工程材料-复习课件-.

1、考试题型考试题型一、一、 判断题判断题二、单项选择题二、单项选择题三、简答及计算题三、简答及计算题四、综合分析题四、综合分析题 P4材料的力学性能材料的力学性能强度指标：强度指标：e弹性极限；弹性极限；s屈服极限屈服极限；b抗拉强度；抗拉强度；-1疲劳强度。疲劳强度。设计零件结构选材的依据，根据材料力学的强度理论设计零件结构选材的依据，根据材料力学的强度理论。强度强度：金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。塑性指标：塑性指标：断面收缩率；断面收缩率；延伸率。延伸率。压力加工所依赖的基本性质。压力加工所依赖的基本性质。硬度指标：硬度指标：HB布氏硬度，

2、布氏硬度，HR(A、B、C)洛氏硬度。洛氏硬度。硬度越高耐磨性越好；因是衡量材料对局部塑性变形的抗力故硬度高强度也高。硬度越高耐磨性越好；因是衡量材料对局部塑性变形的抗力故硬度高强度也高。没有没有专门的耐磨指标。专门的耐磨指标。韧性指标：韧性指标：ak冲击韧性。冲击韧性。设计承受冲击载荷所需要考虑的性能，但其数值不作为设计依据设计承受冲击载荷所需要考虑的性能，但其数值不作为设计依据P22结晶：结晶：凡具有形核长大过程的都叫结晶凡具有形核长大过程的都叫结晶纯金属的结晶条件：能量起伏；结构起伏；纯金属的结晶条件：能量起伏；结构起伏；合金的结晶条件：能量起伏，结构起伏，合金的结晶条件：能量起伏，结构

3、起伏，成分起伏成分起伏一般情况下，晶粒愈小，金属的强度、塑性愈好一般情况下，晶粒愈小，金属的强度、塑性愈好材料从液态变成固态的过程叫结晶？材料从液态变成固态的过程叫结晶？P26区别液固结晶，同素异晶转变称区别液固结晶，同素异晶转变称重结晶重结晶过冷度的影响：可以冷速控制，过冷度越大晶粒越细材料的强度和硬度越高。过冷度的影响：可以冷速控制，过冷度越大晶粒越细材料的强度和硬度越高。P35匀晶相图：匀晶过程中，结晶出来的固溶体高熔点组元的含量总是高于低熔点组元。匀晶相图：匀晶过程中，结晶出来的固溶体高熔点组元的含量总是高于低熔点组元。P59滑移系滑移系原子排列最密集面是滑移面，它们彼此间的面间距原子

4、排列最密集面是滑移面，它们彼此间的面间距结合力最弱最易滑移。结合力最弱最易滑移。加工硬化使金属强度增大、塑性降低。加工硬化使金属强度增大、塑性降低。同素异晶（构）同素异晶（构）( allomorph )转变转变 同样一种金属，随着温度的变化，从一种晶体结构转同样一种金属，随着温度的变化，从一种晶体结构转变到另外一种晶体结构的现象。同素异构转变属于相变之变到另外一种晶体结构的现象。同素异构转变属于相变之一（固态相变）。一（固态相变）。 纯铁的同素异构反应式纯铁的同素异构反应式BCCCFCCCBCCFeFeFe009121394同素异晶转变和纯金属的结晶一样，也具有形核和长同素异晶转变和纯金属的结

5、晶一样，也具有形核和长大的特征。大的特征。关于关于匀晶相图匀晶相图的几点提示：的几点提示：1.液态下可以无限互溶，在固态下也可以无液态下可以无限互溶，在固态下也可以无限互溶。限互溶。2.在非平衡转变中，含在非平衡转变中，含B%越高的合金枝晶偏越高的合金枝晶偏析越严重吗？析越严重吗？合金的枝晶偏析和其结晶温度范围宽窄有关合金的枝晶偏析和其结晶温度范围宽窄有关。 该合金系含该合金系含B%越高结晶温度间隔不一定宽越高结晶温度间隔不一定宽。含含90% B，另一个含，另一个含40% B这两个铸件在铸后在空气中自然冷却到室温这两个铸件在铸后在空气中自然冷却到室温，哪个铸件的偏析较严重？，哪个铸件的偏析较严

