機械工程材料知識要點

晶面②確定原點，建立坐標(biāo)系，求出所求晶面在三個坐標(biāo)軸上的截距。②取三個截距值的倒數(shù)并按比例化為最小整數(shù)，加圓括弧，形式為SA/）。晶向：?:?①確定原點，建立坐標(biāo)系，求出所求晶面在三個坐標(biāo)軸上的截距。?:?②取三個截距值的倒數(shù)并按比例化為最小整數(shù)，加圓括弧，形式為0A/）。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A(yù)T稱過冷度AT=T0T1細(xì)化晶粒的方法增加冷卻速度，導(dǎo)致結(jié)晶過冷度增加，使得N較大，從而實現(xiàn)細(xì)化晶粒。變質(zhì)處理：液態(tài)金屬中加入難熔固體顆粒增加形核率，而細(xì)化晶粒的方法。機械振動等措施也能細(xì)化晶粒。金屬間化合物熔點高、硬度高，很脆，彌散分布的金屬間化合物可提高合金強度、硬度和耐磨性，但降低塑性。以固溶體為基，彌散分布金屬間化合物，可提高強度、硬度和耐磨性，即第二相質(zhì)點強化或稱彌散強化。杠桿原理：①確定兩平衡相的成分：設(shè)合金成分為x，過x做成分垂線。在成分垂線相當(dāng)于溫度t的o點作水平線，與液固相線交點a、b所對應(yīng)的成分x1、x2即分別為液相和固相的成分。X―X―XQ= 4aX-X式中的x2-x>x2-xi>x-xi即為相圖中線段xx2(ob)、X]X2(ab)、的長度。x1x(ao)②確定兩平衡相的相對重量（杠桿定律）設(shè)合金的重量為1，液相重量為q，固相重量QaoQ[+Qa=1 aQLX1+Qax2=xX-XQ=——LX-X晶內(nèi)偏析：溶質(zhì)原子在液相能夠充分?jǐn)U散，在固相內(nèi)來不及擴散，以致固溶體內(nèi)先結(jié)晶的中心和后結(jié)晶的部分成分不同。一個枝晶范圍內(nèi)或一個晶粒范圍內(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(yán)重。

加熱到固相線以下100-200°C長時間保溫，以使原子充分?jǐn)U散、成分均勻，消除枝晶偏析這種熱處理工藝稱作擴散退火。共晶相圖：當(dāng)兩組元在液態(tài)下完全互溶，在固態(tài)下有限互溶，并發(fā)生共晶反應(yīng)時所構(gòu)成的相圖稱作共晶相圖。在一定溫度下，由一定成分的液相同時結(jié)晶出兩個成分和結(jié)構(gòu)都不相同的新固相的轉(zhuǎn)變稱作共晶轉(zhuǎn)變或共晶反應(yīng)。?:?共晶反應(yīng)的產(chǎn)物，即兩相的機械混合物稱共晶體或共晶組織?:?發(fā)生共晶反應(yīng)的溫度稱共晶溫度。???代表共晶溫度和共晶成分的點稱共晶點。???具有共晶成分的合金稱共晶合金。在共晶線上，凡成分位于共晶點以左的合金稱亞共晶合金；位于共晶點以右的合金稱過共晶合金。???凡具有共晶線成分的合金液體冷卻到共晶溫度時都將發(fā)生共晶反應(yīng)。鐵素體：碳在a-Fe中的固溶體稱鐵素體，用F或a表示奧氏體:碳在y-Fe中的固溶體稱奧氏體。用A或y表示。共晶產(chǎn)物是y與Fe3C的機械混合物，稱作萊氏體，用Le表示。共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物是a與Fe3C的機械混合物，稱作珠光體，用P表示。位錯密度增加，導(dǎo)致金屬強度和硬度的提高，塑性和韌性下降，稱為加工硬化或形變強化產(chǎn)生加工硬化的原因是：隨變形量增加，位錯密度增加，由于位錯之間的交互作用（堆積、纏結(jié)），使變形抗力增加.隨變形量增加，亞結(jié)構(gòu)細(xì)化隨變形量增加，空位密度增加幾何硬化：由晶粒轉(zhuǎn)動引起由于晶粒的轉(zhuǎn)動，當(dāng)塑性變形達到一定程度時，會使絕大部分晶粒的某一位向與變形方向趨于一致，這種現(xiàn)象稱變形織構(gòu)或擇優(yōu)取向。殘余內(nèi)應(yīng)力：塑性變形時，各部分不均勻變形引起的應(yīng)力?；貜?fù)是指在加熱溫度較低時，由于金屬中的點缺陷及位錯近距離遷移而引起的晶內(nèi)某些變化。回復(fù)退火又稱去應(yīng)力退火，常用于去除冷加工金屬件內(nèi)的殘余內(nèi)應(yīng)力。變形金屬被加熱到較高溫度時，由于原子活動能力增大，晶粒的形狀開始發(fā)生變化，由破碎拉長的晶粒變?yōu)橥暾牡容S晶粒。這種冷變形組織在加熱時重新徹底改變的過程稱再結(jié)晶。（與結(jié)晶的區(qū)別：沒有新相的生成）影響再結(jié)晶溫度的因素：1、 金屬的預(yù)先變形程度金屬預(yù)先變形程度越大，再結(jié)晶溫度越低。當(dāng)變形度達到一定值后，再結(jié)晶溫度趨于某一最低值，稱最低再結(jié)晶溫度。2、 金屬的純度金屬中的微量雜質(zhì)或合金元素，尤其高熔點元素起阻礙擴散和晶界遷移作用，使再結(jié)晶溫度顯著提高.3、 再結(jié)晶加熱速度和加熱時間提高加熱速度會使再結(jié)晶推遲到較高溫度發(fā)生；延長加熱時間，使原子擴散充分，再結(jié)晶溫度降低。生產(chǎn)中，把消除加工硬化的熱處理稱為再結(jié)晶退火。再結(jié)晶退火溫度比再結(jié)晶溫度高100~200°C。