機械工程材料的知識點

1、機械工程材料整理的知識點第一章晶體 :結(jié)構(gòu)具有周期性與對稱性的固體,原子或分子排列規(guī)則。晶格 :用假想的直線將原子中心連接起來所形成的三維空間格架。液態(tài)金屬在理論結(jié)晶溫度以下開始結(jié)晶的現(xiàn)象稱過冷 。理論結(jié)晶溫度與實際結(jié)晶溫度的差t 稱過冷度t= t0 t1第二章合金 就是由兩種或兩種以上金屬元素或金屬與非金屬組成的具有金屬特性的物質(zhì)合金中凡成分相同、結(jié)構(gòu)相同、聚集態(tài)相同,并與其它部分有界面分開的均勻組成部分稱為相固溶強化 :固溶體中晶格畸變較大 ,隨溶質(zhì)原子增加合金強度與硬度提高,塑性與韌性降低。以固溶體為基 ,彌散分布金屬間化合物,可提高強度、硬度與耐磨性,即第二相質(zhì)點強化或稱 彌散強化 。

2、晶內(nèi)偏析 : 溶質(zhì)原子在液相能夠充分擴散,在固相內(nèi)來不及擴散,以致固溶體內(nèi)先結(jié)晶的中心與后結(jié)晶的部分成分不同。一個枝晶范圍內(nèi)成分不均勻的現(xiàn)象稱作枝晶偏析 。冷速越大 ,枝晶偏析越嚴重。枝晶偏析會影響合金的力學(xué)、耐蝕、加工等性能。第三章滑移 :一部分晶體沿著某一晶面與晶向相對于另一部分晶體滑動。光滑試樣在拉伸過程中 ,表面會出現(xiàn)許多相平行的傾斜線條的痕跡,稱滑移帶?；频慕Y(jié)果在晶體表面形成臺階 ,稱滑移線 ,若干條滑移線組成一個滑移帶。位錯密度增加 ,導(dǎo)致金屬強度與硬度的提高,塑性與韌性下降 ,稱為加工硬化 或形變強化再結(jié)晶 :當變形金屬加熱到超過回復(fù)的某一溫度時,將通過形核及核長大的過程重新形

3、成內(nèi)部缺陷較少的等軸小晶粒,并且該小晶粒不斷向變形金屬中擴展,直到變形晶粒消失為止。再結(jié)晶也就是一個晶核形成與長大的過程,但不就是相變過程,再結(jié)晶前后新舊晶粒的晶格型與成分完全相同。與結(jié)晶區(qū)別: 沒有新相生成 。低于再結(jié)晶溫度的加工稱為冷加工 ;而高于再結(jié)晶溫度的加工稱為熱加工影響 1、熱加工可使鑄態(tài)金屬與合金中的氣孔焊合,使粗大的樹枝晶或柱狀晶破碎,從而使組織致密、成分均勻、晶粒細化,力學(xué)性能提高。 2、熱加工使鑄態(tài)金屬中的非金屬夾雜沿變形方向拉長 ,形成彼此平行的宏觀條紋,稱作流線 ,由這種流線體現(xiàn)的組織稱纖維組織。它使鋼產(chǎn)生各向異性 ,制定加工工藝時 ,應(yīng)使流線盡量與拉應(yīng)力方向一致。第四

4、章剛度 :材料受力時抵抗彈性變形的能力。剛度指標為彈性模量e。硬度 :材料抵抗外來物體嵌入的能力,或抵抗表面局部塑性變形的能力。磨損 可分為 : 粘著磨損、磨粒磨損與腐蝕磨損。接觸疲勞失效形式 包括 :麻點剝落、淺層剝落與硬化層剝落。延遲斷裂 包括應(yīng)力腐蝕、氫脆與高溫蠕變第五章碳鋼的熱處理及鋼的合金化退火 :將工件加熱到高于ac3 或 ac1 溫度以上 ,保溫一定時間 ,隨后以足夠緩慢的速度冷卻 ,使鋼得到接近平衡組織的熱處理工藝。目的 :調(diào)整硬度 ,便于切削加工。 消除內(nèi)應(yīng)力 ,防止加工中變形。 細化晶粒 ,為最終熱處理作組織準備。根據(jù)加熱溫度不同退火分為完全退火與不完全退火。完全退火 :加

