重点部分机械工程材料样本

第一章金属的力学性能

1 金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。

2 力学性能是指金属在外力作用下所表现出来的特性, 常见的指标有: 强度、硬度、塑性、韧性和疲劳强度等。

3 强度是指金属材料抵抗塑性变形和断裂的能力。

4 常见的强度指标有: 弹性极限σ

e 、屈服点σ

s

、抗拉强度σ

b

5 塑性是指金属材料在断裂前产生塑性变形的能力。常见指标有断后伸长率和断面收缩率

6 硬度是指材料抵抗局部塑性变形、压痕或划痕的能力。硬度是衡量金属软硬程度的指标, 材料的硬度是经过硬度试验测得的。

7 硬度试验方法包括: 1布氏硬度( HBW硬质合金钢球、 HBS淬火钢球)

2洛氏硬度HR

3维氏硬度HV

8．冲击吸收功越大, 材料的韧性越好。

第二章金属的晶体结构与结晶

1. 单晶体具有各向异性, 多晶体具有各向同性。

2. 常见的晶格类型包括: ①体心立方晶格②面心立方晶格③密排六方晶格。

3 .晶体缺陷包括: ①点缺陷②线缺陷③面缺陷。

4. 点缺陷是指在长、宽、高三个方向上尺寸都很小的一种缺陷, 最常见的点缺陷是晶格空位和间隙原子。

5. 线缺陷是指晶体中呈现状分布的缺陷, 最常见线缺陷是各种类型的位错。

6. 面缺陷是指在晶体中呈面状分布的缺陷, 常见的面缺陷是晶界和亚晶界。

7. 合金: 是指有两种或两种以上的金属元素( 或金属与非金属元素) 组成的, 具有金属特性的新物质。纯金属品种少, 力学性能低, 成本高, 应用受限, 工业中使用的金属材料大多是合金。

8. 组元: 组成合金最基本的、独立的物质成为组元( 简称元) 。一般组元就是指组成合金的元素。

9 .相: 在纯金属或合金中, 具有相同的化学成分、晶体结构和物理性能并与其它部分以界面分开的均匀组成部分称为相。

10. 组织: 组织是泛指用金相观察方法看到的由各相晶粒的形态、数量、尺寸和分布方式组成的关系和构造情况。

11. 固溶体分为置换固溶体和间隙固溶体。

12. 置换固溶体: 是指溶质原子占据了部分溶剂晶格结点位置而形成的固溶体。按溶解度的不同,

置换固溶体又分为无限固溶体和有限固溶体两种。

13. 间隙固溶体 : 是指溶质原子溶入溶剂晶格的间隙而形成的固溶体。间隙固溶体都是无序固溶体, 也都是有限固溶体。而溶剂元素一般为过渡元素。

14. 细晶强化: 是指经过细化晶粒来提高强度、硬度、塑性和韧性的方法。

15. 固溶强化: 溶质原子溶入溶剂晶格中使晶格产生畸变, 增加了变形抗力, 因而导致材料强度、硬度提高。这种经过溶入溶质元素, 是固溶体强度和硬度提高的现象为固溶强化。

16. 弥散强化: 当金属化合物呈细小颗粒均匀分布在固溶体基体上时, 将使合金强度、硬度和耐磨性明显提高, 这一现象称弥散强化。

17.结晶: 金属由液态转变为固态晶体的过程称为结晶。

18.过冷度: 理论结晶温度与实际结晶温度之差ΔT称为过冷度, 即ΔT=T

0－T

1。

19.晶粒越细小, 金属的强度、塑性和韧性越高。

20.细化晶粒, 提高金属力学性能的方法包括: ①增大过冷度②变质处理③附加振动。

21.铸锭的组织包括: ①表层细晶粒区②柱状晶粒区③中心粗大等轴晶粒区。

22.同素异晶( 构) 转变: 大多数金属在结晶后晶格类型不再发生变化, 但少数金属, 如铁、钛、钴等在结晶后, 其晶格类型会随温度的改变而发生变化, 这种变化称为同素异晶( 构) 转变。