6、重？ 40% B铸件在铸后以极其缓慢的冷却速度冷却到室铸件在铸后以极其缓慢的冷却速度冷却到室温，哪个铸件的强度、硬度高？温，哪个铸件的强度、硬度高？40% B 晶体缺陷晶体缺陷( crystal defect )晶格的不完整部位称晶体缺陷。实际金属中存在着大量的晶体缺陷，按形晶格的不完整部位称晶体缺陷。实际金属中存在着大量的晶体缺陷，按形状可分三类状可分三类, 即点、线、面缺陷。即点、线、面缺陷。晶体中原子发生某种有规律的错排现象。（刃型位错、螺旋型位错）晶体中原子发生某种有规律的错排现象。（刃型位错、螺旋型位错）线缺陷（位错线缺陷（位错dislocation ）P43铁碳合金相图铁碳合金相图

7、铁素体，奥氏体，珠光体，莱氏体，渗碳体定义并铁素体，奥氏体，珠光体，莱氏体，渗碳体定义并碳含量碳含量及其及其存在区间存在区间；其；其中珠光体和莱氏体是机械混合物，铁素体和奥氏体是固溶体，渗碳体是金属中珠光体和莱氏体是机械混合物，铁素体和奥氏体是固溶体，渗碳体是金属化合物。化合物。碳在碳在-Fe中形成的间隙固溶体为中形成的间隙固溶体为A。区分单相，单相区；两相区；单相和机械混合物；相和组织组成物；三项区分单相，单相区；两相区；单相和机械混合物；相和组织组成物；三项共存区；共存区；共晶和共析反应及其反应式（共晶和共析反应及其反应式（开始瞬间；过程中；结束瞬间的平开始瞬间；过程中；结束瞬间的平衡相及

8、其成分，并计算相对量）；衡相及其成分，并计算相对量）；熟悉亚共析钢，共析钢，过共析钢的成分范围；熟悉亚共析钢，共析钢，过共析钢的成分范围；熟悉典型熟悉典型金相图谱金相图谱；熟悉杠杆定律的应用原则并熟练运用其计算（已知支点求二组元相对量；熟悉杠杆定律的应用原则并熟练运用其计算（已知支点求二组元相对量；已知某组元相对量求支点已知某组元相对量求支点；求；求相组成相对量相组成相对量和组织组成相对量）；和组织组成相对量）；共析钢共析钢亚共析钢亚共析钢过共析钢过共析钢相图分析相图分析ACDGS1148727LAL+AL+ Fe3CFA+FA+ Fe3CKEPFQC%Fe3CFeF+ Fe3C4.30.77

9、2.116.69二条水平线二条水平线构成合金中的所有组织构成合金中的所有组织四个基本相四个基本相共晶相图共晶相图共析相图共析相图碳钢在室温下的相组成物是铁素体和渗碳体。碳钢在室温下的相组成物是铁素体和渗碳体。平衡状态下，铁碳合金随着碳的质量分数的增加，强度是平衡状态下，铁碳合金随着碳的质量分数的增加，强度是逐渐增大的逐渐增大的?Fe3CII来自？来自？平衡状态下，铸铁和碳钢的主要区别（组织）？平衡状态下，铸铁和碳钢的主要区别（组织）？共析反应、共晶反应式？共析反应、共晶反应式？共析反应产物？共析反应产物？PSK线？线？具有共晶反应的二元合金，其共晶成分的合金，什么工艺具有共晶反应的二元合金，其

10、共晶成分的合金，什么工艺性能好？性能好？共析钢加热时在奥氏体形成过程中的转变？共析钢加热时在奥氏体形成过程中的转变？亚共析钢亚共析钢白色颗粒状：白色颗粒状：F F暗黑色指纹状：暗黑色指纹状：P P相组成物的名称：相组成物的名称：F F、Fe3CFe3C金相分析表明，其中暗黑色指纹状的组成物金相分析表明，其中暗黑色指纹状的组成物占材料总质量分数大约为占材料总质量分数大约为50%50%合金的碳含量？该合金合金的碳含量？该合金的相组成物计算？的相组成物计算？淬火钢中的残余奥氏体量可淬火钢中的残余奥氏体量可以通过杠杆定律来计算以通过杠杆定律来计算? ?正火正火T8T8钢与完全退火钢与完全退火T8T8钢

