金属材料与热加工复习提纲1.

1、金属热加工复习提纲1. 力学性能的定义和主要指标 力学性能：金属材料在各种不同形式的载荷作用下所表现出来的特性。 主要指标：强度、塑性、硬度、冲击韧度等。2. 强度和塑性的定义、衡量指标及符号 强度：是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。 一般情况下多 以抗拉强度作为判别金属材料强度高低的指标。符号：应力值（ c 给马）塑性：金属发生塑性变形但不破坏的能力。3. 常用的硬度测定方法和硬度值的表示方法（整理表示方法）布氏硬度（ HBW ）压头：硬质合金球。 表示方法 ：600HBW1/30/20 表示直 径为1mm、在294N （30kgf）实验力作用下保持20s测得的布氏硬度值为60

2、0. 实验力保持时间（1015s时不标注）洛氏硬度（ HRA） 压头：金刚石圆锥。 应用举例：碳化物、硬质合金、淬 火工具钢，浅层表面硬化钢的。洛氏硬度（HRB）压头：1/16（直径1.588mm）钢球。 应用举：铜合 金、铝合金、可锻铸、软钢等。适用于：实验结果精准，但因为压痕大所以不宜 用于测试成品或薄片金属的硬度。洛氏硬度 （HRC） 压头：金刚石圆锥。应用举例：淬火钢、调质钢、深层表 面硬化钢。维氏硬度（ HV） 压头：锥面夹角为 136 度金刚石正四棱锥体。适用：维氏 硬度可测软硬技术， 尤其是极薄零件和渗碳层， 渗氮层的硬度， 它测得的压痕轮 廓清晰数据正确， 但由于其硬度值需要测

3、量压痕对角线， 然后经计算或查表才能 获得，效率不如洛氏硬度高。 ，所以不宜用于成批零件的常规检验。 表示方法 ： 640HV30/20表示实验力为294.4下，保持20s,测得的维氏硬度值为600.4. 冲击韧性的定义、衡量指标及符号 定义：金属材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。 衡量指标 :冲击韧度符号：阿尔法 k5. 固溶体及固溶强化现象 P14、 15（填空题）分类固溶体：合金再由液态结晶为固态时， 组元间会相互溶解， 形成一种在某一 组元晶格中包含有其他组元的新相这种新相称为固溶体。固溶体分为： 置换固溶体：有限固溶体、无限固溶体 间隙固溶体：有限固溶体 固溶体强化现象：由于溶质原

4、子溶入溶剂晶格后引起晶格畸变使其塑性变形的抗 力增大，因而使得合金的强度、硬度升高，这种现象称为固溶强化。固溶体保证溶剂的晶格 。6. 晶体缺陷的种类 点缺陷：空位和间隙原子 线缺陷：位错 面缺陷：晶界和压晶界。7. 金属结晶的基本过程 结晶的过程是不断地形成晶核和晶核不断长大的过程。 结晶的形成有两种方 式一种自发形核和一种为非自发形核。枝晶偏析现象 ：这种在同一个晶体内部化学成分不均匀的现象。8. 过冷现象及过冷度 过冷现象：实际结晶温度低于（所有）理论结晶温度的现象。 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差值称为过冷度。金属结晶时的过冷度不是一个恒定值， 液体金属的冷却速度越快， 实际结

5、晶 温度就越低，即过冷度越大。实践证明，金属总是在一定的过冷度下结晶的，所 以过冷是金属结晶的必要条件。9. 晶粒大小对力学性能的影响；控制晶粒大小的措施 一般情况下来说在常温下， 细化晶粒金属比粗晶粒金属具有较高的强度、 硬 度、塑性和韧性。因此，细化晶粒使金属强韧化的有效途径。控制晶粒大小的措施，凡是能促进形核率 N抑制长大速率G的因素都能细 化晶粒，反之，将使晶粒粗化，工业生产中常以采用以下方法是细化晶粒： 1. 增加过冷度 2.变质处理、3.附加振动、4.降低浇注速度 。10.铁碳合金的基本相及性能 P28F:（阿尔法）铁素体温室时的力学性能与工业纯铁结近， 其强度和硬度较低， 塑性、

6、韧性良好，铁素体的显微组织与纯铁相同呈明亮白边等轴多边形晶体。A :（伽玛）具有良好的塑性和的的变形抗力，易于承受压力加工，所以生产中常将钢材加热到奥氏体状态进行压力加工，高温下奥氏体的显微组织也为明亮的多边形晶粒，但晶粒较平直，晶粒内常有孪晶出现。渗碳体：铁与碳组成的金属化合物称为渗碳体， 渗碳体性能硬而脆，硬度很 高，塑性几乎为零，是铁碳合金的重要强化相。11珠光体和莱氏体的组织及性能共析反应P=F+渗碳体 由共晶反应生成，反应式Ld=A+渗碳体珠光体的综合力学性能比单独的铁素体或渗碳体都好。珠光体的机械性能介 于铁素体和渗碳体之间，强度、硬度适中，并不脆，这是因为珠光体中的渗碳体量比铁素

