材料结构与表征-金属部分复习大纲2014-答案
《材料结构与表征》考试大纲
金属部分：
1．钢铁热处理有何特点及其适用范围是什么？
定义：热处理是指将钢在固态下加热、保温和冷却。以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺；
特点：热处理区别于其他加工工艺如铸造、压力加工等的特点是只通过改变工件的组织来改变性能，而不改变其形状；
适用范围：只适用于固态下发生相变的材料，不发生固态相变的材料不能用热处理强化。
2．典型钢的普通热处理有哪些方法，适用范围如何？
1、退火：将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺。
如a、完全退火：细化组织和降低硬度提高塑性，去除内应力，主要用于亚共析钢铸、锻件；b、不完全退火：细化组织，降低硬度，主要用于中、高碳钢及低合金钢内的锻、轧件，组织细化程度低于完全退火；c、去应力退火：消除内应力，使之达到稳定状态，主要用于铸件、焊接件、锻轧件及机加工件。对于过共析钢，必须采用正火消除网状渗碳体及其他组织缺陷后，才可采用这种退火法；
2、正火：将亚共析钢加热到Ac3+30-50度，共析钢加热到Ac1+30-50度，
过共析钢加热到Accm+30-50度保温后空冷的工艺。适用范围：①低碳钢：提高硬度，改善加工性能，防止机加工粘刀，降低表面粗造度值；②中碳钢和合金钢：细化晶粒，均匀组织，为淬火做好准备；③高碳钢和高合金钢：消除网状碳化物，为球化退火作准备；④渗碳钢：消除渗层中的网状碳化物；
⑤锻件和铸件：消除不正常组织（如粗晶等）；⑥要求不高的碳钢：消除不正
常组织（如粗晶等）；
3、淬火：将钢加热到临界点以上，保温后以大于Vk速度冷却，使奥氏体转
变为马氏体的热处理工艺。如a、单介质淬火：在单一冷却介质（如水、油、空气等）中淬火，达到硬度、强度等要求，为最常用的方法；b、双介质淬火：
在两种淬火介质（如水—油、水—空气、油—空气等）中淬火，保证足够的淬硬层，避免淬裂，减少变形，适用于中、高碳钢零件和合金钢大型零件；c、分级淬火：先淬入浴槽中，使零件内外温度都达到浴槽介质的温度，然后再淬入另一种冷却较缓慢的介质，减少变形和开裂，适用于形状复杂、变形要求严格的零件，包括尺寸较小的合金钢、碳钢零件，尺寸较大零件或淬透性差的钢种；d、固溶处理：将其他相充分溶解到固溶体中，适用于沉淀硬化不锈钢、马氏体时效钢。
4、回火：指将淬火钢加热到A1以下的某温度保温后冷却的工艺。如a、低
温回火：150~250℃回火，获得回火马氏体组织。目的是在保持高硬度条件下，提高塑性和韧性，适用于超高强度钢、工模具钢、量具、刃具、轴承及渗碳钢；b、中温回火：350~500℃回火，获得托氏体组织。目的是获得高弹性和足够的硬度，保持一定的韧性，适用于中温超高强度钢、弹簧、热锻模具；c、高温回火：500~650℃回火，获得索氏体组织。目的是达到较高强度与韧性良好配合，适用于结构钢零件、渗氮件预备热处理；d、时效：从过饱和固溶体中析出金属间化合物，提高硬度、强度；
5、渗碳：增加表面碳含量，提高表面硬度、耐磨性及抗疲劳性能，碳氮共渗
与渗碳相似，但渗入温度略低，渗层较浅，变形较小，用于心部有一定强度和良好韧性而表面要求高硬度（HRc58~64）的场合，还用于提高耐磨性或疲劳性能的场合。主要用于齿轮、销类和轴类。
3．说明共析钢的完全奥氏体化的过程。
定义：奥氏体话是指在临界点以上加热，目的是获得均匀的奥氏体组织；
过程：
第一步奥氏体精河形成：首先在alpha与Fe3C相界形核；
第二步奥氏体晶核长大：gama晶核通过碳原子的扩散想alpha和Fe3C方向长大；
第三步残余Fe3C溶解：铁素体的成分、结构更接近于奥氏体，因而先消失。
残余的Fe3C随保温时间延长继续溶解直至消失；
第四步奥氏体成分均匀化：Fe3C溶解后，其所在部位碳含量仍很高，通过长
时间保温使奥氏体成分趋于均匀。
4．下列说法是否正确？为什么？
（1）马氏体是硬而脆的相；
错，高硬度是马氏体性能的主要特点。马氏体的硬度主要取决于其含
碳量。随着含碳量增加，其硬度增加。而马氏体的塑性和韧性主要取
决于其亚结构的形式。针状马氏体脆性大，而板条马氏体具有较好的
塑性和韧性。
（2）过冷奥氏体的冷却速度大于V k时，则冷速越大，所得马氏体的硬度越高；
错，马氏体硬度取决于含碳量,与冷却速度无关
（3）钢中的合金元素含量越高，其淬火后的硬度也越高；
错,合金元素对淬透性的影响大,但对硬度影响小
（4）本质细晶粒钢的晶粒总是比本质粗晶粒钢的晶粒细；
错,晶粒的大小与加热温度和保温时间有关.本质细晶粒钢只是加热时长大的趋向比本质粗晶粒钢小,但不代表本身比本质粗晶粒钢的晶粒细（5）同种钢材在同样的加热条件下，总是水冷的比油冷的淬透性好，小件比大件的淬透性好。
水的冷却能力强，但低温冷却能力太大，只适用于形状简单的碳钢件；
油的低温区冷却能力较理想，但高温区冷却能力太小，适用于合金钢
和小尺寸的碳钢件。
5．什么是合金钢？与碳钢相比合金钢有哪些优点？加入钢中的合金元素有哪些作用？请举例说明。
合金钢是指钢中除含硅和锰作为合金元素或脱氧元素外，还含有其他合金元素（如铬、镍、钼、钒、钛、铜、钨、铝、钴、铌、锆和其他元素等），有的还含有某些非金属元素（如硼、氮等）的钢。
合金钢根据加入合金元素的不同，具有不同的性能，如高的耐磨性、耐蚀性、耐低温、高磁性等良好的特殊性能。
1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降
低。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2、硅（SI）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂。硅能显著提高钢的弹
性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。
3、锰（MN）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂。锰量增高，减
弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。
4、铬（CR）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但
同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性。
5、镍(NI)：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较
高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。
6、钼(MO)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持
足够的强度和抗蠕变能力。结构钢中加入钼，能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。
7、钛(TI)：钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降
低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。
8、钒(V)：钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒，提高强
度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。
