工程材料及成型工艺学习心得

2017-2018学年第一学期

工

程

材

料

及

成

形

工

艺

学

习

心

得

时光飞逝，转眼间我已是大三学生的一员了，距离毕业的时间已寥寥无几，课程也变得更加“高深莫测”，开始接触更多的专业课程。这学期我们学习了《工程材料及成形工艺》这门课程。作为测控技术与仪器专业的学生，我深知这门课程对我们的重要性，也对这门课程产生了极大的兴趣。

刚开课时，老师就给我们讲了这门课的重要性：身为测控专业的学生，以后绝对离不开质检方面的工作，而了解工程材料各方面的性能是必不可少的知识。这门课程的知识点很多也很碎，老师为了让我们更好的记忆，在课堂上耐心的为我们讲解各个知识点，用生动形象的语言和例子更好的诠释知识点，是原本可能会枯燥乏味的死记硬背变得鲜活起来。课后，老师还会给我们布置下一堂课要记忆的重点，督促我们不要松懈。而第二堂课会让我们默写上节课的重点，循环记忆。在老师的引导下，我们记得更牢固，学的更扎实。

人类生活在材料组成的世界里，材料是我们赖以生存并得以发展的物质基础。而工程材料属于材料中的人造材料，主要指用于机械工程、建筑工程以及航空等领域的材料。既然工程材料这么重要，当然首先要了解下它的分类了。

一：工程材料的分类

工程材料按其化学组成分类，可以分为金属材料、高分子材料、无机非金属材料、复合材料四类。

金属材料常指工业上所使用的金属或合金的总称。金属及合金具有下列共同的特性：①固体状态下具有晶体结构；②具有独特的金属

光泽且不透明；③是电和热的良导体；④强度高。由于金属材料具有良好的力学性能、物理性能、化学性能及加工工艺性能,能采用较简单和经济的方法制成零件,因此金属材料是目前应用最广泛的材料。

无机非金属材料主要指水泥、玻璃、陶瓷材料和耐火材料等。它们不可燃,不老化,而且硬度高，耐压性能良好，稳定性高，在电力、建筑、机械等领域有广泛应用。

复合材料是由两种以上物理、化学性质不同的物质经人工合成的多相材料。复合材料的组成包括基体和增强材料两个部分。复合材料范围广,品种多,性能优异,有很大的发展前逾其应用领域在迅速扩大,品种、数量和质量都有了飞速发展。

二：工程材料的力学性能

工程材料的力学性能是材料性能的重点，分为强度、弹性、塑性、硬度、疲劳强度等。其中硬度是衡量材料软硬程度的一个性能指标，工业中常采用的硬度试验方法有布氏硬度（HBS/HBW）、洛氏硬度（HR）、维氏硬度（HV）等几种。

1、布氏硬度实验是用一定大小的试验力F，把直径为D的淬火钢球或硬质合金球压入被测金属的表面，保持规定时间后卸除试验力，用读数显微镜测出压痕平均直径d ，然后按公式求出布氏硬度HB值，或者根据d从已备好的布氏硬度表中查出HB值。

HBS表示压头为淬硬钢球，用于测定布氏硬度值在450以下的材料，如软钢、灰铸铁和有色金属等。HBW表示压头为硬质合金，用于测定布氏硬度值在650以下的材料。

2、洛氏硬度是以顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为Φ1.588㎜的淬火钢球作压头，以规定的试验力使其压入试样表面。试验时，先加初试验力，然后加主试验力。压入试样表面之后卸除主试验力，在保留初试验力的情况下，根据试样表面压痕深度，确定被测金属材料的洛氏硬度值。

根据实验材料硬度的不同，可分为三种不同标度来表示：

HRA是采用60Kg载荷和钻石锥压入器求的硬度，用于硬度较高的材料。例如：硬质合金、渗碳层。

HRB是采用100Kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球求得的硬度，用于硬度较低的材料。例如：软钢、有色金属、退火钢、正火刚等。

HRC是采用150Kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料。例如：淬火钢、调质钢等

3、维氏硬度是用120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用载荷值除以材料压痕凹坑的表面积，即为维氏硬度值(HV)。

材料的硬度是权衡材料用途的一大标准，选好材料，才能事半功倍。当然，材料的力学性能不止是硬度，只有全面考虑，才能选出更适合的材料。

三：对铁碳合金相图的总结与感想

铁碳合金相图是本门课程中着重笔墨讲解的一部分，这部分包含了本门课程的大部分知识点。从某种意义上讲，铁碳合金相图是研究铁碳合金的工具，是研究碳钢和铸铁成分、温度、组织和性能之间关

系的理论基础，也是制定各种热加工工艺的依据。

铁碳合金相图实际上是Fe-Fe3C相图，铁碳合金的基本组元也应该是纯铁和Fe3C。铁存在着同素异晶转变，即在固态下有不同的结构。不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体，Fe—Fe3C相图上的固溶体都是间隙固溶体。由于α-Fe和γ-Fe晶格中的孔隙特点不同，因而两者的溶碳能力也不同。

铁素体是碳在α-Fe中的间隙固溶体,用符号"F"(或α)表示, 体心立方晶格；α-Fe溶碳能力极差，在727℃时溶碳量最大。

奥氏体是碳在γ-Fe中的间隙固溶体,用符号"A"(或γ)表示, 面心立方晶格；在一般情况下, 奥氏体是一种高温组织,稳定存在的温度范围为727~1394℃,故奥氏体的硬度低,塑性较高。

渗碳体是铁和碳形成的具有复杂结构的金属化合物,用化学分子式"Fe3C"表示.它的碳质量分数Wc=6.69%,熔点为1227℃,质硬而脆,耐腐蚀.渗碳体是钢中的强化相,根据生成条件不同渗碳体有条状,网状,片状,粒状等形态,它们的大小,数量,分布对铁碳合金性能有很大影响。

课程中由于老师将铁碳合金相图分成几个部分，并且逐一讲解，最后将他们犹如拼图般拼接起来，这就使得我们对于铁碳合金相图并非是死记硬背，而且先有一个框架和大概的认识之后，将内容填充进去。在框架绘制的过程中，我们要牢记几个温度和碳含量的点，这是铁碳合金相图的一个重点，因为在这些转折点时，我们获得的产物会有发生改变，这是我们应该牢记的。温度在1538°是纯铁的熔点，