華科工程材料學(xué)復(fù)習(xí)總結(jié)

1、工程材料學(xué)總結(jié)第一部分：晶體結(jié)構(gòu)與塑性變形一、三種典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)1. bcc、fee、hep的晶胞結(jié)構(gòu)、內(nèi)含原子數(shù)，致密度、配位數(shù)。2. 立方晶系的晶向指數(shù)uvw、晶面指數(shù)（hkl）的求法和畫法。3. 晶向族/晶面族的意義（原子排列規(guī)律相同但方向不同的一組晶向/晶面，指數(shù)的數(shù)字相同而符號、順序不同），會寫出每一晶向族/晶面族包 括的全部晶向/晶面。4. bee、fee晶體的密排面和密排方向。密排面密排方向fee 111bee 110二、晶體缺陷1. 點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷包括那些具體的晶體缺陷。女口：位錯(cuò)是線缺陷，晶界（包括亞晶界）是面缺陷 三、塑性變形與再結(jié)晶1.滑移的本質(zhì)：滑移是通過位

2、錯(cuò)運(yùn)動進(jìn)行的。2 .滑移系二滑移面+其上的一個(gè)滑移方向?；泼媾c滑移方向就是晶體的密排面和密排方向。3. 強(qiáng)化金屬的原理及主要途徑：阻礙位錯(cuò)運(yùn)動，使滑移進(jìn)行困難，提高了金屬強(qiáng)度。主要途徑是細(xì)晶強(qiáng)化（晶界阻礙）、固溶強(qiáng)化（溶質(zhì)原子阻礙）、彌散強(qiáng)化（析 出相質(zhì)點(diǎn)阻礙）、加工硬化（因塑變位錯(cuò)密度增加產(chǎn)生阻礙）等。4. 冷塑性變形后金屬加熱時(shí)組織性能的變化過程：回復(fù)-再結(jié)晶-晶粒長大。性能變化：回復(fù)：不引起硬度大的變化；再結(jié)晶：硬度大幅度降低組織結(jié)構(gòu)變化：回復(fù)：再結(jié)晶：5冷、熱加工的概念冷加工：在再結(jié)晶溫度 以下進(jìn)行的加工變形， 產(chǎn)生纖維組織和加工硬化 、內(nèi)應(yīng) 力。熱加工：在再結(jié)晶溫度 以上進(jìn)行的加工

3、變形， 同時(shí)進(jìn)行再結(jié)晶， 產(chǎn)生等軸晶粒， 加工硬化、內(nèi)應(yīng)力全消失 。6加工應(yīng)使流線合理分布，提高零件的使用壽命。第二部分：金屬與合金的結(jié)晶與相圖一、純金屬的結(jié)晶 1為什么結(jié)晶必須要過冷度？ 熱力學(xué)驅(qū)動力 2結(jié)晶是 晶核形成 和晶核長大 的過程。形核： 均勻形核、非均勻形核長大： 柱狀晶長大、樹枝晶長大、等軸晶長 大3細(xì)化晶粒有哪些主要方法？ （哪三種方法 ）二、二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖1固溶體和金屬化合物 的區(qū)別。（以下哪一些是固溶體， 哪一些是金屬間化合 物：a -Fe、 y-Fe、Fe3CA、F、 P、 Ld、S、T、 B 上、B下、M片、M條？）2勻晶相圖 在兩相區(qū)內(nèi)結(jié)晶時(shí)兩相的 成分、相

4、對量 怎樣變化？ 熟練掌握用 杠桿定律 計(jì)算的步驟：將所求材料一分為二，注意杠桿的位置和長度，正確列出關(guān)系式。3. 共晶（析）相圖 熟悉共晶（析）相圖的 基本形式（水平線、一變二）。 會區(qū)分共晶（析）體、先共晶（析）相、次生相（二次相）。注意：共晶成分與共晶反應(yīng)成分范圍的區(qū)別共晶成分具有最好的鑄造性能 會在相圖中填寫組織（或相），掌握不同合金在室溫時(shí)的平衡組織,會熟練應(yīng)用杠桿定律計(jì)算相組成物和組織組成物的相對量（重點(diǎn)）。三、Fe- FesC相圖（重點(diǎn)）1默繪相圖并牢記 共晶轉(zhuǎn)變和共析轉(zhuǎn)變 的溫度與各相成分。2. 掌握各類合金平衡結(jié)晶過程與室溫時(shí)的平衡組織， 會畫符合要求的平衡組織示意圖： 各組

