《机械工程材料》复习课
机械工程材料复习
机械工程材料复习第一部分基本知识一、概述1.目的掌握常用工程材料的种类、成分、组织、性能和改性方法的基本知识（性能和改性方法是重点）。
具备根据零件的服役条件合理选择和使用材料；具备正确制定热处理工艺方法和妥善安排工艺路线的能力。
2复习方法以“材料的化学成分-加工工艺-组织、结构-性能-应用”之间的关系为主线，掌握材料性能和改性的方法，指导复习。
二、材料结构与性能：1•材料的性能：①使用性能：机械性能（刚度、弹性、强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性）；②工艺性能：热处理性能、铸造性能、锻造性能、机械加工性能等。
2.材料的晶体结构的性能：纯金属、实际金属、合金的结构（第二章）；纯金属：体心立方（-F e ）、面心立方（-F e ）,各向异性、强度、硬度低；塑性、韧性高实际金属：晶体缺陷（点：间隙、空位、置换；线：位错；面：晶界、压晶界）-各向同性；强度、硬度增高；塑性、韧性降低。
合金：多组元、固溶体与化合物。
力学性能优于纯金属。
单相合金组织：合金在固态下由一个固相组成；纯铁由单相铁素体组成多相合金组织：由两个以上固相组成的合金。
多相合金组织性能：较单相组织合金有更高的综合机械性能，工程实际中多采用多相组织的合金。
3.材料的组织结构与性能⑴。
结晶组织与性能：F、P、A、Fe3G Ld;1）平衡结晶组织平衡组织：在平衡凝固下，通过液体内部的扩散、固体内部的扩散以及液固二相之间的扩散使使各个晶粒内部的成分均匀，并一直保留到室温。
2）成分、组织对性能的影响①硬度（HBS）:随C%!,硬度呈直线增加，HBS值主要取决于组成相F63C的相对量。
②抗拉强度（b） : C%v 0.9%范围内，先增加，C%> 0.9〜1.0 %后，b值显着下降。
③钢的塑性（）、韧性（a k）:随着C%!,呈非直线形下降。
3）硬而脆的化合物对性能的影响：第二相强化: 硬而脆的化合物，若化合物呈网状分布: 则使强度、塑性下降;若化合物呈球状、粒状（球墨铸铁）:降低应力集中程度及对固溶体基体的割裂作用，使韧性及切削加工性提高;呈弥散分布于基体上: 则阻碍位错的移动及阻碍晶粒加热时的长大，使强度、硬度增加，而塑性、韧性仅略有下降或不降即弥散强化;呈层片状分布于基体上：则使强度、硬度提高，而塑性、韧性有所下降。
机械工程材料复习及重点
⒈熟悉碳钢：普通碳素结构钢Q215、Q235等；优质碳素结构钢20、45、60等；碳素工具钢T8、T10、T12等。
1）熟悉合金钢主要钢种低合金结构钢Q345(16Mn)、Q420(15MnVN)；渗碳钢20Cr、20MnVB、20CrMnTi、18Cr2Ni4W A；调质钢40Cr、40CrB、40CrNiMo、38CrSi；弹簧钢65Mn、50CrV、60Si2Mn；轴承钢GCr9、GCr15、GCr15SiMn ；冷模具钢Cr12MoV；热模具钢5CrMnMo、5CrNiMo、3Cr2W8V低合金刃具钢9SiCr、CrWMn ；工具钢T8、T10、T12；高速钢W18Cr4V ；不锈钢1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17、 1Cr18Ni9Ti；常用铸铁：HT150、HT250、KT350-10、KT450-5、QT420-10、QT800-2等⒊重点复习题型⑴.要制造轻载齿轮、热锻模具、冷冲压模具、滚动轴承、高速车刀、重载机床床身、传动轴、后桥壳、量具、弹簧、汽轮机叶片、等零件，试从下列牌号中分别选出合适的材料，及选择对应的热处理方法（淬火、低温回火、中温回火、高温回火、退火）。
⑴T12 ⑵HT300 ⑶W18Cr4V ⑷GCr15 ⑸40Cr ⑹20CrMnTi ⑺Cr12MoV⑻5CrMnMo ⑼9SiCr ⑽1Cr13 ⑾60Si2Mn ⑿QT400-15 ⒀45 ⒁Q235⑵.有一个45号钢制的变速箱齿轮，其加工工序为：下料→锻造→正火→粗机加工→调质→精机加工→高频表面淬火＋低温回火→磨加工→成品，试说明其中各热处理工序的工艺、目的及使用状态下的组织。
⑶.某型号柴油机的凸轮轴要求凸轮表面有高的硬度（HRC＞50），心部具有良好的韧性（A k ＞40））原采用45钢调质处理再在凸轮表面进行高频淬火，最后低温回火现因工厂库存的45钢已用完，只剩下15钢，拟用15钢代替试说明：⑴原45钢各热处理工序的作用⑵改用15钢后，仍按原热处理工序进行能否满足性能要求？为什么？⑶改用15钢后为达到所要求的性能，在心部强度足够的前提下应采用何种热处理工艺？答：⑴：调质处理：获得回火索氏体，以保证工件心部的强度和韧性凸轮表面进行高频淬火：承受弯曲交变载荷或扭转交变载荷，提高耐磨性和承受冲击。
《机械工程材料》教学教案(全)
