工程材料考试重点

1、一、基本概念1、晶体：自然界的许多固体物质的基本质点的排列具有一定的规律性，并且这些固体物质具有规则的外形和一定的熔点等特征，称之为晶体。2、晶格：将小球堆积结构模型抽象成的空间格架，把晶体原子的振动中心看作为结点，用线条把这些结点连接起来形成的空间格架叫做晶格。3、晶体缺陷：实际晶体中原子规则排列遭到破坏而偏离理想结构的区域。可分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三类。4、相：合金中具有形同的化学成分、相同的晶体结构并且有界面与其他部分隔离开的均匀的组成部分成为“相”。5、显微组织：将用适当方法处理后的金属试样磨面借助于显微镜观察到的组织的统称。6、铁素体：（用F或者表示）碳溶于-Fe中形成的体心立方

2、晶格的间隙固溶体。7、奥氏体：（用A或者表示）碳溶于Fe中形成的面心立方晶格的间隙固溶体。8、过冷奥氏体：奥氏体冷却到 以下时处于不稳定状态，这种在 温度以下还未发生转变的奥氏体称为过冷奥氏体。9、渗碳体：即是Fe3C相，含碳量为6.69%，它是一种复杂的铁碳间隙化合物。渗碳体的硬度很高，强度极低，脆性非常大，对铁碳合金的力学性能有很大影响。10、屈氏体：珠光体在600 550 转变得到片层更薄的珠光体称为屈氏体。11、索氏体：珠光体在650 600 转变得到片层较薄的珠光体称为索氏体。12、马氏体：奥氏体转变形成碳在-Fe中的过饱和间隙固溶体。13、回火马氏体：低饱和度的固溶体和细小的 碳化

3、物的混合物。14、回火屈氏体：固溶体与大量弥散分布的细小渗碳体的混合物。15、回火索氏体：再结晶的体素体和颗粒状渗碳体的混合物。16、加工硬化：随着塑性变形的增加，金属晶格的位错密度不断增加，位错间的相互作用增加，提高了金属的塑性变形抗力，使金属的强度和硬度显著提高，塑性和韧性显著降低，这成为加工硬化。17、再结晶：金属从一种固体晶态过渡到另一种固体晶态的过程。18、固溶体：在固态下，合金的组元相互溶解而形成的均匀的固相，成为固溶体。19、固溶强化：固体晶格畸变增加了位错运动阻力，金属的滑移变形比较困难，塑性和韧性略有下降，使合金的强度和硬度随着溶质原子的浓度的增加而提高，这叫做固溶强化。20

4、、细晶强化：晶粒越细小，金属的力学性能就越好。细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法称为细晶强化。21、相图：合金相图是用图解的方法表示合金在极其缓慢的冷却速度下，合金状态随温度和化学成分的变化关系，又称为平衡图。22、匀晶反应：一种无限互溶的液相结晶后形成无限固溶体的反应。23、共晶反应：由一种液态在恒温下同时结晶析出两种固相的反应叫做共晶反应。24、C曲线：共析钢的过冷奥氏体在不同的温度下发生等温转变时，其在不同温度下的变化速率的等温转变动力学曲线形状像字母C故称之为C曲线。25、正火：是将钢加热到Ac3以上30-50（亚共析钢）或者Acm以上30-50（过共析钢），保温一定时间后在空气中

5、冷却，得到索氏体组织。26、淬火：是将钢加热到Ac3以上30-50（亚共析钢）或者Ac1以上30-50（共析钢、过共析钢）保温一定时间，然后快速冷却（水冷或者油冷），使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。27、回火：是将淬火钢加热到Ac1一下的某一温度，保温一定时间，然后冷却至室温，以改善组织并消除内应力的热处理工艺。28、完全退火：将钢加热到Ac3以上30左右，保温一定时间后随炉（或埋入石灰、砂中）缓慢冷却，目的是通过完全重结晶，获得细化晶粒，并降低硬度，改善切削性能和消除内应力。29、球化退火：将钢加热到Ac1以上30左右，保温一段时间后随炉缓慢冷却到600后出炉冷却，使二次渗碳体和珠光体中的

