工程材料复习资料

1、工程材料工程材料 20122012春春- -复习大纲复习大纲1.1.名词解释名词解释(20(20分）分）2.2.填空题（填空题（1515分）分）3.3.选择题（选择题（1515分）分）4.4.判断题（判断题（1515分）分）考试题型：5.5.简答题简答题(17(17分）分）6.6.综合题（综合题（1818分）分）第一章第一章 机械工程材料性能的要求机械工程材料性能的要求n工程材料与机械零件所受工程材料与机械零件所受力学负荷、热负荷、力学负荷、热负荷、环境介质环境介质作用作用；n工程材料的工程材料的（特别注意：弹性变形、塑性变形、（特别注意：弹性变形、塑性变形、强度强度、硬硬度度、刚度、冲击韧性

2、等、刚度、冲击韧性等 、另外：、另外：关注硬度试验及选用原则关注硬度试验及选用原则）；）；n工程材料类型及主要特征：工程材料类型及主要特征： 按按分：分： 金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料（各自的主要特征）（各自的主要特征）n1 1、材料的结构、材料的结构（1 1）所有的固态物质就其原子（或分子）排列的规则性）所有的固态物质就其原子（或分子）排列的规则性来分类，可分为：来分类，可分为：晶体、非晶体晶体、非晶体 单晶体各向单晶体各向异性异性，多晶体各向，多晶体各向同性同性（2 2）金属的常见晶体结构：）金属的常见晶体结构： 体心立方、面心立方、密排

3、六方体心立方、面心立方、密排六方 塑性变形能力比较：塑性变形能力比较：面心立方面心立方体心立方体心立方 密排六方密排六方； （3 3）晶体缺陷：）晶体缺陷： 点缺陷点缺陷 空位：晶格中的空结点。空位：晶格中的空结点。 间隙原子：挤进晶格间隙中的原子。间隙原子：挤进晶格间隙中的原子。 置换原子：取代原来原子位置的外来原子。置换原子：取代原来原子位置的外来原子。 n 线缺陷线缺陷位错位错n 面缺陷面缺陷晶界和亚晶界晶界和亚晶界细晶强韧化细晶强韧化金属的晶粒越细，晶界总面积越大，位错运动阻金属的晶粒越细，晶界总面积越大，位错运动阻力越大，使得金属塑性变形的抗力越高，所以使强度越高。在力越大，使得金属

4、塑性变形的抗力越高，所以使强度越高。在相同变形量下，晶粒越细的金属，相同变形量下，晶粒越细的金属，2、晶粒越细，塑性韧性越、晶粒越细，塑性韧性越好。因为晶粒数目增多，总变形量可分布在更多的晶粒内，晶好。因为晶粒数目增多，总变形量可分布在更多的晶粒内，晶粒间的变形不均匀性较小，断裂时需要消耗较大的功，因此塑粒间的变形不均匀性较小，断裂时需要消耗较大的功，因此塑性韧性较好。性韧性较好。n第二相（弥散）强化第二相（弥散）强化概念概念当硬而脆的金属间化合物呈弥散当硬而脆的金属间化合物呈弥散状分布于固溶体基体上时，使强度、硬度增加，而塑韧性略有状分布于固溶体基体上时，使强度、硬度增加，而塑韧性略有下降或

5、不降的现象。下降或不降的现象。 沉淀（时效）强化沉淀（时效）强化 n2 2、相图与相变、相图与相变（1 1）合金、组元、相、固溶体、固溶强化）合金、组元、相、固溶体、固溶强化 （概念）（概念）（2 2）合金的两大相结构：）合金的两大相结构： 固溶体：固溶体： 金属间化合物金属间化合物（3 3）相图：匀晶）相图：匀晶L L ；共晶；共晶L L+ + ；共析；共析 + + （4 4）铁碳合金：）铁碳合金： 组成相组成相（五种）及各自的五种）及各自的性能特点性能特点 ： 铁素体：碳在铁素体：碳在 -Fe-Fe中的间隙固溶体。中的间隙固溶体。 奥氏体：碳在奥氏体：碳在 -Fe-Fe中的间隙固溶体。中的

