机械工程材料复习资料(个人总结)

机械104班《机械工程材料》复习资料（个人总结）共-11-张第-1-张因整理时间比较仓促，大部分文字从书上摘抄，属于手工录入。出现错误在所难免，望大家见谅——詹琦平第一章：金属的结构域结晶金属键：金属晶体中依靠离子与离子间及电子与电子之间的斥力与引力相平衡的结合方式。晶格：描述原子在晶体中排列形式的几何空间格架。P23晶胞：一个能够完全反映晶格特征的最小几何单元体。P23晶格参数：描述晶胞中三条边长abc及相邻棱边的夹角。P24致密度：指晶胞中原子所占体积与该晶胞体积之比。P26晶向：通过两个或者两个以上原子的直线表示某一原子列在空间的位向。P27晶面：在金属晶体中，通过一系列原子所构成的平面。P27各向异性:晶体具有固定的熔点，且在不同方向上具有不同的性能。P23晶界：晶粒与晶粒之间的界面。P32亚晶界：两相邻亚晶粒之间的边界。P32实际上是由一系列刃型位错所形成的小角晶界晶体缺陷：由于某种原因，在晶体内部某些局部区域，原子的规则排列往往受到干扰而被破坏，不像理想晶体那样规则和完整，通常把这种区域成为晶体缺陷---点缺陷（空位和间隙原子）、线缺陷（位错）、面缺陷（晶界和亚晶界）p33过冷度：理论结晶与实际结晶温度的差。P37变质处理：在液态金属结晶前，加入一些细小的变质剂，是结晶时的形核率N增加，或者长大速率G降低的细化晶粒的方法。P39晶格畸变：由于原子间作用力的平衡被破坏，使其周围的原子离开原来的平衡位置。P33二、金属与非金属的本质差别是什么？金属之间的差别在哪里？答：（1）从化学性质看金属是金属键连接，而非金属是靠离子键或共价键连接。从物理性质看，金属一般具有导电性，有金属光泽，有延展性．并且大多数是固体只有汞常温下是液体；而非金属大多是绝缘体,只有少数非金属是导体(碳)或半导体(硅)。（2）三、常见的金属晶体结构有哪几种类型？各举例说明。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；Mg、Zn属于密排六方晶格；四、作图表示出立方晶系晶向。、、）晶面和、（）、（[346]11]2[]021[421)210(123五、已知Fe和Cu在室温下的几个常数分别为0.286nm和0.3607nm，求1cm3中铁和铜的原子数及铁、铜的密度。（注：铁的原子量为55.85，铜的原子量为63.55）第二章：金属的塑性变形和再结晶滑移：在切应力的作用下，晶体的一部分沿着一定的晶面和晶向相对于另外一部分发生滑动。P123滑移线：在塑性力学中，变形体塑变区最大切应力的迹线。滑移系：晶体通过滑移产生塑性变形时，由滑移面和其上的滑移方向所组成的系统。软取向：（自己总结）硬取向：（自己总结）加工硬化：随着冷变形程度的增加，金属材料强度和硬度指标都有所提高，但塑性、韧性有所下降。织构：具有择优取向这种组织结构及规则聚集排列状态类似于天然纤维或织物的结构和纹理，称之为织构。机械104班《机械工程材料》复习资料（个人总结）共-11-张第-2-张回复：当加热温度较低时，冷变形金属的显微组织无明显变化，力学性能也变化不大，单残余应力显著降低，物理和化学性能部分恢复到变形前的情况，这一阶段称为回复。再结晶：冷变形金属加热到更高温度后，在原变形金属中会形成无畸变的等轴晶，直至完全取代其冷组织的过程。再结晶温度：通常指再结晶开始的温度。P132临街变形量：变形达到某一变形值时，由于金属变形度不大而且不均匀，再结晶时形核数目少，获得比较粗大晶粒的变形度。P135冷加工：冷加工则指在低于再结晶温度下使金属产生塑性变形的加工工艺热加工：在金属学中，把高于金属再结晶温度的加工叫热加工。第三章：合金的结构与相图合金系：由给定组元可按不同比例配制出一系列不同成分的合金，这一系列合金就构成一个合金系固溶体：一种或多种溶质原子溶入主组元(溶剂组元)的晶格中且仍保持溶剂组元晶格类型的一类固态物质(固体相)。金属化合物：合金组元件发生相互作用而形成一种具有金属特性的物质称为金属化合物。固溶强化：合金元素固溶于基体金属中造成一定程度的晶格畸变从而使合金强度提高的现象。