金属材料的常识

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1、金属材料的常识金属材料的性能1机械零件损坏的形式有哪些？ 答：机械零件在使用中常见的损坏形式有：变形、断裂及磨 损等。2什么是载荷？根据性质不同分为哪几种？答：材料在加工及使用过程中所受的外力称为载荷。根据载 荷作用性质的不同，载荷可分为静载荷、冲击载荷及交变载it 荷三种。3什么是金属的力学性能？金属的力学性能包括哪些？ 答：金属材料所具有的承受机械荷而不超过许可变形或不破 坏的能力，称为材料的力学性能。金属的力学性能包括强度、 塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度指标。4什么是强度？强度有哪些衡量指标？这些指标用什么符 号表示？如何测量？ 答：金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力称为 强

2、度。材料常用的强度指标有：屈服强度ReL (as),规定 非比例延伸强度Rp02 (aO.2),抗拉强度Rm (ab)等， 这些指标都是通过拉伸试验测量的。5什么是塑性？塑性有哪些衡量指标？这些指标用什么符号表示？如何测得？ 答：材料受力后断裂前产生塑性变形的能力称为塑性。塑性 的衡量指标有：断后伸长率A （5）和断面收缩率Z（W）这 些指标也是通过拉伸试验测量的。6什么是硬度？常用的硬度试验法有哪三种？各用什么符 号表示？答：材料抵抗局部变形特别是塑性变形、压痕或划痕的能力 称为硬度，它是衡量材料软硬程度的指标。常用的硬度试验 法有布氏硬度试验法（HB）、洛氏硬度试验法（HR）和维氏 硬度试

3、验法（HV）。7布氏硬度试验法有哪些优缺点？它主要适用于什么样材 料的测试？答：布氏硬度试验法, 压痕直径较大,能较准确地反映材料 的平均性能。且由于强度和硬度间有一定的近似比例关系， 因而在生产中较为常用。但由于测压痕直径费时费力，操作 时间长，而且不适于测高硬度材料；压痕较大，只适合毛坯 和半成品的测试，而不宜对成品及薄壁零件测试。所以生产 中布氏硬度主要用于测定铸铁、有色金属及退火、正火、调 质处理后的各种软钢等硬度较低的材料。8常用的洛氏硬度标尺有哪三种？各用什么符号表示？最 常用的是一种？答：常用的洛氏硬度标尺有A、B、C三种，分别用符号HRA、 HRB和HRC表示，其中C标尺应用最

4、广。9什么是冲击韧性？什么是冲击韧度？其值用什么符号表示？答：金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为冲击韧 性。通过一次摆锤冲击弯曲试验测定出的试样缺口处单位横 截面积上所吸收的功来反映金属材料冲击韧性好坏的指标 称为冲击韧度（ak）。10什么是金属的疲劳断裂？什么是疲劳强度？ 答：零件长期在交变载荷作用下，承受的应力虽低于材料的 屈服强度，但经过长时间的工作后，仍会产生裂纹或突然发 生断裂。金属这样的断裂现象称为疲劳断裂。金属材料抵抗 交变载荷作用而不产生破坏的能力称为疲劳强度。11生产中如何提高零件的抗疲劳能力？答：在生产中为了提高零件的抗疲劳能力，除合理选材外， 细化晶粒，均匀组织，

5、减少材料内部缺陷，改善零件的结构 形式，减少零件表面粗糙度数值及采取各种表面强化的方法 （如对工件表面淬火、喷丸、渗、镀等），都能取得一定的 抗疲劳效果。12什么是金属的工艺性能？它包括哪些内容？ 答：金属材料的工艺性能是指金属材料对不同加工工艺方法 的适应能力。它包括铸造性能、锻造性能、切削加工性能和 焊接性能、热处理性能等。第三章 铁碳合金1什么是合金中的元和相？答：组成合金最基本的独立物质称为组元（简称元）。一般 把组成合金的化学元素当作组元，也可把合金中稳定的化合 物作为组元。合金中成分、结构及性能相同的组成部分称为 相。相与相之间有明显的界面分开。2什么是合金的组织？合金的组织有哪几