7、体量少得多的缘故。莱氏体：莱氏体的基体是硬而脆的渗碳体，所以 硬度高， 塑性很差。由共晶奥氏体和共晶渗碳体机械混合组成， 为铁碳 相图共晶转变的产物。13.碳含量对铁碳合金组织性能的影响 P37 如图示：随着含碳量增加性能变化如下：硬度：含碳量增加，硬度增加，如图的HB曲线 强度：含碳量增加，强度增加，0.9%处达到 最大值，然后，含碳量增加，强度下降。西格玛 b线。塑性：含碳量增加，塑性下降。伸长率和断面收缩率曲线。韧性：含碳量增加，韧性下降，冲击韧性 ak曲线。14钢中的杂质及对性能的影响Mn：锰的脱氧能力较好，能够消除钢中的FeO,降低钢的脆性，锰还能与硫形成MnS，降低硫的有害。作用所

8、以锰是一种 有益元素。对钢的影响不大。硅：硅的脱氧能力比锰强，在室温下硅能够融入铁素，体提高钢的强度和硬 度，因此也是一种有益元素。硫：产生热脆。有害元素。磷：产生强烈的固溶增加，使钢的强度、硬度增加，但塑性、韧性显著降低。 产生冷脆，磷是一种有害元素。15.共析钢过冷奥氏体等温转变产物（c曲线）Vk （与鼻尖相切）一M+A /珠光体型转变分为：P （粗片状）、S （细片状）、托氏体（极细片状）. 贝氏体型转变分为：上贝氏体（羽毛狀）基本无用、下贝氏体（黑色针片状）综 合力学性能好，希望获得。马氏体型转变16. 马氏体的组织形态及性能 P56 低碳板条状：低碳的板条状马氏体，不仅具有较高的强度

9、与硬度，同时还具有 良好的塑性与韧性，有良好的综合力学性能。而高碳的片状马氏体，硬度高、脆 性大。17. 正火和退火的区别及选择（注意淬火的选择） 退火：随炉冷却。正火：空冷。优先选择正火，渗碳体多时选正火 +球化退 火完全退火： 不适用于过共析钢。 退火后得到组织接近于平衡状态的组织： 珠 光体+铁素体。等温退火：适用于亚、过共析钢。球化退火：适用于共析钢、 过共析钢及合金工具钢。 目的是消除网状渗碳体。均匀化退火：适用于合金钢。 其目的是消除钢中化学成分偏析和组织不均匀化现象去应力退火：适用于铸、锻、焊、切削加工件。其目的是消除工件的残留内应力，以稳定工件尺寸（不发生组织改变） 。18.

10、钢淬火加热和冷却的目的加热得到 A, 冷却得到 M。19. C 曲线、马氏体临界冷速与淬透性的关系合金元素 （除钴外 ），溶入奥氏体后，都能降低原子的扩散速度，增加过了奥氏体 的稳定性，使奥氏体等温转变图位置向右移动， 临界冷却速度减小从而提高钢的 淬透性。20. 淬透性和淬硬性的区别（两者没关系） 淬透性：钢的淬透性是指在规定条件下， 决定有决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性，它是钢材本身具有的属性， 反映了钢材淬火时获得的马氏体组织的难 易程度。淬硬性：钢的淬硬性是指钢在理想条件下， 进行淬火硬化所能达到的最高硬 度的能力， 淬硬性的高低主要取决于钢材中的含碳量。 钢中含碳量越高， 淬硬性

11、越好。影响淬硬性的主要因素是过冷奥氏体的稳定性， 即临界冷却速度大小， 过 冷奥氏体越稳定，临界冷却速度越小，则钢的淬硬性越好。21. 淬火后的零件在回火过程中的性能变化规律 P62 随回火的温度增高，塑性、韧性明显提高，硬度、强度明显降低。22. 回火的种类、组织、性能及应用 P56 低温回火：回火马氏体。高硬度性、高耐磨性。适用于各种高碳钢工具、模 具、滚动轴承以及渗碳的，要求硬而耐磨的零件。中温回火，回火托氏体。主要用于各种弹性元件、热锻模。 高温回火：回火索氏体。良好的综合力学性能，良好的塑性、韧性。生产上 常把淬火、 高温回火相结合的热处理称为调质， 调质处理广泛用于重要的结构零 件