相图：表达在平衡条件下环境约束(如温度和压力)、组分、稳定相态及相组成之间关系的几何图形。组元：组成合金的独立的、最基本的单元称为组元，组元可以是组成合金的元素或稳定的化合物。组织：（自己总结）相：（自己总结）初生相：包晶、亚共晶或过共晶凝固过程中首先从液相中形成的固相。次生相：在初生相形成后的生长过程中，随后析出的其他相。共晶体：指一定成分的合金液体冷却时，同时结晶出一定成分的两个固相。包晶体：（自己总结）匀晶转变：晶体材料从高温液相冷却下来的凝固转变产物包括多相混合物晶体和单相固溶体两种，其中由液相结晶出单相固溶体的过程称为匀晶转变。共晶转变：合金系中某一定化学成分的合金在一定温度下，同时由液相中结晶出两种不同成分和不同晶体结构的固相的过程称为共晶转变。包晶转变：成分为H点的δ固相，与它周围成分为B点的液相L，在一定的温度时，δ固相与L液相相互作用转变成成分是J点的另一新相γ固溶体，这一转变叫包晶转变或包晶反应。即HJB---包晶转变线，LB+δH→rJ枝晶偏析：合金以树枝状凝固时，枝晶干中心部位与枝晶间的溶质浓度明显不同的成分不均匀现象。第四章：铁碳合金相图铁素体：碳溶于α-Fe中的间隙固溶体称为铁素体，以符号F表示p53奥氏体：碳溶解在γ铁中形成的一种间隙固溶体。P54渗碳体：铁碳合金按亚稳定平衡系统凝固和冷却转变时析出的Fe3C型碳化物。一次渗碳体：从碳质量分数大于4.3%的液相中，直接析出来的渗碳体叫一次渗碳体（通俗的说法就是由液相直接析出来的渗碳体叫一次渗碳体），呈规则长条状二次渗碳体：从奥氏体A中析出的Fe3C称为二次渗碳体。二次渗碳体在降温时因含碳量变化从奥氏体中而沿晶界析出的，多在过共析钢中出现，一般都是呈网状，由于对性能的影响不利，常可通过正火来打断二次渗碳体网，以改善性能。三次渗碳体：从铁素体F中析出的渗碳体叫三次渗碳体。它是在降温时因含碳量变化从铁素体中而沿晶界析出的，在各种钢中都可能出现，只是因为铁素体的碳溶解度变化不大，不易被发现，一般也是呈网状或断续网状。机械104班《机械工程材料》复习资料（个人总结）共-11-张第-3-张碳钢：碳钢也叫碳素钢，指含碳量Wc小于2.11%的铁碳合金。白口铸铁：碳以渗碳体形态存在的铸铁，即不含石墨的铸铁。第五章：钢的热处理珠光体：珠光体是奥氏体(奥氏体是碳溶解在γ－Fe中的间隙固溶体)发生共析转变所形成的铁素体与渗碳体的共析体。索氏体：钢经正火或等温转变所得到的铁素体与渗碳体的机械混合物。索氏体组织属于珠光体类型的组织，但其组织比珠光体组织细。屈氏体：过冷奥氏体冷却到350~500℃左右形成的片间距约为300~800nm的珠光体。上贝氏体：550～350℃范围内形成的贝氏体称为上贝氏体，金相组织呈羽毛状，脆性，硬度较高。下贝氏体：当过冷奥氏体的温度下降到350至230℃范围时，所形成的产物叫下贝氏体。马氏体：马氏体（M）是碳溶于α-Fe的过饱和的固溶体，是奥氏体通过无扩散型相变转变成的亚稳定相。其比容大于奥氏体、珠光体等组织，这是产生淬火应力，导致变形开裂的主要原因。回火索氏体：将淬火钢在450-600℃进行回火，所得到的索氏体称为回火索氏体。回火屈氏体：淬火状态的马氏体在中温(300~500℃)回火后得到的粒状细珠光体组织。回火马氏体：低温回火（150-250℃）所得到的组织是回火马氏体。其性能是：具有高的硬度（HRC58-64）和高的耐磨性，因内应力有所降低，故韧性有所提高.这种回火方法主要用于刃具，量具，拉丝模以及其它要求硬而耐磨的零件.临界淬火速度：（自己总结）淬透性：表示钢在一定条件下淬火时获得淬硬层（马氏体层）深度。它是衡量各个不同钢种接受淬火能力的重要指标之一。主要与钢的过冷奥氏体稳定性和钢的临界冷却速度有关。淬硬性：指钢在淬火时硬化能力，用淬成马氏体可能得到的最高硬度表示。主要取决于马氏体中的含碳量，碳含量越高，则钢的淬硬性越高。其他合金元素的影响比较小。淬透性才是指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力。其大小以钢在一定条件下淬火获得的淬透层深度和硬度分布表示。