9、钨(W)：钨熔点高，比重大，是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很
高的硬度和耐磨性。在工具钢加钨，可显著提高红硬性和热强性，作切削工具及锻模具用。
10、铌(NB)：铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强
度，但塑性和韧性有所下降。铌可改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌，可防止晶间腐蚀现象。
11、铜(CU)：铜能提高强度和韧性，特别是大气腐蚀性能。
12、铝(AL)：铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，
提高冲击韧性
13、硼(B)：钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能，提高强
度。
14、氮(N):氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。
6．如何通过合金化来提高钢的耐蚀性？要想提高不锈钢的强度，应采取什么措施？
提高钢的耐腐蚀性的方法有：①金属镀层、②阴极保护、③磷化、④发蓝、
⑤阳极化、⑥涂漆层等。⑦涂防蚀油膏。
金属材料在高温下的腐蚀是化学腐蚀，在常温下的腐蚀是电化学腐蚀。因此在常温下要金属材料的耐腐蚀性，一方面要尽量使合金呈单一均匀组织；另一方面更重要的是提高合金本身的电极电位。
提高耐腐蚀性：1、提高金属或合金的热力学稳定性，即向原不耐蚀的金属或合金中加入热力学稳定性高的合金元素，使形成固溶体以及提高合金的电极电势，增强耐蚀性。如Cu中加Au，Ni中加入Cu、Cr等，即属此类。不过
这种大量加入贵金属的办法，在工业结构材料的应用是有限的；2、加入易钝化合金元素，如Cr、Ni、Mo等，可提高基体金属的耐蚀性。钢中加入适量的Cr，即可制得铬系不锈钢。实验证明，在不锈钢中，含Cr量一般应大于13%时才能起抗蚀作用，Cr含量越高，其耐蚀性越好。这类不锈钢在氧化介质中有很好的抗蚀性，但在非氧化性介质如衡硫酸和盐酸中，耐蚀性较差。
这是因为非氧化性酸不易使合金生成氧化膜，同时对氧化膜还有溶解作用；3、加入能促使合金表面生成致密的腐蚀产物保护膜的合金元素，是制取耐蚀合金的又一途径。例如，钢能耐大气腐蚀是由于其表面形成结构致密的化合物羟基氧化铁（FeOx·(OH)3-2x）的保护作用。钢中加入Cu与P或P与Cr均可促进这种保护膜的生成，由此可用Cu、P或P、Cr制成耐大气腐蚀的低合金钢。
提高强度：1、利用一种强力粉碎机对不锈钢粉末进行再次粉碎, 并施加强力进行揉合。然后, 将不锈钢粉末装入模具中, 在800 的高温下烧结。2、不锈钢浇铸时可增加过冷度，加入变质剂或震荡搅拌，细化晶粒。
提高不锈钢的强度常用除应力处理，即加热至250-425℃进行回火，在300-350℃保温1-2 小时，然后空冷。
7．在相同含碳量情况下，除了含Ni和Co的合金钢外，为什么大多数合金钢的热处理加热温度都比碳钢高？
合金元素在原始组织各相中分布是不均匀的。在退火状态下，碳化物形成元素主要集中在铁素体相中。合金元素这种不均匀分布现象直到碳化物完全溶解后还显著的保留在奥氏体中。因此，合金钢的奥氏体均匀化过程，除了碳的均匀化以外，还包括了合金元素的均匀化。由于合金元素的扩散系数比碳原子的扩散系数小约1000到10000倍，同时，碳化物形成元素还降低碳原子在奥氏体中的扩散系数，如若形成特殊碳化物则更难于溶解。因此，合金钢的奥氏体均匀化过程比碳钢要长得多。由于上述原因，合金钢淬火加热时，为了使奥氏体合金化程度提高并且使之成分均匀，需要加热到更好的温度和保温更长的时间。
8．钢产量曾经被看作为工业强国的标志，如下表，如英国、美国、前苏联及日本。但自1997年后，我国一直稳居世界之一，产量超过第二、三名的总和。
但却不能算得上是工业强国。请综合分析其原因。
钢铁产量是十九世纪末二十世纪初衡量工业强国的主要指标。但在21世纪，钢铁产量仅仅是衡量工业强国的指标之一。目前，中国只是工业大国，仍不是工业强国，处于初步工业化，在世界也只能算是中等水平。原因如下：
1、钢铁行业。近几年，中国铁矿石进口量激增，对国外铁矿石依赖越来越大。粗钢产量大，但行业整体盈利低，钢铁行业技术水平不高，无法生产高水平特种钢材，依赖进口。
2、中国机械制备行业整体水平低，国产机械精度无法到达高水平。电子产业高端设备依赖进口，而且比较少自主创新技术。
3、大多数产业尚未占据世界产业技术制高点；
4、一些生产规模大、市场占有率很高的国产产品，技术质量和档次并未达到世界先进水平；
5、一些国产产品的整机质量达到甚至超过了国际先进水平，但关键零部件仍然在相当程度上依赖进口；
6、中国产品文化含量（品牌价值）薄弱，与发达国家制造业竞争力差距较为明显
9 高速钢的使用要求有哪些？如何通过调整成分和工艺达到所需要的性能。
高速鋼最主要的特性——紅硬性..素工具鋼經淬火和低溫回火後，在室溫下雖有很高的硬度，但當溫度高於200°C時，硬度便急劇下降，在500°C硬度已降到與退火狀態相似的程度，完全喪失了切削金屬的能力，這就限制了碳素工具鋼製作切削工具用..速鋼由於紅硬性好，彌補了碳素工具鋼的致命缺點，可以用來製造切削工具。
使用要求：1、能承受与工件摩擦产生的高温，即高速切削產生高熱情況下(約500°C)仍能保持高的硬度，HRC能在60以上；2、能切割经过加硬处理的金属材料；3、熱處理工藝較為複雜，必須經過退火、淬火、回火等一系列過程，从而消除應力，降低硬度，使顯微組織均勻，便於淬火
淬火时由于它的导热性差一般分两阶段进行。先在800～850℃预热(以免引起大的热应力)，然后迅速加热到淬火温度1190～1290℃（不同牌号实际使用温度有区别），后油冷或空冷或充气体冷却。工厂均采用盐炉加热，现真空炉使用也相当广泛。淬火后因内部组织还保留一部分(约30%)残余奥氏体没有转变成马氏体，影响了高速钢的性能。为使残余奥氏体转变，进一步提高硬度和耐磨性，一般要进行2～3次回火，回火温度560℃，每次保温1小时。
硬度和耐磨性等优异性能来自于钨、钼、钒、铬等能与碳形成碳化物的合金元素。加入钴元素可以提高材料的红硬性。
10有一碳钢制支架刚性不足，有人要用热处理强化方法：有人要另选合金钢；有人要改变零件的截面形状来解决。哪种方法合理？为什么？
改变零件截面形状，因为特定受力条件下结构的刚性，主要是与结构特点的稳定性（或你说的形状）、结构尺寸、材质、材料硬度等都有密切关系。常温下，碳素钢与合金钢的弹性模量比较接近，对于要求以刚度为主的结构件，用合金钢代替，不能提高结构件刚度，反而增加了成本。碳钢的热处理可以增加结构件硬度，也可稍微提高结构刚性。但对于支架刚性不足，只能通过改变零件的截面形状来解决。
11 什么是时效处理？从结构角度简述铝合金时效处理材料性能发生变化的原因。
时效是指将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温度保温，以析出弥散强化相的热处理。
铝合金时效处理实质上是固溶处理后的铝铜合金，在室温或某一温度下放置时，发生时效过程。即第二相Al2Cu从过饱和固溶体中沉淀的过程。这种过程是通过成型和长大进行的，是一种扩散型的固态相变，相变过程如下
a过→G.P区→θ’’相→θ’相→θ相
铝合金的时效硬化是由溶质原子形成的富集区(G.P.区)所致。可热处理强化铝合金，淬火后形成过饱和固溶体，在室温或稍高温度中加热能发生分解，其过程通常包括G.P.区、亚稳定相（θ’’相，θ’相）和稳定相（θ相，即Al2Cu相）三个阶段。G.P.区是与铝基体完全共格的，亚稳定相与铝基体部分共格，稳定相与铝基体非共格。共格或部分共格都能引起铝基体晶格的畸变，因而导致铝合金硬度和强度的升高以及其他性能的变化。当析出非共格的稳定相时，合金即开始“软化”，强度降低。
