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《工程材料与热处理》(适用中职生源)

《工程材料与热处理》(适用中职生源)

《工程材料与热处理》课程标准

课程名称:工程材料与热处理

课程性质:专业基础课

学分:3.5

计划学时:60

适用专业:机械设计与制造

1.前言

1.1课程性质

工程材料与热处理机制专业学生必修的一门专业基础课。是一门应用性和综合性很强的课程,使学生通过理论教学,获得常用机械工程材料、金属热加工和热处理的基本知识,为学习后续课程及形成综合职业能力打下必要的基础。1.2设计思路

本课程根据机械行业技术专业发展需要和完成职业岗位实际工作任务所需要的知识、能力、素质要求选择课程内容,从“任务与职业能力”分析出发,设定职业能力培养目标。通过绪论\金属材料力学性能、纯金属与合金的晶体结构与结晶、铁碳合金相图、钢的热处理、常用钢材及选用、铸铁、非铁金属材料、非金属材料、铸造成型工艺、锻压成形工艺、焊接成形工艺、机械零件的毛坯成形综合选材等十三个任务的学习,让学生在了解金属材料特性,各毛培成形工艺过程的基础上,初步形成合理选择零件材料及毛坯加工成形方法的能力,培养学生解决实际问题的能力。在课程实施过程中,充分利用课程特征,加大学生工程体验的教学设计,激发学生的主体意识和学习兴趣。

2.课程目标

2.1总体目标

学习并掌握常用材料特性和用途、掌握常用材料的热处理方法与作用和用途,使学生能合理选择材料和进行合理的热处理,从而培养适合专业发展需要的专门人才。

2.2具体目标

2.2.1能力目标:

1.具有根据零件的使用要求选择零件材料的能力;

2.初步具有选择钢材热处理方法的能力;

3.初步具有选择零件毛坯成形方法的能力。

2.2.2知识目标:

工程材料及金属热处理知识

工程材料及金属热处理知识

工程材料及金属热处理知识

工程材料是指用于机械、建筑、电气等领域的材料。它们通常需要具有高强度、耐腐蚀、耐磨损等特性。工程材料可以分为金属材料、非金属材料和复合材料。

金属材料是最常见的工程材料,包括铁、钢、铜、铝、镁等金属以及它们的合金。金属材料具有良好的导电性、导热性、高强度和塑性。常见的金属材料处理方法有退火、淬火、回火、冷作等。其中,淬火是加热金属到一定温度后迅速冷却,目的是增加材料的硬度和强度;回火则是通过再次加热金属来减轻淬火后的内应力,使得金属具有更好的韧性。

非金属材料包括塑料、橡胶、陶瓷等。它们通常具有较低的密度、化学稳定性、耐腐蚀和绝缘性。热处理方法主要包括退火、烧结和化学处理。

复合材料是将不同材料组合在一起形成的新材料,如碳纤维增强塑料、玻璃纤维增强塑料等。这种材料结合了各种材料的优点,因此在许多领域都有广泛的应用。

金属的热处理是一种改变金属结构和性质的方法。经过热处理,金属可以获得更高的硬度、强度和耐蚀性。以下是一些金属热处理方法的描述:

退火:将金属加热到适当温度,保持一段时间后缓慢冷却。该方法可使金属软化、去除内部应力,并提高延展性和冲击性能。

淬火:将金属加热到一定温度,然后迅速冷却。这会使金属的组织产生变化,从而提高硬度和强度。

回火:通过在较低的温度下将金属加热一段时间,以达到减轻淬火后产生的内部应力的目的。

正火:将金属加热到适当的温度,然后在空气中自然冷却。这样的过程可以增加材料的硬度和强度。

淬化:使用醇类或水溶液使淬火后的金属变脆,然后在热水中浸泡一段时间来恢复其硬度和强度。

工程材料及热处理pdf

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工程材料及热处理

一、引言

工程材料是现代工业和科技领域中不可或缺的一部分,广泛应用于建筑、机械、电子、航空航天、交通运输等领域。热处理是工程材料加工过程中的重要环节,通过改变材料的内部结构,提高其力学性能、物理性能和化学性能。本文将详细介绍工程材料的分类、性能与特点、热处理原理、常见热处理工艺、材料选用原则、材料检测与评估、热处理设备与工艺优化以及工程材料应用领域。

