工程材料復(fù)習(xí)提綱

1、 工程材料復(fù)習(xí)提綱1. 各力學(xué)性能大小的衡量指標(biāo)分別是什么？各力學(xué)性能在工程中的意義？剛度-彈性模量E 抵抗彈性變形的能力 強(qiáng)度-屈服強(qiáng)度 抵抗永久變形和斷的能力塑性-伸長(zhǎng)率 斷面收縮率 靜力作用產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力 硬度-布氏硬度HBW和洛氏硬度HB，維氏硬度HV 材料抵抗局部塑性變形的能力（布氏硬度壓痕大.不宜測(cè)試成品或者薄片金屬的硬度-洛氏硬度壓痕小可在工件表面或者較薄的金屬）沖擊韌性-沖擊吸收功Ak 材料在沖擊力的作用下，抵抗破壞的能力叫做沖擊韌性斷裂韌度-K1C 抵抗內(nèi)部裂紋擴(kuò)展的能力2.強(qiáng)度、塑性指標(biāo)的計(jì)算方法 ? 彈性模量E=應(yīng)力/應(yīng)變和伸長(zhǎng)率的計(jì)算方法4. 金屬的常見晶體

2、結(jié)構(gòu)？性能如何？（具體到純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變過(guò)程是怎樣的？）體心立方晶格-Fe丶Cr丶W丶Mo丶V面心立方晶格-Fe丶AL丶Cu丶Ag丶Pb丶Ni密排六方晶格-Mg丶Zn。fe為面心立方晶格剩下的都是體心立方晶格實(shí)際金屬-多晶體有缺陷 點(diǎn)線面缺陷 各向同性理想金屬-單晶體 無(wú)缺陷單晶體-力學(xué)性能高 各向異性5. 什么是相？什么是組織？各有哪些類型？性能如何？（具體到鐵碳合金呢？）相-合金中具有同一化學(xué)成分且結(jié)構(gòu)相同并與其他部分有界面分開的均勻部分叫做相 （固溶體、化合物）組織-是指合金中有若干相以一定的數(shù)量、形狀、尺寸組合而成的并且具有獨(dú)特形態(tài)的部分（0、固溶體、化合物 機(jī)械混合物）-鐵素體（F

3、）：鐵素體是碳在 中形成的間隙固溶體，為體心立方晶格。由于碳在 中的溶解度很小，它的性能與純鐵相近。塑性、韌性好，強(qiáng)度、硬度低。它在鋼中一般呈塊狀或片狀。-奧氏體（A）：奧氏體是碳在 中形成的間隙固溶體，面心立方晶格。因其晶格間隙尺寸較大，故碳在 中的溶解度較大。有很好的塑性。滲碳體（Fe3C）：鐵和碳相互作用形成的具有復(fù)雜晶格的間隙化合物。滲碳體具有很高的硬度，但塑性很差，延伸率接近于零。在鋼中以片狀存在或網(wǎng)絡(luò)狀存在于晶界。在萊氏體中為連續(xù)的基體，有時(shí)呈魚骨狀。-珠光體（P）：由鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。鐵素體和滲碳體呈層片狀。珠光體有較高的強(qiáng)度和硬度，但塑性較差。-萊氏體（Ld）：由

4、奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。在萊氏體中，滲碳體是連續(xù)分布的相，奧氏體呈顆粒狀分布在滲碳體基體上。由于滲碳體很脆，所以萊氏體是塑性很差的組織。6. 高分子材料和陶瓷材料的微觀結(jié)構(gòu)是怎樣的？-高分子微觀結(jié)構(gòu)為共價(jià)鍵連接但是體現(xiàn)高分子性能的主要是官能團(tuán)，還有就是高分子鍵與高分子鍵之間的化學(xué)鍵-陶瓷材料主要是共價(jià)鍵連接構(gòu)成的7. 結(jié)晶的宏觀和微觀過(guò)程怎樣？金屬結(jié)晶的微觀過(guò)程-就是原子由液態(tài)的短程有序逐漸向固態(tài)的長(zhǎng)程有序轉(zhuǎn)變的過(guò)程，兩個(gè)重要的宏觀-過(guò)冷現(xiàn)象 結(jié)晶過(guò)程伴隨著潛熱的釋放8. 為什么晶粒越細(xì)綜合性能越好？解釋細(xì)晶強(qiáng)化的原理，凝固過(guò)程中和熱處理過(guò)程中分別如何細(xì)化晶粒？-晶界是阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的，