12 什么是形状记忆效应，简述形状记忆材料发生记忆效应的本质原因。
形状记忆效应---将材料在一定条件下进行一定限度以内的变形后，再对材料施加适当的外界条件，材料的变形随之消失而回复到变形前的形状的现象。
大部分合金和陶瓷记忆材料是通过热弹性马氏体相变而呈现形状记忆效应的。马氏体一旦生成可以随着温度降低继续长大，当温度回升时，长大的马氏体又可以缩小，直至恢复到原来的母相状态，即马氏体随着温度的变化可以可逆地长大或缩小。
因此，记忆效应的本质原因是在温度的作用下，材料内部热弹性马氏体形成、变化、消失的相变过程的宏观表现。
13.简述ZrO2陶瓷相变增韧的机理。
利用氧化锆增韧陶瓷，是通过四方相氧化锆（t-氧化锆）转变成单斜相氧化锆(m-氧化锆)马氐体相变来实现的。当材料受到外应力时，基体对氧化锆的抑制作用得到松弛，氧化锆颗粒即发生四方相到单斜相的转变，并在基体中引起微裂纹，从而吸收了主裂纹扩展的能量，达到增加断裂韧性的效果，这就氧化锆陶瓷的相变增韧。
氧化锆相变增韧的机理是：亚稳四方氧化锆晶粒受基体抑制而处于压应力状态。材料在外力作用下，会在裂纹尖端导致应力集中而产生张应力，减小对四方氧化锆晶粒的束缚，这时裂纹尖端的应力场可诱发t→m相变，并产生体积膨胀，相变和体积膨胀过程除吸收能量外，还在主裂纹作用区产生正应力，二者均阻止或延缓裂纹扩展，从而提高材料的断裂韧性和强度。
南航金属材料学期末考试重点(带答案)
1．试述碳素钢中C的作用。（书上没有，百度的） 答：随C含量的增加，其强度和硬度增加，而塑性韧性和焊接性下降。当含碳量大于0.25时可焊性变差，故压力管道中一般采用含碳量小于0.25的钢。含碳量的增加，其球化和石墨化的倾向增加。 2．描述下列元素在普通碳素钢的作用：(a)锰、(b)硫、(c)磷、(d)硅。（P5、P6） 答：Mn在碳钢中的含量一般小于0.8%。可固溶，也可形成高熔点MnS（1600℃）夹杂物。 MnS在高温下具有一定的塑性，不会使钢发生热脆，加工后硫化锰呈条状沿轧向分布。 Si在钢中的含量通常小于0.5%。可固溶，也可形成SiO2夹杂物。夹杂物MnS、SiO2将使钢的疲劳强度和塑、韧性下降。S是炼钢时不能除尽的有害杂质。在固态铁中的溶解度极小。 S和Fe能形成FeS，并易于形成低熔点共晶。发生热脆 (裂)。P也是在炼钢过程中不能除尽的元素。磷可固溶于α-铁。但剧烈地降低钢的韧性，特别是低温韧性，称为冷脆。磷可以提高钢在大气中的抗腐蚀性能。S和P还可以改善钢的切削加工性能。 3.描述下列元素在普通碳素钢的作用：(a)氮、(b)氢、(c)氧。（P6） 答：N在α-铁中可溶解，含过饱和N的钢经受冷变形后析出氮化物—机械时效或应变时效，降低钢的性能。N可以与钒、钛、铌等形成稳定的氮化物，有细化晶粒和沉淀强化。H在钢中和应力的联合作用将引起金属材料产生氢脆。常见的有白点和氢致延滞断裂。 O在钢中形成硅酸盐2MnO?SiO2、MnO?SiO2或复合氧化物MgO?Al2O3、MnO?Al2O3。 4.为什么钢中的硫化锰夹杂要比硫化亚铁夹杂好? （P5） 答：硫化锰为高熔点的硫化物（1600），在高温下具有一定的塑性，不会使钢发生热脆。而硫化铁的熔点较低，容易形成低熔点共晶，沿晶界分布，在高温下共晶体将熔化，引起热脆。 5. 当轧制时，硫化锰在轧制方向上被拉长。在轧制板材时，这种夹杂的缺点是什么? （P5） 答：这些夹杂物将使钢的疲劳强度和塑性韧性下降，当钢中含有大量硫化物时，轧成钢板后会造成分层。 6．对工程应用来说，普通碳素钢的主要局限性是哪些? 答：弹性模量小,不能保证足够的刚度;抗塑性变形和断裂的能力较差;缺口敏感性及冷脆性较大;耐大气腐蚀和海水腐蚀性能差;含碳量高,没有添加合金元素,工艺性差. 7．列举五个原因说明为什么要向普通碳素钢中添加合金元素以制造合金钢? 答：提高淬透性;提高回火稳定性;使钢产生二次硬化;(老师课上只说了这三点) 8、哪些合金元素溶解于合金钢的铁素体?哪些合金元素分布在合金钢的铁素体和碳化物相之间?按照形成碳化物的倾向递增的顺序将它们列出。（P17—P18） 答：①Si、Al、Cr、W、Mo、V、Ti、P、Be、B、Nb、Zr、Ta②Ti、Zr、Nb、V、Mo、W、Cr 9、叙述1.0~1.8％锰添加剂强化普通碳素钢的机理。 答：①锰可以作为置换溶质原子形成置换固溶体，通过弹性应力场交互作用、电交互作用、化学交互作用阻碍位错运动；②增加过冷奥氏体稳定性，使C曲线右移，在同样的冷却条件下，可以得到片间距细小的珠光体，同时还可起到细化铁素体晶粒的作用，从而达到晶界强化的目的。③促进淬火效应。淬火后希望获得板条马氏体，造成位错型亚结构。 ④通过降低层错能，使位错易于扩展和形成层错，增加位错交互作用，防止交叉滑移。 10、合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪些是铁素体形成元素？哪些是奥氏体形成元素？哪些能在α-Fe中形成无限固溶体？哪些能在γ-Fe 中形成无限固溶体？（P15-P16） 答：①V、Cr、W、Mo、Ti、Al②Mn、Co、Ni、Cu ③V、Cr、W、Mo、Ti、Al ④Mn、Co、Ni 11、钢中常见的碳化物类型主要有六种，例如M6C就是其中的一种，另外还有其它哪五种？哪一种碳化物最不稳定？ 答：①MeX、Me2X、Me3X、Me7X3、Me23X6②Me3X
《金属材料学》课程教学大纲
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统掌握有关金属材料学方面的知识，培养学生研究开发和合理应用金属材料的初步能力。 目标与任务；通过本课程的学习主要掌握：1.金属材料的成份、组织结构及性能三者间的关系，金属的基本理论和知识。2.合金元素在钢中的作用、原理和规律；3.钢的热处理原理以及其与合金化的配合；4.掌握各类铸铁的成分组织和性能特点；5.常用有色金属及其合金的成分、性能和热处理特点. （三）先修课程：《材料科学基础》、《材料力学性能》等。 （四）教材与主要参考书。 教材：《金属学与热处理》第二版，崔忠圻主编，哈尔滨工业大学出版社。参考书： 《金属材料学》第二版，吴承建陈国良强文江等编著，冶金工业出版社。《金属材料学》第二版，戴起勋主编程晓农主审，化学工业出版社。《材料科学基础》，胡赓祥、蔡荀主编，上海交通大学出版《材料科学基础》，潘金生等编，清华大学出版社 二、课程内容与安排绪论 （一）讲授，2学时（二）内容及基本要求1.金属材料的发展概况。 2.了解金属材料在国民经济中的地位与作用。 3.本课程的性质、
金属材料学复习题整理(戴起勋)