《机械工程材料》教学教案(一)教学目标：1. 了解机械工程材料的基本概念和分类。
2. 掌握机械工程材料的性能及应用。
3. 理解机械工程材料的选择原则。
教学内容：1. 机械工程材料的基本概念和分类2. 机械工程材料的性能及应用3. 机械工程材料的选择原则教学过程：一、导入（5分钟）1. 引导学生回顾已学的机械工程相关知识，为新课的学习做好铺垫。
2. 提问：什么是机械工程材料？机械工程材料有哪些分类？二、基本概念和分类（10分钟）1. 讲解机械工程材料的基本概念，如金属材料、非金属材料、复合材料等。
2. 介绍各类机械工程材料的特征及应用领域。
三、性能及应用（10分钟）1. 讲解机械工程材料的性能，如力学性能、物理性能、化学性能等。
2. 结合实际案例，阐述各类性能在工程中的应用。
四、选择原则（10分钟）1. 讲解机械工程材料的选择原则，如满足设计要求、经济性、可靠性等。
2. 引导学生学会根据实际工程需求选择合适的材料。
五、小结与作业（5分钟）1. 对本节课的主要内容进行小结。
2. 布置作业：请学生列举常见的机械工程材料，并简要介绍其性能及应用。
教学资源：1. 教材《机械工程材料》2. PPT课件3. 实际工程案例素材教学评价：1. 课堂问答：检查学生对机械工程材料基本概念、性能及应用的掌握情况。
2. 作业：评估学生对课堂所学知识的理解和应用能力。
《机械工程材料》教学教案(二)教学目标：1. 掌握机械工程材料的力学性能测试方法。
2. 了解机械工程材料的热处理工艺及应用。
3. 理解机械工程材料在实际工程中的焊接技术。
教学内容：1. 机械工程材料的力学性能测试方法2. 机械工程材料的热处理工艺及应用3. 机械工程材料在实际工程中的焊接技术教学过程：一、导入（5分钟）1. 回顾上节课的内容，为新课的学习做好铺垫。
2. 提问：机械工程材料的力学性能如何测试？二、力学性能测试方法（10分钟）1. 讲解机械工程材料的力学性能测试方法，如拉伸试验、冲击试验、硬度试验等。
《机械工程材料》复习课.
（1）再结晶退火：可以消除加工硬化恢复到冷变形以前的水平。T再=0.4T熔
（2）再结晶温度：T再——开始再结晶的最低温度。
1）预变形量：↗T再↙。2）熔点：Tm↗T再↗。3）微量溶质原子：↗T再。
（3）晶粒长大：温度↗，时间增长，d↗。
位错密度：ρm =
提高强度：（1）完全消除金属内的位错缺陷，σs～理论值：
（2）↗ρm加工硬化、热处理强化。
3．面缺陷：晶界、亚晶界
晶界、亚晶界细化，可以↗强度、硬度和塑、韧性
（1）界面对塑性变形时的位错移动有阻碍作用，引起位错塞积，使变形抗力↗，强度、硬度↗。
（2）需要周围晶粒作协调的弹性变形以保持物体的连续性，使变形抗力↗。
其它方法：（4）通过重结晶，重新形成晶核，长成细晶粒，eg: Fe-C合金。
（5）高应力下热加工时动态再结晶，锻、轧钢材比铸钢晶粒细。
六．金属同素异晶转变
当外界条件改变时，有些金属由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的转变。
特点：
（1）属恒温转变，原子重排的固态相变，需更大的过冷度⊿T。
（2）包括形核、长大的过程，释放结晶潜热，称为重结晶或二次结晶。
不利：（1）抗蚀性下降，需去应力退火；
（2）消除加工硬化要再结晶退火。
二．回复再结晶
1．回复——冷变形金属加热时，只发生某些亚结构和性能的变化，而光学显微组织不发生变化。
（1）去应力退火：可以保留加工硬化的强化效果，消除内应力↙↙。避免应力腐蚀开裂。
（2）消除空位等缺陷，（ρm↙不多），使电阻率↙↙。
结晶是一个不断形核与长大的过程，最后长成一个多晶体。
自发形核：液相中一些原子的短程有序结构自发成为晶核；
机械工程材料总复习资料
机械工程材料复习第一部分 基本知识一、概述⒈目的掌握常用工程材料的种类、成分、组织、性能和改性方法的基本知识（性能和改性方法是重点）。
具备根据零件的服役条件合理选择和使用材料；具备正确制定热处理工艺方法和妥善安排工艺路线的能力。
⒉复习方法以“材料的化学成分→加工工艺→组织、结构→性能→应用” 之间的关系为主线，掌握材料性能和改性的方法，指导复习。
二、材料结构与性能：⒈材料的性能：①使用性能：机械性能（刚度、弹性、强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性）；②工艺性能：热处理性能、铸造性能、锻造性能、机械加工性能等。
⒉材料的晶体结构的性能：纯金属、实际金属、合金的结构（第二章）； 纯金属：体心立方（e F -α）、面心立方（e F -γ），各向异性、强度、硬度低；塑性、韧性高实际金属：晶体缺陷（点：间隙、空位、置换；线：位错；面：晶界、压晶界）→各向同性；强度、硬度增高；塑性、韧性降低。
合金：多组元、固溶体与化合物。
力学性能优于纯金属。