6、渗碳体球状化，目的是降低钢的硬度改善切削性能，并为以后的淬火做准备。30、球状珠光体：球状的渗碳体分布在铁素体的基体上。31、珠光体：珠光体是奥氏体(奥氏体是碳溶解在Fe中的间隙固溶体)发生共析转变所形成的铁素体与渗碳体的共析体。32、扩散退火：又称均匀化退火，它是将钢锭、铸件或锻坯加热至略低于固相线的温度下长时间保温，然后缓慢冷却以消除化学成分不均匀现象的热处理工艺。33、表面淬火：将钢件表面快速加热到淬火温度，使表面转变为奥氏体，在热量尚未传到心部时，随即快速冷却淬火，在表面得到马氏体组织的一种局部淬火方法。34、渗碳：使碳原子渗入钢件表面，使低碳钢（含量0.15%-0.30%）的表层获得

7、高的含碳量（含量0.85-1.0%），再经过淬火和低温回火处理，表面获得细小的回火马氏体加碳化物组织。35、电镀：采用直流电源和相应的镀液，钢件在电镀槽中作为阳极，待镀金属作为阴极，特殊情况下阳极用惰性材料制作，在金属工件的表面发生电化学反应，沉积一层不同于基体的金属或者合金镀层称为电镀。36、合金：由两种或两种以上金属或非金属组成的具有金属特性的物质。37、合金系：由给定组元可按不同比例配制出一系列不同成分的合金，这一系列合金就构成一个合金系统，简称合金系。38、合金钢：在普通碳钢的基础上添加适量的一种或多种合金袁术构成的铁碳合金。39、抗拉强度： 表示材料在拉伸条件下抵抗40、破坏所能承受

8、的最大标称应力值，以 表示。41、硬度：在外力作用下，材料抵抗局部变形，特别是塑性变形，压痕和划痕的能力称为硬度。42、冲击韧性：是材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力。常用标准试样的冲击吸收功 表示。43、疲劳断裂：金属材料在交变载荷作用下，经过一定的周期后发生的断裂叫做疲劳断裂。44、韧性断裂：金属材料在断裂前出现宏观塑性变形的断裂。45、脆性断裂：构件未经明显的变形而发生的断裂。断裂时材料几乎没有发生过塑性变形46、热加工：金属学上以再结晶温度区分冷加工和热加工。在再结晶温度之下进行的塑性变形是冷加工，在再结晶温度以上进行的塑性变形是热加工。47、失效：装备在使用过程中，由于

9、应力、时间、温度、和环境介质等因素的作用，失去其原有功能的现象称为失效。二、综合与简答1-1，常见的金属的晶格类型有哪些？ 体心立方、面心立方、密排六方。1-5， 产生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金属加工中有什么利弊？ 原因：随着塑性变形的增加，金属晶格的位错密度不断增加，位错间的相互作用增强，提高了金属的塑性变形抗力，使金属的强度和硬度显著提高，塑性和韧性显著降低。 利：加工硬化是一种重要的强化手段，用于提高金属的强度，特别适合某些不能用热处理来强化的金属，另外，利用加工硬化可以使金属在冷却加工中均匀变形，实现冷加工成型工艺，这是因为金属的变形部分已经得到强化，不再继续变形，后续冷加工主

10、要集中在未变形的部位。 弊：加工硬化使金属的强度提高，常常给进一步的冷加工带来困难，大大增加了后续工艺冷加工的动力消耗。因此需要进行退火处理，增加了加工成本。1-6，划分冷加工和热加工的主要条件是什么？金属学上以再结晶温度区分冷加工和热加工。在再结晶温度之下进行的塑性变形是冷加工，在再结晶温度以上进行的塑性变形是热加工。1-16 何为匀晶反应、共晶反应（和包晶反应）？ 匀晶反应、共晶反应见名词解释 包晶反应：一种固相和包在它周围的液相发生反应，发生新的固相的反应。3-4，淬火的目的是什么？常用的淬火操作有哪几种？指出各种淬火操作在应用和材料组织结构上的异同点？ 目的：获得马氏体组织以提高钢的强

