机械工程材料复习资料

工程材料的复习题是姜盛杰和王淼同学一起整理而成，其中在整理时难免会存在一些错误，希望大家谅解，也希望大家指出其中的错误。最后祝大家期末考试能考出好成绩。

第一章工程材料的分类和性能

工程材料分为：金属材料、高聚物材料、无机非金属材料、复合材料金属的拉伸实验（大家看一下P4和P5、P6）、注意下：每个阶段发生什么变形和主要的几个极限点、像屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、断面收缩率的符合以及公式。

硬度分为：布氏、维氏、洛氏（其中的HRC型号的常用）（以及它们应用的场合可以大致看一下）

冲击韧度(Ak)、疲劳强度(σN)

第二章金属与合金的晶体结构和二元合金相图

第一节纯金属的晶体结构

1、三种典型的金属晶体结构：

体心立方晶格：原子数2个、代表金属a-Fe、Cr等

面心立方晶格：原子数4个、代表金属r-Fe、Cu、Al等

密排立方晶格：原子数6个、代表金属Mg、Zn等

2、晶体缺陷：

点缺陷----空位和间隙原子

线缺陷----位错

面缺陷----晶界和亚晶界

第二节金属的结晶与同素异晶转变

1、冷却曲线与过冷度

理论结晶温度：曲线上出现的温度水平线段对应的温度值

过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差

2、结晶过程--------在恒温下结晶

晶核的形成:自发行核和非自发行核

晶核的长大:均匀长大和树枝状长大，其中树枝状长大是主要方式

3、晶粒的大小

在一般情况下，晶粒愈小，其强度、塑性、韧性也愈高。

晶粒大小与晶体的长大速度、形核速度有关。

细化晶粒的方法:

1、提高结晶时的冷却速度，增加过冷度。

2、进行变质处理

3、在液态金属结晶时采用机械振动、超声波振动、电磁搅拌等方法。

金属的同素异晶转变：

1394°C 912°C

δ-F e========γ-Fe========α-Fe

体心立方体面心立方体心立方

第三节合金的结晶与二元相图

一、概述

合金：具有金属特性的物质

组元：组成合金的最基本、独立的物质。

相：构成组织

组织：直接决定合金的性能

二、合金的相结构

1、固溶体

间隙固溶体和置换固溶体

固溶强化：使合金强度和硬度提高的方法

2、金属化合物---新相碳化亚铁

3、绝大多数合金的组织是由固溶体与金属化合物组成的复合组织。

第四节铁碳合金相图

1、铁素体：符号“F”、碳溶于a-Fe形成间隙固溶体

强度硬度很低，塑性韧性好

2、奥氏体：符号“A”、碳溶于γ-Fe形成的间隙固溶体

强度硬度比铁素体高，塑性韧性好

3、渗碳体：Fe3C、铁和碳间隙化合物

硬度高、塑性和韧性很差、脆性大

4、P31相图分析：

珠光体：符号“P”、成分“F+Fe3C”、强度较高，硬度适中，有一定的塑性、机械混合物

莱氏体：符号“Ld、成分“A+Fe3C、含碳量高、机械混合物

GS（A3）线：合金冷却时奥氏体转变为铁素体的行合线

ES（A cm）线：碳在奥氏体中的溶解度曲线

PQ线：碳在铁素体中的溶解度

ECF线：共晶线

1148°C

L C=======A E+Fe3C2

4.3 2.11 6.69

PSK线（A3）：共析线

727°C

A S=======F P+Fe3C K

0.77 0.0218 6.69

Fe-Fe3C相图中的4个单相区：F、A、L、Fe3C

5、典型合金的结晶过程：

1），工业纯铁：w c＜0.02%的铁碳合金

2），钢：0.02%＜w c＜2.11%

亚共析钢：0.02%＜w c＜0.77%

共析钢： 0.77%

过共析钢：0.77%＜w c＜2.11%

3），白口铸铁：2.11%＜w c＜6.69%

亚共晶白口铸铁：2.11%＜w c＜4.3%

共晶白口铸铁：4.3%

过共晶白口铸铁：4.3%＜w c＜6.69%

6、铁碳合金的硬度在w c＜0.9%硬度最强

第三章钢的热处理

第一节钢的热处理基础一、概述(P40页参考图3-1)

碳钢在加热时的临界温度分别为A C1、A cm、A C3

冷却时的临界温度分别为A r1、Ar cm、A r3

二、钢在加热时的转变

1、钢的奥氏体化的目的是获得晶粒细小，成分均匀的奥氏体组织。

2、奥氏体晶粒度的种类：起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度

3、奥氏体的速度决定于：奥氏体的行核速率和晶核的长大速率

3、为了控制奥氏体晶粒长大应采用以下措施：

1）合理选择加热速度、加热温度、保温时间。加热温度愈高，保温时间愈长，晶粒愈粗大。加热速度愈快，晶粒趋向细小

2）成分。在钢中加入一些合金元素，可有效阻止晶粒的长大

3）合理选择原始组织。一般原始组织愈细，加热后的起始晶粒也愈细

三、钢在冷却时的转变

P44页三种类型的钢的等温冷却转变图

1）注意：共析钢C曲线最靠右

珠光体型转变：珠光体层间距随过冷度的增大而减小。

珠光体、素氏体、托氏体三者硬度随层间距的减小而增高

2）共析钢等温转变产物及性能

上贝氏体的组织特征呈羽毛状，下贝氏体的呈针叶状。其中下贝氏体力学性能高。

马氏体的组织形态主要有板条状马氏体和针叶状马氏体，其中板条状马氏体的韧性较好。