12、特别是在交变载荷作用下工作的连杆、连杆螺栓，轴类等零件。23.钢按用途的分类 P39 结构钢、工具钢、特殊性能钢。24. 合金元素对淬火加热和冷却的影响 P74加热：阻碍奥氏体晶粒长大，缩小奥氏体区。 冷却：提高钢的脆透性。25.二次硬化现象及原因 P81二次硬化：是指某些高合金钢淬火后在 500600 度回火时，硬度有回升的现 象。二次硬化的原因： 当回火，温度升高到 500600 度时会从马氏体中析出高硬 度的弥散特殊碳化物，并使残留奥氏体中的碳及合金元素浓度降低，提高了 Ms 温度，在随后的冷却时部分残留奥氏体转变为马氏体，使钢的硬度提高。27. 铸铁中碳的存在形式渗碳体和石墨铸铁根据

13、存在形式 不同可分为 白口铸铁 （渗碳体），灰铸铁 （石墨），麻口铸 铁 （石墨 +渗碳体）。根据形态的不同可分为白口铸铁、 灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、 可锻铸铁28. 影响石墨化的因素P92 （冷却速度、壁厚）碳和硅是强烈促进石墨化的元素， Mn 是阻止石墨化的元素，硫是强烈阻止 石墨化的元素，磷是微弱促进石墨化的元素。冷却速度越慢， 石墨化越好。铸铁的冷却速度在一定的铸形条件下决定于铸 件璧的厚薄，即壁厚冷却速度越慢，壁薄冷却速度快。31.铸造的定义及特点 P127 铸造是指熔炼金属制造铸型并将熔融金属浇入铸型凝固后获得一定形状和 性能的铸件的成形方法。1.铸造能生产形状复杂特别是内腔复

14、杂的毛坯， 例如机床床身和缸盖 2.铸造 的适用性广 3.铸件的成本低 4.铸件的力学性能不及锻件，一般不宜用作承受较 大的交变、冲击载荷的零件。32. 铸造生产的方法分类 砂型铸造。特种铸造：熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造。33. 铸造性能及对铸件质量的影响 P140、 141（收缩性的影响、防止方法） 合金流动性：合金结晶温度范围越宽，则流动阻力越大，流动性越差。浇注压力、温度越高，流动性越好。合金的收缩性：铸件在液态 ,凝固态和固态的冷却过程中其尺寸和体积减小 的现象称为收缩。 它是金属铸造的性能之一。 液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩 孔和缩松的主要原因，而固态收缩是铸件产生内

15、应力变形和裂纹的主要原因。铸钢收缩率最大，灰铸铁最小。防止方法：采用冒口、冷铁等。合金的浇注温度温度越高， 液态收缩越大。铸件结构越复杂， 铸型及型芯的 越高，其差别越大。34. 常见的特种铸造方法 P153 熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造。35. 锻压的定义及特点 P160 锻压是对坯料施加零外力，使其产生塑性变形、改变尺寸、形状改善性能，用以制造机械零件或毛坯的成形加工方法。它是锻造与冲压的总称特点： 1.能消除金属内部缺陷改善金属组织提高力学性能。 2.具有较高的生 产效率。 3.可以节省金属材料和切削加工工时，提高材料利用率和经济效益，锻 压加工的适应性很强。缺点：锻压形状复

16、杂的工件难以锻造成型， 塑性差的金属材料， 如（灰铸铁） 不能锻压成型形。锻压成形困难，对材料的适应性差。（细片状）36. 加工硬化现象 金属在低温下进行塑性变形时，随着变形的增加，金属的硬度和强度升高， 而塑性、韧性下降。37. 冷变形后的金属在加热过程中组织性能的变化 P163 回复：回复处理保持了金属有较高的强度和硬度的同时， 还适当提高了其韧 性，降低内应力。再结晶：晶粒得到细化， 消除加工硬化现象。 金属的强度、 硬度下降，塑性、 韧性提高，金属的性能基本上恢复到塑性变形前的状态。晶粒长大：综合力学性能良好。38. 冷、热变形的划分和区别（笔记）金属在再结晶温度以下进行的塑性变形，

17、称为为冷变形。 获得的毛坯和零件 尺寸精度、表面尺寸很好。金属在再结晶温度以上进行的塑性变形，称为热变形。冷加工：加工硬化，不能消除 热加工：再结晶消除和加工硬化。塑性和冲击韧度很好。39. 锻造性能及影响因素（选择 、判断）生产中常用金属塑性和变形抗力，两个因素来综合衡量， 。金属的可锻性好 表现为塑性高，变形抗力小，适宜锻压加工成型，相反，则金属的可锻性厂。金 属的可锻性取决于金属的性质和外界加工条件。化学成分：钢中的合金元素，越高可锻性越差。组织状态：粗晶结构比细晶结构的可锻性差。40. 冲压的基本工序分离工序： 使坯料的一部分相对于另一部分产生分离， 主要包括剪切、 切口冲裁、切边及修整等变形工序：是使坯料的一部分，相对另一部分产生位移，而又不破坏的能力， 包括弯曲、拉伸、翻边、胀形等。41. 焊接的