工程材料按课本顺序总结.doc

1. 力学性能包括:强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度。2. 材料在加工使用过程中所受外力称为载荷，载荷按性质分可分为静载荷、冲击载荷、疲劳载荷；按作用方式分可分为拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转载荷五类。3. 载荷面积上的应力=F/S，单位Pa。4. 材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度，用应力表示。5. 金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排立方晶格。6. 配位数：晶格中与任一原子处于相等距离且距离最近的原子数。7. 结晶：物质从液体状态转变为固体晶体的过程。8. 变质（孕育）处理：在液体金属中有意制造人工晶核以细化组织。9. 同素异晶转变：金属在固态下随温度由一种晶格转变为另一种晶格的现象。10. 同素异晶体：由同素异晶转变所得到的不同劲歌的晶体。11. 获得细晶粒的结构：一、提高金属的过冷度；二、进行变质处理；三、采用震动方法。12. 在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称为相。13. 合金组元通过溶解形成的一种成分和性能均匀的且结构与组元之一相同的固相称固溶体。14. 按溶质原子在溶剂中的溶解度，固溶体分为有限固溶体和无限固溶体。15. 晶格畸变增大错位运动的阻力，使金属滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度，这种通过形成固溶体使金属强度硬度提高的现象称为固溶强化。16. 合金组元相互作用形成的晶格结构和特性完全不同于任一组员的新相称为化合物。17. 见习化合物是过渡族金属元素鱼氢、氮、碳、硼等原子半径较小的元素形成的金属化合物。18. 两组元在也太时无限互溶，在固态时也无限互溶，且形成单相固溶体，所构成的相图称为二元匀晶相图。19. 当两组元在液态时无限互溶，在固态时有限互溶，而且发生共晶反应，所构成的相图称为二元共晶相图。20. 当两组元在液态时无限互溶，在固态时有限互溶，切发生包晶反应，所构成的相图称为二元包晶相图。21. 共晶反映：由一种成分固定的液相在恒温下同时结晶出两种成分和结构都不相同的新的固相的过程。Ldc+e22. 包晶反应：由一种液相与一种固相在恒温下相互作用而转变为另一种固相的过程。c+Lde。23. 共析反应：有某种均匀一致的固相中同时析出两种化学成分和晶格结构完全不同的新固相的转变过程。+24. 纯铁的熔点或凝固点为1538，1394-1538时呈体心立方晶格，912-1394时，呈面心立方晶格，912以下时，呈体心立方晶格。25. 铁素体：碳溶于-Fe中形成的间隙固溶体，符号F，室温下，wc约为0.218%（最大），其性能与纯铁相似，强度和硬度较低，塑性和韧性好，770以下具有铁磁性，以上则失去铁磁性，结构为体心立方晶格。26. 奥氏体：碳溶于-Fe中形成的间隙固溶体，符号A面心立方晶格。727时溶碳量为wc=0.77%，1148时溶碳量最大，wc=2.11%，非铁磁性。27. 渗碳体：铁和碳形成的一种具有复杂晶格的间隙固溶化合物，Fe3C渗碳体中碳的含量为6.69%熔点为1227%，硬度很高，塑性和韧性几乎为零，脆性较大。28. 石墨：Fe3C合金中的游离存在的碳，符号C，简单六方晶格，强度、塑性、硬度都很低。29. 珠光体:由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，符号P，碳含量0.77%双相组织。30. 莱氏体：碳含量4.3%的液态铁碳合金冷却到1148时，由液态中同时结晶出的奥氏体和渗碳体的机械混合物称为莱氏体，符号Ld，727以下由珠光体和渗碳体组成的机械混合物称为变态莱氏体，Ld31. 铁碳合金的分类:1、 工业纯铁：wc0.0218%2、 钢：0.0218wc2.11%（1） 亚共析钢：0.0218%-0.77%（2）共析钢：0.77%（3）过共析钢：wc0.77%3、 白口铁：2.11%wc6.69%（1） 亚共晶白口铁：2.11%-4.3%（2）共晶白口铁：wc=4.3%（3）过共晶白口铁：4.3%-6.69%32. 