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1、工程材料总 复 习,Company Logo,1.名词解释(15分）,2.填空题（20分）,3.选择题（20分）,4.判断题（15分）,考试题型：,5.简答题(10分）,6.综合题（20分）,Company Logo,第一章 机械工程材料性能的要求,工程材料与机械零件所受三大负荷（及各负荷对机械零件产生的作用）力学负荷、热负荷、环境介质作用；工程材料的性能（特别注意：延伸率、冲击韧性（零件使用温度与韧脆转变温度关系）、硬度；比刚度、抗拉强度、密度等）；工程材料类型及主要特征：按零件在机械工程中实现的功能分：结构材料、功能材料 按化学组成分：金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料（各自的主要特
2、征）,Company Logo,第二章 材料的组成和内部结构特征,1、材料的结构（1）所有的固态物质就其原子（或分子）排列的规则性来分类，可分为：晶体、非晶体（2）金属的常见晶体结构：体心立方、面心立方、密排六方,Company Logo,（3）晶体缺陷：点缺陷 空位：晶格中的空结点。间隙原子：挤进晶格间隙中的原子。置换原子：取代原来原子位置的外来原子。线缺陷位错 面缺陷晶界和亚晶界,Company Logo,细晶强韧化金属的晶粒越细，晶界总面积越大，位错运动阻力越大，使得金属塑性变形的抗力越高，所以使强度、硬度越高。在相同变形量下，晶粒越细的金属，单位体积内同时参与变形的晶粒数目越多,变形越
3、均匀，应力集中越小，使其塑性、韧性越好。第二相（弥散）强化概念当硬而脆的金属间化合物呈弥散状分布于固溶体基体上时，使强度、硬度增加，而塑韧性略有下降或不降的现象。沉淀（时效）强化,Company Logo,2、相图与相变（1）合金、组元、相、固溶体、固溶强化（概念）（2）合金的两大相结构：固溶体：置换固溶体、间隙固溶体（相关概念）金属间化合物（3）相图：匀晶L；共晶L+；共析+,Company Logo,（4）铁碳合金：组成相：（五种）铁素体：碳在-Fe中的间隙固溶体。奥氏体：碳在-Fe中的间隙固溶体。珠光体：F与Fe3C组成的片层状的机械混合物。马氏体：碳在-Fe中的过饱和固溶体。室温组织：
4、（铁碳合金分类）含碳量对铁碳合金组织及力学性能的影响,Company Logo,铁碳合金相图,Company Logo,2铁碳合金的平衡结晶过程,Fe-C 合金分类,工业纯铁 C%0.0218%,钢 0.0218%C%2.11%,亚共析钢 0.77%共析钢 0.77%过共析钢 0.77%,白口铸铁 2.11%C%6.69%,亚共晶白口铁 4.3%共晶白口铁 4.3%过共晶白口铁 4.3%,Company Logo,第三章 工程材料成型过程中行为与性能变化,1、金属的凝固（1）、纯金属的结晶：过冷现象；过冷度概念；冷却速度与过冷度；结晶的基本过程：晶核的形成和晶核长大（主要以树枝状长大）（2）、
5、晶粒大小对金属性能的影响（细晶强韧化）（3）、形核率、长大速度的概念（4）、细化晶粒的方法（即如何控制晶粒大小）：增加过冷度；变质处理；机械振动、搅拌,Company Logo,2、铸锭组织：（三个晶区）3、冷变形加工：（1）加工硬化概念；（2）冷变形金属加热工程中，其组织和性能一般要经历三个阶段变化：回复、再结晶、晶粒长大。冷热加工的区分界线:再结晶温度,Company Logo,第四章 改善材料性能的热处理、合金化及改性,热处理的概念：把固态金属材料在一定介质中的加热、保温和冷却，以改变其组织和性能的一种工艺。钢的热处理工艺可分为退火、正火、淬火、回火和表面强化处理等几种最基本的热处理。1
