工程材料与成型技术基础复习总结

工程材料与成型技术基础

1.材料强度是指材料在达到允许的变形程度或断裂前所能承受的最大

应力。

2.工程上常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。

3.弹性模量即引起单位弹性变形所需的应力。

4.载荷超过弹性极限后，若卸载，试样的变形不能全部消失，将保留

一部分残余成形，这种不恢复的参与变形，成为塑性变形。

5.产生塑性变形而不断裂的性能称为塑性。

6.抗拉强度是试样保持最大均匀塑性变形的极限应力，即材料被拉断

前的最大承载能力。

7.发生塑性变形而力不增加时的应力称为屈服强度。

8.硬度是指金属材料表面抵抗其他硬物体压入的能力，是衡量金属材

料软硬程度的指标。

9.硬度是检验材料性能是否合格的基本依据之一。

10.

11.布氏硬度最硬，洛氏硬度小于布氏硬度，维氏硬度小于前面两

种硬度。

12.冲击韧性：在冲击试验中，试样上单位面积所吸收的能量。

13.当交变载荷的值远远低于其屈服强度是发生断裂，这种现象称

为疲劳断裂。

14.疲劳度是指材料在无限多次的交变载荷作用而不会产生破坏的

最大应力。

熔点。

16.晶格：表示金属内部原子排列规律的抽象的空间格子。

晶面：晶格中各种方位的原子面。

晶胞：构成晶格的最基本几何单元。

17.体心立方晶格:α-Fe 、鉻（Cr）、钼（Mo）、钨（W）。

面心立方晶格：铝（Al）、铜（Cu）、银（Ag）、镍(Ni)、金（Au）。

密排六方晶格：镁（Mg）、锌（Zn）、铍（Be）、镉（Cd）。18.点缺陷是指长、宽、高三个方向上尺寸都很小的缺陷，如：间

隙原子、置换原子、空位。

19.线缺陷是指在一个方向上尺寸较大，而在另外两个方向上尺寸

很小的缺陷，呈线状分布，其具体形式是各种类型的位错。

20.面缺陷是指在两个方向上尺寸较大，而在另一个方向上尺寸很

小的缺陷，如晶界和亚晶界。

21.原子从一种聚集状态转变成另一种规则排列的过程，称为结晶。

结晶过程由形成晶核和晶核长大两个阶段组成。

22.纯结晶是在恒温下进行的。

23.实际结晶温度Tn低于理论结晶温度Tm的现象，称为过冷，其

差值称为过冷度ΔT,即ΔT=Tm﹣Tn。

24.同一液态金属，冷却速度愈大，过冷度也愈大。

25.浇注时，向液态金属中加入一些高熔点、溶解度的金属或合金，

当其结构与液态金属的晶体结构相似时使形核率大大提高，获得均匀细小的晶粒。这种方法称为变质处理。

26.液态金属结晶后获得具有一定晶格结构的晶体，高温状态下的

晶体，在冷却过程中晶格结构法发生改变的现象，称为同素异构转变，又称重结晶。

27.一种金属具有两种或两种以上的晶体结构，称为同素异构性。

28.当溶质原子溶入溶剂晶格，使溶剂晶格发生畸变，导致固溶体

强度、硬度提高，塑性和韧性略有下降的下降，称为固溶强化。

强度、硬度、耐热性和耐磨性明显提高，这一现象称为弥散强化。

30.杠杆定律→大题(P26)。

31.相图分析→大题(P32)。

32.铁碳合金的分类

33.碳钢是指碳的质量分数小于2.11%的铁碳合金。

34.碳钢的分类

35.铸铁是应用广泛的一种铁碳合金，其wc﹥2.11%.

36.按照石墨形貌的不同，这一类铸铁可以分为灰铸铁（片状石墨）、

可锻铸铁（团絮状石墨）、球墨铸铁（球状石墨）和蠕墨铸铁（蠕虫状石墨）四种。

37.钢的热处理是将固态钢采用适当的方式进行加热、保温、和冷

却，以获得所需组织结构与性能的一种工艺。

38.热处理的特点是改变零件内部组织，不改变其形状与尺寸，消

除毛坯缺陷，改善毛坯切削性能，改善零件的力学性能。即改善工

艺性能和力学性能。

39.热处理分为普通热处理（退火、正火、淬火和回火）、表面热

处理（表面淬火、渗碳、渗氮、碳氮共渗）及特殊热处理（形变热处理）。

40.不是所有材料都能进行热处理强化，满足条件：①有固态相变

②经冷加工使组织结构处于热力学不稳定状态③表面能被活性介质

的原子渗入从而改变化学成分。

41.退火作用是为了降低硬度，提高塑性改善切削性能。

42.淬火的作用：获得高硬度的马氏体。

43.奥氏体化：将钢加热至临界点以上使形成奥氏体的金属热处理

过程，珠光体向奥氏体转变。

44.奥氏体化是钢组织转变的基本条件。

45.应用等温转变曲线分析奥氏体化在连续冷却中的转变（P53)