5、而各晶粒位向不同，互相約束，也阻礙晶粒的變形。因此，金屬的晶粒愈細(xì)，其晶界總面積愈大，每個(gè)晶粒周圍不同取向的晶粒數(shù)便愈多，對(duì)塑性變形的抗力也愈大。因此，金屬的晶粒愈細(xì)強(qiáng)度愈高。-晶粒愈細(xì)，金屬單位體積中的晶粒數(shù)便越多，變形時(shí)同樣的變形量便可分散在更多的晶粒中發(fā)生，產(chǎn)生較均勻的變形，而不致造成局部的應(yīng)力集中，引起裂紋的過(guò)早產(chǎn)生和發(fā)展。因此，塑性，韌性也越好-凝固過(guò)程可以通過(guò)增加過(guò)冷度，變質(zhì)處理，震動(dòng)及攪拌的方法增加形核率細(xì)化-退火和正火的熱處理方法來(lái)細(xì)化晶粒10. 了解相圖的基本類型；如何利用相圖計(jì)算某成分合金在某溫度下的相的相對(duì)含量和組織的相對(duì)含量？（具體到鐵碳合金相圖呢？）二元合金相圖 二元

6、勻晶相圖-杠桿定律二元共晶相圖-11. 了解鐵碳相圖中點(diǎn)、線、面（相區(qū)）的含義；鐵碳合金結(jié)晶過(guò)程中有哪些相變？分別對(duì)應(yīng)相圖的哪些溫度線？特性點(diǎn) 溫度 Wc% 含義A 1568 0 純鐵的熔點(diǎn)C 1148 4.3 共晶點(diǎn) D 1127 6.69 滲碳體的熔點(diǎn) E 1148 2.11 碳在奧氏體中的最大溶解度F 1148 6.69 滲碳體的成分G 912 0 fe的同素異構(gòu)體的轉(zhuǎn)變點(diǎn)K 727 6.69 滲碳體的成分P 727 0.0218 碳在鐵素體中的最大溶解度S 727 0.77 共析點(diǎn)Q 600 0.0057 碳在鐵素體中的溶解度AC-液相線，液態(tài)合金開始結(jié)晶析出奧氏體CD-液相線，液態(tài)合

7、金開始結(jié)晶析出滲碳體AE-固相線，奧氏體的結(jié)晶終了線ECF-共晶轉(zhuǎn)變線GS-奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的開始線 A3GP-奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的終了線ES-碳在奧氏體中的固溶線 AcmPQ-碳在鐵素體中的固溶線PSK-共析線 出來(lái)珠光體 A112. 鐵碳合金基本相有哪些？機(jī)械性能如何？鐵素體-強(qiáng)度硬度不高但是有良好的塑性和韌性?shī)W氏體-硬度低而塑性較高，易于鍛壓成型滲碳體-硬度很而塑性和韌性幾乎為零，脆性大14. 利用在鐵碳相圖上畫成分線的方式分析某成分鋼的結(jié)晶過(guò)程（指出每個(gè)交點(diǎn)的相變類型、點(diǎn)與點(diǎn)之間的相變產(chǎn)物、室溫下組織和性能、會(huì)畫冷卻曲線和金相示意圖） 1- -共析鋼.與AC相交于1點(diǎn)時(shí) 從液相中開始

