材料科学与工程基础复习提纲 终极版.docx

1、材料科学与工程基础复习提纲 终极版材料科学与工程基础课程考试要求1、名词解释（1）各向异性（各向同性）：在不同的方向上测量其性能时，表现或大或小的差异；非晶体在不同方向上的性能则是一样的，不因方向而异，称之为各项同性。P4（2）马氏体：碳在-Fe中过饱和的间隙固溶体，是奥氏体通过无扩散型相变转变成的亚稳定相。P249（3）淬透性：钢的淬透性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来表示。P289（4）加工硬化：随着塑性变形程度的增加，金属的强度，硬度增加，而塑性，韧性下降，这一现象为加工硬化或形变增强。P183（5）回复：回复是指冷塑性变

2、形的金属在加热时，在光学显微组织发生改变前（即在再结晶晶粒形成前）所产生的某些亚结构和性能的变化过程。P196（6）再结晶：冷变形后的金属加热到一定的温度或保温足够时间后，在原来的变形组织中产生了无畸变的新晶粒，位错密度显著降低，性能也发生显著变化，并恢复到冷变形前的水平。P199（7）过冷现象：金属的实际结晶温度要小于理论结晶温度。P32（8）间隙（置换）固溶体：间隙固溶体指溶质原子不是占据溶剂晶格的正常节点，而是填入溶剂原子间的一些间隙中；置换固溶体指溶质原子位于溶剂晶格的某些节点位置所形成的固溶体，犹如这些结点上的溶剂原子被溶质原子所置换一样。 P63（9）偏析：固溶体的在结晶时，沿一定

3、方向结晶过程中，在一个较大区域范围内也会出现成分差异，这称为宏观偏析。先结晶的部分含高熔点组员较多，后结晶的部分含低熔点组员较多，在晶粒内部存在着浓度差别，这种在一个晶粒内部化学成分不均匀的现象，称为晶内偏析。（10）奥氏体：碳溶于-Fe中的间隙固溶体，为面心立方结构。P109（11）形变织构：由于金属塑性变形使晶粒具有择优取向的组织叫做形变织构。P181（12）TTT图（CCT图）：TTT:共析钢过冷奥氏体等温转变图。P240CCT:过冷奥氏体连续冷却转变图。P265（13）珠光体：奥氏体发生共析转变所形成的铁素体与渗碳体的共析体。（14）贝氏体：铁素体与渗碳体组成的机械混合物, 相中碳浓度

4、较平衡浓度高，而Fe3C的分散度很大。分为上贝氏体，下贝氏体P259 P232（钢在奥氏体化后被过冷到珠光体转变温度区间以下，马氏体转变温度区间以上这一中温度区间(所谓“贝氏体转变温度区间”)转变而成的由铁素体及其内分布着弥散的碳化物所形成的亚稳组织，即贝氏体转变的产物。）（15）回火脆性：淬火钢回火时的冲击韧度并不总是随回火温度的升高单调地增大，有些钢在一定的温度范围内回火时，其冲击韧度显著下降，这种脆化现象叫回火脆性。P275（16）调质：淬火和随后的高温回火相结合的热处理工艺称为调质处理。P293（17）热加工：将金属材料加热至高温进行锻造，热轧等的压力加工过程。P209（18）退火：将

5、钢加热至临界点Ac1以上或以下温度，保温以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。P278（19）正火：将钢加热至临界点Ac3（或Accm）以上适当温度，保温以后在空气中冷却得到珠光体类组织的热处理工艺。P281（20）铁素体：碳溶于-Fe中的间隙固溶体，为体心立方结构。P109（21）渗碳：将低碳钢件放入渗碳介质中，在900 -950加热保温，是活性碳原子渗入钢件表面并获得高渗碳层的工艺方法。P300（22）晶界：晶体结构相同但位向不同的晶粒之间的界面称为晶粒间界，或简称晶界。P27（23）热处理过热（过烧）：淬火加热温度太高，使奥氏体晶界出现局部熔化或氧化的现象。P294（24）

