工程材料总复习知识点

1、第二章 材料的性能一、1）弹性和刚度弹性 ：为不产生永久变形的最大应力， 成 为弹性极限刚度 ：在弹性极限范围内， 应力与应变成 正比，即： 比例常数 E 称为弹性模量，它是 衡量材料抵抗弹性变形能力的指标， 亦称为刚度。2）强度屈服点 与屈服强度 是材料开始产生 明显塑性变形时的最低应力值，即：3）疲劳强度 ：表示材料抵抗交变应力的能力， 即：脚标 r 为应力比，即： 对于对称循环交变应力， r= 1 时，这 种情况下材料的疲劳代号为4）裂纹扩展时的临界状态所对应的应力场强 度因子，称为材料的 断裂韧度 ，用 KIC 表示二、材料的高温性能 ：1、蠕变的定义： 是指在长时间的恒温下、 恒应力

2、作用下， 即使应力小于该温度下的屈服点， 材料也会缓慢的产生塑性变形的现象，而导致的 材料断裂的现象称为 蠕变断裂2、蠕变变形与断裂机理 ：材料的蠕变变 形主要通过位错滑移、原子扩散及晶界滑动等机 理进行的；而蠕变断裂是由于在晶界上形成裂纹 并逐渐扩展而引起的，大多为沿晶断裂。3、应力松弛 ：指承受弹性变形的零件， 在工作中总变形量应保持不变，但随时间的延长 而发生蠕变，从而导致工作应力自行逐渐衰减的 现象4、蠕变温度 ：指金属在一定的温度下、 一定的时间内产生一定变形量所能承受的最大应 力5、持久强度 ：指金属在一定温度下、一 定时间内所能承受最大断裂应力 第三章：金属结构与结晶三种常见金属

3、晶格： 体心立方晶格， 面心 立方晶格、密排六方晶格晶格致密度和配位数 晶面和晶向分析1、晶面指数2、晶向指数3、晶面族和晶向族4、晶面和晶向的原子密度第四章 ：二元合金相图 （计算组织组成物的相对 含量及相的相对量）1、二元合金相图 的建立2、二元合金的基本相图1）匀晶相图 （枝晶偏析： 由于固溶体一般 都以树枝状方式结晶，先结晶的树枝晶轴含高熔 点的组元较多；后结晶的晶枝间含低熔点组元较 多，故把晶内偏析又称为枝晶偏析）2）共晶相图3）包晶相图4）共晶相图3、铁碳合金铁碳合金基本相1）铁素体2）奥氏体3）渗碳体4）石墨第五章 金属塑性变形与再结晶1、单晶体塑性变形形式1）滑移2）孪生2、加

4、工硬化 ：随着变形程度的增加， 金属的 强度、硬度上升而塑性、韧性下降，即为冷变形 强化，也称 加工硬化 。3、铁 的最低再结晶温度为 4500C,故即使它 在 4000C 的加工变形仍应属于冷变形； 铅 的再结 晶温度在 00C 以下，故它在室温的加工变形为热 变形第六章：金属热处理及材料改性1、本质粗晶粒钢 ：对于碳素钢， 奥氏体晶粒随 加热温度升高会迅速长大，这类钢称为本质粗晶 粒钢2、马氏体类型的转变1）马氏体组织形态和性能： 马氏体组织形态 主要有两种基本类型：一种是板条状马氏体，也 称低碳马氏体；另一种是在片状马氏体，也称高 碳马氏体。2）马氏体性能： 马氏体塑性韧性主要取决于 碳

5、的过饱和度和亚结构。低碳板条状马氏体的韧 性塑性相当好。3、过冷奥氏体连续转变曲线图 CCT 曲线与 TTT 曲线比较： 共析钢 和过共析钢连续冷却时，由于贝氏体转变孕育期 大大增长，因而有珠光体转变区而无贝氏体转变 区。4、钢的退火和正火1）完全退火（ 15#钢板）2）球化退火（片状 Fe3C 的 T10 的钢环）3）等温退火（锻造过热 60#钢坯）4）均匀化退火（扩散退火） （成分偏析 20Cr 钢）5）去应力退火（2G 270 500 的铸造齿轮）5、钢的淬火1）钢淬火工艺 加温温度的确定 ：对于亚共析 钢，淬火温度为 Ac3 以上 30 500C 对于共析钢和过共析钢， 淬火温度为 A

6、c1 以上 30 500C6、钢的淬透性 ：是指奥氏体化后钢在淬火时 获得马氏体的能力，它是钢主要热处理性能。 （与工件大小无关 ）淬硬性也叫可硬性， 它是指钢在正常淬火条 件下，所能达到的最高硬度 （与碳质量分数有关）7、钢的回火1）回火稳定性：淬火钢在回火时抵抗强度 硬度下降的能力2）回火脆性：在某些温度范围内回火时会 出现冲击韧性下降的现象8、钢的表面淬火 ：电流频率越高，加热深度 越浅，淬火后工件淬硬层越薄。第七章 合金钢1、合金渗碳钢1）主要用于制造变速齿轮、 内燃机上凸轮轴， 活塞销（承受强烈摩擦磨损和交变应力以及冲击 载荷）2）性能特点：钢件经渗碳、淬火和低温回火 后，表面具有较

