金属工艺学期末复习第一章.doc

第一章1. 硬度：指金属材料抵抗更硬物体压入其表面的能力，或者说是材料对局部塑性变形的抗力。2. 测量硬度的方法常见的有：布氏硬度和洛氏硬度。3. 布氏硬度测量原理：在规定的载荷F（单位：N）作用下，把一定直径D的淬火钢球（或硬质合金球）压入试样的表面，保持一定时间t后卸载，试样上随即出现一个压痕。以压痕表面积S上单位面积所承受载荷的大小，作为所测金属的布氏硬度值。用符号HBS（或HBW）表示。4. 布氏硬度一般是先测得压痕直径，根据直径查表确定材料的布氏硬度值，值越大材料越硬。5. 布氏硬度的表示方法：数值1（硬度值）+HBS（HBW）+数值2（球体直径mm）+/+数值3（试验载荷kgf）+/+数值4（载荷保持时间）。若仅为1015s时，可不标注； 150HBS10/1000/30, 用直径为10mm的钢球，在1000kgf（9807N）的载荷作用下，保持30s时测得的布氏硬度值为150；6. 特点与应用：测量准确，重复性强；但因压痕较大，有损表面，且工件过硬时，压头易变形，故不宜测量成品零件、薄片材料及高硬度的材料。通常用于测定退火、正火、调质处理（淬火加高温回火）后的钢件，以及铸铁和有色金属等材料的硬度。7. 洛氏硬度测量原理：是用一定的载荷将顶角为120的金刚石圆锥体或直径为1588mm的淬火钢球压入被测试样表面，根据压痕的深度确定它的硬度值。洛氏硬度值可以从洛氏硬度计的刻度盘上直接读出。8. 洛氏硬度表示方法：数值（硬度值）+HR+标尺符号（不同标尺的洛氏硬度）。常用的有A，B，C三种标尺，HRC应用最广泛。50HRC-用C标尺（用120金刚石圆锥体作压头，载荷为1500N）测定的洛氏硬度值为50。9. 洛氏硬度测量压痕的深度。压痕越深，材料越软。10. 洛氏硬度的特点与应用：操作简便、迅速，压痕较小，且测试硬度范围广，可测成品件或较薄的工件，以及从很软到很硬的材料；但因压痕较小，当材料内部组织不均匀时，则测量值波动较大，不够精确，故在实际操作中，应在不同部位测量数次，然后取其平均值。11. 常见金属晶格类型：体心立方晶格，面心立方晶格，密排立方晶格。金属的晶格类型不同，其性能必然有差异；即使某些金属的晶格类型相同，但由于各元素的原子半径及原子间的距离不同（晶格常数不同）等原因，在性能上也会有很大的差异。12. 过冷度的概念：理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度。13. 结晶过程：形成晶核晶核长大形成晶核晶核继续长大形成新晶核结晶结束。晶核的形成（有自发晶核、非自发晶核）与成长两者并存交替进行。14. 细化晶粒的措施：细化晶粒的措施-通过控制晶核的形成与长大来实现。1）、增加过冷度；2）、添加适量杂质；3）、震动破碎（机械、超声波、电磁等）；4）、采取热处理等工艺手段。15. 纯金属的同素异构转变-冷却凝固后，由于温度（或压力）的变化，金属的晶格类型也发生变化的现象。（转变过程与液态金属的结晶过程类似：包含晶核的形成与长大）16. 铁素体碳溶解在-Fe中形成的间隙固溶体，通常用F表示。它仍保持-Fe的体心立方晶格结构。F中铁溶解碳的能力很小，随温度的不同而不同。在 727 时溶解度最大达 0.0218。韧性很好，强度和硬度均不高。17. 奥氏体碳溶解在-Fe中形成的间隙固溶体。“A”表示。它仍保持-Fe的面心立方晶格结构。因晶格间隙较大， -Fe溶解碳的能力比-Fe大。在1148 时， C最大达2.11。稳定的奥氏体在钢内存在的最低温度是727 。奥氏体的硬度不是很高（HB160200），塑性很好，是绝大多数钢种在高温进行压力加工时所要求的组织。18. 渗碳体铁与碳形成的稳定的金属化合物，“Fe3C”。 C = 6.69，复杂的晶格形式。渗碳体的硬度很高（HB= 800），而塑性极差，几乎为零，是一个硬而脆的组织。 渗碳体在一定条件下可以分解成铁和石墨19. 