单相合金组织：合金在固态下由一个固相组成；纯铁由单相铁素体组成。
多相合金组织：由两个以上固相组成的合金。
多相合金组织性能：较单相组织合金有更高的综合机械性能，工程实际中多采用多相组织的合金。
⒊材料的组织结构与性能⑴。
结晶组织与性能：F 、P 、A 、Fe3C 、Ld ；1）平衡结晶组织平衡组织：在平衡凝固下，通过液体内部的扩散、固体内部的扩散以及液固二相之间的扩散使使各个晶粒内部的成分均匀，并一直保留到室温。
2）成分、组织对性能的影响①硬度(HBS)：随C ﹪↑,硬度呈直线增加， HBS 值主要取决于组成相C F e3的相对量。
②抗拉强度(b σ)：C ﹪＜0.9%范围内，先增加，C ﹪＞0.9～1.0％后，b σ值显著下降。
③钢的塑性(δϕ)、韧性(k a )：随着C ﹪↑,呈非直线形下降。
3）硬而脆的化合物对性能的影响：第二相强化：硬而脆的化合物，若化合物呈网状分布：则使强度、塑性下降；若化合物呈球状、粒状（球墨铸铁）：降低应力集中程度及对固溶体基体的割裂作用，使韧性及切削加工性提高；呈弥散分布于基体上：则阻碍位错的移动及阻碍晶粒加热时的长大，使强度、硬度增加，而塑性、韧性仅略有下降或不降即弥散强化；呈层片状分布于基体上：则使强度、硬度提高，而塑性、韧性有所下降。
机械工程材料复习重点
机械工程材料复习重点
1.材料分类与性质：
-材料分类：金属材料、非金属材料和复合材料。
-金属材料：金属的结构特点、晶体结构、晶格常数和晶体缺陷。
-非金属材料：陶瓷材料、高分子材料和复合材料的特点及应用。
2.金属材料：
-金属的力学性能：强度、延伸性、硬度和韧性。
-金属的热处理：退火、淬火、等温淬火、时效处理等工艺及其产生
的组织与性能变化。
3.非金属材料：
-陶瓷材料：氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷的特点、组成、制备和应用。
-高分子材料：分子结构与性能之间的关系、常见的高分子材料及其
特点。
-复合材料：纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料的组成结构和力
学性能。
4.材料力学性能的测试：
-材料的拉伸试验：应力、应变、伸长率和断裂应变等基本概念。
-材料的硬度测试：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等硬度测试方法。
5.材料疲劳破坏：
-材料疲劳断裂的基本概念：疲劳寿命、疲劳强度和疲劳断裂韧性等。
-疲劳试验：疲劳试样的制备、应力幅、载荷频率和试验结果的评价。
6.材料腐蚀与防护：
-金属材料的腐蚀：腐蚀的种类、腐蚀介质和腐蚀机理。
-防护措施：有机涂层、金属涂层、电化学保护和合金耐蚀等方法。
7.材料选择与设计：
-材料的选择原则：根据工作条件、要求和经济性选择合适的材料。
-材料的设计：结构设计与材料的相互影响、材料失效与设计优化。
以上是机械工程材料复习的重点内容，掌握这些知识点可以为机械工
程材料方面的考试提供有效的参考。
机械工程材料+复习
疲劳强度 -1—无数次交变应力作用下不发生破坏的最 大应力。
⑶ 塑性：材料断裂前承受最大塑性变形的能力。指标 为伸长率、断面收缩率。
⑷ 硬度：材料抵抗局部塑性变形的能力。指标为HB、 HRC。
韧性：材料从变形到断裂整个过程所吸收的能量。
机械工程材料+复习
⑸ 冲击韧性：材料抵抗冲击破坏的能力。指标为αk. 材料的使用温度应在冷脆转变温度以上。
解；A成分均匀化。 奥氏体化后的晶粒度： 初始晶粒度：奥氏体化刚结束时的晶粒度。 实际晶粒度：给定温度下奥氏体的晶粒度。 本质晶粒度：加热时奥氏体晶粒的长大倾向。
机械工程材料+复习
2、冷却时的转变 ⑴ 等温转变曲线及产物
A1
650℃
600℃ 550℃
过冷A 过冷A 过冷A A→T
A→S
A→P
成的固溶体。多为金属元素之间形成的固溶体。
机械工程材料+复习
⑵ 间隙固溶体：溶质原子处于溶剂晶格间隙所形成 的固溶体。
为过渡族金属元素与小原子半径非金属元素组成。 铁素体：碳在-Fe中的固溶体。 奥氏体：碳在-Fe中的固溶体。 马氏体：碳在-Fe中的过饱和固溶体。 固溶强化：随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度
机械工程材料+复习
⑶ 结晶晶粒度控制方法：①增加过冷度；②变质处 理；③机械振动、搅拌
2、纯金属中的固态转变
同素异构转变：物质在固态下晶体结构随温度而发 生变化的现象。
固态转变的特点：①形核部位特殊；②过冷倾向大; ③伴随着体积变化。 铁的同素异构转变：-Fe13⇄94℃-Fe9⇄12℃-Fe
机械工程材料+复习
⑵ 三种常见纯金属的晶体结构
体心立方
机械工程材料-总复习2010
液体 δ - Fe γ - Fe
912℃ ℃
