金属材料概论考试重点

1、工业用的金属材料可分为黑色金属和有色金属两大类用拉伸试验可测定材料的力学性能指标：静拉伸试验（弹性和刚度、强度、塑性）金属的弹性：材料不发生塑性变形的情况下，所能承受的最大应力。刚度：材料在受力时，抵抗弹性变形的能力。反映了材料内部原子结合力的大小，组织不敏感的物理指标。塑性：断裂前可发生永久变形的能力。强度：材料所能承受的极限应力。分为抗拉强度，屈服强度，疲劳强度。韧性：是指材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。其指标为冲击韧性值，为通过冲击试验测得。（选择题）硬度：为材料抵抗表面局部塑性变形的能力。布氏硬度的符号为HBS和HBW洛氏硬度的符号位HRA/HRB/HRC滑移系：滑移面+该滑移面上

2、的一个滑移方向。三种典型金属晶格的滑移系数目。滑移的实质是位错的运动。对冷变形金属加热使原子扩散能力增加，金属将依次发生回复、再结晶和晶粒长大。金属结晶的条件就是应当有一定的过冷度（克服界面能）。再结晶过程的特点为形核长大过程。但不生成新相。热处理的目的：通过改变组织达到改变性能的目的。共析钢加热时奥氏体化形成是由四个基本过程组成奥氏体形核（在F、Fe3C相界面上形核）、奥氏体晶核长大（FA晶格重构，Fe3C溶解）、残余Fe3C溶解、奥氏体均匀化。奥氏体等温转变组织的考察珠光体型组织的特点：珠光体型组织都是F和Fe3C片层的机械混合物，按珠光体层间距可分为粗片珠光体P、索氏体S（细P）、屈氏体

3、T（极细P）贝氏体产物的形态及其性能特点贝氏体组织是F和针状的Fe3C的机械混合物，马氏体转变产物的形态及其性能特点退火不适用于过共析钢，完全退火不能用于过共析钢，因为加热到Accm以上再缓慢冷却时会得到平衡组织，即在晶界处析出网状渗碳体，造成钢的脆化。要使过共析钢中的Fe3C，需进行正火处理，使其不形成连续网状，为球化做准备。正火和退火的合理选择：低碳钢-正火（改善切削性能）；中高碳钢-完全退火（下降其硬度，满足切削要求）；高碳钢、合金工具钢-正火+球化退火。表面淬火：不改变表面化学成分，只改变表面组织的局部热处理方法。化学热处理：将工件置于特定的化学活性介质中加热、保温，是一种或几种元素深

4、入工件表面，是表面和心部具有不用的化学成分、组织和力学性能或特殊的物理、化学性能的热处理工艺。碳素钢：主要由Fe、C两元素组成，含其他杂质元素，如Si、Mn、S、P、N等合金钢：在碳素钢的基础上有目的地添加了其他合金元素，如Mn、Si、Ni、V等。合金元素对奥氏体转变过程的影响：除Co以外大多数的合金元素一定程度上使C曲线右移，增大过冷奥氏体的稳定性，提高淬透性，部分合金元素会改变C曲线的形状。材料选择的四个基本原则钢的合金化基本原则是多元适量、复合加入。细化晶粒对刚性能的贡献是既提高强度又提高塑韧性。灰口铸铁与白口铸铁的区别：组织不同：在灰口铸铁中，碳主要是以晶态G存在，组织中不存在Ld铸铁

5、石墨化进行程度对其显微组织的影响铸铁石墨化过程的动力学条件主要有成分起伏、结构起伏和原子扩散。铝合金热处理强化特点：淬火加热时不发生同素异构转变；热处理强化包括固溶处理与时效处理黄铜是以锌为主要元素的铜合金。铜锌二元合金-普通黄铜；青铜最早是指铜锡合金，含铝、硅、铍、锰和铅的铜基合金，也称青铜。通常把铜锡合金称为锡青铜（普通青铜）名词解释：晶体：材料中的原子（离子、分子）在三维空间呈规则、周期性排列-长程有序。非晶体：材料中的原子（离子、分子）无规则堆积，也称为“过冷液体”或“无定形体”-短程有序。滑移：在外加切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿着一定的晶面（滑移面）上的一定方向（滑移方