6、固溶强化：在固溶体中，随着溶质浓度的增加，固溶体的强度，硬度提高，而塑性，韧性有所下降，这种现象称为固溶强化。（课件：通过在金属中溶入某种溶质元素，从而形成固溶体而使合金的强度和硬度提高的方法。）P66（25）红（热）硬性：热硬性表示工具在高温下仍然保持高硬度的能力。P336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，要发生分解转变，这种在A1以下存在的且不稳定的、将要发生转变的奥氏体就是过冷奥氏体。 P240残余奥氏体：Mf点在室温一下，过冷奥氏体是指在一定过冷度下未发生马氏体转变的奥氏体，残余奥氏体是指发生马氏体转变后，还有少量未发生转变的奥氏体。P257细晶强

7、化：通过细化晶粒增加晶界，以同时提高金属的强度和硬度、塑性和韧性的方法。比值形核率（N）/长大速度（G）越大，则结晶后获得的晶粒越细小，反之则越粗大。细晶强化有以下方法： 1增加过冷度（提高冷却速度）；2变质处理（提高了形核率）；3振动与搅拌（提高了形核率）。P175弥散强化：第二相粒子借助粉末冶金的方法加入基体而起强化作用的方式。（第二相(强化相)是不溶于基体金属的超细强化的金属材料）（课件：第二相以细小的颗粒形状，均匀弥散地分布在基体相中，以显著提高合金强度和硬度的方法。又称为分散强化、第二相强化、沉淀强化。）P179晶格：人为地将阵点用直线连接起来形成的空间格子。P5晶体缺陷：在实际应用

8、的金属材料中，总是不可避免地存在着一些原子偏离规则排列的不完整姓区域，这就是晶体缺陷。P19过冷度：金属的理论结晶温度Tm与实际结晶温度Tn之差。P32结构起伏：液态金属中的有序原子团瞬间出现、瞬间消失、此起彼伏、变化不定的现象称为结构起伏，或相起伏。这种不断变化着得短程有序原子集团称为结构起伏。P37同素异构转变：一些金属，在固态下随温度或压力的改变,还会发生晶体结构变化，即由一种晶格转变为另一种晶格的变化，称为同素异构转变。（课件：固态金属在不同温度或压强下具有不同晶体结构的现象，称为金属的同素异构现象）枝晶偏析：在一个晶粒内部化学成分不均匀的现象，称为晶内偏析。由于固溶体晶体通常呈树枝状

9、，使枝干和枝间的化学成分不同，所以又称为枝晶偏析。P76枝晶偏析一般可以通过均匀化退火(或称扩散退火)予以减轻或消除。合金：所谓合金是指两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经熔炼或烧结，或用其他方法组合而成的具有金属特性的物质。P60滑移变形：晶体的塑性变形是晶体的一部分相对于另一部分沿某些晶面和晶向发生滑动的结果,这种变形方式叫滑移。P164晶间腐蚀：因金属中晶界组分在介质中的溶解速率远高于晶粒本体的溶解速率而产生的局部腐蚀。是使金属强度、塑性和韧性大大降低的危害性很大的腐蚀类型。（课件：沿晶界发生的腐蚀称为晶间腐蚀。）2、铁碳相图各相区的标定；06.69%C范围内的从高温到低温的平衡凝固

10、过程、固态相变及室温组织；02.11%C范围内任一含碳量的室温组织组成物和相组成物重量百分比计算计算，Fe3C6.69%C , P=0.77%C, F=0（室温），0.02%C（723C）记住，一般Fe3CIII 不计算（除非是C小于0.02%的工业纯铁）。符号温度/CC%说明A15380纯铁的熔点B14950.53包晶转变时液态合金的成分（C%）C11484.3共晶点D12276.69渗碳体的熔点E11482.11碳在Fe中的最大溶解度F11486.69渗碳体的成分G9120FeFe的转变温度（A3）H14950.09碳在Fe中的最大溶解度J14950.17包晶点K7276.69渗碳体的成分