6、间隙固溶体。 珠光体：珠光体：F F与与FeFe3 3C C组成的片层状的机械混合物。组成的片层状的机械混合物。 马氏体：碳在马氏体：碳在 -Fe-Fe中的过饱和固溶体。中的过饱和固溶体。 室温组织室温组织：（：（ 钢、铁）钢、铁） 含碳量对铁碳合金组织及力学性能的影响含碳量对铁碳合金组织及力学性能的影响工业纯铁工业纯铁 C % 0.0218 %C % 0.0218 %钢钢 0.0218 % 0.0218 % C % 2.11 %C % 2.11 %亚共析钢亚共析钢 C % 0.77 % 0.77 %, , 平衡组织：平衡组织：F+PF+P共析钢共析钢 C % 0.77 % 0.77 %, ,

7、 平衡组织：平衡组织： P过共析钢过共析钢 C % 0.77 % 0.77 %, , 平衡组织：平衡组织：P+Fe3C白口铸铁白口铸铁 2.11 % 2.11 % C % C % 6.69 % 6.69 %亚共晶白口铁亚共晶白口铁 C % 4.3 % 4.3 % , ,平衡组织：平衡组织：P+Fe3C+ Ld/共晶白口铁共晶白口铁 C % 4.3 % 4.3 % , ,平衡组织：平衡组织：Ld/ ( (低温莱氏体低温莱氏体) )过共晶白口铁过共晶白口铁 C % 4.3 % 4.3 %, ,平衡组织：平衡组织：Fe3C+ Ld/n1 1、金属的凝固、金属的凝固（1 1）纯金属的结晶：）纯金属的结

8、晶： 过冷现象；过冷现象；过冷度概念过冷度概念；冷却速度与过冷度冷却速度与过冷度； （2 2）晶粒大小对金属性能的影响（）晶粒大小对金属性能的影响（细晶强韧化）细晶强韧化）（3 3）形核率形核率、长大速度的概念、长大速度的概念（4 4）细化晶粒的方法细化晶粒的方法（即如何控制晶粒大小）：（即如何控制晶粒大小）： 增加过冷度；变质处理；机械振动、搅拌增加过冷度；变质处理；机械振动、搅拌n2 2、铸锭组织：（、铸锭组织：（三个晶区三个晶区）n3 3、冷变形加工：、冷变形加工：（1 1）加工硬化（概念）加工硬化（概念）；（2 2）冷变形金属加热工程中，其组织和性能一般要）冷变形金属加热工程中，其组织

9、和性能一般要经历三个阶段变化：经历三个阶段变化：回复、再结晶（概念）、晶回复、再结晶（概念）、晶粒长大。粒长大。n冷热加工的区分界线冷热加工的区分界线: : 再结晶温度再结晶温度n1 1、钢材加热和冷却时的转变、钢材加热和冷却时的转变n（1 1）加热时的转变）加热时的转变 奥氏体化步骤：奥氏体化步骤： A A形核；形核； A A晶核长大；晶核长大； 残余渗碳体溶解；残余渗碳体溶解； A A成分均匀化。成分均匀化。n等温转变曲线及转变组织（等温转变曲线及转变组织（注意各区转变产物、不同注意各区转变产物、不同钢种钢种C曲线的稳定性比较曲线的稳定性比较）650600550350A1MSMf时间时间P

10、STB上上B下下MM+AAPASATAB上上AB下下AM过冷过冷A过冷过冷A过冷过冷A过冷过冷A过冷过冷A 加入合金元素后，加入合金元素后，C C曲线位置的变化（曲线位置的变化（注意特例注意特例），），C C曲线越往右，钢的淬透性越好；曲线越往右，钢的淬透性越好；n2 2、预先热处理：退火、正火、调质、预先热处理：退火、正火、调质（注意概念）（注意概念） 退火包括退火包括：（：（各种退火的目的各种退火的目的、使用范围使用范围） 扩散退火、再结晶退火、去应力退火、球化退火扩散退火、再结晶退火、去应力退火、球化退火n3 3、最终热处理：淬火、回火、最终热处理：淬火、回火 （1 1）淬透性与）淬透性