11、度和硬度。 常用操作：单介质淬火、双介质淬火、分级淬火、等温淬火。相同点： 不同点：3-5，回火的目的是什么？常用的回火操作有哪些？ 回火的目的是改善材料组织并消除内应力； 常用的回火操作：低温回火、中温回火、高温回火。3-7，简述退火、正火、淬火、和回火对组织结构影响和特点？ 【1】首先退火分为完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火和去应力退火。 完全退火是通过完全结晶，获得细化晶粒、降低硬度、改善切削性能和消除内应力。 等温退火影响与完全退火基本相同，只是时间更短。 球化退火使二次渗碳体和珠光体的渗碳体球状化，从而降低钢的硬度，改善其切削性能。 去应力退火对组织结构无影响。 扩散退火使碳和

12、合金元素充分扩散，消除偏析，减少钢锭锻件和锻坯的成分和组织不均匀。【2】正火使组织粗大的铸件和锻件达到组织均匀、细化；它的冷却速度快，生产周期短，操作简单。【3】淬火使奥氏体转变为马氏体，从而提高钢的强度和强度，它的冷却过程需在冷却介质中进行。【4】回火时碳化物的析出与聚集、马氏体的分解、铁素体的回复和再结晶、残余奥氏体的转变等。它是对淬火后的钢进行的热处理，以改善组织消除内应力。4-3，合金元素在奥氏体化和淬火的热处理中发生着什么样的作用？ 【1】在奥氏体化上，可以提高其淬透性，回火稳定性，抗高压耐腐蚀，耐高温等能力。提高固溶体的强度和硬度，改变共析钢的含碳量S点和奥氏体的最大含碳量E点在像

13、图上的位置，改变相区。 【2】在淬火中阻碍奥氏体的晶粒长大，提高淬透性，提高之后回火的稳定性。5-2衡量金属材料强度、塑性及韧性用哪些性能指标？各用什么符号和单位表示？ 强度：比例极限 弹性极限 屈服极限 抗拉强度 倔强比 单位MPa 韧性：延伸率 断面收缩率 韧性：静力韧度、冲击韧度Ak、断裂韧度K1c5-5，金属材料的焊接性能包含哪些内容？常用什么指标估算金属材料的焊接性能？ 焊接性能包含：【1】接合性能：金属材料在一定焊接工艺条件下形成焊接缺陷的敏感性。【2】使用性能：金属材料对使用要求的适用性。估算指标：【1】碳当量Ceq 【2】冷裂纹敏感系数Pc 6-1，名词解释【1】失效：装备在使

14、用过程中，由于应力、时间、温度、和环境介质等因素的作用，失去其原有功能的现象称为失效。【2】失效分析：对过程装备或构件在使用过程中发生的失效现象进行分析研究，从而找出失效的原因，并提出相应的改进措施称为失效分析。【3】韧性断裂：在断裂之前产生显著的宏观塑性形变的断裂。【4】脆性断裂：在断裂之前没有发生或者很少发生宏观的可见的塑性变形的断裂。【5】疲劳断裂：金属材料在交变载荷作用下，经过一定的周期后发生的断裂。6】腐蚀：材料表面与服役环境发生物理或化学反应使材料发生损坏或变质的现象。【7】磨损：材料的表面相互接触或材料表面与流体接触并作相对运动时，由于物理或化学的作用，材料表面的形状、尺寸或质量

