工程材料-复习课件-201512

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,考试时间及地点,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：能量起伏和结构起伏一般情况下，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。具有固态相变特点的合金材料可以用热处理的方法改变其性能。,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）,1）哪一点成分的合金共晶体最多？c2）哪一点成分的合金II最多？d3）哪一点成分的合金II最多？e4）在该相图中，从液相中结晶出来的相与从中析出的相是否是同一个组织状态？它们的晶体结构相同吗？组织形态不同；晶体结构相同,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。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,铁碳合金平衡结晶时，只有成分为4.3%的铸铁才能发生共晶反应?,铁碳合金随含碳量增加，硬度上升，塑性、韧性下降，强度先上升，到达0.9%后逐渐下降。,用相组成物填写相区,写出铁碳合金相图中的两条水平线上发生的反应式,平衡状态下，碳钢在室温下的相组成物?具有共晶反应的二元合金，锻造性能好。三次渗碳体来源？按铁碳平衡相图，钢与铸铁在成分上的分界点指的是碳的质量分数（含碳量）是？莱氏体是共晶反应的产物。Fe-Fe3C相图中的GS线(A3温度线)是？碳在-Fe中形成的有限间隙固溶体？亚共析钢平衡状态下的室温组织是？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%,过共析钢白色网络状：Fe3CII暗黑色指纹状：P相组成物的名称：F、Fe3C,金相分析表明，其中白色网络状的组成物占材料总质量分数大约为7.3%。,合金的碳含量？该合金的相组成物及其计算？,奥氏体晶粒长大及影响因素,1奥氏体的晶粒度,随加热温度升高或保温时间延长，A晶粒将进一步长大，这是一个自发的过程。,2020/6/8,10,本质细晶粒钢加热后的实际晶粒度一定比本质粗晶粒钢的细?,P86淬火淬火加热温度（3050）钢种加热温度组织亚共析钢Ac3+（3050）A共析钢Ac1+（3050）A过共析钢Ac1+（3050）A+Fe3C球过共析钢淬火正确加热温度为Ac1+（3050），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+(3050)AM亚共析0.5C%Ac3+(3050)AM+A共析钢Ac1+(3050)AM+A过共析钢Ac1+(3050)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表面淬火不仅改变了工件表层的化学成分，还改变了表层的组织?,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=0.61.4%）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0.50.77C%退火F+PM+A中回T回亚0.250.5C%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，组织形态和性能是不相同。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。马氏体具有体心正方晶格（a=bc），轴比c/a称马氏体的正方度。马氏体中的C%越高，正方度越？,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）（15、20Cr、20CrMnTi）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+A2.调质钢：40Cr（机床主轴）（调质钢的含碳量通常在0.25-0.50区间。）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+AW18Cr4V钢锻造退火机加工淬火+三次回火磨削加工奥氏体不锈钢能通过热处理强化?,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A780A+Fe3C700原始组织600原始组织20原始组织最终分析：950粗大M780M+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,一根6mm的45钢圆棒，先经840oC加热淬火，硬度为55HRC，然后从一端加热，依靠热传导使圆棒各点达到如图所示的温度，提示：45钢的Ac3=785，Ac1=735）试问：1）图中所示各点的组织是什么？2）整个圆棒自图所示各温度缓冷至室温后各点的组织如何？3）若在水中冷至室温后各点的组织是什么？,有两个T10钢小试样（9mm）A和B，A试样加热到780，B试样加热到880，充分保温后在水中冷却（提示：T10钢的Ac1=730Accm=820）1）两个小试样加热之后的组织分别是什么？2）两个小试样在水中冷却之后的组织分别是什么？3）哪个试样的残余奥氏体含量多？4）哪个试样的硬度高？,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、65、65Mn、50CrV等属于（弹簧类钢，热处理特点？（淬火+中温回火）。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,45钢的过冷奥氏体转变曲线如下图所示，说明该钢按图示温度加热保温后，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！V1F+P型V2F+B下V3F+B下+MV4F+P型+MV5MV6F+M习题集P9第10题参考!,某型号机床齿轮，要求齿轮表面有高的硬度（HRC50），而心部具有良好的韧性（Ak40J），原采用40Cr钢调质后再在齿轮表面进行高频淬火+低温回火，现因工厂库存的40Cr钢已经用完，只剩下20Cr钢，拟用20Cr钢代替。请说明：原40Cr钢各热处理工序的作用：40Cr钢调质得到回火索氏体，保证齿轮心部具有足够的强度和韧性，尔后再在