工程材料总复习

用于受力小的 耐磨件，如柴 油机的活塞销、 凸轮轴等。
❖ 中淬透性钢： 20CrMnTi。 用于中等载荷 的耐磨件，如 变速箱齿轮。
❖ 高淬透性钢： 18Cr2Ni4W A.用于大载荷 的耐磨件，如 柴油机曲轴。
→机加工→渗碳→淬火+低温回火
❖ 正火目的为调整硬度，便于切削加工。
❖ 淬火温度一般为
Ac1+30-50℃。 ❖ 4、使用状态下组织
❖ 心部：M回+F
渗碳淬火后的表层组织
❖ 表层：M回+颗粒状碳化物+A’(少量)；
❖5、常用钢号及用途 活塞销(20Cr) ❖ 低淬透性钢：20、
20Cr。
柴油机凸轮轴
❖
回火效应：改善上述情况，并调节硬度（力性）达到零
❖ 件的实际要求。
（4）回火按温度高低分为：高温回火、中温回火、低温回火； （回火目的、回火温度、应用、回火后的组织）
❖ 回火索氏体的性能明显优于奥氏体等温冷却直接所得到的片层 状索氏体的性能。
渗碳钢
渗
碳
炉
❖ 制造渗碳零件的钢种。
❖ 1、性能要求
❖⑴ 表面具有高硬度、 高耐磨性，心部具有足 够的韧性和强度，即表 硬里韧。
❖⑵ 良好的热处理性能, 如淬透性和渗碳能力。
渗碳件—传动齿轮
❖ 2、成分特点
❖⑴ 低碳： 0.1~0.25%C
❖⑵ 合金元素作用：
❖① 提高淬透性：
Cr、Mn、Ni、B
高精密独
❖② 强化铁素体：
立导柱
Cr、Mn、Ni
❖③ 细化晶粒：
W、Mo、Ti、V
渗碳件
❖ 3、热处理特点 ❖ 渗碳件的加工工艺路线为：下料→锻造→正火
体心立方、面心立方、密排六方
（3）晶体缺陷： ① 点缺陷 空位：晶格中的空结点。 间隙原子：挤进晶格间隙中的原子。 置换原子：取代原来原子位置的外来原子。
❖ ② 线缺陷——位错 ❖ ③ 面缺陷——晶界和亚晶界
❖ 细晶强韧化——金属的晶粒越细，晶界总面积越大，位错运动阻 力越大，使得金属塑性变形的抗力越高，所以使强度、硬度越高。 在相同变形量下，晶粒越细的金属，单位体积内同时参与变形的 晶粒数目越多,变形越均匀，应力集中越小，使其塑性、韧性越 好。
❖ 工程材料类型及主要特征： 按零件在机械工程中实现的功能分： 结构材料、功能材料 按化学组成分： 金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料（各自的主要特 征）
第二章 材料的组成和内部结构特征
❖ 1、材料的结构 （1）所有的固态物质就其原子（或分子）排列的规则性来分类，
可分为：晶体、非晶体 （2）金属的常见晶体结构：
A→S
350℃
MS Mf
过冷A
A→B上
过冷A A→M
A→P
A→B下
P S T
B上
B下 M+A’ M
时间
❖ 加入合金元素后，C曲线位置的变化（右移）； ❖ 相同条件下，亚共析钢、共析钢、过共析钢冷却过程中
过冷奥氏体稳定性的比较 ❖ 2、预先热处理（概念）：退火、正火、调质 ❖ 退火包括：（各种退火的目的）
①
增加过冷度；②变质处理；③机械振动、搅拌
❖ 2、铸锭组织：（三个晶区） ❖ 3、冷变形加工： （1）加工硬化概念； （2）冷变形金属加热工程中，其组织和性能一般要经历三
个阶段变化：回复、再结晶、晶粒长大。 ❖ 冷热加工的区分界线: 再结晶温度
第四章 改Fra Baidu bibliotek材料性能的热处理、合金化及改性
❖ 热处理的概念：把固态金属材料在一定介质中的加热、保 温和冷却，以改变其组织和性能的一种工艺。钢的热处理工艺可
（4）铁碳合金： 组成相：（五种） 铁素体：碳在-Fe中的间隙固溶体。 奥氏体：碳在-Fe中的间隙固溶体。 珠光体：F与Fe3C组成的片层状的机械混合物。 马氏体：碳在-Fe中的过饱和固溶体。 室温组织：（ 铁碳合金分类） 含碳量对铁碳合金组织及力学性能的影响
铁碳合金相图
2．铁碳合金的平衡结晶过程
第三章 工程材料成型过程中行为与性能变化
❖ 1、金属的凝固
（1）、纯金属的结晶：
过冷现象；过冷度概念；冷却速度与过冷度；
结晶的基本过程：晶核的形成和晶核长大
（主要以树枝状长大）
（2）、晶粒大小对金属性能的影响（细晶强韧化）
（3）、形核率、长大速度的概念
（4）、细化晶粒的方法（即如何控制晶粒大小）：
分为退火、正火、淬火、回火和表面强化处理等几种最基本的热处理。
❖ 1、钢材加热和冷却时的转变 ❖ （1）、加热时的转变
奥氏体化步骤： ①A形核； ②A晶核长大； ③残余渗碳体溶解； ④A成分均匀化。
（2）、冷却时的转变 ❖ 等温转变曲线及转变组织
A1
650℃
600℃ 550℃
过冷A 过冷A 过冷A A→T
工程材料总复习
考试题型：
1.名词解释(15分） 2.填空题（20分） 3.选择题（20分） 4.判断题（15分） 5.简答题(10分） 6.综合题（20分）
第一章 机械工程材料性能的要求
❖ 工程材料与机械零件所受三大负荷（及各负荷对机械零件产生的 作用）——力学负荷、热负荷、环境介质作用；
❖ 工程材料的性能（特别注意：延伸率、冲击韧性（零件使用温度 与韧脆转变温度关系）、硬度；比刚度、 抗拉强度、密度等 ）；
❖ 第二相（弥散）强化概念——当硬而脆的金属间化合物呈弥散状 分布于固溶体基体上时，使强度、硬度增加，而塑韧性略有下降 或不降的现象。[沉淀（时效）强化]
❖ 2、相图与相变 （1）合金、组元、相、固溶体、固溶强化 （概念） （2）合金的两大相结构：
①固溶体：置换固溶体、间隙固溶体 （相关概念）
②金属间化合物 （3）相图：匀晶L ；共晶L+ ；共析 +
Fe-C 合金分类
工业纯铁 —— C % ≤ 0.0218 %
钢 —— 0.0218 % ＜ C % ≤ 2.11 % 亚共析钢 ＜ 0.77 % 共析钢 ＝ 0.77 % 过共析钢 ＞ 0.77 %
白口铸铁 —— 2.11 % ＜ C % ＜ 6.69 %
亚共晶白口铁 ＜ 4.3 % 共晶白口铁 ＝ 4.3 % 过共晶白口铁 ＞ 4.3 %
扩散退火、再结晶退火、去应力退火、球化退火等
❖ 3、最终热处理：淬火、回火
（1）淬透性与C曲线的关系；合金元素对淬透性的影响
（2）淬火三原则、淬火工艺、淬火后的组织
❖ （3）淬火钢为什么必须经过回火后才能使用？
❖
淬火过程的副作用（负面效应）：高应力状态；马氏体
❖ 是极端不稳定的组织；（中高碳）马氏体太脆。