α - Fe
纯铁的冷却曲线和同素异晶转变
2 材料的力学行为， 材料的力学行为， 塑性变形与再结晶
•1. 材料在外力作用下的力学性能指标有哪些？ 它们各 1. 材料在外力作用下的力学性能指标有哪些？ 力学性能指标有哪些 在什么场合下使用？ 在什么场合下使用？ •2. 纯金属塑性变形的基本方式以及滑移的特点是什么？ 2. 纯金属塑性变形的基本方式以及滑移的特点是什么 以及滑移的特点是什么？ 多晶体的塑性变形特点又如何呢？ 多晶体的塑性变形特点又如何呢？ •3. 塑性变形对金属组织与性能的影响是什么？请分析 3. 塑性变形对金属组织与性能的影响是什么？ 加工硬化（形变强化）的定义、 加工硬化（形变强化）的定义、产生原因及在生产中的 应用。 应用。 •4. 再结晶与结晶、重结晶的根本区别在何处？再结晶 4. 再结晶与结晶、重结晶的根本区别在何处？ 与再结晶退火温度是如何确定的呢？ 与再结晶退火温度是如何确定的呢？ •5. 冷、热变形加工的本质区别是什么？ 5. 热变形加工的本质区别是什么？
3、合金的结构
与平衡相图
1.组元、 1.组元、相、组织与合金的概念 组元 2.相图 2.相图
3. Fe-C平衡相图 平衡相图
Fe-C合金的基本相 合金的基本相 Fe-C相图的基本含义 相图的基本含义 Fe-C合金的分类 合金的分类
——原理与工艺 原理与
4、热处理
钢在加热时的转变
1.钢加热转变的理论依据是什麽？ 钢加热转变的理论依据是什麽 铁碳相图中PSK、 铁碳相图中PSK、 PSK GS、ES线分别用 线分别用A GS、ES线分别用A1、 Acm表示 表示。 A3、Acm表示。 2.共析碳钢奥氏体化过程共分为哪四个阶段？ 共析碳钢奥氏体化过程共分为哪四个阶段？ 共析碳钢奥氏体化过程共分为哪四个阶段
机械工程材料 复习.doc
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（oN）第二章金属与合金的晶体结构和二元合金相图第…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--位错而缺陷—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、在液态金属结晶时釆用机械振动、超声波振动、电磁搅拌等方法。
金属的同素异晶转变：1394° C 912° C8 ・Fe======== Y-Fe======== a 一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。
机械工程材料总复习
材料力学性能指标
RmRe
拉伸试验的主要力学性能指标小结
力学 性能
强度
性能指标
符号
名称
Rm
抗拉强度
ReH、ReL
屈服强度
说明 试样在拉断前承受的最大应力值 材料开始产生屈服现象时的应力
•索氏体具有良好的综合机械性能。
600～550℃:极细片状P---托氏体(T); 片间距为＜0.2μm
(电镜);35～40HRC。
②贝氏体型 ( B ) 转变 ( 550～230℃ )
上贝氏体转变(550～350℃): B上; 40～45HRC;
过饱和碳α-Fe条状 Fe3C细条状 羽毛状
B上 =过饱和碳 α-Fe条状 + Fe3C细条状
第1章 工程材料的结构与性能
1.1 材料原子（或分子）的相互作用 1.2 晶体材料的原子排列
晶体结构：晶格、3种典型晶体结构（fcc bcc ，hcp，致密度 0.68/0.74/0.74）、3种缺陷（点、线、面），细晶强化
单晶体的各向异性 实际晶体中的各种缺陷及其对性能的影响（位错密度与强度的
0 0.45 0.77
计算相的相对量
45钢的室温组成相是F和Fe3C 铁素体含量[（ 6.69-0.45）/6.69]*100% =93% 则渗碳体？ 珠光体提示： 珠光体由F和Fe3C构成 其中F含量88% Fe3C含量12% 请自己按杠杆定律计算后对照。
塑性 弹性 刚性
Rr0.2 A（ A5、A11.3）
Z σe σp E
规定残余 对于无明显屈服的材料，规定产生 伸长强度 0.2%残余伸长时所对应的应力值
机械工程材料总复习资料
机械工程材料总复习资料机械工程材料是机械产品的重要组成部分。
在机械设计及制造过程中，选择合适的材料可以确保机械的稳定性、可靠性及使用寿命。
因此，机械工程材料是机械工程师必备的知识之一。
本文将对机械工程材料的总复习资料进行详细讲解。
材料分类机械工程材料按照不同的分类标准可分为多种类型。
例如，根据材料的化学成分和结构可分为金属材料、非金属材料和复合材料。
根据材料的特殊性质，可分为导体、绝缘体和半导体。
此外，还有纤维增强复合材料、陶瓷材料、高分子材料等类型。
在选择机械工程材料时，需要结合具体应用场景进行综合考虑。
材料性质机械工程材料具有多种性质，如强度、硬度、耐腐蚀性、导电性、热稳定性等。
