工程材料復(fù)習(xí)資料

1、工程材料工程材料 20122012春春- -復(fù)習(xí)大綱復(fù)習(xí)大綱1.1.名詞解釋名詞解釋(20(20分）分）2.2.填空題（填空題（1515分）分）3.3.選擇題（選擇題（1515分）分）4.4.判斷題（判斷題（1515分）分）考試題型：5.5.簡答題簡答題(17(17分）分）6.6.綜合題（綜合題（1818分）分）第一章第一章 機(jī)械工程材料性能的要求機(jī)械工程材料性能的要求n工程材料與機(jī)械零件所受工程材料與機(jī)械零件所受力學(xué)負(fù)荷、熱負(fù)荷、力學(xué)負(fù)荷、熱負(fù)荷、環(huán)境介質(zhì)環(huán)境介質(zhì)作用作用；n工程材料的工程材料的（特別注意：彈性變形、塑性變形、（特別注意：彈性變形、塑性變形、強(qiáng)度強(qiáng)度、硬硬度度、剛度、沖擊韌性

2、等、剛度、沖擊韌性等 、另外：、另外：關(guān)注硬度試驗(yàn)及選用原則關(guān)注硬度試驗(yàn)及選用原則）；）；n工程材料類型及主要特征：工程材料類型及主要特征： 按按分：分： 金屬材料、高分子材料、陶瓷材料、復(fù)合材料金屬材料、高分子材料、陶瓷材料、復(fù)合材料（各自的主要特征）（各自的主要特征）n1 1、材料的結(jié)構(gòu)、材料的結(jié)構(gòu)（1 1）所有的固態(tài)物質(zhì)就其原子（或分子）排列的規(guī)則性）所有的固態(tài)物質(zhì)就其原子（或分子）排列的規(guī)則性來分類，可分為：來分類，可分為：晶體、非晶體晶體、非晶體 單晶體各向單晶體各向異性異性，多晶體各向，多晶體各向同性同性（2 2）金屬的常見晶體結(jié)構(gòu)：）金屬的常見晶體結(jié)構(gòu)： 體心立方、面心立方、密排

3、六方體心立方、面心立方、密排六方 塑性變形能力比較：塑性變形能力比較：面心立方面心立方體心立方體心立方 密排六方密排六方； （3 3）晶體缺陷：）晶體缺陷： 點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷 空位：晶格中的空結(jié)點(diǎn)?？瘴唬壕Ц裰械目战Y(jié)點(diǎn)。 間隙原子：擠進(jìn)晶格間隙中的原子。間隙原子：擠進(jìn)晶格間隙中的原子。 置換原子：取代原來原子位置的外來原子。置換原子：取代原來原子位置的外來原子。 n 線缺陷線缺陷位錯(cuò)位錯(cuò)n 面缺陷面缺陷晶界和亞晶界晶界和亞晶界細(xì)晶強(qiáng)韌化細(xì)晶強(qiáng)韌化金屬的晶粒越細(xì)，晶界總面積越大，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻金屬的晶粒越細(xì)，晶界總面積越大，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力越大，使得金屬塑性變形的抗力越高，所以使強(qiáng)度越高。在力越大，使得金屬

4、塑性變形的抗力越高，所以使強(qiáng)度越高。在相同變形量下，晶粒越細(xì)的金屬，相同變形量下，晶粒越細(xì)的金屬，2、晶粒越細(xì)，塑性韌性越、晶粒越細(xì)，塑性韌性越好。因?yàn)榫Я?shù)目增多，總變形量可分布在更多的晶粒內(nèi)，晶好。因?yàn)榫Я?shù)目增多，總變形量可分布在更多的晶粒內(nèi)，晶粒間的變形不均勻性較小，斷裂時(shí)需要消耗較大的功，因此塑粒間的變形不均勻性較小，斷裂時(shí)需要消耗較大的功，因此塑性韌性較好。性韌性較好。n第二相（彌散）強(qiáng)化第二相（彌散）強(qiáng)化概念概念當(dāng)硬而脆的金屬間化合物呈彌散當(dāng)硬而脆的金屬間化合物呈彌散狀分布于固溶體基體上時(shí)，使強(qiáng)度、硬度增加，而塑韌性略有狀分布于固溶體基體上時(shí)，使強(qiáng)度、硬度增加，而塑韌性略有下降或

