1、工程材料工程材料 20122012春春- -復習大綱復習大綱1.1.名詞解釋名詞解釋(20(20分）分）2.2.填空題（填空題（1515分）分）3.3.選擇題（選擇題（1515分）分）4.4.判斷題（判斷題（1515分）分）考試題型：5.5.簡答題簡答題(17(17分）分）6.6.綜合題（綜合題（1818分）分）第一章第一章 機械工程材料性能的要求機械工程材料性能的要求n工程材料與機械零件所受工程材料與機械零件所受力學負荷、熱負荷、力學負荷、熱負荷、環境介質環境介質作用作用；n工程材料的工程材料的（特別注意：彈性變形、塑性變形、（特別注意：彈性變形、塑性變形、強度強度、硬硬度度、剛度、沖擊韌性

2、等、剛度、沖擊韌性等 、另外：、另外：關注硬度試驗及選用原則關注硬度試驗及選用原則）；）；n工程材料類型及主要特征：工程材料類型及主要特征： 按按分：分： 金屬材料、高分子材料、陶瓷材料、復合材料金屬材料、高分子材料、陶瓷材料、復合材料（各自的主要特征）（各自的主要特征）n1 1、材料的結構、材料的結構（1 1）所有的固態物質就其原子（或分子）排列的規則性）所有的固態物質就其原子（或分子）排列的規則性來分類，可分為：來分類，可分為：晶體、非晶體晶體、非晶體 單晶體各向單晶體各向異性異性，多晶體各向，多晶體各向同性同性（2 2）金屬的常見晶體結構：）金屬的常見晶體結構： 體心立方、面心立方、密排

3、六方體心立方、面心立方、密排六方 塑性變形能力比較：塑性變形能力比較：面心立方面心立方體心立方體心立方 密排六方密排六方； （3 3）晶體缺陷：）晶體缺陷： 點缺陷點缺陷 空位：晶格中的空結點。空位：晶格中的空結點。 間隙原子：擠進晶格間隙中的原子。間隙原子：擠進晶格間隙中的原子。 置換原子：取代原來原子位置的外來原子。置換原子：取代原來原子位置的外來原子。 n 線缺陷線缺陷位錯位錯n 面缺陷面缺陷晶界和亞晶界晶界和亞晶界細晶強韌化細晶強韌化金屬的晶粒越細，晶界總面積越大，位錯運動阻金屬的晶粒越細，晶界總面積越大，位錯運動阻力越大，使得金屬塑性變形的抗力越高，所以使強度越高。在力越大，使得金屬

4、塑性變形的抗力越高，所以使強度越高。在相同變形量下，晶粒越細的金屬，相同變形量下，晶粒越細的金屬，2、晶粒越細，塑性韌性越、晶粒越細，塑性韌性越好。因為晶粒數目增多，總變形量可分布在更多的晶粒內，晶好。因為晶粒數目增多，總變形量可分布在更多的晶粒內，晶粒間的變形不均勻性較小，斷裂時需要消耗較大的功，因此塑粒間的變形不均勻性較小，斷裂時需要消耗較大的功，因此塑性韌性較好。性韌性較好。n第二相（彌散）強化第二相（彌散）強化概念概念當硬而脆的金屬間化合物呈彌散當硬而脆的金屬間化合物呈彌散狀分布于固溶體基體上時，使強度、硬度增加，而塑韌性略有狀分布于固溶體基體上時，使強度、硬度增加，而塑韌性略有下降或

5、不降的現象。下降或不降的現象。 沉淀（時效）強化沉淀（時效）強化 n2 2、相圖與相變、相圖與相變（1 1）合金、組元、相、固溶體、固溶強化）合金、組元、相、固溶體、固溶強化 （概念）（概念）（2 2）合金的兩大相結構：）合金的兩大相結構： 固溶體：固溶體： 金屬間化合物金屬間化合物（3 3）相圖：勻晶）相圖：勻晶L L ；共晶；共晶L L+ + ；共析；共析 + + （4 4）鐵碳合金：）鐵碳合金： 組成相組成相（五種）及各自的五種）及各自的性能特點性能特點 ： 鐵素體：碳在鐵素體：碳在 -Fe-Fe中的間隙固溶體。中的間隙固溶體。 奧氏體：碳在奧氏體：碳在 -Fe-Fe中的間隙固溶體。中的

