材料學基礎知識

材料抵抗沖擊載荷而不破壞的能力稱為沖擊韌性材料在彈性范圍內(nèi)，應力與應變的比值b/E稱為彈性模量E（單位MPa）。e標志材料抵抗彈性變形的能力，用以表示材料的剛度強度是指材料在外力作用下抵抗永久變形和破壞的能力。塑性是材料在外力作用下發(fā)生塑性變形而不破壞的能力。韌性是材料在塑性應變和斷裂全過程中吸收能量的能力，它是強度和塑性的綜合表現(xiàn)。硬度是指材料對局部塑性變形、壓痕或劃痕的抗力。應力場強度因子勺，這個q的臨界值，稱為材料的斷裂韌度，用kc表示。換言之，斷裂韌度KC是材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展能力的力學性能指標。晶體是指原子在其內(nèi)部沿三維空間呈周期性重復排列的一類物質(zhì)。非晶體是指原子在其內(nèi)部沿三維空間呈紊亂、無序排列的一類物質(zhì)。把原子看成空間的幾何點，這些點的空間排列稱為空間點陣。用一些假想的空間直線把這些點連接起來，就構成了三維的幾何格架稱為晶格。從晶格中取出一個最能代表原子排列特征的最基本的幾何單元，稱為晶胞體心立方晶格（bcc）；面心立方晶格（fcc）；密排六方晶格（hcp）在晶體中，由一系列原子所組成的平面稱為晶面。任意兩個原子的連線稱為原子列，其所指的方向稱為晶向。立方晶系中，凡是指數(shù)相同的晶面與晶向是相互垂直的。在晶體中，不同晶面和晶向上原子排列方式和密度不同，則原子間結合力的大小也不同，因而金屬晶體不同方向上性能不同，這種性質(zhì)叫做晶體的各向異性所謂位錯是指晶體中一部分晶體沿一定晶面與晶向相對另一部分晶體發(fā)生了一列或若干列原子某種有規(guī)律的錯排現(xiàn)象。位錯的基本類型有兩種，即刃型位錯和螺旋位錯由于塑性變形過程中晶粒的轉(zhuǎn)動，當形變量達到一定程度（70%以上）時，會使絕大部分晶粒的某一位向與外力方向趨于一致，形成特殊的擇優(yōu)取向。擇優(yōu)取向的結果形成了具有明顯方向性的組織，稱為織構。由于是變形過程中產(chǎn)生的，故稱為形變織構由于每個小晶體外形呈不規(guī)則的顆粒狀，因此被稱為晶粒。晶粒與晶粒之間的接觸界面稱為晶界。工業(yè)上廣泛應用的鋼鐵材料中，晶粒尺寸一般在10一1?10一3mm，必須在顯微鏡下才能看到。組成合金的最基本的獨立單元稱為組元，組元可以是金屬、非金屬或穩(wěn)定化合物。由兩個組元組成的合金稱為二元合金，由三個組元組成的合金稱為三元合金，以此類推。相是指合金中具有同一化學成分、同一結構和原子聚集狀態(tài)，并以界面互相分開的、均勻的組成部分。固態(tài)合金中的相結構可分為固溶體和金屬化合物兩大類。所謂組織是指用肉眼或顯微鏡觀察到的不同組成相的形狀、尺寸、分布及各相之間的組合狀態(tài)。

焊接熱影響區(qū)中的過熱區(qū)，由于奧氏體晶粒長得非常粗大，這種粗大的奧氏體在較快的冷卻速度下會形成一種特殊的過組織，其組織特征為在一個粗大的奧氏體晶粒內(nèi)會形成許多平行的鐵素體（滲碳體）針片，在鐵素體針片之間的剩余奧氏體最后轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，這種過熱組織稱為鐵素體體，這種過熱組織稱為鐵素體（滲碳體）氏組織合金的鮑元通過溶解形成一種成分及性能均勻的、且結構與鮑元之一結構相同的固相，稱為固溶體。