强度是一个对组织形态很敏感的性能指标。33. 锰：可清除FeO，降低钢的脆性，对钢有益。 硅：可清除FeO，他能提高钢的强度、硬度、降低钢的塑性和韧性，也可使Fe3C稳定性下降，促进Fe3C分解产生石墨，产生黑脆现象。 硫：使钢材出现热脆性。 磷：使钢材出现冷脆。 氧：对钢不利，含氧量增加会使钢材的强度、塑性下降。 氮：铁素体溶氮能力很低，200-250加热会发生氮化物析出(时效现象)使钢的硬度、强度提高，塑性下降。 氢：钢中溶氢会引起钢的氢脆、白点等缺陷。34. 碳素钢的分类：1、 按钢的质量分（品质）：普通钢wp0.045% ws0.05%；优质钢wp0.035% ws0.035%；高级优质钢wp0.03% ws0.02%。2、 按用途分:碳素结构钢、碳素工具钢、铸钢。3、 按钢中碳含量分：低碳钢wc0.25%，中碳钢0.25%wc0.60%，高碳钢wc0.60%。4、 按冶炼方法：沸腾钢F、镇静钢Z、半镇静钢b、特殊镇静钢TZ。35. 碳素钢命名方法：Q235-AF：“Q”代表屈服点，“235”表示屈服点，s235MPa，“A”质量等级，“F”表示脱氧不完全（即沸腾钢）。36. 优质碳素结构钢牌号用钢中平均碳的质量分数的万倍值，45钢wc=0.45%，65Mn钢，wc=0.065%，wmn=0.9%-1.2%，0.8F：沸腾钢wc=0.8%。37. 变形金属受力时，其原子的相对位置发生改变，宏观上表现为形状、尺寸的变化。38. 弹性变形：当受力消除后，金属能恢复原来形状的变形。39. 塑性变形：金属因受外力而发生变形。卸载后仍不能消失的那部分变形称塑性或永久变形。40. 钢的热处理：指在固态下通过对钢进行不同的加热、保温、冷却来改变钢的组织结构，从而获得所需要性能的工艺。41. 普通热处理：退火、正火、淬火、回火。42. 表面热处理：表面淬火、表面化学热处理。43. 钢冷却时的组织转变：（1） A1-550发生珠光体转变：珠光体P，索氏体S，托氏体T，珠光体型转变是一种典型的扩散型转变。两个物理过程：一是碳原子和铁原子迁移产生高碳的渗碳体和低碳的铁素体；二是晶格重构，由面心立方的奥氏体转变成体心立方的铁素体和复杂立方的渗碳体。（2） 550-Ms发生贝氏体转变：符号“B”，分为上贝氏体、下贝氏体。44.上贝氏体：形成温度在550-350，呈羽毛状，塑变抗力较低，易引起脆裂，强度韧性均不高，生产中基本不使用。45.下贝氏体：形成温度为350-Ms，呈竹叶状，有较高的硬度和强度，还有较好的塑性和韧性，获得下贝氏体是强化钢材的重要途径之一。45.230以下发生马氏体转变：当奥氏体获得极大过冷至Ms以下时，将转变为马氏体类型组织。获得马氏体是钢件强化的重要基础。46.马氏体的晶体结构：用M表示，是碳在-Fe中的过饱和固溶体；具有体心立方晶格，c/a称为马氏体的正方度，碳的质量分数越高，正方度越大，晶格畸变也就越严重，马氏体硬度也就越高。47.马氏体的组织形态：一、板条状马氏体：二、针片状马氏体：双凸透镜状，显微组织为针片状，开始立体形态的截面，片与片之剑有较大的位相差。三、实际淬火操作时，由于加热温度比较低，奥氏体晶粒非常西校，淬火后马氏体组织也非常细小、马氏体形态在光学显微镜下难以分辨，称为隐晶马氏体。48马氏体的形态主要取决于碳的质量分数，当碳的质量分数.2%时，马氏体转变后组织全部为板条状马氏体；当高于1%时，几乎全是片状马氏体；介于0.2%-1%之间为二者混合。49.马氏体的性能:高强度高硬度。当碳质量分数到0.6%以上时，硬度变化趋于平缓。50.马氏体的塑性和韧性主要取决于碳的饱和度与亚结构。-板条状马氏体塑性韧性相当好，因为1)碳在马氏体中过饱和程度小，晶格畸变小，残余应力小，2)板条马氏体亚结构为位错-高碳片状马氏体的塑性和韧性都很差，因为：1)碳在马氏体中过饱和程度大，晶格畸变严重，残余应力大：2)片状马氏体的亚结构主要是鸾晶，减少鸾晶可提高韧性。51. 马氏体的转变特点：1.无扩散性，2.切变共格和表面浮凸，3变温形式4.高速长大52. 发生马氏体转变开始温度为Ms，终止温度为Mf点，Ms点越高，马氏体是越多，参与奥氏体越少。53. 