工程材料基礎(chǔ)知識(shí)要點(diǎn)

第一章機(jī)械零件的失效分析一、根本要求本章主要介紹了機(jī)械零件在常溫靜載下的過量變形、在靜載和沖擊載荷下的斷裂、在交變載荷下的疲憊斷裂、零件的磨損失效和腐蝕失效以及在高溫下的蠕變變形和斷裂失效。要求學(xué)生駕馭全部?jī)?nèi)容。二、重點(diǎn)內(nèi)容零件的過量變形以及性能指標(biāo),如屈從強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、硬度等。零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂及性能指標(biāo)，如沖擊韌性、斷裂韌性等。零件在交變載荷下的疲憊斷裂、疲憊抗力指標(biāo)及影響因素。零件的磨損和腐蝕失效以及防止措施。零件在高溫下的蠕變變形和斷裂失效。三、難點(diǎn)斷裂韌性及衡量指標(biāo)，影響斷裂的因素。四、根本學(xué)問點(diǎn)第一節(jié)零件在常溫靜載下的過量變形、工程材料在靜拉伸時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變行為變形：材料在外力作用下產(chǎn)生的形態(tài)或尺寸的變更。彈性變形：外力去除后可復(fù)原變形。塑性變形：外力去除后不行復(fù)原。低碳鋼，正火、退火、調(diào)質(zhì)態(tài)的中碳鋼或低、中碳合金鋼和有些鋁合金及某些高分子材料都具有圖所示的應(yīng)力應(yīng)變行為。即在拉伸應(yīng)力的作用下的變形過程分為四個(gè)階段：彈性變形、屈從塑性變形、勻稱塑性變形、不勻稱集中塑性變形。圖三種類型材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線示意圖純金屬脆性材料高彈性材料圖低碳鋼拉伸時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線示意圖圖三種類型材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線示意圖純金屬脆性材料高彈性材料圖低碳鋼拉伸時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線示意圖、靜載試驗(yàn)材料性能指標(biāo)剛度：零構(gòu)件在受力時(shí)反抗彈性變形的實(shí)力。等于材料彈性模量及零構(gòu)件截面積的乘積。強(qiáng)度：材料反抗變形或者斷裂的實(shí)力，屈從強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度。彈性指標(biāo)：彈性比功。塑性指標(biāo)：伸長(zhǎng)率、斷面收縮率。硬度：布氏硬度（）、洛氏硬度（）、維氏硬度（）過量變形失效過量彈性變形抗力指標(biāo)：彈性模量或者切變模量。過量塑性變形抗力指標(biāo)：比例極限、彈性極限或者屈從強(qiáng)度。第二節(jié)零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂、根本概念斷裂：材料在應(yīng)力作用下分為兩個(gè)或兩個(gè)以上部分的現(xiàn)象。韌性斷裂：斷裂前發(fā)生明顯宏觀塑性變形。脆性斷裂：斷裂前不發(fā)生塑性變形，斷裂后其斷口齊平，由多數(shù)發(fā)亮的小平面組成。、沖擊韌性及衡量指標(biāo)圖三種鋼的沖擊韌性隨溫度變更曲線示意圖沖擊韌性：材料在沖擊載荷下汲取塑性變形功和斷裂功的圖三種鋼的沖擊韌性隨溫度變更曲線示意圖沖擊試驗(yàn)及衡量指標(biāo)：沖擊汲取功或沖擊韌度。工程材料的沖擊汲取功通常是在室溫測(cè)得，若降低試驗(yàn)溫度，在低溫下不同溫度進(jìn)展沖擊試驗(yàn)（稱之為低溫沖擊試驗(yàn)或系列沖擊試驗(yàn)），可以得到?jīng)_擊汲取功隨溫度的變更曲線，如圖所示。為韌脆轉(zhuǎn)變溫度：曲線上沖擊汲取功急劇變更的溫度。當(dāng)試驗(yàn)溫度低于時(shí)，沖擊汲取功明顯降低，材料由韌性狀態(tài)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，這種現(xiàn)象稱為低溫脆性。、斷裂韌性及衡量指標(biāo)斷裂韌度：是評(píng)定材料反抗脆性斷裂的力學(xué)性能指標(biāo)，指的是材料反抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的實(shí)力,單位：·或者·斷裂判據(jù)：<構(gòu)件平安；>構(gòu)件發(fā)生脆性斷裂；＝構(gòu)件發(fā)生低應(yīng)力脆性斷裂的臨界條件、影響脆性斷裂的因素確定材料斷裂類型的主要因素有：加載方式、材料本質(zhì)、溫度、加載速度、應(yīng)力集中及零件尺寸。加載方式不同，斷裂方式不同；一般降低溫度和增加加載速度都會(huì)引起材料催化；應(yīng)力集中變更了應(yīng)力狀態(tài)，σ↑，τ↓，α↓；單向拉伸α＝，而缺口拉伸試樣α<，易引起脆斷，應(yīng)力集中會(huì)引起材料脆化；薄板處于平面應(yīng)力狀態(tài)，α較大，厚板處于平面應(yīng)變狀態(tài)，α較小，易產(chǎn)生脆斷。第三節(jié)零件在交變載荷下的疲憊斷裂、根本概念交變載荷：載荷大小和方向隨時(shí)間發(fā)生周期變更的載荷。疲憊斷裂：零件在交變載荷下經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間工作而發(fā)生斷裂的現(xiàn)象稱為疲憊斷裂。、疲憊斷口的特點(diǎn)疲憊斷裂過程：裂紋萌生、疲憊裂紋擴(kuò)展、最終斷裂。圖疲憊曲線示意圖疲憊斷裂特征：）斷裂應(yīng)力低；）無明顯宏觀塑變；）斷口圖疲憊曲線示意圖、疲憊抗力指標(biāo)無裂紋構(gòu)件的疲憊抗力指標(biāo)：疲憊極限、過載長(zhǎng)久值、疲憊缺口敏感度。帶裂紋構(gòu)件的疲憊抗力指標(biāo)：疲憊裂紋擴(kuò)展門檻值Δ和裂紋擴(kuò)展速率。、影響疲憊抗力的因素載荷類型：拉壓、改變及旋轉(zhuǎn)彎曲等；材料本質(zhì)：不同材料有不同的疲憊曲線，σ、、、及不同；零件外表狀態(tài)：零件的外表缺陷（如裂紋、刀痕等）對(duì)其強(qiáng)度影響不大，但疲憊極限有顯著影響；工作溫度：↑σ↓σ↓，Δ↓，↑；腐蝕介質(zhì)：在腐蝕介質(zhì)作用下，σ↓，Δ↓，↑。第四節(jié)零件的磨損失效、磨損的根本概念磨損的定義：在摩擦過程中零件外表發(fā)生尺寸變更和物質(zhì)耗損的現(xiàn)象叫做磨損。、磨損的過程和機(jī)理粘著磨損：）定義：又稱咬合磨損，在滑動(dòng)摩擦條件下，摩擦副的接觸面發(fā)生金屬粘著，在隨后的相對(duì)滑動(dòng)中粘著處被破壞，有金屬屑粒被拉拽下來或者是金屬外表被擦傷的一種磨損形式。）過程：）粘著磨損的特點(diǎn)：磨損速度大；破壞嚴(yán)峻。）防止措施：合理選材，摩擦副配對(duì)材料選用硬度差較大的材料；進(jìn)步外表硬度；合理設(shè)計(jì)減小接觸壓應(yīng)力；減小外表粗糙度。磨粒磨損：）定義：又稱磨料磨損，在滑動(dòng)摩擦?xí)r零件外表存在硬質(zhì)磨粒，使磨面發(fā)生部分塑性變形，磨粒嵌入、磨粒切割金屬外表從而導(dǎo)致零件外表漸漸損耗的一種磨損。）過程：）防止措施：進(jìn)步外表硬度（從選材及材料外表處理方面）；削減磨粒數(shù)量（從工作狀況方面）。接觸疲憊（疲憊磨損，麻點(diǎn)磨損）：）定義：零件工作面作滾動(dòng)或滾動(dòng)加滑動(dòng)摩擦?xí)r，在交變接觸壓應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下引起的外表疲憊剝落破壞的現(xiàn)象。）過程：類似于疲憊斷裂，是裂紋萌生和擴(kuò)展過程。三種主要形式：麻點(diǎn)剝落、淺層剝落、硬化層剝落）主要防止措施：進(jìn)步材料硬度；進(jìn)步材料純度；進(jìn)步零件心部和外表強(qiáng)度；減小外表粗糙度。第五節(jié)零件的腐蝕失效、腐蝕的定義和分類腐蝕：材料外表和四周介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反響或者電化學(xué)反響所引起的外表損傷現(xiàn)象。分類：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。、腐蝕過程及防止化學(xué)腐蝕過程（以高溫氧化腐蝕為主），高溫氧化過程：）金屬失去電子成為金屬離子；）氧原子汲取電子成為氧離子；）金屬離子和氧離子結(jié)合為金屬氧化物基體金屬能否接著氧化，取決于氧化物薄膜是否致密。進(jìn)步鋼抗氧化實(shí)力：參加、、等元素，及氧結(jié)合形成致密的氧化物膜，防止基體金屬進(jìn)一步氧化。電化學(xué)腐蝕條件：金屬間存在電極電位差，并且互相接觸并處于互相聯(lián)通的電介質(zhì)溶液中形成微電池。過程：陽極：失去電子，?（被腐蝕）陰極：發(fā)生析氫反響或者吸氧反響特點(diǎn)：速度快、選擇性常見部分腐蝕：電偶腐蝕、小孔腐蝕、縫隙腐蝕、晶界腐蝕（不銹鋼）。應(yīng)力腐蝕：定義：零（構(gòu)件）在拉應(yīng)力和特定介質(zhì)結(jié)合作用下產(chǎn)生的低應(yīng)力脆斷現(xiàn)象。特點(diǎn)：拉應(yīng)力小；介質(zhì)腐蝕性弱；易無視、零件防止腐蝕的措施對(duì)于化學(xué)腐蝕：選擇抗氧化材料如耐熱鋼、高溫合金、陶瓷材料等，零件外表涂層。對(duì)于電化學(xué)腐蝕：選擇耐腐蝕材料；外表涂層；電化學(xué)愛護(hù)；加緩蝕劑。對(duì)于應(yīng)力腐蝕：減小拉應(yīng)力；去應(yīng)力退火；選擇高的材料；改善介質(zhì)條件。第六節(jié)零件在高溫下的蠕變變形和斷裂失效、材料在高溫下的力學(xué)行為）材料的強(qiáng)度隨溫度的上升而降低。）高溫下材料的強(qiáng)度隨時(shí)間的延長(zhǎng)而降低。）高溫下材料的變形量隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。蠕變：材料在長(zhǎng)時(shí)間恒應(yīng)力作用下緩慢產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象稱為蠕變。圖典型的蠕變曲線、評(píng)價(jià)材料高溫力學(xué)性能指標(biāo)蠕變極限：高溫長(zhǎng)期載荷作用下材料對(duì)塑性變形的抗力指標(biāo)稱為蠕變極限。表示方法：在規(guī)定溫度下使試樣產(chǎn)生規(guī)定穩(wěn)態(tài)蠕變速率的應(yīng)力值；給定溫度下，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)使試樣產(chǎn)生一定蠕變總變形量δ的應(yīng)力值長(zhǎng)久強(qiáng)度：材料在高溫長(zhǎng)期載荷作用下反抗斷裂的實(shí)力。用給定溫度和規(guī)定時(shí)間內(nèi)試樣發(fā)生斷裂時(shí)的應(yīng)力表示。、高溫下零件的失效和防止高溫下零件的失效形式：過量塑性變形（蠕變變形）、斷裂、磨損、氧化腐蝕等。防止措施：正確選材（選熔點(diǎn)高、組織穩(wěn)定的材料）；外表鍍硬鉻、熱噴涂鋁和陶瓷等第二章碳鋼一、根本要求本章主要介紹了純鐵的組織和性能、圖的分析和應(yīng)用、壓力加工對(duì)鋼的組織和性能的影響等內(nèi)容。