工程材料总复习知识点
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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K IC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塑性变形的现象,而导致的材料断裂的现象称为蠕变断裂
2、蠕变变形与断裂机理: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;而蠕变断裂是由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)孪生
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4500C,故即使它在4000C的加工变形仍应属于冷变形;铅的再结晶温度在00C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,由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
1)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——500C
对于共析钢和过共析钢,淬火温度为Ac1以上30——500C
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)回火稳定性:淬火钢在回火时抵抗强度硬度下降的能力
2)回火脆性:在某些温度范围内回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、内燃机上凸轮轴,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、淬火和低温回火后,表面具有较高的硬度和耐磨性、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——0.25%;合金元素:其中Cr Mn Ni B 的作用是提高钢的淬透性,Mo W V Ti 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)渗碳预冷淬火低温回火喷丸磨齿(精磨)
表面:回火马氏体+残余奥氏体+碳化物
中心:铁素体+细珠光体+低碳回火马氏体
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:为了改善锻造组织和调质硬度(170——210HB)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:清除氧化皮,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塑性及韧性的配合,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%——0.5%,
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提高回火稳定性。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Cr Mn Si ,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W18Cr4V钢盘形齿轮铣刀生产过程为例:
下料锻造退火机械加工淬火+回火喷砂磨加工成品(W6Mo5Cr4V2、W18Cr4V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