工程材料复习提纲

1、工程材料复习提纲1.各力学性能大小的衡量指标分别是什么？各力学性能在工程中的意义？刚度-弹性模量E抵抗弹性变形的能力强度-屈服强度 抵抗永久变形和断的能力 塑性-伸长率断面收缩率静力作用产生塑性变形而不破坏的能力硬度-布氏硬度HBW和洛氏硬度HB，维氏硬度HV材料抵抗局部塑性变形的能力（布氏 硬度压痕大不宜测试成品或者薄片金属的硬度 -洛氏硬度压痕小可在工件表面或者较薄的 金属）冲击韧性-冲击吸收功Ak材料在冲击力的作用下，抵抗破坏的能力叫做冲击韧性断裂韧度-K1C抵抗内部裂纹扩展的能力2.强度、塑性指标的计算方法？弹性模量E=应力/应变和伸长率的计算方法4.金属的常见晶体结构？性能如何？（具

2、体到纯铁的同素异构转变过程是怎样的？）体心立方晶格-a -Fe丶Cr丶W丶Mo丶V面心立方晶格-y -Fe丶AL丶Cu丶Ag丶Pb丶Ni密排六方晶格-Mg丶Zn。丫 fe为面心立方晶格剩下的都是体心立方晶格实际金属-多晶体有缺陷点线面缺陷各向同性理想金属-单晶体 无缺陷单晶体-力学性能高各向异性5什么是相？什么是组织？各有哪些类型？性能如何？（具体到铁碳合金呢？）相-合金中具有同一化学成分且结构相同并与其他部分有界面分开的均匀部分叫做相（固溶体、化合物）组织-是指合金中有若干相以一定的数量、形状、尺寸组合而成的并且具有独特形态的部分（0、固溶体、化合物机械混合物）-铁素体（F）:铁素体是碳在

3、中形成的间隙固溶体，为体心立方晶格。由于碳在中的溶解度'很小，它的性能与纯铁相近。塑性、韧性好，强度、硬度低。它在钢中一般呈块状或 片状。一奥氏体（A）:奥氏体是碳在中形成的间隙固溶体，面心立方晶格。因其晶格间隙尺寸较大，故碳在 中的溶解度较大。有很好的塑性。渗碳体（Fe3C）:铁和碳相互作用形成的具有复杂晶格的间隙化合物。渗碳体具有很高的 硬度，但塑性很差，延伸率接近于零。在钢中以片状存在或网络状存在于晶界。在莱氏体中 为连续的基体，有时呈鱼骨状。-珠光体（P）:由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。铁素体和渗碳体呈层片状。珠光体 有较高的强度和硬度，但塑性较差。-莱氏体（Ld ）:由奥

4、氏体和渗碳体组成的机械混合物。在莱氏体中，渗碳体是连续分布 的相，奥氏体呈颗粒状分布在渗碳体基体上。由于渗碳体很脆，所以莱氏体是塑性很差的组织。6. 高分子材料和陶瓷材料的微观结构是怎样的？-高分子微观结构为共价键连接但是体现高分子性能的主要是官能团，还有就是高分子键与高分子键之间的化学键-陶瓷材料主要是共价键连接构成的7. 结晶的宏观和微观过程怎样？金属结晶的微观过程-就是原子由液态的短程有序逐渐向固态的长程有序转变的过程，两个重要的宏观-过冷现象结晶过程伴随着潜热的释放8. 为什么晶粒越细综合性能越好？解释细晶强化的原理，凝固过程中和热处理过程中分别如何细化晶粒？-晶界是阻碍位错运动的，而

5、各晶粒位向不同，互相约束，也阻碍晶粒的变形。因此，金属的晶粒愈细，其晶界总面积愈大，每个晶粒周围不同取向的晶粒数便愈多，对塑性变形的抗力也愈大。因此，金属的晶粒愈细强度愈高。-晶粒愈细，金属单位体积中的晶粒数便越多，变形时同样的变形量便可分散在更多的晶粒中发生，产生较均匀的变形，而不致造成局部的应力集中，引起裂纹的过早产生和发展。 因此，塑性，韧性也越好-凝固过程可以通过增加过冷度，变质处理，震动及搅拌的方法增加形核率细化-退火和正火的热处理方法来细化晶粒10. 了解相图的基本类型；如何利用相图计算某成分合金在某温度下的相的相对含量和组织的相对含量？（具体到铁碳合金相图呢？）二元合金相图二元匀