6、間隙固溶體。 珠光體：珠光體：F F與與FeFe3 3C C組成的片層狀的機械混合物。組成的片層狀的機械混合物。 馬氏體：碳在馬氏體：碳在 -Fe-Fe中的過飽和固溶體。中的過飽和固溶體。 室溫組織室溫組織：（：（ 鋼、鐵）鋼、鐵） 含碳量對鐵碳合金組織及力學性能的影響含碳量對鐵碳合金組織及力學性能的影響工業純鐵工業純鐵 C % 0.0218 %C % 0.0218 %鋼鋼 0.0218 % 0.0218 % C % 2.11 %C % 2.11 %亞共析鋼亞共析鋼 C % 0.77 % 0.77 %, , 平衡組織：平衡組織：F+PF+P共析鋼共析鋼 C % 0.77 % 0.77 %, ,

7、 平衡組織：平衡組織： P過共析鋼過共析鋼 C % 0.77 % 0.77 %, , 平衡組織：平衡組織：P+Fe3C白口鑄鐵白口鑄鐵 2.11 % 2.11 % C % C % 6.69 % 6.69 %亞共晶白口鐵亞共晶白口鐵 C % 4.3 % 4.3 % , ,平衡組織：平衡組織：P+Fe3C+ Ld/共晶白口鐵共晶白口鐵 C % 4.3 % 4.3 % , ,平衡組織：平衡組織：Ld/ ( (低溫萊氏體低溫萊氏體) )過共晶白口鐵過共晶白口鐵 C % 4.3 % 4.3 %, ,平衡組織：平衡組織：Fe3C+ Ld/n1 1、金屬的凝固、金屬的凝固（1 1）純金屬的結晶：）純金屬的結

8、晶： 過冷現象；過冷現象；過冷度概念過冷度概念；冷卻速度與過冷度冷卻速度與過冷度； （2 2）晶粒大小對金屬性能的影響（）晶粒大小對金屬性能的影響（細晶強韌化）細晶強韌化）（3 3）形核率形核率、長大速度的概念、長大速度的概念（4 4）細化晶粒的方法細化晶粒的方法（即如何控制晶粒大小）：（即如何控制晶粒大小）： 增加過冷度；變質處理；機械振動、攪拌增加過冷度；變質處理；機械振動、攪拌n2 2、鑄錠組織：（、鑄錠組織：（三個晶區三個晶區）n3 3、冷變形加工：、冷變形加工：（1 1）加工硬化（概念）加工硬化（概念）；（2 2）冷變形金屬加熱工程中，其組織和性能一般要）冷變形金屬加熱工程中，其組織

9、和性能一般要經歷三個階段變化：經歷三個階段變化：回復、再結晶（概念）、晶回復、再結晶（概念）、晶粒長大。粒長大。n冷熱加工的區分界線冷熱加工的區分界線: : 再結晶溫度再結晶溫度n1 1、鋼材加熱和冷卻時的轉變、鋼材加熱和冷卻時的轉變n（1 1）加熱時的轉變）加熱時的轉變 奧氏體化步驟：奧氏體化步驟： A A形核；形核； A A晶核長大；晶核長大； 殘余滲碳體溶解；殘余滲碳體溶解； A A成分均勻化。成分均勻化。n等溫轉變曲線及轉變組織（等溫轉變曲線及轉變組織（注意各區轉變產物、不同注意各區轉變產物、不同鋼種鋼種C曲線的穩定性比較曲線的穩定性比較）650600550350A1MSMf時間時間P

10、STB上上B下下MM+AAPASATAB上上AB下下AM過冷過冷A過冷過冷A過冷過冷A過冷過冷A過冷過冷A 加入合金元素后，加入合金元素后，C C曲線位置的變化（曲線位置的變化（注意特例注意特例），），C C曲線越往右，鋼的淬透性越好；曲線越往右，鋼的淬透性越好；n2 2、預先熱處理：退火、正火、調質、預先熱處理：退火、正火、調質（注意概念）（注意概念） 退火包括退火包括：（：（各種退火的目的各種退火的目的、使用范圍使用范圍） 擴散退火、再結晶退火、去應力退火、球化退火擴散退火、再結晶退火、去應力退火、球化退火n3 3、最終熱處理：淬火、回火、最終熱處理：淬火、回火 （1 1）淬透性與）淬透性

11、與C C曲線的關系；合金元素對淬曲線的關系；合金元素對淬透性的影響透性的影響 （2 2）淬火三原則、淬火工藝、淬火后的組織淬火三原則、淬火工藝、淬火后的組織 （3 3）回火按溫度高低分為回火按溫度高低分為：高溫回火、中溫：高溫回火、中溫 回火、低溫回火；（回火、低溫回火；（回火目的、回火后的組織、回火目的、回火后的組織、應用舉例應用舉例 ）注：注：回火索氏體的性能明顯優于奧氏體等溫冷卻回火索氏體的性能明顯優于奧氏體等溫冷卻直接所得到的片層狀索氏體的性能。直接所得到的片層狀索氏體的性能。第五章第五章 常用金屬材料與性能常用金屬材料與性能n1 1、合金鋼的分類：、合金鋼的分類：n（1 1）按含碳量

