工程材料学总结

1、精选优质文档-倾情为你奉上工程材料学总结 第一部分：晶体结构与塑性变形一、三种典型的金属晶体结构1bcc、fcc、hcp的晶胞结构、内含原子数，致密度、配位数。2立方晶系的晶向指数uvw、晶面指数(hkl)的求法和画法。3晶向族/晶面族的意义（原子排列规律相同但方向不同的一组晶向/晶面，指数的数字相同而符号、顺序不同），会写出每一晶向族/晶面族包括的全部晶向/晶面。4bcc、fcc晶体的密排面和密排方向。 密排面 密排方向 fcc 111 bcc 110 二、晶体缺陷1点缺陷、线缺陷、面缺陷包括那些具体的晶体缺陷。如：位错是线缺陷，晶界（包括亚晶界）是面缺陷三、塑性变形与再结晶1滑移的本质：滑

2、移是通过位错运动进行的。2滑移系 =滑移面 + 其上的一个滑移方向。滑移面与滑移方向就是晶体的密排面和密排方向。3强化金属的原理及主要途径：阻碍位错运动，使滑移进行困难，提高了金属强度。主要途径是细晶强化（晶界阻碍）、固溶强化（溶质原子阻碍）、弥散强化（析出相质点阻碍）、加工硬化（因塑变位错密度增加产生阻碍）等。4冷塑性变形后金属加热时组织性能的变化过程：回复再结晶晶粒长大。性能变化：回复：不引起硬度大的变化； 再结晶：硬度大幅度降低5冷、热加工的概念冷加工：在再结晶温度以下进行的加工变形，产生纤维组织和加工硬化、内应力。热加工：在再结晶温度以上进行的加工变形，同时进行再结晶，产生等轴晶粒，加

3、工硬化、内应力全消失。6热加工应使流线合理分布，提高零件的使用寿命。第二部分：金属与合金的结晶与相图一、 纯金属的结晶1为什么结晶必须要过冷度？2结晶是晶核形成和晶核长大的过程。3细化晶粒有哪些主要方法？（三种方法）二、二元合金的相结构与相图1固溶体和金属化合物的区别。（以下哪一些是固溶体，哪一些是金属化合物：-Fe、 -Fe、 Fe3C、 A、 F、 P、 Ld、 S、 T、 B上、B下、M片、M条？）2匀晶相图在两相区内结晶时两相的成分、相对量怎样变化？熟练掌握用杠杆定律计算的步骤：将所求材料一分为二，注意杠杆的位置和长度，正确列出关系式。3共晶（析）相图熟悉共晶（析）相图的基本形式（水平

4、线、一变二）。会区分共晶（析）体、先共晶（析）相、次生相（二次相）。 注意：共晶成分与共晶反应成分范围的区别 共晶成分具有最好的铸造性能 会在相图中填写组织组成物（或相组成物），掌握不同合金在室温时的平衡组织, 会熟练应用杠杆定律计算相组成物和组织组成物的相对量（重点）。三、Fe- Fe3C 相图 （重点）1.默绘相图并牢记共晶转变和共析转变的温度与各相成分。2.掌握各类合金平衡结晶过程与室温时的平衡组织，会画符合要求的平衡组织示意图：各组织组成物的形态，在相图上标注各组织组成物。3.会用杠杆定律计算相组成物和组织组成物的相对量。第三部分：各类材料与钢铁热处理（重点）一、各类材料的牌号、热处理

5、和用途1 会根据牌号确定钢的化学成分（碳及合金元素的含量范围）。结构钢钢号特征： 前二位数字(万分比) 普通碳素结构钢（如Q235等）、普通低合金钢（如Q295等）包括：工程构件用钢： 含碳量小于0.20%。热处理：热轧空冷后(相当于正火)直接使用机器零件用钢： 按含碳量区分，由低到高是渗碳钢(0.10 - 0.25%)(碳素钢：15, 20, 合金钢：20Cr, 20CrMnTi,20CrMnMo,18Cr2Ni4WA)热处理：表面渗碳淬火低温回火组织：外表面，中部，心部用途：齿轮调质钢(0.35 - 0.50%)(碳素钢：40, 45; 合金钢：40Cr, 35CrMo, 40CrNiMo

6、)、热处理：调质处理，即淬火高温回火组织：S回用途：轴，弹簧钢(0.50 - 0.90%)(碳素钢：0.6-0.9%, 70,)( 合金钢：0.5-0.7%, 65Mn(小), 55Si2Mn，60Si2Mn（中）,50CrVA（大）) 热处理：（热成型）淬火 +中温回火，组织：T回（冷成型）A化，然后在500-550等温，组织：索氏体 用途：汽车板簧滚动轴承钢(约1.0%) （合金钢：GCr15, GCr15SiMn）热处理：淬火低温回火冷处理组织：M回+弥散碳化物用途：轴承工具钢钢号特征： 前一位或无数字（千分比）例如：碳素工具钢（T+数字， T：碳的汉语拼音， 数字：C含量千分比），合金