6、向）发生的相对滑动。孪生：晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面（孪生面）和晶向（孪生方向）发生切变。加工硬化：金属在冷态下进行塑性变形时，随变形量的增加，材料的强度、硬度升高而塑韧性下降的现象。形变织构：由于塑性变形过程中晶粒的转动，当变形量达到一定程度时，会是绝大部分晶粒的某一位向与外力方向趋于一致，形成特殊的择优取向。择优取向的结果形成了具有明显方向性的组织，称为形变织构。回复：冷变形金属在低温加热时，其显微组织无可见变化，但其物理、力学性能却部分恢复到冷变形以前的过程。再结晶：冷变形金属被加热到适当温度时，在变形组织内部新的无畸变的等轴晶粒逐渐取代变形晶粒，而使形变强化效应完全消除的过程

7、。固溶强化：由于溶质原子溶入溶剂晶格产生晶格畸变而造成硬度升高、塑性和韧性没有明显降低的现象。金属间化合物：是合金的组元相互作用而形成的具有金属特性，而晶格类型和特性有完全不同于任一组元的化合物，也称中间组。铁素体（F）：铁素体是碳在a-Fe中形成的间隙固溶体。奥氏体（A）：奥氏体是碳在-Fe中形成的间隙固溶体。渗碳体Fe3C):铁和碳相互作用形成的具有复杂晶格的间隙化合物。珠光体（P）：由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。莱氏体（Ld）：由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。简答题1 现有一碳钢制支架刚性不足，采用哪种办法可解决？选3，改变该支架的界面和结构形状尺寸。因为金属支架的刚度决定于基体金

8、属的性质，当基体金属确定时，难于通过合金化、热处理、冷热加工等方法使之改变。2 体心立方晶胞、面心立方晶胞的晶格常数如晶胞原子数、原子半径、致密度的计算3 在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒的大小1、变质处理：在液体金属结晶钱，特意加入变质剂，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。2、提高冷却速度，如钢模铸造以及在砂模中加冷铁以加快冷却速度的方法来控制晶粒大小。3、机械振动、搅拌。4 简述细化晶粒强化的原因：细晶强化：晶粒细化强度、硬度提高塑性、韧性提高；晶粒小晶界面积比例大变形抗力大强度大；晶粒小单位体积晶粒多变形分散=相邻晶粒间相互协

9、调；晶粒小晶界多不利于裂纹的传播断裂前承受较大的塑性变形。5 简述淬火后为什么一定要进行回火才可使用？按回火温度的高低可将回火分为哪三类，其组织分别为什么？淬火钢不能直接使用的原因主要由以下三点：1、零件处于高应力状态，很容易引起变形和开裂；2、淬火态是亚稳定状态，使用中会发生组织、性能和尺寸变化；3、淬火组织的片状马氏体硬而脆，不能满足零件的使用要求。 按回火温度的高低可将回火分为以下三类：1、高温回火；2、中温回火；3、低温回火。6 回火的主要目的是：消除淬火应力，降低脆性；稳定工件尺寸，由于M，残余A不稳定；获得要求的机械性能，如强度、硬度、塑韧性。7 选用材料的基本思路：1、分析零件工

10、作条件，确定主要失效抗力指标，作为选材的基本依据。2、选择材料3、考虑具体工艺措施4、考察经济型和生产成本等其它因素。8 为什么一般机器的支架、机床的床身常用灰口铸铁制造而不用钢焊接而成？1、箱体都是静载荷，需考虑其结构的稳定性。钢板焊接后产生很大内应力，受外力后容易变形；而铸铁材料结构稳定，不易变形；2、减振性，吸收振动波，加工精度好；3、经济性，铸铁价格便宜，利于铸造。9 石墨的形态对铸铁都有哪些影响？根据铸铁中石墨形态，铸铁可分为（1）灰铸铁它是以片状石墨形式存在。（2）球墨铸铁它是铁液经过球化处理，使石墨呈球状的铸铁。（3）可锻铸铁它是白口铸铁通过可锻化退火，使石墨呈团絮状的铸铁。灰铸铁的力学性能较差，工艺性能好；球墨铸铁中石墨呈球状使其具有优良的力学性能；可锻铸铁的强度、塑性较高。10 什么是铝合金的固溶处理和时效处理？问答题 某杆选用38CrMoAl制造，其工艺路线如下：下料锻造退火粗加工调质半精加工应力退火粗磨氮化精磨研磨（1） 试从性能和成分角度说明选择材料的原因：1、从力学性能分析，撑杆工作时承受的冲击大，所以要求综合力学性能好的，选中碳钢，由于同时要求精度高以及耐磨性能，所以选择氮化钢。2、从成分上分析：Wc%=0