工程材料知识点总结(全)

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1、第二章 材料的性能1、布氏硬度布氏硬度的优点：测量误差小，数据稳定。缺点：压痕大，不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的材料。适于测量退火、正火、调质钢, 铸铁及有色金属的硬度（硬度少于450HB） 。2、洛氏硬度HRA 用于测量高硬度材料, 如硬质合金、表淬层和渗碳层。HRB 用于测量低硬度材料, 如有色金属和退火、正火钢等。HRC 用于测量中等硬度材料，如调质钢、淬火钢等。洛氏硬度的优点：操作简便，压痕小，适用范围广。缺点：测量结果分散度大。3、维氏硬度 维氏硬度所用载荷小，压痕浅，适用于测量零件表面的薄硬化层、镀层及薄片材料的硬度，载荷可调范围大，对软硬材料都适用。4、耐磨性 是材料抵抗磨

2、损的性能，用磨损量来表示。分类有黏着磨损（咬合磨损）、磨粒磨损、腐蚀磨损。5、接触疲劳 ： （滚动轴承、 齿轮）经接触压应力的反复长期作用后引起的一种表面疲劳剥落损坏的现象。6、蠕变 ：恒温、恒应力下，随着时间的延长，材料发生缓慢塑变的现象。7、应力强度因子：描述裂纹尖端附近应力场强度的指标。第三章 金属的结构与结晶1、晶体中原子（分子或离子）在空间的规则排列的方式为晶体结构。为便于描述晶体结构，把每个原子抽象成一个点，把这些点用假想直线连接起来，构成空间格架，称为晶格 。晶格中每个点称为结点，由一系列原子所组成的平面成为晶面 。由任意两个原子之间连线所指的方向称为晶向 。组成晶格的最小几何组

3、成单元称为晶胞 。晶胞的棱边长度、棱边夹角称为晶格常数 。体心立方晶格晶格常数用边长a表示，原子半径为3a/4，每个晶胞包含的原子数为1/88+1=2（个） 。属于体心立方晶格的金属有铁、钼、 铬等。面心立方晶格原子半径为 2a/4，每个面心立方晶胞中包含原子数为1/88+1/26=4（个）典型金属（金、银、铝、铜 等） 。密排六方晶格每个面心立方晶胞中包含原子数为为121/6+2*1/2+3=6 （个） 。典型金属锌 等。2、各向异性 ：晶体中不同晶向上的原子排列紧密程度及不同晶面间距是不同的，所以不同 方向上原子结合力也不同，晶体在不同方向上的物理、化学、力学间的性能也有一定的差异，此特性

4、称为各向异性。晶体中的缺陷1）点缺陷包括空位、间隙原子、置换原子。点缺陷的形成主要是由于原子在以各自的平衡位置为中心不停的作热振动的结果。2)线缺陷：在三维空间中两维方向尺寸较小，另一维方向的尺寸相对较大的缺陷。位错是晶格中的某处有一列或若干列原子发生了某些有规律的错排现象。位错的基本形式：刃型位错 、螺型位错 。提高位错密度是金属强化 对重要途径之一。1） 面缺陷：尺寸在一维很小，另两维较大的缺陷。常见的是： 晶界 和亚晶界1.2凝固1） 晶体的结晶自由能的减少量等于在变化过程中所研究的物质可对外界做功的能量。一个变化的 自由能减少 ，则 自发 ；自由能增加 ，则 非自发 。结晶的 温度条件

5、 ：在该温度下固态自由能 10%）普通钢（ S 0.05% ，P = 0.045%）优质钢（ S = 0.030 %，P = 0.035%） 按质量分高级优质钢（S = 0.020 %，P = 0.030%）特级优质钢（S = 0.015 %，P = 0.025%）建筑工程用钢工程用钢桥梁工程用钢船舶工程用钢结构钢车辆工程用钢调质钢机器用钢渗碳钢按用途分弹簧钢轴承钢刃具钢工具钢模具钢量具钢不锈钢特殊钢耐热钢耐磨钢结构钢普通结构钢（包括碳素结构钢和低合金高强度结构钢）冶炼简单，成本低，具有相当的力学性能（即马马虎虎的性能），能满足工程用刚的良好焊接性，冷成型性（锻压），和较高强度的要求，顾用量很