23.铁素体( F) : α铁中溶入碳元素构成的固溶体称为铁素体, 用符号F表示。性能: 与纯铁相似, 强度和硬度低, 塑性和韧性好。

24.奥氏体( A) : γ铁中溶入碳元素构成的固溶体称为奥氏体, 用符号A表示。性能: 塑性和韧性好, 强度和硬度较低。

25,渗碳体( Fe

3C) : 渗碳体是铁和碳形成的一种具有复杂斜方晶格的金属化合物, 用化学式Fe

3

C表示。

性能: 强度很高, 塑性和韧性几乎为零, 极脆。

26.珠光体( P) : 包含铁素体( F) 和渗碳体( Fe

3

C) , 在共晶点上得到。

27.莱氏体( Ld) : 包含奥氏体( A) 和渗碳体( Fe

3

C) , 在共析点上得到。

28.Fe- Fe

3

C相图分析( P23) 。

29.解释: 在1000℃时, ω

C =4.0%的钢能进行锻造, 而ω

C

=4.0%的铸铁不能锻造。

答: 前者成分为单向奥氏体, 综合性能好, 变形均匀; 后者成分为低温莱氏体加渗碳体, 渗碳体多脆性大, 不是单向, 变形不均匀, 受力后易断裂。

30.解释: 室温下ω

C =0.9%的碳钢比ω

C

=1.2%的碳钢强度高。

答: 前者成分为珠光体加二次渗碳体, 而珠光体含量高; 后者含碳量高形成完整网络, 强度下降,

脆性大, 脆性线分布在珠光体晶界上。

31.解释: 绑扎物件一般用铁丝( 镀锌低碳钢丝) , 而起重机吊重物时却用钢丝绳。

答: 铁丝成分为铁素体加珠光体, 铁素体居多, 塑性、韧性好, 强度低, 符合绑扎物体要求; 钢丝绳成分也为铁素体加珠光体, 但珠光体多, 硬度、强度高, 满足起吊物体要求。

32.解释: 为什么铸造用合金常选用接近共晶成分的合金。

答: 接近共晶成分的合金流动性能好。

第三章金属的塑性变形与再结晶

1. 单晶体和多晶体塑性变形的基本方式是滑移和孪生。

2. 滑移: 是指在切应力作用下, 晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面( 即滑移面) 发生相正确滑动。滑移是金属塑性变形的主要方式。

3. 加工硬化: 随着变形程度的增加, 金属强度和硬度升高, 塑性和韧性下降的现象, 称为冷变形强化或加工硬化。

4.冷变形强化( 加工硬化) 的意义: ①强化金属, 提高其强度、硬度和耐磨性②有利于金属进行均匀变形③提高构件在使用过程中的安全性。

5. 区分冷、热加工: 在再结晶温度以上进行的变形加工称为热加工; 在再结晶温度以下进行的变形加工称为冷加工。

第四章钢的热处理

C溶解④A均匀化

1.共析钢奥氏体形成过程包括: ①A晶核形成②A晶核长大③残余Fe

3

2.影响奥氏体转变的因素: ①加热温度②加热速度③钢的原始组织

3.碳含量小于0.2%时, 组织几乎全部是板条马氏体; 碳含量大于1.0%时, 组织几乎全部是针状马氏体。

4.共析钢过冷奥氏体等温转变曲线在连续冷却中的应用( P51)

5.马氏体的硬度和强度主要取决于马氏体的含碳量。

6. 退火: 将钢加热至适当温度保温, 然后缓慢冷却 (炉冷) 的热处理工艺叫做退火。

7.钢的退伙的目的: ⑴调整硬度, 便于切削加工。适合加工的硬度为170-250HB⑵消除内应力, 防止加工中变形。⑶细化晶粒, 为最终热处理作组织准备。

8. 退火的种类: 完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火、再结晶退火。

9.正火: 是将亚共析钢加热到Ac3+30~ 50℃, 共析钢加热到Ac1+30~50℃, 过共析钢加热到Accm+30~ 50℃保温后空冷的工艺。