工程材料学考点归纳填空题部分1. 八大力学指标及量纲：弹性模量（ E GPa）、抗拉强度（b MPa）、屈服强度（sMPa）、延伸率（ %）、断面收缩率（ %）、冲击韧度（ak J/cm2）、断裂韧度（K C MPa?m0.5或MN ?m-1.5）、硬度（H布氏无量纲 洛氏无量纲常用 维氏MPa）2. 四大强化机制：固溶强化（点）：形成固溶体（间隙 > 置换） 位错强化（线）：力口 工硬化，刃型，螺型 晶粒细化（面）：晶界，亚晶界 第二相强化（体）：沉淀硬化，弥 散强化3. 材料五要素：成分、合成加工、结构、性质、使用效能（四要素：结构 /成分，合成制备，效能，性质）4. 组织内涵：相的种类、体积分数、形貌、尺寸、分布及界面5. 轻金属基本性能： Fe 7.8 1538 200GPa Al 2.7 660 70GPa Mg 1.7 649 Ti 4.5 16686. 使用效能（对应力学性能）：变形（E、 s、）、断裂（b、Kc ）、磨损（H ）、腐蚀、老化热导率强度R 7. 热振性能公式 热膨胀系数模量8. 固溶体关键点：结合键一金属键，金属性质，导电、导热性和塑性，在合金中作为基体相，以确保合金具有良好的塑性及韧性。
影响固溶度的因素主要有： ①晶体结构一相似相容；②原子尺寸半径比；③电负性；④价电子浓度；9. 中间相（金属间化合物）关键点：结合键一金属键与其它典型键（如离子键、共价键和分子键）相混合分类：正常价化合物（电负性较强，离子键 +金属键） 电子化合物（电子浓度，金属键） 间隙化合物（受原子尺寸因素控制的中间相，原子半径尺寸小，共价键+金属键 钢中的主要强化相）10. 固态相变：驱动力（体系自由能差）阻力（界面能、应变能）11. 钢的型号：结构钢（Q235、工具钢（T10、低碳结构钢（成型性焊接性，低碳，不能热处理）渗碳钢（齿轮，面硬心韧， 20Cr, 20CrMnTi，回火马氏体，低温）调质钢（连杆曲轴，综合机械性， 40Cr, 40CrNiMo，回火索氏体，高温）弹簧钢（高强高硬，喷丸强化，65Mn , 60Si2Mn，回火屈氏体，中温）高速钢（刃具，高热硬性 W18C4V ） 模具钢（9Mn2V、不锈钢（低碳高铬， n/8 规律，1Cr13, 1Cr17Ti , 1Cr18Ni9Ti ）12. 不锈钢耐腐蚀机制：获得均匀的单向组织， 提高合金相的电极电位， 表面形成致密的钝化膜13. 陶瓷材料组织结构：晶相（硅酸盐、氧化物，氮化物和碳化物，决定陶瓷性能） ，玻璃相（粘接，填充，降低烧结温度）气相（性能有害，提高绝热性、抗热振性） 。
14. 常用陶瓷材料：刚玉 a-AI2O3莫来石3AI2O3?2SiO2氮化硅Si3N4碳化硅SiC简答题部分1、三大材料内涵及性能特点金属材料：钢、铸铁、有色金属及其合金；与陶瓷及高分子材料相比，密度更大些；强韧 性更好（可承受较大变形而不断裂） ，延展性、金属光泽，易加工，广泛应用于结构件；导电导热；不透光；部分金属材料有磁性 Fe-1538 AI-660高分子材料：工程塑料、合成橡胶、合成纤维、胶粘剂；密度低；强度不高、塑性好，易加 工成型；不耐热，绝缘性好，耐腐蚀陶瓷材料： 普通陶瓷、特种陶瓷、金属陶瓷；强度高，硬而脆；导电导热性差；耐高温、耐腐蚀 AI2O3-2500 390GPa制粉、成型、烧结 2、五大失效形式内容及对策畸变：在某种程度上减弱了零件规定功能实现的变化 包括弹性、塑性、翘曲 弹性畸变--提高高弹性模量 塑性畸变--提高屈服强度断裂：含裂纹体承载达到临界值时，致使裂纹失稳扩展，最终产生破坏的现象类型：超载断裂、疲劳断裂、持久蠕变断裂、疲劳与蠕变交互作用断裂、应力腐蚀断裂 --采用强度高、韧性好，疲劳强度高的材料磨损：相互接触的材料表面相对运动时， 表面不断发生损耗或产生塑性变形， 使材料表面状 态和尺寸改变的现象。
