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《工程材料》复习 第一章 金属的力学性能 金属材料的性能可分为： 　　 机械性能：金属材料在不同性质外力作用下表现的抵抗能力，也称力学性能。如：弹性、塑性、强度、硬度、韧性等。 物理性能：如导电性、导热性、热膨胀性、熔点、磁性、密度等。 化学性能：如耐酸碱、耐腐蚀、抗氧化。 　 以上三种性能统称为使用性能 工艺性能：材料在加工制造中表现出的性能，显示了加工制造的难易程度，如：铸造性，锻造性，焊接性，切削加工性，热处理性等。 2.刚度：将材料抵抗弹性变形的能力称为刚度。 弹性模量：弹性下应力与应变的比值,表示材料抵抗弹性变形的能力。即： E=σ / ε 材料的E越大，刚度越大； E对组织不敏感； 零件的刚度主要决定于E，也与形状、截面等有关。 (2)抗拉强度：试样在断裂前所能承受的最大应力。 它表示材料抵抗断裂的能力。 是零件设计的重要依据；也是评定金属强度的重要指标之一。 冲击韧性( notch toughness ): 疲劳强度( fatigue strength ): 表示材料经无数次交变载荷作 用而不致引起断裂的最大应力值。 第二章 材料的凝固 内容: 金属的晶体结构 合金的晶体结构 实际金属的晶体结构 目的: 掌握晶体结构及其对材料的物理化学性能、力学性能及工艺性能的影响，为后续课程的学习做好理论知识的准备 晶格、晶胞、晶格常数 1、晶格 为了便于表明晶体内部原子排列的规律，把每个原子看成是固定不动的刚性小球，并用一些几何线条将晶格中各原子的中心连接起来，构成一个空间格架，各原子的中心就处在格架的几个结点上，这种抽象的、用于描述原子在晶体中排列形式的几何空间格架，简称晶格。 2、晶胞 由于晶体中原子有规则排列且有周期性的特点，为了便于讨论 通常只从晶格中，选取一个能够完全反映晶格特征的、最小的几何单元来分析晶体中原子排列的规律，这个最小的几何单元称为晶胞 ，整个晶格就是有许多大小、形状和位向相同的晶胞在空间重复堆积而成的。 3、晶格常数 在晶体学中，通常取晶胞角上某一结点作为原点，沿其三条棱边作三个坐标轴X、Y、Z，并称之为晶轴，而且规定坐标原点的前、右、上方为轴的正方向，反之为反方向，并以棱边长度 和棱面夹角 来表示晶胞的形状和大小 。 金属中常见晶格 1、体心立方晶格 晶胞中实际原子数为8×1／8＋1＝2（个）。具有体心立方晶格的金属有 、 等。 2、面心立方晶格 面心立方晶胞中原子数为8×1／8＋6×1／2＝4（个）。 具有面心立方晶格的金属有 、 等。 3、密排六方晶格 密排六方晶胞中原子数为12×1／6＋2×1／2＋3＝6（个）。具有密排六方晶格的金属有Mg 、Zn 。 晶体结构的致密度 晶体结构的致密度是指晶胞中原子所占体积与该晶胞体积之比，可用来原子排列的紧密程度进行定量比较。 在体心立方晶胞中，含有2个原子。这2个原子的体积为2×（4／3）πr3，式中r为原子半径 。故体心立方晶格的致密度为： 2个原子的体积与晶胞体积之比等于0.68。 这表明在体心立方晶格中，有68％的体积被所占据，其余为空隙。同理亦可求出面心立方及密排立方晶格的致密度为0.74。显然，致密度数值越大，则原子排列越紧密。所以，当铁由面心立方晶格变为体心立方晶格时，由于致密度减小而使体积膨胀。 合金的晶体结构 （一）、合金的基本概念 由两种或两种以上的金属元素或金属元素与非金属元素组成的具有金属特性的物质，称为合金。 组成合金的最基本的、独立的物质叫做组元。组元通常是纯元素。 合金中，具有同一化学成分且结构相同的均匀部分叫做相。 合金的性能一般都是由组成合金的各相成分、结构、形态、性能和各相的组合情况——组织所决定的。 （二）、合金的相结构 由于组元间相互作用不同，固态合金的相结构可分为固溶体和金属化合物两大类。 1、固溶体 合金在固态下，组元间能够互相溶解而形成的均匀相称为固溶体。 不管溶质原子处于溶剂原子的间隙中或者代替了溶剂原子都会使固溶体的晶格发生畸变，使塑性变形抗力增大，结果使金属材料的强度、硬度增高。这种通过溶入溶质元素形成固溶体，使金属材料的强度、硬度升高的现象，称为固溶强化。 固溶强化是提高金属材料力学性能的重要途径之一。实践表明，适当控制固溶体中的溶质含量，可以在显著提高金属材料的强度、硬度的同时，仍能保持良好