金属材料导论

1、，1 .金属材料图论，1.5铁碳合金，1.1金属材料的主要性能，1.2金属和合金的晶体结构，1.3合金的结构，1.4二元合金状态，知识点，零件的生产工艺过程材料选择：各种金属材料，各种性能，快速材料开发，零件性能要求，服务条件、机械加工方法、轴、毛坯选择、车削、传统、现代、预热处理：为了加工顺利进行，可通过预热处理调整硬度来组织加工。最终热处理：确保材料特性符合要求。零件生产工艺流程，第一章金属材料导论，材料，信息，能源被称为现代技术的三大支柱。复合材料、工程材料、金属材料、陶瓷材料、高分子材料、1.1金属材料的主要性能，本节重点介绍金属材料的机械特性，主要内容：金属材料的机械特性(材料的强度

2、、硬度、塑料、冲击韧性、疲劳强度等)。本节中的难点：每个性能指标的物理意义和测量方法，1.1.1金属材料的机械特性，屈服点(s)屈服强度(0.2):某些金属材料的屈服点不明显，测量有困难，因此，为了测量材料的屈服特性，永久性残余塑性变形规定了等于一定值(通常为原始长度的0.2%)的应力。条件屈服强度或简称屈服强度为0.2。强度材料作用于外力，抵抗塑性变形和破裂的能力。工程中常用金属材料的强度指标包括降伏强度(s)和抗拉强度(b)。、塑料材质产生永久变形的性能，而不会被外力打破。表示材料的塑料指标是延伸率和单面收缩率。对于可塑性低的材料，请使用0.2而不是s。1)使材料具有良好的成形性。2)受外

3、力变形时具有强化作用。硬度材料抵抗将更坚硬的物体推入内部的能力。最常用的经度指标是布氏硬度(hb)和罗氏硬度(hra-c)。布氏硬度和罗氏硬度实验原理和使用范围都不同。零件发生疲劳损伤是毫无征兆地突然断裂，此时疲劳破坏产生的应力比抗拉强度小得多，比抗拉强度小得多，非常危险。摘要：金属材料的力学性能是外力作用下出现的力学性能，在实际生产中应用相当广泛。冲击韧性：金属材料不破坏抗冲击载荷作用的能力。常用的指标是冲击韧性(ak)。疲劳强度：金属材料在抵抗交变载荷的作用下不受损的能力。常用指标是疲劳强度(-1)。将1时钟发条排成直线，询问是弹性变形还是塑性变形。如何判断它的变形性质？2疲劳破坏的危险是

4、什么？什么情况下疲劳破坏，原因是什么？如何提高零件的疲劳强度？1.1.2金属材料的物理和化学特性(略)，事故问题，1.2金属和合金的晶体结构，2。金属的结晶：原子从无序状态转变为有序状态的过程。晶体形成。，本节重点：金属结晶的概念，结晶过程，本节难点：合金的结构，1.3种常见金属的晶格类型：体心立方体中心立方体密度6字，知识点3360，1.2金属和合金的晶体结构，原子键，离子键电离当这种吸引力和离子的电子云之间的斥力达到平衡时，离子结合形成稳定的体系。离子键的特点是作用力强，随着距离的增大而减弱。(莎士比亚，离子，离子，离子，离子，离子，离子，离子)作用不受方向性和饱和度的限制，离子周围能容纳

5、多少异性离子，其构成方式由各离子之间的库仑作用决定。用离子键组合的系统倾向于在离子周围形成尽可能多的离子键。例如，nacl分子倾向于聚集成nacl晶体，每个钠(或氯)离子周围的离子键从1变为6。原子键，孔刘键孔刘键是原子之间的。典型的共价键存在于同核双原子分子中，每个原子提供一个电子，形成耦合电子对。与电子的自旋方向相反，集中在中间区域，吸引两个有正电的原子的核心部分并结合。在双核双原子分子中，两个原子的核心部分对耦合电子的吸引力不同。耦合电子偏向一侧。例如，在氟化氢分子中，电子偏转氟称为极性结合。共价键的特征是具有饱和性、方向性和作用的短程性质。原子形成的典型共价键的数量等于该原子的价电子的

6、数量，这称为原子价。共价键之间有特定的相对取向。例如水分子呈弯曲的形状，二氧化碳分子呈直线型。共价键的方向性给分子特定的几何。原子键、金属键(metallic bond)结合金属原子，形成金属的相互作用。金属原子的电离能量低，容易失去电子，形成正离子和自由电子，正离子整体上吸引自由电子并结合。金属键可以看作是高度偏离的共价键，但没有饱和性和方向性。金属键的突出特点是耦合电子可以在整个集合中流动。因此，金属可以表示固有属性：的热导率和导电性、高热容量和熵、延展性、金属光泽等。分子键惰性气体分子通过分子键结合，其本质是分子偶极矩之间的库仑相互作用，这种键键键比较弱。其分子间的相互作用力是范德华力。

7、基本概念，凝固：一般非晶质从液体转变为固体的过程。结晶：从液态金属转化为固态晶体的过程。晶体：原子有序排列，原子在三维空间中有规律、周期性、重复排列。有一定程度的熔点和凝固点，性能趋向于各向异性。非晶：原子排列无序，无熔点和凝固点，具有各向同性倾向。晶体的原子排列，金属的晶体，纯金属的冷却曲线(理想状态)，金属的晶体，纯金属的冷却曲线(实际)，金属的晶体，合金的冷却曲线，金属，单晶结晶位置完全一致的晶体；多晶体是由多晶构成的晶体结构。金属结晶、晶粒细化方法、冷却速度提高、过冷增加外来结晶核增加。使用机器、超声波振动、电磁搅拌等。晶粒厚度对材料力学性能的影响，颗粒越细，强度越高，可塑性和韧性越好