1、细化晶粒对钢性能的贡献是强化同时韧化；提高钢淬透性的主要作用是使零件整个断面性能趋于一致，能采用比较缓和的方式冷却。 2、滚动轴承钢GCr15的Cr质量分数含量为 1.5% 。滚动轴承钢中碳化物不均匀性主要是指碳化物液析、带状碳化物、网状碳化物。 4、凡是扩大γ区的元素均使Fe-C相图中S、E点向左下方移动，例Ni、Mn 等元素；凡封闭γ区的元素使S、E点向左上方移动，例Cr、Si、Mo 等元素。S点左移意味着共析碳含量减少，E点左移意味着出现莱氏体的碳含量减少。 7、在非调质钢中常用微合金化元素有Ti、V、Nb、N 等，这些元素的主要作用是细化组织和相间沉淀析出强化。 8、球铁的力学性能高于灰铁是因为球铁中石墨的断面切割效应、石墨应力集中效应要比灰铁小得多。 1、钢的合金化基本原则是多元适量、复合加入。在钢中细化晶粒作用较大的合金元素有Ti、V、Nb 等，细化晶粒对钢性能的作用是既强化又韧化。 2、在钢中，常见碳化物形成元素有Ti、Nb、V、Mo、W、Cr、（按强弱顺序排列，列举5个以上）。钢中二元碳化物分为两类：rc/rM ≤0.59为简单点阵结构，有MC和M2C 型；rc/rM > 0.59为复杂点阵结构，有M23C6 、M7C3 和M3C 型。 3、选择零件材料的一般原则是使用性能要求、工艺性要求和经济性要求等。汽车变速箱齿轮常用20CrMnTi 钢制造，经渗碳和淬回火热处理。 4、奥氏体不锈钢1Cr18Ni9晶界腐蚀倾向比较大，产生晶界腐蚀的主要原因是晶界析出Cr23C6，导致晶界区贫Cr ，为防止或减轻晶界腐蚀，在合金化方面主要措施有降低碳量、加入Ti、V、Nb强碳化物元素。 5、影响铸铁石墨化的主要因素有碳当量、冷却速度。球墨铸铁在浇注时 要经过孕育处理和球化处理。 6、铁基固溶体的形成有一定规律，影响组元在置换固溶体中溶解情况的因素有：溶剂与溶质原子的点阵结构、原子尺寸因素、电子结构。 7、对耐热钢最基本的性能要求是良好的高温强度和塑性、良好的化学稳定性。常用的抗氧化合金元素是Cr 、Al 、Si 。 1、钢中二元碳化物分为二类：rC / rM < 0.59，为简单点阵结构，有MC和型；rC / rM > 0.59，为复杂点阵结构，有M3C、M7C3 和M23C6 型。两者相比，前者的性能特点是硬度高、熔点高和稳定性好。 3、提高钢淬透性的作用是获得均匀的组织，满足力学性能要求、能采取比较缓慢的冷却方式以减少变形、开裂倾向。 4、高锰耐磨钢（如ZGMn13）经水韧处理后得到奥氏体组织。在高应力磨损条件下，硬度提高而耐磨，其原因是加工硬化及奥氏体中析出K和应力诱发马氏体相变。 5、对热锻模钢的主要性能要求有高热强性、良好的热疲劳抗力、良好的冲击韧性和良好的淬透性及耐磨性。常用钢号有5CrNiMo （写出一个）。 6、QT600-3是球墨铸铁，“600”表示抗拉强度≥600MPa ，“3”表示延伸率≥3% 。 7、在非调质钢中常用微合金化元素有Ti、V 等（写出2个），这些元素的主要作用是细化晶粒组织和弥散沉淀强化。 二、解释题（30分） 1、40Mn2钢淬火加热时，过热敏感性比较大。 在C%较低时，Mn可以细化珠光体。在C%较高时，Mn加强了C促进奥氏体晶粒长大的作
金属材料学考试题库
第一章钢中的合金元素 1、合金元素对纯铁γ相区的影响可分为哪几种 答：开启γ相区的元素：镍、锰、钴属于此类合金元素 扩展γ相区元素：碳、氮、铜属于此类合金元素 封闭γ相区的元素：钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅属于此类合金元素 缩小γ相区的元素：硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素 2、合金元素对钢γ相区和共析点会产生很大影响，请举例说明这种影响的作用 答：合金元素对α-Fe、γ-Fe、和δ-Fe的相对稳定性以及同素异晶转变温度A3和A4均有很大影响 A、奥氏体（γ）稳定化元素 这些合金元素使A3温度下降，A4温度上升，即扩大了γ相区，它包括了以下两种情况：（1）开启γ相区的元素：镍、锰、钴属于此类合金元素 （2）扩展γ相区元素：碳、氮、铜属于此类合金元素 B、铁素体（α）稳定化元素 （1）封闭γ相区的元素：钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅 （2）缩小γ相区的元素：硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素 3、请举例说明合金元素对Fe-C相图中共析温度和共析点有哪些影响 答： 1、改变了奥氏体相区的位置和共析温度 扩大γ相区元素：降低了A3，降低了A1 缩小γ相区元素：升高了A3，升高了A1 2、改变了共析体的含量 所有的元素都降低共析体含量 第二章合金的相组成 1、什么元素可与γ-Fe形成固溶体，为什么
答：镍可与γ-Fe形成无限固溶体 决定组元在置换固溶体中的溶解条件是： 1、溶质与溶剂的点阵相同 2、原子尺寸因素（形成无限固溶体时，两者之差不大于8%） 3、组元的电子结构（即组元在周期表中的相对位置） 2、间隙固溶体的溶解度取决于什么举例说明 答：组元在间隙固溶体中的溶解度取决于： 1、溶剂金属的晶体结构 2、间隙元素的尺寸结构 例如：碳、氮在钢中的溶解度，由于氮原子小，所以在α-Fe中溶解度大。 3、请举例说明几种强、中等强、弱碳化物形成元素 答：铪、锆、鈦、铌、钒是强碳化物形成元素；形成最稳定的MC型碳化物钨、钼、铬是中等强碳化物形成元素 锰、铁、铬是弱碳化物形成元素 第四章合金元素和强韧化 1、请简述钢的强化途径和措施 答：固溶强化 细化晶粒强化 位错密度和缺陷密度引起的强化 析出碳化物弥散强化 2、请简述钢的韧化途径和措施 答：细化晶粒 降低有害元素含量 调整合金元素含量
工程材料教学大纲教学基本目标课程涉及知识技能
《工程材料》教学大纲 一、教学基本目标 《工程材料》课程是高等院校机械类专业的一门必修的技术基础课，是机械设备设计合理选择材料和使用材料的基础。通过教学使学生： 1．了解工程材料的发展，了解非金属材料的分类及其应用，了解新材料、新工艺； 2．掌握机械工程材料的基本理论及基本知识，熟悉金属材料的分类及其应用；（毕业要求1-3） 3．熟悉铁碳相图、钢的热处理工艺、合金化等基本知识，掌握材料的成分、组织、性能之间的关系，具有分析机械工程材料性能的能力；（毕业要求1-3）4．能够根据机械零件使用条件和性能要求，对结构零件进行合理选材的能力；（毕业要求1-3） 5．能够根据机械零件使用条件和性能要求，制定结构零件热处理工艺的能力。（毕业要求1-3） 二、课程涉及知识技能 本课程通过课堂教学、实验、综合作业等综合教学环节，训练以下知识技能（毕业要求1-3）： 1．掌握工程材料基本理论及基本知识，具备根据工业需求选择材料及制定热处理工艺的初步能力； 2．掌握铁碳相图和钢的合金化原理相关知识，具备分析材料、成份和组织和性能关系的能力； 3．掌握钢的热处理工艺、目的及其应用，具备根据材料的性能需求选择热
处理工艺的能力； 4．培养学生自主学习的能力和材料性能分析的工程意识； 5．通过材料金相试样制备及金相组织观察实验，具备分析材料成份、组织和性能关系的能力； 6．设计典型机械零件材料热处理工艺实验，具备分析不同热处理工艺对材料组织和性能影响能力。 三、相关能力培养 1．具有根据工业需求选择材料及制定热处理工艺的初步能力；（毕业要求1-3） 2．具有设计实验方案、进行实验、分析和解释数据的能力； 3．通过分组实验研究与讨论，培养学生具有团队意识和人际交流能力； 4．通过工程材料的选择与应用，培养学生工程设计的安全意识和社会责任感；（毕业要求1-3） 5．具有自主学习的能力。 四、教学基本内容 绪论 1. 了解材料的发展简史及工程材料研究的对象 2. 熟悉工程材料的分类 第 1 章材料的结构与性能 1. 掌握常见的纯金属晶体结构和合金的晶体结构 2. 掌握实际金属中的晶体缺陷 3. 熟悉金属材料的力学性能，了解金属材料的工艺性能和理化性能 4. 了解金属晶体中的晶面和晶向 5. 了解组织和性能的关系 第2章金属材料组织和性能的控制 1. 掌握纯金属的结晶过程 2. 掌握细晶强化的措施 3. 掌握匀晶相图、共晶相图、包晶相图和共析相图的分析 4. 掌握铁碳合金中的相和组织的概念，掌握相图中重要的点和线的含义，
金属材料学复习资料