11、N13940FeFe的转变温度（A4）P7270.0218碳在Fe中的最大溶解度S7270.77共析点（A1）Q室温0.0008室温时碳在Fe中的溶解度五种形态不同的渗碳体：1.一次渗碳体（Fe3C）：从液相中析出的渗碳体。2.共晶渗碳体：共晶反应中生成的渗碳体。3.二次渗碳体（Fe3C） ：从奥氏体中析出的渗碳体。4.共析渗碳体：共析反应中生成的渗碳体。5.三次渗碳体（Fe3C） ：从铁素体中析出的渗碳体。3、钢铁牌号、成分、热处理状态及用途判别Q235类, 16Mn, 20Cr, 20CrMnTi, 45, 40Cr, 65Mn, 60Si2Mn, GCr15, ZGMn13, T7-T1

12、3, 9SiCr, W18Cr4V, W6Mo5Cr4V2, Cr12MoV, 3Cr2W8V, 5CrMnMo, CrWMn, 1Cr13, 1Cr18Ni9Ti, HT200, QT400-6, 牌号用途热处理状态成分或强度Q235（P318）薄板,螺纹钢筋,型钢,螺栓,螺母,齿轮,轴,连杆等正火P+F（少量 ）16Mn建筑结构，桥梁，车辆，压力容器，船舶，锅炉，重型机械正火P+F20Cr(P326)（低淬透性的渗碳钢）机床变速箱齿轮，齿轮轴，活塞销，凸轮，蜗杆淬火+低温回火第一次淬火（880.水、油）第二次淬火（780-820水、油）回火（200水、空）回火M+残余A+碳化物20CrMn

13、Ti(P326)（中淬透性的渗碳钢）汽车，拖拉机齿轮，齿轮轴，十字销头渗碳淬火+低温回火第一次淬火（880油）第二次淬火（870油）回火（200水、油）回火M+残余A+碳化物45(P329)小截面、中荷载的调质件，如主轴、曲轴、齿轮、连杆、链轮等(主轴，曲轴，齿轮，连杆，链轮)淬火+高温回火（偶尔表面渗碳）淬火（840水）回火（600）回火S40Cr(P329)（低淬透性调质钢）重要调质件，如轴类、连杆螺栓、机床齿轮、蜗杆、销子等(轴类，连杆螺栓，机床齿轮，蜗杆，销子)淬火+高温回火淬火（850油）回火（520）回火M+残余A+碳化物65Mn(P333)小汽车离合器弹簧，制动弹簧，气门簧淬火+

14、中温回火淬火（830）回火（540）回火T60Si2Mn(P333)用于机车车辆，汽车，拖拉机上的板簧，螺旋弹簧，气缸安全阀簧，单向阀簧等高应力下工作的重要弹簧淬火+中温回火淬火（870）回火（480）回火TGCr15(P335)（滚动轴承钢）主要制造受冲击负荷的特大型轴承和少数中小型轴承(高碳轴承钢)淬火+低温回火球化退火（780-810）再600出炉空冷接着淬火（830-850）回火（150-160）回火M+残余A+碳化物ZGMn13ZGMn13书上没找到 是在网上查的。铸造高锰钢适用于球磨机衬板；破碎机牙板；锷板；轧臼壁；挖掘机斗齿；铁路钢轨道岔；拖拉机和坦克履带板等。加热至1050-1

