电子科技大学中山学院机械工程材料

机械工程材料,总复习,考试题型,1.名词解释例如：强度、塑性、疲劳强度、晶体缺陷、固溶体、金属化合物、加工硬化、奥氏体、铁素体、珠光体、马氏体、莱氏体、回复、再结晶、退火、淬火、表面淬火、回火、化学热处理、自然时效等。2.选择题3.判断题4.填空题5.问答题,一、材料的性能,使用性能1、力学性能刚度：材料抵抗弹性变形的能力。指标为弹性模量：E=/强度：材料抵抗变形和破坏的能力。指标：抗拉强度b材料断裂前承受的最大应力。屈服强度s材料产生微量塑性变形时的应力。,疲劳强度-1无数次交变应力作用下不发生破坏的最大应力。塑性：材料断裂前承受最大塑性变形的能力。指标为伸长率和断面收缩率。硬度：材料抵抗局部塑性变形的能力。指标为HB、HRC。布氏硬度HB：退火钢、正火钢、调质钢、铸铁等。洛氏硬度HR：硬质合金、渗碳层、淬火层等。,二、晶体结构,纯金属的晶体结构1、理想金属晶体：原子呈规则排列的固体。晶格：表示原子排列规律的空间格架。晶胞：晶格中代表原子排列规律的最小几何单元.,三种常见纯金属的晶体结构,2、实际金属,多晶体结构：由多晶粒组成的晶体结构。晶粒：组成金属的方位不同、外形不规则的小晶体.晶界：晶粒之间的交界面。晶体缺陷晶格不完整的部位点缺陷空位：晶格中的空结点。间隙原子：挤进晶格间隙中的原子。置换原子：取代原来原子位置的外来原子。,线缺陷位错晶格中一部分晶体相对另一部分晶体沿某一晶面发生局部滑移,滑移面上滑移区与未滑移区的交接线.面缺陷晶界和亚晶界亚晶粒：组成晶粒的尺寸很小、位向差也很小的小晶块。亚晶界：亚晶粒之间的交界面。晶界的特点：原子排列不规则；阻碍位错运动；熔点低；耐蚀性低；产生内吸附；是相变的优先形核部位。,金属的晶粒越细，晶界总面积越大，位错障碍越多；需要协调的具有不同位向的晶粒越多，使得金属塑性变形的抗力越高。晶粒越细，单位体积内同时参与变形的晶粒数目越多,变形越均匀，在断裂前将发生较大塑性变形。强度和塑性同时增加，在断裂前消耗的功大，因而韧性也好.细晶强化：通过细化晶粒来提高强度、硬度和塑性、韧性的方法。,合金的晶体结构合金：由两种或两种以上元素组成的具有金属特性的物质。如碳钢、合金钢、铸铁、有色合金。相：金属或合金中凡成分相同、结构相同，并与其他部分有界面分开的均匀组成部分。1、固溶体：与组成元素之一的晶体结构相同的固相.置换固溶体：溶质原子占据溶剂晶格结点位置形成的固溶体。多为金属元素之间形成的固溶体。,间隙固溶体：溶质原子处于溶剂晶格间隙所形成的固溶体。为过渡族金属元素与小原子半径非金属元素组成。铁素体：碳在-Fe中的固溶体。奥氏体：碳在-Fe中的固溶体。马氏体：碳在-Fe中的过饱和固溶体。固溶强化：随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。,马氏体的硬度主要取决于其含碳量，并随含碳量增加而提高。金属化合物：与组成元素晶体结构均不相同的固相.性能比较：强度：固溶体纯金属硬度：化合物固溶体纯金属塑性：化合物固溶体纯金属,合金元素在钢中的作用,1、强化铁素体；2、形成化合物第二相强化3、扩大（C,Mn,Ni,Co）或缩小（Cr,Si,W,Mo）A相区4、使S、E点左移5、影响A化6、溶于A(除Co外),使C曲线右移,Vk减小,淬透性提高.7、除Co、Al外，使Ms、Mf点下降。,三、组织,纯金属的组织1、结晶：金属由液态转变为晶体的过程结晶的条件过冷：在理论结晶温度以下发生结晶的现象。过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差。结晶的基本过程晶核形成与晶核长大形核自发形核与非自发形核长大均匀长大与树枝状长大,结晶晶粒度控制方法：增加过冷度；变质处理；机械振动、搅拌2、纯金属中的固态转变同素异构转变：物质在固态下晶体结构随温度而发生变化的现象。固态转变的特点：形核部位特殊；过冷倾向大;伴随着体积变化。,3、再结晶再结晶条件：冷塑性变形加热时的变化：回复再结晶晶粒长大再结晶：冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程.再结晶不是相变过程。再结晶温度：发生再结晶的最低温度。纯金属的最低再结晶温度T再0.4T熔,冷加工使内应力增加，耐蚀性下降，提高。加工硬化：随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。消除加工硬化：再结晶退火。热加工：在再结晶温度以上进行加工。,合金的组织,1、相图匀晶L共晶L+共析+包晶L+2、合金中的固态相变固溶体转变：AF（A3）共析转变：AP(F+Fe3C)（A1）二次析出：AFe3C（Acm）,奥氏体化过冷奥氏体转变固溶处理+时效：固溶处理是指将合金加热到固溶线以上，保温并淬火后获得过饱和的单相固溶体组织的处理。时效是指将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温度保温，以析出弥散强化相的热处理。,3、铁碳合金相图,点：符号、成分、温度,S,Q,P,N,K,J,H,G,F,E,D,C,B,A,A+Fe3C,A+F,L+A,A+,L+,F,A,L,L+Fe3C,F+Fe3C,A+Fe3C,A+Fe3C+Le,Le,Le+Fe3C,Le+Fe3C,Le,P+Fe3C+Le,P+Fe3C,P+F,P,F+Fe3C,莱氏体Le(A+Fe3C)Le(P+Fe3C),珠光体P(F+Fe3C),复相组织组成物：,组织组成物标注,相区标注,线：液固相线、水平线、固溶线、固溶体转变线,C%,温度,例：分析60钢、T12钢的结晶过程,21,杠杆定理的应用,工厂分两堆存放的碳素钢，因弄混了钢号，从每堆中分别取样，经金相分析确定：一种钢中有F+P，其中P约占40%；另一种钢中有P+Fe3CII，其中P约占93%.问这两种钢的含碳量各大约是多少？,四、钢的热处理,热处理原理1、加热时的转变奥氏体化步骤：A形核；A晶核长大；残余渗碳体溶解；A成分均匀化。亚共析钢：P+FA共析钢：PA过共析钢：P+Fe3CA,2、冷却时的转变,等温转变曲线及产物,650,600,550,350,P,S,T,B上,B下,M,M+A,AP,AS,AT