第四章工程材料基本知识

第四章工程材料复习题一、填空题1、金属的力学性能主要包括强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等指标，其中衡量金属材料在静载荷下机械性能的指标有强度、硬度、塑性。

衡量金属材料在交变载荷和冲击载荷作用下的指标有疲劳强度和冲击韧性。

2、钢以铁、碳为主要元素，其中碳的质量分数为小于2.11%，铸铁是含碳质量分数大于2.11%的铁碳合金。

3、钢按用途分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。

4、普通质量的结构钢主要用于工程结构和机械零件方面。

5、金属分为黑色金属和有色金属。

6、碳钢的编号为：碳素结构钢采用拼音字母Q和数字表示其屈服强度；优质碳素结构钢用两位数字表示钢中平均碳的质量分数的万分之几，如45钢；碳素工具钢用字母T表示；铸造碳钢用ZG代表铸钢二字汉语拼音首位字母。

7、合金钢的编号为：低低合金高强度结构钢由代表屈服点的汉语拼音字母Q；合金结构钢如40Cr表示平均碳的质量分数ωc= 0.40%，平均铬的质量质量分数ωCr<1.5%；滚动轴承在牌号前加G。

8、合金钢是为了改善钢的性能，在钢中加入其他合金元素。

9、合金钢分为合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢。

10、铸铁可分为灰铸铁、球墨铸铁和可锻铸铁。

11、灰铸铁的断口呈浅白色，其牌号用符号HT和数字表。

12、球墨铸铁的牌号用符号QT和数字表示。

13、机械零件需要强度、塑性和韧性都较好的材料，应选用中碳钢。

14、碳的质量分数在0.30%～0.55%之间的属于中碳钢。

15、钢的普通热处理（也叫整体热处理）有退火、正火、淬火和回火，钢的表面热处理有表面淬火热处理和化学热处理。

16、降低钢的硬度，改善切削加工性能常用的热处理有退火和正火，若是高碳钢或是高合金钢要采用退火处理。

17、钢淬火常用的冷却介质有水和油，淬火处理的目的是提高工件的强度、强度和耐磨性。

淬火后钢的硬度主要取决于钢的含碳量高低。

18、淬火和高温回火结合的处理称为调质，处理后钢的性能特点是有良好的综合性能，适合轴和齿轮类零件的热处理。

第四章第一讲材料科学与工程基础(顾宜材料的性能materials property性能决定用途。

本章对材料的力学性能、热性能、电学、磁学、光学性能以及耐腐蚀性，复合材料及纳米材料的性能进行阐述。

4-1 固体材料的力学性能Mechanical Properties of Solid Materials结构件：力学性能为主非结构件：力学性能为辅，但必不可少mechanical property of materials stress and strain Elastic deformation Modulus Viscoelasticity permanent deformation Strength Fracture4-1-1 材料的力学状态mechanical states of matrials 1.金属的力学状态A 晶态结构，B 较高的弹性模量和强度，C 受力开始为弹性形变，接着一段塑性形变，然后断裂，总变形能很大， D 具有较高的熔点。

某些金属合金 A 呈非晶态合金， B 具有很高的硬度和强度，C 延伸率很低而并不脆。

D 温度升高到玻璃化转变温度以上，粘度明显降低，发生晶化而失去非晶态结构。

2. 无机非金属的力学状态A 玻璃相熔点低，热稳定性差，强度低。

B 气相(气孔)的存在导致陶瓷的弹性模量和机械强度降低。

C 陶瓷材料也存在玻璃化转变温度Tg。

D 绝大多数无机材料在弹性变形后立即发生脆性断裂，总弹性应变能很小。

陶瓷材料的力学特征高模量高强度高硬度低延伸率3. 聚合物的力学状态(1) 非晶态聚合物的三种力学状态①玻璃态②高弹态③粘流态(2) 结晶聚合物的力学状态A 结晶聚合物常存在一定的非晶部分，也有玻璃化转变。

B 在T g 以上模量下降不大Tm、TfC 在T m 以上模量迅速下降D 聚合物分子量很大，T mT f ,则在T m 与T f 之间将出现高弹态。

E 分子量较低，T m T f , 则熔融之后即转变成粘流态，玻璃化温度(Tg)是非晶态塑料使用的上限温度是橡胶使用的下限温度熔点(Tm)是结晶聚合物使用的上限温度4-1-2 应力和应变stress-strain If a load is static or changes relatively slowly with a time and is applied uniformly over a cross section or surface of a member, the mechanical behavior may be ascertained by a simple stress-strain test. These are mostly commonly conducted for materials at room temperature.4-1-2 应力和应变(stress and strain)应力：单位面积上的内力，其值与外加的力相等。

