金属材料与热处理考试资料

失效 失效 零件对变形和断裂的抗力低于外载荷所引起的应力 使零件失去预定的 效能而损坏 断裂 磨损 过量弹性变形 过量塑性变形 静载荷 静载荷 大小和方向均不随时间变化或大小随时间变化非常缓慢的载荷 冲击载荷 冲击载荷 大小随时间变化很快 作用时间非常短 交变载荷 交变载荷 大小和方向随时间作用作用周期性变化的载荷 弹性模量 弹性模量 材料在弹性范围内 应力与应变的值 强度 强度 金属材料在静载荷作用下 抵抗塑性变形和断裂的能力 包括屈服强度 抗拉强度 抗拉强度 抗拉强度 断裂前所承受的最大应力 塑性 塑性 金属材料在静载荷作用下 产生永久变形而不至引起破坏的性能 载荷 消 失后 不可恢复 硬度 硬度 金属材料在静载荷作用下抵抗局部变形 特别是塑性变形 压痕与划痕 的 能力 晶体 晶体 原子在三维空间有规则的周期性排列 非晶体 非晶体 原子在三维空间无规则的排列 普通玻璃 松香 石蜡 各向异性 各向异性 晶体结构上沿晶格的不同方向原子排列周期性 疏密性不同导致晶 体不同方向的物理化学性质也不同 各项同性 各项同性 非晶体 物体物理化学性质不会因方向不同而有所变化 也称均 匀性 晶格 晶格 空间格架 抽象的用线条将晶体中个原子中心连接 形成的规则排列的 空间格架 每个点为结点 晶胞 晶胞 晶格中能够完全反映晶格特征的最小几何单元 多晶体多晶体 实际使用多晶体材料 许多小晶体组成的晶体结构 晶粒 晶粒 多晶体中每个外形不规则的小晶体 晶界 晶界 晶粒与晶粒间的界面 空位 空位 正常晶格结点上没有原子 间隙原子 间隙原子 个别晶格间隙间存在多个原子 置换原子 置换原子 原有的结点上的原子被其他原子取代 亚晶界 亚晶界 许多尺寸的小晶块形成晶粒 小晶块内部 原子排列一致 小晶块为 亚晶粒 亚晶粒间亚晶界 过冷度 过冷度 金属结晶时 实际冷却温度低于理论冷却温度 过冷度与冷却速度有 关 结晶时 冷却速度越快过冷度越大结晶温度越低 晶核晶核 自发 非自发形核 结晶包括晶核形成与晶核长大 液态金属结晶时 在液体中形成极微小的晶体 再长大 自发形核自发形核 从液体内部自发形成的结晶核心 均匀形核 非自发形核 非自发形核 液态金属依附在一些未熔微粒 自然的 认为的 表面所形成的 晶核 大于自发形核 晶轴 晶轴 树枝状晶 枝晶 疲劳寿命 疲劳寿命 零件在循环加载下 产生疲劳破坏时应力的循环次数 疲劳寿命提高方法 疲劳寿命提高方法 提高材料塑性 不能一味提高强度 表面强化并不显著 接触疲劳接触疲劳 也称疲劳磨损 接触表面在交变压应力作用下 引起零件表面疲劳剥落现象 同素异构转变 同素异构转变 金属在固态下随温度的改变 由一种晶格变为另一种晶格的现 象 同素异构体 同素异构体 由同素异构转变所得到的不同晶格的晶体 合金 合金 由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素组成的具有金属特性 的物质 比如 组元 组元 组成合金的最基本 独立的物质 通常是纯元素 也可以是稳定的化 学元素 数目 合金系 合金系 给定组元后 可以以不同比例配置出一系列成分不同合金 这一系列 合金构成合金系 相 相 合金中具有同一化学成分且结构相同的均匀成分部分 相与相间有明显 界 组织 组织 用金相观察法看到的由形态 尺寸 分布方式各不相同的一种或多种相 构成的总体 及各种材料的缺陷和损伤 单相组织 多相组织 固溶体 固溶体 合金在固态下 组元间仍能相互溶解而形成的均匀相 溶剂 溶剂 能保留住的晶格结构的组元元素 固溶体晶格 溶剂 溶质 溶质 晶格结构消失的组元元素 以原子状态分布在溶剂晶格中 置换固溶体 置换固溶体 溶质原子代替一部分溶剂原子 占据溶剂晶格中的某些结点位置 