工程材料与成型技术基础复习总结讲述.doc

工程材料与成型技术基础 材料强度是指材料在达到允许的变形程度或断裂前所能承受的最大应力。 工程上常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。 弹性模量即引起单位弹性变形所需的应力。 载荷超过弹性极限后，若卸载，试样的变形不能全部消失，将保留一部分残余成形，这种不恢复的参与变形，成为塑性变形。 产生塑性变形而不断裂的性能称为塑性。 抗拉强度是试样保持最大均匀塑性变形的极限应力，即材料被拉断前的最大承载能力。 发生塑性变形而力不增加时的应力称为屈服强度。 硬度是指金属材料表面抵抗其他硬物体压入的能力，是衡量金属材料软硬程度的指标。 硬度是检验材料性能是否合格的基本依据之一。 硬度分类 应用范围 测试原理 布氏硬度 具有粗大晶粒或组成相得金属材料的硬度 测量表面压痕，即测量面积，损害较大 洛氏硬度 用于淬火钢、退火钢、铝合金等硬度稍软的金属 测试件深度，即压痕深度增量 维氏硬度 测试小件，检验氧化、氮化、渗碳、镀层等工艺处理效果 单个晶粒微粒 布氏硬度最硬，洛氏硬度小于布氏硬度，维氏硬度小于前面两种硬度。 冲击韧性：在冲击试验中，试样上单位面积所吸收的能量。 当交变载荷的值远远低于其屈服强度是发生断裂，这种现象称为疲劳断裂。 疲劳度是指材料在无限多次的交变载荷作用而不会产生破坏的最大应力。 原子在空间呈规则排列的固体物质称为晶体，晶体具有固定的熔点。 晶格：表示金属内部原子排列规律的抽象的空间格子。 晶面：晶格中各种方位的原子面。 晶胞：构成晶格的最基本几何单元。 体心立方晶格:α-Fe 、鉻（Cr）、钼（Mo）、钨（W）。 面心立方晶格：铝（Al）、铜（Cu）））））） 亚共析钢 共析钢 过共析钢 亚共晶铸铁 亚共晶铸铁 晶铸铁 碳的质量分数 ﹤0.0218 0.0218-0.77 0.77 0.77-2.11 2.11-4.3 4.3 4,3-6.69 室温组织 F P+F P P+FeCⅡ P+FeCⅡ+Ld’ Ld FeCⅠ+Ld’ 力学性能 软 塑性、韧性好 综合力学性能好 硬度大 硬而脆 碳钢是指碳的质量分数小于2.11%的铁碳合金。 碳钢的分类 分类方法 钢种 质量分数 特点 按碳的质量分数 低碳钢 wc≦0.25% 强度低、塑性和焊接性好 中碳钢 wc=0.025%-0.6% 强度较高、但塑性和焊接性差 高碳钢 wc﹥0.6% 塑性和焊接性差，强度和硬度高 铸铁是应用广泛的一种铁碳合金，其wc﹥2.11%. 按照石墨形貌的不同，这一类铸铁可以分为灰铸铁（片状石墨）、可锻铸铁（团絮状石墨）、球墨铸铁（球状石墨）和蠕墨铸铁（蠕虫状石墨）四种。 钢的热处理是将固态钢采用适当的方式进行加热、保温、和冷却，以获得所需组织结构与性能的一种工艺。 热处理的特点是改变零件内部组织，不改变其形状与尺寸，消除毛坯缺陷，改善毛坯切削性能，改善零件的力学性能。即改善工艺性能和力学性能。 热处理分为普通热处理（退火、正火、淬火和回火）、表面热处理（表面淬火、渗碳、渗氮、碳氮共渗）及特殊热处理（形变热处理）。 不是所有材料都能进行热处理强化，满足条件：①有固态相变②经冷加工使组织结构处于热力学不稳定状态③表面能被活性介质的原子渗入从而改变化学成分。 退火作用是为了降低硬度，提高塑性改善切削性能。 淬火的作用：获得高硬度的马氏体。 奥氏体化：将钢加热至临界点以上使形成奥氏体的金属热处理过程，珠光体向奥氏体转变。 奥氏体化是钢组织转变的基本条件。 应用等温转变曲线分析奥氏体化在连续冷却中的转变（P53) 球化退火是使钢中碳化物球化而进行的退火，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。热处理后的组织为珠状珠光体，应用于共析钢、过共析钢和合金工具钢。目的：降低硬度、改善切削加工性，改善热处理工艺性能，为淬火做组织准备。 正火，又称常化，是将工件加热至727到912摄氏度之间以上40~60min，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。应用于亚共析钢，铁素体和索氏体、亚共析钢，索氏体、过共析钢，索氏体和二次渗碳体。目的：对于低碳钢、低碳低合金钢，细化晶粒，提高硬度，改善切削加工性，对于共析钢，消除二次网状渗碳体，有利于球化退火的进行。 钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，再以大于临界冷却速度快速冷却，从而发生马氏体转变的热处理工艺。淬火钢得到的组织主要是马氏体（或下贝氏体），此外还有少残余奥氏体及未溶的第二相。目的：提高钢的硬度和耐磨性。 回火是将淬火钢重新加热到A1以下某一温度，保温，然后冷却的热处理工艺。 低温回火的组织为回火马氏体，它有饱和的α相和与其共格的ε