其中，强度是最为重要的性质之一。
强度指材料抵抗外力破坏的能力，是评估材料耐用性的重要指标。
硬度是指材料抵抗刮擦和磨损的能力。
耐腐蚀性是指材料抵抗化学物质和氧化的能力。
导电性是指材料传导电流的能力。
热稳定性是指材料抵抗高温的能力，是选择材料时必须考虑的因素。
材料制备机械工程材料的制备方式多种多样，如熔铸、轧制、拉拔等。
其中，熔铸是最常见的制备方式之一。
通过加热金属原料，使其熔化后再浇铸成型。
轧制是通过压缩金属片材或带材，使材料获得所需要的厚度和尺寸。
拉拔是通过金属杆或管材被拉伸，使其获得所需的长度和直径。
机械工程材料的制备方式决定了其物理和化学特性。
材料的应用机械工程材料在各种机械系统中都有广泛的应用。
例如，汽车零部件、铁路设备、飞机和航空器、机床、农用机械等。
机械工程师需要根据具体应用场景选择最合适的材料，以确保产品的质量和性能。
总结机械工程材料总复习资料包含了多种主题，如材料的分类、性质、制备方式和应用场景等。
在机械设计和制造过程中，合理选择材料可以显著提高机械产品的质量和性能。
因此，机械工程师需要掌握机械工程材料的相关知识和技能，以实现产品的最佳效益。
机械工程材料总复习
机械工程材料总复习机械工程材料是指用于制造机械构件或零部件的材料，包括金属材料、非金属材料和复合材料。
在机械工程中，材料的选择和使用直接影响着机械构件的性能和寿命。
因此，对机械工程材料的了解和掌握对于机械工程师来说是非常重要的。
金属材料是机械工程中最常用的材料之一、金属材料具有良好的强度、刚性、导热性和导电性等特点，广泛应用于机械工程领域。
金属材料可以分为非铁金属和铁基金属两大类。
非铁金属包括铜、铝、镁等，它们具有良好的导电性和导热性；铁基金属有铸铁、钢等多种种类，它们具有良好的强度和塑性。
金属材料的性能与其晶体结构和合金成分密切相关，通过合理的调整材料的组织和成分可以改善金属材料的性能。
非金属材料包括塑料、橡胶、陶瓷等。
塑料是一种非常重要的非金属材料，它具有良好的绝缘性、耐腐蚀性和可塑性。
塑料可以按照结构划分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。
热塑性塑料可以在一定温度范围内反复熔化和冷却，而热固性塑料在加热过程中会发生化学反应，形成硬化网络结构，不能再次熔化。
橡胶是另一类重要的非金属材料，它具有高弹性和耐磨性。
陶瓷具有良好的耐热性和耐腐蚀性，但其韧性和强度较低。
复合材料是由两种或两种以上的材料组成的材料，可以获得各种不同材料的优点。
复合材料可以按照增强材料的特点划分为纤维增强复合材料和颗粒增强复合材料。
纤维增强复合材料的强度和刚度较高，主要用于要求高强度和低重量的机械构件制造；颗粒增强复合材料的强度较低，但密度较大，主要用于耐磨、耐冲击的机械构件制造。
复合材料的性能取决于增强材料和基体材料的选择和组织设计。
在机械工程材料中，还有一些与特殊性能相关的材料，如高温材料、耐腐蚀材料和保温材料等。
高温材料具有良好的高温稳定性和抗热震性能，用于高温环境中的机械构件制造。
耐腐蚀材料具有良好的耐腐蚀性能，用于受腐蚀介质作用的机械构件制造。
保温材料用于保护机械设备，减少能量损失。
在机械工程中，材料的选择应综合考虑机械构件的使用要求、结构设计和经济性。
机械工程材料 全50讲 -回复
机械工程材料全50讲-回复机械工程材料：从理论到应用导言：机械工程材料是机械工程的基础和支撑，是机械设计和制造中不可或缺的重要组成部分。
本文将以《机械工程材料全50讲》为主题，从理论到应用，逐步回答相关问题，帮助读者更好地理解和应用机械工程材料。
第一部分：机械工程材料的基础理论1. 机械工程材料的种类和分类：首先，机械工程材料可以分为金属材料、非金属材料和复合材料。
金属材料又可以分为无色金属、有色金属和特种金属。
非金属材料包括塑料、橡胶、陶瓷等。
复合材料是由两种或更多种材料组成的材料。
2. 材料的性质和特点：材料的性质包括力学性能、物理性能、化学性能和热学性能等。
力学性能包括强度、硬度、韧性、塑性等。
物理性能包括磁性、导电性、导热性等。
化学性能包括耐腐蚀性、耐磨性等。
热学性能包括热膨胀系数、热导率等。
3. 材料的组织结构：材料的组织结构包括晶体结构、晶粒尺寸和晶界结构等。
晶体结构可以分为立方晶系、四方晶系、六方晶系等。
晶粒尺寸指的是晶体中晶粒的大小。
晶界结构指的是相邻晶粒之间的结构。
4. 材料的加工工艺：材料的加工工艺包括锻造、铸造、拉伸、挤压等。
锻造是通过冲击或压力使金属材料变形。
铸造是将熔化的金属或合金注入到模具中，然后冷却成型。
拉伸是将材料施加拉力，使其变形和改变形状。
挤压是通过压力将材料通过模具的空腔挤出来。
第二部分：机械工程材料的应用实例1. 金属材料的应用：金属材料在机械工程中广泛应用。
