机械工程材料复习.doc

工程材料的复习题是姜盛杰和王淼同学一起整理而成，其中在整理时难免会存在一些错误，希望大家谅解，也希望大家指出其中的错误。最后祝大家期末考试能考出好成绩。 第一章 工程材料的分类和性能 工程材料分为：金属材料、高聚物材料、无机非金属材料、复合材料 金属的拉伸实验（大家看一下P4和P5、P6）、注意下：每个阶段发生什么变形和主要的几个极限点、像屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、断面收缩率的符合以及公式。 硬度分为：布氏、维氏、洛氏（其中的HRC型号的常用）（以及它们应用的场合可以大致看一下） 冲击韧度(Ak)、疲劳强度(σN) 第二章 金属与合金的晶体结构和二元合金相图 第一节 纯金属的晶体结构 1、三种典型的金属晶体结构： 体心立方晶格：原子数2个、代表金属a-Fe、Cr等 面心立方晶格：原子数4个、代表金属r-Fe、Cu、Al等 密排立方晶格：原子数6个、代表金属Mg、Zn等 2、晶体缺陷： 点缺陷----空位和间隙原子 线缺陷----位错 面缺陷----晶界和亚晶界 金属的结晶与同素异晶转变 1、冷却曲线与过冷度 理论结晶温度：曲线上出现的温度水平线段对应的温度值 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差 2、结晶过程--------在恒温下结晶 晶核的形成:自发行核和非自发行核 晶核的长大:均匀长大和树枝状长大，其中树枝状长大是主要方式 3、晶粒的大小 在一般情况下，晶粒愈小，其强度、塑性、韧性也愈高。 晶粒大小与晶体的长大速度、形核速度有关。 细化晶粒的方法: 1、提高结晶时的冷却速度，增加过冷度。 2、进行变质处理 3、在液态金属结晶时采用机械振动、超声波振动、电磁搅拌等方法。 金属的同素异晶转变： 1394°C 912°C δ-Fe========γ-Fe========α-Fe 体心立方体 面心立方 体心立方 合金的结晶与二元相图 一、概述 合金：具有金属特性的物质 组元：组成合金的最基本、独立的物质。 相：构成组织 组织：直接决定合金的性能 二、合金的相结构 1、固溶体 间隙固溶体和置换固溶体 固溶强化：使合金强度和硬度提高的方法 2、金属化合物---新相 碳化亚铁 3、绝大多数合金的组织是由固溶体与金属化合物组成的复合组织。 第四节 铁碳合金相图 1、铁素体：符号“F”、碳溶于a-Fe形成间隙固溶体 强度硬度很低，塑性韧性好 2、奥氏体：符号“A”、碳溶于γ-Fe形成的间隙固溶体 强度硬度比铁素体高，塑性韧性好 3、渗碳体：Fe3C、铁和碳间隙化合物 硬度高、塑性和韧性很差、脆性大 4、P31相图分析： 珠光体：符号“P”、成分“F+Fe3C”、强度较高，硬度适中，有一定的塑性、机械混合物 莱氏体：符号“Ld、成分“A+Fe3C、含碳量高、机械混合物 GS（A3）线：合金冷却时奥氏体转变为铁素体的行合线 ES（Acm）线：碳在奥氏体中的溶解度曲线 PQ线：碳在铁素体中的溶解度 ECF线：共晶线 1148°C LC=======AE+Fe3C2 4.3 2.11 6.69 PSK线（A3）：共析线 727°C AS=======FP+Fe3CK 0.77 0.0218 6.69 Fe-Fe3C相图中的4个单相区：F、A、L、Fe3C 5、典型合金的结晶过程： 1），工业纯铁：wc＜0.02%的铁碳合金 2），钢：0.02%＜wc＜2.11% 亚共析钢：0.02%＜wc＜0.77% 共析钢： 0.77% 过共析钢：0.77%＜wc＜2.11% 3），白口铸铁：2.11%＜wc＜6.69% 亚共晶白口铸铁：2.11%＜wc＜4.3% 共晶白口铸铁：4.3% 过共晶白口铸铁：4.3%＜wc＜6.69% 6、铁碳合金的硬度在wc ＜0.9%硬度最强 钢的热处理 钢的热处理基础 概述(P40页参考图3-1) 碳钢在加热时的临界温度分别为AC1、Acm、AC3 冷却时的临界温度分别为Ar1、Arcm、Ar3 二、钢在加热时的转变 1、钢的奥氏体化的目的是获得晶粒细小，成分均匀的奥氏体组织。 2、奥氏体晶粒度的种类：起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度 3、奥氏体的速度决定于：奥氏体的行核速率和晶核的长大速率 3、为了控制奥氏体晶粒长大应采用以下措施： 1）合理选择加热速度、加热温度、保温时间。加热温度愈高，保温时间愈长，晶粒愈粗大。加热速度愈快，晶粒趋向细小 2）成分。在钢中加入一些合金元素，可有效阻止晶粒的长大 3）合理选择原始组织。一般原始组织愈细，加热后的起始晶粒也愈细 三、钢在冷却时的转变 P44页三种类型的钢的等温冷却转变图 1）注意：共析钢C曲线最靠右 珠光体型转变：珠光