11、与C C曲线的关系；合金元素对淬曲线的关系；合金元素对淬透性的影响透性的影响 （2 2）淬火三原则、淬火工艺、淬火后的组织淬火三原则、淬火工艺、淬火后的组织 （3 3）回火按温度高低分为回火按温度高低分为：高温回火、中温：高温回火、中温 回火、低温回火；（回火、低温回火；（回火目的、回火后的组织、回火目的、回火后的组织、应用举例应用举例 ）注：注：回火索氏体的性能明显优于奥氏体等温冷却回火索氏体的性能明显优于奥氏体等温冷却直接所得到的片层状索氏体的性能。直接所得到的片层状索氏体的性能。第五章第五章 常用金属材料与性能常用金属材料与性能n1 1、合金钢的分类：、合金钢的分类：n（1 1）按含碳量

12、高低分按含碳量高低分n（2 2）按合金元素含量高低分）按合金元素含量高低分n（3 3）合金结构钢按用途及热处理特点分合金结构钢按用途及热处理特点分n（4 4）按钢的退火状态分）按钢的退火状态分n2 2、牌号：、牌号：n（1 1）、结构钢：）、结构钢： 以以 Q+Q+屈服强度值表示：碳素结构钢、低合金（高强度）结构屈服强度值表示：碳素结构钢、低合金（高强度）结构钢钢 开头以开头以C C含量万分数表示（含量万分数表示（2 2位）：位）： 优质碳素结构钢（优质碳素结构钢（1010、2525、4545）；）； 合金结构钢：合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢合金结构钢：合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢

13、n（2 2）、工具钢）、工具钢 碳素工具钢：碳素工具钢：T+CT+C质量的千分数表示质量的千分数表示 合金工具钢：开头以合金工具钢：开头以C C质量的千分数表示（质量的千分数表示（1 1位）（当位）（当C% C% 1.0%1.0%时省略不标）时省略不标）n另须注意轴承钢的牌号：例如另须注意轴承钢的牌号：例如GCr15GCr15n3 3、高速钢牌号特点、热处理工艺及组织、高速钢牌号特点、热处理工艺及组织n4 4、按、按石墨石墨形态的差异，形态的差异，灰口铸铁分为灰铸铁、可锻灰口铸铁分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁（铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁（注意牌号及含义注意牌号及含义） 。n5 5、有色

14、金属及合金的热处理强化有色金属及合金的热处理强化3 3、渗碳钢、调质钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢弹簧钢 （1 1）、用途及性能特点；）、用途及性能特点； （2 2）、成分特点（包括碳元素的含量及其它主要合金）、成分特点（包括碳元素的含量及其它主要合金元素类型及作用）；元素类型及作用）； （3 3）、主要的热处理工艺特点及热处理后所获得的主）、主要的热处理工艺特点及热处理后所获得的主要组织；要组织； （4 4）、常用钢种的牌号。）、常用钢种的牌号。n（1 1）用途及性能特点：用途及性能特点： 用于承受较大冲击载荷、同时表面经受强烈摩擦磨损的零件。渗碳及用于承受较大冲击载荷、同时表面经受强烈摩擦磨损

15、的零件。渗碳及淬火、回火后，表硬内韧。淬火、回火后，表硬内韧。n（2 2）成分特点：）成分特点： 低碳（低碳（0.25%0.25%），保证渗碳及热处理后表、里的良好配合。），保证渗碳及热处理后表、里的良好配合。 加提高淬透性的元素加提高淬透性的元素CrCr、MnMn、NiNi、B B等，保证心部良好的强韧性。等，保证心部良好的强韧性。 加加V V、TiTi、W W等，阻止渗碳时晶粒长大。等，阻止渗碳时晶粒长大。n（3 3）热处理特点：渗碳、淬火、低温回火）热处理特点：渗碳、淬火、低温回火n（4 4）常用钢种：）常用钢种：20Cr20Cr、20MnTiB20MnTiB、20CrMnMo20CrMnMon（1 1）用途及性能特点：）用途及性能特点： 高强度（承受较大负荷）及高韧性（防止断裂事故）的重要零件，具高强度（承受较大负荷）及高韧性（防止断裂事故）的重要零件，具有良好的综合力学性能。有良好的综合力学性能。n（2 2）成分特点：）成分特点： 中碳（中碳（0.30-0.5%0.30-0.5%），保证热处理后足够强度，又不致太脆。），保证热处理后足够强度，又不致太脆。 加提高淬透性的元素加提高淬透性的元素CrCr、MnMn、NiNi、B B等，保证大截面均一的性能。等，保证大截面均一的