溶质与溶剂原子直径差别越小 溶解度越大 温度越高 溶解度越大 无限固溶体 无限固溶体 置换固溶体条件很好的满足 有限固溶体 有限固溶体 置换固溶体条件不完全满足 固溶强化 固溶强化 通过融入溶质元素形成固溶体 提高金属的强度与硬度 弥散强化 弥散强化 金属化合物呈细小颗粒均匀分布在固溶基体上 提高强度硬度及耐 磨性 晶内偏析 晶内偏析 实际冷却时 速度快 固态下原子扩散困难 先结晶的固溶体含高 熔点组元 后结晶的低熔点组元 晶粒内部化学成分不均匀现象 共晶转变 共晶转变 一定成分的液相 在一定温度下 同时结晶出成分不同的两种固相 的转变 热处理 热处理 采用适当的方式 对固态金属材料或工件进行加热 保温 冷却获得 预期的组织结构及其性能的工艺 淬透性 淬透性 在规定条件下 钢试样淬火后有效淬硬深度和硬度分布的材料特性 淬硬性 淬硬性 在理想状态下 钢淬火后所能达到的最大硬度值 淬火时的硬化能力 淬透性高的钢 蠕变 蠕变 金属在高温下 工作温度 再结晶温度 工作应力 此温度下的弹性极限 时 随着时间延长 金属会发生及其缓慢的变形 蠕变强度 变形 蠕变强度 变形 金属在一定温度下 一定时间内 产生一定变形量所能承 受的最大应力 持久强度 断裂 持久强度 断裂 金属在一定温度下 一定时间内 所能承受的最大断裂应 力 析出强化 析出强化 强化晶界 强化晶界 变质处理 变质处理 孕育处理 孕育处理 在凝固过程中 向液态金属中加入少量孕育剂 改变铁液的结晶条 件 促进形核 抑制生长 达到细化晶粒的目的 从而获得细 P 基体和细小 石墨片状组织 贝氏体 过饱和碳的贝氏体 过饱和碳的 F 与碳化物组成的非层片状机械混合物 与碳化物组成的非层片状机械混合物 马氏体 马氏体 是碳在中的过饱和固溶体 Fea 铁素体 铁素体 是碳在中间隙固溶体 Fea 奥氏体 奥氏体 是碳在中间隙固溶体 Fer 莱氏体 莱氏体 奥氏体与渗碳体的机械混合物 碳素钢 低碳钢 08 10 强度硬度低 塑性韧性好 脆硬性 切削性差 拉伸性焊接性好 冲压件 冷变形材料 容器 15 20 受力不大 但韧性好 螺钉 螺母 杠杆 轴套 中碳钢 综合性能好 淬透性低 35 40 45 50 如齿轮 连杆 轴类 表面淬火 高碳钢 60 70 经热处理后弹簧 弹簧垫圈 钢丝 低速车轮圈 碳素工具刚 高碳钢 T8 T12 T12A T8MnA 热硬性差 淬透性低 淬火易开裂 多用于手工工具 低速小切削用量刀具 合金钢 低合金高强度结构钢 Q屈服点 275 3 合金 2 0 c 组织 热轧 正火状态下使用 F P 特性 塑性 韧性 冷加工 焊接性及耐蚀性 应用 桥梁 船舶 高压容器 农业机械 常用牌号 Q295 Q345 Q390 Q420 Q460 渗碳钢 渗碳钢 Wc0 1 0 2 组织 最终热处理后为 表面 M回 碳化物 A残 58 64HRC 心部淬透 40 48HRC 低碳 M 或低碳 M F 未淬透 F P F S 低碳回 火 M 少量碳化物混合组织 特性 制造受强烈冲击和磨损条件下的渗碳零件 应用 变速箱齿轮 后桥 凸轮轴 活塞销 常用牌号 20Gr 20GrMnTi 18Gr2Ni4WA 20Gr2Ni4A 调质钢 调质钢 Wc0 3 0 5 感应表面加热 M回 特性 良好的塑性与韧性配合 具有良好的综合力学性能 应用 销钉 螺栓 齿轮 主轴 曲轴 常用牌号 40Cr 35SiMn 40MnB 40CrNi 30CrMo 40CrMn 40CrNiMoA 37CrNi3 25Cr2NiA 弹簧钢 弹簧钢 Wc0 45 0 7 特性 冲击 振动 周期性扭转和弯曲下使用 应用 仪表 板簧 弹簧 常用牌号 60Si2Mn 50CrVA 轴承钢 轴承钢 Wc0 95 1 1 