二、工程材料分类

工程材料可分为金属材料和非金属材料两大类。金属材料包括钢铁材料、有色金属材料和合金等;非金属材料包括塑料、橡胶、陶瓷、玻璃等。这些材料在性能上各有特点,适用于不同的工程领域。

三、材料性能与特点

1.金属材料:具有较高的强度、塑性和韧性,具有良好的导电性和导热性。不同的金属材料在耐磨性、耐腐蚀性等方面也表现出不同的特点。

2.非金属材料:具有轻质、高强、耐腐蚀等特点,且具有良好的绝缘性能。非金属材料在加工过程中具有较好的可塑性和可加工性。

四、热处理原理

热处理是通过加热、保温和冷却等工艺手段,改变材料的内部结构,从而提高其力学性能和物理性能。热处理过程中,材料的内部原子或离子重新排列,形成新的晶体结构,从而改变材料的性质。

五、常见热处理工艺

1.退火:将材料加热到一定温度后保温一段时间,然后缓慢冷却至室温。退火可以消除材料的内应力,改善其组织和性能。

2.淬火:将材料加热到一定温度后迅速冷却,使材料表面硬化而内部保持韧性。淬火可以提高材料的硬度和耐磨性。

3.回火:将淬火后的材料加热到一定温度后保温一段时间,然后缓慢冷却至室温。回火可以消除材料的内应力,改善其组织和性能。

(完整word版)工程材料及热处理复习

(完整word版)工程材料及热处理复习

一名词讲解

1.晶胞——

2.金属化合物——

3.固溶体——

4.相——

5.组织——

6.变质办理——

7.加工硬化——

8.实质晶粒度——

9.黄铜——

10.调质办理——

11.晶体——

12.合金——

13.固溶体——

14.组元——

15.过冷度——

16.固溶增强——

17.滑移系——

18.热硬性——

19.淬硬性——

20.共析反响——

二填空题

1. 低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、〔〕和〔断裂〕三个阶段。

2.表征资料抵抗冲击载荷能力的性能指标是冲击韧性,其单位是J 。

3.实质金属中存在有点弊端、线弊端和面弊端三类弊端。位错是线弊端,晶界是面缺陷。金属的晶粒越小,晶界总面积就越大,金属的强度也越高,冲击韧性好。

4.结晶过程是依靠两个亲近联系的根本过程来实现的。这两个过程是________ 和________。

5.当固溶体合金结晶后出现枝晶偏析时,先结晶出来的枝晶轴含有很多的________组元。

6.物质在固态下的晶体结构随温度发生变化而改变的现象称为________。铁的同素异构体转变为。

7.纯铁在 912℃发生α-Fe→γ-Fe 转变,其体积将 ________。

8.在缓慢冷却条件下,含碳0.8%的钢比含碳 1.2% 的钢硬度________ ,强度 ________ 。

9.常温下,金属单晶体的塑性变形方式为________ 和 ________。

10.造成加工硬化的根根源因是。

11.在金属学中,冷热加工的界限是以________ 来划分的。因此, Cu〔熔点为 1084℃〕在

室温下的变形加工为________ 加工, Sn〔熔点为 232℃〕在室温下的变形加工为

工程材料及热加工—钢的热处理工艺

工程材料及热加工—钢的热处理工艺

2.2氮化 • 定义:与渗碳相似,钢的氮化是指向钢的表面层渗入 氮原子的过程。 • 原理:最常用的是气体氮化法。即利用氨气在加热时 分解出活性氮原子,2NH3 →3H2 + 2[N], 活性氮原子 被钢吸收后在其表面形成氮化层,同时向心部扩散。 Al、Cr、Mo、V、Ti等合金元素极易与氮形成颗粒细 小、分布均匀、硬度很高并且十分稳定的各种氮化物, 如AlN、CrN、MoN、TiN、VN等, 因而, 常用的氮 化用钢有35CrMo、18CrNiW和38CrMoAlA等。而对碳 钢由于渗氮后不形成特殊氮化物,通常碳钢不用作氮 化用钢。