退火：退火是一种金属热处理工艺，指的是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却。目的是降低硬度，改善切削加工性；消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向；细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。正火：是将工件加热至Ac3或Acm以上40~60℃，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化，去除材料的内应力，降低材料的硬度。淬火：钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体1化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。回火：将淬火后的钢，在AC1以下加热、保温后冷却下来的热处理工艺。表面淬火：表面淬火是将钢件的表面层淬透到一定的深度，而心部分仍保持未淬火状态的一种局部淬火的方法。表面淬火时通过快速加热，使刚件表面很快到淬火的温度，在热量来不及穿到工件心部就立即冷却，实现局部淬火。渗碳：是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性氮化：是在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程。其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。机械104班《机械工程材料》复习资料（个人总结）共-11-张第-4-张工程材料试题一、名词解释题（每题3分，共30分）1、金属化合物；与组成元素晶体结构均不相同的固相2、固溶强化；随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。3、铁素体；碳在a-Fe中的固溶体4、加工硬化；随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。5、球化退火；将工件加热到Ac1以上30——50摄氏度保温一定时间后随炉缓慢冷却至600摄氏度后出炉空冷。6、金属键；金属离子与自由电子之间的较强作用就叫做金属键。7、再结晶；冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程.8、枝晶偏析；在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象。9、正火；是将工件加热至Ac3或Accm以上30~50℃,保温一段时间后,从炉中取出在空气中冷却的金属热处理工艺。10、固溶体。合金在固态时组元间会相互溶解，形成一种在某一组元晶格中包含有其他组元的新相，这种新相称为固溶体二、简答题（每题8分，共48分）1、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？《P16》结晶的基本过程——晶核形成与晶核长大。结晶时的冷却速度（即过冷度）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，同时液体金属中难熔杂质以及振动和搅拌的方法也会增大形核率2、手锯锯条、普通螺钉、车床主轴分别用何种碳钢制造？手锯锯条：它要求有较高的硬度和耐磨性，因此用碳素工具钢制造。如T9,T9A,T10,T10A,T11,T11A普通螺钉：它要保证有一定的机械性能，用普通碳素结构钢制造，如Q195,Q215,Q235车床主轴：它要求有较高的综合机械性能，用优质碳素结构钢，如30，35，40，45，503、金属经冷塑性变形后，组织和性能发生什么变化？《1》晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性，如纵向的强度和塑性远大于横向等。《2》晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化，即随着变形量的增加