材料的性能
1材料的性能分为使用性能（力学性能、物理性能、化学性能）和工艺性能（铸造、锻压、热处理、切削加工）。 2材料的力学性能：材料在外力作用时所表现的性能（强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度）。 材料在外力作用下将发生形状和尺寸的变化叫变形。外力去除后能恢复的叫弹性形变，不能恢复的叫塑性形变。
3评价材料的力学性能最简单有效的方法是测定材料的拉伸曲线。在弹性形变范围内，应力与应变的比值叫弹性模量E（即OA的斜率）；其物理意义是产生单位弹性形变时所需应力的大小；是材料最稳定的性质之一；它的大小主要取决于材料的本性，除随温度升高二逐渐降低外，其它强化材料的手段对其影响很小。材料受力时抵抗弹性形变的能力叫强度，其指标量为弹性模量，一般可用增加横截面积或改变截面形状的方法提高零件的刚度。
4材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力叫强度，其中以拉伸试验测得的屈服强度和抗拉强度应用最多。塑性变形发生而应力不增加叫屈服，反映材料抵抗永久变形的能力，是最重要的零件设计指标之一。抗拉强度反映材料抵抗断裂破坏的能力，也是零件设计和材料评价的重要指标。
5塑性是材料受力破坏前承受最大塑性变形的能力，指标为伸长率和断面收缩率。材料的韧性指材料从变形到断裂整个过程所吸收的能量，即拉伸曲线与横坐标所包围的面积。 6硬度是材料抵抗局部塑性形变的能力：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度。 布氏硬度的优点：测量误差小，数据稳定；缺点是压痕大，不能用于太薄件。
洛氏硬度优点：操作简便，压痕小，适用范围广，可用于成品件的检验，缺点是测量结果分散度大，重复性差，各标尺的洛氏硬度值不能互相比较。
维氏硬度：有以上两者的优点，既可测量由极软到极硬的材料，又能相互比较。缺点是需要在显微镜下测量压痕的尺寸，操作不如洛氏简便。
7冲击韧性：材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。冲击吸收能量为冲击韧性的度量，冲击韧性随温度的下降而下降。疲劳强度 σ-1：材料经受多次对称循环交变应力作用而不发生破坏的最大应力值 疲劳强度：
8材料的物理性能：密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性、磁性。化学性能：耐腐蚀性、抗氧化性。
材料的结构
晶体与非晶体
1晶体：原子在三维空间规则排列的固体。非晶体：原子在三维空间呈无序排列的固体。金属在特定条件下形成非晶体叫金属玻璃。晶体有固定熔点，原子有序，其各个方向原子密度不同，具有各向异性。非晶体无固定熔点，原子无序排列，具有各向同性。晶体和非晶体可相互转化，非晶态金属加热到一定程度转变成晶态金属叫晶化
2晶格：通过金属原子(离子)的中心划出许多空间直线，这些直线将形成空间格架。这种格架称为晶格。晶胞：由于晶体中原子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。 晶格常数：晶胞各边的尺寸a、b、c。晶胞的大小和形状通过晶格常数和各棱边之间的夹角α、β、γ来描述。立方晶系和六方晶系最重要。
3晶胞中原子密度最大方向上相邻原子间距的一半称为原子半径，处于不同晶体结构中的同种原子的半径是不同的。一个晶胞中所包含的原子数目叫晶胞原子数，晶胞中原子本身所占有的体积百分数叫致密度，晶体中与任一原子距离最近且相等的原子数目叫配位数，配位数越大的晶体致密度越高。晶体中各方位上的原子面叫晶面，各方向上的原子列叫晶向。 4确定晶面指数的步骤： 5晶向指数的步骤： 金属的结构