金属材料学复习资料 题型：判断，选择，简答，问答 第一章 1.要清楚的三点： 1)同一零件可用不同材料及相应工艺。例：调质钢；工具钢 代用 调质钢：在机械零件中用量最大，结构钢在淬火高温回火后具有良好的综合力学性能，有较高的强韧性。适用于这种处理的钢种成为调质钢。调质钢的淬透性原则，指淬透性相同的同类调质钢可以互相代用。 2)同一材料，可采用不同工艺。例：T10钢，淬火有水、水- 油、分级等。强化工艺不同，组织有差别，但都能满足零件要求。力求最佳的强化工艺。 淬火冷却方式常用水-油双液淬火、分级淬火。成本低、工艺性能好、用量大。 3)同一材料可有不同的用途。例：602有时也可用作模具。低合 金工具钢也可做主轴，15也可做量具、模具等。 602是常用的硅锰弹簧钢，主要用于汽车的板弹簧。低合金工具钢可制造工具尺寸较大、形状比较复杂、精度要求相对较高的模具。15只在对非金属夹杂物要求不严格时，制作切削
工具、量具和冷轧辊等。 2.各种强化机理（书24页） 钢强化的本质机理：各种途径增大了位错滑移的阻力，从而提高了钢的塑性变形抗力，在宏观上就提高了钢的强度。 1)固溶强化：原子固溶于钢的基体中，一般都会使晶格发生畸 变，从而在基体中产生弹性应力场，弹性应力场与位错的交互作用将增加位错运动的阻力。从而提高强度，降低塑韧性。 2)位错强化：随着位错密度的增大，大为增加了位错产生交割、 缠结的概率，所以有效阻止了位错运动，从而提高了钢的强度。但在强化的同时，也降低了伸长率，提高了韧脆转变温度。 3)细晶强化：钢中的晶粒越细，晶界、亚晶界越多，可有效阻 止位错运动，并产生位错塞积强化。细晶强化既提高了钢的强度，又提高了塑性和韧度，所以是最理想的强化方法。 4)第二相强化：钢中微粒第二相对位错有很好的钉扎作用，位 错通过第二相要消耗能量，从而起到强化效果。 根据位错的作用过程，分为切割机制和绕过机制。 根据第二相形成过程，分为回火时第二相弥散沉淀析出强化； 淬火时残留第二相强化。
《金属材料学》教学大纲
《金属材料学》教学大纲 一.课程性质和任务 本课程是金属材料与热处理技术专业的学生的必修课，它以《材料科学基础》、《热处理原理与工艺》为基础，阐述合金元素的作用，合理热处理工艺及典型材料的焊接性，探讨金属材料成分、结构组织与性能之间的内在规律。通过本课程的教学，培养学生根据具体结构的服役条件和性能要求合理选择使用金属材料，正确制定热加工工艺，特别是热处理工艺和焊接工艺，获得经济优质结构的能力。 二.教学基本要求 1、掌握工业用钢的分类与编号，熟悉钢中合金元素的作用。 2、掌握工程结构钢的性能要求，成分设计，组织强韧化途径。 3、掌握不同机器结构件对性能的要求，典型牌号，合金化原理，热处理方法及其组织。 4、掌握不同工模具钢对性能的要求，典型牌号，合金化原理，热处理方法及其组织。 5、了解金属腐蚀的基本概念，防蚀途径，不锈钢中合金元素作用，以及F、M、A及双相不锈钢。 6、了解铸铁的组织性能特点，铸铁石墨化过程与影响因素，工程铸铁的成分、牌号、性能与应用。 7、了解有色金属（铝及其合金、铜及其合金）的分类、编号、成分、性能与应用等。 8、对各种类型的结构用钢和特殊性能钢，了解其焊接性及典型应用。 三.教学内容 第一章钢的合金化原理 §1.钢的分类与编号 §2.钢中合金元素与组成相 §3.合金元素在钢中的作用 第二章工程结构钢 §1..碳素工程结构钢 §2.低合金高强度钢 §3.微合金化钢 §4.其它工程结构钢
第三章机器制造结构钢 §1.调质钢 §2.弹簧钢 §3.滚动轴承钢 §4.渗碳钢与氮化钢 §5.低合金超高强度钢与低碳马氏体结构钢 第四章工模具钢 §1刃具钢 §2 模具钢 第五章不锈耐蚀钢 §1金属腐蚀的基本概念 §2不锈钢中合金元素作用 §3.F、M、A及双相不锈钢 第六章耐热钢及耐热合金 (略讲) 实验一 第七章铸铁 §1.铸铁的分类、石墨化及影响因素 §2.普通灰口铸铁 §3.KT、QT、RT及合金铸铁 第八章铝及铝合金 §1.铝的合金化 §2.铸造铝合金 §3.变形铝合金 第九章铜及铜合金 §1.铜的合金化 §2.黄铜 §3.青铜 四.实践环节 实验一、合金钢金相组织观察 实验二、铝合金、铜合金、铸铁金相组织观察铸铁五.各教学环节学时分配
金属材料学复习思考题及答案
第一章钢的合金化原理 1．名词解释 1）合金元素: 特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构从而得到一定的物理、化学或机械性能的化学元素。(常用M来表示) 2）微合金元素: 有些合金元素如V，Nb，Ti, Zr和B等，当其含量只在0.1%左右（如B， 0.001%；V，0.2 %）时，会显著地影响钢的组织与性能，将这种化学元素称为微合金元素。 3）奥氏体形成元素:在γ-Fe中有较大的溶解度,且能稳定γ相；如 Mn, Ni, Co, C, N, Cu； 4）铁素体形成元素: 在α-Fe中有较大的溶解度，且能稳定α相。如：V， Nb, Ti 等。5）原位析出: 元素向渗碳体富集，当其浓度超过在合金渗碳体中的溶解度时, 合金渗碳体就在原位转变成特殊碳化物如Cr钢中的Cr： ε-Fe x C→Fe3C→（Fe, Cr）3C→（Cr, Fe）7C3→（Cr, Fe）23C6 6）离位析出:在回火过程中直接从α相中析出特殊碳化物，同时伴随着渗碳体的溶解，可使硬度和强度提高（二次硬化效应）。如 V，Nb, Ti等都属于此类型。 2．合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪些是铁素体形成元素？哪些是奥氏体形成元素？哪些能在α-Fe中形成无限固溶体？哪些能在γ-Fe 中形成无限固溶体？ 答：铁素体形成元素：V、Cr、W、Mo、Ti、Al； 奥氏体形成元素：Mn、Co、Ni、Cu； 能在α-Fe中形成无限固溶体：V、Cr； 能在γ-Fe 中形成无限固溶体：Mn、Co、Ni 3．简述合金元素对扩大或缩小γ相区的影响，并说明利用此原理在生产中有何意义？（1）扩大γ相区：使A3降低，A4升高一般为奥氏体形成元素 分为两类：a.开启γ相区：Mn, Ni, Co 与γ-Fe无限互溶. b.扩大γ相区：有C，N，Cu等。如Fe-C相图，形成的扩大的γ相区，构成了钢的热处理的基础。 （2）缩小γ相区：使A3升高，A4降低。一般为铁素体形成元素 分为两类:a.封闭γ相区：使相图中γ区缩小到一个很小的面积形成γ圈,其结果使δ相区与α相区连成一片。如V, Cr, Si, A1, Ti, Mo, W, P, Sn, As, Sb。 b.缩小γ相区：Zr, Nb, Ta, B, S, Ce 等 （3）生产中的意义：(请补充)。 4．简述合金元素对铁碳相图（如共析碳量、相变温度等）的影响。 答：1）改变了奥氏体区的位置：（请补充） 2）改变了共晶温度：（l）扩大γ相区的元素使A1，A3下降；如：（请补充）
金属材料学课程教学大纲