8、析出奧氏體.到二點(diǎn)溫度時(shí)液相全部結(jié)晶成奧氏體從2到3組織不變待到3點(diǎn)發(fā)生共析轉(zhuǎn)變形成珠光體-室溫組織珠光體2- -亞共析鋼，1-3過(guò)程與共析鋼相似.冷卻到與GS交于3點(diǎn)時(shí).奧氏體開始轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體.冷卻到與PSK相交于4點(diǎn)時(shí).剩余的奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變形成珠光體-室溫組織鐵素體珠光體3- -過(guò)共析鋼1-3一樣.與ES線交于3.奧氏體開始析出二次滲碳體.冷卻與PSK交于4點(diǎn)時(shí)剩余奧氏體共析為珠光體.-室溫組織滲碳體網(wǎng)和珠光體16. 根據(jù)組織的不同及相對(duì)含量的變化，分析鋼的含碳量是如何影響性能的，并畫出相應(yīng)曲線圖當(dāng)Wc小于0.9%隨著鋼中含碳量的增加，鋼的硬度強(qiáng)度呈直線上升而塑性韌性不斷降低.當(dāng)Wc大

9、于0.9%時(shí)因滲碳體網(wǎng)的存在.不僅使剛的塑性韌性進(jìn)一步降低，而且強(qiáng)度也明顯下降.所以保證鋼的使用Wc一般不超過(guò)1.3%1.4%.Wc大于2.11%的白口鑄鐵由于組織中存在大量的滲碳體使性能特別硬脆難以切削加工！17. 會(huì)在鐵碳相圖上標(biāo)出鋼的各類熱處理加熱溫度18. 滑移的特點(diǎn)？機(jī)理？滑移的特點(diǎn)-只能在切應(yīng)力的條件下才會(huì)發(fā)生.滑移是晶體內(nèi)部位錯(cuò)在切應(yīng)力的作用下運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，滑移并非是晶體兩部分沿滑移面做整體的相對(duì)滑動(dòng)，而是通過(guò)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的由于位錯(cuò)每移出晶體一次即造成一個(gè)原子間距的變形量因此晶體發(fā)生的總變形量一定是這個(gè)方向上的原子間距的整數(shù)倍！滑移總是沿著晶體中原子密度最大的晶面和其上晶向密度

10、最大的方向進(jìn)行！20. 冷變形后組織和性能怎樣？生產(chǎn)中如何利用和消除加工硬化？1、組織：晶粒發(fā)生滑移，產(chǎn)生位錯(cuò)，而在切應(yīng)力作用下，其一部分將沿一定的晶面(孿晶面)產(chǎn)生一定角度的切變產(chǎn)生孿晶;從而使晶粒拉長(zhǎng)、破碎和纖維化，內(nèi)部產(chǎn)生了殘余應(yīng)力等 2、性能：使金屬的強(qiáng)度和硬度升高，塑性和韌性降低，從而使其相關(guān)的機(jī)械性能發(fā)生改變-加工硬化是強(qiáng)化金屬的方法之一、提高金屬的強(qiáng)度硬度和耐磨性！可以使工件利用塑性變形方法成型.還可以在一定程度上提高構(gòu)建在使用過(guò)程中的安全性-加工硬化是金屬的塑性降低，給進(jìn)一步冷塑型變形帶來(lái)困難，并使壓力加工時(shí)能量消耗增大！-再結(jié)晶退火消除加工硬化！21. 熱變形后組織和性能怎樣

11、？生產(chǎn)中怎樣對(duì)待鍛造溜線？改善鑄造金屬組織，增加密度，改善力學(xué)性能和降低化學(xué)成分的偏析與組織的不均勻性。22. 加熱時(shí)奧氏體形成過(guò)程分哪四個(gè)階段？1-奧氏體形核2-奧氏體晶核的長(zhǎng)大3-殘余滲碳體的溶解4-奧氏體的均勻化23. 過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變溫度、產(chǎn)物、性能、具體冷卻方式？C曲線！24. 低碳馬氏體和高碳馬氏體性能有何不同？馬氏體的塑性和韌性隨含碳量的增高而急劇的降低！而強(qiáng)度硬度則隨之增高！25. 什么是淬透性？如何提高淬透性？鋼的淬透性是指鋼在淬火的時(shí)候可以獲得淬硬深度的能力！Mo、Cr、Mn、Ni等合金元素的加入能明顯降低鋼的臨界冷卻速度，故這些元素的加入能使淬火時(shí)馬氏體的轉(zhuǎn)變更加完全（未轉(zhuǎn)