11、相比，前者珠光体更细钢相比，前者珠光体更细密，故强度要高些。密，故强度要高些。P75 共析钢共析钢C曲线曲线 图图6.7鼻尖鼻尖-A1：珠光体转变区珠光体转变区：珠光体：珠光体P；索氏体；索氏体S；屈氏体；屈氏体T；鼻尖鼻尖-Ms：贝氏体转变区：贝氏体转变区: B 上上和和B下下（350）马氏体：低碳马氏体和高碳马氏体形态的区别；马氏体：低碳马氏体和高碳马氏体形态的区别；明确组织结构、形态和冷却速度的关系，区分性能；明确组织结构、形态和冷却速度的关系，区分性能；若钢中加入的合金元素能使若钢中加入的合金元素能使C曲线左移，则将使钢的淬透性降低曲线左移，则将使钢的淬透性降低。P84退火退火（熟悉各

12、类钢退火目的，工艺）（熟悉各类钢退火目的，工艺）图图6.21各类钢退火加热温度区间：（各类钢退火加热温度区间：（20-40）亚共析钢完全退火；完全奥氏体化，最终组织亚共析钢完全退火；完全奥氏体化，最终组织F+P（细化晶粒消除（细化晶粒消除锻造过热），锻造过热），Ac3+（2040）过共析钢球化退火；不完全奥氏体化，最终组织球状珠光体（消除过共析钢球化退火；不完全奥氏体化，最终组织球状珠光体（消除网状二次渗碳体，网状二次渗碳体，P球球实为铁素体基体实为铁素体基体+球状渗碳体球状渗碳体）完全退火工艺适用于过共析钢，因为它可以得到球状珠光体组织完全退火工艺适用于过共析钢，因为它可以得到球状珠光体组织

13、?去应力退火；无相变，消除应力去应力退火；无相变，消除应力再结晶退火；完全消除冷轧钢板加工硬化，亚共析钢最终组织等轴再结晶退火；完全消除冷轧钢板加工硬化，亚共析钢最终组织等轴的的F+P或称或称原始组织原始组织）经冷轧后的经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度，再结晶退火，钢钢板，要求降低硬度，再结晶退火，F+P锻造过热的锻造过热的60钢锻坯，完全退火，钢锻坯，完全退火，F+P具有网状渗碳体的具有网状渗碳体的T12钢坯，球化退火，钢坯，球化退火，P球球扩散退火：消除偏析扩散退火：消除偏析P86正火正火（全部完全奥氏体化，（全部完全奥氏体化，30-50）（C0.6%） S+F（C=0.61.4%） S

14、 伪共析转变（伪共析转变（共析钢欲求共析钢欲求S可直接正火可直接正火）过共析钢正火过共析钢正火Accm+（3050）P86淬火淬火淬火加热温度（淬火加热温度（ 3050 ）钢钢 种种 加热温度加热温度 组组 织织亚共析钢亚共析钢 Ac3+（3050） A共析钢共析钢 Ac1+（3050） A过共析钢过共析钢 Ac1+（3050） A+Fe3C球球过共析钢淬火正确加热温度为过共析钢淬火正确加热温度为Ac1+（3050），如果完全奥氏体化将导如果完全奥氏体化将导致淬火后马氏体晶粒粗大；淬火后马氏体含碳量较多；淬火后残余奥氏体致淬火后马氏体晶粒粗大；淬火后马氏体含碳量较多；淬火后残余奥氏体较多；淬火

15、后未溶碳化物较少。较多；淬火后未溶碳化物较少。淬火冷却组织（淬火冷却组织（0.5C%有残余奥氏体有残余奥氏体）钢钢 种种 加加 热热 温温 度度 加热组织加热组织 淬火组织淬火组织亚共析亚共析0.5C% Ac3+ (30 50) A M亚共析亚共析0.5C% Ac3+ (30 50) A M+A共析钢共析钢 Ac1+ (30 50) A M+A过共析钢过共析钢 Ac1+ (30 50) A+Fe3C球球 M+A+Fe3C球球P89淬透性：其大小取决于临界冷却速度淬透性：其大小取决于临界冷却速度Vk，合金钢的淬透性通常大于碳素钢合金钢的淬透性通常大于碳素钢淬硬性：其大小取决于含碳量，淬硬性：其大

16、小取决于含碳量，碳含量高则淬硬性大碳含量高则淬硬性大钢的淬硬性取决于淬火时的冷却速度的大小钢的淬硬性取决于淬火时的冷却速度的大小?同一钢种，在相同的加热条件下，水冷比油冷的淬透性好同一钢种，在相同的加热条件下，水冷比油冷的淬透性好?P90回火四阶段回火四阶段1.马氏体分解马氏体分解100-200；350完成；完成；2.残余奥氏体的转变残余奥氏体的转变200-300；、；、3.回火屈氏体形成回火屈氏体形成250-500；4.回火索氏体的形成回火索氏体的形成450以上。以上。调质：淬火调质：淬火+高温回火（高温回火（S回回）；（）；（C=0.61.4%）正火）正火 S 伪共析转变伪共析转变表面淬火