6、大、1.成分特点：碳含量通常在0.4%以下，当强度要求高时，含碳量就去上限（最大值）。在含碳量小于0.2%的低碳钢的基础上，加入少量合金元素（总量小于3%）而形成低合金高强度合金钢。 Mn 是强化的基本元素，即古榕强化，又降低了A3 点，即提高强度又改善塑性和韧性。2.热处理特点：这类钢一半不进行而处理，大多在热轧状态下火热轧后正火状态下使用。组织为铁素体和少量珠光体。当然，如有需要，也可以进行相应的热处理。优质结构钢（包括优质碳素结构钢和合金结构钢）非金属夹杂物少，质量级别高，一半在热处理后使用。1.性能要求：良好的塑性和焊接性能。适用于制造冷冲压和焊接件。表面硬而耐磨，具有较高韧性和足够强

7、度。适用于在冲击和磨损条件下的零件，如汽车上的变速齿轮，内燃机上的凸轮，活塞销。高屈服点，屈强比，高疲劳强度，足够的塑性韧性。综合性能好。适用于齿轮，轴类件，连杆。2.成分特点：含碳量：低碳：含碳量一半在0.25%以下。中碳：一般在0.25%-0.55%，这类钢通常经过调制处理，故也称调制刚。（综合性能好）中高碳：一般为0.45%-0.85%。主要用于制造弹性元件。高碳：一般为0.95%-1.15%，保证高硬度和耐磨度。主要用于制造滚动轴承。 合金化特点： （主要是 Cr , Ni , Si , Mn 等元素）3.热处理特点：机器零件的制造工艺流程一般为：下料毛坯成型 （锻造等） 预备热处理粗

8、加工最终热处理精加工装配预备热处理 （通常是退火或正火） ，目的是： 降低硬度， 便于切削， 为淬火做好组织准备。a.完全退火。退火后为F+P（ S）b球化退火最终热处理a.淬火 +高温回火。主要用于调制刚。处理后为回火索氏体。具有良好的综合力学性能。适用于受力复杂的零件，如齿轮，连杆，螺栓等。b淬火 +中温回火。主要用于弹簧钢名主力后为回火托式体。具有高弹性极限，屈服点，和屈强比。c.淬火 +低温回火。主要用于滚动轴承钢，处理后的组织为回火马氏体和未融碳化物及参与奥氏体。具有高硬度耐磨性用于制造各种滚动轴承d.渗碳 +淬火 +低温回火。主要用于渗碳钢。工具钢工具钢按化学成分可分为碳素工具钢，

9、低合金工具钢。 中合金工具钢和钢合金工具钢。按用途份则分为刃具钢，模具钢和量具钢。1.性能要求：高硬度，高耐磨，高耐热，足够的韧性塑性。2.成分特点含碳量：中碳：一般为0.3%-0.6%主要用于热做模具钢。高碳：一般为0.65%-1.35%。主要用于碳素工具钢，地和经工具钢和高速钢。超高碳：1.4%-2.3%。主要用于高铬冷作工具钢合金化特点：低合金化：合金元素小于5%。中高合金化：合金元素大于5% 3.锻造与热处理特点 锻造预备热处理完全退火用于热做模具钢球化退火用于碳素工具钢，低合金工具钢，高速钢，冷作模具钢和部分热做模具钢。最终热处理淬火 +高温回火正常淬火 +低温回火（一次硬化法）高温

10、淬火 +多次高温回火（二次硬化法）具体参见课本91 页 特殊性能钢1.不锈钢一 金属腐蚀的一般概念:得失电子。二 成分特点：含碳量：低碳或超低碳，一般小于0.2%。含碳量越低，则晶间腐蚀倾向越小，耐蚀性越好。中碳或高碳,一般都是马氏体不锈钢合金化特点 :Cr, Ni是主要元素一， 热处理特点：淬火+回火，主要用于马氏体不锈钢固溶处理常用于奥氏体不锈钢。第八章铸铁含碳量在2以上的铁碳合金。工业用铸铁一般含碳量为2 4。碳在铸铁中多以石墨形态存在，有时也以渗碳体形态存在。除碳外，铸铁中还含有1 3的硅，以及锰、磷、硫等元素。合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。碳、硅是影响铸铁显微组织和

11、性能的主要元素。铸铁可分为：灰口铸铁。含碳量较高（2.7 4.0 ），碳主要以片状石墨形态存在，断口呈灰色，简称灰铁。熔点低（11451250），凝固时收缩量小，抗压强度和硬度接近碳素钢，减震性好。用于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件。白口铸铁。碳、硅含量较低，碳主要以渗碳体形态存在，断口呈银白色。凝固时收缩大，易产生缩孔、裂纹。硬度高，脆性大，不能承受冲击载荷。多用作可锻铸铁的坯件和制作耐磨损的零部件。可锻铸铁。由白口铸铁退火处理后获得，石墨呈团絮状分布，简称韧铁。其组织性能均匀，耐磨损，有良好的塑性和韧性。用于制造形状复杂、能承受强动载荷的零件。球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球化处理后获得，析

