工程材料B复习课ppt课件.ppt

复习课 工程材料学B 1 1 考试时间 6月13日 周三 14 15 16 15考试地点 1001班 袁光杰老师 AJ103 2017 2018学年春季学期 工程材料学B 1 考试通知 1002班 姚勤老师 AJ104 2 工程材料学B 1 复习重点 1 材料的力学性能和晶体结构 强度 硬度 塑性 韧性基本概念 主要指标 实验方法 计算公式等 纯金属的晶体结构和结晶过程晶向指数 晶面指数 3种常见晶格的晶格常数 致密度3种晶格缺陷结晶过程和细化晶粒的3种办法 合金的晶体结构固溶体 化合物 机械混合物的性能特征 3 2 二元合金相图和杠杆定律 匀晶 共晶 共析 包晶转变的概念 各类相图的形态特征 匀晶相图的区域 相组成 组织组成 冷却曲线 组织转变过程分析 共晶相图的区域 相组成 组织组成 冷却曲线 组织转变过程分析 用杠杆定律计算相组成物或组织组成物各自所占的比例一定要先文字回答相是 组织是 再画出杠杆 列出计算式 最后的答案一定要是百分数 4 3 铁碳合金及Fe Fe3C相图 平衡相 平衡组织 相图的形态和各区域组织 特征点线 0 0218 室温用0 0 77 2 11 4 3 6 69 727 1148 亚共析 共析 过共析 亚共晶 共晶 过共晶6种铁碳合金的冷却曲线和组织转变过程 亚共析 共析 过共析钢的室温平衡组织及金相照片特征 会用杠杆定律计算各相或组织的比例 从材料组织分析含碳量与力学性能的关系 c1 时 随碳量增加 硬度 强度 塑性和韧性 5 会写包晶 共晶 共析转变式包晶转变式 L0 53 0 09 0 17共晶转变式 用相表达L4 3 2 11 Fe3C用组织表达L4 3 Ld4 3共析转变式 用相表达0 77 0 0218 Fe3C用组织表达0 77 P0 774 热处理 热处理时的组织与性能的变化分析 加热时 实现奥氏体化 用相图分析 冷却时 过冷奥氏体将实现珠光体或贝氏体或马氏体转变 用TTT也称C曲线分析 A 6 退火 正火 淬火 回火的加热温度 冷却方式及主要目的 防止淬火变形和开裂的三种办法及各自的优缺点和应用场合 双液 分级 等温淬火 起始晶粒度 本质晶粒度 淬透性 淬硬性对本质粗晶粒钢热处理时 要严格控制加热温度 加热速度 保温时间 快速加热 短时间保温 热处理组织 非平衡冷却组织 S T B M 回火S 回火T 回火M的定义与性能特征 上B 下B 低碳M 高碳M在显微镜下的形态特征及性能区别 7 5 钢铁材料 钢铁材料的分类 牌号意义及主要用途 Q235与Q345 以295分界 45 T8与T8A T10 20CrMnTi 40Cr 60Si2Mn GCr15 38CrMoAl 渗氮 9SiCr W18Cr4V 2Cr13 4Cr13 1Cr18Ni9Ti HT150 HT300 KTH300 06 KTZ500 06 QT800 2直接浇浇前放孕育剂先浇白口再长时间石墨化退火浇前放孕育剂和球化剂 除Mn外的合金元素 阻碍A长大 细化晶粒除Co外的合金元素 使C曲线右移 提高淬透性 碳钢中的有益杂质 锰 硅 有害杂质 硫 热脆 磷 冷脆 氢 氢脆 8 6 强化金属材料的方法 细晶强化 同时提高强 硬 塑 韧 如孕育铸铁的强度高于普通灰口铸铁 固溶强化 强 硬提高 塑 韧略下降 如铁素体的强度高于纯铁 弥散强化 强 硬提高 塑 韧下降 又称为第二相强化如珠光体的强度高于铁素体 形变强化 强 硬提高 塑 韧下降 如冷拉钢丝的强度高于退火态钢丝 9 7 典型零件的选材与热处理方案 预备热处理 目的 