17、表面淬火(高频淬火高频淬火)：中碳钢：中碳钢0.4-0.5C%；（调质，回火索氏体；表面高频；（调质，回火索氏体；表面高频淬火淬火+低温回火，心部回火索氏体，表层回火马氏体）低温回火，心部回火索氏体，表层回火马氏体）渗碳：低碳钢渗碳提高表层碳含量；渗碳渗碳：低碳钢渗碳提高表层碳含量；渗碳淬火淬火+低温回火低温回火淬火加热不完全奥氏体化：淬火加热不完全奥氏体化： 合金渗碳钢淬火完全奥氏体化合金渗碳钢淬火完全奥氏体化心部回火低碳马氏体心部回火低碳马氏体+少许铁素体，少许铁素体， 心部低碳心部低碳M回回表层回火高碳马氏体表层回火高碳马氏体+球状渗碳体球状渗碳体+残余奥氏体。残余奥氏体。 表层高碳表层

18、高碳M回回+K+A 预备预备HT 淬火组织淬火组织 回火组织回火组织过共析钢过共析钢 球退球退P球球 M+A+Fe3C球球 低回低回M回回+A+Fe3C球球共析钢共析钢 球退球退P球球 M+A 低回低回M回回+A亚亚 0.50.77C% 退火退火F+P M+A 中回中回T回回亚亚 0.250.5C% 正火正火F+S M 高回高回S回回 亚亚0.25C% 正火正火F+S 表层表层 M+A+Fe3C 表层表层 M回回+A+Fe3C（渗碳淬火）（渗碳淬火） 中心中心 M+F 中心中心 M回回+F回火索氏体和过冷奥氏体分解时形成的索氏体，组织形态和性能是相同的回火索氏体和过冷奥氏体分解时形成的索氏体，

19、组织形态和性能是相同的?马氏体属于固溶体组织。马氏体属于固溶体组织。马氏体具有高强度的原因是固溶强化马氏体具有高强度的原因是固溶强化 。淬火钢中，当含碳量增加到淬火钢中，当含碳量增加到0.6以后，随含碳量的增加，硬度增加缓慢。以后，随含碳量的增加，硬度增加缓慢。随含碳量的增加，残余奥氏体的量增多。随含碳量的增加，残余奥氏体的量增多。P112合金钢合金钢Me对热处理的影响：对热处理的影响：1.A晶粒度小；晶粒度小；2.提高淬透性；提高淬透性；3.Mf下降残余奥氏体增多；下降残余奥氏体增多；4.回火抗力增大回火抗力增大1.渗碳钢：渗碳钢：20CrMnTi（汽车齿轮）（汽车齿轮）低碳；下料低碳；下料

20、锻造锻造正火正火机加工机加工渗碳渗碳淬火淬火+低温回火低温回火热处理顺序：正火热处理顺序：正火渗碳渗碳淬火淬火低温回火低温回火预备热处理预备热处理 组织：组织：F+S（齿面齿面、心部心部）缓冷至室温：心部：缓冷至室温：心部：F+P；表层：；表层：P+ K；淬火组织：心部：低碳淬火组织：心部：低碳M；表层：；表层：M+ K+ A （完全奥氏体化完全奥氏体化）最终热处理最终热处理 心部：低碳心部：低碳M回回；表层：；表层：M回回+K+A2.调质钢：调质钢：40Cr（机床主轴）（机床主轴）中碳；下料中碳；下料锻造锻造退火退火粗加工粗加工调质调质精加工精加工装配装配使用状态下的组织为：使用状态下的组织

21、为：S回回为提高表面耐磨性，调质后可进行高频淬火或氮化。为提高表面耐磨性，调质后可进行高频淬火或氮化。下料下料锻造锻造退火退火粗加工粗加工调质调质精加工精加工 (高频淬火高频淬火+低温回火低温回火)装配装配最终热处理：最终热处理： 表面：表面： M回回；心部：；心部：S回回3.工具钢：工具钢：9CrSi（板牙）；（板牙）；W18Cr4V高碳；球化退火高碳；球化退火 球状珠光体球状珠光体 淬火淬火+低温回火低温回火 M回回+K粒粒+AW18Cr4V钢钢 锻造锻造退火退火机加工机加工淬火淬火+三次回火三次回火磨削加工磨削加工奥氏体不锈钢不能通过热处理强化。奥氏体不锈钢不能通过热处理强化。作业问题作

