2013年下工程材料复习提纲.doc

一、 名词解释P5 材料刚度：材料力学中的弹性模量，是表征材料抵抗弹性变形能力的力学性能指标，反映了材料抵抗弹性变形的大小。刚度主要取决于材料本身晶格类型和原子间距。P6 强度：材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。P6 抗拉强度：材料在断裂前所能承受的最大应力值P7 硬度：材料抵抗其他更硬物体压入其表面的能力称为硬度 布氏硬度原理， 洛氏硬度 维氏硬度维氏硬度：方锥压头、金刚石布氏硬度：硬质合金球形压头洛氏硬度： 金刚石圆锥P10 冲击韧度：金属材料在冲击载荷下抵抗破坏的能力P15 晶体：质点（原子、离子或分子）在三维空间有规则的周期性排列的物体称为晶体。 晶体特性1）晶体具有一定的熔点，与非晶体不同。（冰）熔点：晶体向非结晶状态转变的的临界温度 2）晶体具有各向异性，非晶体各向同性。（蜡烛P65钢的退火 :退火是将刚加热至适当温度,保温一定时间,然后缓慢冷却的热处理工艺 非晶体：质点（原子、离子或分子）在三维空间无规则排列的物体称为非晶体。 准晶：具有完全有序的结构，然而又不具有晶体所应有的平移对称性 （急冷凝固的Al Mn 合金 1. 加工硬化：由于塑性变形度增加，使金属的强度，硬度提高，而塑性下降的现象叫做加工硬化。2. P92二次硬化：如钢中含有Cr，Mo，V，Ti，Nb等碳化物形成元素，经淬火并在500-600之间回火时，不仅硬度不降低，反而升高到接近淬火钢的高硬度值，这种强化效应，称为合金钢的二次硬化P65钢的热处理：P65退火，就是将金属或合金加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。淬透性：钢在淬火时能获得淬硬深度的能力，它是刚才本身固有的属性。珠光体：珠光体是奥氏体(奥氏体是碳溶解在Fe中的间隙固溶体)发生共析转变所形成的铁素体与渗碳体的共析体。共晶反应：一种液相在恒温下同时结晶出两种不同成分和不同晶体结构的反应叫做共晶反应纯金属的结晶包括两个基本过程：形核与长大加工硬化现象的最主要原因是_压力焊的种类铸件缩孔常产生的部位是自由锻的基本工序的是:8牌号中的8表示其平均含碳量为热处理时，一般都要使金属常温组织经加热变成（ ）组织述铁碳合金的平衡组织组成物及相组成物写出ECF线、PSK线发生的相变反应名称及反应式。（6分） A1线是指_线，A3线是指_线，Acm线是指_线。液态合金的充型能力受哪些因素的影响？充型能力差会使铸件产生哪些缺陷？钢种C%典型牌号合金元素作用热处理使用状态下组织性能用途碳素结构钢0.4Q195Q235热轧空冷F+P塑性,焊接性好建筑结构低合金高强度钢0.2Q345(16Mn)Mn:强化F,增加P,降低脆转温度热轧空冷F+P塑性,焊接性好桥梁,船舶, 容器渗碳钢0.10.252020Cr20CrMnTiCr,Mn:提高淬透性,强化F,Ti:细化晶粒渗碳+淬火+低温回火表面：M回+ A (少量)+颗粒状Fe3C心部：M回+F表硬里韧轴、齿轮调质钢0.30.54540Cr40CrNiMoCr,Ni:提高淬透性,强化F,Mo:防止第二类回火脆性调质S回良好综合力学性能轴、齿轮弹簧钢0.60.90.450.765Mn60Si2MnCr,Mn:提高淬透性,强化F；Si:提高屈强比淬火+中温回火T回高ss/sb高s-1弹簧钢种C%典型牌号合金元素作用热处理使用状态下组织性能用途滚动轴承钢0.951.10GCr15Cr:提高淬透性,耐磨耐蚀性球退+淬火+低温回火M回+ A(少量)+颗粒状Fe3C高耐磨高s-1足够ak滚动轴承耐磨钢1.01.3ZGMn13Mn:形成A组织水韧处理表：M+碳化物心：A高耐磨耐冲击铲齿，履带板碳素工具钢0.651.35T7T13球退+淬火+低温回火M回+ A(少量)+颗粒状Fe3C高硬度高耐磨冲子、丝锥、锉刀低合金工具钢0.751.59SiCrSi、Cr：提高淬透性球退+淬火+低温回火M回+ A(少量)+颗粒状Fe3C高硬度高耐磨低速刃具高速钢0.71.5W18Cr4VCr:提高淬透性；W、V：提高热硬、耐磨性锻、退火、淬火+三次回火M回+ A(少量)+颗粒状碳化物高热硬高硬度高耐磨高速刃具简述退火与正火的异同点 正火与退火区别：正火与退火两者的目的基本相同，但正火的冷却速度比退火稍快，故正火钢组织比较细，它的强度、硬度比退火钢高3金属的可锻性与哪些因素有关可锻性常用金属材料经受塑性变形加工的难易程度表示.可锻性的优劣用金属的塑性和变形抗力来衡量.金属的可锻性取决于材料的本质(内因)和塑性成形的条件(外因)（1） 化学成分的影响：a）纯金属比合金的可锻性好；b）含合金元素少的合金比多的好（2） 金属组织的影响：a）单相组织比多相好b）钢种碳化物呈弥散分布比网状分布好加工条件影响：（1）变形温度的影响，温度升高，塑性提高，变形抗力减小，有效改善了可锻性，但要防止过烧和过热（2)变形温度的影响，一方面由于变形速度的增加回复和再结晶不能及时克服加工硬化现象，金属则表现出塑性下降，变形抗力增加，可锻性变坏，另一方面，金属的变形过程中i熬好于塑性变形的能量有一部分转化为热能，使金属温度升高，变形速度越大，热效现象越明显，使金属的塑性提高，变形抗力下降可锻性变好。（3）应力状态，压应力的数量愈多，则塑性愈好，变形抗力增加；拉应力的数量愈多，则塑性愈差1. 碳素结构钢2. 优质碳素结构钢 08F；10、20钢,35、40、45、50 钢 60、65钢3. 碳素工具钢 碳质量分数在0.65%-1.35%之间,T7、T8,T9、T10、T11, T12、T13 合金结构钢: l 低合金结构钢16Mn,15MnVN、l 合金渗碳钢20Cr, 20CrMnTi,18Cr2Ni4WA和20Cr2Ni4A高淬透性合金渗碳钢、l 合金调质钢、中碳：碳质量分数一般在0.25%0.50%之间, 加入提高淬透性的元素Cr、Mn、Ni、Si, 加入防止第二类回火脆性的元素.40Cr, 35CrMo, 40CrNiMol 合金弹簧钢、中、高碳,加入以Si、Mn为主的提高淬透性的元素65Mn和60Si2Mn 50CrVAl 滚珠轴承钢GCr15SiMn、GCr15SiMnMoVl合金工具钢l 刃具钢、低合金刃具钢,高速钢l 模具钢9Mn2V、9SiCr、CrWMnl 量具钢液态合金的充型能力受哪些因素的影响？充型能力差会使铸件产生哪些缺陷？1) 金属的流动性,浇注温度,冲型压力 缩孔, 缩松 冷隔, 鼓泡,充不满 偏析：铸件中各部分化学成分不均匀的现象简述车刀的组成、车刀中的主要角度及这些角度对切削过程影响。简述车刀的组成、车刀中的主要角度及这些角度对切削过程影响？ 1）前刀面 2）主后刀面3）副后刀面4）主切削刃S5）副切削刃S6）刀尖前角，刀具前角越大，切削刃越锋利，前刀面对切削层的挤压作用越小，则切削变形就越小。后角，它表示后刀面的倾斜程度，其大小影响后刀面和刀头强度。主偏角，主偏角大小影响主切削刃参加工作的长度，切削分力的比例，切削温度。副偏角，影响副切削刃与共建的摩查和表面质量等。刃倾角，其大小影响排削方向，已加工表面的质量，刀头强度和切削力的大小前刀面 2）主后刀面 3）副后刀面 4）主切削刃S 5）副切削刃S 6）刀尖前角 后角 主偏角 副偏角 刃倾角P31晶粒大小取决于形核率N和长大速率G1) 1. 