重点部分机械工程材料

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1、1第一章第一章 金属的力学性能金属的力学性能1 金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。2 力学性能是指金属在外力作用下所表现出来的特性，常用的指标有：强度、硬度、塑性、韧性和疲劳强度等。3 强度是指金属材料抵抗塑性变形和断裂的能力。4 常用的强度指标有：弹性极限 e 、屈服点 s 、抗拉强度 b5 塑性是指金属材料在断裂前产生塑性变形的能力。常用指标有断后伸长率和断面收缩率6 硬度是指材料抵抗局部塑性变形、压痕或划痕的能力。硬度是衡量金属软硬程度的指标，材料的硬度是通过硬度试验测得的。7 硬度试验方法包括：1 布氏硬度（HBW 硬质合金钢球、HBS 淬火钢球）2 洛氏硬度 HR3 维氏硬度 H

2、V8冲击吸收功越大，材料的韧性越好。 第二章第二章 金属的晶体结构与结晶金属的晶体结构与结晶1. 单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性。2. 常见的晶格类型包括：体心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格。3 .晶体缺陷包括：点缺陷线缺陷面缺陷。4. 点缺陷是指在长、宽、高三个方向上尺寸都很小的一种缺陷，最常见的点缺陷是晶格空位和间隙原子。5. 线缺陷是指晶体中呈现状分布的缺陷，最常见线缺陷是各种类型的位错。6. 面缺陷是指在晶体中呈面状分布的缺陷，常见的面缺陷是晶界和亚晶界。7. 合金： 是指有两种或两种以上的金属元素（或金属与非金属元素）组成的，具有金属特性的新物质。纯金属品种少，力学性能低，

3、成本高，应用受限，工业中使用的金属材料大多是合金。8. 组元： 组成合金最基本的、独立的物质成为组元（简称元） 。通常组元就是指组成合金的元素。9 .相： 在纯金属或合金中，具有相同的化学成分、晶体结构和物理性能并与其他部分以界面分开的均匀组成部分称为相。10. 组织：组织是泛指用金相观察方法看到的由各相晶粒的形态、数量、尺寸和分布方式组成的关系和构造情况。11. 固溶体分为置换固溶体和间隙固溶体。12. 置换固溶体： 是指溶质原子占据了部分溶剂晶格结点位置而形成的固溶体。按溶解度的不同，置换固溶体又分为无限固溶体和有限固溶体两种。13. 间隙固溶体 ： 是指溶质原子溶入溶剂晶格的间隙而形成的

4、固溶体。间隙固溶体都是无序固溶体，也都是有限固溶体。而溶剂元素一般为过渡元素。14. 细晶强化：是指通过细化晶粒来提高强度、硬度、塑性和韧性的方法。15. 固溶强化：溶质原子溶入溶剂晶格中使晶格产生畸变，增加了变形抗力，因而导致材料强度、硬度提高。这种通过溶入溶质元素，是固溶体强度和硬度提高的现象为固溶强化。16. 弥散强化：当金属化合物呈细小颗粒均匀分布在固溶体基体上时，将使合金强度、硬度和耐磨性明显提高，这一现象称弥散强化。17.结晶：金属由液态转变为固态晶体的过程称为结晶。218.过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差 T 称为过冷度，即 T=T0T1。19.晶粒越细小，金属的强度、塑性

5、和韧性越高。20.细化晶粒，提高金属力学性能的方法包括：增大过冷度变质处理附加振动。21.铸锭的组织包括：表层细晶粒区柱状晶粒区中心粗大等轴晶粒区。22.同素异晶（构）转变：大多数金属在结晶后晶格类型不再发生变化，但少数金属，如铁、钛、钴等在结晶后，其晶格类型会随温度的改变而发生变化，这种变化称为同素异晶（构）转变。23.铁素体（F）： 铁中溶入碳元素构成的固溶体称为铁素体，用符号 F 表示。性能：与纯铁相似，强度和硬度低，塑性和韧性好。24.奥氏体（A）： 铁中溶入碳元素构成的固溶体称为奥氏体，用符号 A 表示。性能：塑性和韧性好，强度和硬度较低。25,渗碳体（Fe3C）：渗碳体是铁和碳形成

