。

布氏硬度HB、洛氏硬度HR（4）冲击韧性ak：材料抵抗冲击载荷的能力。

（5）疲劳强度：材料在无数次重复交变应力作用下而不致引起断裂的最大应力。

2.金属材料常见的三种晶格类型是什么？α-Fe、β-Fe分别是什么晶格类型？（1）体心立方晶格（2）面心立方晶格（3）密排六方晶格α-Fe：体心立方晶格β-Fe：体心六方晶格γ-Fe面心立方晶格δ-Fe体心立方晶格（随着温度降低δ-Fe → γ-Fe → α-Fe）3.金属结晶包括那两个阶段？晶粒尺寸的大小与其力学性能的关系。

两个阶段：结晶核心的形成、晶核的长大（交替进行）晶粒细化后，使材料的强度、硬度提高，同时还能使塑性和韧性有较大的改善。

4.铁碳合金的基本组织有哪些？各自的概念。

合金的基本结构是什么？（1)铁素体：碳溶解在α-Fe中形成的间院固溶体，称为铁素体（又称α固溶体）。

常用符号F或α表示。

奥氏体：碳溶解在γ-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体(又称γ固溶体)，常用符号A或γ表示。

渗碳体：铁与碳形成的化合物Fe3C称为渗碳体。

珠光体：珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，通常用符号P表示。

莱氏体：莱氏体是在高温下由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物(用Ld表示)，或在727 ℃以下由珠光体和渗碳体组成的机械混台物(用L’d表示)。

（2）合金的基本结构：固溶体（置换固溶体、间隙固溶体）、金属化合物、机械混合物5.钢在室温下的平衡组织分别是什么?钢的含碳量与其力学性能的关系?并从组织上加以解释。

热处理复习重点第一章金属材料基础知识1. 材料力学性能（1）材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力称为强度。

强度有多种指标，如屈服强度（σs）、抗拉强度（σb）、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。

（2）塑性是指材料受力破坏前承受最大塑性变形的能力，指标为伸长率（δ）和断面收缩率（φ），δ和φ越大，材料的塑性越好。

（3）材料受力时抵抗弹性变形的能力称为刚度，其指标是弹性模量（弹性变形范围内，应力与应变的比值）。

（4）硬度（材料表面局部区域抵抗更硬物体压入的能力）a. 布氏硬度（测较低硬度材料）用一定直径的钢球或硬质合金球，在一定载荷的作用下，压入试样表面，保持一定时间后卸除载荷，所施加的载荷与压痕表面积的比值。

HBS（钢球，<450）、HBW（硬质合金球，>650）。

b. 洛氏硬度（测较高硬度材料）利用一定载荷将交角为120°的金刚石圆锥体或直径为1.588mm的淬火钢球压入试样表面，保持一定时间后卸除载荷，根据压痕深度确定的硬度值。

HRA（金刚石圆锥，20~80）、HRB （1.588mm钢球，20~100）、HRC（金刚石圆锥，20~70）c. 维氏硬度（适用范围较广）维氏硬度其测定原理基本与布氏硬度相同，但使用的压头是锥面夹角为136°的金刚石正四棱锥体。

（5）冲击韧性材料抵抗冲击载荷作用而不被破坏的能力。

通常用冲击功A k来度量，A k是冲击试样在摆锤冲击试样机上一次冲击试验所消耗的冲击功。

（6）疲劳强度材料在规定次数（钢铁材料为107次，有色金属为108次）的交换载荷作用下，不发生断裂时的最大应力，用σ-1表示。

2. 铁碳相图第二章钢的热处理原理1. 钢的临界温度A c1——加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度A c3——加热时先共析铁素体全部溶入奥氏体的终了温度A ccm——加热时二次渗碳体全部溶入奥氏体的终了温度A r1——冷却时奥氏体向珠光体转变的开始温度A r3——冷却时奥氏体开始析出先共析铁素体的温度A rcm——冷却时奥氏体开始析出二次渗碳体的温度2. 钢在加热时的转变（1）共析钢由珠光体向奥氏体的转变包括以下四个阶段：奥氏体形核（相界面处）、奥氏体晶核长大、剩余渗碳体溶解、奥氏体成分均匀化。

金属材料与热处理讲课提纲及内容第一篇金属材料：钢、铁钢：通常是指含碳量小于1.4% 的铁碳合金按照化学成分分为碳素钢和合金钢第一节碳素钢的分类一、按钢的含碳量分类：1、低碳钢：C≤0.25%2、中碳钢：0.25%＜C＜0.6%3、高碳钢：C≥0.6%二、按钢的质量分类：1、普通钢：S≤0.05%，P≤0.045%2、优质钢：S≤0.035%，P≤0.035%3、高级优质钢：S≤0.025%，P≤0.025%三、按钢的用途分类：1、结构钢：主要用于制造各种机械零件和工程构件。

