材料工程基础-重点

炼铁：还原过程，使铁在铁的的氧化物中还原，并使还原出的铁与脉石分离。炼钢：氧化过程，以生铁为原料，通过冶炼降低生铁中的碳及其他杂质元素的含量。：脉石成分SiO2，Al2O3CaOMgOb气孔率要大，粒度要均匀，以保证高炉的有良好的透气性。123456生铁铸造生铁：含硅量高（2.75~3.25%）碳以石墨形式存在灰口生铁；炼钢生铁：含碳量高（4~4.4%）含硅量较低碳以fe3c形式存在白口生铁炼钢过程的物理化学原理：1脱碳2硅、锰的氧化3脱磷和回磷过程4脱硫5脱氧脱磷的基本条件：低温；适量增加渣中CaO的含量；渣中必须含有足够数量的FeO。脱硫：[FeS]+(CaO)=（S）+（FeO（吸热）；2；3CaP2MnO钢过程的量后过程，在很大程度上影响着钢的质量。脱氧剂：硅铁、锰铁、铝脱氧方式：扩散脱氧（硅铁和炭粉、沉淀脱氧（锰铁、硅铁、铝，加在渣面氧。和沸腾钢之间的钢钢的浇注1模铸法2连铸法粉末的制备：机械制粉将原料机械的粉碎而化学成分基本不发生变化的工艺物理制粉 机械研磨法气流研磨法球磨机理在球磨的过程中球磨筒将机械能传递到筒内的球磨物料及介质上相互间产生正向冲击力侧向挤压力摩擦力等当这些复杂的外力作用到脆性粉末颗粒上时就使大颗粒不断解理成小颗粒。物理制粉：借助物理的作用改变原材料的聚集状态而获得粉末的过程雾化法、物理蒸发冷凝法雾化法：将液体金属或合金直接破碎成为细小的液滴，然后凝固为固态粉末颗粒的方法。双流雾化法bcd态金属破碎为小液滴，然后凝固为固态粉末颗粒的方法。（体原料发生化学反应，生成固态金属或陶瓷粉体的制粉方法、还原—化合法（利用还原剂还原金属氧化物或盐类进行氧化还原反应制取金属粉末的方法、电化学法（在溶液或熔盐中控制通入直流电流密度，使金属离子重新获得外层电子，形成粉末）液态成型（铸造：是将材料融化成一定成分和一定温度的液体，然后在重力或外力作用下浇入到具有一定形状、尺寸大小的行腔中，经凝固冷却后便形成所需要的零件的技术。合金的充型能力：液态合金充满铸型行腔，获得形状完整、轮廓清晰的健全铸件的能力。影响充型能力的因素及工艺措施：1合金的流动性2铸型性质3浇注条件4铸件结构123得到充填和弥合。影响铸件合金流动性的主要因素：1合金的成分及结晶特点2合金的物理性能23性大铸铁合金的收缩三个阶段：液态收缩、凝固收缩、固态收缩（表现：铸件线性尺寸减小）收缩对铸件质量的影响：1使铸件有效截面积减小2引起应力集中，降低其力学性能3降低铸件的气密性和物理化学性能影响缩孔缩松的因素1合金种类2浇注温度3铸件条件和铸件结构 生产中采取的措施定向固2同时凝固3加压补滑4热等静压法压力铸造缺点：1成本高，工艺准备时间长，不适宜单件小批生产2压铸尚不适于钢、铸铁能高熔点合金的铸造3压铸内部有气孔特种铸造：榕摸铸造、金属型铸造、压力铸造、定型铸造（消失模铸造、离心铸造烧，浇注得到铸件的一种方法工艺过程：①制造压型②制模③制壳④脱模⑤焙烧和浇注⑥脱壳清理具和测量仪表等精密铸件。金属型铸造是指利用金属材料制成铸型，依靠重力作用将熔融金属浇入铸型中制造铸件的一种铸造方法。