46.球化退火是使钢中碳化物球化而进行的退火，得到在铁素体基

体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。热处理后的组织为珠状珠光体，应用于共析钢、过共析钢和合金工具钢。目的：降低硬度、改善切削加工性，改善热处理工艺性能，为淬火做组织准备。

47.正火，又称常化，是将工件加热至727到912摄氏度之间以上

40~60min，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。应用于亚共析钢，铁素体和索氏体、亚共析钢，索氏体、过共析钢，索氏体和二次渗碳体。目的：对于低碳钢、低碳低合金钢，细化晶粒，提高硬度，改善切削加工性，对于共析钢，消除二次网状渗碳体，有利于球化退火的进行。48.钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共

析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，再以大于临界冷却速度快速冷却，从而发生马氏体转变的热处理工艺。

淬火钢得到的组织主要是马氏体（或下贝氏体），此外还有少残余奥氏体及未溶的第二相。目的：提高钢的硬度和耐磨性。

49.回火是将淬火钢重新加热到A1以下某一温度，保温，然后冷却

的热处理工艺。

50.低温回火的组织为回火马氏体，它有饱和的α相和与其共格的

ε-Fe2.4C组成，低温回火的目的是保持淬火马氏体的高硬度和高

耐磨性，降低淬火应力和脆性，用于各种高碳钢的道具、量具、冷冲模具、滚动轴承和渗碳工件。

51.中温回火后的组织为回火托氏体，它有尚未发生的再结晶的针

状铁素体和弥散分布的极细小的片状或粒状渗碳体组成，目的是为了获得高的屈强比、高的弹性极限、高的韧性，用于各种弹簧、锻模。

52.高温回火的组织为回火索氏体，它有已再结晶的铁素体和均匀

分布的细粒状渗碳体组成，失去了原来淬火马氏体的片状或板条状形态，呈现多边形颗粒状，同时渗碳体聚集长大。目的：获得综合力学力学性能，在保持较高强度的同时，具有较好的塑性和韧性，适用于处理传递运动和力的重要零件，如：传动轴、齿轮。

53.淬火后高温回火的热处理称为调质。

54.产生回火脆性：淬火合金钢在某一温度范围内回火时，出现冲

击韧性剧烈下降的现象，称为回火脆性。在350℃附近回火，碳钢的和合金钢都会出现冲击韧性下降，产生脆化现象，这种回火脆性称为第Ⅰ类回火脆性。它与回火的冷却方式无关，且无法消除，因此一般不在250-400℃温度范围内回火。淬火合金钢在450-650℃回火时出现的回火脆性，称为第Ⅱ类回火脆性。它与杂质在奥氏体晶界上的偏析有关，消除第Ⅱ类回火脆性的方法：回火后快速冷却，使杂质来不及在晶界上偏析。（简答题）

55.液态金属充型铸造，获得尺寸精确，轮廓清晰的铸件，取决于

充型能力。在液态金属充型过程中，一般伴随结晶现象，若充型能力不足，在型腔被填满之前形成晶粒将充型的通道堵塞，金属液态迫使停止流动，于是铸件将产生不足或冷隔等缺陷。

56.充型能力取决于金属液本身的流动能力。

57.影响充型能力的因素和原因

58.铸件的凝固方式分为三种类型：逐层凝固方式、体积凝固（糊

状凝固）方式和中间凝固方式。

59.铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减小的现象称为收缩。

收缩是铸件许多缺陷产生的基本原因。

60.金属从浇注温度冷却到室温经过三个收缩阶段：⑴液态收缩：

金属在液体状态时的收缩，其原因是由于气体排出，空穴减少，原子间间距减小。⑵凝固收缩：金属在凝固过程中的收缩，其原因是由于空穴减少，原子间间距减小。液态收缩和凝固收缩又称为体积收缩，是缩孔或缩松形成的基本原因。⑶固态收缩：金属在固态过程中的收缩，其原因在于空穴减少，原子间间距减少。固态收缩还引起铸件外部尺寸的变化，古称尺寸收缩线收缩。线收缩对铸件形状和尺寸精度影响很大，是铸造应力、变形和裂纹等缺陷产生的基本原因。