12、變的奧氏體殘余量更少），由此Mo、Cr、Mn、Ni等合金元素能改善鋼的淬透性.26. 利用C曲線確定鋼不同冷卻速度下的產(chǎn)物27. 馬氏體回火過(guò)程中隨著溫度提高，組織和性能如何改變？28. 中碳鋼如何“表硬里韌”？低碳鋼呢？?jī)烧哂泻尾煌?9. 說(shuō)明熱處理各工藝的工藝參數(shù)、組織、性能、目的、適用材料和零件工藝工藝參數(shù)組織性能目的適用材料、零件退火完全退火將亞共析鋼工件加熱到Ac3以上3050隨爐保溫冷卻到600度以下再出爐在空氣中冷卻.奧氏體細(xì)化晶粒消除內(nèi)應(yīng)力與組織缺陷降低硬度為隨后的切削加工和淬火做好準(zhǔn)備亞共析成分的碳鋼和合金鋼的鑄件，鍛件以及熱軋型材.等溫退火將亞共析鋼加熱到Ac3以上的30

13、50，共析鋼和過(guò)共析鋼加熱到Ac1以上的2040奧氏體化后以較快速度冷卻到珠光體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間的某一溫度 ，等溫使奧氏體在等溫中發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變?nèi)缓罂绽淅渲潦覝?珠光體細(xì)化晶粒消除內(nèi)應(yīng)力與組織缺陷降低硬度為隨后的切削加工和淬火做好準(zhǔn)備但是較易控制再結(jié)晶去應(yīng)力將工件緩慢加熱到Ac1以下100200（一般為500600）保溫一段時(shí)間，隨爐緩慢冷卻至200再出爐冷卻消除殘余內(nèi)應(yīng)力正火亞共析鋼將鋼加熱到相變點(diǎn)Ac3 Acm以上完全奧氏體化后再在空氣中冷卻得到較細(xì)珠光體為主的組織的熱處理工藝較細(xì)的珠光體正火后的強(qiáng)度硬度韌性都比退火后的高且塑性也并不降低1. -作為普通結(jié)果零件的最終熱處理2. 改善低碳鋼和低

14、碳合金鋼的切削加工性3. 作為中碳結(jié)構(gòu)鋼制作的較重要零件的預(yù)備熱處理4. 消除過(guò)共析鋼中的二次滲碳體網(wǎng)5. 特定情況下代替淬火、回火過(guò)共析鋼淬火回火低溫（150200）所得的組織是回火馬氏體-目的是在保持淬火鋼的高硬度和高耐磨性的前提下降低其淬火內(nèi)應(yīng)力和脆性以免使用時(shí)崩裂或者過(guò)早的損壞 回火后的硬度一般5864HRC1. 獲得工件所需要的組織和性能2. 穩(wěn)定工件的尺寸3. 消除或者減少淬火的內(nèi)應(yīng)力中溫所得的組織為回火托氏體.-目的是獲得高的屈強(qiáng)比、彈性極限和較高的韌性 硬度一般為3550HRC高溫所得的組織為回火索氏體. 習(xí)慣上將淬火和高溫回火相結(jié)合的熱處理叫做調(diào)制處理.目的是獲得強(qiáng)度硬度和塑

15、性韌性都較好的綜合力學(xué)性能. 硬度一般為200330HBW表面淬火滲碳就是把剛置于滲碳介質(zhì)（稱為滲碳劑）中，加熱到單相奧氏體區(qū)，保溫一定時(shí)間使碳原子滲入鋼表層的化學(xué)熱處理工藝 -目的是使零件的表面具有高的硬度、耐磨性、及疲勞極限，而心部具有較高的強(qiáng)度和韌性. 29.在不同的溫度范圍內(nèi)回火，將發(fā)生哪四種轉(zhuǎn)變？-馬氏體的分解（小于200） 一部分的過(guò)飽和C以碳化物Fe2C的形式析出，得到回火馬氏體-殘留奧氏體的轉(zhuǎn)變（200300）分解得到下貝氏體-碳化物的轉(zhuǎn)變（250450）Fe2C轉(zhuǎn)化為Fe3C，得到回火托氏體-滲碳體的球化、長(zhǎng)大和鐵素體的再結(jié)晶（450700）得到回火索氏體韌性特別好可達(dá)903