6、晶相图-杠杆定律二元共晶相图-11. 了解铁碳相图中点、线、面（相区）的含义；铁碳合金结晶过程中有哪些相变？分别对应相图的哪些温度线？15001400130012001100goO9 8O701000-Fe(177122-11Wc%34 乳 3566.69 C(%)含义特性点温度A15680纯铁的熔点C11484.3共晶点D11276.69渗碳体的熔点E11482.11碳在奥氏体中的最大溶解度F11486.69渗碳体的成分G9120fe 的同素异构体的转变点K7276.69渗碳体的成分P7270.0218碳在铁素体中的最大溶解度S7270.77共析点Q6000.0057碳在铁素体中的溶解度AC

7、- 液相线，液态合金开始结晶析出奥氏体CD- 液相线，液态合金开始结晶析出渗碳体AE- 固相线，奥氏体的结晶终了线ECF- 共晶转变线GS- 奥氏体转变为铁素体的开始线A3GP- 奥氏体转变为铁素体的终了线ES- 碳在奥氏体中的固溶线 AcmPQ- 碳在铁素体中的固溶线PSK- 共析线 出来珠光体 A112. 铁碳合金基本相有哪些？机械性能如何？铁素体 -强度硬度不高但是有良好的塑性和韧性奥氏体 -硬度低而塑性较高，易于锻压成型渗碳体 -硬度很而塑性和韧性几乎为零，脆性大14. 利用在铁碳相图上画成分线的方式分析某成分钢的结晶过程（指出每个交点的相变类型、点与点之间的相变产物、室温下组织和性能

8、、会画冷却曲线和金相示意图）笫.: rj典型铁碳舍金的结晶过锐皎J组织P«-Fc)C相困，现比上述几种典和铁碳合金为frL井析算* 飢织，图4询對侨迓取的MA5>M#1应的冷却曲氓1 d鮎骷过科中！1 i所选取的m】蒔铁嵐廿堆相I V的袴-W阱1先r!诂!过防I呵i須缺1-共析钢.与AC相交于1点时 从液相中开始析出奥氏体.到二点温度时液相全部结晶成奥氏体从2到3组织不变待到3点发生共析转变形成珠光体-室温组织珠光体2-亚共析钢,1-3过程与共析钢相似冷却到与 GS交于3点时奥氏体开始转变为铁素体冷却到与PSK相交于4点时剩余的奥氏体发生共析转变形成珠光体-室温组织铁素体珠光3

9、-过共析钢1-3 一样.与ES线交于3奥氏体开始析出二次渗碳体冷却与PSK交于4点时剩余奥氏体共析为珠光体-室温组织渗碳体网和珠光体16. 根据组织的不同及相对含量的变化，分析钢的含碳量是如何影响性能的，并画出相应曲 线图XXd十加Jj冃言凶*咆当Wc小于0.9%随着钢中含碳量的增加，钢的硬度强度呈直线上升而塑性韧性不断降低当Wc大于0.9%时因渗碳体网的存在不仅使刚的塑性韧性进一步降低，而且强度也明显下降.所以保证钢的使用 Wc 一般不超过1.3%1.4%.Wc大于2.11%的白口铸铁由于组织中存 在大量的渗碳体使性能特别硬脆难以切削加工！17. 会在铁碳相图上标出钢的各类热处理加热温度18

