工程材料知識(shí)點(diǎn)初稿

1、工程材料知識(shí)點(diǎn)初稿工程材料（加粗部分為期中考卷內(nèi)容）一、名詞解釋結(jié)合鍵：原子、離子或分子之間的結(jié)合力稱為結(jié)合鍵。P4致密度：晶胞中所含的原子所占有的體積與該晶胞體積之比稱為致密度（也稱密排系數(shù)）。P11位錯(cuò)密度：是指單位體積重位錯(cuò)線的總長度。P20合金：一種金屬元素同另一種或幾種其他元素，通過融化或其他方法結(jié)合在一起所形成的具有金屬特性的物質(zhì)叫做合金。P21組元：組成合金的獨(dú)立的最基本的單元叫做組元。P21相：在金屬或合金中，具有一定化學(xué)成分、具有一定晶體結(jié)構(gòu)的均勻組成部分。P21有序化：在一定條件（如成分、溫度等）下，一些合金的無序固溶體可轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蚬倘荏w。這種轉(zhuǎn)變叫做有序化。P22（間隙固

2、溶體都是有限固溶體，并且一定是無序的。P22）顯微組織：材料內(nèi)部的微觀組成。P24強(qiáng)度：金屬材料抵抗塑性變形或斷裂的能力。P28硬度：材料抵抗另一硬物體壓入其內(nèi)的能力。P30韌性：材料抵抗沖壓載荷作用的能力。P31金屬的疲勞：在應(yīng)力作用下，雖然零件所承受的應(yīng)力低于材料的屈服點(diǎn)，但經(jīng)過較長時(shí)間的工作而產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的過程稱為金屬的疲勞。P32疲勞極限：當(dāng)應(yīng)力低于一定值時(shí)，式樣可以經(jīng)受無限周期循環(huán)而不破壞，此應(yīng)力值稱為材料的疲勞極限（亦叫疲勞強(qiáng)度）。P32斷裂韌性：材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展斷裂的能力。P33耐腐蝕性：金屬材料在常溫下抵抗氧、水蒸氣及其他化學(xué)介質(zhì)腐蝕破壞作用的能力。P35抗氧

3、化性：金屬材料在加熱時(shí)抵抗氧化作用的能力。P35玻璃態(tài)：在Tg溫度以下曲線基本上是水平的，變形量小，而彈性模量較高，高聚物較剛硬，處于所謂玻璃態(tài)。P42粘彈性：應(yīng)變相對(duì)于應(yīng)力有所滯后。P44重結(jié)晶：金屬從一種固體晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N固體晶態(tài)的過程稱為二次結(jié)晶或重結(jié)晶。P56過冷度：理論結(jié)晶溫度T0與開始結(jié)晶溫度Tn之差叫做過冷度。P56同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：金屬在固態(tài)下隨溫度的改變，由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象。（圖2-6純鐵的冷卻曲線）P59細(xì)晶強(qiáng)化：使晶粒細(xì)化而提高金屬的機(jī)械性能。P61變質(zhì)處理：就是在液體金屬中加入孕育劑或變質(zhì)劑，增加非自發(fā)晶核的數(shù)量或者阻礙晶核的長大，以細(xì)化晶粒和改善組織。P6

4、2相圖（平衡圖或狀態(tài)圖）：表明合金系中各種合金相的平衡條件和相與相之間關(guān)系的一種簡明示圖。P63枝晶偏析：在一個(gè)晶粒內(nèi)化學(xué)成分分布不均。P66形變織構(gòu)：金屬塑性變形很大（形變量達(dá)到70%以上）時(shí)，由于晶粒發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，使各晶粒的位向趨于一致，這種結(jié)構(gòu)叫做形變織構(gòu)。P89再結(jié)晶：變形后的金屬在較高溫度加熱時(shí)，由于原子擴(kuò)散能力增大，被拉長（或壓扁）、破碎的晶粒通過重新形核、長大變成新的均勻、細(xì)小的等軸晶。P90熱處理：將固態(tài)金屬或合金在一定介質(zhì)中加熱、保溫和冷卻，以改變材料整體或表面組織，從而獲得所需性能的工藝。P94本質(zhì)晶粒度：鋼加熱到93010，保溫8h，冷卻后測(cè)得的晶粒度叫做本質(zhì)晶粒度。P96淬

