（建筑工程考試）川大工程材料基礎(chǔ)考試資料

川大工程材料基礎(chǔ)考試資料第壹章，鋼的合金化原理小結(jié)壹，合金元素及其分類1，合金元素：為了使鋼獲得預(yù)期的性能而又意識地加入碳鋼中的元素。按和碳的親和力大小，合金元素可分為：碳化物形成元素：Ti，Zr，Nb，V，W，Mo，Cr外，仍有稀土元素：Re2，合金元素對鋼中基本相得影響作用。通過溶入某種溶質(zhì)元素形成固溶體而使金屬強度、硬度升高。（2）當(dāng)鋼種碳化物形成元素含量較高時可形成壹系列合金碳化物，如：MC,M2C,M23C6、M-C3和M3C等。合金元素之間也能夠形成化合物即金屬間化合入奧氏體，故對鋼的性能有很大的影響。3，元素對鋼中相平衡的影響按照合金元素對Fe—C相圖上的相區(qū)的影響，可將合金元素分為倆大類：a擴大γ區(qū)的元素：即奧氏體形成元素。指于γ-Fe中有較大的溶解度，且能擴大γA3A4Mn，Ni，Co，C，N，Cubα區(qū)的元素：即鐵素體形成元素：指于α—Fe中有較大溶解度，且使γ-Fe不穩(wěn)定的元素。它們能縮小γ相區(qū)，而擴大αA3A4Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr擴大奧氏體區(qū)的直接結(jié)果是使共析溫度下降；而縮小奧氏體區(qū)則使共析溫度升高。因此，具2.11％。4，對加熱時奧氏體形成元素過程的影響于奧氏體形核。bV、Ti、Nb、Zr、AlC、P、Mn（高碳）促使奧氏體晶粒長大。合金元素對過冷奧氏體分解過程的影響CoC速度，從而提高鋼的淬透性。②除Co、Al以外，所有的合金元素均使Ms點和Mf點下降。其結(jié)果使淬火后鋼種殘余奧氏體量增加。素對回火過程的影響aV、Si、Mo、W、Ni、Mn、Cob若鋼種含有足夠的碳化物形成元素如W、V、Mo等，淬火后再500-600℃回火時，將形成且析出如W2C、Wo2C和VC等彌散分布的合金碳化物，使合金鋼的強度、硬度不降反升，且可達(dá)到壹個峰值，此稱為“二次硬化”現(xiàn)象。cCr、Mn、Ni（450-600℃間高溫回火脆性）最敏感，這主要和某些雜Mo、WMo、W▲么合金元素能夠改變金屬的使用性能和工藝性能？主要是因為合金元素加入后改變了鋼和鐵的組織結(jié)構(gòu)。合金元素的加入產(chǎn)生了合金元素從而改變了原有的組織或形成新的組織。這些元素之間于院子結(jié)構(gòu)、院子尺寸及晶體點陣之間的差異，則是產(chǎn)生這些變化的根源。第二章工程結(jié)構(gòu)鋼小結(jié)壹，用途及性能要求用它來代替碳素結(jié)構(gòu)鋼，可大大減輕結(jié)構(gòu)重量，節(jié)省鋼材。1，300MPa2，高韌性，要求δ為15％-20％，ak大于600KJ/m（平方）—800KJ/m（平方。3，良好的焊接性能和冷成型性能、低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度及良好的耐蝕性。二，成分特點1，0.25％。2，加入以錳為主的合金元素。3，加入鈮、鈦或釩等輔加微量元素。4，加入少量銅（<0.4％）和磷（0.1％左右）等，可提高抗腐蝕性能?！肌?.251，低溫韌性要求高，隨著鋼中含碳量的增加，鋼中珠光體含量相應(yīng)增加，而鋼中每增1％FATT50（℃）2.2℃。2，焊接性能要求高，鋼的焊接性能的好壞主要決定于剛得淬透性和淬硬性，這倆者取決于鋼種合金元素的含量和碳含量，而碳勢最有害的元素。3，冷成型性能要求高，而碳含量越高，塑性變形能力越差?！鵀槭裁次覈牡秃辖鸶邚婁撚缅i作為主要的合金元素？因為低合金高強鋼主要用于制造橋梁、船舶、車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)，于性能上要求有比碳固溶強化效果外仍能大大降低奧氏體分解溫度，細(xì)化鐵素體晶粒，且使珠光體片變細(xì)，消除晶界上的粗大片狀碳化物，是提高低合金高強鋼強度和韌性的即經(jīng)濟又有效地合金元素。