例如，铝合金被广泛应用于飞机、汽车等轻型结构中，因其具有良好的强度和重量比。
钢材被广泛应用于建筑和桥梁等重型结构中，因其具有较高的强度和耐久性。
2. 非金属材料的应用：非金属材料在机械工程中也起着重要作用。
塑料在制造机械零件中具有重要地位，因为其具有较低的成本和较好的可塑性。
橡胶在机械密封件、弹簧等方面也有广泛应用。
陶瓷材料在高温环境下有较好的性能，被广泛应用于炉具和火箭喷管等领域。
3. 复合材料的应用：复合材料由于其优异的性能，正在被越来越多地应用于机械工程中。
机械工程材料学总复习
机械工程材料学总复习引言机械工程材料学是机械工程专业中的一门重要课程，它涉及到机械结构和机械零件的材料选择、制备和性能的理解与应用。
本文将对机械工程材料学的相关内容进行总复习，包括常用材料的分类、机械性能的评价方法、材料制备技术等方面的知识点。
一、常用材料分类根据材料的组织结构和性质，常用材料可以分为金属材料、非金属材料和复合材料三大类。
1. 金属材料金属材料是指主要成分为金属元素的材料，具有良好的导电性、导热性和高的机械强度。
金属材料的分类包括：•结构钢：包括碳素钢、合金钢等，常用于制造机械零件。
•铸造铁：包括灰铸铁、球墨铸铁等，常用于制造铸件。
•铝合金：具有较低的密度和良好的耐腐蚀性能，常用于制造航空航天器件。
•铜合金：具有良好的导电性和导热性能，常用于制造电子器件。
2. 非金属材料非金属材料主要是指主要成分不是金属元素的材料，其具有较好的绝缘性能和轻质化的特点。
非金属材料的分类包括：•聚合物材料：包括塑料、橡胶等，常用于制造塑料制品和橡胶制品。
•玻璃材料：具有良好的透明性和光学性能，常用于制造玻璃器皿和光学器件。
•陶瓷材料：具有较高的硬度和耐高温性能，常用于制造瓷器和陶瓷制品。
•复合材料：由两种或多种不同材料组合而成，具有优良的综合性能，常用于制造高强度和高性能的制品。
3. 复合材料复合材料是由两种或多种不同成分的材料组合而成，具有优异的综合性能。
常见的复合材料包括：•碳纤维增强复合材料：具有轻质、高强度、高模量的特点，广泛应用于航空航天和汽车工业等领域。
•玻璃纤维增强复合材料：具有较好的耐久性和抗腐蚀性能，常用于制造船舶和建筑材料。
•金属基复合材料：具有金属的导电性和复合材料的强度，用于制造电子器件和隔热材料。
二、机械性能的评价方法机械材料的性能评价是对其力学性能进行定性和定量的评定。
常见的机械性能评价方法包括：1. 强度评价强度是材料抵抗外力破坏的能力，常用的强度评价指标包括：•抗拉强度：材料在拉伸状态下承受的最大应力。
机械工程材料学课程复习
第五章 金属材料
工业用钢： 分类，合金元素在钢中的作用，各类钢牌号、含义及各自 化学成分特点，调质钢、渗碳钢、工具钢加工工艺特点，不
锈钢成分、组织、应用及其各自热处理特点。
第七章 机械零件失效与选材
1、零件的失效与失效分析：概念，种类、原因及分析方法。
2、典型工件的选材及工艺路线设计：齿轮及轴类零件。
二、课程的基本要求
1 ）掌握工程材料的性能，以便在机械设计与制造工作中选择和运用工 程材料。 2 ）掌握工程材料的基础理论和基础知识。 3 ）掌握工程材料的成分，工艺，组织结构与性能的关系以及变化规律。
第一章 工程材料的力学性能
1、材料的强度和塑性：拉伸试验，不同阶段的性能指标。
2、材料的硬度：概念，分类，应用。
《工程材料学》课程复习
教学大纲
一、课程的性质及内容
1. 课程主要讲述金属材料(钢，铁，有色合金)的化学成分，组织结 构和力学性能之间的联系，介绍常用工程金属材料的特点和使用； 2. 主要任务是使学生获得有关金属学，热处理基本理论，材料强化， 宏观力学性能和成分，微观组织关系的知识； 3. 掌握常用钢铁材料成分，组织，热处理及主要用途； 4. 学会典型工程构件选材，使学生能在机械设计中借助手册等资料 进行合理选材和正确制订零件的冷，热加工工艺路线，
3、 材料冲击韧性：衡量指标，测试方法及脆性转化温度。 4、材料的疲劳强度：疲劳破坏，衡量指标，措施方法等。
第二章 金属材料的基础知识
1、金属晶体结构：概念，不同晶体结构特点及表征方法。
2、合金相结构：概念，分类及各自特征。 3、 纯金属的结晶：概念，过程及其特征。
4、合金的结晶：概念，相图分类及分析。
5、铁碳合金相图：基本相结构，相图分析，典型铁碳合金结 晶过程组织结构变化，杠杆定律。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第一章
晶体： 长程有序排列 具有确定熔点 各向异性 二．金属的晶体结构
金属的晶体结构与结晶
非晶体： 短序有序 无固定熔点 各向同性
一．晶体与非晶体
体心立方 晶胞内原子数 2个 致密度 K = 0.68
面心立方 4个 K=0.74
密排六方 6个 K=0.74