粘着磨损、磨料磨损、表面疲劳磨损、冲刷磨损、腐蚀磨损 --提高硬度、表面强化处理腐蚀：金属暴露于活性介质环境中发生的一种表面损耗， 是金属与环境介质之间发生的化学和电化学作用的结果均匀腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀等采用耐蚀性高的材料、 表面处理老化：高分子材料在加工、 贮存和使用过程中，经受热、光照、潮湿等各种环境因素的影响， 使性能下降，最后丧失使用价值的现象称为老化3、相和相图会画下图所有内容，杠杆定律计算某成分下组织及相的百分比 （见材料科学基础）Compffiition (at% C)25002000150010006LZJ6.70根据Fe-Fe3C相图，回答下列问题:附：材科基第五章相图理论第四次课程作业答案第一题：（1） 写出在1495C、1148C、727C发生的三相反应的反应式2） 分析含碳量1.2 wt%和3.5 wt%的铁碳合金的平衡凝固过程及平衡组织， 并画出冷却曲线（3） 分别计算出上述两种合金中二次渗碳体和三次渗碳体（如果有）的含量 解：（1）三相反应式分别为：+二次渗碳体，如图所示:L0.530.091493 CA0.17L4.31147 CA2.11(Fe3C)6.690.77727 CF 0.02(Fe3C )6.69组织中二次渗碳体（由奥氏体中析出的渗碳体）的百分数为:1 2 0 77 W（Fe3C）II 100% 2.26%6.69 0.77的百分数为:组织中三次渗碳体（由铁素体中析出的渗碳体）0.268%6.69 1.2 0.0218W（Fe3C）川 % -6.69 0.0218 6.693.5 wt%的铁碳合金的平衡凝固过程为：LdFe3CIILdP Fe3C|| LdP Fe3CII Ld碳量3.5wt%铁碳合金室温下的平衡组织为低温莱氏体组织中二次渗碳体（由奥氏体中析出的渗碳体）4.3 3.5 2.11 0.77 ’100%4.3 2.11 6.69 2.11wFe3C+珠光体+二次渗碳体。
的百分数为：8.3%组织中三次渗碳体（由铁素体中析出的渗碳体）的百分数为：6.69 3.5 6.69 2.11 0.0218W(Fe3C)川 % 0.085%6.69 2.11 6.69 0.77 6.694、 塑性变形本质：单晶体：滑移（位错线在滑移面上沿着滑移方向的运动） 孪生（在切应力作用下晶体的一部分相对于另一部分沿孪生面和孪生方向发生切变的变形过程） 扭折多晶体：晶粒取向差效应 （相邻晶粒位向不同阻碍位错运动； 相邻晶粒要协调变形，保持晶体连续性）晶界的作用（晶界处原子排列紊乱，阻碍位错的滑移，使变形抗力增大位错在 晶界上塞集，产生应力场，阻止位错的运动，使变形抗力增大） 多相合金：两相合金中的一相是硬而脆的金属间化合物时， 合金的塑性变形行为受到第二相的性质、数量、形状、尺寸、分布及界面的影响5、 回复再结晶的定义及组织性能变化： （不发生相变）回复：加热过程中，变形金属在新的无畸变晶粒出现前所产生的亚结构和性能变化过程 （保留原形貌）显微组织无明显变化，宏观残余应力全部或大部消除（位错密度降低） 强度和硬度略有降低、塑性有所增高、电阻降低再结晶：冷变形的金属加热到一定温度后， 变形组织中产生了无畸变的新晶粒， 而性能也恢复到变形前的状况的过程。