5、織組成物的形態(tài)，在相圖上標(biāo)注各組織（或相）組成物。3. 會用杠桿定律計(jì)算相組成物和組織組成物的相對量 。第三部分：各類材料與鋼鐵熱處理（重點(diǎn)）一、各類材料的牌號、熱處理和用途1. 會根據(jù)牌號確定鋼的化學(xué)成分（碳及合金元素的含量范圍）。結(jié)構(gòu)鋼鋼號特征： 前二位數(shù)字（萬分比）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（如Q235等）、普通低合金鋼（如 Q345等）包括：工程構(gòu)件用鋼：含碳量小于0.20%。熱處理：熱軋空冷后（相當(dāng)于正火）直接使用機(jī)器零件用鋼：按含碳量區(qū)分，由低到高是滲碳鋼（0.10 - 0.25%）（碳素鋼：15, 20, 合金鋼：20Cr, 20CrMnTi, 20CrMnMo,18Cr2Ni4WA）熱處理

6、：表面滲碳+淬火+低溫回火組織：外表面，中部，心部用途：齒輪調(diào)質(zhì)鋼（0.35 - 0.50%）（碳素鋼：40, 45;合金鋼：40Cr, 35CrMo, 40CrNiMo）、熱處理：調(diào)質(zhì)處理，即淬火+高溫回火 組織：S回用途：軸，彈簧鋼（0.50 - 0.90%）（碳素鋼：0.6-0.9%, 70,）（合金鋼：0.5-0.7%, 65Mn（?。?55Si2Mn ， 60Si2Mn （中）,50CrVA （大） 熱處理：（熱成型）淬火+中溫回火，組織：T回（冷成型）A化，然后在500-550 C等溫， 組織：索氏體用途：汽車板簧滾動軸承鋼（約1.0%）（合金鋼：GCr15, GCr15SiMn）

7、熱處理：淬火+低溫回火+冷處理組織：M回+彌散碳化物用途：軸承 工具鋼鋼號特征：前一位或無數(shù)字（千分比）例如：碳素工具鋼（T+數(shù)字，T:碳的漢語拼音，數(shù)字：C含量千分比），合金鋼：如高速鋼包括：刃具用鋼：碳素工具鋼：C:0.65-1.25%;T7（A） T12（A）熱處理：水（油淬）+低溫回火低合金刃具鋼：C=0.75-1.25%, 8MnSi, 9SiCr熱處理：油淬+低溫回火高速鋼：C:0.7-1.9%, W18Cr4V, W6Mo5Cr4V2（C 1.0 %）熱處理：高溫（油）淬火+多次高溫回火 （重點(diǎn)） 模具用鋼：冷作模具鋼：C量大于0.90%的工具鋼，女口 ： T10A 9Mn2V熱

8、處理：低淬低回（低合金含量），or 高淬高回（高合金含量）熱作模具鋼：C:0.30 - 0.60% 的工具鋼，女口： 3Cr2W8V 5CrNiMo 熱處理：淬火+高溫回火量具用鋼：C:0.9-1.5%,碳素工具鋼：T10A, T12A熱處理：水（油淬）+低溫回火低合金工具鋼：9SiCr, GCr15 ,熱處理：淬火（油）+冷處理+低溫回火 不銹鋼鋼：Cr 含量13%, 如: 1Cr18Ni9Ti （A型），3Cr13 （M型）,1Cr17（F 型），A型不銹鋼熱處理工藝：固溶熱處理（固溶強(qiáng)化）2.鋼的熱處理工序及應(yīng)用預(yù)先熱處理及作用：完全退火（用于亞共析鋼，用于組織均勻化，Ac3+30 C）

9、球化退火（用于共析鋼、過共析鋼,Ac1+30 C ）正火（過共析鋼中消除網(wǎng)狀二次碳化物，低碳亞共析鋼中代替完全退火,Ac3（ACcm）+30 C）;作用：調(diào)整力學(xué)性能，便于加工淬火+低溫回火 中溫回火 高溫回火最終熱處理、作用及組織 （用于刃具、冷模具、量具等）（用于彈簧等）（即調(diào)質(zhì)，用于軸類等）特殊：結(jié)構(gòu)件用鋼：不淬火，在熱軋或正火（空冷）狀態(tài)使用;滲碳鋼：先滲碳，再淬火+低溫回火。3. 鑄鐵、有色金屬材料的分類要求掌握鑄鐵的分類并認(rèn)識牌號（HT QT KT等）了解鑄鐵中石墨形態(tài)（幾種形態(tài)？）對鑄鐵性能的影響 要求認(rèn)識鋁合金、銅合金、鈦合金的類型和 強(qiáng)化途徑。鋁合金的強(qiáng)化：時(shí)效強(qiáng)化（變形鋁合

