材料結(jié)構(gòu)組織與性能帶答案

1、一、什么是材料？三大材料一、什么是材料？三大材料材料是指具有滿足指定工作條件下使用要求的形態(tài)和各種性能的物質(zhì)，是人們生活及組成生產(chǎn)工具的物質(zhì)基礎(chǔ)。金屬材料、無機(jī)非金屬材料和有機(jī)高分子材料二、材料的性能分類二、材料的性能分類使用性能(物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能)，工藝性能（工藝性能是指材料在各種加工和處理中所應(yīng)具備的性能，如鑄造性能、鍛造性能、切削性能、焊接性能和熱處理性能等）三、材料的力學(xué)性能三、材料的力學(xué)性能材料的力學(xué)性能是指材料在

2、外加載荷作用下或載荷與環(huán)境因素（溫度、介質(zhì)和加載速度）聯(lián)合作用下所表現(xiàn)出來的行為。金屬材料的力學(xué)性質(zhì)決定與材料的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、冶金質(zhì)量、殘余應(yīng)力及表面和內(nèi)部缺陷等內(nèi)在因素，也決定與載荷性質(zhì)（靜載荷、沖擊載荷、交變載荷）、應(yīng)力狀態(tài)（拉、壓、彎、扭、剪等）、溫度和環(huán)境介質(zhì)等外在因素。1.強(qiáng)度指標(biāo)強(qiáng)度指標(biāo)彈性變形階段的強(qiáng)度指標(biāo)（彈性極限σe=FeA0（MPa）式中：σe為e點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力，F(xiàn)e為e點(diǎn)對應(yīng)的載荷，A0為試樣原始截面積。彈性模

3、量σ=Eε，其中比例系數(shù)E即是彈性模量）塑性變形階段的強(qiáng)度指標(biāo)（屈服極限σs=FsA0（MPa）屈服強(qiáng)度σ0.2=F0.2A0（MPa）在S點(diǎn)附近，此時應(yīng)力應(yīng)變曲線上出現(xiàn)一個平臺，表示材料開始產(chǎn)生塑性變形，其對應(yīng)的應(yīng)力叫屈服極限σs。但對于大多數(shù)合金鋼或淬火回火材料，應(yīng)力應(yīng)變曲線無屈服平臺出現(xiàn)，此時，規(guī)定以產(chǎn)生試樣原始長度0.2%的塑性變形所對應(yīng)的應(yīng)力作為條件屈服極限，稱為屈服強(qiáng)度σ0.2?？估瓘?qiáng)度σb=FbA0（MPa））斷裂階段的強(qiáng)

4、度指標(biāo)（斷裂強(qiáng)度σk）2.塑性指標(biāo)塑性指標(biāo)延伸率（δ=ΔLL0100%=（LfL0）L0100%）斷面收縮率ψ=（A0A1）A0100%式中A0為試樣原始橫截面積A1為試樣斷裂后縮頸處的最小橫截面積。3.韌性指標(biāo)韌性指標(biāo)沖擊韌度(ak=AkAN（Jm2）式中AN為試樣缺口根部的原始截面積。)斷裂韌度靜力韌度4.硬度指標(biāo)硬度指標(biāo)布氏硬度(HB球壓頭測定試樣表面的壓痕直徑d)洛氏硬度(HR圓錐壓頭測深度)維氏硬度(HV四棱錐壓頭同布)肖氏硬

5、度(HS從一定高度處自由落到試樣表面，根據(jù)沖頭的回彈高度來表征材料硬度的大小)四、應(yīng)力應(yīng)變曲線四、應(yīng)力應(yīng)變曲線設(shè)試樣單位面積的載荷為應(yīng)力σ，試樣單位原始長度的伸長為應(yīng)變ε，則得到應(yīng)力應(yīng)變曲線。在拉伸載荷作用下，材料經(jīng)由彈性變形——屈服——塑性變形——斷裂等幾個階段。五、金屬的鍵結(jié)構(gòu)五、金屬的鍵結(jié)構(gòu)金屬的原子結(jié)構(gòu)特征是最外層電子少，易于脫落，而形成自由電子自由電子可以在金屬中移動而形成所謂的電子云。電子云帶有負(fù)電，另一方面失去電子的金屬原

6、子帶有正電而成為陽離子，因此，電子云和陽離子之間所作用的引力和離子相互間及電子相互間的斥力之間形成平衡而發(fā)生結(jié)合。這種結(jié)合叫做金屬鍵。金屬晶體因為有自由電子的存在，其導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性好，并且結(jié)合力的方向性小，原子會盡量高密度排列，富于延展性，強(qiáng)度的變化范圍大。六、金屬的晶體結(jié)構(gòu)六、金屬的晶體結(jié)構(gòu)1.晶體晶體指其內(nèi)部原子（分子或離子）在三維空間作有規(guī)則的周期性重復(fù)排列的物體。2.晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)金屬的許多特性都與晶體中原子（分子或離子）的排