6、、钢材加热和冷却时的转变（1）、加热时的转变 奥氏体化步骤：A形核；A晶核长大；残余渗碳体溶解；A成分均匀化。,Company Logo,（2）、冷却时的转变,等温转变曲线及转变组织,650,600,550,350,P,S,T,B上,B下,M,M+A,AP,AS,AT,AB上,AB下,AM,过冷A,过冷A,过冷A,过冷A,过冷A,Company Logo,加入合金元素后，C曲线位置的变化（右移）；相同条件下，亚共析钢、共析钢、过共析钢冷却过程中过冷奥氏体稳定性的比较2、预先热处理（概念）：退火、正火、调质 退火包括：（各种退火的目的）扩散退火、再结晶退火、去应力退火、球化退火等,Company
7、 Logo,3、最终热处理：淬火、回火（1）淬透性与C曲线的关系；合金元素对淬透性的影响（2）淬火三原则、淬火工艺、淬火后的组织（3）淬火钢为什么必须经过回火后才能使用？淬火过程的副作用（负面效应）：高应力状态；马氏体 是极端不稳定的组织；（中高碳）马氏体太脆。回火效应：改善上述情况，并调节硬度（力性）达到零 件的实际要求。（4）回火按温度高低分为：高温回火、中温回火、低温回火；（回火目的、回火温度、应用、回火后的组织）回火索氏体的性能明显优于奥氏体等温冷却直接所得到的片层状索氏体的性能。,制造渗碳零件的钢种。1、性能要求 表面具有高硬度、高耐磨性，心部具有足够的韧性和强度，即表硬里韧。良好的
8、热处理性能,如淬透性和渗碳能力。,渗碳钢,2、成分特点 低碳：0.10.25%C 合金元素作用：提高淬透性：Cr、Mn、Ni、B 强化铁素体：Cr、Mn、Ni 细化晶粒：W、Mo、Ti、V,渗碳淬火后的表层组织,3、热处理特点渗碳件的加工工艺路线为：下料锻造正火机加工渗碳淬火+低温回火正火目的为调整硬度，便于切削加工。淬火温度一般为 Ac1+30-50。4、使用状态下组织心部：M回+F表层：M回+颗粒状碳化物+A(少量)；,5、常用钢号及用途低淬透性钢：20、20Cr。,用于受力小的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸轮轴等。,中淬透性钢：20CrMnTi。用于中等载荷的耐磨件，如变速箱齿轮。高淬透性
9、钢：18Cr2Ni4WA.用于大载荷的耐磨件，如柴油机曲轴。,调质件（螺杆）,调质后使用的钢种。1、性能要求 良好的综合力学性能.良好的淬透性。,调质钢,2、成分特点 中碳：0.30.5%C 合金元素作用：提高淬透性:Mn、Si、Cr、Ni、B 强化铁素体:Mn、Si、Cr、Ni 细化晶粒:Ti、V 防止第二类回火脆性:W、Mo,3、热处理及组织特点调质件的加工工艺路线为：下料锻造退火粗加工调质精加工装配调质目的：获得良好综合力学性能使用状态下的组织为：S回,为提高表面耐磨性，调质后可进行表面淬火或氮化。,回火索氏体,调质处理车间,柴油机凸轮轴,4、常用钢号及用途低淬透性钢：D0油3040mm
10、,常用 45、40Cr,用于制造较小的齿轮、轴、螺栓等。中淬透性钢：D0油4060mm，常用40CrNi，用于制造大中型零件。,高淬透性钢：D0油60mm,常用40CrNiMo,用于制造大截面重载荷零件，如曲轴等。,制造弹簧或类似性能零件的钢种。1、性能要求弹簧是利用弹性变形储存能量或缓和冲击的零件。高的s，s/b；高的-1；足够的韧性 高的淬透性。,弹簧钢,2、成分特点 中高碳：碳素弹簧钢为0.60.9%C合金弹簧钢为0.450.7%C 合金元素作用：提高淬透性、强化铁素体：Mn、Si、Cr提高s/b：Si 细化晶粒：V,3、热处理及组织特点 冷成型弹簧：冷拔 冷成型定型处理(250300)