改善切削加工性能 消除铸 锻 焊等毛坯制造过程中产生的热应力方法 完全退火 球化退火 正火 最终热处理 目的 调整零件的最终性能 以满足使用要求方法 淬火 高温回火 淬火 中温回火 淬火 低温回火 表面淬火 低温回火 表面渗碳 淬火 低温回火 表面渗氮 10 1 建筑用钢 钢窗 钢门 钢筋 Q235 不热处理 轴 齿轮 小销 轴 螺钉 不重要的零件 Q235 20 25等 不热处理或正火 重要的受力或传动零件 45 40Cr等 淬火 高温回火 2 机械零件 典型实例 弹性元件 60 65 60Si2Mn等 淬火 中温回火 弹簧 弹性垫圈 导柱 导套 心韧面硬的零件 20 25 20CrMnTi 表面渗碳 淬火 低温回火 耐腐蚀 容器 管道等 1Cr18Ni9Ti 螺栓 叶片 齿轮等 2Cr13 不热处理 调质 11 3 工具 锯条等手工低速刀具 T10 T12等 淬火 低温回火手术刀 西餐刀等医用和食品加工刀具 4Cr13 淬 低回 手锤 扳手等韧性工具 T7 T8等 淬火 中温回火 4 机床底座 床身等箱体壳体件 HT200 HT350等 重型机床用高牌号 铸后去应力退火5 弯头 三通 阀门等薄壁耐蚀件 KTH300 06等 铸后石墨化退火6 曲轴等形状复杂的重载件 QT600 3 ZG200 400等 正火或淬火 高温回火 12 例1 对一根长2米直径20mm的实心T12钢圆棒不均匀加热 各段温度如图所示 假设各段冷却介质如表所示 请在各段中填入相应的组织 并分析其力学性能 ABCD P Fe3CII P Fe3CII P Fe3CII 粗P Fe3CII 炉冷 P Fe3CII P Fe3CII S T Fe3CII 粗P Fe3CII 空冷 P Fe3CII P Fe3CII T M Fe3CII A残 粗T 粗M Fe3CII A残 油冷 P Fe3CII P Fe3CII Fe3CII M A残 粗M A残 水冷 D C B A 1000 750 700 500 粗 S T 13 分析思路 1 加热到温后的组织 用相图分析 1000 粗大A 750 A Fe3CII700 P Fe3CII 500 P Fe3CII 500 700 750 1000 T12 14 2 不同冷却后的组织 用CCT图分析 水冷 M A残 油冷 Fe3CII T M A残 空冷 Fe3CII S T 炉冷 炉冷 Fe3CII P A转变 水冷 油冷 空冷 非A组织保留 15 例2 请分别计算铁碳合金中二次渗碳体 三次渗碳体的最大百分含量 提示 二次渗碳体是A中 脱溶 析出的 即A2 11 A0 77 Fe3CII 0 77 2 11 6 69 Fe3CII A Fe3CII 2 11 0 77 6 69 0 77 100 22 64 三次渗碳体是F中 脱溶 析出的 即F0 0218 F0 0008 Fe3CIII 0 0 0218 6 69 Fe3CIII F Fe3CIII 0 0218 0 6 69 0 100 0 33 16 例3 某工厂要制造 的产品 可供选择的材料有 a e 五种 请用连线表示你的选择 锻压机床的机身 a HT200 坦克车的履带板 b HT350 柴油发动机的曲轴 c ZGMn13 织布机齿轮 低速低载 d QT600 02 三通 弯头等管接头 e KTZ550 04 17 例4 现有若干个直径为10毫米的T8钢试样 要分别获得下列的组织 应选用何种热处理方法 请画出此钢的TTT图 并在TTT图中画出各自的冷却曲线 1 S T 绿线 2 全部B下 紫线 3 