工程材料基础名词解释

⼯程材料基础名词解释

⼯程材料基础名词解释

⼀、合⾦：合⾦是指由两种或两种以上的⾦属元素、或⾦属元素与⾮⾦属元素组成的具有⾦属特性的物质。

⼆、固溶体：合⾦组元通过溶解形成⼀种成分和性能均匀、且结构与组元之⼀相同的固相称为固溶体。

三、固溶强化：通过融⼊某种溶质元素形成固溶体⽽是⾦属的强度、硬度升⾼的现象称为固溶强化。

四、结晶：物质从液态冷却转变为固态的过程称为凝固，凝固后的物质可以为晶体也，可以为⾮晶体。若凝固后的物质为晶体，则这种凝固称为结晶。

五、相图：指在平衡条件下，合⾦的成分、温度和组织之间关系的图形。

六、硬度：是指材料抵抗局部变形，特别是塑形变形、压痕或划痕的能⼒。

七、热处理：是指采⽤适当的⽅式在固态下对⾦属进⾏加热、保温和冷却，以获得所学的组织和性能⼯艺⽅法。

⼋、本质晶粒度：根据标准试验⽅法，在c?930保温⾜够时间（3-8⼩时）

±10

后测定的钢中晶粒的⼤⼩。是表⽰钢中奥⽒体晶粒长⼤的倾向性。

九、淬⽕：把钢进⾏奥⽒体化，保温后以适当⽅式冷却，已获得马⽒体或以下贝⽒体组织的热处理⼯艺⽅法称为淬⽕。

⼗、回⽕脆性：淬⽕钢回⽕时冲击韧性并不总是随挥回⽕温度的升⾼⽽简单的增加，有些钢在某个温度范围内回⽕时，其冲击韧性显著下降，这种脆化现象称为回⽕脆性。

⼗⼀、调质：⽣产上习惯将淬⽕加⾼温回⽕称为调质处理。

⼗⼆、变质处理：在液态⾦属结晶之前，特意加⼊某些难熔固态颗粒，造成⼤量以⾮⾃发晶核的固态质点，使结晶时晶核数量⼤⼤增加，从⽽提⾼了形核率，细化晶粒，这种处理⽅式即为变质处理。

⼗三、过冷和过冷度：实际结晶温度低于理论结晶温度的现象称为过冷，理论结晶温度T0与实际结晶温度T1之差称为过冷度。

⼗四、时效：⾦属或合⾦在⼤⽓温度下经过⼀段时间后，由于过饱和固溶体脱溶和晶格沉淀⽽使强度逐渐升⾼的现象。

⼗五、红硬性：⼜叫热硬性，钢在⾼温下保持硬度的能⼒。

⼗六、选材的基本原则：所选的材料的使⽤性能应能满⾜零件的使⽤要求，易加⼯，成本低，寿命⾼。

⼗七、试画出并⽐较共析钢的TTT和CCT图,并标明温度线和各区组织

图中最上⾯⼀条⽔平虚线表⽰钢的临界点A1(723℃)，即奥⽒体与珠光体的平衡温度。图中下⽅的⼀条⽔平线Ms(230℃)为马⽒转变开始温度，Ms以下还有⼀条⽔平线Mf(-50℃)为马⽒体转变终了温度。vA1与Ms线之间有两条C曲线，左侧⼀条为过冷奥⽒体转变开始线，右侧⼀条为过冷奥⽒体转变终了线。A1线以上是奥⽒体稳定区。Ms线⾄M f线之间的区域为马⽒体转变区，过冷奥⽒体冷却⾄Ms线以下将发⽣马⽒体转变。过冷奥⽒体转变开始线与转变终了线之间的区域为过冷奥⽒体转变区，在该区域过冷奥⽒体向珠光体或贝⽒体转变。在转变终了线右侧的区域为过冷奥⽒体转变产物区。A1线以下，Ms线以上以及纵坐标与过冷奥⽒体转变开始线之间的区域为过冷奥⽒体区，过冷奥⽒体在该区域内不发⽣转变，处于亚稳定状态。在A1温度以下某⼀确定温度，过冷奥⽒体转变开始线与纵坐标之间的⽔平距离为过冷奥⽒体在该温度下的孕育期，孕育期的长短表⽰过冷奥⽒体稳定性的⾼低。在A1以下，随等温温度降低，孕育期缩短，过冷奥⽒体转变速度增⼤，在550℃左右共析钢的孕育期最短，转变速度最快。

