工程材料复习笔记整理（重点中的重点）

名词解释：

1. 强度：抵抗塑性变形和破坏

屈服强度：抵抗产生塑性变形 抗拉强度：抵抗产生断裂前 硬度：抵抗局部塑性变形

塑性：产生塑性变形而不破坏的能力

韧度：材料抵抗冲击载荷作用而不致破坏的极限能力称为冲击韧度

疲劳强度：材料在规定的重复次数或交变应力作用下不致发生断裂的能力

2. 再结晶：升高温度，形成新的晶粒，使原来被拉大的晶粒转变为等轴晶粒，完全消除冷变形强化，力学性能恢

复到塑性变形前的状态

3. 冷变形与热变形：再结晶温度以上进行的塑性变形为热变形，以下的为冷变形 4. 巴氏合金：铅基轴承合金

5. 下贝氏体，强度、韧度高，有最佳的综合机械性能，理想的强韧化组织，生产中常采用等温淬火获得下贝氏体

组组织

6. 一次渗碳体：由液相中直接析出来的渗碳体称为一次渗碳体。

二次渗碳体：指从奥氏体中析出的渗碳体 三次渗碳体：从 中析出的 称为三次渗碳体

共晶渗碳体：莱氏体中的渗碳体称为共晶渗碳体 共析渗碳体：珠光体中的渗碳体称为共析渗碳体

7. 纤维组织：热变形使铸态金属的偏析、分布在晶界上的夹杂物和第二相逐渐沿变形方向延展拉长、拉细而形成

锻造流线；难以用热处理来消除

8. 变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结

晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。 9. 索氏体：在650～600℃温度范围内形成层片较细的珠光体 10. 屈氏体：在600～550℃温度范围内形成片层极细的珠光体。 11. 马氏体：碳在α-Fe中的过饱和固溶体。

12. 过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度

13. 玻璃钢：玻璃纤维增强塑料称为玻璃钢。玻璃钢具有成本低，工艺简单；强度低，绝缘等特点，它可制造壳体、

管道、容器等

14. 加工硬化：随变形量的增加，金属的强度大为提高，塑性却有较大降低产生原因：位错密度升高为了继续变形，

退火可消除加工硬化

15. 调质：调质处理后钢获得回火索氏体组织，其性能特点是具有较高的综合力学性能 16. 铁素体：（α或F）碳原子溶于α-Fe形成的间隙固溶体 性能：固溶强化不明显，强度，硬度低，塑性韧性高 17. 奥氏体：（γ或A） 碳原子溶于γ-Fe形成的间隙固溶体 性能：高塑性,是理想的锻造组织 18. 渗碳体：（Fe3C）由12个铁原子和4个碳原子组成的具有复杂晶体结构间隙化合物 性能：高硬度、高脆性、

低强度 19. 珠光体：（P）铁素体和渗碳体的混合物称为珠光体，它具有较高的综合力学性能的特点

20. 莱氏体Ld 或Ld′：组织： Ld： Fe3C（Fe3C+Fe3CⅡ）＋ γ Ld′: Fe3C（ Fe3C+Fe3CⅡ ）＋ P 机械

化合物，性能： 高硬度 、高脆性。

21. 陶瓷材料：除了金属材料和有机物以外的其它固体材料都属于无机材料，亦称为陶瓷材料。它具有很高的硬度

和高温强度，耐蚀、导电能力在很大范围内变化，但脆性大，抗震性较差 22. 金渗碳钢：合金渗碳钢的成分特点是低碳（<0.25%C），含有Cr、Ni、Mn、B以提高淬透性，Cr、Mo、V、

Ti以细化晶粒。其性能特点是有较高的冲击韧性，渗碳淬火后表层有较高硬度和耐磨性

23. 复合材料：由两种或两种以上物理、化学性质不同的物质，经人工合成的材料称为复合材料；由增强材料和基

体材料组成。性能特点：优良性能：比强度和比模量高，疲劳强度高，减振性好，断裂安全性也较好；高温性能良好；减振性良好。缺点：抗冲击性较差，横向强度较低（成分较高）

24. 过冷奥氏体：通常将在临界点以下尚未发生转变的不稳定奥氏体称为过冷奥氏体

25. 淬透性：钢在淬火条件下得到M组织或淬透层深度的能力，是钢的固有属性。它主要取决于钢中合金元素，合

金元素的种类和含量越高，钢的淬透性越高

26. 淬硬性： 淬硬能力，钢正常淬火后达到的最高硬度；它主要取决于钢中含碳量，碳含量越高，钢的淬硬性越高。 27. 表面淬火：将金属零件表层快速加热到奥氏体化温度，而心部没有相变，然后快速冷却，表层获得马氏体，而