5、熱到 ac3 以上 ,得到均一奧氏體組織后再緩冷轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w組織的過程。機械工程材料整理的知識點不完全退火 :加熱到 ac1 以上 ,得到奧氏體加未溶碳化物或鐵素體 ,再緩冷進行組織轉(zhuǎn)變的過程。球化退火將鋼加熱到ac1 以上 20 30 ,保溫一段時間 ,然后緩慢冷卻,得到在鐵素體基體上均勻分布的球狀或顆粒狀碳化物的組織。球化退火 目的 : 使鋼中碳化物球化而進行的退火工藝。球化退火主要適用于過共析鋼。降低硬度便于切削 ;消除內(nèi)應(yīng)力 ;獲得球狀珠光體 ,為淬火做組織準備。球化退火的組織 為鐵素體基體上分布著顆粒狀滲碳體的組織,稱球狀珠光體 , 用 p 球表示。與片狀珠光體相比 ,不但硬度低 ,

6、便于切削加工 ,而且在淬火加熱時,奧氏體晶粒不易長大,冷卻時工件變形與開裂傾向小。正火 :將鋼加熱到 ac3或 accm 以上 ,保溫一定時間 ,在靜止的空氣中冷卻 ,得到細珠光體類型組織的熱處理工藝。正火的目的 對于低、中碳鋼 ( 0、 6c%), 目的與退火的相同。調(diào)整硬度利于切削、消除內(nèi)應(yīng)力、細化晶粒。 要改善切削性能 ,低碳鋼用正火 ,中碳鋼用退火或正火,高碳鋼用球化退火。 對于過共析鋼 ,用于消除網(wǎng)狀二次滲碳體 ,為球化退火作組織準備。淬火 :將鋼加熱到 ac3 或 ac1以上 ,保溫一定時間 ,以一定的速度冷卻,得到馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝。淬火 目的 就是為獲得馬氏體組織

7、,提高鋼的性能。根據(jù)加熱溫度不同淬火分為完全淬火與不完全淬火。完全淬火 :加熱到 ac3 以上 ,進行淬火的過程。不完全淬火 :加熱到 ac1 以上 ,得到奧氏體加未溶碳化物或鐵素體,再淬火的過程?；鼗?就是指將淬火鋼重新加熱到相變點以下的某溫度保溫后冷卻的工藝?；蚧鼗鹁褪侵笇⒋慊痄摷訜岬?a1 以下的某溫度保溫后冷卻的工藝?；鼗鸬?目的 :(1) 減少或消除淬火內(nèi)應(yīng)力 , 防止變形或開裂。(2) 獲得所需要的力學(xué)性能。淬火鋼一般硬度高 ,脆性大 ,回火可調(diào)整硬度、韌性。(3)穩(wěn)定尺寸。奧氏體的形成 也就是 形核 與長大 的過程 ,分為三步 。 第一步奧氏體晶核形成及長大;第二步 殘余 fe3

8、c 溶解 ;第三步 奧氏體成分均勻化淬透性 就是指鋼在淬火時獲得淬硬層深度的能力。其大小就是用規(guī)定條件下淬硬層深度來表示淬火臨界直徑 (dk) : 圓柱鋼棒在規(guī)定的淬火介質(zhì)中能全部淬透的最大直徑。淬硬性 就是指鋼淬火后所能達到的最高硬度,即硬化能力 。淬火鋼回火時的組織轉(zhuǎn)變: 第一階段 (80-200oc): 馬氏體分解 ;第二階段 (200-300oc) 殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變 ;第三階段 (300-400oc): 碳化物的轉(zhuǎn)變 ; 第四階段 (400oc): 相狀態(tài)的變化與碳化物的聚集長大。第一類回火脆性又稱 不可逆回火脆性。就是指淬火鋼在250-400 回火時出現(xiàn)的脆性。在含有 cr、ni 、

9、mn 等元素的鋼中,在 550-650oc 回火后 ,又出現(xiàn)了沖擊值的降低,稱高溫回火脆性 或第二類回火脆性(可逆 )。 通過回火快冷可以消除合金元素抑制馬氏體分解 ,阻礙碳化物的聚集與長大 ,使鋼在很高的回火溫度下保持高硬度與高強度的性質(zhì) ,稱抗回火性 ,或回火穩(wěn)定性。高合金鋼中殘余奧氏體十分穩(wěn)定 ,回火冷卻后 ,轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體 ,使鋼的硬度反而增加 ,此現(xiàn)象為二次淬火。含高w 、 mo 、 cr、 v 鋼淬火后回火時,由于析出細小彌散的特殊碳化物,使硬度不僅不下降 ,反而升高的現(xiàn)象稱 二次硬化。第六章 構(gòu)件用剛構(gòu)件用鋼隨試驗溫度的不斷降低,其屈服點顯著升高 ,并導(dǎo)致斷裂性質(zhì)變化 ,即由宏觀塑