5、不降的現(xiàn)象。下降或不降的現(xiàn)象。 沉淀（時(shí)效）強(qiáng)化沉淀（時(shí)效）強(qiáng)化 n2 2、相圖與相變、相圖與相變（1 1）合金、組元、相、固溶體、固溶強(qiáng)化）合金、組元、相、固溶體、固溶強(qiáng)化 （概念）（概念）（2 2）合金的兩大相結(jié)構(gòu)：）合金的兩大相結(jié)構(gòu)： 固溶體：固溶體： 金屬間化合物金屬間化合物（3 3）相圖：勻晶）相圖：勻晶L L ；共晶；共晶L L+ + ；共析；共析 + + （4 4）鐵碳合金：）鐵碳合金： 組成相組成相（五種）及各自的五種）及各自的性能特點(diǎn)性能特點(diǎn) ： 鐵素體：碳在鐵素體：碳在 -Fe-Fe中的間隙固溶體。中的間隙固溶體。 奧氏體：碳在奧氏體：碳在 -Fe-Fe中的間隙固溶體。中的

6、間隙固溶體。 珠光體：珠光體：F F與與FeFe3 3C C組成的片層狀的機(jī)械混合物。組成的片層狀的機(jī)械混合物。 馬氏體：碳在馬氏體：碳在 -Fe-Fe中的過飽和固溶體。中的過飽和固溶體。 室溫組織室溫組織：（：（ 鋼、鐵）鋼、鐵） 含碳量對鐵碳合金組織及力學(xué)性能的影響含碳量對鐵碳合金組織及力學(xué)性能的影響工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵 C % 0.0218 %C % 0.0218 %鋼鋼 0.0218 % 0.0218 % C % 2.11 %C % 2.11 %亞共析鋼亞共析鋼 C % 0.77 % 0.77 %, , 平衡組織：平衡組織：F+PF+P共析鋼共析鋼 C % 0.77 % 0.77 %, ,

7、 平衡組織：平衡組織： P過共析鋼過共析鋼 C % 0.77 % 0.77 %, , 平衡組織：平衡組織：P+Fe3C白口鑄鐵白口鑄鐵 2.11 % 2.11 % C % C % 6.69 % 6.69 %亞共晶白口鐵亞共晶白口鐵 C % 4.3 % 4.3 % , ,平衡組織：平衡組織：P+Fe3C+ Ld/共晶白口鐵共晶白口鐵 C % 4.3 % 4.3 % , ,平衡組織：平衡組織：Ld/ ( (低溫萊氏體低溫萊氏體) )過共晶白口鐵過共晶白口鐵 C % 4.3 % 4.3 %, ,平衡組織：平衡組織：Fe3C+ Ld/n1 1、金屬的凝固、金屬的凝固（1 1）純金屬的結(jié)晶：）純金屬的結(jié)

8、晶： 過冷現(xiàn)象；過冷現(xiàn)象；過冷度概念過冷度概念；冷卻速度與過冷度冷卻速度與過冷度； （2 2）晶粒大小對金屬性能的影響（）晶粒大小對金屬性能的影響（細(xì)晶強(qiáng)韌化）細(xì)晶強(qiáng)韌化）（3 3）形核率形核率、長大速度的概念、長大速度的概念（4 4）細(xì)化晶粒的方法細(xì)化晶粒的方法（即如何控制晶粒大?。海慈绾慰刂凭Я４笮。?增加過冷度；變質(zhì)處理；機(jī)械振動(dòng)、攪拌增加過冷度；變質(zhì)處理；機(jī)械振動(dòng)、攪拌n2 2、鑄錠組織：（、鑄錠組織：（三個(gè)晶區(qū)三個(gè)晶區(qū)）n3 3、冷變形加工：、冷變形加工：（1 1）加工硬化（概念）加工硬化（概念）；（2 2）冷變形金屬加熱工程中，其組織和性能一般要）冷變形金屬加熱工程中，其組織