心部仍保持原始组织（S回），达到“表硬心韧”的工艺。

28. 离子渗入：利用阴极（工件）和阳极间的辉光放电产生的等离子轰击工件，使工件表层的成分、组织及性能发

生变化的热处理工艺。性能：高硬度、高耐磨性、高韧度和疲劳强度，效率高，节能，无污染；缺点：设备贵，工艺成本高

29. 结晶：材料由液体凝固成晶体的过程称为结晶（2.5分）一般说来结晶过冷度越大，金属结晶后的组织越细，

强韧性越高。

30. 合金钢：合金钢是在碳钢基础上，有目的地加入某些合金元素而得到的多元铁基合金 铝合金按其工艺方法可分为形变铝合金和铸造铝合金。 实际晶体的线缺陷表现为位错 五种强化：

1.固溶强化：溶质原子溶入固溶体中，会使溶剂晶格产生 畸变 ，使金属的 强度、硬度 提高，这种现象称为固溶强化。固溶强化是通过产生晶格畸变，使位错运动阻力增大来强化合金

2.第二相强化：将固溶体作为基体相，以金属间化合物作为强化相（第二相），来进一步提高材料的韧度，这种方法称为第二相强化；利用金属化合物本身的高强度和硬度来强化合金。

3.细晶强化：晶粒越细小，金属的强度和硬度却高，同时塑性越好、韧度越高；通过细化晶粒提高金属的强度和韧度的方法称为细晶强化

4.形变强化：冷塑性变形会使得金属的性能发生明显变化，即随变形量的增加，金属的强度打为提高，塑性却有较大降低，这种现象称为加工硬化，也称形变强化，通过力的作用产生塑性变形，增大位错密度以增大位错运动阻力来强化合金；原因：位错密度不断升高，导致变形胞的形成和不断细化，对位错的滑移产生巨大的阻碍作用，于是使金属的变形抗力显著升高所致。 5.

简答题：

1. 晶体缺陷对实际金属的力学性能有何影响？实际金属中晶体缺陷有点缺陷，线缺陷和面缺陷（1分），前两者越

多，其强度、硬度越高，塑性韧性越低（2分），面缺陷越多，实际金属的强韧性越高

2. 什么是高分子材料？工程上常用的高分子材料有哪几类？分子量高于1000的材料称为高分子材料（2分）工

程上常用的高分子材料有塑料、橡胶和粘接剂

3. 简述合金调质钢的成分特点，性能特点及主要应用。合金调质钢的成分特点是中碳（ 0.25~0.5%），（1分）含

有Cr、Ni、 Mn、 B以提高淬透性（1分）Cr、Mo、 W、V以细化晶粒（1分）其性能特点是具有较高的综合力学性能（1分），主要用于轴杆类零件

4. 随着钢中含碳量增多，亚共析钢的性能有何变化规律？随着钢中含碳量增多，亚共析钢的强度、硬度升高，塑

性、韧性下降

综合题：

1. 试就下列问题比较20Cr和9SiCr：

（1）两种钢各属于哪类钢？主要应用是什么？20Cr钢属于渗碳钢（1分），主要用于渗碳零件（1分，写具体零件亦可）；9SiCr属于工具钢（1分），主要用于刀具

（2）在正常的热处理条件下，试比较它们的淬透性和淬硬性，并说明原因。9SiCr的淬透性和淬硬性都比20Cr高（2分），因为淬透性主要取决于钢中合金元素含量（1分），淬硬性主要取决于钢中含碳量（1分），9SiCr的合金元素含量和含碳量都比20Cr高，所以两者都比20Cr高