此后，随等温温度下降，孕育期⼜不断增加，转变速度减慢。过冷奥⽒体转变终了线与纵坐标之间的⽔平距离则表⽰在不同温度下转变完成所需要的总时间。转变所需的总时间随等温温度的变化规律也和孕育期的变化规律相似。因为过冷奥⽒体的稳定性同时由两个因素控制：⼀个是旧相与新相之间的⾃由能差ΔG；另⼀个是原⼦的扩散系数D。

等温温度越低，过冷度越⼤，⾃由能差ΔG也越⼤，则加快过冷奥⽒体的转变速度；但原⼦扩散系数却随等温温度降低⽽减⼩，从⽽减慢过冷奥⽒体的转变速度。⾼温时，⾃由能差ΔG起主导作⽤；低温时，原⼦扩散系数起主导作⽤。处于“⿐尖”温度时，两个因素综合作⽤的结果，使转变孕育期最短，转变速度最⼤。

钢的淬硬性和淬透性的区别

淬透性：钢的淬透性是指钢在淬⽕时获得马⽒体的能⼒。通常⽤钢在⼀定条件下所获得的淬硬层深度俩表⽰。同样形状和尺⼨的⼯件，⽤不同的钢材制造，相同条件下淬⽕，淬硬层较深的钢，其淬透性较好。淬透性主要取决于钢的临界冷却温度，既取决于过冷奥⽒体的稳定性。

淬硬性：钢在正常淬⽕时所能达到的最⾼硬度值，表明钢的淬硬能⼒，及钢的淬硬性。钢的淬硬性主要取决于钢中的含碳量，⽽与合⾦元素的影响不⼤。含碳量越多，钢的淬硬性越⾼。

以共析钢为例阐述其加热奥⽒体形成过程

钢在加热时珠光体向奥⽒体转变的过程称为奥⽒体化。该过程遵循形核与长⼤的相变基本规律通过A晶核的形成，A晶核的长⼤，剩余Fe3C的溶解、A成分均匀化四个基本过程：1）奥⽒体晶核的形成：A总是在F和Fe3C的相界⾯处优先形核。因为相界⾯处碳成分不均匀，原⼦排列紊乱，位错、空位密度⼤，能量较⾼，从能量、结构和浓度⽅⾯有利于A形核。2）奥⽒体晶核的长⼤：A晶核形成后，由于F的晶格类型和碳浓度⽐Fe3C更接近A，所以A晶核优先向F内长⼤，新的A晶核也不断形成并随之长⼤，直⾄F 全部转为A为⽌。3）剩余渗碳体的溶解：当A完全形成后，低碳的F完全消失，⾼碳的Fe3C有剩余。随保温时间延长，A和Fe3C相界⾯处的碳原⼦必然向A内部扩散，剩余的Fe3C继续溶解，直⾄消失。4）奥⽒体成分均匀化：刚刚形成的A成分是不均匀的，在原F部位碳浓度偏低，原Fe3C部位的碳浓度偏⾼。故要继续保温⼀段时间，通过碳原⼦的扩散达到成

分均匀的⽬的。1.钢的退⽕

退⽕是⽣产中常⽤的预备热处理⼯艺.⼤部分机器零件及⼯、模具的⽑坯经退⽕后,可消除铸、锻及焊件的内应⼒与成分的组织不均匀性；能改善和调整钢的⼒学性能,为下道⼯序作好组织准备.对性能要求不⾼、不太重要的零件及⼀些普通铸件、焊件,退⽕可作为最终热处理.