三．实际晶体的结构 1．点缺陷：空位与间隙原子 在一定温度下总有一定平衡浓度的点缺陷存在，引起点陈畸变，可以消失。 当淬火或冷加工时会产生室温下的过饱和点缺陷。空位与扩散机制有关。 2．线缺陷：位错 晶体中有几层原子错排了位置而形成的晶体缺陷。正、负刃型位错可相互抵 消。塑性变形机制：通过位错在切应力作用下在晶体中逐渐移动完成，而不是刚 性的移动。 位错密度： ρ m = ∑L Ⅴ
2．奥氏体晶粒长大及控制： （1）起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度； （2）提高加热速度，缩短加热时间，可获得超细隐晶晶粒度（高频） ； （3）合金元素、含碳量对 A 晶粒长大趋势有影响： C、Mn、P 促进 A 长大，其余 Me 阻碍 A 长大。 二．冷却时的组织转变 1．过冷 A 等温转变：TTT 图（又称 C 曲线） 特点：从 A1～MS 间转变有孕育期 不同温度范围内产物不同。 P 区：A1～C 曲线鼻尖以上高温转变区： P：0.3μm ，10～25 HRC（100～250HB） S：0.1μ m， 25～35 HRC T：<0.1μ m， 35～48 HRC B 区： C 曲线鼻尖以下～MS 中温转变区 Fe 切变，C 原子短程扩散： B 上：羽毛状：C 化物在 F 界面上，位错缠结， HRC40～45，脆性，不好
第三章
加工硬化与再结晶
多晶体的塑性变形抗力较单晶体为高：ζ s=ζ i+Kd 1）既要克服晶界的阻碍; 2）又要保证各晶粒间的连续性和协调的相应变形。 一．加工硬化 随着材料冷塑度程度的增加，其强度、硬度↗、塑韧性↙的现象。内部组织 亚结构发生变化：胞状亚结构、呈细长条，纤维组织。 作用： （1）强化金属； （2）均匀成形； （3）过载安全保护。 不利： （1）抗蚀性下降，需去应力退火； （2）消除加工硬化要再结晶退火。 二．回复再结晶 1．回复——冷变形金属加热时，只发生某些亚结构和性能的变化，而光学 显微组织不发生变化。 （1）去应力退火：可以保留加工硬化的强化效果，消除内应力↙↙。避免 应力腐蚀开裂。 （2）消除空位等缺陷， （ρ m ↙不多） ，使电阻率↙↙。 2．再结晶——冷变形金属加热时，通过形核长大，形成无畸变的新晶核。 （1）再结晶退火：可以消除加工硬化恢复到冷变形以前的水平。 T 再=0.4T 熔 （2）再结晶温度：T 再——开始再结晶的最低温度。 1）预变形量：↗T 再↙。2）熔点：Tm↗T 再↗。3）微量溶质原子：↗T 再。 （3）晶粒长大：温度↗，时间增长，d↗。 （4）临界变形度 2～10%，异常粗大的晶粒度。 三．热加工 高温塑变时，金属材料的加工硬化作用能被动态再结晶等软化过程所抵消， 获得近般稳定的流变应力。 T 再以上：热加工，无加工硬化； T 再以下：冷加工，有加工硬化； 在高的流变应力下进行热加工发生动态再结晶也可以细化晶粒。
2．共晶状态图 在共晶点以左 CE 段为过共晶合金：先 L→sb，然后 Lc→Pb→Sb 组织由 Sb+ （Pd+Sb）组成。 共晶转变：在恒温条件下，从液态中同时结晶出两种晶体（或两种固溶体） 的过称称之。 其中发生共晶反应的成分为共晶成分，全体为共晶体的合金称为共 晶合金。 密度偏析：先共晶相与余液相的密度相差较大，会引起结晶相上浮或下沉， 造成铸件在高度方向上成分组织的不均匀的宏观偏析。 3．杠杆规则应用 WS—XO X"K WL ═ ═ WS XO—XL KX' 只适用于二元合金平衡相图的两相区或三相平衡共存线，不适于单相区。 4．共析状态图 共析转变： 在高温通过匀晶转变所形成的单相固溶体，在冷却到某温度时又 发生恒温固态相变，同时分解析出两个新的固相的过程称之。
B 下：针叶状：C 化物在 F 片内，位错密度高， HRC45～55，韧性好（等温淬火） M 区： 板条状 M； C ＜ 0.2% 混合型 M： 0.2 ＜ C ＜ 1% 针片状 M； C ＞ 1% 孪晶亚结构，硬而脆性 位错密度高，强韧性好；
2．过冷 A 连续冷却转变 CCT 图 介绍图 7-15，临界冷速 VK～淬透性有关（决定过冷 A 稳定性） 三．钢的预处理：正火与退火 1．完全退火——亚共析钢 2．球化退火（等温退火）——过共析钢
Байду номын сангаас
第五章 铁碳合金状态图
一．状态图分析 ACD 液相线，AECF 固相线： （1）液、固相线之间两相区： L+A，L+Fe3C。 （2）固相线以下： AESG 区域：单相 A 区。 727℃以上：A + L，A+ Fe3C； 727℃以下：F + Fe3C （3）恒温相变： Lc→γE+Fe3CⅠ， γs→Αp+ Fe3C