通過本章的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生可以駕馭晶體構(gòu)造及晶體缺陷的根本概念、鐵碳合金的結(jié)晶過程分析及壓力加工對(duì)鋼的組織和性能的影等學(xué)問。二、重點(diǎn)內(nèi)容純鐵的結(jié)晶過程、純鐵的晶體構(gòu)造、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。鐵和碳的互相作用、鐵碳合金中的相和組織組成物。二元相圖的杠桿定律、相圖分析及應(yīng)用。壓力加工對(duì)鋼的組織和性能的影響。三、難點(diǎn)應(yīng)用杠桿定律計(jì)算碳鋼在室溫下的組織組成物和相組成物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。四、根本學(xué)問點(diǎn)第一節(jié)純鐵的組織和性能、過冷現(xiàn)象和過冷度純鐵結(jié)晶時(shí)，實(shí)際開場(chǎng)結(jié)晶溫度及理論結(jié)晶溫度之間的溫度差△（＝－），稱為過冷度。過冷度是一切物質(zhì)結(jié)晶的必要條件，液體冷速越快，過冷度越大，液體及固體間的自由能差△（＝－）越大，物質(zhì)結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力越大。圖純鐵的冷卻曲線（部分）圖液體和固體自由能隨溫度的變更、純鐵的結(jié)晶過程在液體中形成的穩(wěn)定微小晶體稱為晶核，純鐵的結(jié)晶過程是不斷形成晶核及晶核不斷長(zhǎng)大的過程。由一個(gè)晶核長(zhǎng)成的晶體稱作晶粒，由很多晶粒組成的晶體稱作多晶體。多晶體結(jié)晶時(shí)，冷卻速度越快、過冷度越大、形核數(shù)量越多、晶粒越細(xì)。金屬的晶粒越細(xì)，其強(qiáng)韌性越好。、晶體構(gòu)造根本概念晶體：指原子（離子或分子）在空間呈規(guī)則排列的物體。晶體構(gòu)造：指晶體中的原子（離子或分子）在空間的詳細(xì)排列。晶胞：是可以反映晶格中原子重復(fù)排列規(guī)律的最根本單元。金屬中常見的晶體構(gòu)造有：體心立方構(gòu)造、面心立方構(gòu)造和密排六方構(gòu)造。圖三種常見的金屬晶胞）體心立方晶胞）面心立方晶胞）密排六方晶胞晶體缺陷的根本概念根據(jù)晶體中原子排列不規(guī)則區(qū)域的尺寸大小，將晶體缺陷分為點(diǎn)缺陷、線缺陷和面缺陷。點(diǎn)缺陷：指原子排列的不規(guī)則區(qū)域在空間三個(gè)方向上尺寸都是很小的一種缺陷，如空位、間隙原子和置換原子。線缺陷：指原子排列的不規(guī)則區(qū)域在空間一個(gè)方向上尺寸很大，而在另外兩個(gè)方向尺寸是很小的一種缺陷，如刃型位錯(cuò)。面缺陷：指原子排列的不規(guī)則區(qū)域在空間兩個(gè)方向上尺寸很大，而在另外一個(gè)方向尺寸是很小的一種缺陷，如晶界、亞晶界。在點(diǎn)缺陷、線缺陷和面缺陷旁邊，原子都偏離了原來的平衡位置，使晶格發(fā)生畸變，對(duì)晶體的性能會(huì)產(chǎn)生明顯的影響。晶體缺陷越多，金屬?gòu)?qiáng)度越高。細(xì)晶強(qiáng)化是進(jìn)步金屬材料強(qiáng)度的重要方法。、純鐵的晶體構(gòu)造及同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變純鐵結(jié)晶完成后，固態(tài)純鐵在隨后的冷卻過程中還會(huì)發(fā)生兩次晶體構(gòu)造轉(zhuǎn)變。這種同一元素在固態(tài)下隨溫度變更而發(fā)生的晶體構(gòu)造轉(zhuǎn)變，稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。鐵碳合金正是因?yàn)榫哂型禺悩?gòu)轉(zhuǎn)變，所以才能通過熱處理來變更其內(nèi)部構(gòu)造，變更其性能。第二節(jié)鐵碳合金中的相和組織組成物、鐵和碳形成固溶體固溶體：是溶質(zhì)原子溶入溶劑中形成的勻稱晶體。溶質(zhì)和溶劑的原子尺寸相差較小時(shí)，兩者之間可以形成置換固溶體。溶質(zhì)和溶劑的原子尺寸相差很大時(shí)，兩者之間可以形成間隙固溶體。碳溶于α中形成的間隙固溶體，稱為鐵素體，以α或表示。碳溶于γ中形成的間隙固溶體，稱為奧氏體，以γ或表示。由于形成固溶體時(shí)溶劑晶格能產(chǎn)生畸變，所以便會(huì)導(dǎo)致材料強(qiáng)度、硬度上升，塑性、韌性降低。固溶強(qiáng)化：指通過形成固溶體而導(dǎo)致的材料強(qiáng)度上升現(xiàn)象。及加工硬化、細(xì)晶強(qiáng)化一樣，固溶強(qiáng)化也是進(jìn)步材料強(qiáng)度的重要方法。、碳和鐵形成化合物當(dāng)碳在和中的含量超過了碳的溶解度極限時(shí)，碳原子便會(huì)及鐵原子形成滲碳體。滲碳體：含碳量為，具有正交晶體構(gòu)造。特點(diǎn)：熔點(diǎn)高、硬而脆，塑性幾乎等于零。滲碳體對(duì)鐵碳合金性能的影響，及其形態(tài)有關(guān)。當(dāng)滲碳體以細(xì)小的片狀或球狀出現(xiàn)時(shí)，對(duì)鐵碳合金具有強(qiáng)化作用。、鐵碳合金中的相和組織組成物系統(tǒng)中具有同一聚集狀態(tài)、同一化學(xué)成分、同一構(gòu)造并以界面互相隔開的勻稱組成部份被稱為相。、和是鐵碳合金中的根本相。這些可獨(dú)立存在的根本相，以及由這些根本相所組成的混合物，又可稱為是鐵碳合金的組織組成物。組織組成物：是指構(gòu)成顯微組織的獨(dú)立部份。、相圖的根本概念相圖是表示合金在緩慢冷卻的平衡狀態(tài)下其所含的相或組織及溫度以及成分之間關(guān)系的一種圖形。勻晶轉(zhuǎn)變：是指從液相中干脆結(jié)晶出單相固溶體的轉(zhuǎn)變。、二元相圖的杠桿定律見圖，設(shè)合金的總質(zhì)量為，在溫度時(shí)液相的質(zhì)量為，固溶體的質(zhì)量為α，則有：α＝。由于合金中所含鎳的質(zhì)量等于液相中鎳的質(zhì)量及固溶體中鎳的質(zhì)量之和,而有：αα＝,所以，由以上兩式聯(lián)解，就能得到兩相相對(duì)質(zhì)量的計(jì)算公式為：＝（α）（α）＝α＝（）（α）＝或α注：杠桿定律只適用于兩相區(qū)圖杠桿定律的證明和力學(xué)比方、相圖分析圖相圖見圖，點(diǎn)的連線是鐵碳合金的液相線，點(diǎn)的連線是碳碳合金的固相線。在線上發(fā)生的轉(zhuǎn)變稱為.包晶轉(zhuǎn)變，所謂包晶轉(zhuǎn)變：是指由一定成分的液相和一定成分的固相互相作用而生成另一個(gè)一定成分的固相的轉(zhuǎn)變。反響式為：包晶轉(zhuǎn)變只能在含碳為～的鐵碳合金中發(fā)生，其中，只有點(diǎn)成分的鐵碳合金經(jīng)包晶轉(zhuǎn)變后可以獲得單一的奧氏體。在線上發(fā)生的轉(zhuǎn)變稱為共晶轉(zhuǎn)變，所謂共晶轉(zhuǎn)變：是指由一定成分的液一樣時(shí)轉(zhuǎn)變成兩種一定成分的固相的轉(zhuǎn)變。反響式為：共晶轉(zhuǎn)變只能在含碳為～的鐵碳合金中發(fā)生，其中，只有點(diǎn)成分的鐵碳合金經(jīng)共晶轉(zhuǎn)變后可以獲得單一的萊氏體。在線上發(fā)生的轉(zhuǎn)變稱為共析轉(zhuǎn)變，所謂共析轉(zhuǎn)變：是指由一定成分的固一樣時(shí)轉(zhuǎn)變成兩種一定成分的新固相的轉(zhuǎn)變。反響式為：線又稱線，全部含碳﹥的鐵碳合金冷卻至這條線上時(shí)都會(huì)發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，其中只有含碳為的鐵碳合金經(jīng)共析轉(zhuǎn)變后可以獲得單一的珠光體。線：又稱線，是冷卻時(shí)中開場(chǎng)折出，加熱時(shí)全部溶入到中的轉(zhuǎn)變線。線：是碳在中的溶解度線，又稱線。線，是碳在中的溶解度線。、鐵碳合金的分類根據(jù)鐵碳合金的含碳量及其室溫平衡組織的不同，鐵碳合金可分為三類。①工業(yè)鈍鐵（﹤）—室溫組織是鐵素體和少量三次滲碳體。②鋼（為～）。其中：亞共析鋼（﹤）—室溫組織是鐵素體和珠光體。共析鋼（為）—室溫組織是珠光體。過共析鋼（﹥）—室溫組織是珠光體和二次滲碳體。③白口鑄鐵（為～），其中：亞共晶白口鑄鐵（﹤）—室溫組織是珠光體、二次滲碳體和萊氏體。共晶白口鑄鐵（為）—室溫組織是萊氏體過共晶白口鑄鐵（﹥）—室溫組織是萊氏體和一次滲碳體。、典型合金的結(jié)晶過程分析①為的亞共析鋼→δ→→→→②為的共析鋼③為的過共析鋼④共晶白口鑄鐵、含碳量對(duì)力學(xué)性能的影響滲碳體是鐵碳合金中的強(qiáng)化相。隨著含碳量的增加，滲碳體含量的增多，鋼的強(qiáng)度、硬度增加，塑性、韌性降低。當(dāng)含碳量大于時(shí)，由于網(wǎng)狀二次滲碳體的出現(xiàn)，使鋼的強(qiáng)度又會(huì)降低。、碳對(duì)鐵碳合金平衡組織的影響隨著含碳量的增加，鐵碳合金的組織發(fā)生以下變更：工業(yè)純鐵亞共析鋼共析鋼過共析鋼亞共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵隨著含碳量的增加，滲碳體分布和形態(tài)發(fā)生以下變更：沿鐵素體晶界分布的薄片狀Ⅲ→分布在鐵素體內(nèi)的層片狀共析→沿奧氏體晶界分布的網(wǎng)狀Ⅱ→作為萊氏體基體的共晶→分布在萊氏體上的粗大片狀Ⅰ。、碳對(duì)鐵碳合金性能的影響圖碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)緩冷碳鋼力學(xué)性能的影響珠光體是由鐵素體和滲碳體所組成的兩相組織，兼有鐵素體和滲碳體的優(yōu)點(diǎn)，既有較高的強(qiáng)度和硬度，又有良好的塑性和韌性。滲碳體是鐵碳合金中的強(qiáng)化相，當(dāng)滲碳體是以細(xì)小的片狀分布在鐵素體上時(shí)，對(duì)碳鋼具有強(qiáng)化作用。隨著碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，珠光體含量的增多，滲碳體含量的增加，碳鋼的強(qiáng)度、硬度增加，塑性、韌性降低。當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于，鋼中出現(xiàn)網(wǎng)狀Ⅱ，由于鋼的性能就會(huì)惡化，所以鋼的強(qiáng)度又會(huì)降低（見圖）。、相圖.的實(shí)際應(yīng)用在實(shí)際應(yīng)用中，相圖具有以下作用：①能為選材供應(yīng)成分根據(jù)由于相圖可以反映碳鋼的成分和組織的關(guān)系，而鋼的組織及鋼的性能之間又有著嚴(yán)密的聯(lián)絡(luò)，所以，根據(jù)零件的不同性能要求，可分別選用低碳鋼、中碳鋼或高碳鋼為制造材料。根據(jù)不同要求，就可選用適當(dāng)成分的鋼種。②能為制定熱加工工藝供應(yīng)根據(jù)由于液相線和固相線的間隔越小，合金的鑄造性能越好，鋼在單相奧氏體相區(qū)內(nèi)鍛造性能最好，所以，由相圖可知，共晶成分的合金鑄造性能最好，鋼在奧氏體相區(qū)內(nèi)進(jìn)展鍛造最好（見圖）圖相圖及鑄鍛工藝的關(guān)系、鋼中常存雜質(zhì)元素對(duì)鋼的性能影響①、的影響當(dāng)大部分、元素都能固溶于鐵素體中時(shí)，，、是鋼中的有益的元素，它們的存在因能產(chǎn)生固溶強(qiáng)化而可以進(jìn)步鋼的強(qiáng)度。