三，工程結(jié)構(gòu)鋼的強化于結(jié)構(gòu)鋼中，合金元素對強化的貢獻(xiàn)有：1，溶入鐵素體氣固溶強化作用；2，細(xì)化晶粒起晶粒強化作用；3，析出彌散的碳化物、談氮化物，起沉淀強化作用；4，增加珠光體含量。四：熱處理特點及常用鋼種次正火處理。且使用狀態(tài)下的顯微組織壹般為鐵素體-珠光體。15MnTi、16MnNb；420MPa15MnVN等級別強度鋼中使用最多的鋼種；500MPa14MnMoV（0.20％）的合金元素（鈦、鈮、釩從而使其中壹種或幾種性能具有明顯變化的鋼，均可稱為微合金鋼。使鋼強韌化的工藝過程成為控制軋制和控制冷卻。第三章機械制造用鋼小結(jié)壹，調(diào)質(zhì)鋼1，（承受較大載荷）和高韌性（防止斷裂）的重要零件，如各種軸類、緊固螺栓等。這些零件要求具有良好的綜合機械性能和高的淬透性。淬透性：鋼的淬透性是衡量零件淬火時獲得馬氏體層深度的能力。2，中碳（0.35-0.5％）：保證熱處理后有足夠的強度和適當(dāng)?shù)捻g性；加入Cr、Nb、Mn、Si、B等提高淬透性的元素Mo、W3，（500-650℃，即調(diào)質(zhì)處理，得到回火索氏體。4，典型鋼種：低淬透性的如40Cr、中淬透性的如38CrSi、高淬透性的如40CrNiMo。二，滾珠軸承鋼1，耐磨零件。要求具有很好的強度和硬度，很高的接觸疲勞強度和耐磨性。2，典型鋼種：GCr9、GCr15、GCr15SiMn3，成分特點：高碳（0.95-1.10％）：證熱處理后達(dá)到最高硬度值，同時獲得壹定數(shù)量的耐磨碳化物；勞強度。加入Mn、Mo、V等元素，可進(jìn)壹步提高淬透性。量。三，滲碳鋼1，類等。要求淬透性性好、表面硬而心部韌。2，典型鋼種：低淬透性的如15Cr、20Cr，中淬的如20CrMnTi、20MnB；高淬的如18Cr2Ni4WA。3，成分特點：低碳（<0.25％）：保證心部有較好的韌性，表層高硬度由滲碳后熱處理達(dá)到；加入Cr、Mn、Ni、B等元素提高淬透性；加入V、Ti、W、Wo等元素形成合金碳化物，阻止?jié)B碳時奧氏體晶粒長大。4，熱處理工藝：壹般是滲碳后預(yù)冷直接淬火+低溫回火。組織為：表面，回火馬氏體、碳化物和殘余奧氏體；心部，鐵素體、屈氏體和回火馬氏體（未淬透。四，彈簧鋼1，能起到緩沖機械上的震動和沖擊作用。因此該鋼必須具有高的彈性極限，高的屈強比，高的疲勞強度和高的淬透性等。2，典型鋼種：壹般彈簧鋼如60Si2Mn；優(yōu)質(zhì)彈簧鋼如50CrVA。3，（1）中高碳（0.5-0.7％）以保證強度；硅、錳等元素提高淬透性，硅仍能提高比例極限；加入Cr、V、W等元素，防止鋼的脫碳和過濾、保持細(xì)小晶粒。5，熱處理工藝：熱成型彈簧：淬火+中溫回火（450-550℃五，耐磨鋼1，輛履帶、挖掘機鏟斗、破碎機顎板和鐵軌分道叉等。對耐磨性鋼的主要要求是有很高的耐磨性和韌性。2，高碳（0.9-1.4％）保證鋼的耐磨性和強度。高錳（11-14％，保證完全獲得奧氏體組織。壹定量的硅：硅可改善鋼水的流動性，且起固溶強化的作用。3，：ZGMn13ZGMn13Re。4，1000-1100℃，保溫，使碳化物全部溶解，然后再水中快冷，于室溫下獲得均勻單壹的奧氏體組織。此時鋼的硬度很低（而韌性很高。當(dāng)工件于工作中受到強烈沖擊或強大壓力而變形時，表面層將產(chǎn)生強烈的加工硬化，且發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，使硬度顯著提高，心部則仍保持原有的高韌性狀態(tài)。第四章工具鋼小結(jié)壹，刃具鋼1，高熱硬性、足夠的塑、韌性。