四．钢的淬火与回火 1、淬火：V>VK，得到 M 组织 （1）淬火温度：亚共析钢 AC3 + 30~50℃ 过共析钢 AC1 + 30~50℃ （2）淬火方法： 1）单液淬火：水、油、高分子聚合物水溶液。 2）双液淬火：水淬油冷（T10A 钢） 。 3）分级淬火法：Ms 点以上短时停留，M 硝盐浴或碱浴， 4）等温淬火法：Ms 以上长时间降成，B 下 用于形状复杂的小件 5）冷处理：消除 A 残。 （3）淬透性与淬硬性： 淬透性～VK，过冷 A 越稳定越好，除 CO 外，大多数合金元素↗淬透性。 淬硬性～M 中 C%有关，淬透性高未必淬硬性高。 2．回火 淬火 M 组织不稳定，组织极脆，工件中存在很大的内应力，若不及时回火， 会使工件变形开裂。 （1）M 分解：100℃以上，M 中 C 以ε -F2.4C 析出，过饱和度变↙，工模具 和渗碳、 表面淬火件形成 “回火 M” 组织， 含碳 0.25%C， 降低内应力和脆性 60HRC。 （2）残余 A 分解：200～300℃，A→B 下。 （3）碳化物类型转变：250～400℃， “Fe3C+针条状 F” ， 回火 T。eg 弹簧， 有较高ζ s, ζ e。 （4）渗碳体聚集长大：450℃以上，Fe3C 聚集长成粒状，F 发生再结晶。成 为： “球粒状 Fe3C+等轴状 F”回火索氏体 S。
第二章
机械性能
一．强度与塑性（静拉伸试验）
Fe 1．弹性极限：б e = Ao 开始产生微量塑性变形的抗力 op 段 成直线关系： ζ =Eε Fs 2．屈服极限 б s = Ao 代表材料发生明显塑性变形的抗力。 Fb 3．抗拉强度：б b= Ao 材料在断裂前所发生的均匀塑性变形所能承受的最大应力。 材料的强度：材料在静载荷作用下抵抗破坏（塑变、断裂）的能力。 塑性：材料在载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。 L1—L0 延伸率：δ = L0 ×100% A0-A1 断面收缩率：ψ = ×100% A0 二．硬度 1．布氏硬变 HB：适用于 HBS<450 的灰铸铁、轴承合金，有色金属、调质 钢、退火的毛坯件，HBW<650。压痕大，测值重复性高，精确。 2．洛氏硬度 HR：HRA、HRC 测高硬度材料，HRB 测软材质，相互间不能 比较。广泛用于成品检验，压痕小，测值分散度大。 3．维氏硬度 HV：使从软到硬材料有一个连续标度。可查附表对照其它硬 度值。一般不用于热处理现场检验，尤适于表面处理的模具硬度，作研究用。 三．冲击韧性 Ak=G（H-h） 常用 V 梅氏试样，对易出现脆断的机件（焊接结构船）用 V 夏氏试样。 ak 值对材质反映敏感，生产上用来检验冶金、热锻、热处理的工艺质量。 四．多次冲击试验 多冲抗力 = f（强度、塑性） 1．冲击能高～塑性，冲击能低～强度（高强钢需要适当的韧性 ak 配合） 。 2．普通结构钢常用“淬火+中温回火（+低温回火） ”工艺。 五．疲劳 无论脆性还是韧性材料，承受交变重复应力时往往在工作应力ζ <ζ s 下突 然断裂，无塑变。 材料受相当循环次数（钢铁 N=107，非铁金属 108）不发生断裂的最大应力 ——疲劳强度ζ -1。
第四章 二元合金状态图
合金：由两种以上金属或非金属组成的确良具有金属特性的物质。 相： 系统中具有同一聚集状态， 同一结构、 成分、 性能相同的均匀组成部分， 常有相界存在。 组织：显微镜下观察到的具有某种形态或形貌特征的各种相的综合。 一．合金相结构 无限固溶体 置换固溶体 1．固溶体 （溶剂晶格） 有限固溶体 间隙固溶体（有限） 溶质 Rx 大小、温度、晶格类型有关。 固溶强化 溶质溶入溶剂中形成固溶体，使晶格畸变，位错移动的阻力↗、强度↗。 （1）固溶强化比加工硬化的塑韧性要好。 （2）合金化可以在固溶体基体上形成强化相构成条相合金。 2．化合物 金属化合物： 晶体结构不同于任一组元的结构，熔点高，硬而脆的相。 正常价化合物 间隙相 电子化合物 间隙化合物 机械混合物： 由两相或多相按一定比例构成的金属组织。 如珠光体 Fe3C/F、莱氏体，性能与各组成相的性能、数量和分布情况有关。 三．二元合金状态图 1．匀晶状态图 匀晶转变：由液相结晶出单相固溶体的过程称之。 （以 Cu-Ni 无限固溶体为 例） 只有在平衡状态下，所测得的结晶温度才是理论凝固温度 To = 熔点温度 Tm。 平衡状态图：假定冷却速度非常缓慢，以固相中原子都能充分进行扩散，成 分均匀。60%合金但随 T↙（合金成分↙） ，α 相↗，L↙相，液、固相平均成份 不断沿着液、固相线变化，直到 b3 点，凝固终了，α 相成分 = 原合金成分。 枝晶偏析：非平衡凝固下，先析出的枝杆部分含高熔点成分多，后析出的分 枝、枝间含低熔点的成分较多，原子来不及扩散均匀，造成微观偏折。
非自发形核：依附于难熔质点和型壁表面形核。 由于棱角处散热条件优越，晶粒常长成树枝晶。 五．细化晶粒的方法 依据：Z∝ N G ， 随着⊿T↗，形核率 N 的↗比 G 的↗快，得细晶粒。