15、发生变形的过程。【8】塑性变形失效：材料产生蠕变变形量超过允许数值。【9】蠕变变形失效：金属在长期恒温恒应力作用下，低于屈服应力产生的缓慢塑性变形量超过规定要求而发生的失效。6-3，如何区分韧性断裂及脆性断裂？分析两种断裂失效产生的原因及预防断裂措施。【1】脆性断裂之前的变形量很小，没有明显的宏观变形量，断裂过程中材料吸收的能量很少，一般是在低于许用应力条件下的低能断裂。韧性断裂前产生显著的塑性变形，断裂过程吸收较多的能量，一般是在高于材料屈服应力条件下的高能断裂。【2】脆性断裂产生原因：1、应力状态与缺口效应 2、温度的影响 3、尺寸效应 4、焊接质量 5、工作介质 6、材料的组织因素 预防

16、措施：合理选材，在设计和制造时注意防止；合理设计，构件最低工作温度应高于材料脆性转变温度，选材应有足够的强度和韧性。在设计时，应是的由缺陷产生的应力集中减小到最低限度，设计焊接要细致。 【3】韧性断裂产生原因：由于材料受到较大在和或过载引起的，当材料所受应力超过屈服极限后，材料便开始产生塑性变形，发生位错塞积没产生应力集中，形成显微孔洞，聚集相互连通，最终造成断裂。 防止措施：选用较高强度的金属材料，设计时充分考虑，构件的承载能力，实际操作中严禁超载、超温、超速，注意构件及设备的异常变形。6-8，失效分析通常通过哪几个程序？ 1、接受任务，明确要求。 2、调查研究。 3、失效件的测试。 4、失

17、效分析确定失效原因。7-1，过压力容器的工作条件及常见失效情况分析，理解压力容器及其构件对所用材料使用性能要求。 压力容器常见的失效有韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂，对材料性能的主要要求有：1、压力容器用钢大部分为低碳钢。2、良好的冶金质量。3、优良的综合力学性能。4、良好的材料组织和组织稳定性。5、良好的加工工艺性能和焊接性能。4从承压条件考虑压力壳体采用低合金高强度钢，这类钢的合金化有什么特点？GB150-1998推荐使用的六个钢号为什么都以锰作为主要合金元素？各个钢号有哪些性能特点?宜于制造哪种类型的压力容器？答：低合金高强度钢能够提高钢的屈服强度，改善了综合性能。因为锰能降低奥氏体分解温

18、度，细化铁素体晶粒，并使珠光量增加，晶片变细，消除晶界上的粗大片状碳化物，从而提高钢的强度和韧性，锰还能降低钢的韧脆转变温度，使钢有较好的低温韧性。16MnR:是屈服强度分别为350Mpa级低合金高强度钢，具有良好的综合力学性能，焊接性能、工艺性能及低温冲击韧性，但16 MnR的缺口敏感性比低碳钢大、疲劳强度低，焊接时易产生裂纹。主要制造-20 475 的中低压压力壳体及承载构件、液化石油气瓶及中小型罐。15MnNbR：是屈服强度分别为370Mpa级低合金高强度钢，显微组织为铁素体+珠光体、强度高于16MnR，韧性也优于16MnR其性能与16MnR相似，应用于液化石油气大型储罐。15MnVR、

19、18MnMoNbR:是屈服强度分别为390Mpa，440Mpa级低合金高强度钢，虽然有较高强度，但塑性、韧性都较C-Mn钢低，且有较高的敏感性和时效敏感性。15MnVR主要用于制造承受较高压力的大型储罐，高压容器内筒及层极，锅炉气泡等。18MnMoN6R：主要用于制造高压容器承载壳体，如氨合成塔和尿素合成塔等。13MnNiMoNbR：该钢是在C-Mn钢的基础上，添加了Mo、Cr、Ni等溶于铁素体中的元素，因固溶强化而提高钢的热强性，后又加入Nb元素，最终使钢的韧性塑性很高。在低温下，也有高的冲击吸收功，目前用于单层卷焊厚壁压力容器07MnCrMoVR：含碳量为0.09%的一个力学性能和焊接性能