《金属材料学》课程教学大纲 （06级） 编号：40083060 英文名称：Metal Material 适用专业：金属材料工程 责任教学单位：材料系金属材料工程教研室 总学时：42（其中实验学时4） 学分：3 考核形式：考试 课程类别：专业课 修读方式：必修 教学目的：《金属材料学》是一门综合性、应用性较强的专业必修课。它建立在材料科学基础、金属热处理原理及工艺和力学性能等课程的基础上，系统介绍金属材料合金化的一般规律及典型金属材料的成分、工艺、组织和性能的关系。通过课堂讲授、实验等教学环节，使学生掌握有关金属材料的知识，同时也培养学生选择和应用金属材料的能力。 主要教学内容及要求： 绪论： 了解金属材料在国民经济中的地位与作用；金属材料的发展概况；本课程的性质、地位和任务。 一．钢的合金化原理 1．了解钢中合金元素与铁和碳的作用；铁基固溶体；碳（氮）化合物； 2．了解合金元素在钢中的分布；合金元素对铁-碳状态图的影响。 3．了解钢的分类、编号方法。 4．掌握合金元素在钢加热中的作用，合金元素对过冷奥氏体转变动力曲线的影响。 5．掌握合金元素在淬火马氏体回火中的作用，合金元素对力学性能的影响以及有关强韧化问题。 6．掌握合金元素对钢工艺性能的影响，合金元素对淬透性的影响。 7．了解微量元素在钢中的作用。 二．工程构件用钢 1．了解工程构件用钢的服役条件及性能要求。 2．掌握普通碳素工程构件用钢、低合金（含微合金化）钢的合金化原则和有关的低合金钢，双相钢。 3．了解提高高低碳工程构件用钢性能的途径：控轧、控冷、合金化等。了解工程构件用钢的发展趋势。 三．机器零件用钢 1．了解机器零件用钢一般性能要求概述。 2．掌握常用机器零件用钢：调质钢、弹簧钢、低碳马氏体钢、轴承钢、高锰耐磨钢、渗碳钢、氮化钢、（低淬钢）等合金化原则和性能及其典型钢种。 3．了解超高强度钢 4．了解典型机器零件用钢的选材思路和发展。 四．工具用钢 1．了解工具用钢的合金化、组织性能的特点、分类。 2．掌握刃具的服役条件和性能要求，碳素刃具钢和合金刃具钢的合金化，热处理特点，典型钢种。掌握高速钢的合金化、组织、性能、工艺过程、典型钢种。 3．掌握冷作模具的服役条件和性能要求，冷作模具钢的合金化，热处理特点，典型钢种。 4．掌握热作模具的服役条件和性能要求，热作模具钢的合金化，热处理特点，典型钢种。 5．了解量具用钢 五．不锈钢 1．掌握提高钢抗蚀性的途径、对不锈钢组织、性能的要求、不锈钢的合金化。 2．掌握铁素体不锈钢，马氏体不锈钢，奥氏体不锈钢的成分、性能及热处理特点3．了解复相不锈钢，沉淀、硬化型不锈钢及微量元素的作用。 六．耐热钢 1．了解热稳定性与钢的成分、组织关系、热强钢的合金化、珠光体型热强钢 2．了解马氏型热强钢、奥氏体型热强钢、高温合金。 七．铸铁 1．了解铸铁特点、分类及应用。 2．了解铸铁的石墨化、石墨形态和基体组织对性能影响。 3．掌握灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁的性能、应用及铸铁的热处理。
金属材料学复习思考题(2009)
金属材料学复习思考题 （2009） 第一章钢的合金化原理 1．名词解释 1）合金元素；2）微合金元素；3）奥氏体形成元素；4）铁素体形成元素； 5）原位析出； 6）离位析出 2．合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪些是铁素体形成元素？哪些是奥氏体形成元素？ 哪些能在α-Fe中形成无限固溶体？哪些能在γ-Fe 中形成无限固溶体？ 3．简述合金元素对扩大或缩小γ相区的影响，并说明利用此原理在生产中有何意义？ 4．简述合金元素对铁碳相图（如共析碳量、相变温度等）的影响。 5．合金钢中碳化物形成元素（V，Cr，Mo，Mn等）所形成的碳化物基本类型及其相对稳定性。 6．主要合金元素（V，Cr，Ni，Mn，Si，B等）对过冷奥氏体冷却转变影响的作用机制。 7．合金元素对马氏体转变有何影响？ 8．如何利用合金元素来消除或预防第一次、第二次回火脆性？ 9．如何理解二次硬化与二次淬火两个概念的相关性与不同特点。 10．一般地，钢有哪些强化与韧化途径？ 第二章工程结构钢 1．对工程结构钢的基本性能要求是什么？ 2．合金元素在低合金高强度结构钢中的主要作用是什么？为什么考虑采用低C？ 3．什么是微合金钢？微合金化元素在微合金化钢中的主要作用有哪些？试举例说明。 4．低碳贝氏体钢的合金化有何特点？ 第三章机械制造结构钢 1．名词解释 1）液析碳化物；2）网状碳化物；3）水韧处理4）超高强度钢 2．对调质钢、弹簧钢进行成分、热处理、常用组织及主要性能的比较，并熟悉各自主要钢种。 3．液析碳化物和带状碳化物的形成、危害及消除方法。 4．说明易切削钢提高切削性能的合金化原理。 5．马氏体时效钢与低合金超强钢相比，在合金化、热处理、强化机制、主要性能等方面有何不同？6．高锰钢在平衡态、铸态、热处理态、使用态四种状态下各是什么组织？为何具有抗磨特性？ 7．GCr15钢是什么类型的钢？这种钢中碳和铬的含量约为多少？碳和铬的主要作用分别是什么？其预先热处理和最终热处理分别是什么？ 8．氮化钢的合金化有何特点？合金元素有何作用？
金属材料学 简要总结
《金属材料学》复习总结 第1章：钢的合金化概论 一、名词解释： 合金化：未获得所要求的组织结构、力学性能、物理性能、化学性能或工艺性能而特别在钢铁中加入某些元素，称为合金化。 过热敏感性：钢淬火加热时，对奥氏体晶粒急剧长大的敏感性。 回火稳定性：淬火钢在回火时，抵抗强度、硬度下降的能力。 回火脆性：淬火钢回火后出现韧性下降的现象。 二、填空题： 1.合金化理论是金属材料成分设计和工艺过程控制的重要原理，是材料成分、工艺、组织、 性能、应用之间有机关系的根本源头，也是重分发结材料潜力和开发新材料的基本依据。 2.扩大A相区的元素有：Ni、Mn、Co（与Fe -γ无限互溶）；C、N、Cu（有限互溶）； α无限互溶）；Mo、W、Ti（有限互溶）； 扩大F相区的元素有：Cr、V（与Fe - 缩小F相区的元素有：B、Nb、Zr（锆）。 3.强C化物形成元素有：Ti、Zr、Nb、V； 弱C化物形成元素有：Mn、Fe； 4.强N化物形成元素有：Ti、Zr、Nb、V； 弱N化物形成元素有：Cr、Mn、Fe； 三、简答题： 1.合金钢按照含量的分类有哪些？具体含量是多少？按含碳量划分又如何？ ●按照合金含量分类：低合金钢：合金元素总量<5%； 中合金钢：合金元素总量在5%～10%； 高合金钢：合金元素总量>10%； ●按照含碳量的分类：低碳钢：w c≤0.25%； 中碳钢：w c=0.25%～0.6%； 高碳钢：w c>0.6%； 2.加入合金元素的作用？ ①：与Fe、C作用，产生新相，组成新的组织与结构； ②：使性能改善。 3.合金元素对铁碳相图的S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？ (1)A形成元素均使S、E点向左下方移动，如Mn、Ni等； F形成元素均是S、E点向左上方移动，如Cr、V等 (2)S点向左下方移动，意味着共析C含量减小，使得室温下将得到A组织； E点向左上方移动，意味着出现Ld的碳含量会减小。 4.请简述合金元素对奥氏体形成的影响。 (1)碳化物形成元素可以提高碳在A中的扩散激活能，对A形成有一定阻碍作用； (2)非碳化物形成元素Ni、Co可以降低碳的扩散激活能，对A形成有一定加速作用。 (3)钢的A转化过程中存在合金元素和碳的均匀化过程，可以采用淬火加热来达到成 分均匀化。 5.有哪些合金元素强烈阻止奥氏体晶粒的长大？组织奥氏体晶粒长大有什么好处？ (1)Ti、Nb、V等强碳化物形成元素会强烈阻止奥氏体晶粒长大，因为：Ti、Nb、V等
材料结构与表征
基本概念集锦 1、材料（materials）：人类能用来制作有用物件的物质。 2、材料的四大家族 A. 金属材料 B. 无机非金属材料 C. 高分子材料 D. 复合材料 3、材料的结构与组成 第一层次：原子结构（电子构型、化学键、原子与电子性缺陷）。 第二层次：原子在空间的排列（单晶、多晶、非晶）。 第三层次：材料的显微组织形貌（各种缺陷）。 4、简正振动： 整个分子质心不变、整体不转动、各原子在原地作简谐振动且频率及相位相同、所有的原子都在同一瞬间通过各自的平衡位置，此时分子中的任何振动可视为所有上述简谐振动的线性组合。 将振动形式分成两类： a. 伸缩振动(νs、νas） b. 变形振动（又称弯曲振动或变角振动，用符号δ表示） 同一键型： ?反对称伸缩振动的频率大于对称伸缩振动的频率； ?伸缩振动频率远大于弯曲振动的频率； ?面内弯曲振动的频率大于面外弯曲振动的频率。 vas ＞ vs ＞＞δ面内＞δ面外 5、分子吸收红外光谱的条件 （1）振动必须能够引起分子偶极矩的变化 （2）红外辐射光的频率与分子振动的频率相当 6、红外光谱信息区 ① 4000～2500 cm-1 X—H伸缩振动区 ② 2500～2000 cm-1 叁键、累积双键伸缩振动区 ③ 2000～1500 cm-1 双键伸缩振动区 ④ 1500～ 670 cm-1 单键振动（X—Y伸缩，X—H变形振动区）及指纹区
