第一章
刚度：材料抵抗弹性变形的能力。
强度：材料抵抗变形和断裂的能力。指标： 抗拉强度??b—材料断裂前承受的最大应力。 屈服强度 ??s—材料产生微量塑性变形时的应力 条件屈服强度??0.2—残余塑变为0.2%时的应力。
疲劳强度??-1—无数次交变应力作用下不发生破坏的最大应力。 塑性：材料断裂前承受最大塑性变形的能力。指标为、。 硬度：材料抵抗局部塑性变形的能力。
冲击韧性：材料抵抗冲击破坏的能力。指标为αk.
工艺性能包括：铸造性能 锻造性能 切削性能 焊接性能 热处理性能
1、铸造性能：液态金属的流动性、收缩和缩孔倾向、偏析倾向。 2、锻造性能：成型性与变形抗力。 3、切削性能：对刀具的磨损、断屑能力及刀具的寿命。 4、焊接性能：产生焊接缺陷的倾向。 5、热处理性能：淬透性、回火稳定性、二次硬化、回火脆性。
第二章 金属的晶体结构与结晶
晶体：物体内部的原子 （或分子）在三维空间中 ，按一定规律作周期性排列的固体；非晶体排列则不具规律。
晶格：用假想的直线将原子中心连接起来所形成的三维空间结构，即表示原子排列规律的空间格架，或称为空间点阵。原子中心即直线的交点称结点。
晶胞：晶格中能完全反映晶格特征（代表原子排列规律）的最小几何单元。 晶面：在晶格中由一系列原子所构成的平面。 晶向：晶格中任意两原子之间连线所指的方向。 多晶体结构：由多个晶粒组成的晶体结构。
晶粒：组成金属的方位不同、外形不规则的小晶体.
晶界：晶粒之间的交界面。特点: 原子排列不规则；阻碍位错运动；熔点低；耐蚀性低；产生内吸附；是相变的优先形核部位。
缺陷：晶体（晶格）中原子（或离子，分子）周期性排列给规律改变的位置。 点缺陷：晶格空位，置换原子，间隙原子。强度，硬度，电阻增加。 亚晶界增多，即亚晶越细，金属的屈服强度将增大。
同素异构转变：物质在固态下晶体结构随温度而发生变化的现象。
固态转变的特点：①形核部位特殊；②过冷倾向大;③伴随着体积变化。
变质处理：生产中往液态金属中加入一定量的难熔物质，借以增加单位体积中的晶核数，而达到细化晶粒的目的。 自发形核：液体内部自发产生的
非自发形核：依附外来杂质而生成的形核 增加非自发形核数量，阻止晶核长大
组织：材料内部所有的微观组成总称为（显微）组织
第三章 合金的结晶与相图
合金 ——由两种或两种以上的金属非金属经冶炼所形成的具有金属特性的物质。 组元——指组成合金的最基本、能够独立存在的单元，可以是单质也可以是化合物。（结构相同，化学成分一定范围内有界面分开）
相——合金中具有同一聚集状态、同一结构和性质的均匀组成部分。
组织——观察到的由形态、尺寸不同和分布方式不同的一种或多种相构成的总体。 固溶体：合金在固态时，组元之间相互溶解，形成在某一组元晶格中包含有其它组元原子的新相，这种新相称为固溶体。
置换固溶体：溶质原子代替了部分溶剂晶格中的某些结点位置形成的固溶体。 间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂晶格的间隙中而形成的固溶体。
固溶强化：通过形成固溶体，使得金属材料的强度、硬度升高，塑性、韧性下降的现象。
金属化合物：各种元素发生相互作用而形成一种具有金属特性的物质。与组成元素晶体结构均不相同的固相.（高硬度、高脆性、高熔点）
弥散强化：第二相颗粒越细，数量越多，分布越均匀,合金的强度、硬度越高，塑韧性略有下降的现象。
合金的相结构：固溶体，金属化合物
合金系：给定的组元按不同的比例配制的一系列不同成分的合金。
平衡组织：合金缓慢冷却时，原子充分扩散，合金中的各相成分均匀，这些相成为平衡相。它们组成的组织称为平衡组织。
相图：用图解的方法表示合金系中合金状态、温度和成分之间的关系。
匀晶相图：两组元在液态和固态时均能以任何比例互溶，这种合金系的相图称为二元匀晶相图。
枝晶偏析：实际生产过程中，由于冷却速度较快，原子扩散不均匀，使得先结晶的固溶体含高熔点的组元较多，后结晶的含低熔点的组元较多，这种在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象称为枝晶偏析。