5、火：將鋼加熱到相變溫度以上，保溫一定時(shí)間，然后快速冷卻以獲得馬氏體組織的熱處理工藝。P106二次硬化：一些Mo、W、V含量較高的高合金鋼回火時(shí)，硬度不是隨回火溫度升高單調(diào)降低，而是到某一溫度（約400）后反而開始增大，并至另一更高溫度（一般為550左右）達(dá)到峰值，二次硬化也包括回火冷卻過程中殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體（二次淬火）引起的硬度提高。P126熱硬性：熱硬性是指鋼在高溫下保持高硬度的能力（亦稱紅硬性）熱硬性與鋼的回火穩(wěn)定性和特殊碳化物的彌散析出有關(guān)。P156不銹鋼：在大氣和一般介質(zhì)中具有很高耐腐蝕性的鋼種。P165腐蝕：在外部介質(zhì)的作用下金屬逐漸破壞的過程。腐蝕分兩類一類為化學(xué)腐蝕，另一類

6、為電化學(xué)腐蝕。P165強(qiáng)熱性：鋼在高溫下的強(qiáng)度。P170蠕變：在高溫下鋼的強(qiáng)度較低，當(dāng)受一定應(yīng)力作用時(shí)，發(fā)生變形量隨時(shí)間而逐漸增大的現(xiàn)象。P170石墨化：鑄鐵中碳原子析出并形成石墨的過程。P178（影響石墨化的主要因素是加熱溫度、冷卻速度及合金元素。P178）時(shí)效強(qiáng)化：固溶處理后得到的組織是不穩(wěn)定的，在室溫下放置或低溫加熱時(shí)，會(huì)逐漸分解析出第二相，使合金強(qiáng)度和硬度明顯升高，這個(gè)過程叫做時(shí)效或時(shí)效強(qiáng)化。P192回歸：自然時(shí)效后的鋁合金，在230-250短時(shí)間（幾秒至幾分鐘）加熱后，快速水冷至室溫時(shí)，可以重新變軟。如再在室溫下放置，則又能發(fā)生自然時(shí)效。這種現(xiàn)象稱為回歸。P192塑料：塑料是一種以有

7、機(jī)合成樹脂為主要組成的高分子材料，它通?？稍诩訜?、加壓條件下塑制成形，故稱為塑料。P220根據(jù)樹脂在加熱和冷卻是所表現(xiàn)的性質(zhì)不同，可分為熱塑性塑料盒熱固性塑料。P221熱塑性塑料：加熱時(shí)軟化并熔融，可塑造成形，冷卻后即成形并保持既得形狀，而且該過程可反復(fù)進(jìn)行。P221熱固性塑料：初加熱時(shí)軟化，可塑造成形，但固化后再加熱將不再軟化，也不溶于溶劑。P221二、選擇，填空，解答*在體心立方晶格中，原子密度最大的晶面為110，稱為密排面；原子密度最大的晶向?yàn)?，稱為密排方向。在面心立方晶格中，密排面為111，密排方向?yàn)?。P15*金屬晶體的特點(diǎn)P15a、金屬晶體具有確定的熔點(diǎn)b、金屬晶體具有各向異性*晶體

8、缺陷分為點(diǎn)缺陷、線缺陷和面缺陷三類。P17點(diǎn)缺陷造成局部晶格畸變，使金屬的電阻率、屈服強(qiáng)度增加，密度發(fā)生變化?？瘴坏拇嬖谟欣诮饘賰?nèi)部原子的遷移（即擴(kuò)散）。P17金屬晶體中的面缺陷主要有晶界和亞晶界兩種。P20亞晶界是晶粒內(nèi)的一種缺陷。P21*位錯(cuò)特點(diǎn)：P19a、位錯(cuò)導(dǎo)致晶格畸變，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。刃型位錯(cuò)原子排列較密區(qū)域原子受到壓應(yīng)力。原子排列較疏區(qū)域原子受到拉應(yīng)力。b、刃型位錯(cuò)容易吸納異類原子。原子排列較密區(qū)域吸納小直徑的異類原子，原子排列較疏區(qū)域吸納大直徑的異類原子。c、位錯(cuò)具有易動(dòng)性，在外力作用下，位錯(cuò)能產(chǎn)生移動(dòng)。刃型位錯(cuò)移動(dòng)的方向與切應(yīng)力的方向垂直。d、在外力或熱的作用下位錯(cuò)移動(dòng)，正、負(fù)刃