珠光体由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。用“P”表示。20. 铁碳合金状态图（看图说出某一种材料的冷却过程，其中组织转变）21. 铁碳合金状态图中点的意义特性点符号温度/C/%含义A15380纯铁的熔点C11484.3共晶点D12276.69渗碳体的熔点E11482.11碳在-Fe中的最大溶解度G9120纯铁的同素异构转变点S7270.77共析点P7270.0218碳在-Fe中的最大溶解度Q室温0.0008室温时碳在-Fe中的溶解度22. 铁碳合金状态图中线的意义特性线含义ACD液态线AECF固态线GSA3线。冷却时，不同含量的A中开始析出F线，使A的C沿此线向0.77递增。ESAcm线。C在A中的固溶线。即A冷却到此线时，开始析出Fe3C，使A的C沿此线向0.77递减。ECF共晶线 PSK共析线，A1线。23. 铁碳合金分类（安组织分）：C /%00.772.114.36.69FFe3CP 亚共析钢 过共析钢 亚共晶铁 过共析铁共析钢的室温组织：P（FP+Fe3C。亚共析钢的室温组织：F+P。过共析钢的室温组织：P+Fe3C （网状）共晶白口铁（变态莱氏体）的室温组织：P+Fe3C +Fe3C共晶24. 钢的含碳量对机械性能的影响：碳是钢中的主要元素，对碳钢的性能影响也最大。一般来说，含碳量升高，强度和硬度也升高，而塑性和韧性则降低，但当含碳量超过09时，强度也开始降低。含碳量对钢的工艺性能也有很大影响，一般来说，含碳量低的碳钢其焊接性能和锻压性能较好，反之则差。25. 高温下最基本的单项组织：FP+Fe3C+A，常温下最基本的单项组织：FP+Fe3C。共析钢的室温基本组织：FP+Fe3C（铁素体加渗碳体），亚共析钢的室温基本组织：F+ FP+Fe3C，过共析钢的室温基本组织：FP+Fe3C +Fe3C （网状），共晶白口铁（变态莱氏体）的室温基本组织：FP+Fe3C +Fe3C +Fe3C共晶26. 钢的热处理是将钢在固态下进行加热、保温和冷却，改变其内部组织，从而获得所需要性能的一种金属加工工艺。27. 热处理的目的：由于钢在固态范围内，随着加热温度和冷却速度的变化，使其内部组织发生变化；钢的成分一定时，其机械性能取决于组织。钢经过热处理后，能改变其机械性能。热处理能有效地改善钢的组织，提高其力学性能并延长其使用寿命，是钢铁材料重要的强化手段。28. 整体热处理：正火，退火，回火，淬火。29. 退火：（1）定义：把钢加热到高于临界点温度 Ac3 （亚共析钢）或 Ac1 （过共析钢）以上 2030 C或低 于临界点温度（ Ac1 ）的某一温度，经保温后缓慢冷却（随炉冷却或在导热能力差的介质中冷却），以获得接近平衡组织(P)的工艺方法。（2）目的：消除铸、锻件在冷却过程中由于冷速过快而形成的不平衡组织或硬皮；对过共析钢而言，是为了获得球化珠光体，均能达到降低硬度，便于切削加工的目的；提高塑性和韧性，以利于冷变形加工；细化晶粒、均匀组织，以提高力学性能；消除工件加工过程中由于冷却不均、变形不均而造成的内应力，以防止变形或开裂。30. 正火：（1）定义：把工件加热到Ac3或Accm以上3050，经适当的保温后，出炉空冷 。（2）优点：正火的冷速较退火快，能得到S，细化晶粒的效果较好 。同样零件正火后的b和HB比退火后的为高，且C，用两种方法处理后的b和HB差别越明显。（3）目的：提高机械性能改善切削性能为淬火做组织准备31. 退火与正火的选择：1、使用性能：对低、中碳钢，正火后的力学性能较好，若零件的性能要求不高，可采用正火作为最终热处理；对于结构复杂的零件，因正火冷速较快，工件有开裂的危险，故宜用退火。2、切削性能：一般，低中碳钢应采用正火，高碳钢则应采用退火。实践证明，工件的硬度在 HB170230时，对切削加工最为有利。过高，加工难；过低，“粘刀”。3、经济角度 正火较退火生产周期短，生产率高，成本低，故条件允许时应优先采用正火。32. 