10、金）4. 材料力學(xué)性能各指標(biāo)的符號、名稱。二、熱處理原理1 .鋼加熱到臨界點(diǎn)（Aci/Ac3/Acm）以上形成奧氏體，應(yīng)控制加熱溫度和保溫時(shí) 間以避免晶粒長大。2. 熟悉共析鋼的TTT曲線（為什么存在鼻子點(diǎn)）。3 .熟悉P、S、T、B上、B下、M片、M條的獲得及形態(tài)。所有相轉(zhuǎn)變都包括形核 與長大。4. M的性能：硬度決定于馬氏體內(nèi)含碳量，韌性決定于馬氏體的粗細(xì)及形態(tài)。5. TTT曲線的應(yīng)用：冷卻方式 畫冷卻曲線 所得組織6. 回火形成粒狀組織 M回、T回、S回（T回、S回與片狀組織T、S無關(guān)）。三、熱處理工藝1. 會確定加熱溫度 退火、正火、淬火：碳鋼：臨界點(diǎn)（Aci/Ac3/Acm + 30

11、 C；合金鋼原則相同，但溫度較高。 回火：低溫回火，中溫回火，高溫回火（用于淬火后的熱處理）2. 冷卻方式與目的退火一爐冷；正火一空冷；淬火一單液淬火，水淬油冷，分級淬火（減 小內(nèi)應(yīng)力），等溫淬火（獲得B下）3. 淬透性與淬硬性的區(qū)別淬透性：鋼淬火獲得M多少的能力，決定于C曲線左右的位置。淬硬性：鋼淬火獲得M的硬度高低，決定于M內(nèi)的含碳量。故高碳鋼的淬硬性 好而淬透性不好，低碳合金鋼的淬透性好而淬硬性不夠（如20Cr Mn Ti）。四、要求會定性分析合金元素在鋼中主要作用的原因。 提高淬透性（主要取決于合金元素），固溶強(qiáng)化，彌散強(qiáng)化，細(xì)化晶 粒所有合金元素都提高回火穩(wěn)定性。五、高速鋼1. 萊氏

12、體鋼的鍛造：萊氏體鋼內(nèi)存在不均勻分布的粗大共晶碳化物 ，嚴(yán)重 降低鋼的性能，不能用熱處理方法消除，必須進(jìn)行反復(fù)多向的鍛造擊碎之，使 之分布均勻，改善組織性能。高速鋼及Cr12型鋼都是萊氏體鋼。2. 為獲得高速鋼的紅硬性，其熱處理工藝應(yīng)當(dāng)：（重點(diǎn)） 高溫淬火形成高碳高合金度的馬氏體高溫加熱（W18Cr4V 1280C; W6Mo5Cr4V2 1220 ）使大量碳化物溶入奧氏體， 形成高碳高合金度的奧氏體，經(jīng)淬火形成高碳高合金度的馬氏體+大量殘余奧氏體+未溶碳化物，為二次硬化作準(zhǔn)備。 560C多次回火時(shí)發(fā)生二次硬化，原因是：彌散強(qiáng)化，回火溫度達(dá)500C以上時(shí)，從馬氏體內(nèi)析出大量穩(wěn)定的特殊合金 碳化

13、物，彌散分布，使硬度上升，至560C硬度達(dá)到峰值。二次硬化，在回火冷卻時(shí)發(fā)生A，向M回轉(zhuǎn)變，也使硬度上升。多次回火可 繼續(xù)降低殘余奧氏體量，進(jìn)一步提咼硬度。最終組織：回火馬氏體+少量殘余奧氏體+碳化物六、 典型零件的選材、熱處理及工藝路線（綜合應(yīng)用）1、 選材原則：力學(xué)性能；工藝性能；經(jīng)濟(jì)性；（輕型、高壽命）2. 軸類零件：調(diào)質(zhì)鋼，女口： 40, 40Cr等熱處理：調(diào)質(zhì)（即 淬火+高溫回火）。（S 回）彈簧零件：彈簧鋼。如：60Si2 Mn熱處理：淬火+中溫回火。（T回）機(jī)床齒輪：調(diào)質(zhì)鋼，女口： 40, 40Cr熱處理：調(diào)質(zhì) 表面淬火 （高頻）+低溫回火。汽車、拖拉機(jī)變速箱齒輪：滲碳鋼，女口： 20Cr或20CrMnTi熱處理： 滲碳 + 淬火 + 低溫回火2. 般工藝路線：鍛（鑄）造成形f預(yù)先（備）熱處理f粗加工f最終熱處理f精加工