20、均相当理想的钢号，集高强度、高韧性和优良焊接性于一体。主要用于高参数球形容器，也成为我国大型球罐的主要钢种。7-7用哪些性能指标衡量耐热钢的耐热性能？答：（1）蠕变极限：规定为在一定的工作温度下，在规定的使用时间内，其变形量不超过某一规定值的最大应力，用 表示。（2）持久强度：采用金属在给定的温度、给定时间条件下不发生断裂的最大应力作为强度指标称为持久强度 。它反映了材料在高温下经过额定时间发生断裂时的破坏能力，一般情况下，对于高温塑性好的材料， / 变小。（3）松弛稳定性：常用的是以金属在一定稳定T和一定的初应力 作用下经规定时间T后的剩余应力 的大小来表示。对于不同材料，在相同试验温度和初

21、应力下，剩余应力愈高，便表明材料的松弛稳定性好。7-14为什么18-8型及18-12-MoZ型奥氏体不锈钢能在强腐蚀环境工况中得到广泛的应用？这两种类型的奥氏体不锈钢各应用在什么介质条件下有优良的耐腐蚀性能？答：因为高咯镍奥氏体钢具良好的耐蚀性能、高低温强度和韧性和塑性，加工工艺性能好，是耐蚀钢中综合性能最好的一类，从而得到了广泛的应用。18-8型奥氏体钢在氧化性腐蚀介质中有满意的耐蚀性能。18-12-MoZ型奥氏体钢能在氧化性腐蚀介质中有满意的耐蚀性能外，在还原性腐蚀介质中耐蚀性质较优并且有好的抗应力腐蚀、点蚀与缝隙腐蚀能力。8-6钛与钛合金的耐蚀性能有何特点？答：（1）钛的耐蚀特点：钛的标

22、准电极电位较负，热力学稳定性较低，它主要依靠在介质中的钝化特性耐蚀；钛是一个高钝化性金属，容易钝化又有很强的钝态稳定性，氯离子难以破坏钛的钝态，因此耐蚀性优异。钛在各种无机酸中因酸的种类与性质不同耐腐蚀性差别较大。钛对大多数碱溶液具有良好的耐蚀性能，但在沸腾的PH12碱溶液中，钛吸收氢可导致氢脆，含氨的碱溶液引起钛的严重腐蚀。钛在大多数盐溶液中，即使在高温和高浓度时也很耐腐蚀，比不锈钢和某些镍基合金耐蚀，钛在有机化合物中显示很强的耐蚀性，钛极耐大气腐蚀。钛的主要破坏形式是局部腐蚀，主要有缝隙腐蚀、小孔腐蚀、焊区择优腐蚀、氢脆、电偶腐蚀；钛在发烟硝酸、干氢气、液溴、固体结晶碘及纯氧气中还会发生着

23、火和爆炸。（2）钛合金的耐蚀特点：TA9合金在氧化性和氧化性及还原性之间变动的介质均具有良好的耐蚀性，在还原性介质中的耐蚀性明显优于工业纯钛，耐缝隙腐蚀性能比工业纯铁高，充气条件下，合金的耐蚀性提高，在无氧和其他氧化剂情况下耐蚀性明显下降，Ti-0.2pd合金与纯钛相比，吸氢能力弱，不易产生氢脆现象。TAlO合金耐蚀性介于工业纯铁和TA9（Ti-0.2pd）合金之间，完全耐含氯介质的腐蚀，在某些氧化性介质中的耐腐蚀性能优于工业纯钛和Ti-pd合金，在还原性无机酸中的耐腐蚀性能比工业纯铁好，但比T9差。8-10为什么防锈铝合金具有良好的耐蚀性？答：因为防锈铝合金，主要合金元素锰提高抗蚀能力，并起