7、高的硬度和耐磨性、心部具有足 够的强度和韧性。3）化学成分的特点：含碳量： 0.1 0.25%； 合金元素： 其中 Cr Mn Ni B 的作用是提高钢的淬 透性， Mo W V Ti 的作用是为了细化晶粒、抑制 钢件在渗碳时发生过热。4）20CrMnTi 合金渗碳钢制造的汽车变速齿 轮为例下料 毛坯制造 正火 加工齿形 局部镀铜 （防渗碳） 渗碳 预冷淬火 低温回火 喷丸 磨齿 （精磨）表面 ：回火马氏体 +残余奥氏体 +碳化物中心 ：铁素体 +细珠光体 + 低碳回火马氏体锻造：为齿轮毛坯内部获得正确的流线分布和 提高组织致密度正火：为了改善锻造组织和调质硬度（ 170 210HB）以利切削

8、加工渗碳后：其心部具有高强度和足够冲击韧性的 良好配合。喷丸： 清除氧化皮， 使表面光洁， 使零件表层 压应力进一步增大，有利于提高疲劳强度精磨：提高齿面光洁度40CrNiMoA 下料 锻造 正火 粗加工 调 质 精加工 表面淬火退火（或正火）作为预先热处理，其主要目 的是为了改善锻造组织，细化晶粒，有利于切削 加工，并为随后调质处理做好组织准备2、合金调质钢1）合金调质钢 应具备较高淬透性， 调质处理 后具有较高强度与良好的塑性及韧性的配合，即 良好的综合力学性能。2）化学成分的特点 ：含碳量：一般为 0.3% 0.5%， 合金元素：主加合金元素 Cr Mn Ni Si B 等， 可提高淬透

9、性， 固溶强化铁素体； 辅加元素 W Mo V 提高回火稳定性。 Mo W 还能减轻或防止第二 类回火脆性， V 能细化晶粒3、热处理特点1）预备热处理2）最终热处理：调质钢调质处理后的组织为 回火索氏体，具有良好的综合力学性能。4、合金刀具钢化学成分的特点1）低合金刀具钢 ：含碳量 0.9% 1.1% 主加元素 Cr Mn Si ，目的是提高淬透性和回 火稳定性2）高速钢 ：加入 Cr ，提高淬透性，空冷可 获得马氏体组织。以 W18Cr4V 钢盘形齿轮铣刀生产过程为 例：下料 锻造 退火 机械加工 淬火 +回火 喷砂 磨加工 成品 （ W6Mo5Cr4V2 、W18Cr4V 三次 回火目的

10、）锻造：高速钢铸态组织中有大量的莱氏体， 只 能以锻造方法将其击碎。W18Cr4V 钢淬火温度为 1270 12800C， 淬火温度之所有这么高是因为其热硬性主要取决 于马氏体中的合金元素的含量，即高温加热时溶 入奥氏体中的合金元素量。温度越高溶于奥氏体 中的合金元素的量也越多。进行三次回火是因为 W18Cr4V 钢在淬火状 态约有 25%左右的残余奥氏体，一次回火难以消 除，经三次回火后即可以使残余奥氏体减至最低 量，后一次回火还可以消除前一次回火由于奥氏 体转变为马氏体而产生的内应力。5、不锈钢1）马氏体不锈钢 随着钢中含碳量增多，其强度、硬度以及 耐磨性提高，但腐蚀性下降Cr12MoV

11、钢中平均含铬量虽大于 11.7%， 但由于其含碳量很高，所有基体中的含铬量远低 于 11.7% ，因而 Cr12MoV 不属于不锈钢。2）奥氏体不锈钢Cr 主要作用是产生钝化，阻碍阳极反 应，增加耐蚀性。钢中加入 Ti Nb 可优先形成 TiC NbC ， 抑制 （Cr, Fe）23C6 在晶界析出，以防止晶间腐蚀 （由于晶界“贫铬”而遭受电化学腐蚀的现象） 第八章 铸铁一、由于热处理只能改变灰口铸铁的集体组织， 而不能改变其石墨片的存在状态，故可利用热处 理来提高灰口铸铁的机械性能的效果并 不大 。可锻铸铁其实不可锻造二、生产 球磨铸铁 的方法是对铁液进行球化处 理和孕育处理 第九章 有色金

12、属一、实际生产中采用 时效硬化现象 来提高铝合 金的强度。二、黄铜 ：1）（分为普通和特殊黄铜）普通黄铜：当锌 的质量百分数小于 30% 32%时，强度和塑性 都随着锌的质量分数增加而提高；当超过32%时因组织 相的出现， 塑性开始下降， 但强度还在 提高。2）、黄铜又称单相黄铜，其中 H70 、H68 又称三七黄铜，由于它强度较高，塑性特别好， 大量用作枪弹壳和炮弹筒， 有“ 弹壳黄铜 ”之称。3）、+黄铜又称两相黄铜， 其中 H60 、H59 用于制造散热器、水管、油管、弹簧等。三、钛合金1） 钛合金中元素分类： （不作要求） 稳定元素：提高钛的 转变温度的元素， 如 Al中性元素 :对钛