②、的影響在鋼中可以形成熔點(diǎn)為℃并分布在奧氏體晶界上的共晶體，能導(dǎo)致的鋼的脆性增大，能顯著降低鋼的韌性，特殊是能顯著降低鋼的低溫韌性，所以，、都是鋼中的有害元素。由導(dǎo)致的鋼的脆性增大現(xiàn)象，被稱為熱脆。由引起的鋼的低溫脆性增大現(xiàn)象，被稱為冷脆。③的影響微量的溶入鋼中，就會(huì)導(dǎo)致鋼的脆性增大。也是鋼中的有害元素。由導(dǎo)致的鋼的脆性增大現(xiàn)象，被稱為的氫脆，④的影響能引起鋼的應(yīng)變時(shí)效而能導(dǎo)致鋼的強(qiáng)度上升、脆性增大。的存在，對(duì)鍋爐、化工容器等平安性能要求較高的構(gòu)件是不利的。應(yīng)變時(shí)效，是指冷變形低碳鋼在室溫放置或加熱一定時(shí)間后所出現(xiàn)的強(qiáng)度上升，塑性、韌性降低現(xiàn)象。、鋼錠的組織和缺陷根據(jù)鋼液澆鑄前的脫氧狀況和鋼錠凝固時(shí)析出一氧化碳的程度，可把鋼錠分為冷靜鋼錠、沸騰鋼錠和半冷靜鋼錠。冷靜鋼錠的組織為三個(gè)區(qū)，分別是.表層細(xì)晶區(qū)、柱狀晶區(qū)和中心等軸晶區(qū)（見圖）。圖冷靜鋼錠宏觀組織示意圖參加有效的變質(zhì)劑為人工晶核或采納機(jī)械攪拌等方法使形核勻稱化，可使鋼錠獲得勻稱細(xì)小的等軸晶組織而能改善鋼的性能。、冷靜鋼錠的缺陷鋼錠中常見的組織缺陷有縮孔、疏松、成分偏析和氣泡?？s孔：是鋼錠凝固時(shí)由集中體積收縮所引起的一種組織缺陷。疏松：是鋼錠凝固時(shí)由分散體積收縮所造成的一種組織缺陷。區(qū)域偏析：是指鋼錠不同部位化學(xué)成分不同的現(xiàn)象。氣泡：鋼液凝固時(shí)因有一部分氣體來不及逸出便會(huì)以氣泡形式留在鋼中。鋼錠在運(yùn)用前須經(jīng)壓力加工消退缺陷，以改善其組織，進(jìn)步其性能。、冷加工對(duì)鋼的組織和性能的影響①晶體的滑移滑移線：是滑移面及試樣外表形成的交線?；茙В菏怯删哂泄餐品较虻娜舾蓚€(gè)滑移面發(fā)生滑移并逸出試樣外表時(shí)所留下的痕跡（見圖）。滑移是塑性變形的根本形式。滑移的機(jī)理是位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)。圖滑移線和滑移帶示意圖②塑性變形導(dǎo)致的組織變更對(duì)變形的阻礙作用依次為：片狀﹥球狀，細(xì)片狀﹥粗片狀。隨著碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，含量的增多，碳鋼的形變抗力增大。當(dāng)以網(wǎng)狀形態(tài)出現(xiàn)時(shí)，對(duì)變形的阻礙作用最大，會(huì)使鋼的脆性增加。③塑性變形導(dǎo)致的性能變更加工硬化：指由塑性變形導(dǎo)致的材料強(qiáng)度、硬度上升，塑性、韌性降低現(xiàn)象。加工硬化具有以下技術(shù)意義：是進(jìn)步金屬材料強(qiáng)度的一種重要方法;能使金屬的各種冷成型工藝得以進(jìn)展；能防止零件的偶爾過載斷裂。形變織構(gòu)：指通過塑性變形而使各晶粒內(nèi)原子排列位向趨于一樣的現(xiàn)象。圖工業(yè)純鐵的織構(gòu)示意圖宏觀剩余內(nèi)應(yīng)力：是由金屬各部位變形不勻稱所引起的一種內(nèi)應(yīng)力。微觀剩余內(nèi)應(yīng)力：是晶粒間變形不勻稱所引起的一種內(nèi)應(yīng)力。剩余內(nèi)應(yīng)力會(huì)造成零件形態(tài)及尺寸不穩(wěn)定，會(huì)降低金屬的耐腐蝕性能。剩余壓應(yīng)力能顯著進(jìn)步零件的疲憊強(qiáng)度。、冷變形鋼在加熱過程中組織和性能的變更圖變形金屬在不同加熱溫度時(shí)組織和性能變更示意圖加熱溫度較低時(shí)，變形金屬的組織和力學(xué)性能沒有明顯變更，但剩余內(nèi)應(yīng)力明顯降低、電阻明顯下降。這一性能變更階段稱為變形金屬的回復(fù)。由于經(jīng)回復(fù)后，變形金屬的剩余內(nèi)應(yīng)力能明顯降低，所以利用回復(fù)現(xiàn)象對(duì)冷變形金屬進(jìn)展去應(yīng)力退火，可以到達(dá)穩(wěn)定零件尺寸的目的。加熱溫度較高時(shí)，變形金屬的強(qiáng)度顯著降低，塑性顯著進(jìn)步，加工硬化效果會(huì)徹底消退。變形金屬的組織由破裂的、被拉長(zhǎng)的或被壓扁的變形晶粒變成細(xì)小的無變形的等軸晶粒的過程稱為再結(jié)晶。由于再結(jié)晶可以消退加工硬化，所以利用再結(jié)晶退火能復(fù)原變形金屬的塑性。再結(jié)晶完畢后，接著上升加熱溫度或延長(zhǎng)加熱時(shí)間，會(huì)出現(xiàn)晶粒長(zhǎng)大的現(xiàn)象，金屬的強(qiáng)度和韌性隨著晶粒的長(zhǎng)大而降低。圖再結(jié)晶晶粒大小及冷變形度的關(guān)系金屬的變形度對(duì)再結(jié)晶晶粒大小有明顯的影響，臨界變形度：指再結(jié)晶晶粒極度長(zhǎng)大所對(duì)應(yīng)的變形度。為保證變形金屬再結(jié)晶后可以獲得細(xì)小的晶粒，應(yīng)避開在臨界變形度旁邊對(duì)金屬進(jìn)展冷加工。、熱變形加工熱加工：指在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)展的不會(huì)造成加工硬化的壓力加工。熱加工主要具有以下作用：①變更工件的形態(tài)和尺寸；②改善鋼的組織，進(jìn)步鋼的性能。即通過消退鑄造缺陷，細(xì)化鋼的晶粒，改善鋼中的夾雜物分布，能進(jìn)步鋼的機(jī)械性能。、碳鋼的分類按含碳量分類，碳鋼分為：低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。按鋼中的、含量分類，碳鋼分為：一般碳鋼、優(yōu)質(zhì)碳鋼和高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳鋼。按用處分類，碳鋼分為：碳素構(gòu)造鋼和碳素工具鋼。按冶煉方法分類，碳鋼分為：冷靜鋼、沸騰鋼和半冷靜鋼。第三章鋼的熱處理一、根本要求本章主要介紹了鋼的熱處理的根本學(xué)問、一般熱處理、外表熱處理以及特種熱處理工藝及應(yīng)用。要求學(xué)生駕馭鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變、過冷奧氏體等溫冷卻轉(zhuǎn)變、淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變、一般熱處理及外表熱處理工藝及應(yīng)用。一般理解鋼的特種熱處理。二、重點(diǎn)內(nèi)容、鋼的熱處理的根本學(xué)問；、鋼的一般熱處理。三、難點(diǎn)奧氏體化、過冷奧氏體轉(zhuǎn)變及淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變。四、根本學(xué)問點(diǎn)在固態(tài)下通過加熱、保溫柔冷卻的方法，變更鋼的組織，從而獲得所需性能的工藝稱為鋼的熱處理。第一節(jié)鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變、奧氏體的形成將共析鋼、亞共析鋼和過共析鋼分別加熱到、和以上時(shí)，都會(huì)完全轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體組織，這種加熱轉(zhuǎn)變稱為奧氏體化。）共析鋼的奧氏體的形成過程奧氏體的形成過程包括：形核、長(zhǎng)大、殘留滲碳體溶解和奧氏體勻稱化四步。形核：α和的相界面最易于形核，通過同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變?chǔ)痢煤偷娜芙鈦韺?shí)現(xiàn)。長(zhǎng)大：一旦形核，γ則向α和方向長(zhǎng)大，此過程同樣通過同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變?chǔ)痢煤偷娜芙鈦韺?shí)現(xiàn)。殘留滲碳體溶解：由于同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變?chǔ)痢玫乃俣缺群拖颚弥腥芙獾乃俣瓤?，所以，同素異?gòu)轉(zhuǎn)變完成后，還一部分碳化物（殘留碳化物）尚未溶解，它會(huì)在隨后的加熱過程中接著向奧氏體中溶解。奧氏體勻稱化：殘留碳化物溶解完畢后，γ的成分是不勻稱的，原來α處含碳量低，而原來處含碳量高。只有經(jīng)足夠長(zhǎng)的保溫時(shí)間，才能通過的擴(kuò)散形成勻稱的γ等軸晶。）影響γ形成的因素影響因素有：加熱溫度、加熱速度、鋼的原始組織、碳含量、合金元素。）亞共析鋼和過共析鋼的γ形成過程亞共析鋼和過共析鋼中的γ形成過程同共析鋼是一樣的。此外，其γ化過程中還分別發(fā)生先共析鐵素體的奧氏體化和先共析二次滲碳體的溶解過程。、奧氏體晶粒大小）奧氏體的實(shí)際晶粒度在實(shí)際熱處理加熱條件下得到的奧氏體晶粒大小稱為奧氏體實(shí)際晶粒大小或奧氏體實(shí)際晶粒度。）奧氏體的本質(zhì)晶粒度本質(zhì)晶粒度表示鋼在加熱時(shí)奧氏體晶粒長(zhǎng)大傾向的大小，并不表示奧氏體實(shí)際晶粒的大小。用脫氧或含有、、等元素的鋼為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼，而用、脫氧的鋼則為本質(zhì)粗晶粒鋼。第二節(jié)奧氏體轉(zhuǎn)變圖過冷奧氏體：在臨界溫度（、、）以下尚未發(fā)生轉(zhuǎn)變的不穩(wěn)定的奧氏體。奧氏體轉(zhuǎn)變圖：描繪過冷奧氏體的“溫度時(shí)間轉(zhuǎn)變”三者間關(guān)系的曲線。、過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變（）奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖（圖、曲線）的建立（）奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖的分析）孕育期和轉(zhuǎn)變速度隨等溫溫度而變更由于過冷度增大，相變驅(qū)動(dòng)力增大，在“鼻溫”時(shí)γ轉(zhuǎn)變的孕育期最短，轉(zhuǎn)變速度最快；而在“鼻溫”以下溫度時(shí)，隨溫度的降低，原子的活動(dòng)實(shí)力下降，故孕育期增長(zhǎng)，轉(zhuǎn)變速度變慢。）轉(zhuǎn)變類型隨等溫溫度而變更（）型轉(zhuǎn)變（～）（）型轉(zhuǎn)變（～）（）型轉(zhuǎn)變（～）、過冷γ等溫轉(zhuǎn)變過程及產(chǎn)物過冷γ等溫轉(zhuǎn)變圖（曲線）如下圖所示。圖過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變示意圖）珠光體轉(zhuǎn)變?cè)凇婧銣叵?，過冷γ發(fā)生轉(zhuǎn)變，產(chǎn)物為層片狀組織。不同轉(zhuǎn)變溫度下層片大小及間隔不同，據(jù)此可將轉(zhuǎn)變產(chǎn)物分為：珠光體：℃索氏體：℃托氏體：℃、、無本質(zhì)區(qū)分，只有形態(tài)上的粗細(xì)之分，較粗、較細(xì)、更細(xì)。、、通稱型組織，組織越細(xì)，強(qiáng)度、硬度越高，塑、韌性越好。）貝氏體（）轉(zhuǎn)變貝氏體：過飽和鐵素體和的機(jī)械混合物。轉(zhuǎn)變也是形核及長(zhǎng)大的過程。