C＜0.7%2、工具钢：主要用于制造各种刀具、模具和量具。

其含碳量大于0.70%四、按冶炼时脱氧程度的不同分类1、沸腾钢2、镇静钢3、半镇静钢第二节碳素钢的牌号及用途一、普通碳素钢结构钢：1、牌号：Q屈服点数值，质量等级符号和脱氧方法符号；2、性能：一般；3、应用：厂房、桥梁、船舶、铆钉、螺钉、螺母等。

例如：Q235-A·F：表示屈服点为235Mpa的A级沸腾钢。

二、优质碳素结构钢：1、牌号：用两位数字表示钢中平均含碳量的万分之几。

2、分类：1）、08~25钢，属于低碳钢性能：强度、硬度较低、塑性、韧性及焊接性良好；用途：冲压件、焊接结构件及渗碳件如：深冲器件、压力容器等。

2）、30~55钢属于中碳钢性能：较高的强度和硬度，是塑性和韧性随含碳量的增加而逐步降低。

用途：制作受力较大的机械零件。

如：连杆、曲轴、齿轮等3）、60钢以上属于高碳钢。

性能：有较高的强度、硬度和弹性；用途：制造较高强度、耐磨性和弹性的零件如：气门弹簧、弹簧垫圈等三、碳素工具钢：1）牌号：T+数字（平均含碳量的千分数）如：T12A：表示平均含碳量为1.2%的高效优质碳素工具钢。

2）T7~T8：钻头、模具等T9~T10：丝锥、板牙等T11~T13：锉刀、削刀等四、铸造碳钢：1）牌号：ZG+数字—数字第一组数字：屈服点第二组数字：抗拉强度值如：ZG270—500，2）应用：制造形状复杂力学性能要求较高的机械零件。

金属材料及热处理复习《金属材料与热处理》是一门技术基础课，它的内容主要包含以下几个部门：1、钢铁材料的冶炼介绍金属材料的概念、分类及其生产过程。

重点放在钢铁材料的生产过程。

2、金属的性能介绍金属的物理、化学、力学及工艺等性能。

3、金属学的基础知识介绍金属和合金的晶体构造及其结晶过程，以及金属的成分、温度和组织之间的相互关系及变化规律。

4、钢的热处理介绍热处理的基本理论及各种热处理工艺的目的和方法。

5、常用的金属材料介绍碳钢、合金钢、铸铁、有色金属及硬质合金等金属材料的牌号、成分、组织、热处理、性能及用途。

鉴于机械专业技校生掌握这门课的必需性以及同学们学起来有一定难度，平时往往还未全面掌握，在期末进行复习时，提高他们复习效率，帮助他们理解和融会贯通尤为重要，采用一般从前到后按顺序复习方法，往往效果不太好，为此笔者经过一段时间探索，概括全书，提出了“顺口溜”的复习方法，共10句，它们是：1金属材料热处理，2钢铁材料最重要。

3铁碳相图作纲要，4选材热处理有依靠。

5硬质合金作刀具，6轴承合金作滑动。

7正火退火去应力，8淬火回火变魔术。

9牢牢记住主干线，10成分组织与性能。

首先要求大家熟读这10句话，多读几遍，然后一句一句加以理解。

1金属材料热处理同学们读这句话，首先要知道，这本书主要由金属材料和热处理两部分组成，要知道金属材料分类和工厂中热处理种类。

热处理共分正火、退火、淬火、回火、表面热处理等五种。

2钢铁材料最重要读这句话大家要知道，工厂中用得最多的材料是钢和铁，许多重要关键场合都是用钢铁材料制造的，钢铁的产量、质量，在当今世界甚至是一个国家综合实力的标志。

同时同学们要简单了解钢铁是怎么生产出来的，钢与铁是完全不同的两种材料，它们彼此之间的性能完全不一样，联系到以后的热处理，即使是同一种钢，经过不同的热处理，其最后性能不一样。

3铁碳相图作纲要4选材热处理有依靠读了这两句话，同学们要知道，铁碳相图，是我们选材的基础，它是清楚地表明了铁碳合金成分、温度、组织三者之间关系的一个“地图”，同一种成分不同温度，同一种温度不同成分，它们组织不同，以及室温组织随含碳量的变化，最终导致钢材力学性能的变化，只有掌握和透彻理解铁碳相图，才能得心应手地选材用材。