24、固溶强化作用；镁固溶强化，同时降低比重，防锈铝合金锻造退火后是单相固溶体，抗蚀性能高，塑性好。8-13黄铜为什么采用气焊？答：焊接时黄铜中的合金元素如锌易蒸发，故焊接黄铜常用气焊，一是因为气焊温度低，锌不易蒸发；二是焊接时含硅的焊丝以及焊剂使熔池表面形成一层致密的氧化硅薄膜，保护效果强，焊接质量高。QT450-5：球墨铸铁，含碳量3.04.0%，含硅量1.83.2%，含锰、磷、硫总量不超过3.0%和适量的稀土 、镁等球化元素抗拉强度 b (MPa)：450条件屈服强度 0.2 (MPa)：310伸长率 (%)：5 热处理规范：铸态 金相组织：石墨+铁素体+珠光体ZG1CR18NI9:是铸的不锈

25、钢, 化学成份：碳 C ：0.15 硅 Si：1.00锰 Mn：2.00硫 S ：0.030磷 P ：0.035铬 Cr：17.0019.00镍 Ni：8.0010.00.力学性能：抗拉强度 b (MPa)：520条件屈服强度 0.2 (MPa)：205伸长率 5 ()：40断面收缩率 ()：60硬度 ：187HB;90HRB;200HV.热处理规范：固溶10101150快冷金相组织：组织特征为奥氏体型.经冷加工有高的强度，但伸长率比1Cr17Ni7稍差。建筑用装饰部件.Q235-AF:屈服点为235MPa的普通低碳沸腾钢,其含碳量0.25内含1.2的Mn，少量为脱氧而加的Si、Al等元素,热

26、轧,焊接性和冷成形性优良,设计压力0.16MPa、设计温度在 0 250 、压力容器壳体厚度12mm、无易燃或毒性介质的容器.20R:平均含碳量0.20的容器专用优质碳素钢钢板,其含碳量0.25内含1.2的Mn，少量为脱氧而加的Si、Al等元素，含P、S杂质比普通碳钢要低,淬火,铁素体+珠光体, b：410550MPa,s：295MP,适用于中常温压力容器受压元件用厚度为610Omm的碳素钢20G:低碳钢钢管,其含碳量0.25内含1.2的Mn，少量为脱氧而加的Si、Al等元素,热轧或正火.铁素体+珠光体,具有较好的强度和塑性，优良的焊接性能和工艺性能, 450与压力容器常用高温低碳钢.16Mn

27、R:合金高强度钢,含碳量0.20%，主要合金元素Mn1.201.60%、 Si0.200.55%，热处理工艺：热轧、控轧式正火，使用状态下的金相组织为铁素体加珠光体，主要用于制造中低压压力容器壳体及承压构件、液化石油气瓶及中小型球罐。15CrMo:珠光体耐热钢,含碳量0.120.18%，主要合金元素Cr0.81.10%、Mo0.40.55热处理工艺：正火回火。使用状态下金相组织为珠光体加铁素体。用于550高中压蒸汽管。16MnDR:低温钢,C 0.20,正火或调质,细小的铁素体和少量珠光体,低温冲击韧性, 40低温下钢板.16MnCu:耐蚀低合金钢.C 0.120.20. Mn:1.201.6

28、0,Cu:0.200.40,正火回火淬火等,铁素体+珠光体,淬硬倾向和冷裂倾向较大,显著提高结构件的耐腐蚀性能、延长结构件使用寿命，可用于制作在大气环境及腐蚀性气体、液体下工作的各种结构件.0cr13:不锈耐酸钢,碳 C ：0.08硅 Si：1.00锰 Mn：1.00硫 S ：0.030磷 P ：0.035铬 Cr：11.5013.00, 热处理规范：退火,800900缓冷或约750快冷; 淬火(固溶),9501000油冷,回火,700750快冷,用作较高韧性及受冲击负荷的零件,如汽轮机叶片螺帽等0Cr18Ni9:不锈钢,碳 C ：0.08硅 Si：1.00锰 Mn：2.00硫 S ：0.030磷 P ：0.045铬 Cr：18.0020.00镍 Ni：8.0010.50.固溶1010