（新晶核，产生新的等轴晶）加工硬化现象被消除，内应力全部消失，性能恢复到拉长变形以前的水平6、 钢中奥氏体形成：定义：钢中奥氏体是碳或各种化学元素溶入丫 -Fe中所形成的固溶体 FCC形成机理：奥氏体形核、奥氏体晶核长大、剩余碳化物溶解、奥氏体成分均匀化转变动力学：碳的扩散需要时间较长影响因素：加热温度 钢中碳含量 原始组织 合金元素（强碳化物形成元素 Cr、V、Mo、 W等降低碳在奥氏体中的扩散系数； 非碳化物形成元素 Co、Ni等增大碳在奥氏体中的扩散 系数；合金元素在奥氏体中分布不均匀，扩散系数很低，比碳低 3~4个数量级更难均匀化合金钢的热处理加热温度一般较高，保温时间更长 ）晶粒长大及控制：加热温度升高，晶粒逐渐长大温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大；奥氏体中碳含量增高，晶粒长大倾向增大未溶碳化物则阻碍晶粒长大 钛、钒、铌、锆、铝有利于得到本质细晶粒钢碳化物、氧化物和氮化物弥散分布在晶界上，能阻碍 晶粒长大7、 共析分解：相的尺寸不同：按层间距大小分为：珠光体（P）、索氏体（S）和屈氏体（T）（高温扩散性转变成平 衡组织，即铁素体不是过饱和的） 过冷奥氏体中贫碳区（形成铁素体胚核）和富碳区（形成渗碳体胚核）是珠光体共析分解的一个必要条件。
上贝氏体（B上）下贝氏体（B下）（中温转变，铁素体过饱和，铁难扩散，碳的扩散能力 下降）始态：平衡珠光体共析钢 终态：珠光体（650-727）、索氏体（600-650）屈氏体（550-600）上贝氏 体（350-550）下贝氏体（230-350）8、 马氏体相变强化机理特征：无扩散性、亚结构（高密度位错或细微孪晶） 、表面浮凸和形状改变、存在残余奥氏体（高密度位错等晶体缺陷（协作形变）导致相变阻力增大（缺陷间的交互作用） ）强化机理：位错强化和晶粒细化强化（板条状和片状马氏体尺寸小） 、相变强化（极高的位错密度和层错、大量精细孪晶、大量界面使马氏体强化和硬化） 、固溶强化（严重过饱和的碳的固溶体）、时效强化（碳原子偏聚形成过渡箱，产生第二相效果）9、 淬火钢的回火转变机理：马氏体的分解、残余奥氏体的转变、碳化物的聚集长大、铁素体的多边形化回火马氏体：马氏体低温回火产物，由碳的过饱和a相基体与n -Fe2C （或&碳化物）或碳原子偏聚团所组成；（与马氏体相比，尺寸形貌无变化，但有部分碳化物析出，强度硬度仍然很高，韧性稍有改善，内应力消除）回火屈氏体：马氏体中温回火产物，已发生回复的铁素体基体与极为细小的B -碳化物所组成；（与屈氏体相比，不同点为，铁素体不再过饱和，马氏体形貌不变，但强度进一步降低， 可能有下贝氏体出现。
主要为晶粒细化强化）回火索氏体：马氏体高温回火产物，铁素体基体上弥散均匀分布着较大颗粒状的B -碳化物或特殊碳化物所组成与索氏体差异，铁素体再结晶形成，由板条状多边形化，强度硬度 进一步降低，但断面收缩率和伸长率增加） 10、 铝合金时效强化：变形铝合金（不可热处理，可热处理） ，铸造铝合金步骤：固溶（合金加热到a相区 ，保温获得单相a固溶体，迅速水冷，在室温得到过饱和的a固溶体）一脱溶（固溶处理的过饱和a固溶体不稳定， 有分解出强化相过渡到稳定状态的倾向，强度和硬度会明显升高） 一时效（自然时效 人工时效 固溶体中溶质的溶解度必须随 温度的降低而显著降低 第二相强化原理，析出电子化合物， 保持共格或半共格状态， 产生错配度，导致固溶强化的弥散效果阶次规律：过饱和基体一GP区一介稳相一平衡相G.P （plate）^ 0 ' （'plate0'^ B（CuAI2）11、 钢的淬火：钢加热到相变温度以上，保温一定时间后快速冷却获得马氏体的热处理工艺称为淬火钢淬火时形成马氏体的能力叫做钢的淬透性影响淬透性的因素：碳含量（共析钢的临界冷速最小，淬透性最好）合金元素（除钴以外， 合金元素溶于奥氏体后，降低临界冷却速度，使 C曲线右移，淬透性提高）奥。