12、出的石墨呈球状，简称球铁。比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等。蠕墨铸铁。将灰口铸铁铁水经蠕化处理后获得，析出的石墨呈蠕虫状。力学性能与球墨铸铁相近，铸造性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间。用于制造汽车的零部件。合金铸铁。普通铸铁加入适量合金元素（如硅、锰、磷、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钒、锡等）获得。合金元素使铸铁的基体组织发生变化，从而具有相应的耐热、耐磨、耐蚀、耐低温或无磁等特性。用于制造矿山、化工机械和仪器、仪表等的零部件。铸铁的分类分类方法分类名称说明1. 按断口颜色分(1) 灰铸铁这种铸铁中的碳大部分或全部以自由状态的片状石墨形式存在，其断口呈暗

13、灰色，有一定的力学性能和良好的被切削性能，普遍应用于工业中(2) 白口铸铁白口铸铁是组织中完全没有或几乎完全没有石墨的一种铁碳合金，其断口呈白亮色，硬而脆， 不能进行切削加工，很少在工业上直接用来制作机械零件。由于其具有很高的表面硬度和耐磨性，又称激冷铸铁或冷硬铸铁(3) 麻口铸铁麻口铸铁是介于白口铸铁和灰铸铁之间的一种铸铁，其断口呈灰白相间的麻点状，性能不好，极少应用2. 按化学成分分(1) 普通铸铁是指不含任何合金元素的铸铁，如灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁等(2) 合金铸铁是在普通铸铁内加入一些合金元素，用以提高某些特殊性能而配制的一种高级铸铁。如各种耐蚀、耐热、耐磨的特殊性能铸铁3. 按生

14、产方法和组织性能分(1) 普通灰铸铁参见“灰铸铁” (2) 孕育铸铁这是在灰铸铁基础上，采用“变质处理”而成，又称变质铸铁。其强度、塑性和韧性均比一般灰铸铁好得多，组织也较均匀。主要用于制造力学性能要求较高，而截面尺寸变化较大的大型铸件(3) 可锻铸铁可锻铸铁是由一定成分的白口铸铁经石墨化退火而成，比灰铸铁具有较高的韧性，又称韧性铸铁。它并不可以锻造，常用来制造承受冲击载荷的铸件(4) 球墨铸铁简称球铁。 它是通过在浇铸前往铁液中加入一定量的球化剂和墨化剂，以促进呈球状石墨结晶而获得的。它和钢相比，除塑性、韧性稍低外，其他性能均接近，是兼有钢和铸铁优点的优良材料，在机械工程上应用广泛(5) 特

15、殊性能铸铁这是一种有某些特性的铸铁，根据用途的不同，可分为耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁等。大都属于合金铸铁，在机械制造上应用较广泛铸铁 - 热处理工艺1. 消除应力退火由于铸件壁厚不均匀，在加热，冷却及相变过程中，会产生效应力和组织应力。另外大型零件在机加工之后其内部也易残存应力，所有这些内应力都必须消除。去应力退火通常的加热温度为500550保温时间为2 8h， 然后炉冷( 灰口铁 ) 或空冷 ( 球铁) 。采用这种工艺可消除铸件内应力的90 95%，但铸铁组织不发生变化。若温度超过 550或保温时间过长，反而会引起石墨化，使铸件强度和硬度降低。2. 消除铸件白口的高温石墨化退火铸件冷却时，

16、表层及薄截面处，往往产生白口。白口组织硬而脆、加工性能差、易剥落。因此必须采用退火( 或正火 ) 的方法消除白口组织。退火工艺为：加热到550950保温2 5 h，随后炉冷到500- 550再出炉空冷。在高温保温期间，游高渗碳体和共晶渗碳体分解为石墨和A，在随后护冷过程中二次渗碳体和共析渗碳体也分解，发生石墨化过程。由于渗碳体的分解，导致硬度下降，从而提高了切削加工性。3. 球铁的正火球铁正火的目的是为了获得珠光体基体组织，并细化晶粒，均匀组织，以提高铸件的机械性能。有时正火也是球铁表面淬火在组织上的准备、正火分高温正火和低温正火。高温正火温度一般不超过950980，低温正火一般加热到共折温度区间820860。正火之后一般还需进行四人处理，以消除正火时产生的内应力。4. 球铁的淬火及回火为了提高球铁的机械性能，一般铸件加热到Afc1 以上 3050(Afc1代表加热时 A 形成终了温度) ，保温后淬入油中，得到马氏体组织。为了适