影響再結(jié)晶退火后晶粒度的因素：1、 加熱溫度和保溫時間加熱溫度越高，保溫時間越長，金屬的晶粒越粗大，加熱溫度的影響尤為顯著。2、 預(yù)先變形度冷熱加工的界限是以再結(jié)晶溫度來劃分的。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。金屬的斷裂：根據(jù)材料斷裂前所產(chǎn)生的宏觀塑性變形量大小確定斷裂類型，分為韌性斷裂與脆性斷裂。根據(jù)裂紋擴展路徑，分為穿晶斷裂與沿晶斷裂。韌性斷裂的特征是斷裂前發(fā)生明顯宏觀塑性變形，斷口呈暗灰色纖維狀。脆性斷裂的特征是無明顯宏觀塑性變形，斷口平齊而光亮，常呈人字紋或放射花樣金屬材料在靜載荷作用下的性能指標(biāo)：?:?剛度：材料受力時抵抗彈性變形的能力。剛度指標(biāo)為彈性模量E。?:?彈性：材料在載荷作用下產(chǎn)生變形，載荷去除后，變形可消失而恢復(fù)原狀的性能。???強度(塑變抗力)：材料在載荷作用下抵抗變形和破壞的能力。包括：屈服強度和抗拉強度。(拉伸過程中，出現(xiàn)載荷不增加或開始下降，而試樣還繼續(xù)伸長的現(xiàn)象稱屈服現(xiàn)象。抗拉強度b：材料斷裂前所承受的最大應(yīng)力值。)?塑性：材料受力破壞前可承受最大塑性變形的能力。???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。(常用檢測方法：布氏硬度HB、洛氏硬度HR和維氏硬度HV)?在接觸應(yīng)力長期反復(fù)作用下，零件的光滑接觸面會產(chǎn)生針狀或豆?fàn)畹陌伎?，或大面積的表面層壓碎，稱此為接觸疲勞。(常見的接觸疲勞失效形式包括：麻點剝落、淺層剝落和硬化層剝落。)雜質(zhì)元素對鋼材性能的影響：Mn和Si：煉鋼脫氧劑；溶于鐵，有固溶強化作用；Mn可減輕S的有害作用。S：不溶于Fe，而與鐵形成化合物FeS；FeS與Fe形成低熔點共晶物，且分布于晶間，溫度較高時，鋼材表現(xiàn)出熱脆性。Mn和S的親和性更大，可消除熱脆性，同時增加鋼材的切削性能。P：o-Fe中最大溶解度為1.2%；易偏析形成Fe3P，可是鋼的強度提高，但增加脆性；Fe3P使脆性轉(zhuǎn)折溫度急劇升高，引起鋼的冷脆性。⑷增加P含量可增加切削性；(5)與Cu同時存在時可提高耐蝕性。H，N和O：O和N溶入固體降低鋼的沖擊韌性并急劇提高脆性轉(zhuǎn)折溫度；微量的H引起氫脆；鋼的分類：按照化學(xué)成分：碳鋼與合金鋼碳鋼：1、低碳鋼Cwt.%<0.25%;2、 中碳鋼0.30%<Cwt.%<0.55%;3、 高碳鋼Cwt?％>0?6%。合金鋼：1、低合金鋼合金元素含量小于5wt.％;2、 中合金鋼合金元素含量為5-10wt.%;3、 高合金鋼合金元素含量大于10wt.%;按用途分1、 結(jié)構(gòu)鋼：構(gòu)件及機器零件用鋼；2、 工具鋼：刃具鋼、模具鋼和量具鋼；3、 特殊用途鋼：不銹鋼、耐磨鋼、耐熱鋼等。按冶煉方法分：沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼。按質(zhì)量等級分(根據(jù)S和P含量)1、 普通鋼：P為0.045-0.085%；S為0.055-0.065%；2、 優(yōu)質(zhì)鋼：P為0.035-0.04%；S為0.03-0.04%；3、 高級優(yōu)質(zhì)鋼：P為0.03-0.035%；S為0?02-0?03%。鋼的熱處理：將鋼在固態(tài)下以一定的方式進行加熱、保溫，然后采取合適的方式冷卻，讓其獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)和性能的工藝。只通過改變工件的組織來改變性能，而不改變其形狀。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：⑴調(diào)整硬度，便于切削加工。⑵消除內(nèi)應(yīng)力，防止加工中變形。⑶細(xì)化晶粒，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。正火：將鋼加熱到入^或Accm以上，保溫一定時間，在靜止的空氣中冷卻，得到細(xì)珠光體類型組織的熱處理工藝。目的⑴調(diào)整硬度利于切削、消除內(nèi)應(yīng)力、細(xì)化晶粒。⑵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(zhǔn)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。目的是為獲得馬氏體組織，提高鋼的性能?；鼗鹗侵笇⒋慊痄撝匦录訜岬较嘧凕c以下的某溫度保溫后冷卻的工藝。目的：減少或消除淬火內(nèi)應(yīng)力，防止變形或開裂。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。穩(wěn)定尺寸。表面淬火：將鋼件表面層加熱到臨界點以上溫度并急速冷卻。目的：使表面具有高的硬度、耐磨性和疲勞極限；心部在保持一定的強度、硬度的條件下，具有足夠的塑性和韌性。即表硬里韌。適用于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、摩擦和