7、钢：如高速钢包括：刃具用钢：碳素工具钢：C:0.65-1.25%; T7(A)T12(A)热处理：水（油淬）低温回火低合金刃具钢：C=0.75-1.25%, 8MnSi, 9SiCr 热处理：油淬低温回火高速钢：C:0.7-1.9%, W18Cr4V, W6Mo5Cr4V2 （C1.0）热处理：高温（油）淬火多次高温回火 模具用钢：冷作模具钢：C量大于0.90%的工具钢，如:T10A， 9Mn2V 热处理：低淬低回， or 高淬高回热作模具钢:C:0.30 - 0.60%的工具钢, 如：3Cr2W8V， 5CrNiMo热处理：淬火高温回火 量具用钢：C:0.9-1.5%,碳素工具钢:T10A,

8、 T12A热处理：水（油淬）低温回火低合金工具钢：9SiCr, GCr15,热处理：淬火（油）冷处理低温回火不锈钢钢： Cr含量13%, 如：1Cr18Ni9Ti（A型），3Cr13（M型），1Cr17（F型），A型不锈钢热处理工艺：固溶热处理2钢的热处理工序及应用预先热处理及作用： 完全退火（用于亚共析钢，用于组织均匀化， Ac3+30 C） 球化退火（用于共析钢 、过共析钢, Ac1+30 C） 正火 （过共析钢中消除网状二次碳化物，低碳亚共析钢中代替完全退火, Ac3(ACcm)+30 C）；作用：调整力学性能，便于加工最终热处理、作用及组织一般： 低温回火（用于刃具、冷模具等） 淬火

9、+ 中温回火（用于弹簧等） 高温回火（即调质，用于轴类等）特殊： 构件用钢：不淬火，在热轧或正火（空冷）状态使用； 渗碳钢：先渗碳，再淬火 + 低温回火。3 铸铁、有色金属材料的分类要求掌握铸铁的分类并认识牌号（HT、QT、KT等 ）。了解铸铁中石墨形态（几种形态？）对铸铁性能的影响。要求认识铝合金、铜合金、钛合金的类型和强化途径。 铝合金的强化：时效强化（变形铝合金）4 材料力学性能各指标的符号、名称。二、 热处理原理1 钢加热到临界点（AC1/AC3/ACm）以上形成奥氏体，应控制加热温度和保温时间以避免晶粒长大。2 共析钢的TTT曲线示意图。3 熟悉P、S、T、B上、B下、M片、M条的获

10、得及形态。所有相转变都包括形核 与 长大。4 M的性能：硬度决定于马氏体内含碳量，韧性决定于马氏体的粗细及形态。5TTT曲线的应用： 冷却方式 画冷却曲线 所得组织6回火形成粒状组织M回、T回、S回（T回、S回与片状组织T、S无关）。三、 热处理工艺1.会确定加热温度退火、正火、淬火：碳钢：临界点（AC1/AC3/ACm）+ 30；合金钢原则相同，但温度较高。回火： 低温回火，中温回火，高温回火（用于淬火后的热处理）2. 冷却方式与目的 退火炉冷；正火空冷；淬火单液淬火，水淬油冷，分级淬火（减小内应力），等温淬火（获得B下）3淬透性与淬硬性的区别淬透性：钢淬火获得M多少的能力，决定于C曲线左右

11、的位置。淬硬性：钢淬火获得M的硬度高低，决定于M内的含碳量。故高碳钢的淬硬性好而淬透性不好，低碳合金钢的淬透性好而淬硬性不够（如20CrMnTi）。四、要求会定性分析合金元素在钢中主要作用的原因。 提高淬透性（主要取决于合金元素），固溶强化，弥散强化，细化晶粒所有合金元素都提高回火稳定性。五、高速钢1莱氏体钢的锻造： 莱氏体钢内存在不均匀分布的粗大共晶碳化物，严重降低钢的性能，不能用热处理方法消除，必须进行反复多向的锻造击碎之，使之分布均匀，改善组织性能。高速钢及Cr12型钢都是莱氏体钢。2为获得高速钢的红硬性，其热处理工艺应当： 高温淬火形成高碳高合金度的马氏体 高温加热（W18Cr4V 1

12、280；W6Mo5Cr4V2 1220）使大量碳化物溶入奥氏体，形成高碳高合金度的奥氏体，经淬火形成高碳高合金度的马氏体 + 大量残余奥氏体 + 未溶碳化物，为二次硬化作准备。 560多次回火时发生二次硬化，原因是：弥散强化， 回火温度达500以上时，从马氏体内析出大量稳定的特殊合金碳化物，弥散分布，使硬度上升, 至560硬度达到峰值。二次硬化，在回火冷却时发生A，向 M回 转变，也使硬度上升。多次回火可继续降低残余奥氏体量，进一步提高硬度。最终组织：回火马氏体 + 少量残余奥氏体 + 碳化物六、典型零件的选材、热处理及工艺路线 （综合应用）1、 选材原则：力学性能；工艺性能；经济性；（轻型、高寿命）2 轴类零件: 调质钢， 如：40， 40Cr等热处理：调质（即淬火 + 高温回火）。（S回）弹簧零件：弹簧钢。如：60Si2Mn热处理：淬火 + 中温回火。(T回)机床齿轮：调质钢， 如： 40， 40Cr热处理：调质表面淬火 （高频）+ 低温回火。汽车、拖拉机变速箱齿轮：渗碳钢， 如：20Cr或20CrMnTi 热处理：渗碳 + 淬火 + 低温回火。2一般工艺路线： 锻（铸）造成形 预先（备）热处理 粗加工 最终热处理 精加工七、陶