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工程材料的应用基础 §1、工程材料的力学性能 强度:抗拉强度(弹性极限σe 屈服强度σs 抗拉强度σb) 抗弯强度 塑性:伸长率δ 断面收缩率ψ 硬度:布氏硬度（HBW）洛氏硬度（HR） 维氏硬度（HV）肖氏硬度 冲击韧度ak 疲劳强度σr 断裂韧度KIC §2 材料学基础 金属的单晶体结构 ：体心立方晶体结构 面心立方晶体结构 密排六方晶体结构 晶体缺陷:点缺陷 线缺陷 面缺陷 合金的组织结构:固溶体(置换固溶体 间隙固溶体) 金属间化合物 机械混合物 ACD以上为液相区L 2. AESGA为奥氏体区A 3. GPQG为铁素体区F 4. DFK为渗碳体区Fe3C ACD线—液相线 AECF线—固相线 AC—奥氏体开始析出线 AE—奥氏体析出终了线 CD—Fe3C析出开始线 ECF—共晶线 PSK线 — 共析线 ES线—C在γ-Fe中的溶解度曲线。析出二次Fe3CⅡ GS线—铁素体开始析出线 GP线—铁素体析出终了线 PQ线— 碳在α-Fe中的溶解度曲线，析出三次渗碳体Fe3CⅢ C — 共晶点，1148℃ 4.3%C 共晶点：发生共晶反应的点。 共晶反应：在一定的温度下，由一定成分的液体同时结晶出一定成分的两个固相的反应。 S — 共析点，727℃ 0.77%C 共析点：发生共析反应的点。 共析反应：在一定的温度下，由一定成分的固相同时结晶出一定成分的另外两个固相的反应。 §3 钢的热处理 热处理过程：加热、保温、冷却 热处理的工艺参数有： 加热温度 保温时间 冷却方式 冷却方式：等温冷却方式和连续冷却方式。 退火：将钢材或钢件加热到适当温度，保温一定时间后缓慢冷却以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。相同成分条件下，粒状P强硬度较低，塑韧性较好. 正火：将钢加热到Ac3线（亚共析钢）、 Ac1线（共析钢） 、 Accm线（过共析钢）以上30-50℃，保温一定时间后，在空气中冷却的热处理工艺。 获得的珠光体组织较细，强度、硬度较高；冷却速度快，生产效率高。 淬火：提高钢的硬度和强度回火：消除淬火钢的残余内应力 退火和正火区别:1、冷却方式：前者炉冷，后者空气中冷却 正火冷却速度大于退火 2、组织： 前者接近平衡状态，后者较细珠光体。 正火组织结构比退火细小 3、性能：正火后零件强度、硬度略高； 正火消除内应力效果不如退火。 §4 工程材料的分类、编号及用途 碳钢:普通碳素结构钢 优质碳素结构钢 碳素工具钢 合金结构钢 合金工具钢(wc2.11%的铁碳合金) 铸铁:灰铸铁 可锻铸铁 球墨铸铁(wc2.11%含有石墨的铁碳合金) 1、普通碳素结构钢(牌号: QXXX-YZ)Z：F（沸腾钢），Z（镇静钢），TZ（特殊镇静钢）。 2、优质碳素结构钢牌号：XX（两位数字），以平均万分数表示含碳量的万分之几。 3、碳素工具钢牌号：T XX T：碳素工具钢；数字：名义千分数表示 4、机器结构钢 调质钢 渗碳钢 弹簧钢 牌号：“数字+化学元素+数字”前面的数字表示钢的平均含碳量的万分之几,化学元素以其元素符号来表示,合金元素后面的数字表示合金元素的含量，一般以百分之几表示 5、合金工具钢 牌号与合金结构钢相似 铸铁的基本性能：A.力学性能低。B. 耐磨性能好。由于石墨本身有润滑作用。C. 消振性能好。由于石墨可吸收振动能量。 D. 铸造性能好。 E.切削性能好。F. 成本低廉 灰铸铁：碳以片状石墨存在。牌号：HTXXX“灰铁”汉语拼音首字母+数字（最低抗拉强度）。 可锻铸铁：碳以团絮状石墨存在。牌号：KTXXX-XX两项数字分别表示最低抗拉强度和伸长率。 球墨铸铁：碳以球状石墨存在。 牌号：QTXXX-XX 可锻铸铁牌号数字意义相同。 金属材料的成形工艺 §1 金属材料的液态成形工艺 影响流动性的因素：（1）合金成分的影响(2) 浇注条件(3) 铸型特性 凝固方式：逐层凝固、体积凝固、中间凝固 合金收缩的三个阶段：液态收缩、凝固收缩、固态收缩 收缩对铸件质量的影响及防止措施：影响：缩孔 缩松（预防措施：顺序凝固） 应力（设计上： 尽量使铸件形状对称、壁厚均匀。工艺上：减少铸件冷却过程中各部位的温差，使各部位收缩一致，如将浇口开在薄壁处，在厚壁处安放冷铁，即采取同时凝固原则。改善铸型和砂芯的退让性，热处理） 裂纹 变形（减少铸造应力） 顺序凝固原则：建立温度梯度，使铸件凝固按照薄壁—厚壁——冒口的顺序先后进行，让缩孔移入冒口，获得致密铸件。 措施：在铸件的厚大部位加冷铁，并开冒口补缩。 同时凝固原则：铸造各部分同时凝固无温差，使各部位收缩一致。 措施：将浇口开在薄壁处，在厚壁处安放冷铁。 碳当量：定义：把钢中合金元素的含量按其对某种性能(如焊接性