61.在常用合金中，钢的收缩率最大，灰铸铁收缩率最小。

62.铸件凝固结束后常常在某些部位出现孔洞，大而集中的称为缩

孔，细小而分散的孔洞称为缩松。结晶间隔大的合金，易产生缩松，纯金属共晶成分的合金，易形成集中的缩孔。

63.金属材料经冷塑性变形后，随变形度的增加，其强度、硬度提

高，塑性和韧性下降，这种现象称为加工硬化。

64.晶体只有在切应力的作用下才会发生塑性变形。

65.金属在再结晶温度以下进行的塑性变形称为冷变形加工，此时

产生加工硬化。金属在再结晶温度以上进行的塑性变形称为热变形加工。

66.热变形加工可使金属中的气孔和疏松焊合，并改善夹杂物，碳

化物的形态、大小和分布，提高钢的强度、塑性及冲击韧度。67.热变形时铸锭中的非金属夹杂物沿变形方向被拉长为纤维组织

（热加工流线）。

68.自由锻用于单件、小批量锻件的生产以及大型锻件的产生。

69.自由锻相比模锻具有以下特点：模锻件形状和尺寸精度高，表

面质量好，加工余量小，节省金属材料;生产率高;操作简单，易于实现自动化;模锻设备要求较高，吨位要求大，锻模结构复杂，成本高，生产准备周期较长。

70.模锻适用于中、小型锻件的成批及大量生产。

71.板料冲压是利用冲模在压力机上对材料施加压力，使材料产生

分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的加工方法。板料冲压通常在室温下进行，故又称冷冲压。

72.弯曲件在弯曲变形后，会伴随一些弹性恢复从而造成工件弯曲

角度、弯曲半径与模具的形状、尺寸不一致的现象称为弯曲件的回弹现象。

73.焊接方法：熔化焊、压力焊和钎焊。

74.电阻焊是利用接触电阻热将接头加热到塑性或熔化状态，再通

过电极施加压力，形成原子间结合的焊接方法。

75.钎焊分为两类：硬钎焊和软钎焊。硬钎焊的特点是所用钎料的

熔化温度高于450℃，接头的强度大，用于受力较大、温度较高的场合。所用的钎料多为铜基、银基。钎料熔化温度低于450℃的钎焊是软钎焊。软钎焊常用锡铅钎料，适用于受力不大，工作温度低的场合。

76.焊接残余应力变形产生的原因：结构件在焊接以后2产生变形，

内部易产生残余应力。焊接残余应力会增加结构工作的应力，降低结构的承载能力。焊接时，焊缝被加热，焊缝区应膨胀，但由于焊缝区域周围的金属未被加热和膨胀，所以该部分的金属制约了焊缝区受热的自由膨胀，焊缝产生塑性变形并缩短。焊缝冷却后，焊缝

区域比周围区域短，但是焊缝周围区域并没有缩短，从而阻碍焊缝区域的自由收缩，产生焊接以后工件的变形与应力。

77.低碳钢的焊接：焊接性良好，焊接时没有淬硬、冷裂倾向。

78.铸铁的焊接：铸铁碳含量高，塑性低，焊接性差。铸铁焊接容

易产生裂纹。

79.焊接时，为什么对焊接区进行保护？有哪些保护措施？

答：防止空气进入熔池，减少焊缝金属中的氧、氮含量、氧含量增加，焊缝的强度、硬度、塑性、韧性下降。氮含量增加，会使焊缝中产生气孔。保护措施：⑴造气保护：焊条药皮或焊剂在高温下回产生气体，在焊接区周围形成一层保护气体，隔绝空气，使弧柱和熔池受到保护。如氩弧焊。⑵造渣保护，焊条药皮或焊剂熔化后产生熔渣，在熔池表面形成一层熔渣，与空气隔绝。如埋弧焊。⑶气-渣联合保护，在焊接区周围同时形成保护气体和熔渣，对焊接区进行保护。如焊条电弧焊。⑷渗合金，通过药皮、焊剂或焊条、焊丝向金属池渗合金，添加硅、锰等有益元素，以弥补其烧损，并进行脱氧、脱硫、脱磷，从而保证和调整焊缝的化学成分。

80.热塑性塑料:其分子结构主要为线型或支链线型分子结构，工艺

特点是受热软化、熔融、具有可塑性，冷却后坚硬；再受热又可软化，可重复使用而其基本性能不变；可溶解在一定的溶剂中。成形工艺简便、形式多种多样，生产效率高，可直接注射、挤压、吹塑成型，如聚乙烯、聚丙烯。

81.热固性材料：具有体型分子结构，热固性塑料一次成形后，质

地坚硬、性质稳定，不再溶于溶剂中，受热不变形，不软化，不能回收。成形工艺复杂，大多只能采用模压或层压法，生产效率低，如酚醛塑料、环氧塑料。

82.陶瓷材料具有高强度、高模量、高硬度以及高耐温、耐腐蚀等

优良性能。但特有的脆性、抗热振性能差等缺陷。

83.碳/碳复合材料具有碳和石墨材料特有的优点如低密度，优异热

性能如耐烧蚀性、抗热震性、高导热性和低膨胀系数。同时还具有复合材料的高强度、高弹性模量。

84.纳米材料的特性：量子尺寸效应、表面效应、纳米材料的体积

效应、量子隧道效应。

85.毛坯选择的原则：⑴工艺性原则⑵适应性原则⑶生产条件兼顾

原则⑷经济性原则⑸可持续性发展原则。

制作人：罗爽

绝无雷同翻者必究