9、和性能一般要經(jīng)歷三個(gè)階段變化：經(jīng)歷三個(gè)階段變化：回復(fù)、再結(jié)晶（概念）、晶回復(fù)、再結(jié)晶（概念）、晶粒長大。粒長大。n冷熱加工的區(qū)分界線冷熱加工的區(qū)分界線: : 再結(jié)晶溫度再結(jié)晶溫度n1 1、鋼材加熱和冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變、鋼材加熱和冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變n（1 1）加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變）加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變 奧氏體化步驟：奧氏體化步驟： A A形核；形核； A A晶核長大；晶核長大； 殘余滲碳體溶解；殘余滲碳體溶解； A A成分均勻化。成分均勻化。n等溫轉(zhuǎn)變曲線及轉(zhuǎn)變組織（等溫轉(zhuǎn)變曲線及轉(zhuǎn)變組織（注意各區(qū)轉(zhuǎn)變產(chǎn)物、不同注意各區(qū)轉(zhuǎn)變產(chǎn)物、不同鋼種鋼種C曲線的穩(wěn)定性比較曲線的穩(wěn)定性比較）650600550350A1MSMf時(shí)間時(shí)間P

10、STB上上B下下MM+AAPASATAB上上AB下下AM過冷過冷A過冷過冷A過冷過冷A過冷過冷A過冷過冷A 加入合金元素后，加入合金元素后，C C曲線位置的變化（曲線位置的變化（注意特例注意特例），），C C曲線越往右，鋼的淬透性越好；曲線越往右，鋼的淬透性越好；n2 2、預(yù)先熱處理：退火、正火、調(diào)質(zhì)、預(yù)先熱處理：退火、正火、調(diào)質(zhì)（注意概念）（注意概念） 退火包括退火包括：（：（各種退火的目的各種退火的目的、使用范圍使用范圍） 擴(kuò)散退火、再結(jié)晶退火、去應(yīng)力退火、球化退火擴(kuò)散退火、再結(jié)晶退火、去應(yīng)力退火、球化退火n3 3、最終熱處理：淬火、回火、最終熱處理：淬火、回火 （1 1）淬透性與）淬透性

11、與C C曲線的關(guān)系；合金元素對淬曲線的關(guān)系；合金元素對淬透性的影響透性的影響 （2 2）淬火三原則、淬火工藝、淬火后的組織淬火三原則、淬火工藝、淬火后的組織 （3 3）回火按溫度高低分為回火按溫度高低分為：高溫回火、中溫：高溫回火、中溫 回火、低溫回火；（回火、低溫回火；（回火目的、回火后的組織、回火目的、回火后的組織、應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 ）注：注：回火索氏體的性能明顯優(yōu)于奧氏體等溫冷卻回火索氏體的性能明顯優(yōu)于奧氏體等溫冷卻直接所得到的片層狀索氏體的性能。直接所得到的片層狀索氏體的性能。第五章第五章 常用金屬材料與性能常用金屬材料與性能n1 1、合金鋼的分類：、合金鋼的分類：n（1 1）按含碳量

12、高低分按含碳量高低分n（2 2）按合金元素含量高低分）按合金元素含量高低分n（3 3）合金結(jié)構(gòu)鋼按用途及熱處理特點(diǎn)分合金結(jié)構(gòu)鋼按用途及熱處理特點(diǎn)分n（4 4）按鋼的退火狀態(tài)分）按鋼的退火狀態(tài)分n2 2、牌號：、牌號：n（1 1）、結(jié)構(gòu)鋼：）、結(jié)構(gòu)鋼： 以以 Q+Q+屈服強(qiáng)度值表示：碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金（高強(qiáng)度）結(jié)構(gòu)屈服強(qiáng)度值表示：碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金（高強(qiáng)度）結(jié)構(gòu)鋼鋼 開頭以開頭以C C含量萬分?jǐn)?shù)表示（含量萬分?jǐn)?shù)表示（2 2位）：位）： 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（1010、2525、4545）；）； 合金結(jié)構(gòu)鋼：合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼合金結(jié)構(gòu)鋼：合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼

13、n（2 2）、工具鋼）、工具鋼 碳素工具鋼：碳素工具鋼：T+CT+C質(zhì)量的千分?jǐn)?shù)表示質(zhì)量的千分?jǐn)?shù)表示 合金工具鋼：開頭以合金工具鋼：開頭以C C質(zhì)量的千分?jǐn)?shù)表示（質(zhì)量的千分?jǐn)?shù)表示（1 1位）（當(dāng)位）（當(dāng)C% C% 1.0%1.0%時(shí)省略不標(biāo)）時(shí)省略不標(biāo)）n另須注意軸承鋼的牌號：例如另須注意軸承鋼的牌號：例如GCr15GCr15n3 3、高速鋼牌號特點(diǎn)、熱處理工藝及組織、高速鋼牌號特點(diǎn)、熱處理工藝及組織n4 4、按、按石墨石墨形態(tài)的差異，形態(tài)的差異，灰口鑄鐵分為灰鑄鐵、可鍛灰口鑄鐵分為灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵（鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵（注意牌號及含義注意牌號及含義） 。n5 5、有色

14、金屬及合金的熱處理強(qiáng)化有色金屬及合金的熱處理強(qiáng)化3 3、滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼彈簧鋼 （1 1）、用途及性能特點(diǎn)；）、用途及性能特點(diǎn)； （2 2）、成分特點(diǎn)（包括碳元素的含量及其它主要合金）、成分特點(diǎn)（包括碳元素的含量及其它主要合金元素類型及作用）；元素類型及作用）； （3 3）、主要的熱處理工藝特點(diǎn)及熱處理后所獲得的主）、主要的熱處理工藝特點(diǎn)及熱處理后所獲得的主要組織；要組織； （4 4）、常用鋼種的牌號。）、常用鋼種的牌號。n（1 1）用途及性能特點(diǎn)：用途及性能特點(diǎn)： 用于承受較大沖擊載荷、同時(shí)表面經(jīng)受強(qiáng)烈摩擦磨損的零件。滲碳及用于承受較大沖擊載荷、同時(shí)表面經(jīng)受強(qiáng)烈摩擦磨損

15、的零件。滲碳及淬火、回火后，表硬內(nèi)韌。淬火、回火后，表硬內(nèi)韌。n（2 2）成分特點(diǎn)：）成分特點(diǎn)： 低碳（低碳（0.25%0.25%），保證滲碳及熱處理后表、里的良好配合。），保證滲碳及熱處理后表、里的良好配合。 加提高淬透性的元素加提高淬透性的元素CrCr、MnMn、NiNi、B B等，保證心部良好的強(qiáng)韌性。等，保證心部良好的強(qiáng)韌性。 加加V V、TiTi、W W等，阻止?jié)B碳時(shí)晶粒長大。等，阻止?jié)B碳時(shí)晶粒長大。n（3 3）熱處理特點(diǎn)：滲碳、淬火、低溫回火）熱處理特點(diǎn)：滲碳、淬火、低溫回火n（4 4）常用鋼種：）常用鋼種：20Cr20Cr、20MnTiB20MnTiB、20CrMnMo20CrMnMon（1 1）用途及性能特點(diǎn)：）用途及性能特點(diǎn)： 高強(qiáng)度（承受較大負(fù)荷）及高韌性（防止斷裂事故）的重要零件，具高強(qiáng)度（承受較大負(fù)荷）及高韌性（防止斷裂事故）的重要零件，具有良好的綜合力學(xué)性能。有良好的綜合力學(xué)性能。n（2 2）成分特點(diǎn)：）成分特點(diǎn)： 中碳（中碳（0.30-0.5%0.30-0.5%），保證熱處理后足夠強(qiáng)度，又不致太脆。），保證熱處理后足夠強(qiáng)度，又不致太脆。 加提高淬透性的元素加提高淬透性的元素CrCr、MnMn、NiNi、B B等，保證大截面均一的性能。等，保證大截面均一的