6、的一种具有复杂斜方晶格的金属化合物，用化学式 Fe3C 表示。性能：强度很高，塑性和韧性几乎为零，极脆。26.珠光体（P）：包含铁素体（F）和渗碳体（Fe3C） ，在共晶点上得到。27.莱氏体（Ld）：包含奥氏体（A）和渗碳体（Fe3C） ，在共析点上得到。28.Fe- Fe3C 相图分析（P23） 。29.解释：在 1000时，C =4.0%的钢能进行锻造，而 C =4.0%的铸铁不能锻造。答：前者成分为单向奥氏体，综合性能好，变形均匀；后者成分为低温莱氏体加渗碳体，渗碳体多脆性大，不是单向，变形不均匀，受力后易断裂。30.解释：室温下 C =0.9%的碳钢比 C =1.2%的碳钢强度高。答

7、：前者成分为珠光体加二次渗碳体，而珠光体含量高；后者含碳量高形成完整网络，强度下降，脆性大，脆性线分布在珠光体晶界上。31.解释：绑扎物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝） ，而起重机吊重物时却用钢丝绳。答：铁丝成分为铁素体加珠光体，铁素体居多，塑性、韧性好，强度低，符合绑扎物体要求；钢丝绳成分也为铁素体加珠光体，但珠光体多，硬度、强度高，满足起吊物体要求。32.解释：为什么铸造用合金常选用接近共晶成分的合金。答：接近共晶成分的合金流动性能好。 第三章第三章 金属的塑性变形与再结晶金属的塑性变形与再结晶1. 单晶体和多晶体塑性变形的基本方式是滑移和孪生。2. 滑移：是指在切应力作用下，晶体的一部分相对

8、于另一部分沿一定晶面（即滑移面）发生相对的滑动。滑移是金属塑性变形的主要方式。3. 加工硬化：随着变形程度的增加，金属强度和硬度升高，塑性和韧性下降的现象，称为冷变形强化或加工硬化。4.冷变形强化（加工硬化）的意义：强化金属，提高其强度、硬度和耐磨性有利于金属进行均匀变形提高构件在使用过程中的安全性。5. 区分冷、热加工：在再结晶温度以上进行的变形加工称为热加工；在再结晶温度以下进行的变形加工称为冷加工。 第四章第四章 钢的热处理钢的热处理1.共析钢奥氏体形成过程包括：A 晶核形成A 晶核长大残余 Fe3C 溶解A 均匀化32.影响奥氏体转变的因素：加热温度加热速度钢的原始组织3.碳含量小于

9、0.2%时，组织几乎全部是板条马氏体；碳含量大于 1.0%时，组织几乎全部是针状马氏体。4.共析钢过冷奥氏体等温转变曲线在连续冷却中的应用（P51）5.马氏体的硬度和强度主要取决于马氏体的含碳量。6. 退火：将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却 (炉冷) 的热处理工艺叫做退火。7.钢的退伙的目的：调整硬度，便于切削加工。适合加工的硬度为 170-250HB 消除内应力，防止加工中变形。 细化晶粒，为最终热处理作组织准备。8. 退火的种类：完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火、再结晶退火。9.正火：是将亚共析钢加热到 Ac3+30 50，共析钢加热到 Ac1+3050，过共析钢加热

10、到 Accm+30 50保温后空冷的工艺。10.钢的正火的目的： 对于低、中碳钢(0.6C%)，目的与退火的相同。 对于过共析钢，用于消除网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备。 普通件最终热处理。11.淬火：是将钢加热到临界温度点以上，保温后冷却，使奥氏体转变为马氏体(贝氏体)的热处理工艺.12.淬火的目的：获得马氏体组织，提高钢的性能。13.回火是指将淬火钢加热到 Ac1 以下的某温度保温后冷却的工艺。14.回火的目的：减少或消除淬火内应力, 防止变形或开裂. 获得所需要的力学性能。淬火钢一般硬度高，脆性大，回火可调整硬度、韧性稳定尺寸。淬火 M 和 A都是非平衡组织，有自发向平衡组织转变的

11、倾向。回火可使M 与 A转变为平衡或接近平衡的组织，防止使用时变形。对于某些高淬透性的钢，空冷即可回火，如采用回火软化既能降低硬度，又能缩短软化周期。 15.低温回火中温回火高温回火回火温度150-250350-500500-650 回火组织M回T回S回回火目的在保留高硬度、 高耐磨性的同时， 降低内应力。提高 e及s， 同时使工件具 有一定韧性 。获得良好的综合力学性能， 即在保持较高的强度同时， 具有良好的塑性和韧性应用适用于各种高 碳钢、渗碳件及 表面淬火件。适用于弹簧 热处理。广泛用于各种结构件如轴、 齿轮等热处理。 也可作为要求较高精密件、 量具等预备热处理。16.调质：淬火加高温回