比重偏析：因液固两相的比重不同而造成的化学成分不均匀的现象。铸件上下部分的化学成分不一样。
共晶体铸造性能最好，没有偏析，流动性好；铸件致密性好，熔点又最低。
第四章 铁碳合金
铁素体：C在a-Fe中的间隙固溶体（bcc），性能和纯铁相近
奥氏体：C在γ-Fe中的间隙固溶体，强度硬度较低，塑性较好，易于锻压成型。 马氏体：C在a-Fe中的过饱和固溶体
渗碳体：铁和碳形成的金属化合物，化学成分一定 6.69%C，高熔点、高硬度、高脆性。一次渗碳体条状，二次渗碳体网状，三次渗碳体网状，共析渗碳体片状，共晶渗碳体基体
莱氏体：奥氏体（A）和渗碳体（Fe3C）组成的机械混合物。性能---硬度高，塑性差。蜂窝状，以渗碳体为基
工业纯铁：含碳量小于0.0218%的铁碳合金。
第五章 金属的塑性变形与再结晶
塑性变形的形式：滑移和孪生。金属常以滑移方式发生塑性变形。
塑性加工：金属材料通过外力作用下产生塑性变形，获得所需形状、尺寸、组织和性能。方式：锻压、轧制、挤压、拉拔、冲压
滑移：在切应力作用下，晶体的一部分沿一定的晶面（滑移面）上的一定方向（滑移方向）相对于另一部分发生滑动的过程。
滑移的特点：
滑移只能在切应力的作用下发生。产生滑移的最小切应力称临界切应力。 滑移是晶体内部位错运动的结果，是通过滑移面上位错的运动来实现的。
晶体通过位错运动产生滑移时，只在位错中心的少数原子发生移动，它们移动的距离远小于一个原子间距，因而所需临界切应力小，这种现象称作位错的易动性。
滑移时，晶体两部分的相对位移量是原子间距的整数倍。
滑移常沿晶体中密排面（原子排列密度最大的晶面）和其上的密排方向发生。因原子密排面和密排方向之间原子间距最大，结合力最弱，产生滑移所需切应力最小。沿其发生滑移的密排面和密排方向分别叫做滑移面和滑移方向。一个滑移面和一滑移方向组成一个滑移系。 晶格 滑移面 滑移方向 滑移系 体心立方 6 2 12 面心立方 4 3 12 密排六方 1 3 3 滑移系越多，其他条件相同时，该金属塑性越好，其中滑移方向作用更大，因此面心立方晶格的塑性最好，而密排六方的塑性相对最差。
滑移的同时伴随着晶体的转动有两种：滑移面向外力轴方向转动和滑移面上滑移方向向最大切应力方向转动。
滑移的机理：借助位错运动,在滑移面上沿滑移方向进行
孪生是指在切应力作用下晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面（孪生面）和晶向（孪生方向）发生切变的变形过程。发生切变的部分称孪生带或孪晶，沿其发生孪生的晶面称孪生面。孪生的结果使孪生面两侧的晶体呈镜面对称
与滑移相比：孪生使晶格位向发生改变；所需切应力比滑移大得多, 变形速度极快, 接近声速。孪生时相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距。
密排六方晶格金属滑移系少，常以孪生方式变形。
体心立方晶格金属只有在低温或冲击作用下才发生孪生变形。
面心立方晶格金属，一般不发生孪生变形，但常发现有孪晶存在，这是由于相变过程中原子重新排列时发生错排而产生的，称退火孪晶。
晶界阻碍位错运动：晶界上原子排列很不规则，阻碍位错的运动，使变形抗力增大。 金属晶粒越细，晶界越多，晶界总面积越大，位错障碍越多；需要协调的具有不同位向的晶粒越多，使得金属塑性变形的抗力越高。金属的强度就越大。
晶粒分批逐次变形：滑移时，软位向（滑移方向接近最大切应力方向）晶粒先开始，硬位向（滑移方向与最大切应力方向偏差最大）晶粒后滑移。变形分散在材料各处。
晶粒越细，单位体积内同时参与变形的晶粒数目越多,变形越均匀、分散，减少了应力集中，推迟裂纹形成和发展，在断裂前将发生较大塑性变形，金属塑性提高。
晶粒细，金属的强度高，塑性好，断裂时需要消耗较大的功，因而韧性好。（细晶强化）
固溶强化原因：合金的组成相为固溶体时，溶质原子会造成晶格畸变，增加滑移抗力，产生固溶强化。溶质原子还常常分布在位错附近，增加了位错附近的晶格畸变，使位错易动性减小，形变抗力增加，强度升高。