15、100度水淬C%：090150Mn%：10.0150Si%：0301.0 S%：0.05 P%：0.10T7承受冲击，任性较好，硬度适当的工具，如扁铲、手钳、大锤、螺钉、旋具、木工工具、压缩空气工具淬火820820C%: 0.650.74Si%: 0.35Mn%: 0.40S%不大于0.030P%不大于0.035退火硬度HBW不大于187淬火硬度HRC不小于62T8（碳素工具钢）淬火780800球化退火，淬火，低温回火C%: 0.750.84Si%: 0.35Mn%: 0.40S%不大于0.030P%不大于0.035退火硬度HBW不大于187淬火硬度HRC不小于62T9(P338)韧性中等、硬

16、度高的工具，如冲头、木头工具、凿岩工具760780C%=0.850.94Si%0.35Mn%0.40S%0.030 P%0.035退火硬度192淬火硬度62T10不受剧烈冲击、高硬度耐磨的工具、如军刀、刨刀、丝锥、钻头、手锯条不受剧烈冲击、高硬度耐磨的工具、如军刀、刨刀、丝锥、钻头、手锯条淬火温度：760780退火硬度：197C%=0.951.04Si%0.35Mn%0.40S%0.030 P%0.035T11不受剧烈冲击、高硬度耐磨的工具、如军刀、刨刀、丝锥、钻头、手锯条淬火温度：760780退火硬度：207C%=1.051.14Si%0.35Mn%0.40S%0.030 P%0.035T1

17、2（碳素工具钢）不受冲击、要求高硬度及高耐磨的工具，如锉刀、刮刀、精车刀、丝锥、量具退火硬度不大于207 HBW淬火温度：760780淬火硬度不小于62HRCC%：1.151.24Si%0.35Mn%0.40S%不大于0.030P%不大于0.035T13退火硬度不大于217 HBWC%：1.251.35Si%0.35Mn%0.40S%不大于0.030P%不大于0.0359SiCr(P339)板牙， 丝锥， 钻头， 铰刀， 齿轮铣刀， 冷冲模，轧辊淬火820860,油冷。C% ：0.850.95Si%：1.201.60Mn%：0.300.60Cr%：0.951.25硬度62HRCW18Cr4V(

18、P340)（高速工具钢）用于制造高速切削工具，如车刀,刨刀,铣刀等。淬火12701280回火550570大变形锻造后退火，淬火560三次回火C%：0.70.8Si%:0.200.4Mn%:0.10.4W%:17.5019.00Cr%:3.804.40Mo%: 0.30V%:1.001.40退火硬度HBW255淬火回火HRC63W6Mo5Cr4V2(高速工具钢)(P338)广泛用于只在尺寸大、切削速度大、负荷重、工作温度高的各种机加工刃具，如车刀、锉刀、铣刀、刨刀、拉刀、钻头等，也可用于制造要求较高的耐磨性的冷、热模具。淬火：12101230回火：540560大变形锻造后退火，淬火560三次回火

19、 C %：0.800.90 Si%：0.200.45 Mn%：0.150.40 Cr%：3.804.40 V%：1.752.20 Mo%：4.505.50 W%：5.506.75退火硬度=63Cr12MoV（冷作模具钢） (P346)用于制造截面较大、形状复杂、工作条件繁重下的各种冷冲模具和工具，如冲孔凹模、切边模、滚边模、钢板Cr12Mov厚板深拉伸模、圆锯、标准工具和量规、螺纹滚模等。淬火：9501000（油淬）C%：1.451.70 Si%：0.40 Mn%：0.40 Cr%：11.012.50V %：0.150.30 Mo%：0.400.60淬火硬度=583Cr2W8V（热模具钢） (

20、P348)适于制造高温、高应力，但不受冲击负荷的压铸铜、铝、镁合金用附模、型芯、浇口套、分流钉、高应力压腊、热剪切刀、热顶锻模、平锻机凸凹模、镶块等。 淬火：10751125（油淬）布氏硬度HBW255C%：0.300.4Si%0.40 Mn%0.40 Cr%:2.202.70 W%:7.509.00 V%:0.200.50 5CrMnMo（热作模具钢）(P348)制作要求具有较高强度和高耐磨性的各种类型锻模.要求韧性较高时,可采用电渣重熔钢820850（油淬）HBW241197C%：0.500.60 Si%：0.250.60 Mn%：1.201.60 Cr%：0.600.90 CrWMn(P