9、型位錯(cuò)能夠復(fù)合而消失。e、位錯(cuò)可以與間隙原子或空位復(fù)合，而使刃型位錯(cuò)半原子面擴(kuò)大或者縮小。這種現(xiàn)象叫做位錯(cuò)攀移。*晶界、亞晶界對(duì)金屬中的許多過程的進(jìn)行具有極為重要的作用。其作用特點(diǎn)如下：P21a、晶界處原子的平均能量比晶內(nèi)高，晶粒長大和晶界的平直化可以降低晶界的總能量。因此在高溫時(shí)，晶粒容易長大。b、晶界處存在較多空位、位錯(cuò)，容易吸附異類原子，導(dǎo)致某些元素產(chǎn)生晶界偏聚。c、發(fā)生相變時(shí)，新相往往在母相的晶界處形成。母相晶粒越細(xì)，晶界越多，新相晶粒的數(shù)目就越多，晶粒也就越細(xì)。d、晶界和亞晶界均可提高金屬的強(qiáng)度。晶界越多，晶粒越細(xì)，金屬的塑性變形能力就越大，塑性越好。*純鐵經(jīng)冷拔后，其組織由原來的等

10、軸形狀的鐵素晶體變成拉長了的鐵素體晶體。P25*圖：書P26圖中灰鑄鐵（a）的組織為鐵素體和片狀石墨，（b）的組織為鐵素體和團(tuán)絮狀石墨，（c）的組織為鐵素體和球狀石墨。（a）、（b）、（c）三種灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度有強(qiáng)到弱排序?yàn)椋╟）、（b）、（a），沖擊韌度由高到低排序?yàn)椋╟）、（b）、（a）。*鋼材中碳含量是焊接性能好壞的主要原因。P27*斷裂韌性KIC是材料本身的特性，由材料的成分、組織狀態(tài)決定，與裂紋的尺寸、形狀以及外加應(yīng)力的大小無關(guān)。而應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子K1則與外應(yīng)力大小有關(guān)，也同裂紋尺寸有關(guān)。P33*輕金屬有鋁、鎂、鈦及它們的合金等，重金屬有鐵、鉛、鎢等。P33金屬材料的性能特點(diǎn)：強(qiáng)度高，

11、韌性好，塑性變形能力強(qiáng)，綜合機(jī)械性能好，通過熱處理可以大幅度改變機(jī)械性能。金屬材料導(dǎo)電導(dǎo)熱性好。不同的金屬材料耐蝕性相差很大，鈦合金、不銹鋼、銅合金耐蝕性好。碳鋼、鑄鐵耐蝕性較差。P36*大分子鏈形態(tài)有線型、支化型和體型（或網(wǎng)型）三類。P38*高分子材料的切削加工性能較好，與金屬基本相同。不過要注意，它的導(dǎo)熱性差，在切削過程中不易散熱，易使工件溫度急劇升高，使其變焦（熱固性塑料）或變軟（熱塑性塑料）。P42*高分子材料力學(xué)性能特點(diǎn)P43a、強(qiáng)度低b、彈性高、彈性模量低c、粘彈性d、塑性很好e、韌性比較好f、減摩、耐磨性*粘彈性主要變現(xiàn)有：蠕變、應(yīng)力松弛、內(nèi)耗。P44*老化P47老化是指高聚物在