2，低合金刃具鋼300℃）：高碳（0.9-1.1％，保證高硬度和高耐磨性；Cr、Si、Mn、V高速鋼高碳（0.7-1.1％）保證硬度和耐磨性；W、Mo、V、Ti（沉淀強化）以保證紅硬性，同時較多的碳化物可顯著地提高耐磨性；VTi加入Cr，提高淬透性?！t硬性（熱硬性）：指鋼于高溫下保持高硬度的能力（當(dāng)刃具溫度升到500-650℃時，仍能保持較高的硬度（HRC>55。紅硬性和鋼的回火穩(wěn)定性和特殊碳化物的彌散析出有關(guān)。3，低合金刃具鋼：球化退火、淬火+低溫回火。組織為回火馬氏體、少量未熔碳化物和殘余奧氏體；高速鋼：十分重要；b球化退火：便于切削加工；c淬火：壹般于1220-1280℃之間，主要是使碳化物大量溶解到奧氏體中。d（550-570℃）：主要目的是消除大量的殘余奧氏體且產(chǎn)生二次硬化?；鼗鸾M織為回火馬氏體、碳化物顆粒和少量殘余奧氏體。即：鍛打、球化退火、淬火+（550-570℃）回火。4，9SiCr9Mn2VCrWMnW18Cr4V（18-4-1W6Mo5Cr4V2（2-5-4-6）二，模具鋼1，疲勞抗力；熱模具鋼要求熱硬性和高溫耐磨性、熱穩(wěn)定性、足夠的韌性和熱疲勞抗力。2，Cr、Mo、W、V耐磨性；CrCr、Ni、Mn這對熱壓模鋼尤為重要。3，冷模具鋼：淬火+低溫回火。組織為馬氏體、合金碳化物和殘余奧氏體。熱模具鋼：淬火后再550℃左右回火。組織為回火屈氏體或回火索氏體。r12MoV；5CrMnMo、5CrNiMo、3Cr2W8V。第五章，不銹鋼小結(jié)1，用途及性能特點：用于制造于各種腐蝕介質(zhì)下工作的零件。因此，耐蝕性是不銹鋼的首要性能要求。2，成分特點：低碳；加入Cr，遵循n/8原則，大大提高耐蝕性；加入Ni或Mn、N，使鋼形成單相A組織以提高耐蝕性；3，奧氏體不銹鋼常用的熱處理工藝：1050-1150℃使碳化物充分溶解，然后水冷，獲得單相奧氏體組織，提高耐蝕性。850-880Cr讓溶于奧氏體的碳和鈦以碳化鈦形式充分析出。300-350850接殘余應(yīng)力。4，1Cr13、4Cr13（2）1Cr17（3）奧Cr21Ni5Ti，00Cr18Ni5Mo3Si2第六章，耐熱鋼和耐熱合金小結(jié)1，途及性能要求：用于制造加熱爐、鍋爐、燃?xì)廨啓C等高溫裝置及內(nèi)部構(gòu)件。要求于高溫（熱強性抗氧化性：抗氧化性事指金屬于高溫下的抗氧化能力，是零件于高溫下持久工作的基礎(chǔ)。熱強性：熱強性是指鋼于高溫下的強度?！岣咪摰臒釓娦源胧禾岣吆辖鸹w的原子間結(jié)合力，固溶強化基體（W、Mo、Cr?？谷渥冃阅堋ｄ撝屑尤隑、稀土（RE）等元素，強化晶界。沉淀強化。加入合金元素Mo、W、V、Ti等。獲得奧氏體基體。如Ni、Mn的作用。▲為什么要獲得奧氏體基體？??方晶體的原子間結(jié)合力比較強，而體心??方晶體則較弱。此外，γ-Fe金元素于γ-Feγ-Fe2，成分特點：Cr、Si或Al的加入，提高鋼的抗氧化性，Cr仍有利于強熱性；Mo、W、V、Ti、Al等元素加入鋼中，能形成細(xì)小彌散的碳化物，氣彌散強化的作用，提高室溫和高溫強度。高溫強度顯著下降。所以，耐熱鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)壹般均不高。3，典型牌號及熱處理工藝：鐵素體-珠光體耐熱鋼：常用牌號是12Cr1MoV。壹般于正火-回火狀態(tài)下使用，組織為細(xì)珠光體+鐵素體。馬氏體耐熱鋼：常用鋼種為Cr12型（2Cr12MoV）和Cr13型鋼。大多于調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用。1Cr18Ni9TiCr18Ni25Si2Cr、NiFe-Al-MnCr-Mn-N▲沉淀強化奧氏體耐熱鋼a以碳化物為主要沉淀強化相，如GH36；bγ（壹撇）相（Ni3Al）GH132（A-286鎳基合金：鎳基合金是于Cr20Ni80基礎(chǔ)上加入大量強化元素如W、Mo、Ti、Al、Nb、Co等，利用金屬G33、G37GH130第七章，鑄鐵小結(jié)1，用途及性能特點軸、凸輪軸；軋機的軋輥及機器的底座等。