Wcr0 4 1 65 也可用渗碳钢制造 特大型 很大冲击 20Cr2Ni4 8Cr17 应用 轴承用钢 丝杠 工具 冷作模具 精密量具 高硬度高耐磨性零件 GCr15 GCr15SiMn 刃具钢 刃具钢 Wc0 75 1 05 W合金3 5 特性 硬度 耐磨性 红硬性 韧性 应用 常用牌号 9SiCr CrWMn 9Mn2V Gr2 高速钢 高速钢 Wc0 7 1 65 W合金10 25 特性 红硬性 耐磨 耐高温 应用 常用牌号 W12Cr4VMo W18Gr4V W18Gr4V W6Mo5Cr4V2 冷作模具钢 Wc1 4 2 3 Wcr12 特性 高的硬度与耐磨性 较高的强度与韧性 良好的工艺性 58 62HRC 常用牌号 Cr12MoV Cr12 碳钢 T8A T10A CrWMn 刃具钢 热作模具钢 中碳钢 Wc0 3 0 6 高合金 常用牌号 5CrMnMo 5CrNiMo 3Cr3W8V 4Cr5W2VSi 不锈钢 M 不锈钢不锈钢 Cr13 型不锈钢 特性 高的硬度与耐磨性 较高的强度 耐蚀性 应用 医疗器械 量具 轴承 汽轮机叶片 水压机阀 F 不锈钢不锈钢Cr 型不锈钢 Wc 0 15 Wcr12 30 特性 高耐蚀性 切削加工性好 强度低 应用 化工设备容器 硝酸氮肥 家用餐具 A 不锈钢不锈钢 18 8 型不锈钢 Wcr17 19 WNi8 11 特性 切削加工性差 很好地塑性韧性 应用 耐腐蚀钢 不耐高温 常用牌号 1Cr18Ni9Ti 1Cr18Ni11Nb 0Cr18Ni9 00Cr18Ni9 耐热钢 耐热钢 P 耐热钢 12CrMo 15CrMo 20CrMo 24CrMoV 锅炉 化工压力容器 热交换器 气阀 马氏体耐热钢 汽轮机叶片 气阀 1Cr13 2Cr13 1Cr11MoV 1Cr12WMoV 4Cr9Si2 4Cr10Si2Mo 奥氏体耐热钢 大功率发动机排气阀 汽轮机叶片 1Cr18Ni9Ti 4Cr25Ni20 4Cr14Ni14W2Mo 耐热钢高锰钢 矿山 建筑机械 履带 铸铁铸铁 灰铸铁 碳 2 7 3 6 硅 1 0 2 5 锰 0 5 1 3 磷0 3 硫0 15 特点 铸造性好 减磨性好 减振强 切削加工好 缺口敏感低 抗压强度 应用 机床床身 底座 工作台 球墨铸铁 Wc 3 6 3 9 Wsi 2 0 2 8 WMn 0 6 0 8 WP0 1 Ws0 07 特点 抗拉强度 塑性韧性高于其他铸铁 受力复杂 耐磨零件 应用 可替代钢 汽车底盘等 蠕墨铸铁 蠕墨铸铁 Wc3 5 3 9 Wsi2 1 2 8 WMn0 4 0 8 Wp 0 1 WsHT 塑性韧性强度QT 应用 大马力柴油机气缸盖 气缸套 电动机外壳 机座 可锻铸铁 可锻铸铁 又称马铁或韧性铸铁 用于制造薄壁零件 受冲击 振动与扭转载荷零件 应用 曲轴 凸轮轴 连杆 齿轮 还环 轴类 钢的热处理 钢的热处理 热处理的实质 热处理不改变工件的形状及化学成分 但能通过改变工件内部 组织结构 改善使用性能 目的 改善金属材料的力学 工艺性能 提高产品内在质量 延长使用寿命 退火 退火包括 完全退火 等温退火 球化退火 去应力退火 均匀化退火 钢的正火 钢的正火 Ac3 或 Accm 钢的淬火 钢的淬火 加热到 Ac3 或 Ac1 以上 单液淬火 双液淬火 等温淬火 局部淬火局部淬火 钢的回火钢的回火 低温回火低温回火 150 250 硬度 58 64HRC 产物 M 回 目的 降低钢的淬火内应力与脆性 保持高的硬度与耐磨性 例 工具钢 模具钢 滚动轴承 渗碳淬火件 表面淬火件 中温回火中温回火 350 500 硬度 35 45 产物 T 回 目的 T 回有较高的弹性极限与屈服点 并有一定韧性 例 弹