首先沿奧氏體晶界形成過飽和鐵素體晶核并長(zhǎng)大，隨后在這種鐵素體中析出細(xì)小的滲碳體。不同溫度下產(chǎn)生的的形態(tài)不同：℃形成的稱為上、形成的稱為下。上呈羽毛狀，由互相平行的過飽和鐵素體和分布在片間的斷續(xù)細(xì)小的滲碳體組成。硬度高，可達(dá)，但因鐵素體片粗大且平行分布，同時(shí)晶間有脆性的滲碳體，故塑、韌性差，應(yīng)用少。下呈針葉狀，由針葉狀過飽和鐵素體和彌散分布在其中的極細(xì)小的滲碳體組成。硬度高，強(qiáng)度高，耐磨性好，塑性、韌性高，具有良好的綜合力學(xué)性能。消費(fèi)中“等溫淬火”的目的就是為了得到下組織）馬氏體（）轉(zhuǎn)變（）馬氏體轉(zhuǎn)變過程轉(zhuǎn)變溫度低，不能擴(kuò)散。γ→α，完全保存在中，引起過飽和。又稱碳過飽和鐵素體。轉(zhuǎn)變產(chǎn)生體積膨脹，會(huì)造成較大的內(nèi)應(yīng)力及變形。（）馬氏體的形態(tài)片狀馬氏體：呈雙凸透鏡狀，高碳、孿晶，強(qiáng)度高，塑韌性低板條馬氏體：呈瘦長(zhǎng)板條狀，低碳，強(qiáng)度高，塑韌性好。>的鋼淬火后,幾乎全部為片；<的鋼淬火后,根本上全部為板條；<<的鋼淬火后，為兩種的混合物。、影響奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖的主要因素）含Ｃ量的影響亞共析鋼及過共析鋼的過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變及共析鋼一樣，亦分為高溫型轉(zhuǎn)變、中溫型轉(zhuǎn)變和低溫型轉(zhuǎn)變。但在型轉(zhuǎn)變之前，亞共析鋼有鐵素體的析出，過共析鋼有析出。亞共析鋼：↑，曲線右移；過共析鋼：↑，曲線左移；共析鋼過冷奧氏體最穩(wěn)定（曲線最靠右）。）合金元素的影響合金元素對(duì)曲線的影響是困難的，幾乎除外，全部溶入奧氏體中的合金元素均使曲線右移。除、外，溶入奧氏體的合金元素都使曲線上的、點(diǎn)降低。過冷奧氏體的連續(xù)轉(zhuǎn)變圖（圖）圖過冷奧氏體的連續(xù)轉(zhuǎn)變示意圖曲線位于曲線右下方，轉(zhuǎn)變溫度更低，時(shí)間更長(zhǎng)；共析鋼及過共析鋼的曲線中無型轉(zhuǎn)變，而多了一條轉(zhuǎn)變終止線；亞共析鋼在連續(xù)冷卻時(shí)在一定溫度范圍內(nèi)過冷會(huì)部分轉(zhuǎn)變?yōu)椤Ｓ捎谇€測(cè)定比擬困難，實(shí)際熱處理中常參照曲線來定性估計(jì)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變過程。第三節(jié)鋼的一般熱處理鋼制零件在制造過程中至少都要進(jìn)展一次熱處理。鋼的一般熱處理是將工件加整體進(jìn)展加熱、保溫柔冷卻，以期獲得勻稱的組織和性能和一種操作。包括：退火、正火、淬火和回火四種工藝。、鋼的退火將鋼件加熱到臨界溫度（、、）以上（有時(shí)以下）保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝稱退火。常用的有完全退火、球化退火和去應(yīng)力退火等。）完全退火加熱至以上，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻到℃后出爐冷卻。應(yīng)用：亞共析鋼和合金鋼的鑄、鍛、及熱軋型材，也可以用于焊件。目的：改善組織、細(xì)化晶粒，降低硬度，改善切削加工性。常作為對(duì)強(qiáng)度要求不高的零件的最終熱處理，或重要零件的預(yù)先熱處理。）球化退火加熱至以上，保溫一定時(shí)間，使鋼的（碳化物）趨于球化，然后緩慢冷卻到℃后出爐冷卻。應(yīng)用：共析鋼和過共析鋼及合金鋼。目的：降低硬度，改善切削加工性能，并為淬火作組織打算。）去應(yīng)力退火把鋼件加熱到～℃，保溫一定時(shí)間，隨爐冷卻至℃后出爐。應(yīng)用：鑄件、鍛件、焊件、冷沖壓件及機(jī)加工件。目的：消退剩余應(yīng)力，以防止零件變形或產(chǎn)生裂紋。、鋼的正火將工件加熱至奧氏體區(qū)，保溫一定時(shí)間后，出爐空冷的熱處理工藝稱為正火。應(yīng)用：一般構(gòu)造件作為最終熱處理；低、中碳鋼作為預(yù)先熱處理，改善切削加工性能；過共析鋼消退網(wǎng)狀滲碳體。目的：細(xì)化組織，適當(dāng)進(jìn)步硬度和強(qiáng)度。選擇退火或正火工藝時(shí)應(yīng)考慮以下因素：（）改善切削加工性能低碳鋼：硬度低，粘刀，選擇正火；高碳鋼：硬度高，難切削，選擇退火；中碳鋼：退火、正火皆可。（）運(yùn)用性能一般構(gòu)造件，以正火作為最終熱處理，以細(xì)化晶粒，進(jìn)步力學(xué)性能；形態(tài)困難的構(gòu)造件，采納退火作為最終熱處理，以削除應(yīng)力防止裂紋。（）經(jīng)濟(jì)性正火周期短，耗能少，操作簡(jiǎn)便，盡量以正火代替退火。、鋼的淬火將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫后快速冷卻獲得的熱處理工藝稱為淬火。）目的獲得組織，進(jìn)步工件的強(qiáng)度和硬度。）淬火介質(zhì)（）志向的淬火冷卻速度高溫慢冷，中溫快冷，低溫慢冷。（）常用淬火介質(zhì)水、鹽水、油）常用淬火方法單液淬火、雙液淬火、分級(jí)淬火、等溫淬火）鋼的淬透性（）淬透性及其測(cè)定鋼件淬火時(shí)，表層干脆及淬火介質(zhì)接觸，冷卻速度快；而心部則要靠熱傳導(dǎo)通過表層來散熱，冷卻速度慢。因此鋼件表層得到，而心部只能獲得部分，甚至完全得不到。由鋼件外表到半Ｍ層的區(qū)域稱為淬硬層，其深度稱淬硬層深度。常用的測(cè)定淬透性的方法有：臨界直徑法和頂端淬火法。（）影響淬透性的主要因素合金元素、含碳量。、鋼的回火將淬火后的鋼重新加熱到以下某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝稱為回火?；鼗鸬哪康模合舜慊饝?yīng)力，降低鋼的脆性；穩(wěn)定工件尺寸；獲得工件所要求的組織和性能。）淬火鋼回火時(shí)組織和性能的變更（）組織變更回火溫度～℃，以ε碳化物形式析出，彌散分布、極細(xì)、粒狀，及保持共格關(guān)系的薄片，其晶體構(gòu)造為正交晶格，分子式為，此時(shí)組織為回火Ｍ?；鼗饻囟取妫纸馐沟皿w積↓，殘留奧氏體分解了過飽和鐵素體＋碳化物?；鼗饻囟取妫R氏體分解完成。鐵素體中含碳量降低到正常飽和狀態(tài)，ε碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)闃O細(xì)的顆粒狀滲碳體?；鼗饻囟仍凇嬉陨?，滲碳體顆粒聚集長(zhǎng)大并形成球狀，鐵素體發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶。（）性能變更隨回火溫度上升，硬度、強(qiáng)度降低，塑性、韌性上升。）回火各類及應(yīng)用（）低溫回火（～℃）組織：回火。性能：高硬度、強(qiáng)度。應(yīng)用：高碳鋼和高碳合金鋼工具鋼制造的工模具和滾動(dòng)軸承。（）中溫回火（～℃）組織：回火。性能：較高的韌性和高的彈性及屈從強(qiáng)度。應(yīng)用：彈簧。（）高溫回火（～℃）組織：回火。性能：良好的綜合力學(xué)性能。應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械零件。第四節(jié)鋼的外表熱處理、外表淬火將工件外表快速加熱到奧氏體區(qū)，在熱量尚未傳到材料心部時(shí)馬上快速冷卻，使其外表得到一定深度的淬硬層，而心部仍保持原始組織的一種部分淬火方法。常用的外表淬火方法有：焰加熱外表淬火、感應(yīng)加熱外表淬火、激光加熱外表淬火。、鋼的化學(xué)熱處理將工件置于一定的化學(xué)介質(zhì)中，通過加熱、保溫柔冷卻，使介質(zhì)中的某些元素滲入到工件表層，以變更表層的化學(xué)成份和組織，從而使工件外表具有及心部不同的性能的一種熱處理工藝。及外表淬熾熱處理相比，化學(xué)熱處理不僅使工件外表及心部的組織不同，且成份亦不同。最常用的外表化學(xué)熱處理有：滲碳、滲氮、碳氮共滲第五節(jié)鋼的特種熱處理、真空熱處理；、可控氣氛熱處理；、形變熱處理第四章合金鋼一、根本要求本章概要敘述了合金元素在鋼中的作用，合金鋼的分類。主要介紹了工程上常用的合金構(gòu)造鋼、合金工具鋼和特殊性能鋼。要求學(xué)生駕馭主要合金元素在鋼中的作用，熟識(shí)合金鋼的分類，重點(diǎn)駕馭低合金高強(qiáng)度構(gòu)造鋼、不銹鋼和鎳基合金的成分、組織、性能特點(diǎn)。一般理解合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼、軸承鋼、超高強(qiáng)度鋼、合金工具鋼、耐熱鋼和高溫合金、低溫鋼的性能、熱處理和應(yīng)用。二、重點(diǎn)內(nèi)容、合金元素在鋼中的作用，存在形式。、低合金高強(qiáng)度鋼的成分、組織、性能特點(diǎn)及其熱處理。、不銹鋼和鎳基合金的成分、組織、性能特點(diǎn)及用處。三、難點(diǎn)第一次回火脆性和第二次回火脆性的防止。四、根本學(xué)問點(diǎn)第一節(jié)概述、合金元素在鋼中的作用（八大作用）作用主要元素細(xì)化晶粒、、、、進(jìn)步淬透性除以外，如、、、進(jìn)步回火抗力、、、固溶強(qiáng)化、、、、、、、、第二相強(qiáng)化、、、擴(kuò)大相、、、擴(kuò)大相、、、、、、形成致密氧化膜、、、、、、重點(diǎn)是、、占了六大作用，另外兩個(gè)作用一個(gè)是細(xì)晶，一個(gè)是擴(kuò)大。、合金元素在鋼中存在的形式（三種）固溶體、化合物和游離態(tài)。、第一類回火脆性一般認(rèn)為低溫回火脆性是由于分解時(shí)沿板條或片的界面析出斷續(xù)的薄殼狀碳化物，降低了晶界的斷裂強(qiáng)度，使之成為裂紋擴(kuò)展的途徑，因此導(dǎo)致脆性斷裂。防止第一類回火脆性的措施是避開在℃～℃回火。、第二類回火脆性第二類回火脆性是在回火過程中、、在Ａ晶界偏聚而引起的脆化現(xiàn)象。防止第二類回火脆性措施有兩個(gè)：）參加、等能劇烈阻擋或延緩雜質(zhì)元素在Ａ晶界的偏聚。）℃～℃回火快冷、合金鋼的分類及其牌號(hào)分類：合金構(gòu)造鋼、合金工具鋼和特殊性能鋼的分類第二節(jié)合金構(gòu)造鋼、合金構(gòu)造鋼的分類、應(yīng)用應(yīng)用：最為廣泛分類：低合金高強(qiáng)度鋼、合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼、軸承鋼、超高強(qiáng)度鋼等.、低合金高強(qiáng)度鋼）簡(jiǎn)介又稱低合金高強(qiáng)度鋼廣泛用于制造在大氣和海洋工作的大型焊接構(gòu)造件，如橋梁、車輛、船舶、輸油氣管、壓力容器等。）成分及性能特點(diǎn)主要合金元素：、、、、、、等作用：強(qiáng)化，細(xì)化晶粒，從而進(jìn)步鋼的強(qiáng)度，、還可以進(jìn)步鋼的耐大氣腐蝕抗力。）典型牌號(hào)、、等、合金滲碳鋼）簡(jiǎn)介是指經(jīng)過滲碳熱處理后運(yùn)用的低碳合金鋼。主要用于制造在摩擦力、交變接觸應(yīng)力和沖擊波條件下工作的零件。如齒輪：外表要求高的硬度和耐磨性及高的接觸疲憊強(qiáng)度，心部則要求良好的韌性。）成分及性能特點(diǎn)～，保證零件心部足夠的韌性。加、、、，進(jìn)步鋼的淬透性。加、、、形成特殊碳化物，阻擋增長(zhǎng)。）