1金属键没有方向性和饱和性，在纯金属中最典型的有立方体系（面心立方结构、体心立方结构）和六方体系（密排立方结构） 2体心立方结构的金属： 计算：
面心立方晶格金属： 计算：
密排立方结构金属： 计算：
3晶体中不可避免的存在着许多不完整的部位，这些部位叫晶体缺陷。
点缺陷：空间三维尺寸都很小的缺陷如空位、间隙原子、置换原子；使金属电阻率增加，强度，硬度升高，塑性，韧性下降。 线缺陷：晶体中的位错；（刃型位错和螺型位错）；金属的塑性变形主要由位错引起，阻碍位错运动是强化金属的主要途径，减少和增加位错密度都可以提高金属的强度。
面缺陷：晶体中一维尺寸很小，另两维尺寸很大的缺陷，主要有晶界和亚晶界。如果一块晶体内部的晶格方位完全一致，这种晶体叫单晶体，否则叫多晶体。
4金属或合金中，凡成分相同、结构相同，并与其他部分有界面分开的均匀组成部分叫相。金属材料可以是单相的，也可以是多相的，根据结构特点不同，可将合金中的相分为固溶体和金属化合物两类。
固溶体分为置换固溶体和间隙固溶体。
材料的凝固
1结晶是由一种相（液相）转变为另一种相（固相）的过程。结晶过程是晶核形成和晶核长得的过程。
2结晶的热力学条件：无论是液体还是晶体，其自由能均随温度升高而降低，且液体自由能下降的速度更快。理论结晶温度：两条自由能曲线的交点温度T0。
3纯金属的结晶过程
晶核的形成方式有自发形核和非自发形核，在实际结晶过程中它们同时存在，但以后者为主。 晶核长得的方式有均匀长大和树枝状长大。实际金属结晶时冷却速度较大，因此以树枝形式长大。
同素异构转变
1铁的同素异构转变
2固态转变的特点发生固态转变时，形核一般在某些特定部位发生；由于固态下扩散困难，因此过冷倾向大，固态相变组织通常比结晶组织细；固态转变往往伴随着体积的变化，因而易产生很大的内应力，使材料发生变形或开裂。相图是表示合金系中各合金在极其缓慢的冷却的条件下结晶过程的简明图解，又称状态图或平衡图。组成合金的最简单、最基本、能够独立存在的物质叫组元，既不发生分解又不发生任何反应的化合物也可看做组元，如Fe3C
3二元相图的建立
结晶开始点的连线叫液相线，终了点的连线叫固相线。
4二元相图的分析及计算 1）二元匀晶相图
杠杆定律只适用于两相区
2）二元共晶相图
3）二元包晶相图
铁碳合金相图
1铁碳合金的组元和相
铁碳合金相图的分析
铁碳合金平衡结晶过程
含碳量对铁碳合金组织和性能的影响
1铁素体强度、硬度低、塑性好，而渗碳体则硬而脆，亚共析钢随含碳量增加，珠光体含量增加，由于珠光体的强化作用，钢的强度，硬度升高，塑性、韧性降低。
含碳量对工艺性能的影响：
切削加工性能，可锻性，铸造性能，焊接性能，热处理性能
工业用钢
1按化学成分分为碳素钢和合金钢。碳素钢分为低碳钢 、中碳钢 高碳钢 。合金钢分为低合金钢 高合金钢 中合金钢 钢按质量以磷、硫的含量分普通优质钢、优质钢、高级优质钢、特级优质钢。 按冶炼所用的炼钢炉分平炉钢、转炉钢和电炉钢。根据冶炼时的脱氧方法和脱氧程度分沸腾钢、镇静钢、半镇静钢。沸腾钢在冶炼时脱氧不充分，浇注时碳与氧反应发生沸腾，这类刚一般为低碳钢，其塑性好、成本低、成材率高，但组织不致密，主要用于制造用量大的冷冲压零件，如汽车外壳、仪器仪表外壳等。镇静钢脱氧充分，组织致密，但成材率低。 按退火组织分亚共析钢、共析钢、过共析钢。按正火组织分珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢和莱氏体钢。按用途分结构钢、工具钢和特殊性能钢，结构钢包括工程用钢和机器用钢。工具钢包括模具钢、刃具钢和量具钢。特殊性能钢包括不锈钢、耐热钢。 2钢的编号：
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