第四章工程材料复习资料一、金属的力学性能1、金属的力学性能是指金属材料在下所表现出来的性能。

它主要包括、、、和。

2、在外力的作用下，材料抵抗和的能力，称为强度。

当承受拉力时，强度特性指标主要是和。

3、在外力的作用下，材料不能恢复的变形称为，产生永久变形而为断裂的能力称为。

4、是指固体材料对外界物体机械作用（压陷、刻划）的局部抵抗能力。

硬度不是金属独立的基本性能，而是反映材料弹性、强度与塑性等的综合性能指标。

常用的硬度指标有（HBW）、（HBC）和（HV）等。

硬度高的材料强度高，耐磨性能较好，而较差。

5、金属材料抵抗冲击载荷的能力称为。

用A k表示，单位为J。

A k值越大，则材料的韧性就越。

A k值低的材料叫做材料，A k值高的材料叫。

工作时要承受很大的冲击载荷时应选用A k值高的材料制造，如齿轮、连杆。

铸铁的A k值很低，A k值近于零，不能用来制造承受冲击载荷的零件。

6、疲劳强度是指金属材料在无限多次作用下而不破坏的最大应力，或称为。

二、黑色金属材料1、金属材料分为和两大类，常用的黑色金属主要有和两种；常用的有色金属有和两种。

2、钢中的有害元素是，硫产生，磷产生；有益元素是，能提高钢的。

3、钢的分类按化学成分分类碳素钢合金钢按钢的品质分类如碳素结构钢、低合金结构钢按钢的用途分类主要用于制造各种机械零件和工程结构构件优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢和合金工具钢、弹簧钢、轴承钢主要用于制造工具、模具、量具及刃具合金结构钢和工具钢，钢号后面加“A”具有特殊物理和化学性能三、钢的编号分类别编号方法举例类碳钢碳素结构钢Q235AF优质碳素结构钢45、60Mn 碳素工具钢T8A一般工程用铸造碳钢ZG200—400合金钢低合金高强度结构钢Q390A合金结构钢40Cr、30CrMoA、60Si2Mn滚动轴承钢GCr15合金工具钢Cr12MoA、9SiCr不锈钢与耐热钢10Cr7Mn9Ni4N、022Cr17Ni7N四、性能及应用1、碳质量分数而不含有特意加入合金元素的钢，称为碳素钢。

材料工程基础知识点总结
第一章、材料的性能及应用
1、常用的力学性能，如：σS，σb，σe，σP 等所表示的含义，弹性模量E及其主要影响因素、塑性指标的意义。

不同材料所适用的硬度（HB、HR、HV）测量方法。

第二章、原子结构和结合键
1、结合键的类型(主要为金属键、离子键、共价键)及其主要特点，它们对材料性能的主要影响
第三章、晶体结构
1、晶面与晶向的标注和识别
2、BCC、FCC、HCP三种常见金属晶体结构中所含的原子数、它们的致密度。

3、相、固溶体、中间相、固溶强化的概念、固溶体的分类、中间相的分类以及固溶体和中间相的主要区别。

第四章、晶体缺陷
1、晶体缺陷的分类、位错的含义和分类及特点。

位错（及点缺陷）密度的变化对材料性能（主要是力学性能）的影响。

2、晶界原子排列?的特点及其分类，晶界的特性；相界的分类、润湿
第五章、固体材料中原子的扩散
1、Fick第一定律的含义、非稳态扩散的误差函数解的应用计算
2、扩散的机制及影响扩散的主要因素以及在工业上的应用（如：工业渗碳为何在奥氏体状态下进行）
第六章、相平衡与相图原理
1、Gibbs相律含义，二元匀晶、共晶相图分析，杠杆定律的应用计算；相图与合金使用性（强度、硬度）和工艺性（铸造）的关系
2、铁碳相图（简化版）及其标注上面主要的成分点和温度及相；不同含碳量的合金从高温到室温下组织的变化，利用杠杆定律计算组织或相组成物的含量（主要针对C%<2.11%的合金，即钢）第七章、材料的凝固
1、液态合金结构的特点，过冷度及其与冷却速率的关系?。