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第二章材料的性能

一、1）弹性和刚度

弹性：为不产生永久变形的最大应力，成 为弹性极限

刚度：在弹性极限范围内，应力与应变成 正比，即： 比例常数E称为弹性模量，它是 衡量材料抵抗弹性变形能力的指标，亦称为刚度。

2）强度

屈服点与屈服强度是材料开始产生 明显塑性变形时的最低应力值，即：

3 ）疲劳强度:表示材料抵抗交变应力的能力,

即：

脚标r为应力比，即：

对于对称循环交变应力，r= —1时，这 种情况下材料的疲劳代号为

4）裂纹扩展时的临界状态所对应的应力场强 度因子，称为材料的断裂韧度•用Kc表示

二、材料的高温性能：

1、 蠕变的定义：是指在长时间的恒温下、 恒应力作用下，即使应力小于该温度下的屈服点, 材料也会缓慢的产生型性变形的现象，而导致的

材料断裂的现象称为蠕变断裂

2、 端变变形与断裂机理：材料的蠕变变

形主要通过位错滑移、原子扩散及晶界滑动等机 理进行的；而蠕变断裂是山于在晶界上形成裂纹 并逐渐扩展而引起的，大多为沿晶断裂。

3、 应力松弛：指承受弹性变形的零件，

在工作中总变形量应保持不变，但随时间的延长 而发生蠕变，从而导致工作应力自行逐渐衰减的 现象

4、 蠕变温度：指金属在一定的温度下、

一定的时间内产生一定变形量所能承受的最大应 力

5、 持久强度：指金属在一定温度下、一

定时间内所能承受最大断裂应力

第三章：金属结构与结晶

三种常见金属晶格：体心立方晶格，面心 立方晶格、密排六方晶格

晶格致密度和配位数

晶面和晶向分析

1、 晶面指数

2、 晶向指数

3、 晶面族和晶向族

4、 晶面和晶向的原子密度

第四章：二元合金相图（计算组织组成物的相对 含量及相的相对量）

1、 二元合金相图的建立

2、 二元合金的基本相图

1） 匀晶相图（枝晶偏析：由于固溶体一般

都以树枝状方式结晶，先结晶的树枝晶轴含高熔 点的组元较多;后结晶的晶枝间含低熔点组元较 多，故把晶内偏析又称为枝晶偏析）

2） 共晶相图

3） 包晶相图

4） 共晶相图

3、铁碳合金

铁碳合金基本相

1） 铁素体

2） 奥氏体

3） 渗碳体

4） 石墨

第五章金属塑性变形与再结晶

1、 单晶体塑性变形形式

1） 滑移

2） 挛生

2、 加工硬化：随着变形程度的增加，金属的

强度、硬度上升而塑性、韧性下降,即为冷变形 强化，也称加工硬化。

3、 铁的最低再结晶温度为450°C,故即使它

在400°C的加工变形仍应属于冷变形：铅的再结 晶温度在0°C以下，故它在室温的加工变形为热 变形

第六章：金属热处理及材料改性

1、 本质粗晶粒钢：对于碳素钢，奥氏体晶粒随

加热温度升高.会迅速长大，这类钢称为本质粗晶 粒钢

2、 马氏体类型的转变

1） 马氏体组织形态和性能：马氏体组织形态

主要有两种基本类型：一种是板条状马氏体，也 称低碳马氏体：另一种是在片状马氏体，也称高 碳马氏体。

2） 马氏体性能：马氏体塑性韧性主要取决于

碳的过饱和度和亚结构。低碳板条状马氏体的韧 性塑性相当好。

3、 过冷奥氏体连续转变

曲线图CCT曲线与TTT曲线比较：共析钢 和过共析钢连续冷却时，山于贝氏体转变孕育期 大大增长，因而有珠光体转变区而无贝氏体转变 区。

4、钢的退火和正火

1） 完全退火（15#钢板）

2） 球化退火（片状Fe3C的T10的钢环）

3） 等温退火（锻造过热60#钢坯）

4） 均匀化退火（扩散退火）（成分偏析20Cr

钢）

5） 去应力退火（2G 270——500的铸造齿轮）