12、高低分按含碳量高低分n（2 2）按合金元素含量高低分）按合金元素含量高低分n（3 3）合金結構鋼按用途及熱處理特點分合金結構鋼按用途及熱處理特點分n（4 4）按鋼的退火狀態分）按鋼的退火狀態分n2 2、牌號：、牌號：n（1 1）、結構鋼：）、結構鋼： 以以 Q+Q+屈服強度值表示：碳素結構鋼、低合金（高強度）結構屈服強度值表示：碳素結構鋼、低合金（高強度）結構鋼鋼 開頭以開頭以C C含量萬分數表示（含量萬分數表示（2 2位）：位）： 優質碳素結構鋼（優質碳素結構鋼（1010、2525、4545）；）； 合金結構鋼：合金滲碳鋼、合金調質鋼、合金彈簧鋼合金結構鋼：合金滲碳鋼、合金調質鋼、合金彈簧鋼

13、n（2 2）、工具鋼）、工具鋼 碳素工具鋼：碳素工具鋼：T+CT+C質量的千分數表示質量的千分數表示 合金工具鋼：開頭以合金工具鋼：開頭以C C質量的千分數表示（質量的千分數表示（1 1位）（當位）（當C% C% 1.0%1.0%時省略不標）時省略不標）n另須注意軸承鋼的牌號：例如另須注意軸承鋼的牌號：例如GCr15GCr15n3 3、高速鋼牌號特點、熱處理工藝及組織、高速鋼牌號特點、熱處理工藝及組織n4 4、按、按石墨石墨形態的差異，形態的差異，灰口鑄鐵分為灰鑄鐵、可鍛灰口鑄鐵分為灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵（鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵（注意牌號及含義注意牌號及含義） 。n5 5、有色

14、金屬及合金的熱處理強化有色金屬及合金的熱處理強化3 3、滲碳鋼、調質鋼、滲碳鋼、調質鋼、彈簧鋼彈簧鋼 （1 1）、用途及性能特點；）、用途及性能特點； （2 2）、成分特點（包括碳元素的含量及其它主要合金）、成分特點（包括碳元素的含量及其它主要合金元素類型及作用）；元素類型及作用）； （3 3）、主要的熱處理工藝特點及熱處理后所獲得的主）、主要的熱處理工藝特點及熱處理后所獲得的主要組織；要組織； （4 4）、常用鋼種的牌號。）、常用鋼種的牌號。n（1 1）用途及性能特點：用途及性能特點： 用于承受較大沖擊載荷、同時表面經受強烈摩擦磨損的零件。滲碳及用于承受較大沖擊載荷、同時表面經受強烈摩擦磨損

15、的零件。滲碳及淬火、回火后，表硬內韌。淬火、回火后，表硬內韌。n（2 2）成分特點：）成分特點： 低碳（低碳（0.25%0.25%），保證滲碳及熱處理后表、里的良好配合。），保證滲碳及熱處理后表、里的良好配合。 加提高淬透性的元素加提高淬透性的元素CrCr、MnMn、NiNi、B B等，保證心部良好的強韌性。等，保證心部良好的強韌性。 加加V V、TiTi、W W等，阻止滲碳時晶粒長大。等，阻止滲碳時晶粒長大。n（3 3）熱處理特點：滲碳、淬火、低溫回火）熱處理特點：滲碳、淬火、低溫回火n（4 4）常用鋼種：）常用鋼種：20Cr20Cr、20MnTiB20MnTiB、20CrMnMo20CrMnMon（1 1）用途及性能特點：）用途及性能特點： 高強度（承受較大負荷）及高韌性（防止斷裂事故）的重要零件，具高強度（承受較大負荷）及高韌性（防止斷裂事故）的重要零件，具有良好的綜合力學性能。有良好的綜合力學性能。n（2 2）成分特點：）成分特點： 中碳（中碳（0.30-0.5%0.30-0.5%），保證熱處理后足夠強度，又不致太脆。），保證熱處理后足夠強度，又不致太脆。 加提高淬透性的元素加提高淬透性的元素CrCr、MnMn、NiNi、B B等，保證大截面均一的性能。等，保證大截面均一的