工程材料第一階段復(fù)習(xí)題含答案

1、工程材料第一階段復(fù)習(xí)題1 解釋下列概念或名詞：晶格； 晶胞； 合金； 組元； 相； 組織； 固溶體； 固溶強化； 強度； 塑性； 韌性； 硬度； 結(jié)晶； 過冷度；枝晶偏析；晶粒度； 奧氏體； 鐵素體； 珠光體； 馬氏體； 貝氏體。晶格：晶體原子或分子在空間規(guī)則排列構(gòu)成的格架。晶胞：單位晶格。晶格中代表晶體中原子排列特點和規(guī)律性的最小體積單元。合金：由兩種或兩種以上的金屬與金屬或金屬與非金屬組成的具有金屬性質(zhì)的物質(zhì)。組元：組成合金的獨立的、最基本的單元。組元可以是元素或穩(wěn)定的化合物。相：化學(xué)構(gòu)成、物理狀態(tài)、晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)相同、均一，且與其他不同部分有明顯界面分開的部分。組織：顯微鏡下所觀察到的材

2、料內(nèi)部各相的大小、形態(tài)、數(shù)量、分布等狀況。(反映了原子聚集體的狀態(tài)) 固溶體：在固態(tài)下，原子數(shù)量較少的組元原子以類似溶液的方式溶解在原子數(shù)量較多的組元內(nèi)形成的。固溶強化：溶質(zhì)原子溶入晶格使固溶體強度提高（但降低塑性、韌性）。強度：材料抵抗因外力作用變形和斷裂的能力。塑性：材料在受力斷裂前產(chǎn)生不可逆永久變形（塑性變形）的能力。韌性：（沖擊韌性）材料受沖擊載荷作用斷裂時單位斷口面積所消耗的沖擊功。（斷裂韌性）材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展的能力。硬度：材料抵抗局部塑性變形的能力。結(jié)晶：一次結(jié)晶由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)晶體的過程；二次結(jié)晶由一種固態(tài)晶體轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N或幾種固態(tài)晶體的過程。過冷度：理論結(jié)晶溫度與實際開始結(jié)

3、晶溫度的差值。枝晶偏析：一個晶粒內(nèi)化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象（固相中的原子來不及擴散，跟不上結(jié)晶速度，使得先結(jié)晶的枝軸與后結(jié)晶的枝間成分不同）。晶粒度：單位體積或單位面積上的晶粒數(shù)目/晶粒尺寸。晶粒度越大，晶粒越細小，材料的強韌性越好。奧氏體：碳溶解于fe中形成的間隙固溶體鐵素體：碳溶解于fe中形成的間隙固溶體珠光體：珠光體(p)由f和fe3c兩種相組成,呈層片狀,層片厚度與轉(zhuǎn)變溫度有關(guān)。馬氏體：奧氏體化的鋼迅速冷卻至ms點以下,發(fā)生晶格的畸變,形成馬氏體(m)。貝氏體：介于珠光體與馬氏體之間,有碳化物析出,但析出不充分.用b表示。由含碳過飽和的鐵素體和滲碳體組成的兩相混合物。2工程材料按照性質(zhì)不同

4、或用途不同，如何進行分類？按性質(zhì)：金屬材料、非金屬材料。金屬材料分為黑色金屬、有色金屬；非金屬材料分為無機非金屬材料、高分子材料；兩者復(fù)合可形成金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料、樹脂基復(fù)合材料。按用途：功能材料與結(jié)構(gòu)材料。3金屬材料、陶瓷材料、高分子材料在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上的主要差別是什么？金屬材料：金屬鍵為主。良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、較高熔點、較高強度和硬度、良好塑性。陶瓷材料：共價鍵與離子鍵。不導(dǎo)電、導(dǎo)熱差、塑性差、高熔點、高強度、高硬度、耐高溫、耐腐蝕、脆性大。高分子材料：共價鍵與分子鍵。輕且易成型、不導(dǎo)電、導(dǎo)熱差、強度硬度低、耐腐蝕、易高溫軟化、易老化變脆。4金屬中常見的三種晶格形式是什么？體心立方