5、 钢的淬火

I）钢淬火工艺加温温度的确定：对于亚共析

钢，淬火温度为Ac3以上30——50°C

对于共析钢和过共析钢，淬火温度为Ac】

以上30——50°C

6、 钢的淬透性：是指奥氏体化后钢在淬火时 获得马氏体的能力，它是钢主要热处理性能。

（与工件大小无关）

淬硬性也叫可硬性，它是指钢在正常淬火条 件下，所能达到的最高硬度（与碳质量分数有关）

7、 钢的回火

1） F1火稳定性：淬火钢在网火时抵抗强度 硬度下降的能力

2） 同火脆性：在某些温度范围内P1火时会 出现冲击韧性下降的现象

8、 钢的表面淬火：电流频率越高，加热深度 越浅，淬火后工件淬硬层越薄。

第七章合金钢

1、合金渗碳钢

1） 主要用于制造变速齿轮、内燃机上四轮轴，

活塞销（承受强烈摩擦磨损和交变应力以及冲击 载荷）

2） 性能特点：钢件经渗碳、淬火和低温火 后，表面具有较高的硬度和耐胚性、心部具有足 够的强度和韧性。

3） 化学成分的特点：含碳量：0.1—— .25%；

合金兀素:其中Cr Mn Ni B的作用是提高钢的淬 透性，MoWVTi的作用是为了细化晶粒、抑制 钢件在渗碳时发生过热。

4） 20CrMnTi合金渗碳钢制造的汽车变速齿 轮为例

下料毛坯制造正火加工齿形局部镀铜 （防渗碳）渗碳预冷淬火低温FI火喷丸磨齿 （精磨）

表面：叵1火马氏体+残余奥氏体+碳化物 中心：铁素体+细珠光体+低碳【可火马氏体

锻造：为齿轮毛坯内部获得正确的流线分布和 提高组织致密度 正火：为了改善锻造叩织和调质硬度（170一 —2I0HB）以利切削加工

渗碳后：其心部具有高强度和足够冲击韧性的 良好配合。

喷丸：消除藐化皮，使表面光洁，使零件表层 压应力进一步增大，有利于提高疲劳强度

精磨：提高齿面光洁度

40CrNiMoA 下料锻造正火粗加工调 质精加工表面淬火

退火（或正火）作为预先热处理，其主要目 的是为了改善锻造组织，细化晶粒，有利于切削 加工，并为随后调质处理做好组织准备

2、 合金调质钢

1） 合金调质钢应具备较高淬透性，调质处理

后具有较高强度与良好的槊性及韧性的配合，即 良好的综合力学性能。

2） 化学成分的特点：

含碳量：一般为0.3%—— .5%,

合金元素：主加合金元素Cr Mn Ni Si B等,

可提高淬透性，固溶强化铁素体：辅加元素W Mo V提高同火稳定性。Mo W还能减轻或防止第二 类回火脆性，V能细化晶粒

3、 热处理特点

1） 预备热处理

2） 最终热处理：调质钢调质处理后的组织为

回火索氏体，具有良好的综合力学性能。

4、 合金刀具钢

化学成分的特点

1） 低合金刀具钢：含碳量0.9%——1.1%

主加元素CrMnSi ,目的是提高淬透性和回 火稳定性

2） 高速钢：加入Cr ,提高淬透性，空冷可 获得马氏体组织。

以W18CMV钢盘形齿轮筑刀生产过程为 例：

下料锻造退火机械加工淬火+P1火喷砂 磨加工

成品 （W6Mo5Cr4V2、W18CMV三次 回火目的）

锻造：高速钢铸态组织中有大量的莱氏体，只 能以锻造方法将其击碎。

W18Cr4V钢淬火温度为1270 ——12800C, 淬火温度之所有这么高是因为其热硬性主要取决 于马

氏体中的合金元素的含量，即高温加热时溶 入奥氏体中的合金元素最。温度越高溶于奥氏体 中的合金元素的量也越多。

进行三次回火是因为W18CMV钢在淬火状 态约有25%左右的残余奥氏体，一次回I火难以消

除，经三次P1火后即可以使残余奥氏体减至最低

景，后一次叵I火还可以消除前一次P1火山于奥氏

体转变为马氏体而产生的内应力.