21、346)（低合金工具钢）拉刀、长丝锥、量规及形状复杂精度高的冲模、丝杠等淬火：800830油冷球化退火，淬火，低温回火C%=0.90%1.05%.Cr%=0.901.20Si%0.40Mn%0.801.10W%=1.201.60淬火硬度=621Cr13(P354)（马氏体不锈钢）800以下耐氧化部件油冷：9501000快冷：700750C%=0.080.15Cr%=11.5013.50Si%1.00Mn%1.00硬度HBW=1592Cr13(P354) （马氏体不锈钢）汽轮机叶片油冷：920980快冷：600750C%=0.160.25Cr%=12.5014.00Si%1.00Mn%1.00硬

22、度HBW=1923Cr13(P354) （马氏体不锈钢）用作喷嘴、阀座、手术刀片淬火+低温回火200250C%= 0.26-0.35Cr%=12.00-14.00Si%1.00Mn1.00硬度HBW=2174Cr13(P354) （马氏体不锈钢）制作具有较高硬度和耐磨性的医疗器械、量具、滚动轴承等淬火：10501100油冷回火：200300油、空冷c%=0.36%0.45%Cr%=12.0%14.00%Si%0.60%Mn%0.80%硬度HRC=501Cr18Ni9Ti（奥氏体不锈钢）(课本P354页是1Cr18Ni9 该项内容是在网上查找的)用作焊芯、抗磁仪表、医疗器械、耐酸容器及设备衬里输

23、送管道等设备和零件。1)固溶9201150快冷;2)根据需方要求可进行稳定化处理, 热处理温度为850930C%：0.12Si%：1.00 Mn%：2.00 S%：0.030 P%：0.035 Cr%：17.0019.00 Ni%：8.0011.00 Ti%：5(C%-0.02)0.80HT200（珠光体灰铸铁）（P369-P370）可以制造汽缸套、活塞、齿轮、床身、轴承座、联轴器等承受较大负荷和较重要的零件。消除应力退火：加热到500550适当保温，随炉缓冷至150200出炉空冷退火：加热至850950保温，随炉缓冷正火：加热至850950出炉空冷表面淬火抗拉强度：b200MPaC% ： 3

24、.23.5 3.13.43.03.3Si%： 1.62.01.51.8 1.41.6Mn%： 0.70.90.70.90.81.0P%0.3S%0.12QT400-6（没找到只有QT400-15）P374汽车、拖拉机底盘零件；阀门的阀体和阀盖等（1）退火 ：1）高温退火:铁素体+珠光体混合基体的球墨铸铁 。 2）低温退火:铁素体基体的球墨铸铁。（2）正火 ：1）低温正火：获得铁素体+珠光体混合基体的球墨铸铁。2）高温正火：获得珠光体基体的球墨铸铁。(b400MPas250MPa渗碳钢：渗碳后进行直接淬火（一次淬火或二次淬火），而后低温回火。碳素渗碳钢和低合金渗碳钢，经常采用直接淬火或一次淬火，

25、而后低温回火；高合金滲碳钢则采用二次淬火和低温回火处理。 调质钢：调质钢的热处理通常是淬火高温回火（调质处理）弹簧钢：对于热成形弹簧，一般可在淬火加热时成形，然后淬火+中温回火，获得回火屈氏体组织，具有很高的屈服强度和弹性极限，并有一定的塑性和韧性。 滚动轴承钢：滚动轴承钢的预备热处理是球化退火，滚动轴承钢的最终热处理为淬火+低温回火，淬火切忌过热，淬火后立即回火。碳素工具钢与低合金工具钢：预备热处理：球化退火；最终热处理：淬火低温回火。高速钢的热处理：预备热处理：大变形锻造后退火；最终热处理：淬火560三次回火。冷作模具钢：预备热处理：球化退火；最终热处理：淬火低温回火。4、简答题1、晶体与