5、、面心立方、密排六方5實際晶體與理想晶體的主要差別有哪些？晶體與非晶體在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上有什么差別？理想晶體的組成原子呈現(xiàn)完全規(guī)則排列，在三維空間中無限延伸，為單晶體。實際晶體多為多晶體，它尺寸有限，晶體中不同部分之間原子規(guī)則排列的空間取向明顯不同。結(jié)構(gòu)上，晶體的構(gòu)成原子、離子或分子在三維空間呈現(xiàn)周期性規(guī)則堆積，而非晶體是無規(guī)則堆積；性質(zhì)上，晶體有固定的熔點，非晶體沒有。6晶體缺陷有哪幾類？對材料性質(zhì)有什么影響？點缺陷：造成局部晶格畸變，提高材料強度，降低塑性，降低金屬導(dǎo)電性和耐腐蝕性。線缺陷：隨位錯密度增加，材料強度增高，塑性降低。面缺陷：阻礙位錯滑移，提高材料室溫強度。7合金中的相有哪兩種類型

6、？固溶體和化合物各自有什么性能特點？工業(yè)合金通常具有什么樣的組織？固溶體與金屬間化合物。？固溶體的特點：1、晶體結(jié)構(gòu)保持為溶劑的晶體結(jié)構(gòu)；2、結(jié)晶發(fā)生在一定的溫度范圍內(nèi)，其成分可變；3、可進行固溶強化，使固溶體強度提高，但降低塑性、韌性。金屬間化合物的特點：1、成分可用分子式準(zhǔn)確或大致表示；2、部分化合物成分能在一定范圍內(nèi)變兼有固溶體的特征；3、晶格結(jié)構(gòu)不同于其組元；4、以共價鍵或離子鍵結(jié)合為主，兼有部分金屬鍵，有一定的金屬特性；5、熔點高、較硬、較脆；6、作為材料中的第二相，增強材料強度和硬度。工業(yè)合金通常通過第二相強化得到理想組織。將高硬、高脆的化合物（第二相）分布于固溶體基體上阻礙位錯運

7、動使材料強度提高（但降低塑性、韌性）。8大分子鏈有哪幾種形態(tài)？它們與高聚物的性質(zhì)有什么關(guān)系？高分子鏈有近程結(jié)構(gòu)和遠程結(jié)構(gòu)。具有不同結(jié)構(gòu)單元的高分子有不同的性能，而具有相同結(jié)構(gòu)單元的高分子也可能有不同的性能。9陶瓷中通常有哪些相？晶體相、玻璃相、氣相。10工程材料的常用性能指標(biāo)有哪些？力學(xué)性能有：強度、硬度、塑性、韌性、耐磨性等等。物理性能有：導(dǎo)電性、介電性、磁性能、熱性能等?；瘜W(xué)性能有：抗氧化性、抗腐蝕性。工藝性能有：鑄造性能、塑性加工性能、焊接性能、切削加工性能等等。11金屬或合金在實際結(jié)晶過程中為什么要過冷？結(jié)晶由哪兩個基本過程組成？晶粒大小對材料的力學(xué)性能有怎樣的影響？影響結(jié)晶后晶粒大小

8、的因素有哪些？凝固結(jié)晶時，只有過冷，才能使固相金屬與液相金屬自由能差小于0，獲得結(jié)晶所需的驅(qū)動力。兩個過程：晶核形成與晶核長大。晶粒越細小，材料的強韌性越好。兩個因素：過冷度與難溶雜質(zhì)。想要控制晶粒大小，可以：1、增大冷卻速度，提高過冷度；2、加入難熔雜質(zhì)，進行變質(zhì)處理，誘發(fā)非均勻形核；3、機械攪拌12以純鐵（fe）為例，說明什么是同素異構(gòu)現(xiàn)象？低于912攝氏度為體心立方912-1394攝氏度為面心立方1394-1538攝氏度為體心立方13什么是相圖？相圖有哪些用途？二元合金相圖的基本形式有哪幾種？復(fù)雜相圖如何分析？相圖：表明合金系中不同成分的合金在不同溫度下所存在的相以及相與相之間關(guān)系的圖形