7、振动偶合： 当两个振动频率相同或相近的基团相邻并由同一原子相连时，两个振动相互作用（微扰）产生共振，谱带一分为二（高频和低频）。 8、Fermi（费米）共振： 当一振动的倍频或组频与另一振动的基频接近时，由于发生相互作用而产生很强的吸收峰或裂分分裂成两个不同频率的峰。 9、 1. ＞3200：O—H（1个峰，强，宽）或N—H（H个峰，中强，锐） 2. 3000左右：C—H 3. Ω≥4：苯环（单取代双峰、邻位单峰、间位三峰、对位单峰兰移） 4. 3050、1600、1500：苯环 5. 1700：C=O 6. -CH3：4个峰（2960、2870、1460、1380） 7. -CH2-：3个峰（ 2930、2850、1460） 8. 异丙基：1385、1375等强双峰 9. C=C：单取代双峰，多取代单峰；顺式（690）、反式（970）
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金属材料学复习大纲 题型：1、名词解释3分X 10；2、填空1分X 10；3、简答题35分；4、论述题25分（期末70% +平时30%） 一、钢的合金化 1. 合金元素主要以三种形式存在钢中：溶于铁中，形成固溶体；与碳化合，形成碳化物；形成金属间化合物。 2. 扩大丫相区的元素（奥氏体稳定化元素；使铁碳相图中S点下降）：Mn、Ni、Co、C N、Cu等； 缩小丫相区元素（铁素体稳定化元素；使S点上升）：Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr。 3. 碳化物形成元素：Zr、Ti、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn等（按碳化物的稳定性程度由强到弱排列）非碳化物形成元素：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。都溶于铁素体和奥氏体中。 4. 几乎所有的合金元素都使S点和E点左移，强碳化物形成元素的作用强烈。例如：4Cr13含碳量为0.4%左右，但已是属于过共析钢。这是因为Cr元素使共析S点向左移动，当Cr含量达到一定程度时，S点已左移到小于0.4%C,所以4Cr13是属于过共析钢。 5?细化晶粒合金元素：即强碳化物形成元素（见上），防止第二类回火脆性（450-650 C）元素：W、Mo 6?第一类回火脆性：合金在200-350 C范围内回火时发生的脆性，不可逆回火脆性。第二类回火脆性：合金在 450-650 C范围内回火后，缓冷时出现的脆性，是可逆回火脆性。（调质钢、高速钢中出现第二类回火脆性） 7. 几乎所有合金元素都增大过冷奥氏体的稳定性，推迟珠光体类型组织的转变，使C曲线右移，即提高钢的淬 透性。 8. 提高回火稳定性合金元素：V、S、Mo、W、Ni、Co等。回火稳定性:淬火钢回火时，抵抗强度、硬度下降的能力。 9. 除Co、Al外，多数合金元素都使Ms和Mf点下降，使淬火后钢中残余奥氏体量增多。残余奥氏体量过多时， 进行冷处理（冷至Mf点以下）,转变为马氏体；或进行多次回火，残余奥氏体因析出合金碳化物会使Ms、Mf点上升，在回火后冷却过程中转变为马氏体或贝氏体（二次淬火）。 10?二次硬化：Mo、W、V含量较高的合金钢回火时，硬度不是随回火温度升高单调降低，到某一温度（约400C ）后开始增大，并在更高温度（一般为550 C左右）达到峰值。 产生二次硬化原因：（1）当回火温度低于450 C时，钢中析出渗碳体，降低了马氏体中含碳量，硬度降低。在450 C以上渗碳体溶解，钢中开始沉淀出弥散稳定的难熔碳化物Mo2C、W2C、VC等，使硬度升高，称为沉淀硬化。（2）回火时冷却过程中残余奥氏体转变为马氏体的二次淬火也导致硬度升高。 11.提高强度，要设法增大位错运动的阻力。金属中的强化机制主要有：固溶强化、位错强化、细晶强化、第 二相（沉淀和弥散）强化。 二、碳钢 1. ①碳钢成分：Fe+C+S、Mn、P、S;②低碳钢w（C）< 0.25%，中碳钢0.25%
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精品文档钢中的合金元素第一章 相区的影响可分为哪几种？1、合金元素对纯铁γ相区的元素：镍、锰、钴属于此类合金元素答：开启γ相区元素：碳、氮、铜属于此类合金元素扩展γ相区的元素：钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅属于此类合金元素封闭γ相区的元素：硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素缩小γ 2、合金元素对钢γ相区和共析点会产生很大影响，请举例说明这种影响的作用均A4δ-Fe的相对稳定性以及同素异晶转变温度A3和答：合金元素对α-Fe、γ-Fe、和有很大影响）稳定化元素A、奥氏体（γ它包括了以下两种情况：温度上升，即扩大了γ相区，A4 这些合金元素使A3温度下降，相区的元素：镍、锰、钴属于此类合金元素（1）开启γ相区元素：碳、氮、铜属于此类合金元素（2）扩展γ）稳定化元素B、铁素体（α相区的元素：钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅1）封闭γ（）缩小2γ相区的元素：硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素（、请举例说明合金元素对Fe-C相图中共析温度和共析点有哪些影响？3 答： 1、改变了奥氏体相区的位置和共析温度A1 A3，降低了γ扩大相区元素：降低了A1 A3，升高了缩小γ相区元素：升高了 2、改变了共析体的含量所有的元素都降低共析体含量 合金的相组成第二章 形成固溶体，为什么？1、什么元素可与γ-Fe 形成无限固溶体答：镍可与γ-Fe 决定组元在置换固溶体中的溶解条件是：、溶质与溶剂的点阵相同1 ）2、原子尺寸因素（形成无限固溶体时，两者之差不大于8% 、组元的电子结构（即组元在周期表中的相对位置）3 2、间隙固溶体的溶解度取决于什么？举例说明 答：组元在间隙固溶体中的溶解度取决于： 1、溶剂金属的晶体结构 2、间隙元素的尺寸结构 例如：碳、氮在钢中的溶解度，由于氮原子小，所以在α-Fe中溶解度大。 3、请举例说明几种强、中等强、弱碳化物形成元素 答：铪、锆、鈦、铌、钒是强碳化物形成元素；形成最稳定的MC型碳化物 钨、钼、铬是中等强碳化物形成元素 锰、铁、铬是弱碳化物形成元素 精品文档． 精品文档 第四章合金元素和强韧化 1、请简述钢的强化途径和措施 答：固溶强化 细化晶粒强化 位错密度和缺陷密度引起的强化 析出碳化物弥散强化 2、请简述钢的韧化途径和措施 答：细化晶粒 降低有害元素含量 调整合金元素含量 降低钢中含碳量
(完整版)《口腔材料学》理论教学大纲(口腔)