• 淬透性与淬硬性的区别:后者是指钢淬火后形成的淬 火态组织(由马氏体和残余奥氏体相组成)所能达到 的硬度,显然,它取决于马氏体的含碳量和残余奥氏 体的数量。
2.2.4钢的淬火变形和开裂 • 淬火变形:起因为淬火冷却过程中产生的内应力 (热应力、相变(组织)应力) a) 热应力:由温差而导致的热胀和冷缩不一致引起的。 b) 相变应力:冷速不一致而导致相变不一致引起的。 淬火开裂:内应力超过工件的强度极限。
1.3感应加热表面淬火 定义:利用在交变电磁场中工件表面产生的感生电流将 工件表面快速加热,并淬火冷却的一种热处理工艺。 原理和工艺方法:是将钢件放入由紫铜管制作的与零件 外形相似的感应圈内,随后将感应圈内通入一定频率的 交变电流,这样在感应圈内外产生相同频率的交变磁场, 同时,在零件表面也产生频率相同,方向相反的感生电 流,该电流在工件表面(集肤效应)形成封闭回路,称 为“涡流”。由此产生的热效应将零件表快速加热到淬 火温度,随即喷水冷却,使工件表面获得马氏体组织。 特点: 加热速度快,温度高,晶粒细; 硬度高,变形小,不易脱碳; 易于自动化。

工程材料及热处理

工程材料及热处理
考虑可加工性和可焊性
金属材料的加工性能和焊接性能对工程实施的影响较大,应选择易于 加工和焊接的材料,以减少加工难度和焊接成本。
考虑环境因素
在某些特定环境下,如海洋工程、化工等领域,应选择具有良好耐腐 蚀性能的金属材料,以保证工程的安全性和长期稳定性。
非金属材料
03
高分子材料
01
高分子材料是由高分子化合物( 如聚合物)组成的一类材料,具 有优良的电绝缘性、耐磨性、耐 腐蚀性和良好的加工性能。
钢和铝合金。
建筑领域
需要耐久性、防火性能 好的材料,如混凝土和
钢材。
电子产品
需要导电、导热性能好 的材料,如铜和铝。
金属材料
02
钢铁材料
碳钢
碳钢是一种以铁为主要元素,碳 含量一般在2.0%以下的铁碳合金。
根据碳含量的不同,碳钢的性能 和用途也有所不同。
合金钢
合金钢是在碳钢的基础上,通过添 加适量的合金元素来提高钢的力学 性能、耐腐蚀性、耐热性等。
材料性能的检测与评
百度文库05

材料性能的检测方法
拉伸试验
通过拉伸试样测量材料的抗拉强度、延伸率 等机械性能。
弯曲试验
通过弯曲试样测量材料的抗弯强度、挠度等 机械性能。
压缩试验
通过压缩试样测量材料的抗压强度、弹性模 量等机械性能。
硬度试验

工程材料及热处理

工程材料及热处理

第1章工程材料及热处理

材料是一切事物的物质基础,一种新技术的实现,往往需要新材料的支持。为了正确、合理的选择和使用材料,充分发挥其作用,必须掌握工程材料的基本知识。本章中将重点介绍金属材料的性能、分类、应用以及材料的热处理工艺。

1.1材料的性能

1.1.1 材料性能概述

工程材料的性能可分为使用性能和工艺性能两个方面。

1.使用性能

在正常工作条件下,材料应具备的性能。包括力学性能(机械性能)、物理性能(比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等)和化学性能(耐用腐蚀性、抗氧化性)等。

2.工艺性能

材料在加工制造中表现出的制造难易程度,包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能、热处理性能等。

在机械行业中选取材料时,一般将材料的力学性能作为主要依据。

1.1.2材料的力学性能

材料的力学性能是指金属材料在外力(载荷)作用下所表现出来的特性,主要包括:弹性、刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等。

