机械工程材料总复习

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《机械工程材料》

总复习

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结晶

塑性变形热处理

工业用钢铸铁有色金属及其合金

纯金属合金

运用性能

工艺性能

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一、性能

㈠运用性能

1、力学性能⑴刚度：材料反抗弹性变形的技能。

指标为弹性模量：E=/⑵强度：材料反抗变形和破坏的技能。指标：抗拉强度b—材料断裂前承受的最大应力。屈服强度s—材料产生微量塑性变形时的应力。

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条件屈服强度0.2—残余塑变为0.2%时的应力。疲惫强度-1—很多次交变应力作用下不发生破坏的最大应力。

⑶塑性：材料断裂前承受最大塑性变形的技能。指标为、。

⑷硬度：材料反抗局部塑性变形的技能。指标为HB、HRC。

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⑸冲击韧性：材料反抗冲击破坏的技能。指标为αk.材料的运用温度应在冷脆转变温度以上。

⑹断裂韧性：材料反抗内部裂纹扩展的技能。指标为K1C。

2、化学性能⑴耐蚀性：材料在介质中反抗腐蚀的技能。⑵抗氧化性：材料在高温下反抗氧化作用的技能。3、耐磨性：材料反抗磨损的技能。

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㈡工艺性能1、铸造性能：液态金属的流淌性、填充性、收缩率、

偏析倾向。

2、锻造性能：成型性与变形抗力。3、切削性能：对刀具的磨损、断屑技能及导热性。4、焊接性能：产生焊接缺陷的倾向。5、热处理性能：淬透性、耐回火性、二次硬化、回火脆性。

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二、晶体结构

㈠纯金属的晶体结构1、抱负金属⑴晶体：原子呈规章排列的固体。晶格：表示原子排列规律的空间格架。晶胞：晶格中代表原子排列规律的最小几何单元.

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⑵三种常见纯金属的晶体结构晶格常数原子半径原子个数配位数致密度滑移面280.68{110}6体心立方a3a4

面心立方a2a4

密排六方a、c1a2

4120.74{111}4

6120.74六方底面1

滑移方向滑移系

111212

110312

底面对角33Mg、Zn

常见金属-Fe、Cr、W-Fe、Ni、Al

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⑶立方晶系的晶面指数和晶向指数①晶面指数：晶面三坐标截距值倒数取整加()

②晶向指数：晶向上任一点坐标值取整加[]立方晶系常见的晶面和晶向

⑷晶面族与晶向族指数不同但原子排列完全相同的a3

晶面或晶向。

⑸密排面和密排方向——同滑移面与滑移方向

在立方晶系中，指数相同的晶面与晶向相互垂直。

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2、实际金属

⑴多晶体结构：由多晶粒组成的晶体结构。晶粒：组成金属的方位不同、形状不规章的小晶体.晶界：晶粒之间的交界面。⑵晶体缺陷—晶格不完

整的部位①点缺陷空位：晶格中的空结点。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。

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②线缺陷——位错晶格中一部分晶体相对另一部分晶体沿某一晶面发生局部滑移,滑移面上滑移区与未滑移区的交接线.

③面缺陷——晶界和亚晶界亚晶粒：组成晶粒的尺寸很小、位向差也很小的小晶块。亚晶界：亚晶粒之间的交界面。

④晶界的特点：原子排列不规章；阻碍位错运动；熔点低；耐蚀性

低；产生内吸附；是相变的优先形核部位。

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金属的晶粒越细，晶界总面积越大，位错障碍越多；

需要协调的具有不同位向的晶粒越多，使得金属塑性变形的抗力越高。

晶粒越细，单位体积内同时参加变形的晶粒数目越多,变形越匀称，在断裂前将发生较大塑性变形。强度和

塑性同时增加，在断裂前消耗的功大，因而韧性也好.

细晶强化：通过细化晶粒来提高强度、硬度和塑性、韧性的方法。

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㈡合金的晶体结构合金：由两种或两种以上元素组成的具有金属特性

的物质。如碳钢、合金钢、铸铁、有色合金。

相：金属或合金中凡成分相同、结构相同，并与其

他部分有界面分开的匀称组成部分。

1、固溶体：与组成元素之一的晶体结构相同的固相.⑴置换固溶体：溶质原子占据溶剂晶格结点位置形成的固溶体。多为金属元素之间形成的固溶体。

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⑵间隙固溶体：溶质原子处于溶剂晶格间隙所形成的固溶体。

为过渡族金属元素与小原子半径非金属元素组成。铁素体：碳在-Fe中的固溶体。

奥氏体：碳在-Fe中的固溶体。马氏体：碳在-Fe中的过饱和固溶体。固溶强化：随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度

提高，塑性、韧性下降的现象。

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马氏体的硬度主要取决于其含碳量，并随含碳量增加而提高。

⑵金属化合物：与组成元素晶体结构均不相同的固相.①正常价化合物如Mg2Si

②电子化合物如Cu3Sn③间隙化合物：由过度族元素与C、N、H、B等小原子半径的非金属元素组成。

分为结构简约的间隙相和繁复结构的间隙化合物。

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强碳化物形成元素：Ti、Nb、V中碳化物形成元素：W、Mo、Cr弱碳化物形成元素：Mn、Fe

如TiC、VC如Cr23C6如Fe3C

⑶性能比较：强度：固溶体纯金属硬度：化合物固溶体纯金属塑性：化合物固溶体纯金属

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⑷金属化合物形态对性能的影响①基体、晶界网状：强韧性低

②晶内片状：强硬度提高，塑韧性降低③颗粒状：弥散强化：

第二相颗粒越细，数量越多，分布越匀称,合金的强度、硬度越高，塑韧性略有下降的现象。

⑸固溶体与化合物的区分：①结构；②性能；③表达

方式

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合金元素在钢中的作用

1、强化铁素体；

2、形成化合物——第二相强化3、扩大(C,Mn,Ni,Co)或缩小(Cr,Si,W,Mo)A相区

4、使S、E点左移5、影响A化6、溶于A(除Co外),使C曲线右移,Vk减小,淬透性提高.7、除Co、Al外，使Ms、Mf点下降。

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8、提高耐回火性(淬火钢在回火过程中反抗硬度下降的技能)

9、产生二次硬化(含高W、Mo、Cr、V钢淬火后回火时，由于析出细小弥散的非常碳化物及回火冷却时A’

转变为M回，使硬度不仅不下降，反而上升的现象)

10、防止第二类回火脆性：W、Mo(回火脆性：淬火钢在某些温度范围内回火时，涌现的冲击韧性下降的现象。)

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三、组织

㈠纯金属的组织1、结晶：金属由液态转变为晶体的过程⑴结晶的条件——过冷：在理论结晶温度以下发生结晶的现象。

过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差。

⑵结晶的基本过程——晶核形成与晶核长大形核——自发形核与非自发形核

长大——匀称长大与树枝状长大

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