8、。，金属的结晶，金属的同素异构转换，金属的同素异构转换的概念金属在固体中，晶体结构随温度变化的现象。金属同素异构转化的意义可以通过热处理，通过加热、保温、冷却改变材料的组织，达到改善材料性能的目的。1.3合金结构，概念合金，成分，相；固溶体：位移固溶体，间隙固溶体；加强金属化合物溶液的概念。本节要点：要研究金属材料的加工工艺，必须了解金属及合金的晶体结构和晶体。1.3.1合金的结构概念，合金：两个或多个元素通过熔化获得的新物质仍然具有金属特性。组件：构成合金的基本元素。相：所有成分相同，结构相同，界面与其他部分分开的统一组件。例如：单一液体单一固相；液相、固相两相共存；问题：水，油混合在一瓶里

9、，是第几步？奶粉里烧开水煮一杯吴优又是第几步？1.3.2合金的结构固溶体，固溶体：两种元素徐璐溶解后形成的新物质仍保持一组晶体结构。取代固溶体：a组的原子取代b组的原子。当a，b的两个组圆的原子直径差异不大时，两个组元素可以以某种比例溶解，形成无限的固溶体，反之亦然。间隙固溶体：a组溶于b组元素的间距。只能形成有限的固溶体。例如，由c溶解在-fe或-fe中形成的铁素体，奥氏体。、置换固溶体和缝隙固溶体的差异，1.3.4合金的结构溶液强化，a、b两组徐璐溶解后形成的新物质不是a组的结构b组的结构，而是自身的独立结构。例如，fe和c形成的化合物fe3c是典型的金属化合物。1.3.3合金的结构金属化

10、合物是随着溶质原子的增加而形成的固溶体的强度、硬度提高的现象。例如，纯铁和钢的用途，1.4二元合金状态图是连接各合金结晶起始温度点的液相线。连接完成结晶的温度点，就是固体相线。这构成了pb-sb二元合金相图。1为什么水平楼梯出现在纯金属的冷却曲线上？2粒子越小，为什么机械特性越好？3结晶时结晶核不多，生长速度快，结晶颗粒粗还是细？事故问题，1.4二元合金状态，1.5钢碳合金，本节重点将钢碳合金状态图应用于铸造、压力加工和焊接。本节难点：对铁碳合金状态图的理解；铁碳合金资源广泛，冶炼方便，价格低廉，性能优越，广泛应用于工业生产。1.5铁合金，知识点：1.5.1铁合金的基本组织，铁素体：碳溶于fe

11、的间隙溶液(f)。塑料(=45-50%)，韧性好，强度低，硬度低。奥氏体：碳溶于fe的间隙固溶体(a)。可塑性好。炭体：由铁和碳形成的金属合成物(fe3c)。硬度高(hbw=800)，可塑性，韧性几乎为零。珠光体：奥氏体空位转换形成的铁素体和渗碳体的空位体(p)。莱氏体：液态铁碳合金发生共晶转变而形成的吴氏体和三碳体的共晶体(ld)。硬度高，可塑性低。两种反应，1148，1，共晶反应，特定成分的液体在一定温度下同时决定两种成分和结构不同的固相反应。l 4.3%c，a2.11%c fe3c6.69%c，共晶反应的产物莱氏体ld=(a2.11%c fe3c6.69%c)，2，共析反应，a2.11%

12、c，727，f0.02%c fe3c6.69%c，作为共析反应产物的珍珠岩pf0.02%c fe3c6.69%c，两种反应，碳在1.5.2铁合金奥氏体中的最大溶解度，以及aecf线固相线各种成分的合金都处于固态。结晶温度终止线。ecf水平线共熔线碳含量为4.3%的液态合金冷却到这条线时，1148同时决定了液态合金中奥氏体和渗碳体的机械混合物。这种反应称为共晶反应。psk水平线(a1线)碳含量为0.77%的奥氏体冷却到此线时，727同时析出铁素体和渗碳体的机械混合物，称为共析反应。gs线(a3线)是冷却时奥氏体转变为铁素体的起始线。es线被acm线称为奥氏体中碳的溶解线，实际上是冷却时奥氏体中第

13、二次渗碳体析出时开始的线。上图中主线的意义，铁碳合金，碳量为2.11%6.69%的铁碳合金。共晶生铁：碳含量为4.3%。共晶生铁：碳含量在2.11%4.3%之间。超共晶生铁：碳含量在4.3%6.69%之间。碳含量低于0.02%的铁碳合金。工业纯铁，钢，生铁，碳含量为0.02%2.11%的钢碳合金。根据金相组织，可以分为三种。共晶钢：碳含量为0.77%。亚共晶钢：碳含量在0.02%0.77%之间。共晶钢：碳含量在0.77%2.11%之间。分析典型合金结晶过程，分析1.5.3钢碳合金状态，分析a奥氏体、p珠光体、f铁素体、共晶钢和亚共析钢的结晶过程，分析无铁共晶结晶过程，分析共析钢结晶过程，l优质碳素结构钢(0.2-0 .细化晶粒，提高可塑性和韧性。消除应力。应用：铸件、锻造、焊接等毛坯的热处理，1，完全退火：将亚共析钢加热到ac3线以上3050，保温后慢慢冷却。2，球形退火3360将共析钢加热到ac1线以上2030，保温后慢慢冷却。3，低温，应用：(1)替代部分完全退火；(2)普通框架成员的最终热处理；(3)通过共晶钢减