第一章金属的晶体结构第一节金属1度系数为负值。

第二节金属的晶体结构1、晶体的特征：1、具有一定的熔点2、各向异性非晶体为各向同性23、为了清楚地表明原子在空间排列的规律性，常常将构成晶体的原子抽象为纯粹的几何点，称之为点阵。

这些点阵有规则地周期性重复排列所形成的三维空间阵列称为空间点阵。

常人4567、常见的三种晶体结构主要是指体心立方、面心立方和密排六方结构，其中体心立方结构(BCC)每个晶胞含有2原子，其原子配位数为8，致密度是68%面心立方结构(FCC)每个晶胞含有4原子，其原子配位数为12；致密度是74%密排六方结构(HCP)每个晶胞含有6原子，其原子配位数为12，致密度是74% 。

8、密排面的堆垛顺序是AB AB AB……，构成密排六方结构ABCABCABC……，构成面心立方结构9、通常以[uvw]表示晶向指数的普遍形式原子排列相同但空间位向不同的所有晶向成为晶向族，<uvw>表示晶面指数的一般表示形式为(hkl)晶面族用大括号{hkl}表示10、在立方结构的晶体中，当一晶向[uvw]位于或平行于某一晶面(hkl)时，必须满足以下关系：hu+kv+lw=0当某一晶向与某一晶面垂直时，则其晶向指数和晶面指数必须完全相等，即u=b、v=k、w=l。

12、由于多晶体中的晶粒位向是任意的，晶粒的各向异性被互相抵消，因此在一般情况下整个晶体不显示各向异性，称之为伪等向性。

一般金属都是多晶体第三节实际金属的晶体结构1、晶体中的线缺陷就是各种类型的位错，它是在晶体中某处有一列或若干列原子发生了有规律的错排现象。

2、刃型位错的重要特征：1、刃型位错有一额外半原子面；2、位错线是一个具有一定宽度的管道3、位错线与晶体的滑移方向相垂直，位错线运动的方向垂直于位错线螺型位错的重要特征：1、螺型位错没有额外半原子面；2、螺型位错线是一个具有一定宽度的管道，其中只有切应变，而无正应变3、位错线与晶体的滑移方向平行，位错线运动的方向与位错线垂直4、位错线与柏氏矢量垂直就是刃型位错，位错线与柏氏矢量平行，就是螺型位错。

金属热处理复习提纲考试题型及分值：一、名词解释题（共5题，3分/题，共15分）二、选择题（共15题，2分/题，共30分）三、判断正误题（共10题，1分/题，共10分）四、简答题（共5题，6分/题，共30分）五、综合题（共1题，15分/题，共15分）第一部分热处理原理基本概念：同素异构转变、热处理、奥氏体、本质晶粒度、过冷奥氏体、铁素体、片状珠光体、粒状珠光体、马氏体、残余奥氏体、上贝氏体、下贝氏体、C曲线、临界冷却速度、固溶、脱溶沉淀、时效、人工时效、自然时效、过时效———————————————————————————————————————————————同素异构转变：纯金属在温度和压力变化时，由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的过程。

热处理：材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。

奥氏体：碳溶于γ-Fe 中的间隙固溶体。

本质晶粒度：表示钢在一定加热条件下奥氏体晶粒长大的倾向性。

过冷奥氏体：共析钢过冷到A1温度以下，奥氏体在热力学上处于不稳定状态，在一定条件下会发生分解转变，这种在A1以下存在且不稳定的、将要发生转变的奥氏体。

铁素体：碳溶解在α-Fe中的间隙固溶体。

片状珠光体：铁素体基体上分布着片状渗碳体的组织称为片状珠光体。

粒状珠光体：铁素体基体上分布着颗粒状渗碳体的组织称为粒状珠光体。

马氏体：碳在α-Fe 中的过饱和间隙固溶体。

残余奥氏体：淬火未能转变成马氏体而保留到室温的奥氏体。

B上：在贝氏体相变区较高温度范围内形成的贝氏体。

B下：在贝氏体转变区域的低温范围内形成的贝氏体。

C曲线：表示过冷奥氏体等温转变图，即过冷奥氏体在等温条件下转变时，过冷奥氏体的转变温度、转变的开始时间和终了时间与转变产物及其转变量之间关系的图解。

临界冷却速度：分为上临界冷却速度和下临界冷却速度。

上临界冷却速度为使过冷奥氏体不发生分解，得到完全马氏体组织（包括AR）的最低冷却速度。

精心整理一、名词解释1.正火：把零件加热到临界温度以上30-50℃，保温一段时间，然后在空气中冷却的热处理工艺。

2.退火：将钢加热、保温后，随炉冷却后，获得接近平衡状态组织的热处理工艺。

3.回火：将淬火钢重新加热到A1线以下某一温度，保温一定时间后再冷却到室温的热处理工艺。

4.淬火：将钢加热到AC1或AC3以上某一温度，保温一定时间，以大于临界冷却速度进行快速冷却，获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。