6、种类型？ 答：合金中不同的相的分布状态就称为合金的组织；换而言 之，数量、大小、和分布方式不同的相就构成合金不同的组 织。由单一相构成的组织为单相组织，由不同相构成的组织 称为多相组织。根据合金中各组元之间结合方式的不同，合 金的组织可分为固溶体、金属化合物和混合物三类。3什么是固溶体？固溶强化是怎么回事？ 答：固溶体是一种组元的原子溶入另一组元的晶格中所形成 的均匀固相。形成固溶体，时都会使溶剂晶格发生畸变，从 而使合金对变形的抗力增加，这种通过溶入溶质元素形成固 溶体，而使金属材料强度、硬度提高的现象称为固溶强化。4为什么说合金的组织决定它的性能？答：数量、大小、和分布方式不同的相就构成合

7、金不同的组 织。由单一相构成的组织为单相组织，由不同相构成的组织 称为多相组织。由于不同相之间的性能差异很大，再加上数 量、大小、和分布方式不同，所以合金的组织不同，其性能 也就不同。5什么是共析转变？什么是共晶转变？ 答：在保持温度不变的条件下，从一个固相（奥氏体）同时 析出两个固相（铁素体和渗碳体），这种转变称为共析转变。 在保持温度不变的条件下，从一个液相中同时结晶出两种固相（奥氏体和渗碳体），这种转变称为共晶转变 。6按含碳量铁碳合金可分几种？ 答：按含碳量的不同，铁碳合金的室温组织可分为工业纯铁、 钢和白口铸铁。其中把含碳量小于 0.0218%的铁碳合金称为 纯铁；把含碳量大于 0.

8、0218%而小于 2.11%的铁碳合金称为 钢；而把含碳量大于 2.11%的铁碳合金称为铸铁。7什么是钢？根据含碳量和室温组织的不同，钢分为哪几 类？答：含碳量大于 0.0218%而小于 2.11%的铁碳合金称为钢， 根据钢的含碳量不同可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢；根据 钢的室温组织不同可分为亚共析钢、共析钢和过共析钢。 8铁碳合金相图有哪些具体用途？ 答：铁碳合金相图表明了当含碳量不同时，其组织、性能的 变化规律，同时揭示了相同的成分不同的温度时，组织和性 能的变化。这为生产实践中的选材，铸造、锻造和热处理工 艺的制定提供了依据。9含碳量的变化对钢的性能有何影响？ 答：钢中含碳量越高，硬度越

9、高，而塑性、韧性越低，这在 钢经过热处理后表现尤为明显。这主要是因为含碳量越高， 钢中的硬脆相 Fe3 C 越多的缘故。钢的强度一般随含碳量的 增加而提高，但当含碳量超过 0.9后，由于脆而硬的二次 渗碳体沿晶界析出，随二次渗碳体数量增加，形成网状分布， 将钢中的珠光体组织割裂开来，使钢的强度有所降低。因此 对于碳素钢及低、中合金钢来说，其含碳量一般不超过 1.3。10碳钢中存在哪些杂质元素？它们对钢性能有哪些影响？ 答：碳素钢中除铁和碳两种元素外，还会不可避免的在冶炼 过程中从生铁、脱氧剂等炉料中入一些其它杂质元素，其中 主要有硅、锰、硫、磷等元素，这些元素的存在必然会对钢 的性能产一定的生

10、影响。其中硅和锰为有益元素，一方面可提高钢的强度和硬度，此 外，锰能与硫形成MnS,从而减轻硫对钢的危害。而硫和磷 都是有害元素，其中硫的危害主要是造成钢材的“热脆”； 磷的危害主要是造成钢材的“冷脆”。11低碳、中碳和高碳钢是如何划分的 答：含碳量大于0.0218%而小于 0.25时称为低碳钢；当含 碳量大于 0.25而小于 0.60时称为中碳钢；当含碳量大 于(等于)0.60以上时就称为低高碳钢。12钢的质量是根据什么划分的？ 答：钢的质量是根据钢中有害元素硫、磷含量多少划分的， 有害元素硫、磷含量越少钢的质量就越好，按质量优劣可分 为：普通钢、优质钢和高级优质钢。13碳素结构钢、优质碳素

11、结构钢和碳素工具钢在牌号表示 方法上有何不同答：我国钢材的牌号用国际通用的化学元素符号、汉语拼音 字母和阿拉伯数字相结合的方法来表示。其中碳素结构钢牌 号由以下四部分组成：(1)屈服点字母：Q钢屈服强度“屈”，汉语拼音字首。屈服点强度数值(单位MPa)。(3)质量等级符号：A、B、C、D级，从A到D依次提高。脱氧方法符号：F沸腾钢、b半镇静钢、Z镇静钢、 TZ-特殊镇静钢，Z与TZ符号在钢号组成表示方法中予以省 略。例如，Q235AF表示屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。 优质碳素结构钢的牌号则用两位数字表示，这两位数字表示该钢的平均含碳量的万分数。优质碳素结构钢根据钢中含锰 量的不同，分为

