机械工程材料结课总结

机械工程材料课业总结

作为一名学习机械设计制造专业的学生，日后的专业方向就决定了以后的工作免不了要和各种材料打交道。所以现在学习的机械工程材料这门学科能让我掌握如下知识:

1)熟悉常用材料的成分、组织结构与性能间的关系，以及有关的加工工艺对其影响；

2)初步掌握常用机械工程材料的性能和应用，并具备选用材料的能力；

3)初步具有正确选定一般机械零件的热处理方法以及确定其工序。

首先来谈一下机械工程材料，其包括金属材料，陶瓷材料、复合材料等。此外，随着科技的发展，高分子材料以其独特的某些性能和良好的性价比而发展迅速。

金属材料的各项属性。金属材料在不同环境下所表现出的性能是不同的，其力学性能主要有：强度、塑性、刚度、弹性、硬度等。金属材料在拉伸过程中的表现是其塑性、强度、弹性模量、弹性极限和弹性比功测定的主要依据。材料硬度的衡量主要是用硬度计测得，硬度标准主要分为布氏硬度，洛氏硬度和维氏硬度。根据材料性能和使用要求的不同而选用不同的硬度计进行测量。材料的安全性也是在实际生产应用过程中需要严格把关的，其主要的损坏表现为断裂，决定其断裂类型的因素主要有：①材料本质②加载方式③温度④应力集中⑤零件尺寸。零件在使用过程中还会出现疲劳，并有一定的疲劳极限，提高疲劳极限有助于零件的使用寿命的延长，其方法主要有：①零件设计之初尽量减少零件的尖角②减低零件表面粗糙度③采用表面强化处理。

由两种以上的金属或者非金属的元素组成的具有金属特性的物质，叫做合金。合金在固态下，组元仍谈能相互溶解而形成的均匀相，称为固溶体，根据其溶质原子在晶格的分布情况的不同，固溶体可以分为间隙固溶体和置换固溶体，当形成置换固溶体时，由于溶质原子直径的差异而导致固溶体晶格的畸变，也正是由于晶格的畸变，使固溶体的塑性变形能力增强，使材料的强度硬度增强，这种现象叫做固溶强化，是提高金属材料力学性能的主要途径之一。

金属与合金的冷却和结晶。液态金属在随温度下降的过程中，当冷却到某一温度，温度趋于某一稳定值，这个温度值就称为结晶温度。金属的结晶其实是不断形成晶核和晶核不断长大的过程。金属晶粒的大小对于金属的力学性能有着很大的影响，晶粒越小，金属的硬度、强度、塑性和韧性越好。因此如何细化晶粒就显得十分重要，工业上常用方法如下：①增加过冷度②变质处理③附加振动。

二元合金匀晶相图。液相线ta l tb将整个相图分为三个不同相区，液相线以上为液相区，合金处于液体状态，以L表示，固相线以下合金处于固相区，以α表示，固相线和液相线之间的为液相+固相区，以L+α表示。以Cu-Ni合金相图为例，如下图所示：

Cu-Ni合金相图

二元共晶相图。凡是二元合金系中两组元在液态能完全互溶，而在固态相互有限溶解，并发生共晶转变的相图，称为共晶相图。以Pb-Sn合金为例，如下图所示：

右部分是Pb溶于Sn中，形成β固溶体的部分匀晶相图，所以ta，tb分别为Pb与Sn的熔点。液相在taC线上开始结晶出α固溶体，在tbC上开始结晶出β固溶体，taD，taE线分别为α、β固溶体的结晶终了的固相线。

相界限把相图分为六个相区：三个单相区为L、α、β相区，三个两相区为L+α、L+β、α+β相区。共晶线DCE是L+α+β三相平衡的共存线。

铁碳合金相图。传统工业中说提到的钢铁，起基本组元是铁和碳两种元素，

故称为铁碳合金。铁和碳可形成Fe

3C、Fe

2

C，FeC等。但是由于铁碳合金中碳的

含量大于5%时又没实际应用价值，所以我们研究的主要是Fe-Fe

3

C。其相图如下：

在912o C以下为具有体心立方晶格的α-Fe。碳溶于α-Fe中的间隙固溶体称为铁素体，铁素体在770o C以下具有磁性，在770o C以上则失去磁性。

碳溶于γ-Fe的间隙固溶体称为奥氏体，奥氏体的力学性能与其溶碳量及晶粒大小有关。

钢的热处理。对于铸件、锻件的进行热处理是非常必要的，可以消除铸件中的缺陷，改善其工艺性能和力学性能，从而充分发挥钢材的使用性能和使用寿命。热处理可以分为普通热处理，表面淬火，化学热处理。普通热处理包括退火、正火、淬火、回火；表面淬火分为感应淬火，火焰淬火；化学热处理分为渗碳、渗氮、碳氮共渗。一般热处理都是由加热、保温和冷却三个阶段组成。在生产中，常把热处理分为预热处理和最终热处理。预备热处理是为了消除前道工序的缺陷或者为后续加工和最终热处理做准备。

钢的退火和正火。退火是吧工件加热到一定程度后，保温一段时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。正火是将钢加热到相变点以上完全奥氏体化后再在空气中冷却得到较细的珠光体组织的热处理工艺。正火和退火的目的可以归结为如下几点：

1)调整钢件硬度，以便随后的加工。

2)消除残余应力，以稳定钢件尺寸，并防止其变形和开裂。

3)使化学成分均匀，细化晶粒，提高钢的力学性能和工艺性能。

钢的分类。按照用途可以把钢分为结构钢、工具钢、特殊性能钢等。按照冶金量和钢中有害元素的含量分类可分为普通质量钢、优质钢、高级优质按照化学元素分类可以分为碳素钢、合金钢（根据所含元素的不同可以分为锰钢、铬钢、铬镍钢等）。在一些特殊使用条件下，如强酸、碱，高温等条件下抵抗较强的酸性或者其他性质腐蚀，就要使用一些特殊材料的钢材，如

1、不锈钢。不锈钢包括不锈钢和耐酸钢。不锈钢可以抵抗空气腐蚀，而耐

酸刚则可以。

2、耐火刚。在航空、火力电站等部门中，许多零件要在高温下使用，所以

对于钢材的耐热性要求很高，即对于抗氧化性和高温强度的综合性能

要求较高。一般在钢材中加入铬、硅、铝等元素使其先被氧化，以将

强其抗氧化性能。

长存元素和杂质对于钢性能的影响。

1、锰的影响。与高温的综合性能室温下，锰元素可以溶于铁素体，对于钢有一

定的强化作用。

2、硅的影响。室温下，硅元素可以溶于铁素体，对于钢有一定的强化作用。

3、硫的影响。硫在铁中主要以FeS形态存于钢中，FeS的塑性较差，所以铁中

含有硫元素较多时，钢的脆性较大。因此在钢中对于硫含量有严格限制，消除硫含量的方法一般是加入锰，使之形成MnS，从而避免了热脆性。

合金元素在钢中的作用。几乎所有的元素都可以溶入铁素体，形成合金铁素体，合金溶入铁素体后，由于它与晶格类型和原子半径的差异，从而引起晶格畸变，产生固溶强化，使铁素体的强度和硬度提高，但塑性和韧性略有下降。

以上是我在这段时间对于机械工程材料所学的回顾，通过本科目的学习，我对于常用机械材料的一些性能和优化处理方法有了一定的了解，这对于我在今后的工作中如何对材料进行处理有很大的帮助。