典型牌號(hào)低淬透性：、中淬透性：、高淬透性：、合金調(diào)質(zhì)鋼）簡(jiǎn)介經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理（淬火高溫回火）后運(yùn)用的中碳合金構(gòu)造鋼。主要用于制造受力困難、要求綜合力學(xué)性能的重要零件如精細(xì)機(jī)床的主軸、發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸等等。）成分及性能特點(diǎn)～，多為保證調(diào)質(zhì)后足夠的強(qiáng)度和韌性。主要加、、、、，等進(jìn)步鋼的淬透性。強(qiáng)化。有時(shí)加微量以細(xì)化晶粒，加、防止或減輕第二類回火脆性。）典型牌號(hào)低淬透性：、中淬透性：、高淬透性：、、合金彈簧鋼）簡(jiǎn)介是用來制造彈簧和其它彈性零件的鋼種。如拖拉機(jī)上的板彈簧。）成分及性能特點(diǎn)～，含量比合金調(diào)質(zhì)鋼高，為保證高強(qiáng)度和高的彈性極限。加、、、、、、進(jìn)步鋼的淬透性和回火抗力。強(qiáng)化加、、、可以降低因的參加造成的脫敏感性。）典型牌號(hào)（含、元素的合金彈簧鋼，用于制造截面尺寸≤的彈簧，如汽車脫拉機(jī)的板彈簧）。（含、元素的合金彈簧鋼，用于截面≤并在～℃工作的重載彈簧，如閥門彈簧）。、滾動(dòng)軸承鋼）簡(jiǎn)介用于制造滾動(dòng)軸承的滾珠、滾柱和套圈等鋼種。也可以用于制作精細(xì)量具、冷沖模、機(jī)床絲杠及柴油機(jī)油泵的精細(xì)件要求具有高的接觸疲憊強(qiáng)度，高而勻稱的耐磨性及一定的韌性和耐腐蝕性能。）成分及性能特點(diǎn)～，是凹凸鋼，可以保證鋼有高的硬度和強(qiáng)度?！M(jìn)步鋼的淬透性，并形成合金滲碳體，使鋼具有高的接觸疲憊強(qiáng)度和耐磨性。對(duì)于大型軸承用鋼加、、可進(jìn)一步進(jìn)步淬透性和強(qiáng)度）典型牌號(hào)含軸承鋼：、、、無軸承鋼，性能和相當(dāng)，但可以節(jié)約、、超高強(qiáng)度鋼）簡(jiǎn)介σ＞。主要用于制造飛機(jī)起落架、機(jī)翼大粱，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、液體燃料氧化劑貯存箱、炮筒、槍筒、防彈板等等。）成分及性能特點(diǎn)～，含范圍寬。參加、、、大大增加鋼的淬透性；參加、、、、形成特殊碳化物使鋼產(chǎn)生二次硬化，參加、、細(xì)化晶粒。根本準(zhǔn)則：少量多元。）典型牌號(hào)低合金超高強(qiáng)度鋼：合金總量≤；中合金超高強(qiáng)度鋼：合金總量～；高合金超高強(qiáng)度鋼：合金總量＞。第三節(jié)合金工具鋼、簡(jiǎn)介工具鋼是用于制造刃具、模具、量具的鋼種。、合金工具鋼的主要失效形式）刃具主要失效形式：（）摩擦導(dǎo)致嚴(yán)峻磨損，伴隨高溫;（）大的切削力導(dǎo)致刃部崩缺;（）振動(dòng)，沖擊使刃具發(fā)生斷裂。）模具主要失效形式：（）磨損（）刃口鈍化（）塌陷（）溝槽（）熱疲憊（）斷裂）量具主要失效形式：（）磨損（）碰撞（）變形、對(duì)合金工具鋼的要求）高的硬度）耐磨損）足夠的韌性）抗熱脆性）耐熱疲憊性、常用合金工具鋼及其熱處理）分類（）高碳低合金工具鋼（）高碳高合金工具鋼（）中碳合金工具鋼）高碳低合金工具鋼（）成分及性能特點(diǎn)主要合金元素、、、、等，參加、、是進(jìn)步鋼的淬透性和回火抗力、固溶強(qiáng)化，從而進(jìn)步強(qiáng)度。參加、是形成特殊化合物，細(xì)晶進(jìn)步韌性。（）典型牌號(hào)、、、等主要用于制造低速和中速切削刀具，中等負(fù)荷的冷變形模具及量具（）熱處理工藝預(yù)先熱處理：球化退火,獲得顆粒狀碳化物,改善切削加工性能.最終熱處理：淬火低溫回火，冷處理和時(shí)效處理回火后的組織：細(xì)針狀回火細(xì)顆顆粒狀碳化少量剩余）高碳高合金工具鋼（）成分及性能特點(diǎn)具有優(yōu)良的淬硬性、回火抗力、紅硬性和耐磨性?；兀尽妫吞嫉秃辖鸸ぞ咪撚捕茸兗眲∠陆挡荒芎线m高溫的要求。所以高碳應(yīng)運(yùn)而生。（）典型牌號(hào)高速鋼：用于制造高速切削刀具的鋼種有鎢系、鉬系、釩系等。高鉻鋼：用于制造承受重載荷、形態(tài)困難、要求變形小、耐磨性高、紅硬性好的模具材料。典型有和。（）高速鋼）成分及性能特點(diǎn)高碳和大量的碳化物形成元素）典型牌號(hào)）鍛造工藝在制造工具前必需進(jìn)展鍛造使粗大的碳化物成小顆粒勻稱分布以進(jìn)步鋼的強(qiáng)度，塑性和韌性。）熱處理工藝預(yù)先熱處理：球化退火進(jìn)一步細(xì)化碳化物，降低硬度，改善切削加工性能。組織為：索氏體細(xì)粒狀碳化物。最終熱處理：淬火高溫回火，冷處理和時(shí)效處理?；鼗鸷蟮慕M織：細(xì)針狀回火細(xì)顆顆粒狀碳化少量剩余（）高鉻鋼）成分及性能特點(diǎn)高碳高鉻可以承受重載荷。形態(tài)困難、要求變形小、耐磨性高、紅硬性好。進(jìn)步鋼的淬透性，回火抗力，抗氧化，抗脫碳，抗腐蝕實(shí)力。）典型牌號(hào)、成分：～～成分：～～）制造工藝鍛造→球化退火→機(jī)加工→淬火回火→淬火回火→工藝：低溫淬火低溫回火淬火回火→工藝：高溫淬火高溫回火）中碳合金工具鋼（）成分及性能特點(diǎn)加、、、、、、等以進(jìn)步鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性及強(qiáng)化。參加、可抑制高溫回火脆性，參加、、、還能進(jìn)步鋼的耐熱疲憊性能。因進(jìn)步了相變溫度，→不發(fā)生（）典型牌號(hào)、、等這類鋼主要用來制造熱模具，如熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄模。第四節(jié)特殊性能鋼、分類特殊性能鋼是指具有特殊物理、化學(xué)、力學(xué)性能的鋼種。主要分為：不銹鋼、耐熱鋼、低溫鋼和耐磨鋼。、不銹鋼在自然環(huán)境或一定工業(yè)介質(zhì)中具有耐腐蝕性能的鋼稱不銹鋼。廣泛應(yīng)用于石油、化工等領(lǐng)域。）不銹鋼的發(fā)覺在鉻發(fā)覺以后，英國(guó)人第一個(gè)相識(shí)到含鉻鐵基合金具有優(yōu)異的耐腐蝕性，命名合金為不銹鋼。（德國(guó)）偶爾視察到制備的合金置于其試驗(yàn)室酸霧中數(shù)月后仍舊沒有被腐蝕的奧氏體合金具有耐蝕性。）成分及性能特點(diǎn)從耐蝕角度越低越好，可以防止。常參加：、、、、、、主要是（）進(jìn)步電極電位，（）室溫獲得單相組織，（）在鋼外表形成致密氧化膜，（）形成穩(wěn)定碳化物和金屬間化合物。）分類（）型不銹鋼（）型不銹鋼（）型不銹鋼（）型不銹鋼（）沉淀硬化不銹鋼）型不銹鋼（）成分及性能特點(diǎn)～，～，淬透性好、空冷時(shí)可形成，但由于合金元素單一，這類鋼只有在氧化性介質(zhì)中（如大氣、水蒸氣、氧化性酸）有較好的耐蝕性。其耐蝕性還隨著碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而降低。（）典型牌號(hào)因?yàn)閰⒓樱构参鳇c(diǎn)轉(zhuǎn)移到旁邊,所以、分別屬于共析鋼和過共析鋼，故工業(yè)上一般把、作為構(gòu)造鋼用，、、作為工具鋼用。（）熱處理材料：熱處理：調(diào)質(zhì)組織：回用處：汽輪機(jī)葉片蒸氣管附件材料：、、熱處理：淬火低溫回火組織：回用處：醫(yī)療器械、刃具。）型不銹鋼（）成分及性能特點(diǎn)＜，～，和型不銹鋼相比，低碳，高鉻，鋼從室溫加熱到℃均為單相不發(fā)生→。不銹鋼的耐蝕性、塑性、焊接性均優(yōu)于不銹鋼。但其強(qiáng)度較低，主要用于對(duì)力學(xué)性能要求不高，但對(duì)耐蝕性要求很高的機(jī)器零件和構(gòu)造。（）典型牌號(hào)（）熱處理材料：、、熱處理：調(diào)質(zhì)組織：用處：對(duì)耐蝕性能要求，很高的機(jī)器零件，如：硝酸的汲取塔、熱交換器、磷酸槽等。）型不銹鋼（）成分及性能特點(diǎn)不僅僅有高的耐腐蝕性，還有高的塑性，低溫韌性，加工硬化實(shí)力及良好的焊接性。廣泛應(yīng)用于制造硝酸、有機(jī)酸、鹽、堿等工業(yè)中的機(jī)械零件及構(gòu)件。擴(kuò)大，進(jìn)步電極電位，不銹鋼的耐蝕性比不銹鋼有進(jìn)一步的進(jìn)步。（）典型牌號(hào)、、等（）熱處理材料：、、熱處理：固溶處理組織：用處：廣泛應(yīng)用于硝酸，有機(jī)酸，鹽，堿等；工業(yè)中的機(jī)械零件及構(gòu)件。（）焦點(diǎn)問題晶間腐蝕主要緣由：晶界析出對(duì)策：）降碳）加強(qiáng)碳化物形成元素）固溶處理或者退火處理）型不銹鋼（）成分及性能特點(diǎn)在的根底上調(diào)整、的含量，并參加適量的、、、、等而形成的雙相不銹鋼。兼有不銹鋼和不銹鋼的特性。不僅僅有良好的耐蝕性，還有較高的抗實(shí)力，抗晶間腐蝕實(shí)力及良好的焊接性。合適于制作硝酸工業(yè)及尿素、尼龍消費(fèi)的零件和設(shè)備。（）典型牌號(hào)（）熱處理熱處理：～℃淬火組織：用處：硝酸工業(yè)及尿素尼龍消費(fèi)設(shè)備及零件）沉淀硬化型不銹鋼（）成分及性能特點(diǎn)在的根底上降低的含量，并參加適量的、、、等，在熱處理中析出金屬間化合物，實(shí)現(xiàn)沉淀強(qiáng)化，這類鋼叫沉淀強(qiáng)化不銹鋼。對(duì)于困難的零件，形變強(qiáng)化很難應(yīng)用，選擇沉淀強(qiáng)化不銹鋼（）典型牌號(hào)（）熱處理熱處理：固溶處理（℃空冷）獲得～℃空冷獲得～℃時(shí)效析出金屬間化合物如：組織：金屬間化合物用處：高強(qiáng)度，高硬度，耐腐蝕的化工機(jī)械設(shè)備。、鎳基耐蝕合金）成分及性能特點(diǎn)低碳高合金在自然環(huán)境或一定工業(yè)介質(zhì)中具有耐腐蝕性能的合金稱耐蝕合金。廣泛應(yīng)用于石油、化工等領(lǐng)域。）分類鍛造鎳、鎳銅合金、鎳鉻鐵合金）用處鍛造鎳：耐蝕性特強(qiáng)，強(qiáng)度較高，耐高溫柔低溫制作及強(qiáng)酸，強(qiáng)堿接觸的泵殼，容器，火箭，導(dǎo)彈耐蝕零件。常用牌號(hào)和鎳銅合金：在氫氟酸中的耐蝕性居全部金屬材料之首。常用牌號(hào)：,（）鎳鉻鐵合金：優(yōu)良的耐蝕性，高溫強(qiáng)度高，輻照穩(wěn)定性好。制作高溫下要求耐腐蝕的零構(gòu)件。常用牌號(hào)、、、耐熱鋼）成分及性能特點(diǎn)耐熱鋼是指在高溫下,具有高熱穩(wěn)定性和熱強(qiáng)性的特殊鋼。主要用于制造工業(yè)加熱爐、高壓鍋爐、汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、熱交換器等在高溫下工作的構(gòu)件和零件。性能要求：高的熱穩(wěn)定性，即具有高溫抗氧化實(shí)力。高的熱強(qiáng)性，即具有高的抗蠕變抗力和長(zhǎng)久強(qiáng)度。）典型分類耐熱鋼、耐熱鋼、耐熱鋼、耐熱鋼、高溫合金）特點(diǎn)對(duì)于航空、航天飛機(jī)的零構(gòu)件，如噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)燃燒室、渦輪、尾噴管等等，在℃以上溫度長(zhǎng)期服役，耐熱鋼已經(jīng)不能滿意抗氧化和高溫強(qiáng)度的要求，這時(shí)候就應(yīng)當(dāng)選用高溫合金。）