2.5-4.0％范圍內(nèi)。另外仍含有較多的硅、錳、硫、磷等元素。3，組織特點及分類（HT）：碳大部分或全部以片狀石墨形態(tài)存于，斷口呈灰黑色。如墨鑄鐵（RUT）：碳大部分或全部以蠕蟲狀石墨形態(tài)存于。（QT）：碳大部分或全部以球狀形態(tài)石墨存于。（KT）：碳大部分或全部以絮狀石墨形態(tài)存于。合金鑄鐵：加入各種合金元素，具有特殊性能，用于耐磨、耐熱和耐蝕等專門用途?！珜﹁T鐵性能的影響：由于石墨的存于，對鑄鐵的機械性能造成不利的影響。例如：灰口鑄鐵的抗拉強度和塑性均很低，這是石墨對集體的嚴(yán)重割裂所造成的。同樣由于石墨的存于，也使鑄鐵具備某些特殊4，影響石墨化的因素：溫度和時間：溫度越高，保溫時間越長，則石墨化越易進(jìn)行。素：C、Si、Al、Cu、Ni、Co：Cr、W、Mo、V、S5，☆灰口鑄鐵的抗拉強度和塑性均很低。這是石墨對基體的嚴(yán)重割裂所造成的。經(jīng)過孕育處理凸輪、機床床身等。中主要用來消除鑄鐵件內(nèi)應(yīng)力、改善切削加工性能和提高表面耐磨性等。a消除內(nèi)應(yīng)力退火（又稱人工時效）bc▲變質(zhì)（孕育）處理（孕育）處理就是于澆注前向鐵水中加入孕基體組織，提高鑄鐵強度。常用的孕育劑有倆種。壹種為硅類合金，另壹類是硅鈣合金。6來替代鋼制造某些重要零件，如曲軸、連桿、凸輪軸等。球墨鑄鐵的熱處理主要有退化、正火、調(diào)質(zhì)、等溫淬火等。第八章，有色金屬及其合金小結(jié)壹，鋁及鋁合金1，（包括非熱處理強化、可熱處理強化倆部分）和鑄鐵鋁合金倆大類。2，鋁合金的主要強化方法：（1）固溶強化；（2）沉淀強化（固溶+時效處理；（3）細(xì)晶強化；（4）冷變形強化。固溶處理（淬火）+時效處理時鋁合金強化的壹種重要手段。鋁合金中主要的沉淀強化（1）θ-CuAl2（2）S（Al2CuMg（3）η-MgZn（4）fi相（5）δ相（AlLi）▲鋁合金時效的基本過程：以4％Cu-Al合金為例，它包括以下四下階段：1，G.P（和母相共格）2，銅原子富集區(qū)有序化，形成過渡相θ（倆撇（和母相共格，但彈性應(yīng)力場增大）3，形成過渡相θ（壹撇（和母相局部共格）4，形成穩(wěn)定的θ相4％Cu-Al合金時效的基本過程能夠概括為：α→G.P→θ（倆撇）→θ（壹撇）→θ（CuAl2）+α1，鎂合金的分類鎂合金系主要包括：Mg-Mn-Zr；MB15、MB25Mg-Mn：MB1、MB8Mg-Al-Zn：ZM5Mg-RE-Zr鎂鋰合金（Mg-Li）是超輕型結(jié)構(gòu)合金2，鎂合金的強化方法和鋁合金壹樣：固溶強化、沉淀強化、冷變形強化、細(xì)晶強化。三，銅及銅合金1，銅合金的分類及應(yīng)用法主要是：固溶強化及沉淀強化。黃銅分為：（1）普通黃銅（Cu-ZnH62、H70。制作電氣零件，彈殼、散熱器等。（3）復(fù)雜黃銅：錫黃銅、鉛黃銅、鋁黃銅等。用鐘表零件，船舶零件，渦輪等。青銅分為：（1）錫青銅QSn6.5-0.1軸承、彈簧；（2）鋁青銅QAl9-4耐磨抗蝕零件、齒輪、軸承；（3）QBe2白銅（Cu-Ni合金）：如B30。用做船舶儀表，化工機械零件等。四，鈦及鈦合金1，鈦合金的分類：鈦合金能夠根據(jù)成分和室溫基本組織特點分為：α-鈦合金、α+fi型鈦合金和fi型鈦合金。鈦合金的主要強化方法：固溶強化、沉淀強化。α-鈦合金溫和高溫下的α相強化。α-鈦合金的組織穩(wěn)定，抗蠕變性能好，焊接性好，可于較高溫室溫強度。TA4、TA5、TA6主要用作鈦合金的焊絲材料。TA7可用于制造發(fā)動機壓氣機盤和葉片等零件。α+fi型鈦合金退火組織由α+fi倆相組成，壹般以Ti-Al為基再添加適量的fi穩(wěn)定元素如V、Cr、Mo等。α和fi鈦合金的優(yōu)點，具有較高的耐熱性，熱加工較容易，又能通過熱