2. 某机床变速箱齿轮选用40Cr钢制造，而某汽车齿轮选用20CrMnTi钢制造。请回答下列问题：

（1）为什么两种齿轮选材不同？（1）因为机床齿轮工作较平稳，性能要求相对较低，而汽车变速箱齿轮，冲击较大，性能要求较高，所以选材和热处理不同

（2）上述两种齿轮各应采用什么最终热处理？（2）20Cr Mn Ti齿轮采用渗碳，淬火+低温回火（2分）；40Cr齿轮采用调质—淬火+低温回火

（3）两种齿轮经过热处理后，在力学性能和经济性方面有何区别？经热处理以后，20Cr Mn Ti 齿轮比40Cr齿轮的冲击韧性和耐磨性都高（2分），但材料及热处理的成本，也更高 绪论：

金属有好的导电性，导热性、高强度、高的塑性与韧性，有金属光泽； 陶瓷材料 硬度高、脆性大、耐高温、耐腐蚀且大多是电的绝缘材料； 高分子材料 塑韧度高、比强度高、强度硬度低、耐腐蚀，多数不导电的； 复合材料 通常兼具组成材料的综合性能。 第一章：工程材料的组织及性能

缺陷：点缺陷：原子在热运动过程中具有很高的震动能量而不能保持在其平衡位置上

线缺陷：位错、螺旋错位、面缺陷：晶界

点缺陷造成晶格畸变,使晶体内部能量升高，材料的强度、硬度、 电阻率升高。 强化金属的途径： a.减少晶体缺陷接近理想状态，如单晶，晶须

b.增加晶体缺陷，如淬火，冷加工非晶态

合金：由两种或两种以上的元素（称为组元）组成的具有金属性质的物质称为合金。

两个组元组成的称二元合金。三个组元称三元合金。三个以上称多元合金.

固溶体的性能——固溶强化：溶入溶质原子形成固溶体而使金属强度、硬度升高的现象。 第二章：金属材料的凝固及相变

过冷度与冷却速度的关系：金属结晶的冷却速度越大，则过冷度越大，结晶后晶粒 越细 ，强韧性 越高。 晶核的形成：当液态金属过冷到一定温度，一些尺寸较大的原子团开始变得稳定成为结晶核心，称为晶核，其过程

称为形核。

晶粒细化：形核率N ↑ ，长大速度 G↓ ；

细化晶粒的方法：1、增加过冷度——提高冷却速度

2、变质处理（孕育处理） 3、振动处理

匀晶相图：两组元液态、固态都无限互溶的二元合金系所形成的相图。

匀晶转变：结晶时从液相结晶出固溶体，固态下呈单相固溶体的结晶过程。

共晶相图：两组元在液态下互溶，当冷却到某个温度时同时结晶出两种成分不同的固相，具有这种转变的相图，称

为共晶相图。 1液态变为2固态 共析相图：1液态变为2固态

问题来了：试分析T12钢结晶过程，并计算其组织相对量。 T12钢的结晶过程：L——L+A——A——A+Fe3CⅡ—— P+Fe3CⅡ （2分）（即为合金相图中的组织转变） 组织相对量：P=(6.69-1.2)/( 6.69-0.77)×100%=92.2% Fe3CⅡ=(1.2-0.77)/(6.69-1.2)×100% =7.8% (2分)

第三章：铁碳合金相图及碳钢 画 P43 44 45图

铁碳合金组织性能： 铁碳合金的平衡组织由铁素体和渗碳体组成随着合金中合碳量升高，铁碳合金的铁素体相对量减少，渗碳体相对量增多

铁碳合金的基本相：

① 固溶体 a. 铁素体（α或F）体心立方晶格 b. 奥氏体（γ或A）面心立方晶格 ② 金属化合物渗碳体 ③ 混合物:a.珠光体（P）成分： 含碳0.77％ 组织:F（88%）＋Fe3C 机械混合物，复相组织，片层状结构 性能:综合力学性能高

b.莱氏体Ld 或Ld′ 成分： 含 4.3％ 碳 总结：铁碳合金在室温下由 F ＋Fe3C两个相组成，随含碳量由0增加到6.69％,F相对量由100％减少到0，Fe3C由0增加到100％。

其组织变化顺为:F→F+P→P→P+Fe3CⅡ→ P＋ Fe3CⅡ ＋Ld’→Ld’→Ld’＋Fe3CⅠ→Fe3CⅠ