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第一节机械零件的失效形式第二节选材的基本原则
第三节热处理方案的选择及热处理技术的标注第四节预防和控制热处理变形的方法及措施第五节
典型零件选材与工艺分析
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失效分析是机械产品设计、制造的依据；
1943年美国T-2油轮发生断裂
形的情况下突然发生的脆性断裂往往会造成灾难性事故
形的情况下突然发生的脆性断裂，往往会造成灾难性事故。
防止脆断的方法：准确分析零件所受应
防止脆断的方法
力及应力集中的情况，选择满足强度要
求并具有定塑性和韧性的材料
求并具有一定塑性和韧性的材料。
断口分析：是断裂失效分析的核心，同
时又是断裂失效分析的向导，指引断裂
时又是断裂失效分析的向导指引断裂
失效分析少走弯路。
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2）初始成本↓，质量↓，附加成本↑。
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组织要求等。
C620车床主轴及热处理技术条件
建议加厚槽底
开工艺孔危险截面
攻丝凸轮及其变形情况
开艺孔
合理安排孔洞位置变不通孔为通孔
采用封闭结构采用对称结构弹簧卡头
镗杆截面
磨床顶尖45钢齿轮
汽车变速箱齿轮
3. 机床齿轮
轴的失效形式：
直升飞机螺旋桨驱动齿轮轴扭断
⑴车床主轴
C620车床主轴简图
e)时效:消除磨削应力，稳定组织及尺寸，满足精度要求；
内燃机曲轴
175A型柴油机曲轴简图
热锻模机床床身手术等
5CrNiMo热锻模、机床床身、手术刀等。
刃具材
刃具选材。
金属材料学习题与思考题第七章铸铁1、铸铁与碳钢相比，在成分、组织和性能上有什么区别？（1）白口铸铁：含碳量约2.5%,硅在1%以下白口铸铁中的碳全部以渗透碳体（Fe3c）形式存在，因断口呈亮白色。
故称白口铸铁，由于有大量硬而脆的Fe3c，白口铸铁硬度高、脆性大、很难加工。
因此，在工业应用方面很少直接使用，只用于少数要求耐磨而不受冲击的制件，如拔丝模、球磨机铁球等。
大多用作炼钢和可锻铸铁的坯料（2）灰口铸铁；含碳量大于4.3％，铸铁中的碳大部或全部以自由状态片状石墨存在。
断口呈灰色。
它具有良好铸造性能、切削加工性好，减磨性，耐磨性好、加上它熔化配料简单，成本低、广泛用于制造结构复杂铸件和耐磨件。
（3）钢的成分要复杂的多，而且性能也是各不相同钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。
我们通常将其与铁合称为钢铁，为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。
钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等，而且钢还根据品质分类为①普通钢（P≤0.045%，S≤0.050%）②优质钢（P、S均≤0.035%）③高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%）按照化学成分又分①碳素钢：.低碳钢（C≤0.25%）.中碳钢（C≤0.25~0.60%）.高碳钢（C≤0.60%）。
②合金钢：低合金钢（合金元素总含量≤5%）.中合金钢（合金元素总含量＞5~10%）.高合金钢（合金元素总含量＞10%）。
2、C、Si、Mn、P、S元素对铸铁石墨化有什么影响？为什么三低（C、Si、Mn低）一高（S高）的铸铁易出现白口？（1）合金元素可以分为促进石墨化元素和阻碍石墨化元素，顺序为：Al、C、Si、Ti、Ni、P、Co、Zr、Nb、W、Mn、S、Cr、V、Fe、Mg、Ce、B等。
其中，Nb为中性元素，向左促进程度加强，向右阻碍程度加强。
C和Si是铸铁中主要的强烈促进石墨化元素，为综合考虑它们的影响，引入碳当量CE = C% + 1/3Si%，一般CE≈4%，接近共晶点。