《口腔材料学》理论教学大纲 （供五年制本科口腔医学专业使用） Ⅰ前言 口腔材料学是研究口腔材料及其与口腔组织结构和生理功能之间的相互关系，达到利用这些材料及制品以替代和恢复因各种原因造成的口腔软、硬组织缺损缺失的生理外形，并重建已丧失的生理功能的一门学科．它是口腔医学与材料学相结合的边缘学科，是口腔医学专业的专业基础课程．其任务是使学生掌握口腔材料的分类、组成和主要理化性能、机械性能、生物性能以及与临床应用的关系，为合理有效地利用口腔材料和准确制作修复体提供理论依据同时为学习口腔医学其它课程和临床实践奠定基础。 本大纲适用于五年制本科口腔医学学生使用。现将大纲使用中有关问题说明如下： 一为了使教师和学生更好地掌握教材，大纲每一章均由教学目的、教学要求和教学内容三部分组成。教学目的注明教学目标，教学要求分掌握、熟悉和了解三个级别，教学内容与教学要求级别对应。 二教师保证大纲核心内容的前提下，可根据不同专业要求和不同教学手段，讲授重点内容和介绍一般内容· 三总教学参考学时为24学时，理论20学时，实验4学时。 四《口腔材料学》，人民卫生出版社，陈治清，3版，2003年。 Ⅱ正文 第一章总论 一教学目的 学习口腔材料的基本概况、材料的性能。 二教学要求 (一)熟悉口腔材料的性能。 (二)了解口腔材料的发展简史、分类、标准和标准化组织。 三教学内容 (一)口腔材料学的概述（发展简史、分类、口腔材料的标准和标准化组织、本教材的范围和的） (二)材料的性能（物理性能、机械性能、化学性能、生物性能） 第二章口腔有机高分子材料 一教学目的 通过学习口腔高分子材料的基本概念，熟悉常用高分子材料的性能特点及性能与临床 用的关系；临床应用中的注意事项。 二教学要求
金属材料学复习资料
金属材料学复习资料 一．名词解释 1、合金元素: 为了得到一定的物理、化学或机械性能而特别添加到钢中的化学元素。(常用M 来表示) 2、微合金元素:有些合金元素如V，Nb，Ti, Zr和B等，当其含量只在0.1%左右（如 B 0.001%，V 0.2 %）时，会显著地影响钢的组织与性能，将这种化学元素称为微合金元素。 3、奥氏体形成元素:在γ-Fe中有较大的溶解度,且能稳定γ相；如 Mn, Ni, Co, C, N, Cu； 4、铁素体形成元素: 在α-Fe中有较大的溶解度，且能稳定α相。如：V，Nb, Ti 等。 5、原位转变（析出）: 元素向渗碳体富集，当其浓度超过在合金渗碳体中的溶解度时, 合金渗碳体就在原位转变成特殊碳化物。 6、离位转变（析出）:在回火过程中直接从α相中析出特殊碳化物，同时伴随着渗碳体的溶解，可使HRC和强度提高（二次硬化效应）。如 V，Nb, Ti等都属于此类型。 7、二次淬火:在强碳化物形成元素含量较高的合金钢中淬火后残余奥氏体十分稳定，甚至加热到500~600℃范围内回火时仍不分解，而是在冷却时部分转化成马氏体，使钢的硬度提高。 8、二次硬化：在含有Ti、V、Nb、Mo、W等较高合金淬火后，在500~600℃范围内回火，在α相中沉淀析出这些元素的特殊碳化物，并使钢的硬度和强度提高 9、液析碳化物：由于碳和合金元素偏析，在局部微小区域内从液态结晶时析出的碳化物。 10、带状碳化物:由于二次碳化物偏析，在偏析区沿轧向伸长呈带状分布。 11、网状碳化物：过共析钢在热轧（锻）加工后缓慢冷却过程中由二次碳化物以网状析出于奥氏体晶界所造成的。 12、水韧处理：高锰钢铸态组织中沿晶界析出的网状碳化物显著降低钢的强度、韧性和抗磨性。将高锰钢加热到单相奥氏体温度范围，使碳化物充分溶入奥氏体，然后水冷，获得单一奥氏体组织。 13、超高强度钢：用回火M和下B作为其使用组织，经过热处理后一般讲，抗拉强度在大于1400MPa，（或屈服强度大于1250MPa)的中碳钢均称为超高强度钢。 14、晶间腐蚀：晶界上析出连续网状富铬的Cr23C6引起晶界周围基体产生贫铬区，贫铬区 成为微阳极而发生的腐蚀。 15、应力腐蚀：不锈钢在特定的腐蚀介质和拉应力作用下出现低于强度极限的脆性开裂现象。 16、n/8规律：加入Cr可提高基体的电极电位，但不是均匀的增加，而是突变式的。当Cr 的含量达到1/8，2/8，3/8，......原子比时，Fe的电极电位就跳跃式显著提高，腐蚀也显著下降。这个定律叫做n/8规律。 17、阳极极化：自流电通过阳极时,阳极电位偏离平衡电位而向正方向移动的现象。 18、蠕变极限：在某温度下，在规定时间达到规定变形时所能承受的最大应力。 19、持久强度：在规定温度和规定时间断裂所能承受的应力（δε）。 20、持久寿命：它表示在规定温度和规定应力作用下拉断的时间。 21、碳当量：一般以各元素对共晶点实际含碳量的影响, 将这些元素的量折算成C%的增减, 这样算得的碳量称为碳当量（C.E）（C.E = C + 0.3 （Si+P）+ 0.4 S - 0.03 Mn由于S, P%低, Mn 的作用又较小C.E = C + 0.3 Si ） 22、共晶度：铸铁含C量与共晶点实际含C量之比, 表示铸铁含C量接近共晶点C%的程度。（共晶点实际C量= 4.3 - 0.3Si） 23、孕育处理：指在凝固过程中，向液态金属中添加少量其它物质，促进形核、抑制生长，
金属材料学复习 文九巴
1.钢中的杂质元素：O H S P 2.合金元素小于或等于5%为低合金钢，在5%-10%之间为中合金钢，大于10%为高合 金钢 3.奥氏体形成元素：Mn Ni Co（开启γ相区） C N Cu（扩展γ相区） 4.铁素体形成元素：Cr V Ti Mo W 5.间隙原子：C N B O H R溶质/R溶剂<0.59 6.碳化物类型：简单间隙碳化物MC M2C 复杂间隙碳化物M6C M23C M2C3 7.合金钢中常见的金属间化合物有σ相、AB2相和B2A相 8.二次硬化：淬火钢在回火时在一定温度下，由于特殊碳化物的析出的初期阶段，形 成[M-C]偏聚团，硬度不降低，反而升高的现象。 9.二次淬火：淬火钢在回火时，冷却过程残余奥氏体转变为马氏体的现象。 10.合金元素对铁碳相图的影响 1.改变奥氏体相区位置 2.改变共析转变温度 3.改变S和E等零界点的含碳量 11.合金元素对退火钢加热转变的影响 1.对奥氏体形成速度的影响中强碳化物形成元素与碳形成难溶于奥氏体的合金碳 化物，减慢奥氏体的形成速度 2.对奥氏体晶粒大小的影响大多数合金元素都有阻止奥氏体晶粒长大的作用，影 响程度不同。V Ti强碳化物和适量的AL强烈阻碍晶粒长大，他们的碳化物或氮化物熔点高，高温下稳定，不易聚集长大，能强烈阻碍奥氏体晶粒长大。 Wu Mo Cr中强碳化物也有阻碍作用，但是影响程度中等。Si Ni非碳化物形成
元素影响不大。Mn P等元素含量在一定限度下促进奥氏体晶粒长大 12.合金元素对淬火钢回火转变的影响 1.提高耐回火性合金元素在回火过程中推迟马氏体分解和残留奥氏体的转变；提 高铁素体在结晶温度，使碳化物难以聚集长大，从而提高钢的耐回火性。 2.淬火钢在回火时产生二次硬化和二次淬火，提高钢的性能。 3.对回火脆性的影响产生第一类回火脆性和第二类回火脆性，降低晶界强度，从 而使钢的脆性增加 13.钢的强化机制：固溶强化、细晶强化、形变强化和第二相强化 14.合金元素对钢在淬火回火状态下力学性能的影响 1.合金元素一般均能减缓钢的回火转变过程，特别是阻碍碳化物的聚集长大，相对 的提高钢中组成相的弥散度 2.合金元素溶解于铁素体，是铁素体强化，并提高了铁素体的再结晶温度。 3.强碳化物形成元素提高了钢的耐回火性，并产生沉淀强化的作用 4.钼、钨等有利于防止或消除第二类回火脆性 15.合金元素对钢高温力学性能的影响 1.可以净化晶界，使易熔杂质元素从晶界转移到晶界内，强化晶界 2.可以提高合金原子间的结合力，增大原子自扩散激活能 3.强碳化物形成元素的加入，可以对位错运动有阻碍作用，可提高合金的高温性能16.合金元素对钢热处理性能的影响 淬透性、淬硬性、变形开裂性、过热敏感性、氧化脱碳倾向和回火脆化倾向 17.合金元素对钢的焊接性能影响
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