钢的退⽕是把钢加热到适当温度,保温⼀定时间,然后缓慢冷却,以获得接近平衡组织的热处理⼯艺.退⽕的⽬的在于均匀化学成分、改善机械性能及⼯艺性能、消除或减少内应⼒并为零件最终热处理作好组织准备.

钢的退⽕⼯艺种类颇多,按加热温度可分为两⼤类：⼀类是在临界温度（Ac3或Ac1）以上的退⽕,也称为相变重结晶退⽕.包括完全退⽕、不完全退⽕、等温退⽕、球化退⽕和扩散退⽕等；另⼀类是在临界温度（Ac1）以下的退⽕,也称低温退⽕.包括再结晶退⽕、去应⼒和去氢退⽕等.按冷却⽅式可分为连续冷却退⽕及等温退⽕等.2.钢的淬⽕与回⽕

钢的淬⽕与回⽕是热处理⼯艺中很重要的、应⽤⾮常⼴泛的⼯序.淬⽕能显著提⾼钢的强度和硬度.如果再配以不同温度的回⽕,即可消除（或减轻）淬⽕内应⼒,⼜能得到强度、硬度和韧性的配合,满⾜不同的要求.所以,淬⽕和回⽕是密不可分的两道热处理⼯艺.2.1 钢的淬⽕

淬⽕是将钢加热到临界点以上,保温后以⼤于临界冷却速度（Vc）冷却,以得到马⽒体或下贝⽒体组织的热处理⼯艺.2.2 钢的回⽕

回⽕是将淬⽕钢加热⾄A1点以下某⼀温度保温⼀定时间后,以适当⽅式冷到室温的热处理⼯艺.它是紧接淬⽕的下道热处理⼯序,同时决定了钢在使⽤状态下的组织和性能,关系着⼯件的使⽤寿命,故是关键⼯序.

回⽕的主要⽬的是减少或消除淬⽕应⼒；保证相应的组织转变,使⼯件尺⼨和性能稳定；提⾼钢的热性和塑性,选择不同的回⽕温度,获得硬度、强度、塑性或韧性的适当配合,以满⾜不同⼯件的性能要求.

现有两种铁碳合⾦,其中⼀种合⾦的显微组织中珠光体量占75%,铁素体量占25%,另⼀种合⾦的显微组织中珠光体量占92%,⼆次渗碳体量占8%.问这两种合⾦各属于哪⼀类合⾦?其碳的质量分数各为多少?

⼀、第⼀类由于是由珠光体+铁素体组成,所以从铁碳相图上⾯可以判断其是亚共析钢,其碳的质量分数可以根据杠杆定律计算如下,设含碳量为X,珠光体量⽤WP表⽰,铁素体量⽤WF表⽰,则列公式如下：WF（X-0.0218）=WP（0.77-X）由于珠光体量占75%,铁素体量占25%,

即：25%（X-0.0218）=75%（0.77-X）

解得X=0.58295,即含碳量为0.58295%的钢,⼤约相当于60号碳素弹簧钢或碳素结构钢.⼆、第⼆类由于是由珠光体+⼆次渗碳体组成,所以从铁碳相图上⾯可以判断其是过共析钢,其碳的质量分数可以根据杠杆定律计算如下,设含碳量为X,珠光体量⽤WP表⽰,⼆次渗碳体量⽤WFe3C表⽰,则列公式如下：WP（X-0.77）=WFe3C（6.69-X）由于珠光体量占92%,⼆次渗碳体量占8%,

即：92%（X-0.77）=8%（6.69-X）

解得X=1.2436,即含碳量为1.2436%的钢,⼤约相当于T12碳素⼯具钢.

马⽒体转变的主要特点：1、切变共格和表⾯浮凸现象

2、马⽒体转变的⽆扩散性

3、具有⼀定的位向关系和惯习⾯

4、马⽒体转变时在⼀个温度范围内完成的

5、马⽒体转变具有可逆性

其中,第1、2两点最为重要,是剩余所有特点的基础.