9、。相圖可以用來分析合金性能?；拘问剑簞蚓鄨D、共晶相圖與包晶相圖。復(fù)雜相圖應(yīng)以化合物或相為界，分段研究。14fe-fe3c相圖上的三條水平線各代表什么反應(yīng)？p、s、e、c各點有什么意義？由上到下分別代表包晶反應(yīng)、共晶反應(yīng)、共析反應(yīng)。p：碳鋼與工業(yè)純鐵的分界點。s：共析點。e：碳鋼與鑄鐵的分界點。c：共晶點。15亞共析鋼、共析鋼、過共析鋼各具有什么樣的室溫平衡組織？亞共析鋼：珠光體與鐵素體。共析鋼：珠光體。過共析鋼：珠光體與二次滲碳體。16鋼在實際加熱或冷卻過程中相變點與相圖上的轉(zhuǎn)變點有什么區(qū)別？過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變有哪幾種形式？各得到什么樣的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物？加熱時相變點高于相圖轉(zhuǎn)變點，冷卻時相變點低于

10、相圖轉(zhuǎn)變點。擴散型轉(zhuǎn)變珠光體型轉(zhuǎn)變。過渡型轉(zhuǎn)變、半擴散型轉(zhuǎn)變貝氏體型轉(zhuǎn)變。無擴散型轉(zhuǎn)變馬氏體型轉(zhuǎn)變。17馬氏體為什么具有高的硬度？它的性質(zhì)和形態(tài)與碳含量有什么關(guān)系？晶體畸變造成了強烈的固溶強化效果。碳含量不同馬氏體的硬度與脆性也有變化。低碳馬氏體呈板條狀；高碳馬氏體呈針（片）狀。18什么是c曲線？它有什么用？表示不同溫度下過冷奧氏體轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時間關(guān)系的曲線。可綜合反映過冷奧氏體在不同過冷度下的等溫轉(zhuǎn)變過程：轉(zhuǎn)變開始和轉(zhuǎn)變終了時間、轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的類型以及轉(zhuǎn)變量與時間、溫度之間的關(guān)系等。19含碳量對鐵碳合金的室溫平衡組織和性能有什么影響？按含碳量從低到高，室溫平衡組織依次為：純鐵f 亞共析鋼f+p

11、共析鋼p 過共析鋼p+fe3c 亞共晶白口鑄鐵ld´+fe3c+p ® 共晶白口鑄鐵ld´ ® 過共晶白口鑄鐵ld´+fe3c c 硬度增高，脆性增大，塑、韌性降低強度：先升后降（當(dāng)c1.0時，fe3c呈連續(xù)網(wǎng)狀）20以亞共晶合金為例，說明其由高溫液相冷卻到室溫的結(jié)晶過程。l ® l+ a ® (am+bn )+ a 21. 試述金屬經(jīng)冷塑性變形后，其結(jié)構(gòu)、組織與性能所發(fā)生的變化，分析發(fā)生變化的實質(zhì)。 結(jié)構(gòu)與組織變化：1、空位等點缺陷密度增加；2、金屬中位錯密度增大；3、晶粒內(nèi)部會出現(xiàn)位錯纏結(jié)并隨變形的進一步進行形成位錯胞；4、等軸晶粒沿最大變形方向伸長，形成纖維組織；5、產(chǎn)生織構(gòu)。 性能變化：產(chǎn)生加工硬化、產(chǎn)生殘余應(yīng)力、出現(xiàn)各向異性、物理化學(xué)性能變化。22 試述加工硬化對金屬材料的強化作用，這些變化有何實際意義？試舉一些有用的例子和有害的例子來說明其利弊。 隨著金屬冷變形程度增加，引起金屬中位錯及點缺陷密度增加，位錯進一步滑移更加困難，若要使塑性變形進一步進行，必須增加外力，就形成了加工硬化，金屬強度、硬度逐漸增大，塑性降低。意義：加工硬化可以使金屬材料在使用狀態(tài)下獲得高的承載能力，如對純金屬制件就可通過塑性變形提高強度；但加工硬化也會給金屬加工帶來一定的困難。23 當(dāng)把鉛錠在室溫下經(jīng)多次軋制