工程材料-复习课件-

考试题型 一 判断题二 单项选择题三 简答及计算题四 综合分析题 P4材料的力学性能强度指标 e弹性极限 s屈服极限 b抗拉强度 1疲劳强度 设计零件结构选材的依据 根据材料力学的强度理论 强度 金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力 塑性指标 断面收缩率 延伸率 压力加工所依赖的基本性质 硬度指标 HB布氏硬度 HR A B C 洛氏硬度 硬度越高耐磨性越好 因是衡量材料对局部塑性变形的抗力故硬度高强度也高 没有专门的耐磨指标 韧性指标 ak冲击韧性 设计承受冲击载荷所需要考虑的性能 但其数值不作为设计依据P22结晶 凡具有形核长大过程的都叫结晶纯金属的结晶条件 能量起伏 结构起伏 合金的结晶条件 能量起伏 结构起伏 成分起伏一般情况下 晶粒愈小 金属的强度 塑性愈好材料从液态变成固态的过程叫结晶 P26区别液固结晶 同素异晶转变称重结晶过冷度的影响 可以冷速控制 过冷度越大晶粒越细材料的强度和硬度越高 P35匀晶相图 匀晶过程中 结晶出来的固溶体高熔点组元的含量总是高于低熔点组元 P59滑移系原子排列最密集面是滑移面 它们彼此间的面间距最大故晶面间结合力最弱最易滑移 加工硬化使金属强度增大 塑性降低 同素异晶 构 allomorph 转变 同样一种金属 随着温度的变化 从一种晶体结构转变到另外一种晶体结构的现象 同素异构转变属于相变之一 固态相变 纯铁的同素异构反应式 同素异晶转变和纯金属的结晶一样 也具有形核和长大的特征 关于匀晶相图的几点提示 1 液态下可以无限互溶 在固态下也可以无限互溶 2 在非平衡转变中 含B 越高的合金枝晶偏析越严重吗 合金的枝晶偏析和其结晶温度范围宽窄有关 该合金系含B 越高结晶温度间隔不一定宽 含90 B 另一个含40 B这两个铸件在铸后在空气中自然冷却到室温 哪个铸件的偏析较严重 40 B铸件在铸后以极其缓慢的冷却速度冷却到室温 哪个铸件的强度 硬度高 40 B 晶体缺陷 crystaldefect 晶格的不完整部位称晶体缺陷 实际金属中存在着大量的晶体缺陷 按形状可分三类 即点 线 面缺陷 晶体中原子发生某种有规律的错排现象 刃型位错 螺旋型位错 线缺陷 位错dislocation P43铁碳合金相图铁素体 奥氏体 珠光体 莱氏体 渗碳体定义并碳含量及其存在区间 其中珠光体和莱氏体是机械混合物 铁素体和奥氏体是固溶体 渗碳体是金属化合物 碳在 Fe中形成的间隙固溶体为A 区分单相 单相区 两相区 单相和机械混合物 相和组织组成物 三项共存区 共晶和共析反应及其反应式 开始瞬间 过程中 结束瞬间的平衡相及其成分 并计算相对量 熟悉亚共析钢 共析钢 过共析钢的成分范围 熟悉典型金相图谱 熟悉杠杆定律的应用原则并熟练运用其计算 已知支点求二组元相对量 已知某组元相对量求支点 求相组成相对量和组织组成相对量 共析钢 亚共析钢 过共析钢 相图分析 二条水平线 构成合金中的所有组织 四个基本相 室温下共晶组织最多的铁碳合金 4 3 室温下共析组织最多的铁碳合金 0 77 室温下二次渗碳体最多的铁碳合金 2 11 室温下三次渗碳体最多的铁碳合金 0 0218 铁碳合金平衡结晶时 只有成分为0 77 的共析钢才能发生共析反应 碳钢在室温下的相组成物是铁素体和渗碳体 平衡状态下 铁碳合金随着碳的质量分数的增加 强度是逐渐增大的 Fe3CII来自 平衡状态下 铸铁和碳钢的主要区别 组织 共析反应 共晶反应式 