22、业问题习题集习题集P10第第12题题关键点：回火保温半小时以上才开始发生马氏体分解，通常回火关键点：回火保温半小时以上才开始发生马氏体分解，通常回火3-4小时。小时。分析：碳素工具钢，高碳，过共析钢。原始组织分析：碳素工具钢，高碳，过共析钢。原始组织 M回回+ A+Fe3C加热分析：加热分析：950粗大粗大A 780 A+ Fe3C 700 原始组织原始组织 600原始组织原始组织 20原始组织原始组织最终分析：最终分析：950粗大粗大M 780 M+ Fe3C+ A 其余全部原始组织其余全部原始组织扩展分析扩展分析亚共析钢原始热处理：淬火亚共析钢原始热处理：淬火+低温回火低温回火加热分析：必

23、须完全奥氏体化，加热到加热分析：必须完全奥氏体化，加热到Ac3线以上线以上30-50，淬火组织：淬火组织：M；最终组织：；最终组织：M回回加热分析：加热分析：950温度过高，粗大温度过高，粗大A； Ac3线以上线以上30-50正确，细小正确，细小A； 不完全奥氏体化，不完全奥氏体化，F+A； 相变温度以下，原始组织相变温度以下，原始组织水冷分析：水冷分析：950粗大的粗大的M； 正确加热细小的正确加热细小的M； 不完全奥氏体化不完全奥氏体化F+M； 相变温度以下原始组织相变温度以下原始组织钢号钢号钢种钢种热处理特点热处理特点T12A（锉刀）（锉刀）工具钢工具钢淬火淬火+低温回火低温回火60Si

24、2Mn（弹簧）（弹簧）弹簧钢弹簧钢淬火淬火+中温回火中温回火ZGMn13耐磨钢耐磨钢水韧处理水韧处理20CrMnTi（汽车齿轮）（汽车齿轮）渗碳钢渗碳钢渗碳渗碳+淬火淬火+低温回火低温回火40Cr（机床主轴）（机床主轴）调质钢调质钢调质调质+局部高频淬火局部高频淬火9CrSi（板牙）（板牙）低合金工具钢低合金工具钢等温等温淬火淬火+低温回火低温回火GCr15滚动轴承钢滚动轴承钢淬火淬火+低温回火低温回火1Cr13马氏体不锈钢马氏体不锈钢淬火淬火+高温回火高温回火5CrNiMo热作模具钢热作模具钢淬火淬火+高温回火高温回火Cr12MoV冷作模具钢冷作模具钢淬火淬火+低温回火低温回火W18Cr4V

25、高速钢高速钢淬火淬火+低温回火低温回火4Cr9Si2汽阀钢汽阀钢淬火高温回火淬火高温回火1Cr18Ni9Ti不锈钢不锈钢固溶处理固溶处理钢号识别及应用：钢号识别及应用：35CrMo; Q235A（普通碳素结构钢）（普通碳素结构钢）; 45; 20Cr; 38CrMoAl；18Cr2Ni4WA； 42SiMnB；9Mn2V; W6Mo5Cr4V2; T10A; 3Cr2W8V； 6Mo5Cr4V3； W18Cr4V ；ZGMn13;0Cr18Ni9；4Cr13；40Cr（机床主轴），（机床主轴），9CrSi（板牙），（板牙），T12A（锉刀），（锉刀），20CrMnTi（汽车齿轮），（汽车齿轮），60Si2Mn（弹簧）（弹簧）分类方法：按金相；按化学成分（含碳量高低）；按用途。分类方法：按金相；按化学成分（含碳量高低）；按用途。结构钢，工具钢，特殊用途钢；典型热处理工艺及其用途；结构钢，工具钢，特殊用途钢；典型热处理工艺及其用途； 元素符号元素符号Cr前面的数字前面的数字1表示的是钢中含碳量的千分数表示的是钢中含碳量的千分数T12钢的过冷奥氏体等温转变动力学曲线如下图所示，请指出该钢按图示的温度加热钢的过冷奥氏体等温转变动力学曲线如下图所示，请指出该钢按图示的温度加热保温后，再按保温后，再按V1、V2、V3、V4、V5、V6冷却速度曲线冷