11、。用于10mm),4、弹簧的表面质量弹簧的表面质量对其寿命影响很大。提高表面质量的方法:防止表面脱碳；,避免表面缺陷；进行喷丸处理，使表 面产生压应力。,板簧喷丸处理示意图,5、常用钢号及用途Si、Mn弹簧钢，如65Mn、60Si2Mn，用于制造较大截面弹簧。Cr、V弹簧钢，如50CrV，用于大截面、大载荷、耐热的弹簧。,工具钢热处理及组织 热处理：正火+球化退火+淬火+低温回火球化退火目的：降低硬度,便于加工;为淬火作组织准备。使用状态下的组织：M回+颗粒状碳化物+A(少量),Company Logo,Company Logo,第五章 常用金属材料与性能,1、合金钢的分类：（1）、按含碳量高
12、低分（2）、按合金元素含量高低分（3）、合金结构钢按用途及热处理特点分,Company Logo,2、牌号：（1）、结构钢：以 Q+屈服强度值表示：碳素结构钢、低合金（高强度）结构钢 开头以C含量万分数表示（2位）：优质碳素结构钢（10、25、45）；合金结构钢：合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢（2）、工具钢 碳素工具钢：T+C质量的千分数表示 合金工具钢：开头以C质量的千分数表示（1位）（当C%1.0%时省略不标）另须注意轴承钢的牌号：例如GCr15,Company Logo,3、工具钢、轴承钢、弹簧钢的主要钢种、热处理及组织特点。4、高碳低合金工具钢的成分特点5、不锈钢按照按正火后组织不
13、同，分为奥氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢、马氏体型不锈钢等。6、石墨化铸铁按石墨的存在形态可以分为四种，分别是灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁。铸铁牌号：例如HT200、KTH300-06、KTZ700-02、QT400-15,Company Logo,3、渗碳钢、调质钢（定义）（1）、用途及性能特点；（2）、成分特点（包括碳元素的含量及其它主要合金元素类型及作用）；（3）、主要的热处理工艺特点及热处理后所获得的主要组织；（4）、常用钢种的牌号。,Company Logo,合金渗碳钢（1）用途及性能特点：用于承受较大冲击载荷、同时表面经受强烈摩擦磨损的零件。渗碳及淬火、回火后，表硬内韧。（
14、2）成分特点：低碳（0.25%），保证渗碳及热处理后表、里的良好配合。加提高淬透性的元素Cr、Mn、Ni、B等，保证心部良好的强韧性。加V、Ti、W等，阻止渗碳时晶粒长大。（3）热处理特点：渗碳、淬火、低温回火（4）常用钢种：20Cr、20MnTiB、20CrMnMo,Company Logo,合金调质钢（1）用途及性能特点：高强度（承受较大负荷）及高韧性（防止断裂事故）的重要零件，具有良好的综合力学性能。（2）成分特点：中碳（0.30-0.5%），保证热处理后足够强度，又不致太脆。加提高淬透性的元素Cr、Mn、Ni、B等，保证大截面均一的性能。加V、Mo、W等细化晶粒元素。加Mo，消除回火脆性。（3）热处理：调质即淬火+高温回火（4）常用钢种：40Cr、40MnB、35CrMo,Company Logo,第七章1、失效与失效类型：什么是失效？失效的类型过量变形、断裂、表面损伤和物理性能的下降2、选材三原则；选材时哪些力学性能可作为设计指标，哪些可作为参考指标。3、热处理工艺路线及位置,Company Logo,注意事项：1、各章例题、小结和习题-需复习、掌握2、课程网站：http:/工程材料课程网站,预祝大家考试中取得好的成绩!,