7、列方式有關(guān)，因此分析金屬的晶體結(jié)構(gòu)是研究金屬材料的一個重要方面。3.陣點(diǎn)陣點(diǎn)把晶體中的原子（分子或離子）抽象為規(guī)則排列于空間的幾何點(diǎn)。4.晶格晶格用一系列平行直線將陣點(diǎn)連接起來，形成一個三維的空間格架三種常見的晶體結(jié)構(gòu)。5.晶胞晶胞從晶格中選取一個能夠完全反映晶格特征的最小幾何單元來研究晶體結(jié)構(gòu)。6.晶格常數(shù)晶格常數(shù)為了描述單位晶胞的大小和形狀，以單位晶胞角上的某一陣點(diǎn)為原點(diǎn)，以該單位晶胞上過原點(diǎn)的三個棱邊為三個坐標(biāo)軸X、Y、Z（稱為晶

8、軸），則單位晶胞的大小和形狀就由這三條棱邊的長度a、b、c描述，稱為晶格常數(shù)。7.軸間夾角軸間夾角通常α、β和γ分別表示YZ軸、ZX軸和XY軸之間的夾角α、β、γ。晶格常數(shù)（a、b、c）和軸間夾角（α、β、γ）是描述晶體結(jié)構(gòu)的6個參數(shù)。面心立方結(jié)構(gòu)“fcc”，體心立方結(jié)構(gòu)“bcc”，密排六方結(jié)構(gòu)“hcp”。七、單晶體與多晶體七、單晶體與多晶體由很多晶粒組成的，叫多晶體。晶粒之間的界面稱為晶界。每一晶粒解度為2.11wt%C，發(fā)生于114

9、8℃，碳多存在于面心立方γ結(jié)構(gòu)的八面體空隙。奧氏體與γFe均具有順磁性。)2.鐵碳化合物鐵碳化合物(Fe3C稱為滲碳體，是一種具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物，其中含碳6.69wt%，其硬度很高，塑性幾乎為零。)3.在PSK水平線（727℃）發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是鐵素體F和滲碳體Fe3C的機(jī)械混合物，稱為珠光體珠光體，用符號P表示。所有含碳量超過0.0218%的鐵碳合金都發(fā)生這個轉(zhuǎn)變。共析轉(zhuǎn)變溫度通常稱為A1溫度。4.由于馬氏體馬氏體相變的溫

10、度低，相變速度快，只發(fā)生鐵的晶體結(jié)構(gòu)的變化，而碳原子來不及重新分布，被迫保留在馬氏體中，其碳含量與母相奧氏體相同，因此馬氏體是碳在αFe中的過飽和固溶體，具有體心正方結(jié)構(gòu)。大量碳原子的過飽和造成原子排列發(fā)生畸變，產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力，因此馬氏體具有高的硬度和強(qiáng)度。馬氏體中的碳含量越高，其硬度和強(qiáng)度越高，但脆性越大。另外，由于發(fā)生馬氏體相變時伴有體積膨脹，馬氏體相變結(jié)束時總有少量奧氏體被保留下來，這部分奧氏體稱為殘余奧氏體，用γ’或A’表示。馬

11、氏體是鋼中組織中的硬馬氏體是鋼中組織中的硬度之冠度之冠十六、鋼的非平衡組織及十六、鋼的非平衡組織及C曲線曲線碳鋼經(jīng)退火、正火可得到平衡或接近平衡組織，經(jīng)淬火得到的是非平衡組織。奧氏體在臨界點(diǎn)以上為穩(wěn)定相，臨界點(diǎn)以下為不穩(wěn)定相。常把臨界點(diǎn)以下存在且不穩(wěn)定的奧氏體稱為“過冷奧氏體”。描述過冷奧氏體恒溫冷卻時的溫度時間相變曲線稱為恒溫冷卻轉(zhuǎn)變曲線，簡稱TTT曲線。因其形狀像英文字母“C”，故又稱C曲線。十七、針狀馬氏體與下貝氏體的區(qū)分十七、針

12、狀馬氏體與下貝氏體的區(qū)分針狀馬氏體在一個奧氏體晶粒內(nèi)下貝氏體則不一定針狀馬氏體針葉之間往往呈60或120度，下貝氏體無一定度數(shù)針狀馬氏體針葉之間往往呈齒狀或垳架狀且針葉不互相穿透下貝氏體針葉隨機(jī)分布象竹葉一樣交叉穿透。不同溫度產(chǎn)生的不同的相變組織，貝氏體是在中溫等溫下轉(zhuǎn)變的亞穩(wěn)態(tài)組織，由鐵素體和彌散的碳化物組成；上貝氏體就是在相對高溫區(qū)相變的；其外觀形貌似羽毛狀，也稱羽毛狀貝氏體。沖擊韌性較差，馬氏體已經(jīng)解釋的很清楚了，就不多說了；二者

13、之間的主要區(qū)別就是不同溫度，不同形態(tài)，上貝氏體是要盡量避免產(chǎn)生的不良組織，而有的馬氏體是我們需要獲得的一種組織。十八、獲得全馬氏體的基本條件及結(jié)構(gòu)鋼中加入合金元素的主要目的十八、獲得全馬氏體的基本條件及結(jié)構(gòu)鋼中加入合金元素的主要目的形成馬氏體的條件：冷卻速度大于馬氏體的臨界冷卻速度，即：VVk。在結(jié)構(gòu)鋼中，加入合金元素的主要目的是為了提高鋼的淬透性。十九、什么叫回火組織？回火組織有哪些？十九、什么叫回火組織？回火組織有哪些？回火是將淬火