通過形成固溶體使金屬強度和硬度提高的現(xiàn)象稱為固溶強化合金鮑元相互作用形成的晶格類型和特性完全不同于任一鮑元的新相即為金屬化合物，或稱中間相。金屬化合物的結構特點是與其鮑元具有完全不同的晶格類型，其性能特點是熔點一般較高，硬度大，脆性大相圖是表明合金系中各種合金相的平衡條件和相與相之間關系的一種簡明示圖，也稱為平衡圖或狀態(tài)圖。一個晶粒中先結晶的樹枝晶晶枝中含高熔點組元較多，后結晶的樹枝晶晶枝含低熔點組元較多，結果造成在一個晶粒之內(nèi)化學成分的分布不均，這種現(xiàn)象稱為枝晶偏析。生產(chǎn)上為了消除枝晶偏析的影響，常把合金加熱到高溫，并進行長時間保溫，使原子充分擴散，獲得成分均勻的固溶體，這種處理稱為擴散退火二元合金的結晶過程可以分為以下幾類：勻晶反應、共晶反應、包晶反應和共析反應Fe-Fe3C相圖中存在五種相：液相L；5相，又稱高溫鐵素體；a相也稱鐵素體，用符號F或a表示；丫相，常稱奧氏體，用符號A或『表示；Fe3C相，也稱滲碳體。共晶反應的產(chǎn)物是奧氏體與滲碳體的共晶混合物，稱萊氏體，以符號Ld表示。共析反應的產(chǎn)物是鐵素體與滲碳體的共析混合物，稱珠光體，以符號P表示。球化體，又稱球化珠光體。定義：在鐵素體內(nèi)分布著碳化物（或滲碳體）球粒的復相組織。單晶體的塑性變形有兩種，即滑移和孿生滑移是指在切應力作用下，晶體的一部分沿一定晶面（密排面）和其上密度最大的晶向（密排方向）進行?；剖峭ㄟ^位錯的運動來實現(xiàn)的。在切應力作用下，晶體的一部分沿一定的晶面（攣生面）和晶向（攣生方向）相對于另一部分所發(fā)生的切變稱為孿生隨著塑性變形的增加，金屬的強度、硬度升高，塑性、韌性下降，這種現(xiàn)象稱為加工硬化，也稱形變強化對變形后的金屬在較低溫度下進行加熱，會發(fā)生回復能夠進行再結晶的最低溫度稱為再結晶溫度馬氏體的轉(zhuǎn)變發(fā)生在比較低的溫度區(qū)域內(nèi)，所以在轉(zhuǎn)變過程中鐵和碳原子都不能進行擴散，因而不發(fā)生濃度變化（馬氏體和奧氏體具有相同的化學成分），只發(fā)生鐵的晶格改組，由面心立方變成體心立方。36.鋼中馬氏體有兩種基本形態(tài)：板條馬氏體，又稱位錯馬氏體和片狀馬氏體，又稱孿晶馬氏體貝氏體是碳化物（滲碳體）分布在碳過飽和的鐵素體基體上的兩相混合物。貝氏體轉(zhuǎn)變是過冷奧氏體在“鼻子”溫度至Ms點范圍內(nèi)進行的轉(zhuǎn)變。共析鋼上貝體大約在550°C（鼻子溫度）至350°C之間形成。共析鋼下貝體大約在350°C（鼻子溫度）至Ms之間形成。退火或正火是將鋼加熱到一定溫度并保溫一定時間以后，以緩慢的速度冷卻下來，使之獲得或達到接近平衡狀態(tài)的組織的熱處理工藝。將鋼加熱到Ac1或Ac3以上，保溫一定時間，然后快速冷卻以獲得馬氏體組織的熱處理工藝稱為淬火。淬火是鋼的最重要的強化方法。鋼的淬透性是指鋼在淬火時獲得馬氏體的能力。鋼的淬硬性是指淬火后馬氏體所能達到的最高硬度，淬硬性主要決定于馬氏體的碳含量，與淬透性含義不同，不能混淆。將淬火后的鋼件加熱到Ac1某一溫度，保溫一定時間后冷卻至室溫的熱處理工藝叫回火晶界屬于熱力學不平衡的晶體缺陷。塑性變形過程中位錯密度的增加及其所產(chǎn)生的釘扎作用是導致加工硬化的決定性因素。？（可能會有問題）一個晶粒內(nèi)可以有多個相，相是成分相同，結構相同并有一定界面分隔開的部分綜合，比如一個珠光體晶粒中，就有鐵素體相和滲碳體相間隔分布的片層結構；再如常見的