第11章 复合材料层合板的强度力分析复合材料层合板中单层板的铺叠方式有多种，每一种方式对应一种新的结构形式与材料性能。
层合板的应力状态也可以是无数种，因此各种不同应力状态下层合板的强度不可能靠实验来确定．只能通过建立一定的强度理论，将层合板的应力和基本强度联系起来。
由于层合板中各层应力不同，应力高的单层板先发生破坏，于是可以通过逐层破坏的方式确定层合板的强度。
因此，复合材料层合板的强度是建立在单层板强度理论基础上的。
另外，由层合板的刚度特性和内力可以计算出层合板各单层板的材料主方向上的应力。
这样就可以采取和研究各向同性材料强度相同的方法，根据单层板的应力状态和破坏模式，建立单层板在材料主方向坐标系下的强度准则。
本章主要介绍单层板的基本力学性能、单层板的强度失效准则，以及层合板的强度分析方法。
§11.1单层板的力学性能由层合板的结构可知，层合板是若干单向纤维增强的单层板按一定规律组合而成的。
当纤维和基体的性质、体积含量确定后，单层板材料主方向的强度与和其工程弹性常数一样，是可以通过实验唯一确定的。
11.1.1单层板的基本刚度与强度材料主方向坐标系下的正交各向异性单层板，具有4个独立的工程弹性常数，分别表示为：纤维方向（方向1）的杨氏模量1E ，垂直纤维方向（方向2）的杨氏模量2E ，面内剪切模量12G ；另外，还有两个泊松比2112,νν，但它们两个 不是独立的。
这4个独立弹性常数表示正交各向异性单层板的刚度。
单层板的基本强度也具有各向异性，沿纤维方向的拉伸强度比垂直于纤维方向的强度要高。
另外，同一主方向的拉伸和压缩的破坏模式不同，强度也往往不同，所以单层板在材料主方向坐标系下的强度指标共有5个，称为单层板的基本强度指标，分别表示为：纵向拉伸强度X t (沿纤维方向)，纵向压缩强度X c (沿纤维方向)，横向拉伸强度Y t (垂直纤维方向)，横向压缩强度Y c (垂直纤维方向)，面内剪切强度S (在板平面内)。
第一章习题答案一、解释下列名词1、弹性比功：又称为弹性比能、应变比能，表示金属材料吸收弹性变形功的能力。
2、滞弹性：在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象。
3、循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力，称为金属的循环韧性。
4、包申格效应：先加载致少量塑变，卸载，然后在再次加载时，出现σe升高或降低的现象。
5、解理刻面：大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。
6、塑性、脆性和韧性：塑性是指材料在断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。
韧性：指材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力，或指材料抵抗裂纹扩展的能力7、解理台阶：高度不同的相互平行的解理平面之间出现的台阶叫解理台阶；8、河流花样：当一些小的台阶汇聚为在的台阶时，其表现为河流状花样。
9、解理面：晶体在外力作用下严格沿着一定晶体学平面破裂，这些平面称为解理面。
10、穿晶断裂和沿晶断裂：沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，一定是脆断，且较为严重，为最低级。
穿晶断裂裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可能是脆性断裂。
11、韧脆转变：指金属材料的脆性和韧性是金属材料在不同条件下表现的力学行为或力学状态，在一定条件下，它们是可以互相转化的，这样的转化称为韧脆转变。
二、说明下列力学指标的意义１、Ｅ（Ｇ）：Ｅ（Ｇ）分别为拉伸杨氏模量和切变模量，统称为弹性模量，表示产生100%弹性变形所需的应力。
２、σr、σ0.2、σs: σr :表示规定残余伸长应力，试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。
σ0.2：表示规定残余伸长率为0.2%时的应力。
σs：表征材料的屈服点。