1. 强度

材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力称为强度。材料的强度可以由拉伸试验测定,图1-1所示为低碳钢拉伸应力ζ—应变ε曲线。

图1-1 低碳钢拉伸应力ζ—应变ε曲线

工程中常用的强度指标有以下几个:

(1)弹性极限ζe:材料保持弹性变形,不产生永久变形的最大应力。

(2)屈服极限ζs:材料开始发生明显塑性变形时的应力。大部分材料没有明显的屈服现象,则用条件屈服强度ζ0.2来表示,即产生0.2%残余伸长率时的应力。

(3)抗拉强度ζb:材料断裂前所能承受的最大应力,即材料的强度极限。

2. 塑性

材料在外力作用下产生永久变形的能力称为塑性。主要指标是断后伸长率δ和断面收缩率ψ。δ和ψ越大,材料的塑性越好,工程上一般讲δ>5%的材料称为塑性材料。

《工程材料及热处理》电子教案 第1章

《工程材料及热处理》电子教案 第1章
受的最大载荷的应力值。它是设计和选材的主要依据,也是衡量材料 性能的主要指标。当机械零件工作中承受的应力大于材料的抗拉强度 时,零件就会产生断裂。所以σb表征材料抵抗断裂的能力。σb越大, 则材料的破断抗力越大。零件不可能在接近σb的应力状态下工作, 因为在这样大的应力下,材料已经产生了大量的塑性变形,但从保证 零件不产生断裂的安全角度出发,同时考虑测量σb最简便,测得的 数据比较准确(特别是脆性材料),所以有许多设计中直接用 σb作 为设计依据,但要采用更大的安全系数。
第1章 材料的力学性能
• 第1节 概述 • 第2节 材料的力学性能指标
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第1节 概述
• 为研究材料的成分、组织、性能之间的关系,合理选择和使用材料, 应首先了解材料的各种性能。
• 材料的性能分使用性能和工艺性能两种。使用性能是指材料在使用时 所表现出的各种性能,它包括物理性能(如密度、熔点、导热性、导 电性、磁性、热膨胀性等),化学性能(如耐蚀性、抗氧化性等) 和力学性能(如强度、塑性、韧性、硬度、疲劳强度等)。工艺性能 是指材料在加工制造时所表现出的性能,根据制造工艺的不同,分为 铸造性、可锻性、焊接性、热处理性能及切削加工性等。由于机械零 件的用途不同,对材料性能的要求也有所不同。
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第2节 材料的力学性能指标
• 式中 Fe———试样不产生塑性变形的最大载荷(N); • S0———试样原始截面积(mm2)。 • 2)屈服点(屈服强度) • 屈服点是材料开始产生明显塑性变形(即屈服)时的应力,用符号

工程材料及热处理

工程材料及热处理

工程材料及热处理

工程材料是指在工程设计和制造中所使用的材料,其性能和特性直接影响着工

程产品的质量和使用寿命。而热处理则是指通过加热、保温和冷却等工艺,改变材料的组织结构和性能,以达到提高材料硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性的目的。本文将对工程材料及其热处理进行介绍和分析。

首先,工程材料包括金属材料、非金属材料和复合材料。金属材料是工程中使

用最广泛的材料,包括钢、铝、铜、镍等,具有优良的导热性、导电性和机械性能,常用于制造结构件、零部件和工具。非金属材料包括塑料、橡胶、陶瓷等,具有轻质、绝缘、耐腐蚀等特点,常用于制造绝缘材料、密封件和化工设备。复合材料是由两种或两种以上的材料组成,具有综合性能优异的特点,如碳纤维复合材料、玻璃钢复合材料等,广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域。

其次,热处理是对金属材料进行加热、保温和冷却等工艺处理,以改变其组织

结构和性能。常见的热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火等。退火是将金属材料加热至一定温度,然后缓慢冷却,以减少内部应力、改善塑性和韧性。正火是将金属材料加热至一定温度,然后在油或水中急冷,以提高硬度和强度。淬火是将金属材料加热至一定温度,然后在油或水中急冷,使其获得高硬度和强度。回火是将经过淬火处理的金属材料加热至一定温度,然后冷却,以降低脆性和提高韧性。