分類：鐵基、鎳基、鈷基、鈮基、鉬基等、低溫鋼）簡(jiǎn)介低溫鋼是指工作溫度在℃以下的零件和構(gòu)造件鋼種。廣泛用于低溫下工作的設(shè)備，如冷凍設(shè)備、制氧設(shè)備、石油液化設(shè)備、航天工業(yè)用的高能推動(dòng)劑液氫、液氮等液體燃料的制造、貯運(yùn)裝置、寒冷地區(qū)開發(fā)所用的機(jī)械設(shè)施等等。）成分及性能特點(diǎn)、、會(huì)增加，、會(huì)降低，隨降低韌性顯著降低，隨降低影響不大。）典型低溫鋼低碳錳鋼、鎳鋼、不銹鋼、耐磨鋼）簡(jiǎn)介耐磨鋼是指用于制造高耐磨零件及構(gòu)件的一些鋼種）分類高碳鑄鋼、硅錳構(gòu)造鋼、高碳工具鋼、滾動(dòng)軸承鋼等第五章鑄鐵一、根本要求本章主要介紹了鑄鐵的石墨化和各類鑄鐵的特點(diǎn)及應(yīng)用。要求駕馭鑄鐵石墨化三階段，重點(diǎn)理解灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、蠕墨鑄鐵的特點(diǎn)及應(yīng)用。一般理解合金鑄鐵的開展及其應(yīng)用。二、重點(diǎn)內(nèi)容、鐵石墨相圖、石墨化三階段、工程上常用灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、蠕墨鑄鐵的特點(diǎn)及應(yīng)用。三、難點(diǎn)影響石墨化因素。常用鑄鐵的組織組織特點(diǎn)和應(yīng)用。四、根本學(xué)問點(diǎn)第一節(jié)鑄鐵的石墨化、鑄鐵特點(diǎn)）消費(fèi)設(shè)備、冶煉工藝簡(jiǎn)潔）價(jià)格低廉）良好的鑄造性能）減摩）切削加工好）低的缺口敏感性）消震性能等等、組織特點(diǎn)）簡(jiǎn)介碳在鑄鐵中以亞穩(wěn)相或游離態(tài)的石墨（—）兩種形式在。）鑄鐵組織鑄鐵中的主要以游離態(tài)存在，而基體組織幾乎和鋼沒有什么區(qū)分，隨工藝條件及熱處理?xiàng)l件的不同，可以獲得、、、、、等組織，故鑄鐵可以簡(jiǎn)潔看作由鋼的基體上分布著不同形態(tài)的石墨。）析出比照在成分和構(gòu)造上石墨及鐵液相差很大，但滲碳體和液相差異較小，因此，從鑄鐵中液相或中析出滲碳體比石墨較為簡(jiǎn)潔。）石墨的晶體構(gòu)造簡(jiǎn)潔六方晶體：在簡(jiǎn)潔六方晶體中，碳原子是分層排列，同一層上的原子間距?。ǎ?結(jié)合力強(qiáng).層間原子間距大（）結(jié)合力弱.結(jié)晶時(shí)原子層方向的生長(zhǎng)速度大于層間簡(jiǎn)潔形成片狀石墨。、鐵－碳雙重相圖結(jié)合相圖，熟識(shí)相圖。、鑄鐵的石墨化過程）三階段鑄鐵組織中析出碳原子形成石墨的過程稱石墨化過程。第一階段（液態(tài)階段）從鑄鐵液相中干脆析出第二階段（共晶—共析階段）自中沿′′線不斷析出二次第三階段（共析階段）發(fā)生共析反響析出）石墨化后得到的組織（灰口鑄鐵）石墨化程度顯微組織第一階段第二階段第三階段充分進(jìn)展充分進(jìn)展充分進(jìn)展充分進(jìn)展充分進(jìn)展部分進(jìn)展充分進(jìn)展充分進(jìn)展不進(jìn)展）影響石墨化的因素（）化學(xué)成分當(dāng)鐵液中、的含量較高，石墨化傾向增加，可以用公式來推斷石墨化傾向。高碳、高硅易于石墨化。（）冷卻速度冷卻速度愈慢，愈有利于石墨化過程的進(jìn)展。第二節(jié)常用鑄鐵、分類）按石墨化程度（）灰口鑄鐵石墨化程度最高，斷口呈灰色。（）白口鑄鐵沒有石墨化過程，碳主要以形式存在，斷口白色，脆斷。（）麻口鑄鐵介于灰口鑄鐵和白口鑄鐵之間。）按石墨形態(tài)（）灰鑄鐵（）可鍛鑄鐵（）球墨鑄鐵（）蠕墨鑄鐵、常用鑄鐵的特性及其用處）灰鑄鐵（）成分及性能特點(diǎn)Ｃ（～）、（～）、（～）、≤、≤（）石墨化特點(diǎn)第一階段和第二階段石墨化過程都能充分進(jìn)展時(shí)形成的鑄鐵。顯微組織特征是片狀石墨分布在鋼的基體組織上。（）分類灰口鐵、灰口鐵、灰口鐵（）用處運(yùn)用范圍：低負(fù)荷和不重要的零件。主要特點(diǎn)：價(jià)格廉價(jià)。留意事項(xiàng)：的強(qiáng)度隨厚度增加而降低，選材時(shí)應(yīng)留意。）球墨鑄鐵（）球磨化措施措施：球化劑＋孕育劑即在尚未澆鑄的一定成分的鐵水中參加一定量的球化劑（如Ｍ、、等）進(jìn)展球化處理，并參加少量的孕育劑（、合金）以促進(jìn)石墨化，在澆鑄后得到具有球狀石墨的鑄鐵。（）成分及性能特點(diǎn)和灰鐵相比，球鐵的成分更嚴(yán)格,Ｃ、Ｓ↑、↓、—～、—～、—～、≤、≤組織特點(diǎn)：鋼基體上分布著球化石墨（）分類球墨鑄鐵、球墨鑄鐵、球墨鑄鐵。（）用處運(yùn)用范圍：重要的零件。主要特點(diǎn)：其強(qiáng)度可以和一般鋼媲美，但鑄造性能優(yōu)越。留意事項(xiàng)：價(jià)格高，和球墨鑄鐵應(yīng)用最為廣泛。）可鍛鑄鐵（）簡(jiǎn)介可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵在固態(tài)下，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的石墨化退火，使其中的→而得到團(tuán)絮狀石墨的一種鑄鐵?？慑戣T鐵具有高的強(qiáng)度、塑性和抗沖擊實(shí)力。（）分類）黑心可鍛鑄鐵，也叫Ｆ可鍛鑄鐵。）白心可鍛鑄鐵，也叫Ｐ可鍛鑄鐵。）蠕墨鑄鐵（）蠕墨化措施措施：蠕化劑＋孕育劑即在尚未澆鑄的一定成分的鐵水中參加一定量的蠕化劑（如稀土硅鈣合金等）進(jìn)展蠕化處理，并參加少量的孕育劑（、合金）以促進(jìn)石墨化，在澆鑄后得到具有蠕蟲狀石墨的鑄鐵。（）成分及性能特點(diǎn)蠕墨鑄鐵鐵的成分依舊采納高Ｃ高Ｓ低、?！?、—～、—～、≤、≤組織特點(diǎn)：鋼基體上分布著蠕蟲狀石墨（）分類蠕墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵。（）用處運(yùn)用范圍：常用于在熱循環(huán)載荷條件下工作的零件。主要特點(diǎn)：性能遠(yuǎn)優(yōu)于灰口鐵，和球墨鑄鐵接近，但價(jià)格廉價(jià)。、合金鑄鐵主要有：（）高強(qiáng)度合金鑄鐵（）耐熱合金鑄鐵（）耐蝕合金鑄鐵（）耐磨合金鑄鐵第六章有色金屬及其合金一、根本要求本章主要介紹了工程上常用的有色金屬及其合金：鋁及鋁合金，銅及銅合金，鈦及鈦合金，鎂及鎂合金，滑動(dòng)軸承合金。要求學(xué)生駕馭鋁及鋁合金、滑動(dòng)軸承合金的組織、性能和應(yīng)用。一般理解銅及銅合金和鈦及鈦合金、鎂及鎂合金的性能和應(yīng)用。二、重點(diǎn)內(nèi)容、鋁合金的強(qiáng)化方式，工程上常用的鋁合金的分類和性能及主要用處。、滑動(dòng)軸承的組織特點(diǎn)，工程上常用的滑動(dòng)軸承合金的性能和用處。三、難點(diǎn)鋁合金時(shí)效強(qiáng)化及應(yīng)用，軸承合金的組織特點(diǎn)和應(yīng)用四、根本學(xué)問點(diǎn)第一節(jié)鋁及鋁合金、純鋁的性能特點(diǎn)密度低（輕金屬）；抗大氣腐蝕；導(dǎo)電導(dǎo)熱性好；加工性能好、純鋁的應(yīng)用配置鋁合金；包覆材料，代替銅制作導(dǎo)線、電容器，包裝材料、鋁合金向鋁中參加適量的合金元素制成鋁合金，可變更組織構(gòu)造，進(jìn)步其力學(xué)性能。、鋁合金中常用的合金元素鋁合金中常用的合金元素分為主要合金元素（含量較多）和微量元素（少量）。主要合金元素：等微量元素：等、合金元素的作用固溶強(qiáng)化，形成第二相強(qiáng)化、鋁合金的分類工業(yè)上常用的分類根據(jù)鋁合金的成分和工藝特點(diǎn)分類鋁合金分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。變形鋁合金有根據(jù)成分特點(diǎn)分為能熱處理強(qiáng)化鋁合金和不能熱處理強(qiáng)化鋁合金。圖鋁合金相圖的一般形式、鋁合金的強(qiáng)化方式鋁合金的強(qiáng)化方式由冷變形（加工硬化）、變質(zhì)處理（細(xì)晶強(qiáng)化）和熱處理強(qiáng)化（時(shí)效強(qiáng)化）。、時(shí)效強(qiáng)化鋁合金淬火后在室溫或者較低溫度下加熱保溫一段時(shí)間，隨時(shí)間延長(zhǎng)其強(qiáng)度硬度顯著增加的現(xiàn)象。、鋁合金的時(shí)效分類自然時(shí)效：淬火后在室溫下放置一段時(shí)間（天）。人工時(shí)效：淬火后在一定溫度下保溫幾小時(shí)。、變形鋁合金的種類、性能和應(yīng)用）不行熱處理強(qiáng)化的鋁合金這類鋁合金通常指鋁錳合金（牌號(hào)為）和鋁鎂合金（牌號(hào)為）。性能特點(diǎn)：抗蝕性高，塑性好，易于加工。應(yīng)用：鋁錳合金常用于制造彎曲、深加工的零件，如油罐、油箱、管道和鉚釘；鋁鎂合金常用于管道、容器、鉚釘和承受中等載荷的零件。）可熱處理強(qiáng)化的鋁合金這類鋁合金通常指鋁銅合金（牌號(hào)為）和鋁鋅合金（牌號(hào)為）。性能特點(diǎn)：可熱處理強(qiáng)化，強(qiáng)度高。其中鋁鋅合金是強(qiáng)度最高的鋁合金，抗拉強(qiáng)度可到達(dá)。有比擬好的塑性，可變形加工。應(yīng)用：鋁銅合金一般用于飛機(jī)蒙皮、螺旋槳、葉片、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的葉輪、導(dǎo)風(fēng)輪等；鋁鋅合金一般用于要求重量輕、工作溫度不超過的受力較大的零件，例如飛機(jī)的壁板、大梁、起落架部件和隔框等。、鑄造鋁合金的種類、性能和應(yīng)用鑄造鋁合金的分類根據(jù)成分分：鋁硅系鑄造鋁合金，鋁銅系鑄造鋁合金，鋁鎂系鑄造鋁合金，鋁鋅系鑄造鋁合金。性能：鑄造性能好，可消費(fèi)性狀困難的零件毛坯，但是力學(xué)性能不如變形鋁合金好。其中鋁硅系鑄造鋁合金是鑄造性能和力學(xué)性能匹配最好的一類鋁合金。應(yīng)用：強(qiáng)度較低的鑄造鋁合金主要用于形態(tài)困難、受力不大的零件，如活塞、儀表外殼；強(qiáng)度較高的鑄造鋁合金主要用于用于制造形態(tài)困難中等強(qiáng)度的零件，如氣缸體、發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、變速箱體、風(fēng)機(jī)葉片、液壓泵殼體等。第二節(jié)滑動(dòng)軸承合金、軸承的分類、作用作用：支撐軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)分類：滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn)、構(gòu)成和性能要求滑動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn)：承壓面積大，工作平穩(wěn)，無噪音，拆裝便利。滑動(dòng)軸承的構(gòu)成：軸承體和軸瓦構(gòu)成。性能要求：足夠的抗壓強(qiáng)度、疲憊強(qiáng)度和沖擊性能；摩擦系數(shù)小，減摩性能好，良好的磨合性能和抗咬合實(shí)力，蓄油性能好，以減小軸頸磨損并防止咬合；具有小的膨脹系數(shù)合良好的導(dǎo)熱性能和耐腐蝕性能。、軸承合金制造軸瓦和內(nèi)襯的耐磨合金成為軸承合金。