12、火的热处理称为调质处理，简称调质。调质后的组织为回火索氏体。其目的是获得强度、塑性、韧性都较好的综合力学性能。17.为什么淬火后的钢一般都要进行回火？答：淬火后高硬力处于亚稳态结构，尺寸、性能易发生变化容易变形和开裂淬火后获得的片状马氏体脆而硬。 第五章第五章 工业用钢工业用钢1.工业用钢按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。2.碳素钢是指含碳量低于 2.11%的铁碳合金。3.合金钢是指为了提高钢的性能，在碳钢基础上有意加入一定量合金元素所获得的铁基合金44.钢通常按化学成分、质量等级、用途、金相组织、冶炼方法分类。5.对结构钢的性能要求为：使用性能以强韧性为主。工艺性能以可焊性、淬透性为主。6

13、.质量等级由 A 到 E；硫、磷含量降低，质量提高。通常碳素结构钢牌号中表示镇静钢和特殊镇静钢的符号 Z和 TZ 可以省略；低合金高强度结构钢均为镇静钢或特殊镇静钢，牌号中没有表示脱氧方法的符号。7.碳素结构钢和低合金高强度结构钢碳素结构钢和低合金高强度结构钢：这类钢分为通用钢和专用钢两类。通用结构钢的牌号是用代表屈服点第一个拼音字母的“Q” 、屈服点数值（MPa） 、质量等级、脱氧方法等符号表示，四个部分按顺序组成，如Q235AF。专用结构钢一般采用在通用结构钢的牌号后面加产品用途符号表示。8.优质碳素结构钢优质碳素结构钢：优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，其中两位数字表示钢中平均碳的质量

14、分数万分数，如 40 钢。若钢中锰的质量分数较高（Mn=0.7%1.2%）时，在数字后面加“Mn” ，如 65Mn 钢。在两位数字后加“A”表示高级优质钢，加“E”表示特级优质钢，加“F”表示沸腾钢，加“b”表示半镇静钢。9.碳素工具钢碳素工具钢：牌号用“T” （“碳”字汉语拼音字首）和数字组成。数字表示钢的平均碳的质量分数的千分数。若钢中锰的质量分数较高时在数字后面加“Mn” ，如 T8Mn 钢。高级优质钢牌号末尾加“A” ，如 T10A 钢的硫、磷含量比 T10 钢少。10.合金结构钢合金结构钢：牌号均依次有两位数字、合金元素符号和数字组成。前两位数字表示钢中平均碳的质量分数万分数，元素符

15、号表示钢中所含的合金元素，元素符号后的数字表示该合金元素平均质量分数的百分数。 （若平均质量分数 1.5%，元素符号后不标出数字；若平均质量分数为 1.50%2.49%；2.50%3.49%；3.50%4.49%，则在相应的元素符号后标注 2,3,4,数字）如 60Si2MnA。11.轴承钢轴承钢：牌号依次由“滚”字汉语拼音字首 G、合金元素符号“Cr”和数字组成。其数字表示平均铬的质量分数的千分数，如 GCr15。若钢中含有其他合金元素，应依次在数字后面写出元素符号，如 QCr15SiMn。轴承钢均为高级优质钢，但牌号后面不标“A” 。12.合金工具钢和高速工具钢合金工具钢和高速工具钢：合金

16、工具钢的牌号表示方法与合金结构钢相似，区别在于：若钢中 C1200)。淬火后组织：M+未溶碳化物(10%)+A (20%)。 回火目的：主要为减少 A；消除内应力、稳定组织。38.常用 560三次回火. 回火时的组织变化： 析出 W、Mo、V 的碳化物，产生二次硬化。 碳及合金元素含量下降，Ms 点上升，回火冷却时，A转变为 M。每次回火加热都使前一次的淬火马氏体回火。7钢 号钢 种合金元素的主要作用热处理特点使用状态下组织Q345低合金高 强度结 构钢Mn:强化 F，增加 P 量， 降低冷脆转变温度热轧空冷F+P65Mn弹簧钢Mn:提高淬透性，强 化 F淬火+中温回 火T 回ZGMn13耐磨钢Mn:获得单相 A 组织水韧处理表:M+碳化物 心:A20Cr渗碳钢Cr:提高淬透性，强化 F渗碳+淬火+ 低温回火表: M