最后,工程材料的选择和热处理工艺的应用是工程设计和制造中至关重要的环节。在选择工程材料时,需要考虑其力学性能、耐磨性、耐腐蚀性、导热性、导电性等因素,以满足工程产品的使用要求。在应用热处理工艺时,需要根据材料的种类和要求,选择合适的加热温度、保温时间和冷却方法,以获得理想的组织结构和性能。同时,还需要注意控制热处理过程中的各项参数,以确保产品质量和稳定性。

工程材料及热处理

工程材料及热处理

工程材料及热处理

工程材料是指用于各种工程和制造领域的材料,包括金属材料、聚合物材料、

复合材料等。而热处理是指通过加热和冷却过程来改变材料的性能和结构。工程材料的选择和热处理工艺对于产品的质量和性能具有至关重要的影响。

首先,工程材料的选择是工程设计中的重要环节。不同的工程应用需要不同的

材料,比如在机械制造领域,需要具有良好机械性能和耐磨性的金属材料;在建筑领域,需要具有良好耐候性和耐腐蚀性的材料。因此,工程师需要根据不同的工程要求选择合适的材料,以确保产品的性能和可靠性。

其次,热处理是改善材料性能的重要手段。热处理可以通过改变材料的晶粒结构、组织形态和化学成分来提高材料的硬度、强度、韧性和耐磨性。常见的热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火等,每种工艺都有其特定的应用领域和效果。通过合理的热处理工艺,可以使材料达到最佳的性能状态,满足工程设计的要求。

此外,工程材料的热处理还可以改善材料的加工性能。在金属加工过程中,材

料的硬度和韧性对于加工工艺和工具的选择具有重要影响。通过热处理可以调节材料的硬度和韧性,提高其加工性能,降低加工难度,提高加工效率。

总的来说,工程材料及热处理是工程设计和制造过程中不可或缺的环节。工程

师需要充分了解不同材料的性能和特点,选择合适的材料,并通过合理的热处理工艺来改善材料的性能,以确保产品的质量和可靠性。只有在工程材料的选择和热处理工艺的合理应用下,才能生产出性能优良的工程产品,满足不同工程领域的需求。

第1章工程材料及热处理实训

第1章工程材料及热处理实训
淬火时.试样用钳子夹好.出炉.迅速人水或油中.并不断在水中 或油中搅动.以保证热处理质量。取、放试样时炉子要先断电
热处理后的试样用砂纸磨去两端面氧化皮.然后测定硬度(H RC或HRI3)。每个试样测三点.取平均值.并将数据填于表1-3 中。
每个同学均须抄下全班实验数据.以便独立进行分析。
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冷和回试样测HRC)
训练步骤
每组学生一套试样(45钢试样8块.T12钢试样8块)炉冷试样可 事先处理好
将同一加热温度的45钢和T12钢试样.分别放入860 和750 的炉内加热(炉温预先升好).保温15-20 min后.分别进行水冷 、油冷或气冷的热处理操作
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实训操作
从两种加热温度的水冷试样中各取出3块45钢和T12钢试样, 分别放入200 , 100 ,600 的炉内进行回火。回火保 温时间为30min
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工程材料的分类
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相关知识点
材料的硬度
硬度是材料对另一较硬物体压入表面的抗力.是重要的力学性 能之一。与其他力学性能相比.硬度试验简单易行.又无损于零 件.并且硬度与材料的强度、韧性、塑性等指标有一定的相关 性.因此在机械制造中被广泛应用于表征材料的综合力学性能
常用的硬度试验方法有:
按照材料类别,实际调查几种您感兴趣的材料.填人表1-1中:

工程材料和热处理

工程材料和热处理

汽车万向节
合金调质钢 连杆
合金弹簧钢
55Si2Mn、 60Si2Mn:具有高屈强比,高疲劳强度, 高弹性极限和韧性,用于弹簧等零件。
滚珠轴承钢 滚珠
滚珠轴承
合金刃具钢
合金模具钢
铣刀
模具
量具用钢 螺纹规
游标卡尺
千分尺
耐热钢 燃气轮机
耐磨钢 履带
铁轨分道叉
破碎机颚板
挖掘机斗齿
铸钢
特点与应用: 由于铸造特性,一般用于制造形状复杂,难
提高钢的硬度和耐磨性。
温度
调质:淬火+高温回火。 适用于各种重要的零件。
加热
保温 淬火
退火(炉冷)
正火(空冷) 回火
时间
(3)淬 火 (Quenching)
(4)回 火 (Tempering)
将淬火后的工件加热至低于相变点某一温度,保持一段 时间,然后冷却,使组织成为较稳定的状态。
硬度下降,但韧性有较大改善。
人类最早使用的工具是石头(石器时代);原始社 会末期开始用火烧制陶器,由此发展为以后的瓷器(中 国古代文化的象征), 随后发展起来的青铜冶炼技术把 人类带入青铜器时代;青铜器过渡到铁器(时代)生产 工具大发展—人类进入农业社会。
18世纪世界工业迅速发展(钢铁工业迅猛发展), 造就了工业社会文明。
1863年光学显微镜问世,使人们开始步入材料的 微观世界。

工程材料及热处理(完整版)

工程材料及热处理(完整版)

工程材料及热处理

一、名词解释(20分)8个名词解释

1.过冷度:金属实际结晶温度T和理论结晶温度、Tm之差称为过冷度△T,△T=Tm-T。

2.固溶体:溶质原子溶入金属溶剂中形成的合金相称为固溶体。

3.固溶强化:固溶体的强度、硬度随溶质原子浓度升高而明显增加,而塑、韧性稍有下降,这种现象称为固溶强化。

4.匀晶转变:从液相中结晶出单相的固溶体的结晶过程称匀晶转变。

5.共晶转变:从一个液相中同时结晶出两种不同的固相

6.包晶转变:由一种液相和固相相互作用生成另一种固相的转变过程,称为包晶转变。

7.高温铁素体:碳溶于δ-Fe的间隙固溶体,体心立方晶格,用符号δ表示。

铁素体:碳溶于α-Fe的间隙固溶体,体心立方晶格,用符号α

或F表示。

奥氏体:碳溶于γ-Fe的间隙固溶体,面心立方晶格,用符号γ或F表示。

8.热脆(红脆):含有硫化物共晶的钢材进行热压力加工,分布在晶界处的共晶体处于熔融状态,一经轧制或锻打,钢材就会沿晶界开裂。这种现象称为钢的热脆。

冷脆:较高的含磷量,使钢显著提高强度、硬度的同时,剧烈地降低钢的塑、韧性并且还提高了钢的脆性转化温度,使得低温工作的零

件冲击韧性很低,脆性很大,这种现象称为冷脆。

氢脆:氢在钢中含量尽管很少,但溶解于固态钢中时,剧烈地降低钢的塑韧性增大钢的脆性,这种现象称为氢脆。

9.再结晶:将变形金属继续加热到足够高的温度,就会在金属中发生新晶粒的形核和长大,最终无应变的新等轴晶粒全部取代了旧的变形晶粒,这个过程就称为再结晶。

10.马氏体:马氏体转变是指钢从奥氏体状态快速冷却,来不及发生扩散分解而产生的无扩散型的相变,转变产物称为马氏体。

工程材料及热处理教学大纲

工程材料及热处理教学大纲

《工程材料及热处理》教学大纲

课程名称:工程材料及热处理/Mechanical Engineering Materail and Heat Treatment 课程编码:163203

学时: 32 学分:2 讲课学时:32 考核方式:考查

先修课程:机械制图、工程力学

适用专业:机械类各专业

开课院系:高职学院制造工程系

教材:许德珠.机械工程材料(第二版).高等教育出版社

自编.《机械工程材料实验指导书》

主要参考书:郑建中.工程材料基础.清华大学出版社

一、课程的性质和任务

本课程是高职院校机械类、机电结合类及仪器仪表类各专业必修的技术基础课。

本课程重点阐述工程材料的性能与其组织结构之间的联系;说明如何通过工艺手段改变

材料的组织结构,以达到提高材料性能的目的;介绍常用工程材料及其应用等基本知识;为

工程结构和机械零件的设计和制造提供合理选用材料的方法。

本课程的任务是:使学生获得有关工程材料的基本理论和基本知识;掌握常用工程材料

成分-加工工艺-组织-性能-应用间关系的一般规律;熟悉常用工程材料;具有根据机械

零件的服役条件和失效形式、合理选用工程材料的初步能力。

二、教学内容和基本要求

1.教学内容:

绪论

材料的发展简史及工程材料的概念

学习本课程的目的、要求和方法

工程材料的分类

第1章金属材料的力学性能

2.1 强度与塑性

2.2 硬度

2.3 韧性与疲劳强度

第2章工程材料的组织结构与性能

1.1 金属材料的结构

1.2 纯金属的晶体结构

1.3 合金的相结构

1.4 金属材料的组织

第3章纯金属与合金的结晶

3.1 纯金属的结晶

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工程材料及热处理

一、名词解释(20分)8个名词解释

1.过冷度:金属实际结晶温度T和理论结晶温度、Tm之差称为过冷度△T,△T=Tm-T。

2.固溶体:溶质原子溶入金属溶剂中形成的合金相称为固溶体。

3.固溶强化:固溶体的强度、硬度随溶质原子浓度升高而明显增加,而塑、韧性稍有下降,这种现象称为固溶强化。

4.匀晶转变:从液相中结晶出单相的固溶体的结晶过程称匀晶转变。

5.共晶转变:从一个液相中同时结晶出两种不同的固相

6.包晶转变:由一种液相和固相相互作用生成另一种固相的转变过程,称为包晶转变。

7.高温铁素体:碳溶于δ-Fe的间隙固溶体,体心立方晶格,用符号δ表示。

铁素体:碳溶于α-Fe的间隙固溶体,体心立方晶格,用符号α或F表示。

奥氏体:碳溶于γ-Fe的间隙固溶体,面心立方晶格,用符号γ或 F表示。

8.热脆(红脆):含有硫化物共晶的钢材进行热压力加工,分布在晶界处的共晶体处于熔融状态,一经轧制或锻打,钢材就会沿晶界开裂。这种现象称为钢的热脆。

冷脆:较高的含磷量,使钢显著提高强度、硬度的同时,剧烈地降低钢的塑、韧性并且还提高了钢的脆性转化温度,使得低温工作的零

件冲击韧性很低,脆性很大,这种现象称为冷脆。

氢脆:氢在钢中含量尽管很少,但溶解于固态钢中时,剧烈地降低钢的塑韧性增大钢的脆性,这种现象称为氢脆。

9.再结晶:将变形金属继续加热到足够高的温度,就会在金属中发生新晶粒的形核和长大,最终无应变的新等轴晶粒全部取代了旧的变形晶粒,这个过程就称为再结晶。

10.马氏体:马氏体转变是指钢从奥氏体状态快速冷却,来不及发生扩散分解而产生的无扩散型的相变,转变产物称为马氏体。

含碳量低于0.2%,板条状马氏体;含碳量高于1.0%,针片状马氏体;含碳量介于0.2%-1.0%之间,马氏体为板条状和针片状的混合组织。

11.退火:钢加热到适当的温度,经过一定时间保温后缓慢冷却,以达到改善组织提高加工性能的一种热处理工艺。

12.正火:将钢加热到3c A或ccm

A以上30-50℃,保温一定时间,然后在空气中冷却以获得珠光体类组织的一种热处理工艺。

13.淬火:将钢加热到3c A或1c A以上的一定温度,保温后快速冷却,以获得马氏体组织的一种热处理工艺。

14.回火:将淬火钢加热到临界点1c A以下的某一温度,保温后以适当方式冷却到室温的一种热处理工艺。(低温回火-回火马氏体;中温回火-回火托氏体;高温回火-回火索氏体)

15.回火脆性:淬火钢回火时,其冲击韧性并非随着回火温度的升高而单调地提高,在250-400℃和450-650℃两个温度区间内出现明显下降,这种脆化现象称为钢的回火脆性。