、軸承合金的組織特點(diǎn)由軟硬不同的多相組成，才能到達(dá)滑動(dòng)軸承的性能要求、軸承合金組織類型（）軟基體上分布一定數(shù)量和大小的硬質(zhì)點(diǎn)（軟基體、硬質(zhì)點(diǎn)）（）硬基體上分布軟質(zhì)點(diǎn)（硬基體、軟質(zhì)點(diǎn)）圖軸承合金的顯微組織′、工程上常用的軸承合金工程上常用的軸承合金有巴氏合金、銅基合金、鋁基合金、鑄鐵等。（）巴氏合金—錫基和鉛基軸承合金組織特點(diǎn)：軟基體、硬質(zhì)點(diǎn)）性能：耐磨性、導(dǎo)熱性、嵌藏性、耐腐蝕性較好，摩擦系數(shù)小，缺點(diǎn)是工作溫度較低（低于°）,疲憊強(qiáng)度低，價(jià)格高。應(yīng)用：錫基軸承合金合金用于重型動(dòng)力機(jī)械，如汽輪機(jī)、渦輪機(jī)和高速內(nèi)燃機(jī)等中的滑動(dòng)軸承。鉛基軸承合金合金用于制造低速和低負(fù)荷的軸承合金，汽車、拖拉機(jī)的曲軸軸承。（）銅基軸承合金組織：軟基體硬質(zhì)點(diǎn)（錫青銅），硬基體軟質(zhì)點(diǎn)（鉛青銅）性能：高耐磨性、高疲憊強(qiáng)度、高導(dǎo)熱性和低摩擦系數(shù)，工作溫度可達(dá)°.應(yīng)用：應(yīng)用于高速、重載和重負(fù)荷下的軸承，例如航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承、高速柴油機(jī)和其他大馬力發(fā)動(dòng)機(jī)的軸瓦。（）鋁基軸承合金組織：軟基體硬質(zhì)點(diǎn)（鋁焍鎂合金），硬基體軟質(zhì)點(diǎn)（高錫鋁合金）性能：密度小，導(dǎo)熱性好，疲憊強(qiáng)度高，耐磨、耐熱和耐腐蝕。應(yīng)用：主要用于汽車、拖拉機(jī)和內(nèi)燃機(jī)上廣泛運(yùn)用。（）鑄鐵：組織為硬基體軟質(zhì)點(diǎn)性能：摩擦系數(shù)大，導(dǎo)熱性低，石墨具有光滑作用應(yīng)用：用于低速不重要的軸承（價(jià)格低廉）。第三節(jié)銅及銅合金、純銅的性能及應(yīng)用純銅又稱“紫銅”，屬于重金屬。性能：無磁性，優(yōu)良的導(dǎo)熱導(dǎo)電性，優(yōu)良的加工性，耐腐蝕性（大氣、海水和冷凝水）應(yīng)用：導(dǎo)電導(dǎo)熱及耐蝕器件；儀表零件；配置銅合金；、銅合金向純銅中參加合金元素即得到銅合金。參加元素：，，，，，，，，，等；、銅合金的分類按消費(fèi)方式分：加工銅合金鑄造銅合金、工程上常用的加工銅合金加工銅合金根據(jù)合金元素可分為加工黃銅、加工青銅和加工白銅。）加工黃銅（—合金）：（代號(hào)）組織特點(diǎn)：?jiǎn)蜗啵S銅）；雙相黃銅；性能特點(diǎn)：塑性好、強(qiáng)度低；用處：冷軋板，冷拔線材、管材；深沖壓零件。冷凝管散熱器等；彈殼；制造槍炮彈殼。，稱“彈殼黃銅”水管、油管、散熱器“商業(yè)黃銅”。）加工白銅（合金）：（代號(hào)）組織：?jiǎn)蜗喙倘荏w；強(qiáng)化方式：固溶強(qiáng)化，形變強(qiáng)化；性能：冷熱加工性能和耐蝕性好。應(yīng)用：精細(xì)機(jī)械，儀表中零件和冷凝器、熱交換器、蒸餾器等冷凝器、蒸餾器、熱交換器等。電工中，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線。）加工青銅（除了黃銅白銅以外的其它銅合金統(tǒng)稱為青銅）。主要元素：，，，；工業(yè)上有錫青銅、鋁青銅、硅青銅、鈹青銅。應(yīng)用：錫青銅具有減磨性、抗磁性、低溫韌性、耐腐蝕性等性能特點(diǎn)，用于制造彈性元件，軸承等耐磨、抗磁、耐腐蝕零件。鋁青銅的強(qiáng)度、硬度、耐磨、耐蝕性都高于黃銅、錫青銅高，鑄造性能、焊接性能差。主要用于船舶零件如齒輪、軸承、軸套、渦輪、彈性元件等鈹青銅具有高強(qiáng)度、硬度、耐磨性、彈性極限、導(dǎo)電導(dǎo)熱性，耐低溫、無磁性，受沖擊不起火花。主要用于制造重要場(chǎng)合下的彈性元件、耐磨零件防爆工具。第七章高分子材料一、根本要求本章主要介紹了高分子材料的合成、構(gòu)造、聚集狀態(tài)、性能特點(diǎn)及，工程上常用的高分子材料，包括常用的工程塑料、橡膠、合成纖維、及粘接劑。要求學(xué)生駕馭高分子鏈及高分子材料的性能的關(guān)系、高分子材料的性能特點(diǎn)及其合理運(yùn)用。二、重點(diǎn)內(nèi)容、理解高分子材料的含義及合成方法、駕馭高分子鏈及高分子材料的性能的關(guān)系、熟識(shí)高分子材料的性能特點(diǎn)、熟識(shí)高分子材料的分類及其典型應(yīng)用三、難點(diǎn)高分子材料的成份、構(gòu)造及性能的關(guān)系四、根本學(xué)問點(diǎn)第一節(jié)高分子材料的定義、合成及構(gòu)造、高分子材料以相對(duì)分子質(zhì)量大于的高分子化合物為主要組成的材料。分類：有機(jī)高分子無機(jī)高分子有機(jī)高分子又包括自然的和人工合成的，其中自然的有松香、淀粉、蛋白質(zhì)，人工合成的有塑料、橡膠、粘結(jié)劑無機(jī)高分子主要有硅酸鹽材料、玻璃、陶瓷、高分子化合物的合成：由一種或幾種低分子化合物,通過聚合而重復(fù)連接成大分子鏈狀構(gòu)造相對(duì)平均分子質(zhì)量越大，高分子黏度越大、強(qiáng)度、硬度越大；反之，流淌性好低分子化合物→大分子鏈→高分子化合物→高分子材料）聚合物反響類型：加聚反響縮聚反響加聚反響：?jiǎn)误w經(jīng)屢次互相加成生成高分子化合物的化學(xué)反響特點(diǎn)：一旦開場(chǎng)，就快速進(jìn)展，不停留在反響的中間階段，直至最終形成產(chǎn)品；鏈節(jié)和單體的化學(xué)構(gòu)造一樣；沒有低分子物質(zhì)產(chǎn)生。縮聚反響：由含有兩種或兩種以上官能團(tuán)的單體互相縮合聚合生成高聚物特點(diǎn)：在形成高聚物的同時(shí)，有水、氨、鹵化氫、醇等低分子物質(zhì)析出；高聚物具有和單體不同的組成；可在中間階段停留得到中間產(chǎn)品。）聚合物類型：均聚物共聚物均聚物：由一種單體形成的高聚物,如聚乙烯、聚路乙烯、尼龍等共聚物：由兩種以上單體合成的高聚物，如丙烯腈丁二烯苯乙烯（塑料）、尼龍等）高聚物改性物理方法：參加填料（石墨、二硫化鉬、銅粉、石棉等）化學(xué)方法：通過共聚、共縮聚、共混、復(fù)合等方法“共聚物”就是高聚物的“合金”、高分子鏈構(gòu)造對(duì)性能的影響）高分子鏈形態(tài)（按幾何形態(tài)分）：線型高分子鏈支化型高分子鏈體型（網(wǎng)型、交聯(lián)型）高分子鏈形態(tài)及高分子化合物的性能線型、支化型分子鏈構(gòu)成的聚合物稱為線型聚合物。一般具有高彈性和熱塑性；體型分子鏈構(gòu)成的聚合物稱為體型聚合物。具有較高的強(qiáng)度和熱固性。體形（交聯(lián)）使聚合物產(chǎn)生老化，使聚合物丟失彈性，變硬變脆圖高分子鏈形態(tài)）高分子鏈的空間構(gòu)型：高分子鏈中原子或者原子團(tuán)在空間的排列形式。聚合物分子鏈中若有不對(duì)稱取代基，就有可能形成不同的鏈構(gòu)造。成分一樣的聚合物在不同的鏈構(gòu)造下性能不同：全同和間同立構(gòu)易結(jié)晶，性能好，硬度、密度和軟化溫度較高。無規(guī)立構(gòu)不易結(jié)晶，性能差，易軟化。）高分子鏈的構(gòu)像及柔性構(gòu)像：分子鏈的空間形象。柔性：由于單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)，線性高分子鏈易呈卷曲或線團(tuán)狀，受拉力易綻開，卸載后縮回，這種特性為高分子柔性。影響因素：柔性及分子鏈構(gòu)造：鏈長(zhǎng)、側(cè)基會(huì)使材料硬而脆如：聚苯乙烯硬而脆，聚乙烯軟而韌柔性及溫度柔性及性能：圖分子鏈內(nèi)旋示意圖、高分子化合物（高聚物）的聚集狀態(tài)和物理狀態(tài)）高聚物中的結(jié)合力高分子鏈上各原子之間是共價(jià)鍵結(jié)合，為主價(jià)力；高分子鏈之間互相作用力是的范德華力和氫鍵，為次價(jià)力）高聚物的聚集態(tài)高分子化合物中大分子的排列和堆砌方式稱為高聚物的聚集態(tài)。高分子鏈規(guī)則排列：晶態(tài)高分子鏈不規(guī)則排列：非晶態(tài)部分高分子鏈規(guī)則排列：部分晶態(tài)）高聚物的物理狀態(tài)（以線型非晶態(tài)高分子化合物為例）在不同的溫度下有三種物理狀態(tài)：（）玻璃態(tài)：<溫度低，分子熱運(yùn)動(dòng)實(shí)力很弱，高分子鏈處于“凍結(jié)”狀態(tài)。受力后彈性變形小，力學(xué)性能好。（）高彈態(tài)：Ｔｇ＜Ｔ＜Ｔｆ：溫度較高，高分子鏈段動(dòng)運(yùn)動(dòng)；受力后產(chǎn)生較大的彈性變形（）粘流態(tài)：>；高分子鏈段、整個(gè)分子鏈都運(yùn)動(dòng)。稍加外力就產(chǎn)生明顯的塑性變形。圖線形非晶態(tài)高聚物的變形溫度曲線示意圖（）塑料及橡膠室溫下處于玻璃態(tài)的高聚物稱為塑料。室溫下處于高彈態(tài)的高聚物稱為橡膠。室溫下處于粘流態(tài)的高聚物稱為流淌樹脂。皮革態(tài)：部分晶態(tài)線型高分子材料，非晶態(tài)區(qū)處于以上，晶態(tài)區(qū)處于以下，既韌又硬的狀態(tài)。體型非晶態(tài)高聚物，其物理狀態(tài)及網(wǎng)狀分子鏈的交聯(lián)程度相關(guān)。第二節(jié)高分子材料的性能（綜合除良好的加工性能外，其運(yùn)用性能特點(diǎn)）、力學(xué)性能特點(diǎn)低強(qiáng)度，比強(qiáng)度較高（和一些金屬材料相當(dāng)）；低彈性模量，高彈性或無彈性；粘彈性；（蠕變、應(yīng)力松弛、內(nèi)耗）；高耐磨性；（摩擦系數(shù)低自光滑性）、物理化學(xué)性能高絕緣性；高化學(xué)穩(wěn)定性（塑料王）；低導(dǎo)熱性；低耐熱性；高熱膨脹性；溶脹性；、高分子材料老化性能惡化的表現(xiàn)：失去彈性、出現(xiàn)龜裂、變應(yīng)、變軟、變粘、變色等；老化的根本緣由：高分子鏈的交聯(lián)和裂解。對(duì)策：構(gòu)造改性（共聚）、防老化劑（水楊酸脂）和外表處理（漆）第三節(jié)常用的高分子材料（塑料、橡膠、合成纖維、膠粘劑）、塑料以合成樹脂為主要成分的合成材料（塑制成型）。）成分：合成樹脂添加劑（填充劑、增塑劑、穩(wěn)定劑等））分類：按塑料按樹脂性質(zhì)分：熱塑性塑料；熱固性塑料；按應(yīng)用范圍分類：通用塑料和工程塑料（高的機(jī)械強(qiáng)度，或耐高溫、腐蝕、耐磨等））常用的熱塑性工程塑料（）聚酰胺：商品名稱為尼龍或錦綸（代號(hào)：）樹脂：以線型晶態(tài)聚酰胺為基體特點(diǎn)：強(qiáng)度高、韌性好，摩擦系數(shù)低，有自光滑性。吸水性大。應(yīng)用：在機(jī)械行業(yè)中應(yīng)用廣泛，如軸承、渦輪、齒輪、凸輪、導(dǎo)板等（）塑料基體：丙烯腈丁二烯苯乙烯三種單體共聚而成的聚合體（塑料橡膠的復(fù)合體）性能：高強(qiáng)度和高硬度，耐油和耐蝕，“質(zhì)堅(jiān)、性韌、剛性大”。應(yīng)用：各種電器的外殼，汽車方向盤、儀表盤，飛機(jī)艙內(nèi)裝飾板、窗框、隔音板。（）氟塑料：聚四氟乙烯（－），聚三氟乙烯，聚全氟乙丙烯。性能：極優(yōu)越的化學(xué)穩(wěn)定性，良好的熱穩(wěn)定性；良好的絕緣性，摩擦系數(shù)小，有自光滑性，不易老化。缺點(diǎn)：強(qiáng)度較低，在°以上分解放出有毒氣體，加工成型性較差。