16、0. 鋼按成分、雜質(zhì)含量、用途如何分類？用途-1.結(jié)構(gòu)鋼2. 工具鋼3. 特殊性能鋼成分-1.碳素鋼2. 合金鋼雜質(zhì)-1.普通優(yōu)質(zhì)鋼 2.優(yōu)質(zhì)鋼 3.高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼31. 鋼的常存雜質(zhì)對(duì)性能的影響？錳的-有益元素起強(qiáng)化作用硅的-有益元素起強(qiáng)化作用硫的-Fes與Fe形成低熔點(diǎn)的共晶體分布在奧氏體的晶界上.使鋼材在加工的過(guò)程中沿晶界開裂.這種現(xiàn)象稱為熱脆性.而Mns能起斷屑作用改善鋼的可加工性.有利的一面磷的-有強(qiáng)烈的固溶強(qiáng)化作用使鋼的強(qiáng)度硬度增加，但是塑性韌性卻顯著的降低.這種脆化現(xiàn)象在低溫時(shí)更為嚴(yán)重，所以稱為冷脆性！32. 合金元素在鋼中的作用？-形成合金鐵素體.強(qiáng)度硬度提高 塑性韌性下降-形成合

17、金碳化物33. 為什么高速鋼的強(qiáng)度、硬度高？而且熱硬性好?高速鋼如何熱處理？為什么要三次高溫回火？-含碳量高-鎢 在高速鋼中產(chǎn)生很穩(wěn)定的碳化物Fe4W2C-只有經(jīng)過(guò)三次回火才能使殘余的奧氏體基本轉(zhuǎn)變完，產(chǎn)生二次強(qiáng)化同時(shí)也是一種彌散強(qiáng)化作用34. 鋼的牌號(hào)如何規(guī)定？各種鋼（包括結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼）的常用牌號(hào)要認(rèn)得普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：Q235優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：20、45碳素工具鋼：T8 T8A35. 刃具鋼種類、牌號(hào)、用途碳素工具鋼、合金刃具鋼、及高速鋼 不銹鋼 是數(shù)字+CrT7 T7A Cr06 很長(zhǎng) 制作刃具36. 滲碳鋼、彈簧鋼、調(diào)質(zhì)鋼、的常用牌號(hào)、熱處理方式、用途37. 對(duì)銼刀、機(jī)床中載

18、齒輪（軸）、汽車齒輪（軸）進(jìn)行選材及熱處理工藝路線的設(shè)計(jì)38. 灰鐵的組織怎樣？（包括基體、石墨形態(tài)）39. 為什么普通灰鐵力學(xué)性能差？如何改進(jìn)？40. 常用灰鐵牌號(hào)、用途41. 常用鋁合金、銅合金的牌號(hào)、用途42. 總結(jié)金屬材料的強(qiáng)化方式和韌化途徑名詞概念與辨析晶格-描述原子在晶體中排列形式的幾何空間格架、晶格結(jié)構(gòu)、晶格位相、晶格畸變單晶體、多晶體、樹枝晶、枝晶偏析過(guò)冷度、形核率、固溶體-合金在固態(tài)下，組元間仍能互相溶解而形成的均勻相化合物-由兩種或者兩種以上的元素組成的純凈物機(jī)械混合物-合金的組織由不同的相以不同的比例機(jī)械的混合在一起，稱機(jī)械混合物。、相、相的組分、組織、組織的組分、勻晶相變、共晶相變、共析相變、二次析出、初晶（初生相）、共晶體、共析體、二次