10、. 滑移的特点？机理？滑移的特点-只能在切应力的条件下才会发生 滑移是晶体内部位错在切应力的作用下运动 的结果，滑移并非是晶体两部分沿滑移面做整体的相对滑动，而是通过位错的运动来实现的由于位错每移出晶体一次即造成一个原子间距的变形量因此晶体发生的总变形量一定是这 个方向上的原子间距的整数倍！滑移总是沿着晶体中原子密度最大的晶面和其上晶向密度最大的方向进行！20. 冷变形后组织和性能怎样？生产中如何利用和消除加工硬化？1、 组织：晶粒发生滑移，产生位错，而在切应力作用下， 其一部分将沿一定的晶面（孪晶面） 产生一定角度的切变产生孪晶 ；从而使晶粒拉长、破碎和纤维化，内部产生了残余应力等2、性能：

11、使金属的强度和硬度升高，塑性和韧性降低，从而使其相关的机械性能发生改变 -加工硬化是强化金属的方法之一、提高金属的强度硬度和耐磨性！可以使工件利用塑性变形方法成型.还可以在一定程度上提高构建在使用过程中的安全性-加工硬化是金属的塑性降低，给进一步冷塑型变形带来困难，并使压力加工时能量消耗增大！-再结晶退火消除加工硬化！21. 热变形后组织和性能怎样？生产中怎样对待锻造溜线？改善铸造金属组织，增加密度，改善力学性能和降低化学成分的偏析与组织的不均匀性。22. 加热时奥氏体形成过程分哪四个阶段？1-奥氏体形核2-奥氏体晶核的长大 3-残余渗碳体的溶解 4-奥氏体的均匀化23. 过冷奥氏体转变温度、

12、产物、性能、具体冷却方式？C曲线！24低碳马氏体和高碳马氏体性能有何不同？马氏体的塑性和韧性随含碳量的增高而急剧的降低！而强度硬度则随之增高！25. 什么是淬透性？如何提高淬透性？钢的淬透性是指钢在淬火的时候可以获得淬硬深度的能力！Mo、Cr、Mn、Ni等合金元素的加入能明显降低钢的临界冷却速度，故这些元素的加入能使淬火时马氏体的转变更加完全（未转变的奥氏体残余量更少），由此Mo、Cr、Mn、Ni等合金元素能改善钢的淬透性 .26. 利用C曲线确定钢不同冷却速度下的产物It*3而f L “ ”此仙川牧厂泛韓今田曲和* * 山"TOO3CXJ27. 马氏体回火过程中随着温度提高，组织和

13、性能如何改变?28. 中碳钢如何 表硬里韧”低碳钢呢？两者有何不同?29. 说明热处理各工艺的工艺参数、组织、性能、目的、适用材料和零件工艺工艺参数组织性能目的适用材料、零件退火完全退火将亚共析钢工件加热到 Ac3以上3050 C随炉保温冷却到600度以下 再出炉在空气中 冷却奥 氏 体细化晶粒消除 内应力与组织 缺陷降低硬度 为随后的切削 加工和淬火做 好准备亚共析成分的碳钢和合金钢的铸件， 锻件以及热轧型材.等温退火将亚共析钢加热 到 Ac3 以上的3050 C,共析钢和过共析钢加热 到Ac1以上的2040 C奥氏体化后以较快速度冷 却到珠光体转变 温度区间的某一 温度，等温使奥 氏体在等

14、温中发 生珠光体转变然 后空冷冷至室温珠光体细化晶粒消除 内应力与组织 缺陷降低硬度 为随后的切削 加工和淬火做 好准备但是较 易控制再结晶去应力将工件缓慢加热到 Ac1 以下100200 C （一般为 500600C）保温一段时间，随炉消除残余内应力缓慢冷却至200 C再出炉冷却正火亚共析将钢加热到相变较正火1.-作为普通钢点Ac3 Acm以上细后的结果零件的最完全奥氏体化后的强度终热处理再在空气中冷却珠硬度2.改善低碳得到较细珠光体光韧性钢和低碳合金为主的组织的热体都比钢的切削加工处理工艺退火性后的3.作为中碳高且结构钢制作的塑性较重要零件的也并预备热处理不降4.消除过共低析钢中的二次渗碳