弥散强化（第二相强 =化）原因：合金的组织由固溶体和弥散分布的金属化合物（称第二相）组成时，第二相硬质点成为位错移动的障碍物。在外力作用下，位错线遇到第二相质点时发生弯曲，在第二相质点周围留下一个位错环，位错通过。第二相硬质点的存在增加了位错移动的阻力，使滑移抗力增加，从而提高了合金的强度。
加工硬化产生原因：金属发生塑性变形时，位错密度增加，位错间的交互作用增强，相互缠结，造成位错运动阻力的增大，使变形抗力提高；另一方面由于晶粒破碎细化，强度得以提高。
微观机制：
随着变形的进行，位错密度增加，产生位错交结，阻止了位错的运动。此外晶体中存在的夹杂物及沉淀也会阻止位错的运动；另一方面位错密度增加，使材料的延展性提高，位错的缠结在材料的内部形成胞状结构，提高了金属的硬度，即加工硬化。
金属经过冷塑变形后，组织和性能发生什么变化： 1. 形成纤维组织
2. 晶粒破碎，位错密度增加，大量位错堆积在局部区域形成亚结构 3. 每个晶粒的晶格位相趋于大体一致，产生织构现象 性能：
1. 产生加工硬化 2. 产生各向异性
3. 电阻增加，耐腐蚀性降低
4. 产生残余内应力，严重时导致零件的变形和开裂。
残余内应力：外力去除后，金属内部残留下来的平衡内应力。由于金属在发生塑性变形时，金属内部变形不均匀，位错、空位等晶体缺陷增多，金属内部会产生残余应力。残余内应力会使金属的耐蚀性降低，严重时可导致零件变形或开裂。
第一类内应力平衡于表面与心部之间 (宏观内应力)。
第二类内应力平衡于晶粒之间或晶粒内不同区域之间 (微观内应力)。 第三类内应力是由晶格缺陷引起的畸变应力。
内应力的存在，使金属耐蚀性下降，引起零件加工、淬火过程中的变形和开裂。因此，金属在塑性变形后，通常要进行退火处理，以消除或降低内应力。
回复：变形后金属在较低温度进行加热，
作用：晶粒内部位错等缺陷减少，晶格畸变程度减轻。晶粒仍保持变形后的形态，显微组织不发生明显的变化。其强度、硬度略有下降，塑性略有提高，但内应力、电阻率等显著下降。
工程应用：利用回复过程对变形金属进行去应力退火，以降低残余应力，保留加工硬化效果。
再结晶：变形后的金属在较高温度加热时，被拉长或压扁、破碎的晶粒通过重新形核、长大变成新的均匀、细小的等轴晶，称为再结晶。
强度硬度明显降低，塑性韧性明显提高，加工硬化现象消除，物理化学性质基本上恢复到变形前的水平。
再结晶条件：冷塑性变形
再结晶温度：发生再结晶的最低温度。纯金属的最低再结晶温度T再≈0.4T熔
生产上用经过大变形量（70%以上）的冷塑性变形的金属，经一小时加热后能完全再结晶的最低温度表示。
影响再结晶温度的因素：
（a）预先变形程度，预先变形程度越大, 金属的晶体缺陷就越多，组织越不稳定，最低再结晶温度越低。当变形度达到一定值后，再结晶温度趋于某一稳定值。
（b）金属的熔点越高, 最低再结晶温度也越高。
（c）杂质和合金元素，杂质和合金元素（高熔点元素）阻碍扩散和晶界迁移，可显著提高最低再结晶温度。
（d）再结晶加热速度和保温时间。再结晶是一个扩散过程，需要一定时间才能完成。提高加热速度会使再结晶推迟到较高温度发生。保温时间越长, 再结晶温度越低。
影响再结晶后的晶粒度：
（a）加热温度。加热温度越高，原子扩散能力越强，则晶界越易迁移，晶粒长大
越快。
（b）预先变形度。 晶粒长大
再结晶完成后，若继续升高加热温度或延长保温时间，将发生晶粒长大，这是一个自发的过程。使金属的强度、硬度、塑性、韧性等性能显著降低。
冷加工使内应力增加，耐蚀性下降，提高。 热加工：形成纤维组织、带状组织
纤维组织使热加工金属产生各向异性，加工零件时应考虑使流线方向与拉应力方向一致。
第六章 钢的热处理
热处理是将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却，以改变材料整体或表面组织，从而获得所需性能的工艺。热处理可大幅度地改善金属材料的工艺性能和使用性能，
大多数热处理工艺都要将钢加热到临界温度以上，获得全部或部分奥氏体组织，即进行奥氏体化。
奥氏体形成的四个阶段：A晶核形成，A晶粒长大，残余渗碳体溶解，A成分均匀化。
工程材料 - 图文
