机械工程材料

1、1.失效类型及原因 1.断裂失效：1).一次性加载断裂：由于载荷超过材料的强度极限而发生 2).疲劳断裂：由于交变作用力引起的低应力破坏。 3).环境引起的断裂：由于环境介质与应力共同作用引起的低应力脆断。 2.过量变形失效：过量弹性变形和过量塑性变形：由于在工作应力下产生过量的变形，零件失去 了应有的功能而引起。 3.表面损伤失效：1)磨损:零件表面在相互接触并相对运动的过程中造成的材料损失的现象 2)腐蚀：由于化学或电化学腐蚀作用而产生 3).接触疲劳：由于两个表面间在长期的接触交变应力作用而产生。2. 失效的原因：设计不合理、选材不合理、加工工艺不当、安装使用不正确。3. 选材的基本原则

2、：满足机械性能、工艺性能良好、来源方便、价格合理。4. 一般性能要求的零件：毛坯（铸造或锻造加工）热处理（正火或退火）切削加工零件5. 性能要求较高的零件：毛坯预先热处理（正火或退火）粗加工（车、铣、刨等）最终热处理（淬 火+回火处理或化学热处理、表面热处理等）精加工（磨削）零件6. 要求精密度较高的零件：毛坯预先热处理（正火或退火）粗加工最终热处理（淬火+回火处理，渗碳）半精加工（粗磨）稳定化处理或渗氮处理精加工（精磨）稳定化处理零件7. 机床齿轮可用45钢或40Cr、40MnB。下料锻造正火粗加工调质滚齿齿部高频加热表面淬火+低温回火。8. 汽车、拖拉机齿轮可用20Cr、20CrMnTi、

3、20MnVB等进行渗碳或碳氮共渗。9. 汽车后桥圆锥主动齿轮可用20CrMnTi。下料锻造正火粗加工局部镀铜渗碳、淬火+低温回火喷丸精磨零件10. 轴类零件常用优质的碳素结构钢（35钢、40钢、45钢、50钢）。较重要的截面截面较大的轴用合金钢(35CrMo、40Cr、40CrNi、40CrNiMo、40MnB)。一般在整体调质后进行表面淬火。11. 机床主轴；中等载荷、中等转速、冲击载荷不大的主轴选用45钢、40Cr、40MnB。轴颈、锥孔等摩擦部位，表面要硬化。 下料锻造正火粗加工调质半精加工局部表面淬火+低温回火磨削加工零件 载荷较大，应用20CrMnTi、38CrMoAl。并进行渗碳或

4、渗氮。 精度要求高时用38CrMoAlA渗碳钢，经调质处理后再进行渗氮处理。12. 内燃机曲轴：1.优质中碳钢和中碳合金钢（45钢、40Cr、50Mn、42CrMo、35CrNiMo）以及非调质刚（45V、48MnV、49MnVS3）。一般在调质或正火后采用中频感应淬火对轴颈进行表面强化处理。 2.球墨铸铁（QT600-2、QT700-2、QT900-2） 【锻造】下料锻造正火矫直粗加工去应力退火调质半精加工局部表面淬火+低温回 火矫直精磨零件 【铸造】铸造高温正火高温回火矫直切削加工去应力退火轴颈气体渗氮（或氮碳共渗）矫直精加工零件13. 常用的缸套材料有各种耐磨合金铸铁，如高磷铸铁、硼铸铁

5、等。铝合金气缸则常用过共晶合金作衬套。提高缸套表面耐磨性的方法很多，常用的有镀铬、化学镀镍或进行激光表面淬火处理等。14. 连杆材料要求有较高的强度和疲劳抗力以及足够的刚度和韧性，一般选用调质45刚、40Cr、45CrMo、40MnB等制造。调质处理后得到细小的回火索氏体组织，经过喷丸强化处理后可使表层处于较大的残余压应力状态，疲劳寿命成倍增加。15. 挺杆材料可以是钢（15Cr、20钢、20Cr经渗碳处理，或45钢、45Cr经氮碳共渗），也可以是铸铁。16. 半轴材料应有足够的强度、韧性和良好的抗疲劳性能，一般选用中、低碳合金调质钢来制造。小型汽车、拖拉机半轴多用40Cr、40MnB制造，大

6、型载重车则选40CrMo、40CrNi、40CrMnMo等淬透性较高的钢种。17. 强度：材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力称为材料的强度（屈服强度，抗拉强度）18. 塑性：材料在外力作用下显现出的塑性变形能力称为材料的塑性。19. 硬度：材料抵抗其它硬物压入其表面的能力称为硬度。（布氏硬度HBW，洛氏硬度HRC）20. 韧性：材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能力。21. 疲劳断裂：材料在交变应力作用下发生的断裂现象称为疲劳断裂22. 晶体缺陷主要分为点缺陷、线缺陷和面缺陷23. 合金：由两种或两种以上的金属、或金属与非金属，经熔炼、烧结或其它方式组合而成并具有金属特征的物质。24.