增大金属的过冷度 超高速急冷技术可获得超细化晶粒的金属、亚稳态结构的金属和非晶态结构的金属。随着过冷度的增大，成核速率N和长大速度G都增大。2) 2. 变质处理：在液体金属中加入孕育剂或变质剂，以细化晶粒和改善组织。变质剂的作用在于增加晶核的数量或者阻碍晶核的长大。3) 3. 振动：在金属结晶的过程中采用机械振动、超声波振动等方法，可以破碎正在生长中的树枝状晶体，形成更多的结晶核心，获得细小的晶粒4) 4. 电磁搅拌将正在结晶的金属置于一个交变电磁场中，由于电磁感应现象，液态金属会翻滚起来，冲断正在结晶的树枝状晶体的晶枝，增加结晶核心，从而可细化晶粒。冒口的型腔是存贮液态金属的空腔，在铸件形成时补给金属，有防止缩孔、缩松、排气和集渣的作用,而冒口的主要作用是补缩。在铸造生产中，冷铁被用来控制收缩和获得定向凝固P33铸造缺陷消除的方法2) 缩孔：液态金属结晶时体积收缩形成的，是一种重要的铸造缺陷，严重影响材料的性能。（冒口）3) 气孔：液态金属中的气体聚集到一起形成的。可以通过降低气体分压的方法来减少气孔。（通入惰性气体或加入可与气体反应的物质）4) 偏析：铸件中各部分化学成分不均匀的现象a) 显微偏析 、宏观偏析（区域偏析）、通道偏析； （加入合金、加快凝固速度、缩短合金停放的时间）5) 应力：热处理-退火的方法P57影响奥氏体晶粒度的因素1) 加热温度和保温时间晶粒长大和原子的扩散密切相关，所以温度越高相应的保温时间越长，奥氏体晶粒将越粗大。因此，为了得到一定尺寸的晶粒度，必须同时控制温度和保温时间。2) 加热速度在保证奥氏体成分均匀的前提下，快速加热短时保温能够获得细小的奥氏体晶粒。3) 钢的含碳量的影响钢中含碳量对奥氏体晶粒长大的影响很大。含碳量在一定范围内，随含碳量的增加，奥氏体晶粒长大的倾向增大。如果碳以未溶碳化物形式存在则具有阻碍晶粒长大的作用。4) 脱氧剂 用Al脱氧的钢奥氏体晶粒长大倾向小，属于本质细晶粒钢。而用Si、Mn脱氧的钢奥氏体晶粒长大倾向大，一般属于本质粗晶粒钢。5) 合金元素 钢中加入适量的Ti（钛）、Zr（锆）、Nb（铌）、V（钒）、Ta（钽）等合金元素，有强烈细化奥氏体晶粒、升高粗化温度的效果。因为这些元素是强碳、氮化物形成元素，在钢中形成熔点高、稳定性强、不易聚集长大的NbC、NbN、Nb(C、N)等化合物。6) 原始组织 原始组织细小，相界面积大，奥氏体形核率大，则起始晶粒细小，但晶粒长大倾向大，即过热敏感性增大，不可采用过高的加热温度和长时间保温，宜采用快速加热、短时保温的工艺方法。P63影响C曲线形状、位置的因素很多，主要有下面几个方面: 1. 碳含量 (共析钢过冷奥氏体最稳定)2. 合金元素 (Co增加稳定性,而碳化物形成元素质量分数较大时, C曲线的形状也将发生变化,出现两个鼻尖,降低其稳定性)3. 加热温度和保温时间 (加热温度的提高和保温时间的延长,奥氏体的成分更均匀,晶核数减少,晶粒长大,晶界面积减少,不利于过冷奥氏体的转变,增加稳定性,右移)P61 马氏体转变: 马氏体的显微组织形态P60（1）贝氏体的组织形态和力学性能 钢在奥氏体化后被过冷到珠光体转变温度区间以下，马氏体转变温度区间以上这一中温度区间转变而成的由铁素体及其内分布着弥散的碳化物所形成的亚稳组织 （具有较好的耐磨性）退火的实质是将钢加热奥氏体化后进行珠光体型转变。退火后的组织，对亚共析钢是铁素体加片状珠光体;对共析或过共析钢则是粒状珠光体。总之，退火组织是接近平衡状态的组织。 