26、非晶体在结构和性能上的主要区别是什么？P4答：（1）晶体具有一定的熔点，在熔点以上，晶体变为液体，在熔点以下，液体又变为晶体。而非晶体则不然，它没有确定的熔点和凝固点。（2）晶体的另一个特点是在不同的方向上测量其性能时，表现出或大或小的差异，称之为各向异性。非晶体在不同方向上的性能则是一样的，不因方向而异，称之为各向同性。（3）在晶体中，原子按一定的规律周期性的重复排列着，而所有的非晶体，其内部的原子则是散乱的分布着。2、bcc、fcc、hcp 各代表什么，其配位数和致密度各为多少？P7-P10答：bbc“体心立方结构”，fcc“面心立方结构”，hcp“密排六方结构”。配位数分别为：8,12,

27、12；致密度分别为：0.68,0.74,0.74。3、什么是钢的TTT曲线及钢的临界冷却速度，有何用途？P241答：TTT曲线即过共析钢冷奥氏体等温转变曲线，综合反映过冷奥氏体在不同过冷度下的等温转变过程。临界冷却速度：获得马氏体组织的最小冷却速度。用途：可以用来指导等温热处理工艺。4、钢中加入合金元素的主要目的与作用是什么？答：在钢中加入合金元素后可以提高钢的淬透性，改善钢的使用性能和工艺性能，使得到高的力学性能的合金钢，具备很多碳钢多没有的优良或特殊的性质。例如合金钢具有高的强度和韧性的配合，良好的耐蚀性，在高温下具有较高的硬度和强度，良好的工艺性能如冷变形性、淬透性、耐回火性、和焊接性等

28、。5、晶体缺陷有哪三类，各至少举一列说明。P19-P24答：（1）点缺陷：a：空位：在某一温度下的某一瞬间，总有一些原子具有足够高的能量，以克服周围原子对它的约束，脱离来原来的平衡位置迁移到别处，在原来位置上出现了空位结点，这就叫空位。b：间隙原子：处于晶格间隙中的原子。c：置换原子：占据原来基体原子平衡位置上的异类原子。（2）线缺陷：a：刃型位错：某一原子面在晶体内部中断，这个原子平面中断处的边缘就是一个刃型位错。b：螺型位错：位错线附近的原子是按螺旋形排列的，这种位错叫螺旋型位错。（3）面缺陷：晶体表面，晶界，亚晶界，孪晶界，堆垛层错，相界堆垛层错：晶面堆垛发生局部差错而产生的一种晶体缺陷

29、称为堆垛层错。6、为什么金属结晶的必须过冷？P32答：因为金属的本性和纯度的不同，导致至金属的理论结晶温度高于实际结晶温度，所以要使金属结晶，温度必须低于理论结晶温度，也就是必须过冷。7、间隙固溶体和置换固溶体有何区别？P61答：间隙固溶体：溶质原子填入溶剂原子点阵的空隙位置所形成的固溶体。置换固溶体：溶质原子占据溶剂晶格中的结点位置而形成的固溶体。间隙固溶体只能是有限固溶体，而置换固溶体可以是无限固溶体。形成置换固溶体的各组元的晶体结构和原子半径基本相同。8、金属塑性变形有哪两种基本方式，哪种为主？P164答：有滑移和孪生，以滑移为主。9、塑性变形对金属的组织和性能有何影响？P180-P183答：组织：1.显微组织发生变化 2亚结构细化 3出现形变织构性能：1出现加工硬化 2塑性变形对其他性能的影响（金属材料的其他物理化学性质发生明显变化）10、塑性变形金属在随后的加热过程中，随