5.淬硬性：钢淬火后的硬化能力。

6.淬透性：钢淬火时获得马氏体的能力。

7.贝氏体：过冷奥氏体中温转变的产物。

8.马氏体：C原子溶入-Fe形成的饱和间隙固溶体。

9.贝氏体转变：奥氏体中温转变得到贝氏体的过程。

10.马氏体转变：将奥氏体快速冷却到Ms点以下得到马氏体组织的过程。

11.脱溶：从过饱和固溶体中析出第二相(沉淀相)、形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程称为脱溶或沉淀，是一种扩散型相变。

12.固溶：将双相组织加热到固溶度线以上某一温度保温足够时间，获得均匀的单相固溶体的处理工艺。

13.固溶强化：当溶质原子溶入溶剂原子而形成固溶体时，使强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。

14.渗碳：向钢的表面渗入碳原子的过程。

15.渗氮：向钢的表面渗入氮原子的过程。

16.化学热处理：将零件放在特定的介质中加热、保温，以改变其表层化学成分和组织，从而获得所需力学或化学性能的工艺总称。

17.表面淬火:在不改变钢的化学成分及心部组织情况下，利用快速加热将表层奥氏体化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。

二、简答题1.材料的强韧化机制及其应用答：固溶强化；位错强化；第二相强化；④细晶强化。

2.相变应力/组织应力是什么？对组织性能有什么影响？答：组织应力又称相变应力：金属制品在加热和冷却时发生相变，由于新旧相之间存在着结构和比容差异，制品各部分又难以同时发生相变，或者各部分的相变产物有所不同，也会引起应力，这种因组织结构转变不均均而产生的应力称为组织应力。

基础课程《金属材料与热处理》应掌握知识重庆市机械高级技工学校培训中心备注：1、未标注“▲”符号的内容是培训4学时的班级必须掌握。

2、已标注“▲”符号的内容是培训12学时的班级在完成4学时培训的基础上增加的必须掌握内容，也就是说，培训12学时的班级对给出的内容应全部掌握。

复习要求第二章金属材料的性能一、了解金属的性能概述二、理解金属的力学性能定义及其应用▲三、理解金属的工艺性能定义及其应用第三章铁碳合金▲一、了解金属的实际晶体结构二、了解合金的基本组织▲三、熟悉铁碳合金的基本组织四、二元Fe3C相图的运用1、了解二元Fe3C相图的运用▲2、理解二元Fe3C相图，并会运用相图分析钢铁热处理组织转变过程4、基本会用二元Fe3C相图铸造、锻造、热处理工艺制定依据五、掌握碳素钢的分类、牌号表示方法及性能第四章钢的热处理一、理解钢的热处理原理，并掌握热处理分类方法二、基本熟悉常见钢的整体热处理工艺方法▲三、基本熟悉钢表面热处理工艺方法▲四、了解钢在加热和冷却时的组织转变五、基本能对典型零件的热处理后给予质量评价和分析第五章合金钢▲一、了解合金元素在钢中的作用二、掌握合金钢分类和牌号表示方法▲三、基本熟悉合金结构钢和合金工具钢常用牌号、性能和用途第六章铸铁▲一、了解铸铁的基本组织，熟知铸铁的分类二、常用铸铁（灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁）的牌价、性能、用途第七章有色金属及硬质合金▲一、了解纯铝的牌号、性能和用途二、基本熟悉铝合金分类、牌号、性能和用途附基本复习题于后第二章金属材料的性能—.填空题（将正确答案填写在横线上）2. 强度的常用衡量指标有.屈服强度、和抗拉强度，分别用符号ReL、和Rm表示。

二.判断题（正确的打“√”，错误的打“×”）▲3. 做布氏硬度试验时，在相同实验条件下，压痕直径越小说明材料的硬度越低。

（×）7. 一般用洛氏硬度机而不用布氏硬度机来检测淬火钢成品工件的硬度。

（√）▲9. 一般来说，硬度高的材料其强度也较高。