5、不锈钢

1） 马氏体不锈钢

随着钢中含碳量增多，其强度、硬度以及 耐磨性提高，但腐蚀性下降

Cr12MoV钢中平均含格量虽大于11.7%, 但山于其含碳量很高，所有基体中的含格最远低 于11.7%,因而Crl2MoV不属于不锈钢。

2） 奥氏体不锈钢

Cr主要作用是产生钝化，阻碍阳极反 应，增加耐蚀性。

钢中加入Ti Nb可优先形成TiC NbC, 抑制（Cr, Fe）23C6在晶界析出,以防止晶间腐蚀 （山于晶界“贫铭”而遭受电化学腐蚀的现象） 第八章铸铁

一、 山于热处理只能改变灰I I铸铁的集体组织,

而不能改变其石墨片的存在状态，故可利用热处 理来提高灰口铸铁的机械性能的效果并不大。

可锻铸铁其实不可锻造

二、 生产球磨铸铁的方法是对铁液进行球化处 理和孕育处理

第九章有色金属

一、 实际生产中采用时效硬化现象来提高铝合 金的强度。

二、 黄铜：

1） （分为普通和特殊黄铜）普通黄铜：当锌

的质量百分数小于30%32%时，强度和塑性 都随若锌的质量分数增加而提高；当超过32%时 因组织6、相的出现，型性开始卜降，但强度还在 提局。

2） 、a黄铜又称单相黄铜，其中H70、H68 又称三七黄铜，山于它强度较高，塑性特别好， 大量用作枪弹壳和炮弹筒，有“弹壳黄铜”之称。

3） 、a+G黄铜又称两相黄铜，其中H60、H59

用于制造散热器、水管、油管、弹簧等。

三、钛合金

1）钛合金中元素分类：（不作要求） a稳定元素：提高钛的P转变温度的元素, 如AI

中性元素:对钛的p转变温度影响不明显的 元素,对a相起固溶强化作用,如错合Sn Mg

6稳定元素：降低钛的P转变温度的元素， 如钥铜镒格，

2）钛合金的分类及特点

a钛合金：室温强度低于8钛合金和a+p钛 合金，但高温（500——600°C）强度比后两种钛 合金高

P钛合金

a+p钛合金

第十章非金属材料

一、 聚四氟乙烯应用广泛

二、 高分子材料主要包括合成树脂、合成塑胶、

和合成纤维三大类。

三、 陶瓷：主要分为普通陶瓷、特种陶瓷和金属

陶瓷。

四、 常用复合材料

1） 玻璃纤维复合材料：第二次世界大战期间出 现了用玻璃纤维增强工程塑•料的复合材料

2） 热固性玻璃钢

3） 碳纤维复合材料

第十一章工程材料的选用

一、 失效的形式

1） 变形失效

2）断裂失效

3）表面损伤失效

二、 失效的原因

1）设计失误引起的失效

2）材料引起的失效

3）加工引起的失效

4）装配使用不当引起的失效

第十二章铸造

一、 液态合金的充型能力：液态合金充满铸型 型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力。

二、 合金的流动性：共晶成分合金的凝固温度 温度最低，相对来说，合金过热度大，推迟了合 金的凝固，故流动性最好

三、 浇注条件

1） 浇注温度：浇注温度升高，合金的猫度下

降，且因过热度高，合金在铸型中保持流动的时 间长，故充型能力强。

2） 充型压力：增加宜浇道的高度，可有效提