共析反应产物 PSK线 具有共晶反应的二元合金 其共晶成分的合金 什么工艺性能好 共析钢加热时在奥氏体形成过程中的转变 亚共析钢白色颗粒状 F暗黑色指纹状 P相组成物的名称 F Fe3C 金相分析表明 其中暗黑色指纹状的组成物占材料总质量分数大约为50 合金的碳含量 该合金的相组成物计算 淬火钢中的残余奥氏体量可以通过杠杆定律来计算 正火T8钢与完全退火T8钢相比 前者珠光体更细密 故强度要高些 P75共析钢C曲线图6 7鼻尖 A1 珠光体转变区 珠光体P 索氏体S 屈氏体T 鼻尖 Ms 贝氏体转变区 B上和B下 350 马氏体 低碳马氏体和高碳马氏体形态的区别 明确组织结构 形态和冷却速度的关系 区分性能 若钢中加入的合金元素能使C曲线左移 则将使钢的淬透性降低 P84退火 熟悉各类钢退火目的 工艺 图6 21各类钢退火加热温度区间 20 40 亚共析钢完全退火 完全奥氏体化 最终组织F P 细化晶粒消除锻造过热 Ac3 20 40 过共析钢球化退火 不完全奥氏体化 最终组织球状珠光体 消除网状二次渗碳体 P球实为铁素体基体 球状渗碳体 完全退火工艺适用于过共析钢 因为它可以得到球状珠光体组织 去应力退火 无相变 消除应力再结晶退火 完全消除冷轧钢板加工硬化 亚共析钢最终组织等轴的F P或称原始组织 经冷轧后的15钢钢板 要求降低硬度 再结晶退火 F P锻造过热的60钢锻坯 完全退火 F P具有网状渗碳体的T12钢坯 球化退火 P球扩散退火 消除偏析P86正火 全部完全奥氏体化 30 50 C 0 6 S F C 0 6 1 4 S伪共析转变 共析钢欲求S可直接正火 过共析钢正火Accm 30 50 P86淬火淬火加热温度 30 50 钢种加热温度组织亚共析钢Ac3 30 50 A共析钢Ac1 30 50 A过共析钢Ac1 30 50 A Fe3C球过共析钢淬火正确加热温度为Ac1 30 50 如果完全奥氏体化将导致淬火后马氏体晶粒粗大 淬火后马氏体含碳量较多 淬火后残余奥氏体较多 淬火后未溶碳化物较少 淬火冷却组织 0 5C 有残余奥氏体 钢种加热温度加热组织淬火组织亚共析 0 5C Ac3 30 50 AM亚共析 0 5C Ac3 30 50 AM A 共析钢Ac1 30 50 AM A 过共析钢Ac1 30 50 A Fe3C球M A Fe3C球P89淬透性 其大小取决于临界冷却速度Vk 合金钢的淬透性通常大于碳素钢淬硬性 其大小取决于含碳量 碳含量高则淬硬性大钢的淬硬性取决于淬火时的冷却速度的大小 同一钢种 在相同的加热条件下 水冷比油冷的淬透性好 P90回火四阶段1 马氏体分解100 200 350 完成 2 残余奥氏体的转变200 300 3 回火屈氏体形成250 500 4 回火索氏体的形成450 以上 调质 淬火 高温回火 S回 C 0 6 1 4 正火S伪共析转变表面淬火 高频淬火 中碳钢0 4 0 5C 调质 回火索氏体 表面高频淬火 低温回火 心部回火索氏体 表层回火马氏体 渗碳 低碳钢渗碳提高表层碳含量 渗碳 淬火 低温回火淬火加热不完全奥氏体化 合金渗碳钢淬火完全奥氏体化心部回火低碳马氏体 少许铁素体 心部低碳M回表层回火高碳马氏体 球状渗碳体 残余奥氏体 表层高碳M回 K A 预备HT淬火组织回火组织过共析钢球退P球M A Fe3C球低回M回 A Fe3C球共析钢球退P球M A 低回M回 A 亚0 5 0 77C 退火F PM A 中回T回亚0 25 0 5C 正火F SM高回S回亚 0 25C 正火F