淬火：（1）定义：将钢加热到临界温度以上，经过保温A化后，再以大于临界冷却速度的冷却速度急速冷却下来，获得M组织的热处理加工方法。 （2）目的：一般是为了获得M组织，以提高钢的硬度、强度和耐磨性等。但淬火M的脆性很大，不能直接应用，还要通过回火来降低脆性，提高韧度。33. 表面淬火和化学热处理的区别：表面淬火仅对工件表层进行淬火的工艺，即将工件表层迅速加热到淬火温度，当热量还未传到心部时，就迅速予以冷却的工艺方法。化学热处理通过一定的工艺方法，将一种或几种元素渗入钢件表面，以改变其化学成分和组织结构，从而使钢件获得所需性能的热处理工艺，称为化学热处理。34. 回火：（1）定义：将淬火后的钢件重新加热到临界温度以下某一温度，保温一段时间后，以一定方式进行冷却的热处理工艺。淬火钢一般都要进行回火处理。（2）目的：1）减少和消除钢件淬火时产生的内应力，防止工件变形和开裂；2）调整钢件的硬度，提高钢件的强度和韧性，以满足使用要求；3）稳定组织，以保证工件在使用过程中形状和尺寸不发生变化。（3）性能，种类及应用：低温回火性能：经低温回火后能消除因淬火而产生的内应力，并保持淬火钢的高硬度 （56HRC65HRC）、 高耐磨性，同时提高其韧性。低温回火应用：主要适用于刀具、量具、模具以及其他耐磨零件、渗碳工件等。中温回火性能：经中温回火后能获得高的弹性和强度，并具有一定韧性，硬度一般为35HRC50HRC。中温回火应用：主要用于各种弹性零件及热锻模等。高温回火性能：具有良好的综合力学性能，即具有理想的塑性、韧性和强度之间的配合。硬度可达25 HRC40 HRC。高温回火应用：各种重要零件，特别是在交变应力作用下的零件，必须进行调质处理，如汽车中的半轴、连杆、螺栓、齿轮等。35. 淬火后回火的原因：淬火M的脆性很大，不能直接应用，还要通过回火来降低脆性，提高韧度。36. 马氏体概念：碳在-Fe中的过饱和固溶体，它保留了奥氏体中溶解在 Fe中的所有碳。37. 钢的综合分类38.39. 按钢的质量分：普通优质钢，优质钢，高级优质钢，特级优质钢。40. 按平均含碳量分：低碳钢，中碳钢，高碳钢。41. 按用途分：碳素结构钢，碳素工具钢，专用钢。42. 按钢液脱氧程度分类：沸腾钢（F），镇静钢（Z）半镇静钢（b）特殊镇静钢（TZ）43. 优质碳素结构钢的编号方法，40号，45号常用分类典型牌号编号说明优质碳素结构钢45平均C为 0.4565Mn较高含锰量平均C为0.65两位数字表示钢的平均含碳量，以万分之几表示，化学元素符号Mn表示钢的含锰量较高44. 合金钢的编号方法：钢中的主要合金元素钢的平均含碳量“数字十化学元素符号十数字”平均百分含量少于1.5时不标出，平均含碳量相应的标为2,31、结构钢以万分之一为单位的数字（两位数）2、工具钢和特殊性能钢以千分之一为单位的数字（一位数）3工具钢的碳含量超过1时，碳含量不标出。高速钢例外，不管含碳量多少都不标4特殊性能钢的碳含量小于0.08时，标为0；碳含量小于0.03时，标为00 。45. 合金结构钢的编号方法分类典型牌号编号说明合金结构钢60 i2Mn平均Mn 1.5平均Si 2 平均C 0.6 GCr15 平均Cr为1.5数字+化学元素符号+数字，前面的数字表示钢的平均C ，以万分之几表示；后面的数字表示合金元素的含量，以平均该合金元素的质量分数的百分之几表示，质量分数少于1.5时，一般不标明含量。若为高级优质钢，则在钢号的最后加“A”字；滚动轴承钢的钢号前面加“G”， Cr用千分之几表示46. 合金工具钢的编号方法分类典型牌号编号说明合金工具钢5CrMnMo 平均C为 0.5 平均Cr、Mn、 Mo小于 1.5平均C为1.0时以千分之几表示，1.0%时不标出；高速钢例外，其平均含量1.0时也不标出；合金元素含量的表示方法与合金结构钢相同47. 特殊性能钢的编号方法分类典型牌号编号说明特殊性能钢2Cr13 平均C为0.2 平均Cr为130Cr18Ni9Ti平均C以千分之几表示，但当平均C 0.03及0.08时，钢号前分别冠以 00及 0表示；合