13、的 转变温度影响不明显的 元素，对 相起固溶强化作用，如锆 合 Sn Mg稳定元素：降低钛的 转变温度的元素， 如 钼 铌 锰 铬，2）钛合金的分类及特点 钛合金：室温强度低于 钛合金和 + 钛 合金，但高温（ 500 600 0C ）强度比后两种钛 合金高 钛合金+ 钛合金第十章 非金属材料一、聚四氟乙烯 应用广泛二、高分子材料 主要包括 合成树脂、 合成塑胶、 和合成纤维三大类。三、陶瓷 ：主要分为普通陶瓷、 特种陶瓷和金属 陶瓷。四、常用复合材料1）玻璃纤维复合材料： 第二次世界大战期间出 现了用玻璃纤维增强工程塑料的复合材料2）热固性玻璃钢3）碳纤维复合材料第十一章 工程材料的选用一、

14、失效的形式1）变形失效2 ）断裂失效3）表面损伤失效二、失效的原因1）设计失误引起的失效2 ）材料引起的失效3 ）加工引起的失效4 ）装配使用不当引起的失效第十二章 铸造一、液态合金的充型能力 ：液态合金充满铸型 型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力。二、合金的流动性 ：共晶成分合金的凝固温度 温度最低，相对来说，合金过热度大，推迟了合 金的凝固，故 流动性最好 。三、浇注条件1）浇注温度：浇注温度升高，合金的黏度下 降，且因过热度高，合金在铸型中保持流动的时 间长，故充型能力强。2）充型压力：增加直浇道的高度，可有效提 高充型能力，压力铸造、低压铸造、和离心铸造 充型能力强。四、铸件的凝固

15、方式1） 逐层凝固 糊状凝固 中间凝固 顺序凝 固 同时凝固所谓 顺序凝固 ，是采用各种工艺措施，是 铸件各部分按规定方向从一部分到另一部分逐渐 凝固，通常是向冒口方向凝固。顺序凝固使各部分的温度差增大，促进变 形和裂纹倾向，因此，它主要用于必须补缩的场 合，如铝青铜、铝硅合金和铸钢件等。同时凝固 ： 铸件相邻各部位或铸件各处 凝固开始及结束的时间相同或相近，甚至是同时 完成凝固过程，无先后的差异及明显的方向性， 称作同时凝固。主要用于普通灰口铸铁，锡青铜等。2） 缩孔与缩松 ：液态合金在冷凝过程中， 若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补 足，则在最后凝固的部位出现一些孔洞。容积较 大的

16、称为缩孔，容积细小且分散的叫缩松。五、特种铸造1 、熔模铸造：也称 “失蜡铸造”或“精密铸 造”。其工艺如下： 1）蜡模制造：压型制造，蜡 模的压制，蜡模的组装2）结壳：浸涂料，撒砂，硬化3）脱模： 脱模 ，焙烧和造型，4）浇注，落砂和清理熔模铸造 最适于高熔点合金精密铸件的成批、 大量生产。主要适用于形状复杂，难以切削加工 的小零件。六、铸件的外形设计1、设计凸台、筋条等突起部分时尽量不要妨碍 起模2、尽量减少分型面数3、避免外形侧凹4、应尽量使分型面平直5、应有结构斜度内腔设计：1、尽量不用活或少用型芯2、应利于型芯的固定和排气3、清砂方便第十三章 压力加工一、金属的可锻性 （锻造性能）

17、是衡量材料经历 压力加工的难易程度的工艺性能。其优劣常以塑性和变形抗力综合衡量。二、金属的变形规律1）体积不变规律2）最小阻力定律三、自由锻对于大型铸件， 自由锻是唯一方式。 自由锻在重 型机械制造中有特别重要的作用P325四、板料冲压 ：1、设计落料模时， 应先按照落料件确定凹模刃 口尺寸，取凹模做设计基准件，然后根据间隙 Z 确定凸模尺寸（即用缩小凸模刃口尺寸来保证间 隙值）2. 、变形工序：拉深系数（ m = d/D ）越小，表 明拉深件直径越小，变形程度越大，坯料被拉入 凹模越困难。拉深系数应该一次比一次略大，总拉深系数 等于每次拉深系数的乘积。第十四章 焊接 一、焊接方法1、熔化焊2、压力焊3、钎焊（软钎焊广泛应用于受力不大的电 子、电器仪表等工业）二、焊条：结构钢焊条可分为 酸性焊条 （抗裂 性差）碱性焊条 （对油污铁锈敏感，工艺性差）三、焊接接头 （包括焊缝金属和热影响区） 热影响区：1）熔合区位：成分及组织