退火：是将金属或合金加热到适当温度，保持一定温度时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。分为完全退火、球化退火、等温退火、均匀化（扩散）退火、去应力退火。54. 正火：是将刚才或钢件加热到Ac3（或Acm）以上30-50保持适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺，优先采用正火。55. 钢的淬火:将钢件加热到Ac3或Ac1相变点以上某一温度，保持一定时间，然后以大于Vk的速度冷却，获得马氏体（或）和下贝氏体组织的热处理工艺。56. 回火：将淬火后的钢再加热到不超过Ac1温度，保温一段时间，然后冷却到室温的热处理工艺。57. 回火的主要目的：1、降低脆性，消除或减少内应力2、获得工件所要求的力学性能3、稳定工件尺寸4对于退火难以软和的某些合金钢，淬火后（或正火后）在进行较高温度回火，是钢中MF，碳化物也适当球化，将硬度降低，以利切削加工，这种工艺称为调质球化。58. 1.低温回火150-250；2.中温回火350-650多用于弹簧及热锻模等处理；3.高温回火500-650。当挥霍温度高于650时，随着回火温度的升高，铁素体长大，渗碳体球化，得到的组织称为回火珠光体（回火P）。59. 非合金钢（碳素钢）的不足：1).强度和屈强比较低2)淬透性低3)高温强度低、热硬性差。4)回火稳定性差5)不能满足特殊性能要求。60. 合金钢：为了提高钢的性能，在铁碳合金中有目的的加入一定量的合金元素所获得的钢。61. 合金元素对钢回火转变的影响：1提高回火稳定性2产生二次硬化3产生回火脆性62. 常用渗碳钢1） 低淬透性渗碳钢：20Cr，20CrV，15Mn2，20MnV等首选正火2） 中淬透性合金渗碳钢:20CrMn 20CrMnTi 12Mn2TiB 20CrMnMo完全退火3） 高淬透性合金渗碳钢：18Cr2Ni4WA 20Cr2Mi4A(中合金钢) 完全退火 以20CrMnTi的变速齿轮为例：一般一般工艺路线为下料毛坯锻造正火加工齿形局部镀铜预冷淬火+低温回火喷丸精磨（磨齿）63. 合金调质钢：多数是指调质后的结构钢1） 用途 主要用于制造在重载荷下同时又受冲击载荷作用的一些重要零件，是机械结构和重要零件的主材料。2） 性能特点 要求具有高强度、高韧性相结合的良好综合力学性能。3） 成分特点1.中碳，wc一般为0.30%-0.50%，过低，回火后强度硬度低；过高，塑性韧性低。 2.主要合金元素是Cr,Mn,Ni,Si,B等，主要作用是提高淬透性；W,Mo,V,Ti可以形成稳定合金碳化物，阻止奥氏体晶粒长大，提高回火稳定性；Mo,W可防止第二类回火脆性4） 常用钢种1.低淬透性钢，如40Cr,40MnB, 2.中淬透性钢，如35CrMo,42CrMo等3.高淬透性钢，如40CrMiMo5） 热处理特点 调质钢的最终热处理为淬火后高温回火（调质处理）回火温度一般为500-650，回火应快冷，防止高温回火脆性的产生。得到回火索氏体。6） 调质钢零件的一般工艺路线：锻造正火或完全退火粗加工调质精加工（表面淬火加低温回火或氮化处理）精磨或研磨64. 合金弹簧钢常用钢种：65Mn 55Si2Mn 60Si2Mn 70SiMnA 55MnSi 60MnSi 60Si2CrA 60Si2CrVA 60Si2MnWA 50CrVA 50CrMnVA 30W4Cr2VA65. 滚动轴承钢1).钢成分特点：高碳，碳的质量分数一般在0.95%1.15%之间2).常用钢种 GCr15 GCr15SiMn 66.合金刃具钢1）热处理特点:刃具成形前进行球化退火，其最终热处理为淬火并低温回火，对量具在淬火后还应立即进行-80到-70的冷处理，使残余奥氏体尽可能转变为马氏体2）制造刀具的工艺路线（9SiCr钢园板牙为例）下料球化退火机加工淬火+低温回火磨平面抛槽开口3）常用钢种：9SiCr CrMn 67合金模具钢1) 常用钢种：尺寸小要求不高的冷作模具9Mn2V CrWMn 9SiCr GCr15，承受重载荷，形状复杂，大型模具 Cr12Cr12MoV 6Cr4Mo3Ni2WV 7Cr4W3Mo2VNb Ni18Co9Mo5TiAl2) 热处理特点：冷作模具钢的热处理特点鱼合金刃具钢类似，高碳高铬的Cr12的热处理方案有两种：1、一次硬化法