10、性機械工程材料整理的知識點破斷過渡到宏觀脆性斷裂,這種現(xiàn)象稱為 “冷脆 ”低碳構(gòu)件用鋼加熱到ac1 以下進行快冷 (也稱淬火 )或塑性變形后 ,在放置過程中通常使強度與硬度增高 ,而塑性與韌性降低,這種現(xiàn)象稱為 時效。塑性變形后的時效稱為應(yīng)變時效;淬火后的時效稱為淬火時效 ;在自然條件下的時效稱為自然時效 ;在一定溫度下進行的時效稱人工時效低碳鋼在 300-400oc 的溫度范圍內(nèi)反常的出現(xiàn)b 增高 ,而、降低的現(xiàn)象 ,稱為 藍脆。第七章機器零件用剛軸類零件用剛工作條件 : 承受交變應(yīng)力 ;相對滑動產(chǎn)生摩擦 ; 承受一定的沖擊載荷;缺口(臺階等 )。中碳碳素鋼制軸類零件的加工工藝鍛造 預(yù)備熱處

11、理 (完全退火或正火 ) 機械加工 最終熱處理 (完全淬火 +高溫回火 ) 精加工 (磨削 ) 裝配齒輪用剛工作條件 :1、通過齒面接觸而傳遞動力,接觸應(yīng)力下易產(chǎn)生接觸疲勞而形成剝落。 2、齒根承受反復(fù)彎曲應(yīng)力,易發(fā)生彎曲疲勞破壞3、兩齒輪齒面相對運動而易產(chǎn)生摩擦磨損。高速運轉(zhuǎn)齒輪間易產(chǎn)生膠合磨損。4、變速等情況下沖擊載荷易導(dǎo)致齒根斷裂。齒輪工作的失效形式:齒根斷裂、彎曲疲勞、接觸疲勞與磨損。滲碳鋼齒輪的加工工藝: 鍛造 正火 高溫回火 (高合金鋼 ) 切削加工 鍍銅 (不滲碳部位 ) 滲碳 淬火 冷處理 (高合金鋼 )低溫回火 噴丸 精磨感應(yīng)加熱表面淬火齒輪加工工藝:對于承受 較大沖擊載荷

12、的齒輪 : 鍛造 完全退火 切削加工 調(diào)質(zhì) 精加工 感應(yīng)加熱表面淬火 低溫回火 ;對于承受 較小沖擊載荷的齒輪 : 鍛造 正火 切削加工 精加工 感應(yīng)加熱表面淬火 低溫回火氮化齒輪工藝路線 :鍛造 完全退火 切削加工 調(diào)質(zhì) 精加工 氮化 研磨彈簧用鋼 :最終熱處理為淬火+中溫回火鉻滾動軸承鋼 : 預(yù)備熱處理(正火 +球化退火 )目的 :消除網(wǎng)狀二次滲碳體 ,細化晶粒最終熱處理 :不完全淬火 +低溫回火目的 :獲得高硬度、強度與耐磨性第八章工具材料刃具鋼 工作條件 : 刀刃具有足夠的硬度能犁入金屬,大的切削壓力 ,可能導(dǎo)致車刀變形與斷裂 ;與工件、切屑間的摩擦,可能導(dǎo)致刃口磨損; 切削產(chǎn)生的熱量

13、使刀具溫度升高,可高達500 ;零件組織與尺寸的不均等,刀具受一定的沖擊載荷。失效形式 :卷刃、刃口崩斷、刃口磨損、整體斷裂等,以磨損為主 。紅硬性 :即高溫下保持高硬度的能力。制造刃具鋼的鋼種 :碳素刃具鋼、低合金刃具鋼與高速鋼。預(yù)備熱處理 : 正火 +球化退火正火目的 : 消除網(wǎng)狀碳化物(球化退火無法實現(xiàn) )球化退火目的 :1、降低硬度 , 便于加工 ;2、細化組織為淬火作組織準備;3、消除應(yīng)力。最終熱處理 :淬火 +低溫回火高速鋼 :的作用 :w 以 fe4w2c 形式存在。 1、加熱時 ,部分溶于奧氏體,起穩(wěn)定作用 (淬透性 );淬火后存在于馬氏體, 強化馬氏體與提高馬氏體回火穩(wěn)定性。

