工程材料与成型工艺..docx

第一章：工程材料的分类及力学性能一、工程材料的分类金属材料黑色金属非铁金属高分子材料塑料、橡胶、纤维陶瓷材料普通陶瓷、特种陶瓷复合材料金属基、塑料基、橡胶基、陶瓷基二、工程材料的力学性能1、强度：材料抵抗外力作用下变形和断裂的能力（MPa）（1）弹性限度 （2）屈服点屈服阶段特点：负荷F不变，或略有升高，伸长量继续显著增加（3）条件屈服极限（无明显屈服现象）（4）抗拉强度（材料能抵抗最大塑性变形和断裂的能力）2、塑性：在外力作用下，材料产生永久性变形而不破坏的能力（柔软性）断后伸长率= 断面收缩率=。 越大塑性越好3、硬度（耐磨性）：材料抵抗变形特别是压痕或划痕行成的永久变形的能力。（1）布氏硬度HBW /HBS：以式样压痕的表面积A去除符合下所得的商 压头：硬质合金头/淬火钢球HBW=F/A优点：能准确反映试样的真实硬度。缺点：不适于检验小件薄件和成品件。350HBW10/1000/30：用直径10mm的硬质合金钢球在9.807KN试验力作用 下保持30s测得的布氏硬度值为350。洛氏硬度HR ：以残余压痕的大小作为计量硬度的依据。压头：金刚石圆锥、钢球或硬质合金球HR=100-n/0.00260HRBW/s：用硬质合金球/钢球压头在B标尺上测得洛氏硬度值为60。优点：压痕面积小，可检测成品小件和薄件，测量范围大，测量简便迅速。缺点：对内部组织和性能不均匀的材料测量不准确。4、冲击韧性：在冲击再和作用下抵抗冲击力的作用而不被破坏的能力。5、疲劳强度：材料在规定N次的交变载荷作用下，而不致引起断裂的最大应力称为疲劳强度。6、断裂韧度：是指带微裂纹的材料或零件阻止裂纹扩展的能力。第二章：金属学基础一、金属的晶体结构1、晶体与非晶体固体晶体金属规则排列熔点一定各向异性非晶体非金属排列不规则熔点不一定各向同性典型金属晶格类型体心立方晶格共用原子9钠钾铬铝钨钒铌 每个晶格2原子面心立方晶格共用原子14金银铝铜镍每个晶格4原子密排六方晶格共用原子15镁锌铍钙每个晶格6原子金属的同素异构转变：同一金属在一定温度下，发生晶体结构变化的现象。纯铁在固态下发生两次同素异构转变二、金属的结晶1、过冷现象：结晶过程中，总是低于的现象：理论结晶温度；实际结晶温度过冷度：与的差值，过冷是金属结晶的必要条件。结晶的一般过程晶核的形成自发形核非自发形核晶核长大主要取决于过冷度。实质是液体中的金属原子向晶核表面迁移的过程4、晶粒越细，不仅其强度，硬度越高，而且塑性和韧性也越好。5、晶粒的大小取决于：形核率 N、生长线速度 G6、细化晶粒的方法：快速冷却、变质处理、振动搅动、热处理 压力加工三、金属的塑性变形与再结晶1、金属塑性变形的实质：滑移（塑性变形的主要形式）2、冷变形：在低于某一温度（再结晶温度）情况下进行的塑性变形。3、加工硬化：金属发生冷变形时，随着变形量的增加，金属强度和硬度会增高，塑性与韧性会下降。加工硬化是提高金属强度硬度强化金属材料的重要方法之一，4、回复：金属加热到某一温度以上时，通过原子的少量扩散而消除晶粒的晶格扭曲，可显著降低金属的内应力。对应的温度称为回复温度。5、再结晶：可以全部消除加工硬化。再结晶温度：能够进行再结晶时最低温度。四、合金结构与合金相图1、固溶体（接近金属，塑性好）合金的组元之间以不同比例相互混合，混合后形成的固体晶体结构与组成合金的某一组元相同，这种相称为固溶体。分类：置换固溶体、间隙固溶体。 固溶强化：提高合金的强度，硬度2、金属化合物 ：各种元素按一定比例形成的具有金属特性的新相，它的晶体类型不同于任一元素。分类：正常价化合物、电子价化合物、间隙化合物3、机械混合物：合金的组织之一。第三章：铁碳合金名称符号释意特点备注固溶体铁素体FC在α-Fe中的间隙固溶体强度、硬度较低；塑性、韧性高体心立方晶格结构溶碳能力很低，接近于纯铁奥氏体AC在r-Fe中的间隙固溶体面心立方晶格结构，溶C能力比大，适用于压力加工金属化合物渗碳体一种具有复杂结构的间隙化合物硬度、脆性极高一般在钢和铸铁中呈片状或球状存在；在固态下不发生同素异构变化机械混合物（共晶体）珠光体P铁素体与渗碳体的机械混合物综合力学性能较好的组织适用压力加工和切削加工高温莱氏体Ld奥氏体和渗碳体的共晶体硬度高、脆性大、塑性差低温莱氏体Ld’珠光体和渗碳体的混合物一、铁碳合金的基本组织二、铁碳合金状态图应用二、铁碳合金状态图应用含碳量对组织平衡的影响任何成分的铁碳合金在室温下的组织均由铁素体和渗碳体两相组成。随C含量增加，组织按F→F+P→P→→→Ld’→→2、 含碳量对力学性能的影响当含碳量0.9%时，随着钢中含碳量的增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性下降。当含碳量0.9%时，强度明显下降，但硬度仍升高，塑性和韧性下降。当含碳量2.11%时，硬度高脆性大，难