12、長期使用和存放過程中，由于受各種因素的作用，性能隨時(shí)間不斷惡化，逐漸喪失使用價(jià)值的過程。其主要表現(xiàn)：橡膠變脆，龜裂或變軟，發(fā)粘；塑料退色，失去光澤和開裂。這些現(xiàn)象是不可逆的，所以老化是高聚物的主要缺點(diǎn)。老化的原因主要是分子鏈的結(jié)構(gòu)發(fā)生了降解和交聯(lián)。改進(jìn)高聚物抗老化能力主要措施有三個(gè)方面：表面防護(hù)。在表面鍍一層金屬或防老化涂料，以隔離或減弱外界中的老化因素的作用；改進(jìn)高聚物的結(jié)構(gòu)，減少高聚物各層次結(jié)構(gòu)上的弱點(diǎn)，提高穩(wěn)定性，推遲老化過程；加入防老化劑，消除在外界因素影響下高聚物中產(chǎn)生的游離基，或使活潑的游離基變成比較穩(wěn)定的游離基，以抑制其鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，阻礙分子鏈的降解和交聯(lián)，達(dá)到防止老化的目的。*陶瓷

13、材料通?？梢苑譃槿箢悾簾o機(jī)玻璃、微晶玻璃和陶瓷。P47*陶瓷的性能特點(diǎn)是脆性很高，溫度急變抗力很低，抗拉、抗彎性能差，不易加工等。具有高耐熱性、高化學(xué)穩(wěn)定性、不老化性、高的硬度和良好的抗壓能力。一些陶瓷具有很高的耐蝕性、耐磨性。陶瓷的線脹系數(shù)比高聚物低，比金屬低。P55*過冷度越大，臨界晶核尺寸rk越小。P58*同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變是在固態(tài)下進(jìn)行，因此轉(zhuǎn)變需要較大的過冷度。由于晶格的變化導(dǎo)致金屬的體積發(fā)生變化，轉(zhuǎn)變時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。例如-Fe轉(zhuǎn)變?yōu)?Fe時(shí)，鐵的體積會(huì)膨脹。P59*細(xì)化鑄態(tài)金屬晶粒的措施P61a、增大金屬的過冷度（增大過冷度的主要辦法是采用冷卻能力較強(qiáng)的模子，提高液態(tài)金屬的冷卻速

14、率。例如采用金屬型鑄模）b、變質(zhì)處理c、振動(dòng)d、電磁攪拌*隨著過冷度的增加，形核速率和長大速度均會(huì)增大。但當(dāng)過冷度超過一定值后，形核速率和長大速度都會(huì)下降。P61*生產(chǎn)上為了消除枝晶偏析影響，常把合金加熱到高溫（低于固相線100左右），并進(jìn)行長時(shí)間保溫，使原子充分?jǐn)U散，獲得成分均勻的固溶體，這種處理稱為擴(kuò)散退火。P66*相也稱鐵素體，用符號(hào)F或表示，是碳在-Fe中的間隙固溶體。P73*滑移是晶體內(nèi)部位錯(cuò)在切應(yīng)力作用下運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。P86*為什么細(xì)晶粒鋼強(qiáng)度高，塑性，韌性也好？P88金屬晶粒越細(xì)，晶界越多，變形抗力越大，金屬的強(qiáng)度就越大。晶粒越細(xì)，金屬的變形越分散，減少了應(yīng)力集中，推遲裂紋的形成和

15、發(fā)展，使金屬在斷裂之前可發(fā)生較大的塑性變形，因此使金屬的塑性提高。由于細(xì)晶粒金屬的強(qiáng)度較高，塑性較好，所以斷裂時(shí)需要消耗較大的功，韌性也較好。*試敘述固溶強(qiáng)化、形變強(qiáng)化、噴丸強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化的強(qiáng)化原理。固溶強(qiáng)化：通過形成固溶體使金屬強(qiáng)度和硬度提高的現(xiàn)象。P22形變強(qiáng)化（加工硬化）：金屬發(fā)生塑性變形時(shí)，位錯(cuò)密度增加，位錯(cuò)間的交互作用增加，相互纏結(jié)，造成位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力的增加，引起塑性變形抗力提高。P89噴丸強(qiáng)化：用高速氣流把細(xì)小的鐵沙或陶瓷細(xì)粒噴射到零件表面，零件表面強(qiáng)度、硬度提高，同時(shí)產(chǎn)生較大的殘余壓應(yīng)力，可提高疲勞強(qiáng)度。P94彌散強(qiáng)化（第二相強(qiáng)化）：第二相硬質(zhì)點(diǎn)的存在增加了位錯(cuò)移動(dòng)的阻力，使滑移抗