热处理将钢在固态下加热到预热温度保温一定时间然后以预定的方式冷却到室温的一种热加工艺，分为预备热处理和最终热处理 工艺参数：加热温度、保温时间、冷却方式内容：钢的加热转变，钢的冷却转变（珠光体、贝氏体、马氏体转变钢的加热转变（奥氏体化）奥氏体形成的热力学条件：只有当温度高于A1、时，珠光体向奥氏体转变的驱动力才能够克服界面能和相变能的阻力，使奥氏影响奥氏体形成速度的原因：1加热温度和保温时间：转变温度越高，所需要的时间越短，奥氏体形成速率越快2加热速度：加热速度越快，孕育期越短，转变所需的时间也越短3原始组织：原始组4素，不改变奥氏体化的过程，但影响奥氏体形成的速率，合金钢奥氏体化要比碳钢缓慢起始晶粒度：奥氏体转变刚刚完成，其晶粒边界刚刚相互接触时的奥氏体晶粒大小，决定于N和长大速率G加热温度和保温时间（YB27-64930+-1038h234小；合金元素、强烈阻碍的元素一般阻碍的元素阻碍作用不明显的元素促进晶粒长大的元素钢在冷却时候的转变：连续冷却、将奥氏体化后的钢以一定的冷却速度连续从高温冷却到室温cct变，然后在冷却到室温ttt过冷奥氏体：在临界温度以下存在，且不稳定的，将要转变的奥氏体过冷奥氏体稳定性同时有两个因素控制：旧相与新相之间的自由能差，原子扩散系数Cct和ttt曲线的区别：1共析钢与过共析钢在cct曲线无贝氏体转变区2转变产物有差别，连续冷却得到混合组织，等温转变得到均匀组织3cct曲线在ttt曲线的右下方1234力和塑形变形的影响珠光体转变（是高温转变、扩散型相变A1550奥氏体；均匀奥氏体在A1~550的碳的富集区；其次是转变为珠光体的等温温度高，等温时间足够长，这样可使奥氏体成为粒状马氏体转变（非扩散型相变，低温转变Ms：含碳量低；光学显微镜下为板条状；有位错亚结构；自回火现象有利于提高马氏体的强韧性。（具有孪晶亚结构；组织中存在大量纤维裂纹。CoAlMs下降，促进片状马氏体的形成。强而韧③马氏体的比容最大，奥氏体的比容最小，是产生淬火应力，导致变形开裂的主要原因Ms动力学特点：⑴降温转变，相变无孕育期，依靠不断出现的新马氏体而不是依靠原有马氏体的长大，（相变强化机械稳定化和形变强化机械稳定化）③晶体学特点，无扩散性，切变型，共格性，严格的位相关系和惯习面④马氏体转变可逆性处理度降低，和残余奥氏体量增加的转变迟滞现象（组织形态：1上贝氏体：形成温度：550~350（位错比马氏体的低）化学成分：中高碳2：350~Ms55~65（）粒状贝氏体：形成温度：贝氏体转变温度区间最上部，纤维组织：在大块状或针状铁素体内部分布的颗粒状的小岛，化学成分：低碳钢和低碳、中碳合金钢性能：上贝氏体强度低，韧性差；下贝氏体强度高，韧性高；颗粒贝氏体强度适中，韧性好（有碳原子扩散的共格切变过程阻力：表面能和弹性应变能碳在贝氏体转变时发生预先扩散重新分布②动力学特点：碳在奥氏体中溶解度高，扩散慢，碳在奥氏体中溶解度低，扩散块，碳在奥氏体与铁素体界面处富集，形成ε碳化0.6%的亚共析钢和含碳量>1.2%的过共析钢中易形成和原始奥氏体大小有关魏氏组织易在粗大的奥氏体中形成，和冷却速度有关，有一上限温度Ws，在此温度之上魏氏组织难以形成消除魏氏组织的方法：退火或正火钢在回火时的转变：一、马氏体中碳原子的偏聚（20~100℃）二、马氏体分解（100~250℃）三、残余奥氏体的转变（250~300℃）四、碳化物的转变（250~400℃）五、渗碳体的聚集长大和a相的再结晶（400℃以上）回火马氏体：铁素体相和弥散的ε碳化物所组成的复相组织回火屈氏体：针状铁素体和片状或小颗粒渗碳体的混合组织回火索氏体：铁素体和粗粒状渗碳体的机械混合物回火：将淬火钢加热到临界点Ac1以下的某一温度，保温后以适当方式冷却至室温的一种热处理方式，它是淬火后不可缺少的热处理工艺。