16.淬透性:指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力,其大小可用钢在一定条件下淬火获得淬透层的深度表示。

17.淬硬性:指钢在淬火时的硬化能力,用淬火后马氏体所能达到的最高硬度表示。

以下内容根据往年试卷补充上面

18.加工硬化:金属对变形的抗力随塑性变形增大而提高的现象。

19.各向异性:沿晶体不同方向测得的性能并不相同,这种现象就是晶体的各向异性。

20.热加工:从金属学的角度,热加工就是再结晶温度以上的塑性成形过程。

21.冷加工:冷加工就是再结晶温度以下的结晶过程

22.回火马氏体:高碳淬火钢在150-350℃低温回火时,淬火马氏体分解为回火马氏体,它是由细小的ε-碳化物和较低的过饱和度的针片状α相组成。

23.变质处理:浇注前向液态金属中添加少量物质(变质剂),以改变液态金属结晶过程,从而起到细化晶粒、改善组织作用的一种工艺处理方法。

24.调质处理:淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。

25.索氏体:若片间距小到光学显微镜难以分辨时,则称这种细片状珠光体为索氏体,其片间距约为80-150nm。

26.回火索氏体:淬火碳钢在500-650℃温度范围内回火得到的组织为回火索氏体,它是由粒状渗碳体和多边形铁素体组成。

27.过冷奥氏体:奥氏体冷却至临界温度以下,在热力学上处于不稳定状态,要发生转变,这种在临界点以下存在的不稳定的且将要发生转变的奥氏体,称为过冷奥氏体。

二、填空

1.金属最常见的晶体结构面心立方、体心立方、密排立方,它们晶胞中所含的原子数分别为 2 、 4 、 6 。

2.根据溶质原子在溶剂晶格中所占的位置不同,固溶体可分为间隙固溶体和置换固溶体。

3.金属结晶时,冷却速度越大,实际结晶温度降低,过冷度增大,则获得的晶粒越小。

4.马氏体的主要组织形态有板条状和针片状。

5.金属塑性变形的最主要方式是滑移,其实质是位错在分切应力作用下运动的结果。经冷塑性变形的金属组织和性能变化有以下几个方面形成胞状组织,产生变形织构,晶粒外形改变。

6.以共析钢为例,钢的加热转变是由珠光体向奥氏体的转变。其转变的基础阶段为。

7.根据几何形状特征,可将晶体缺陷分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。

8.任何成分的铁碳合金在室温下的组织都是由铁素体(F或α)和渗碳体两相组成。

9.按用途可将合金钢分为合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢三类。

10.单晶体塑性变形的基本方式是滑移和孪生。

11.钢的退火工艺中,材料保温后要缓慢冷却;淬火工艺中,材料保

温后要快速冷却;而正火工艺中,则要求材料保温后在空气中冷却。

12.贝氏体的主要组织形态有羽毛状(上贝氏体)和黑色针片状(下贝氏体)。

13.奥氏体的基本形成过程为奥氏体的形核、奥氏体晶核长大、残余渗碳体的溶解、奥氏体成分的均匀化。

14.合金工具钢是指用于制造各种刀具、模具和量具用钢的总称。

以上题型是4套试卷中整理得到(Ps:整理过程中发现4套试卷填空题基本相似,参考度较高),本着严谨的原则又根据老师划的重点整理了一下内容。

15.按溶质原子在固溶体中的溶解度(固溶度),固溶体可分为有限固溶体和无限固溶体。

16.按照残余应力平衡范围不同,可以分为以下三类:宏观残余应力(第一类内应力)、微观残余应力(第二类内应力)、点阵畸变(第三类内应力。

17.影响奥氏体形成速度的因素:加热温度、加热速度、钢的成分、原始组织等。

18.共析钢过冷奥氏体在冷却时的三大转变是:珠光体转变、贝氏体转变、马氏体转变。

19.影响过冷奥氏体等温转变的因素:含碳量、合金元素、奥氏体化条件。

20.常用的淬火冷却方法:单液冷却、双液冷却、分级淬火、等温淬火。

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