應(yīng)用：主要用于制造減磨密封零件、密封圈、墊圈等；化工工業(yè)中耐腐蝕零件、管道、內(nèi)襯材料、過濾器，盛放氫氟酸容器；電工中的絕緣材料；醫(yī)療中的代用血管、人工心肺等）熱固性塑料（）酚醛塑料（以非晶態(tài)酚醛樹脂為基體）＋填料性能特點(diǎn)：有一定的機(jī)械強(qiáng)度，耐熱性好；具有較高的耐腐蝕性、耐磨性、良好的絕緣性。脆性大，易碎，陽光下易變色，多是黑色、墨綠色。應(yīng)用：電器開關(guān)、插頭等絕緣器件；機(jī)械行業(yè)中的齒輪、凸輪、手柄等，化工中的耐酸泵。（）環(huán)氧塑料（以非晶態(tài)酚醛樹脂為基體）＋固化劑增塑劑填料性能特點(diǎn)：比強(qiáng)度高，耐熱、耐腐蝕、絕緣、易加工本錢高，固化劑有毒）熱塑性和熱固性塑料的特點(diǎn)熱塑性塑料樹脂：聚合樹脂，線型高分子鏈。加熱溶化、冷卻硬化，可反復(fù)進(jìn)展；可以循環(huán)運(yùn)用。熱固性塑料樹脂：縮聚樹脂，體型高分子鏈；加熱發(fā)生化學(xué)反響，固化為堅(jiān)硬制品；不溶解，加熱時(shí)不再溶化，不能循環(huán)運(yùn)用。、橡膠具有高彈性的有機(jī)高分子材料主要組分：生膠＋協(xié)作劑＋增加材料工業(yè)中常用的橡膠）自然橡膠（）消費(fèi)：膠乳→片狀生膠→硫化→橡膠制品；性能特點(diǎn)：有較好的彈性，一定的抗拉強(qiáng)度，較好的耐堿性能；耐油性和耐溶性較差，不耐高溫；應(yīng)用：制造輪胎、膠帶、膠管、膠鞋等）通用合成橡膠：丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠、乙丙橡膠丁苯橡膠：由丁二烯和苯乙烯聚合而成。用量最大的合成橡膠性能特點(diǎn)：苯乙烯多，硬度、耐磨、耐蝕高，但彈性、耐寒差。彈性不如自然橡膠，強(qiáng)度低，加工性差。應(yīng)用：由于價(jià)格低，和自然橡膠混合運(yùn)用，主要用于制造輪胎順丁橡膠：由丁二烯單體聚合而成。性能特點(diǎn)：彈性、耐磨性、耐寒性具優(yōu)于自然橡膠。強(qiáng)度低，加工性差。應(yīng)用：主要用于制造輪胎、耐寒運(yùn)輸帶、膠帶、減震器、耐熱膠管等。氯丁橡膠（）：由氯丁二烯聚合而成。有“萬能橡膠”之稱。性能特點(diǎn)：耐油、耐溶劑，耐氧化、耐老化、耐酸、耐熱、耐燃燒、耐撓曲等性能，彈性好，絕緣性、強(qiáng)度也較高。應(yīng)用：礦井的運(yùn)輸帶，電纜包皮，輸送腐蝕介質(zhì)的管道，耐熱運(yùn)輸帶，制造耐燃橡膠的主要材料。）特種合成橡膠丁腈橡膠：突出優(yōu)點(diǎn)是耐油性好。應(yīng)用：制作耐油制品，如油箱、油封、輸油管等；硅橡膠：突出優(yōu)點(diǎn)是耐高溫柔低溫，抗老化性能好，無毒無味；應(yīng)用：航空中的密封件，或食品機(jī)械中零件，醫(yī)用中的人造心臟和人造血管。氟橡膠：突出優(yōu)點(diǎn)是耐腐蝕性很好，耐熱性也好。應(yīng)用：主要用于國(guó)防科技中，如航天飛行器、導(dǎo)彈的高級(jí)密封件，減振元件等。第八章陶瓷材料一、根本要求本章主要介紹了工程上常用的無機(jī)非金屬材料，包括其性能特點(diǎn)、增加增韌途徑、及其強(qiáng)度設(shè)計(jì)，最終簡(jiǎn)潔介紹了粉末冶金及其材料。要求學(xué)生駕馭陶瓷材料的性能特點(diǎn)、顯微組織特點(diǎn)及其合理運(yùn)用，一般陶瓷及特種陶瓷的區(qū)分，常見特種陶瓷的組織、性能和應(yīng)用，及陶瓷材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)理念。二、重點(diǎn)內(nèi)容、陶瓷材料顯微組織及力學(xué)性能特點(diǎn)、陶瓷材料的增加增韌途徑、氧化鋁、氮化硅、碳化硅的顯微組織、力學(xué)性能及應(yīng)用三、難點(diǎn)陶瓷材料增加增韌途徑四、根本學(xué)問點(diǎn)、陶瓷材料的定義及制備工藝陶瓷是無機(jī)非金屬材料，用自然的或人工合成粉狀化合物通過成型、高溫?zé)Y(jié)而制成的多晶固體材料。制粉（料漿、泥團(tuán)）→壓（素、生）坯→燒結(jié)→成品、陶瓷材料的組織構(gòu)造圖構(gòu)成陶瓷材料的相：晶相、玻璃相、氣孔相晶相：主要組成相，由離子鍵或共價(jià)鍵結(jié)合而成，確定陶瓷的性能：高熔點(diǎn)、高耐熱性、高化學(xué)穩(wěn)定性、高絕緣性、高脆性。玻璃相：燒結(jié)助劑和組成相燒結(jié)時(shí)形成的非晶態(tài)固體，將晶相粘結(jié)在一起，降低燒結(jié)溫度，抑制晶相晶粒長(zhǎng)大和填充氣孔。熔點(diǎn)低、穩(wěn)定性差，蠕變、絕緣性氣相：氣孔（％－％）。增加脆性、降低強(qiáng)度、電擊穿強(qiáng)度降低，絕緣性能降低。但可以進(jìn)步吸振性，使陶瓷密度減小。圖材料的力學(xué)行為、性能特點(diǎn)力學(xué)性能：硬度極高：（>）低的抗拉強(qiáng)度（缺陷影響）；高的抗壓強(qiáng)度。高彈性模量高脆性，低的塑性、韌性物理化學(xué)性能：高熔點(diǎn)（>°）（高溫強(qiáng)度、高溫蠕變抗力）低的熱膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率（抗熱振性能較低）良好的絕緣性特殊的光、電、磁性能：如壓電性能、激光性能等構(gòu)造穩(wěn)定，化學(xué)穩(wěn)定高，抗氧化性好。、設(shè)計(jì)理念、陶瓷的分類及應(yīng)用）一般陶瓷：由粘土、長(zhǎng)石、石英為原料配制，燒結(jié)而成。組織：主晶相莫來石（）—；次晶相（）；玻璃相—；氣相—性能特點(diǎn)：質(zhì)地堅(jiān)硬，不氧化、不生銹、耐高溫；成型性好，本錢低。強(qiáng)度低，絕緣性、耐高溫性不如其它陶瓷。應(yīng)用：生活中常用的各類陶瓷制品；電瓷絕緣子耐酸、的容器和反響塔管道，紡織機(jī)械中的導(dǎo)紗零件）特種陶瓷：以純度較高的人工化合物為原料制作的陶瓷氧化鋁陶瓷：剛玉組織：主晶相，還有少量；性能：硬度高；耐高溫（抗氧化性能，高的蠕變抗力）；耐腐蝕，絕緣性好；脆性大，抗熱振性差；氮化硅陶瓷：制備有兩種方法：熱壓燒結(jié)；反響燒結(jié)性能特點(diǎn)：硬度高，摩擦系數(shù)小，極優(yōu)異的耐磨材料。蠕變抗力高，熱膨脹系數(shù)小，抗熱振性能最好?；瘜W(xué)穩(wěn)定性好（除氫氟酸外），優(yōu)異的絕緣性能。碳化硅陶瓷：。制備：反響燒結(jié)；熱壓燒結(jié)；性能特點(diǎn)：高溫強(qiáng)度高，導(dǎo)熱性好。耐放射元素輻射；熱穩(wěn)定性、抗蠕變、耐腐蝕性能好；氮化硼陶瓷：；晶體構(gòu)造：六方構(gòu)造，及石墨相像，稱“白石墨”。性能特點(diǎn)：耐熱性、導(dǎo)熱性好；熱穩(wěn)定好，抗熱振性好；核反響堆中汲取熱中子的限制棒）金屬陶瓷成分：金屬氧化物或碳化物添加適量的金屬粉末制備：粉末冶金過程：制粉→壓制成型→燒結(jié)→后處理性能特點(diǎn)：高硬度、高熱硬性、高耐磨性（由于高速剛）；抗壓強(qiáng)度高，抗彎強(qiáng)度低，彈性模量高。耐蝕性好，熱膨脹系數(shù)比鋼低；脆性大，不能用于切削的方法加工第九章復(fù)合材料一、根本要求本章主要介紹了工程上常用的復(fù)合材料，包括其性能特點(diǎn)、增加材料及其增加機(jī)制，常用復(fù)合材料，包括塑料基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、橡膠基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料等。二、重點(diǎn)內(nèi)容、復(fù)合材料的定義和分類、復(fù)合材料的構(gòu)造及性能特點(diǎn)、塑料基復(fù)合材料的應(yīng)用三、難點(diǎn)增加材料及其增加機(jī)制四、根本學(xué)問點(diǎn)、復(fù)合材料定義：將兩種或者兩種以上的材料用人工方法合成的多相材料。特點(diǎn)：既保持組成材料的特性又具有組合后的新特性。、復(fù)合材料的分類）根據(jù)基體來分非金屬基復(fù)合材料：如樹脂基復(fù)合材料、橡膠基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料等金屬基復(fù)合材料：鋁基復(fù)合材料、鈦基復(fù)合材料和銅基復(fù)合材料。）根據(jù)增加相的形態(tài)來分類纖維增加復(fù)合材料、顆粒增加復(fù)合材料、疊層復(fù)合材料、復(fù)合材料的性能特點(diǎn)）比強(qiáng)度和比模量高比強(qiáng)度和比模量高時(shí)材料承載實(shí)力的重要指標(biāo)，復(fù)合材料的密度小，所以比強(qiáng)度和比模量高。）抗疲憊和破壞平安性能好復(fù)合材料的疲憊強(qiáng)度較高;破壞平安性能好）高溫性能優(yōu)良進(jìn)步基體材料的運(yùn)用溫度和高溫強(qiáng)度和模量）減振性能好避開構(gòu)件在工作狀態(tài)下產(chǎn)生共振；另外復(fù)合材料的吸振性能好。、增加材料及增加機(jī)制簡(jiǎn)介復(fù)合材料基體界面增加相）增加材料纖維：玻璃纖維、碳纖維、纖維、纖維顆粒：各種陶瓷顆粒、、、；高分子材料的各種填料）增加機(jī)制纖維增加：纖維化基體愛護(hù)纖維裂紋界面擴(kuò)展纖維的拔出顆粒增加：阻礙位錯(cuò)或分子鏈運(yùn)動(dòng)、常用的復(fù)合材料）塑料基復(fù)合材料（）玻璃纖維增加塑料（玻璃鋼）：性能特點(diǎn)：高強(qiáng)度、高的沖擊韌性、良好的低溫性能，低的熱膨脹系數(shù)；具有絕緣、絕熱性，吸水性低，通過改性進(jìn)一步進(jìn)步性能。應(yīng)用：應(yīng)用于制造要求自重輕的受力構(gòu)件、要求無磁性、絕緣性、耐腐蝕性的零件（）其他纖維增加塑料碳纖維增加纖維增加增加）金屬基復(fù)合材料（）纖維增加鋁基復(fù)合材料：纖維增加鋁基復(fù)合材料組成：硼纖維＋鋁合金性能特點(diǎn)：高的拉伸模量、高橫向模量、高的抗壓強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度和疲憊強(qiáng)度以及比強(qiáng)（）顆粒增加鋁基復(fù)合材料：顆粒增加鋁基基復(fù)合材料特點(diǎn)：及纖維增加復(fù)合材料相比，顆粒增加金屬基復(fù)合材料的工藝簡(jiǎn)潔，價(jià)格廉價(jià)。應(yīng)用：用于汽車的驅(qū)動(dòng)軸、剎車盤、發(fā)動(dòng)機(jī)的缸套等。第十章功能材料一、根本要求本章主要介紹了電功能材料、磁功能材料、熱功能材料、光功能材料及其它功能材料的性能特點(diǎn)、功能原理、種類及用處。要求學(xué)生自學(xué)。二、重點(diǎn)內(nèi)容電功能材料及磁功能材料。三、難點(diǎn)半導(dǎo)體的能帶理論，超導(dǎo)體的約瑟夫森效用。四、根本學(xué)問點(diǎn)第一節(jié)概述、定義以特殊的電、磁、聲、光、熱、力、化學(xué)及生物學(xué)等性能作為主要性能指標(biāo)的一類材料。是用于非構(gòu)造目的高技術(shù)材料。功能材料在電力技術(shù)、電子信息技術(shù)、微電子技術(shù)、激光技術(shù)、空間技術(shù)、海洋技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。、分類功能材料種類繁多，涉及面廣，有多種分類方法。目前主要是根據(jù)材料的化學(xué)組成、應(yīng)用領(lǐng)域、運(yùn)用性能進(jìn)展分類。按化學(xué)組成分為金屬功能材料、