淬火钢回火时性能变化：1：200℃200℃著降低，而且温度越高，硬度越低2强度和韧性：随着回火温度的升高，εs、εb指标δ、ψ不断上升（（CrMnP、As、Sb、Sn等元素，第二回火脆性大防止措施：1高温回火后快速冷却2降低钢中杂质元素含3（Mo、W）4）和冷却的工艺参数退火：把钢加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却，以获得接近平衡组织的热处理工艺。正火：把钢加热到Ac1或Accm以上适当温度，保温一定时间，使之完全奥氏体化，然后在空气中冷却，从而得到珠光体型组织的热处理工艺。退火和正火的目的软化、均匀化、稳定化、细化钢的淬火应力：热应力：冷却前期表层拉应力中心压应力冷却后期表层压应力中心拉应力组织应力：冷却前期表层压应力中心拉应力冷却后期：表层拉应力中心压应力热应力影响因素：冷却速度，淬火温度，工件截面尺寸，钢材导热系数，钢材线膨胀系数淬火工艺：①淬火加热工艺：加热温度、保温时间、升温速度②淬火冷却工艺：冷却介质、冷却方法（单液、双液、分级、等温淬火法）奥氏体的稳定性和取决与钢的临界冷却速度淬硬性：淬火后形成的马氏体组织所能达到的硬度取决于马氏体中的含碳量影响淬透性的因素：碳含量、合金元素（除了Co、Ni使c曲线左移二相回火温度：①低温回火：150~250、回火马氏体很高的强度，硬度和耐磨性，同时降低钢的淬火应力和脆性，应用：各种高碳钢、渗碳体及表面淬火件②中温回火：350~500、回火屈氏体具有高的弹性极限，较高的强度和硬度和良好的弹性塑性应用：各种弹簧零件和热锻模具③高温回火：500~650、回火索氏体，具有强度，塑性和韧性较好的机械综合性能应用：中碳机构钢和低合金结构钢行淬火，以强化零件表面的热处理工艺目的：获得高硬度的表面层和有利的残余应力分布以提高工件的耐磨性和疲劳强度同时心部保持足够的塑性和韧性“表硬里韧”方法：感应表面淬火，加2（渗碳、渗氮、碳氮共渗固溶体溶解，或与钢中某些元素形成化合物，原子向内部扩散气体渗碳后热处理：淬火+低温回火以消除残余应力和低温脆性淬火法（直接淬火：渗碳后的工件从渗碳温度遇冷至略高至心部成分Ar3的温度后在进行淬火，适用于本质细晶粒钢（低合金渗碳钢、一次淬火：渗碳后的临界至于空气中或缓冷坑中冷至室温，然后重新加热，淬火、二次淬火：A3进行完全淬火目的,细化心部晶粒及消除表面网状碳化Ac1以上进行不完全淬火目的，细化表层组织，对心部影响不大）（增加珠光体数量（提高硬度A`）→M+A`→M渗氮：在一定温度下，一般是在Ac1以下使活性氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺，渗氮温度低，不需要淬火处理，故渗氮零件的变形极小工艺路线：下料→锻造→退火（降低硬度）→粗加工→调质（调整工件心部组织）→精加工→去应力退火（消除精加工的残余应力）→粗磨→渗氮→精磨或研磨氮化特点：氮化件表面硬度高，耐磨性高、疲劳强度高，由