14、鋼回火時(560oc左右 ),w2c 析出并彌散分布 ,產(chǎn)生二次硬化效果。 2、另一部分 fe4w2c 不溶于奧氏體 ,可防奧氏體長大 ,提高鋼耐磨性。鍛造目的 :打碎粗大的魚骨狀碳化物,使其均勻分布于基體中。回火目的 :主要為減少a。消除內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定組織。常用560三次回火 ?；鼗饡r的組織變化 : 析出彌散小的w、 mo、v 的碳化物 ,產(chǎn)生二次硬化。殘余奧氏體中 ,碳及合金元素含量下降 ,ms 點上升 ,回火冷卻時 ,a轉(zhuǎn)變?yōu)?m, 稱二次淬火。每次回火加熱都使前一次的淬機械工程材料整理的知識點火馬氏體回火淬火工藝 :加熱溫度 遠大于 ac1,1280 模具鋼 :按照被加工毛坯狀態(tài)分:冷作

15、模具鋼與熱作模具鋼。量具鋼 的熱處理工藝:淬火 +低溫回火三個附加熱處理:(1)淬火前調(diào)質(zhì)處理, 得到與馬氏體體積相當?shù)幕鼗鹚魇象w,降低淬火應(yīng)力 ,減少時效效應(yīng)的影響。(2) 常規(guī)處之間的冷處理,使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,增加穩(wěn)定性。 (3)常規(guī)處理后的時效處理,穩(wěn)定磨削后的二次淬火層組織。第九章產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕的條件:有兩個電位不同的電極;有電解質(zhì)溶液;兩電極構(gòu)成通路提高金屬耐腐蝕的途徑:主要途徑為合金化,即防止電化學(xué)腐蝕的措施: 使金屬具有均勻化學(xué)成分的單相組織。提高合金的電極電位,減小電極間電位差。使表面形成致密的鈍化膜 ,如 al2o3 等。cr 的作用 :就是提高耐蝕性的主要元素形成穩(wěn)

16、定致密的cr2o3 氧化膜 ; 縮小 區(qū) ,形成單相鐵素體組織; 提高基體電極電位。碳具有雙重作用:碳量增加 ,因形成碳化鉻導(dǎo)致固溶體中鉻的減少,從而使耐蝕性降低,因此要求含碳量低 ; 但對強度、硬度與耐磨性等有具體要求時,應(yīng)適當增加碳含量。不銹鋼的種類按正火組織分為:馬氏體型、奧氏體型與鐵素體型。耐熱鋼或耐熱合金分為兩大類 ,工作條件 (1) 耐熱不起皮鋼及合金:在熱的氣體介質(zhì)中無載荷或低載荷狀態(tài)下工作時 ,表面具有耐化學(xué)腐蝕抗力的鋼基合金 ,用于加熱爐內(nèi)原件 ;(2)熱強鋼及合金 :承受高溫氣體介質(zhì)作用外 ,還承受一定載荷作用的鋼及合金 。材料在高溫與載荷作用下抵抗塑性變形與破裂的能力 ,

17、稱為 熱強性 。其高溫力學(xué)性能與溫度、時間與組織有關(guān)金屬的蠕變: 金屬在高溫下,當外加應(yīng)力低于屈服極限(甚至彈性極限)時 ,隨時間的延長逐漸發(fā)生緩慢的塑性變形直至斷裂的現(xiàn)象。(延遲斷裂 )材料在高溫條件下工作時的一種主要失效形式。 蠕變極限 : 在一定溫度下引起一定變形速度的應(yīng)力。持久強度水韌處理 : 將鑄造后的高錳鋼加熱到10001100 c,并保持一定時間 ,使碳化物完全溶入奧氏體中 ,然后水中冷卻。第十一章鑄鐵石墨化的條件:1、極其緩慢的冷卻速度2、具有促進石墨形成的元素石墨化分三個階段:在 1153左右通過共晶反應(yīng)形成石墨(g); 1153-738 范圍自奧氏體中析出二次石墨(gii); 738時 ,共析