16、力增加，從而提高了合金的強(qiáng)度。P88*熱加工和冷加工不是根據(jù)形變時(shí)是否加熱來區(qū)分，而是根據(jù)變形時(shí)的溫度是高于還是低于再結(jié)晶溫度來劃分的。P92*T8鋼（共析鋼）過冷奧氏體中溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為上貝氏體、下貝氏體。P98*碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.02%、小于即等于2.11%的合金稱為鋼。P138*Q275表示屈服強(qiáng)度為275MPa。若牌號(hào)后面標(biāo)注字母A、B、C、D，則表示鋼材質(zhì)量等級(jí)不同。其中A級(jí)鋼中硫、磷含量最高，D級(jí)鋼中硫、磷含量最低。Q235C、Q235D可用于重要的焊接件。Q235、Q275強(qiáng)度較高，可軋制成型鋼、鋼板作構(gòu)件用。P139*滾珠軸承鋼的性能要求P153a、高的接觸疲勞強(qiáng)度b、高的硬度和耐

17、磨性c、足夠的韌性和淬透性d、在大氣和潤滑介質(zhì)中有一定的耐蝕能力和良好的尺寸穩(wěn)定性。*合金刃具鋼的性能要求P156a、高硬度b、高耐磨性c、高熱硬性d、足夠的塑性和韌性*不同的石墨形態(tài)對(duì)灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度有影響的原因P179灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度和塑性都很低，這是石墨對(duì)基體的嚴(yán)重割斷所造成的。石墨強(qiáng)度、韌性極低，相當(dāng)于純鐵或鋼基體上的裂紋或空洞，它減小基體的有效截面，并引起應(yīng)力集中。石墨越多，越大，對(duì)基體的割裂作用越嚴(yán)重，其抗拉強(qiáng)度越低。石墨形態(tài)對(duì)應(yīng)力集中十分敏感，片狀石墨引起嚴(yán)重應(yīng)力集中，團(tuán)絮狀和球狀石墨引起的應(yīng)力集中較輕些。因此灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度最低，可鍛鑄鐵的抗拉強(qiáng)度較高，球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度最高。受

18、壓應(yīng)力時(shí)，因石墨片不引起大的局部壓應(yīng)力，鑄鐵的壓縮強(qiáng)度不受影響。*由于石墨的存在，使鑄鐵具備某些特殊性能，主要有：P180a、石墨的存在，造成脆性切削鑄鐵的切削加工性能優(yōu)異。b、鑄鐵的鑄造性能良好，鑄件凝固時(shí)形成石墨產(chǎn)生的膨脹，減少了鑄件體積的收縮，降低了鑄件中的內(nèi)應(yīng)力。c、石墨有良好的潤滑作用，并能儲(chǔ)存潤滑油，使鑄件有良好的耐磨性能。d、石墨對(duì)振動(dòng)的傳遞起削弱作用，使鑄鐵有良好的抗震性能。e、大量石墨的割裂作用，使鑄鐵對(duì)缺口不敏感。*自然時(shí)效曲線，圖P1933-24（b）為其在不同溫度下的的時(shí)效曲線?？梢钥闯鯬192a、時(shí)效溫度越高，強(qiáng)度峰值越低，強(qiáng)化效果越小。b、時(shí)效溫度越高，時(shí)效速度越快，強(qiáng)度峰值出現(xiàn)所需時(shí)間越短。c、低溫使固溶處理獲得的過飽和固溶體保持相對(duì)穩(wěn)定性，抑制時(shí)效的進(jìn)行。*一般銅合金分黃銅、青銅和白銅三大類。P200*白銅以鎳為主要合金元素。P208*鈦的熔點(diǎn)高，熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性差。純鈦塑性好、強(qiáng)度低，容易加工成形，可制成細(xì)絲和薄片。鈦在大氣和海水中有優(yōu)良的耐蝕性，在硫酸、鹽酸、硝酸、氫氧化鈉等介