完全退火:将亚共析钢加热到Ac3以上30-50度，保温后随炉冷却至500度以下再空气冷却等温退火:将亚共析钢加热到Ac3以上30-50度，保温后较快的冷却到Ar1以下某一温度，使其恒温转变成铁素体和珠光体，然后空冷球化退火:将钢加热到Ac1以上20-40度，保温后缓慢冷却,获得铁素体上均匀分布球粒状渗碳体组织去应力退火和再结晶退火:将钢加热到Ac1以下100-200度，保温后缓慢冷却均匀化退火（扩散退火）:将钢加热到Ac3以上150-200度，长保温后缓冷，减少化学成分偏析和组织不均匀，退火后晶粒粗大，一般还要进行完全退火或正火P66 正火将钢加热到Ac3(或Accm)以上3050，保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热 处理工艺称为正火。由于正火将钢加热到完全奥氏体化状态，使钢中原始组织的缺陷基本消除，然后再控制以适当的冷却速度，所以正火得到以索氏体为主的组织。正火与退火区别：正火与退火两者的目的基本相同，但正火的冷却速度比退火稍快，故正火钢组织比较细，它的强度、硬度比退火钢高。 P66.钢的淬火工艺 钢的淬火就是将钢加热到Ac3或Ac1以上某一温度，保持一定时间，然后以适当速度冷却获得马氏体和(或)下贝氏体组织的热处理工艺。 2.淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体(或下贝氏体)型转变，得到马氏体或下贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，获得所需的力学性能。 P66图P69淬硬性和淬透性是表示钢接受淬火能力的两项性能指标。它们是选材、用材的重要依据，也是热处理技师必须了解的材料的重要性能。 淬硬性：理想条件下进行淬火硬化所能达到的最高硬度的能力称为淬硬性（含碳量） 淬透性：在规定条件下，决定钢材淬硬层深度和硬度分布的特性（50%马氏体处的距离，取决于钢的临界冷却速度,提高奥氏体化温度,奥氏体晶粒长大,成分均匀,奥氏体稳定,临界冷却温度低,淬透性得到改善） P70 回火 回火, 将淬火后的钢件加热到Ac1以下某一个温度,保温一定时间,然后冷至室温的热处理工艺称为回火回火的目的就是减小或消除淬火应力,减小变形,防止开裂,通过采用不同温度的回火来调整硬度,减小脆性,获得所需的塑性和韧性,稳定工件的组织和尺寸,避免使用过程中发生变化P71调质处理: 淬火与高温回火相结合P84碳素结构钢牌号用Q+数字表示 P85优质碳素结构钢的钢号用平均碳质量分数的万分数的数字表示。08F, 10、20钢, 35、40、45、50 钢P86碳素工具钢的碳质量分数在0.65%-1.35%之间，钢号用平均碳质量分数的千分数的数字表示，数字之前冠以“T”（“碳”的汉语拼音字头）。T7、T8 P88低合金结构钢牌号用Q+数字表示 旧牌号16Mn, 15MnVN 碳质量分数=0.2%H68P93合金结构钢包括合金渗碳钢，合金调质钢（40Cr、35CrMo 、40CrNiMo 25Cr2Ni4WA，）、合金调质钢的最终热处理是淬火加高温回火（调质处理）、合金弹簧钢（65Mn和60Si2Mn 以Si、Mn为主要合金元素的弹簧钢；50CrVA 含Cr、V、W等元素的弹簧钢 ）、滚珠轴承钢（铬轴承钢 最常用的是GCr15；添加Mn、Si、Mo、V的轴承钢 在铬轴承钢中加入Si、Mn可提高淬透性，如GCr15SiMn、GCr15SiMnMoV等）P96合金工具钢工具钢按用途分为刃具钢（低合金刃具钢，高速钢）、模具钢（合金冷作模具钢高碳钢、合金热作模具钢中碳钢）和量具钢。P110可锻铸铁是由白口铸铁通过退火处理得到的一种高强铸铁。它有较高的强度、塑性和冲