15、体网5.特定情况下代替淬火、回火过共析钢淬火回火低(150200 C)所1.获得工件温得的组织是回火所需要的组织马氏体-目的是和性能在保持淬火钢的2.稳定工件高硬度和高耐磨的尺寸性的前提下降低 其淬火内应力和 脆性以免使用时 崩裂或者过早的 损坏回火后的硬度一般 5864HRC3.消除或者减少淬火的内应力中温所得的组织为回 火托氏体.-目的 是获得高的屈强 比、弹性极限和较 高的韧性硬度一般为 3550HRC高温所得的组织为回 火索氏体习惯上 将淬火和高温回 火相结合的热处 理叫做调制处理目的是获得强度 硬度和塑性韧性 都较好的综合力 学性能硬度一般 为 200330HBW表面淬火渗碳就是把刚

16、置于渗 碳介质（称为渗碳 剂）中，加热到单 相奥氏体区，保温一定时间使碳原 子渗入钢表层的化学热处理工艺 -目的是使零件 的表面具有高的 硬度、耐磨性、及 疲劳极限，而心部 具有较高的强度 和韧性29. 在不同的温度范围内回火，将发生哪四种转变？一马氏体的分解(小于200 C) 一部分的过饱和 C以碳化物Fe2C的形式析出，得到回火 马氏体一残留奥氏体的转变(200300 C)分解得到下贝氏体一碳化物的转变(250450 C) Fe2C转化为Fe3C，得到回火托氏体一渗碳体的球化、长大和铁素体的再结晶(450700 C)得到回火索氏体韧性特别好可达9030. 钢按成分、杂质含量、用途如何分类？

17、用途-1.结构钢2. 工具钢3. 特殊性能钢成分-1.碳素钢2.合金钢杂质-1.普通优质钢 2.优质钢3.高级优质钢31钢的常存杂质对性能的影响?锰的 -有益元素起强化作用硅的 -有益元素起强化作用硫的-Fes与Fe形成低熔点的共晶体分布在奥氏体的晶界上使钢材在加工的过程中沿晶界开裂.这种现象称为热脆性 .而 Mns 能起断屑作用改善钢的可加工性.有利的一面磷的 -有强烈的固溶强化作用使钢的强度硬度增加，但是塑性韧性却显著的降低.这种脆化现象在低温时更为严重，所以称为冷脆性！32. 合金元素在钢中的作用？-形成合金铁素体 .强度硬度提高 塑性韧性下降-形成合金碳化物33. 为什么高速钢的强度、

18、硬度高？而且热硬性好?高速钢如何热处理？为什么要三次高温回火？-含碳量高-钨 在高速钢中产生很稳定的碳化物 Fe4W2C-只有经过三次回火才能使残余的奥氏体基本转变完，产生二次强化同时也是一种弥散强化 作用34. 钢的牌号如何规定？各种钢（包括结构钢、工具钢、特殊性能钢）的常用牌号要认得 普通碳素结构钢： Q235优质碳素结构钢： 20、 45碳素工具钢： T8 T8A35. 刃具钢种类、牌号、用途碳素工具钢、合金刃具钢、及高速钢不锈钢 是数字 +CrT7 T7A Cr06 很长 制作刃具36. 渗碳钢、弹簧钢、调质钢、的常用牌号、热处理方式、用途37. 对锉刀、机床中载齿轮（轴）、汽车齿轮（

19、轴）进行选材及热处理工艺路线的设计38. 灰铁的组织怎样？（包括基体、石墨形态）39. 为什么普通灰铁力学性能差？如何改进？40. 常用灰铁牌号、用途41. 常用铝合金、铜合金的牌号、用途42. 总结金属材料的强化方式和韧化途径名词概念与辨析晶格 - 描述原子在晶体中排列形式的几何空间格架 、晶格结构、晶格位相、晶格畸变单晶体、多晶体、树枝晶、枝晶偏析 过冷度、形核率、固溶体 - 合金在固态下，组元间仍能互相溶解而形成的均匀相化合物 - 由两种或者两种以上的元素组成的纯净物机械混合物 - 合金的组织由不同的相以不同的比例机械的混合在一起，称机械混合物。 、相、相的组分、组织、组织的组分、匀晶相变、共晶相变、共析相变、二次析出、初晶（初生相）、共晶体、共析体、 二次相（次生相）