３、σb：韧性金属试样在拉断过程中最大试验力所对应的应力称为抗拉强度。
４、n:应变硬化指数，它反映了金属材料抵抗继续塑性变形的能力，是表征金属材料应变硬化行为的性能指标。
５、δ、δgt、ψ：δ是断后伸长率，它表征试样拉断后标距的伸长与原始标距的百分比。
第十一章铝电解生产用碳素材料及氧化盐生产铝电解用碳素材料指铝电解生产中所使用的碳素阳极和碳素阴极，从历史的角度讲，碳素阳极分为用于自焙铝电解槽生产的阳极棚和预焙铝电解槽生产的预焙阳极块。
由于节能和环保的要求，截止2010年底，我国工业已淘汰了自焙阳极生产工艺，重新采用大型预焙槽生产，所以，对阳极棚生产工艺不再赘述。
只介绍预焙阳极生产工艺过程。
铝电解槽底部采用阴极碳块。
大型预焙槽的使用寿命一般在5～8年，大修过程将把阴极内衬阴极碳块和底部保温材料全部更换，所以，阴极碳块也是电解铝生产中必不可少的材料。
本章主要介绍碳素阳极和碳素阴极的生产工艺过程。
氟化盐（冰晶石和氟化铝）也是铝电解生产中的消耗性材料。
自然界中并无足够多的天然冰晶石，目前仅在冰岛的格林兰岛发现少量的天然冰晶石和。
工业上所用冰晶石航氧化铝采用全部人工合成，所以，本章也简单介绍铝其生产工艺。
第一节预焙阳极生产工艺铝电解用预焙阳极是用石油法经煅烧后按一定粒度配比，用煤沥青作为粘接制混合成棚料，再经振动成型，通过高温焙烧所得的产品，其生产工艺流程图如图11-1。
1.配料和初译石油焦乃石油提炼后的副产品。
其主要成分是碳，其固定碳含量在75～90%，其余为可燃探发分电约12～20%，灰分约0.3～1%；硫分0.5～3.0%；水分约3%；以及其他微量金属和非金属杂质。
阳极产品要求灰分≤0.8%，硫分≤2.5%，为了使产品杂质成分在允许的范围内，所以，在燃烧之前，必须对石油焦进行成分配料，以保证阳极产品成分合格。
由于石油焦是石油提炼后的渣油经焦化而得，由于渣油的组成很复杂，与原油同样都是由各种烃类和烃类比物组成，所以在焦化过程中根据烃类的不同而形成粒度不一的焦块，大的有200mm以上，小的如同粉料。
为了在燃烧中挥发分能均匀快速排出以及不出现细料过程，必须对大块石油焦进行初，使粒度不大于10mm。
2.燃烧石油焦燃烧是在隔绝条件下，将油焦进行高温预热处理。
中南大学本科课程一览粉末冶金学院专业教育模块课程课程编号：070305z1课程名称：材料性能及其测试英文名称：Materials Properties and Testing学时与学分:48/3先修课程要求：材料物理、物理化学、材料科学基础、材料力学、材料化学原理适应专业：粉体材料科学与工程、材料化学、粉体工程实验班参考教材：王从曾主编：《材料性能学》，北京工业大学出版社，2001年田莳主编：《材料物理性能》，北京航空航天大学出版社，2004年郑修麟、乔生儒编：《材料的力学性能》，西北工业大学出版社，2000年韦德骏，《材料力学性能与应力测试》，湖南大学出版社，1997年课程简介《材料性能及其测试》是材料、粉体类人才培养的专业主修专业课。
本课程以材料科学基础、材料物理、材料化学原理、物理化学以及材料力学为基础，概括三类基本材料即金属材料、陶瓷材料和高分子材料的基本物理性能和化学性能，着重讲授三类基本材料的力学性能、化学(腐蚀)性能、电学性能、磁学性能、热学性能和光学性能，三类材料各种性能的原理和测试方法，以及各类材料的性能特征和相应的应用，本课程内容多，概念多，跨度大，较为复杂，专业理论性强，要求学生在学习课程时，结合材料科学的发展方向，与材料科学基本知识和物理化学基本知识融会贯通来学习。
课程教学大纲一、课程在培养方案中的地位、目的和任务《材料性能及其测试》是粉体材料、材料化学、复合材料方向的重要专业基础课，是学生从事材料研究的基础课程之一。
通过本课程学习，使学生加深对材料成分、组织、结构、工艺与性能之间关系的了解，初步掌握材料性能测试的基本方法，初步掌握相关基础理论、基本知识与有关公式，加深对基本内容的理解，探讨改善材料性能的基本途径，培养分析与解决实际问题的能力，为以后从事粉末冶金、材料科学与工程研究、开发新材料打下坚实的基础。
二、课程的基本要求本课的教学环节包括课堂讲授，习题讨论课，课后习题，答疑和期末考试。