12、普通含锰量钢(Mn=O35%0.80%)和较高含锰量钢(Mn=07%1.2% )两组。较高含锰量钢在牌号后 面标出元素符号“Mn”。例如50Mn。碳素工具钢的牌号以汉字“碳”的汉语拼音字母字头“T” 及后面的阿拉伯数字表示，其数字表示钢中平均含碳量的千 分数。例如T8表示平均含碳量为0. 80%的优质碳素工具钢。 若为高级优质碳素工具钢，则在牌号后面标以字母A。例如, T12 A表示平均含碳量为1.2%的高级优质碳素工具钢。铁碳合金相图铁碳合金相图从某种意义上讲，铁碳合金相图是研究铁碳合金的工具，是 研究碳钢和铸铁成分、温度、组织和性能之间关系的理论基 础，也是制定各种热加工工艺的依据。一、铁

13、碳合金中的基本相二、铁碳合金相图分析三、含碳量对铁碳合金组织和性能的影响一、铁碳合金中的基本相二、铁碳合金相图分析三、含碳量对铁碳合金组织和性能的影响 展开一、铁碳合金中的基本相铁碳合金相图实际上是Fe-Fe3C相图，铁碳合金的基 本组元也应该是 纯铁和Fe3C。铁存在着同素异晶转变， 即在固态下有不同的结构。不同结构的铁与碳可以形成不 同的固溶体，FeFe3C相图上的固溶体都是间隙固溶体 由于a-Fe和Y-Fe晶格中的孔隙特点不同，因而两者的 溶碳能力也不同。1, 铁素体（ferrite）铁素体是碳在a-Fe中的间隙固溶体，用符号F（或 a）表示，体心立方晶格；虽然BCC的间隙总体积较大，但

14、单个间隙体积较小， 所以它的溶碳量很小，最多只有0.0218%（727C时）,室温时几乎为0,因此铁素体的性能与纯铁相似，硬度低而塑 性高，并有铁磁性铁碳合金中的基本相铁素体的力学性能特点是塑性，韧性好，而强度，硬度 低.6=30%50%,AKU=128160Job=180280MPa,5080HBS 铁碳合金中的基本相铁素体的显微组织与纯铁相同，用4%硝酸酒精溶液 浸蚀后，在显微镜下呈现明亮的多边形等轴晶粒，在亚共 析钢中铁素体呈白色块状分布，但当含碳量接近共析成分 时，铁素体因量少而呈断续的网状分布在珠光体的周围 铁碳合金中的基本相2, 奥氏体（Austenite ）奥氏体是碳在Y-Fe中

15、的间隙固溶体,用符号A（或 Y）表示，面心立方晶格；虽然FCC的间隙总体积较小，但单个间隙体积较大， 所以它的溶碳量较大，最多有2.11%（1148C时），727C时 为077%铁碳合金中的基本相在一般情况下，奥氏体是一种高温组织，稳定存在的 温度范围为7271394C，故奥氏体的硬度低，塑性较高， 通常在对钢铁材料进行热变形加工，如锻造，热轧等时，都应将其加热成奥氏体状态，所谓趁热打铁正是这个意思.ob=400MPa,170220HBS,& =40%50%另外奥氏体还有一个重要的性能，就是它具有顺磁性， 可用于要求不受磁场的零件或部件铁碳合金中的基本相奥氏体的组织与铁素体相似，但晶界较为平直，且常 有孪晶存在铁碳合金中的基本相3, 渗碳体(Cementite)渗碳体是铁和碳形成的具有复杂结构的金属化合物， 用化学分子式Fe3C表示.它的碳质量分数Wc=6.69%,熔 点为 1227C,质硬而脆,耐腐蚀.用4%硝酸酒精溶液浸蚀后,在显 微镜下呈白色，如果用4%苦味酸溶液浸蚀，渗碳体呈暗黑 色.铁碳合金中的基本相渗碳体是钢中的强化相,根据生成条件不同渗碳体有 条状，网状，片状，粒状等形态，它们的大小，数量，分布对 铁碳合金性能有很大影响铁碳合金中的基本