M Ar 3条红线都行 4 T M Ar 淡兰线 5 T B上 B下 M Ar 黄线 时间 温度 18 作业 五 解答 1 汽车齿轮 20CrMnTi 合金渗碳钢 C 0 2 Cr 1 5 Mn 1 5 Ti 1 5 渗碳 淬火 低温回火 最终组织为回火M 2 连杆 40Cr 合金调质钢 C 0 4 Cr 1 5 调质 淬火 高温回火 最终组织为回火S 3 弹簧 65Mn 弹簧钢 C 0 65 Mn 1 5 淬火 中温回火 最终组织为回火T 4 冷冲压模具 Cr12MoV 冷作模具钢 C 1 Cr 12 Mo 1 5 V 1 5 淬火 低温回火 最终组织为回火M 粒状碳化物 A残 19 5 滚动轴承 GCr15Mo 滚动轴承钢 C 1 左右 Cr 1 5 Mo 1 5 球化退火 预备热处理 淬火 低温回火 最终组织为回火M 粒状碳化物 A残 6 车刀 W18Cr4V 高速钢 C 1 W 18 Cr 4 V 1 5 1280 淬火 560 三次回火 最终组织为回火M 粒状碳化物 A残 7 锉刀 T10 碳素工具钢 C 1 淬火 低温回火 组织为回火M 碳化物 A残 8 热锻模具 5CrMnMo 热变形模具钢 C 0 5 Cr 1 5 Mn 1 5 Mo 1 5 淬火 中温回火 最终组织为回火T 20 9 手术刀 4Cr13 不锈钢 C 0 4 Cr 13 淬火 低温回火 最终组织为回火M 10 机床床身 HT300 孕育灰口铸铁 b 300Mpa 30mm直径的试样 去应力退火 最终组织为珠光体基体 细片状石墨 21 模拟试卷一的大题目五 综合题 共50分 1 附图所示为四种不同材料的应力 应变曲线 1 4 试比较这四种材料的抗拉强度 屈服强度 屈服点 刚度和塑性 6分 答 1 b 2 1 3 42 S 1 3 2 43 E 1 3 2 44 3 2 4 1 22 2 现用屈服强度为575MPa的铝合金公路防护杆来代替屈服强度为690MPa的钢制公路防护杆 铝的密度为2 7g cm3 钢的密度为7 8g cm3 若要求承受同样的外力而不发生塑性变形 试问 1 新防护杆横截面积较原来大多少倍 2 新防护杆比强度是原来多少倍 5分 答 SAl FS A0Al SSt FS A0StFS SAlA0Al SStA0St575A0Al 690A0StA0Al A0St 690 575 1 2 SAl 2 7 SSt 7 8 575 2 7 690 7 8 212 96 88 46 2 41 23 3 有A B两元合金 在液态下能无限互溶 在固态中也能无限互溶而形成均匀固溶体 A组元熔点1090 B组元熔点1450 在1200 时 WB为30 的试样液态质量分数WL为52 63 固态质量分数WS为47 37 固态的浓度为WB 40 而WB 70 温度为1360 时 液相成分为WB 64 固相成分为WB 76 请 1 说明该合金相图为何类相图 2 绘出该二元合金相图 其中相界线上必须有六个点的位置正确 10分 解 24 4 现有45号钢材料 请1 根据铁碳合金相图 画出合金从液态冷却到室温的温度 时间曲线 并写出各个阶段的组织转变过程 2 如果大批或小批生产小轴零件 请分别选择两种合适的热处理方案 3 在C曲线上画出这两种热处理方案的工艺曲线 并分别标出其室温时的组织状态 解 2 大批生产小轴零件 采用正火热处理方案 小批采用调质热处理方案 3 V1为正火热处理方案 其室温组织为F SV2为调质热处理中的淬火 然后高温回火 其室温组织为回火S 25 5 画出T8钢的过冷奥氏体等温转变曲