S表层M A Fe3C表层M回 A Fe3C 渗碳淬火 中心M F中心M回 F回火索氏体和过冷奥氏体分解时形成的索氏体 组织形态和性能是相同的 马氏体属于固溶体组织 马氏体具有高强度的原因是固溶强化 淬火钢中 当含碳量增加到0 6 以后 随含碳量的增加 硬度增加缓慢 随含碳量的增加 残余奥氏体的量增多 P112合金钢Me对热处理的影响 1 A晶粒度小 2 提高淬透性 3 Mf下降残余奥氏体增多 4 回火抗力增大1 渗碳钢 20CrMnTi 汽车齿轮 低碳 下料 锻造 正火 机加工 渗碳 淬火 低温回火热处理顺序 正火 渗碳 淬火 低温回火预备热处理组织 F S 齿面 心部 缓冷至室温 心部 F P 表层 P K 淬火组织 心部 低碳M 表层 M K A 完全奥氏体化 最终热处理心部 低碳M回 表层 M回 K A 2 调质钢 40Cr 机床主轴 中碳 下料 锻造 退火 粗加工 调质 精加工 装配使用状态下的组织为 S回为提高表面耐磨性 调质后可进行高频淬火或氮化 下料 锻造 退火 粗加工 调质 精加工 高频淬火 低温回火 装配最终热处理 表面 M回 心部 S回3 工具钢 9CrSi 板牙 W18Cr4V高碳 球化退火 球状珠光体淬火 低温回火M回 K粒 A W18Cr4V钢锻造 退火 机加工 淬火 三次回火 磨削加工奥氏体不锈钢不能通过热处理强化 作业问题习题集P10第12题关键点 回火保温半小时以上才开始发生马氏体分解 通常回火3 4小时 分析 碳素工具钢 高碳 过共析钢 原始组织M回 A Fe3C加热分析 950 粗大A780 A Fe3C700 原始组织600 原始组织20 原始组织最终分析 950 粗大M780 M Fe3C A 其余全部原始组织扩展分析亚共析钢原始热处理 淬火 低温回火加热分析 必须完全奥氏体化 加热到Ac3线以上30 50 淬火组织 M 最终组织 M回加热分析 950 温度过高 粗大A Ac3线以上30 50 正确 细小A 不完全奥氏体化 F A 相变温度以下 原始组织水冷分析 950 粗大的M 正确加热细小的M 不完全奥氏体化F M 相变温度以下原始组织 钢号识别及应用 35CrMo Q235A 普通碳素结构钢 45 20Cr 38CrMoAl 18Cr2Ni4WA 42SiMnB 9Mn2V W6Mo5Cr4V2 T10A 3Cr2W8V 6Mo5Cr4V3 W18Cr4V ZGMn13 0Cr18Ni9 4Cr13 40Cr 机床主轴 9CrSi 板牙 T12A 锉刀 20CrMnTi 汽车齿轮 60Si2Mn 弹簧 分类方法 按金相 按化学成分 含碳量高低 按用途 结构钢 工具钢 特殊用途钢 典型热处理工艺及其用途 元素符号Cr前面的数字1表示的是钢中含碳量的千分数 T12钢的过冷奥氏体等温转变动力学曲线如下图所示 请指出该钢按图示的温度加热保温后 再按V1 V2 V3 V4 V5 V6冷却速度曲线冷至室温得到的组织 注意是否完全奥氏体化 等温转变 还是连续转变 是否有参与奥氏体 V1Fe3CII P型V2Fe3C球 B下V3Fe3C球 B下 M A V4Fe3CII P型 M A V5M A V6Fe3C球 M A 习题集P9第10题参考 习题集P4第5题参考 B 30 合金进行平衡相分析 温度刚达到共晶线 共晶转变尚未发生时L 各个相的化学成分 B L 60 20 在共晶温度 共晶转变正在进行时L 各个相的化学成分 B L 60 20 90 在共晶转变刚刚结束时 各个相的化学成分 B 20 9