7、 相：合金中具有同一化学成分且结构相同的均匀部分。25. 金属化合物：合金中溶质含量超过其在溶剂中的溶解度时将出现新相，这个新相可能是一种晶格类型和性能完全不同于任意合金组元的化合物，这种化合物叫做金属化合物。26. 金属化合物的种类：正常价化合物、电子化合物、间隙化合物。27. 理论结晶温度与实际结晶温度的差叫做过冷度（）28. 自发形核：从液体内部自发生成的结晶核心。29. 非自发形核：液态金属依附在一些未熔微粒表面所形成的晶核。30. 二元相图的基本类型：二元均晶相图、二元共晶相图、二元包晶相图、共析转变相图。31. 包晶转变：已结晶的一定成分的固相与剩余的一定成分的液相发生转变生成另一

8、固相的过程。32. 二元包晶相图：两组元在液态下无限互溶，固态下有限互溶，并发生包晶转变构成的相图。33. 纯铁在912以下为具有体心立方晶格的-Fe。34. 铁素体：碳溶于-Fe中形成的间隙固溶体。（F）35. 奥氏体：碳溶于-Fe中形成的间隙固溶体。（A）36. 渗碳体的分子式为，是一种具有复杂晶格结构的间隙化合物。37. 的硬度很高，而塑性和冲击韧度几乎等于零，脆性极大。38. 珠光体：是铁素体和渗碳体组成的两相机械混合物（P）39. 莱氏体：是奥氏体和渗碳体组成的两相机械混合物（）塑性、韧性很差，是硬而脆的组织40. 各种钢的含碳质量分数【共析钢：0.77%】【亚共析钢：0.4%】【过

9、共析钢：0.77%2.11%】【共晶白口铸铁：4.3%】【亚共晶白口铸铁：2.11%4.3%】【过共晶白口铸铁：4.3%6.69%】41. 不同的晶粒或是同一晶粒内的不同部位变形的先后顺序和变形量都是不相同的。42. 冷塑性变形对金属组织结构的影响：晶粒变形、亚结构的形成、形变织构43. 冷塑性变形对金属性能的影响：加工硬化；物理、化学性能的变化；变形引起的内应力（宏观内应力、微观内应力、晶格畸变）44. 热加工对金属组织和性能的影响：改善钢锭的组织和性能、细化晶粒、形成纤维组织、形成带状组织。45. 退火：是将钢加热到一定温度并保温一定时间，然后随炉缓慢冷却的热处理工艺。46. 退火的分类：

10、完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火。47. 正火：将钢加热到（对于亚共析钢）或（对于过共析钢）点以上3050，保温一定时间后，在空气中冷却，从而得到珠光体类组织的热处理工艺。48. 亚共析钢正火的主要目的是细化晶粒，消除组织中的缺陷。由于冷却较快，正火组织中珠光体片层较细，提高了钢的强度和硬度。过共析钢正火的主要目的是抑制或消除网状渗碳体。49. 淬火：是以获得马氏体组织为目的的热处理工艺。最常用的冷却介质是水和油。50. 淬火的目的：提高钢的硬度和耐磨性、获得优异的综合力学性能、获得某些特殊的物理和化学性能51. 回火：将淬火钢加热到以下某一温度，经适当保温后冷却到室温的热处理工艺。52. 回火的分类：低温回火（150250）、中温回火（350500）、高温回火（500650）53. 调质处理：淬火后再进行高温回火处理54. 钢的表面淬火：火焰加热表面淬火、感应加热表面淬火、激光加热表面淬火。55. 合金元素在刚中的作用：强化铁素体、形成合金碳化物、阻碍奥氏体晶粒长大、提高钢的淬透性、提高回火稳定性。56. 结构钢：【碳素结构钢（Q195/215/235/255/275）】【优质碳素结构钢（45#）】【普通低合金结构钢（16Mn）】【渗碳钢钢号：102