孙学强版本机械制造基础工程材料部分期末复习讲解.docx

孙学强版本机械制造基础工程材料部分期末复习 力学性能的主要指标有：强度、塑性、硬度、冲击韧度等。 强度—金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力 强度指标: 单位截面积上的内力，称为应力，用符号 σ 表示。弹性极限—— 金属材料能保持弹性变形的最大应力，用σe表示。抗拉强度—— 试样断裂前能够承受的最大应力，称为抗拉强度，用σb表示。 塑性 金属发生塑性变形但不破坏的能力称为塑性。在拉伸时它们分别为伸长率和断面收缩率。 伸长率是指试样拉断后的标距伸长量与原始标距的百分比，用符号 δ 表示。 断面收缩率是指试样拉断处横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比，用符号 ψ 表示。 常用的硬度试验方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度三种。 布氏硬度试验法因压痕面积较大，能反映出较大范围内被测金属的平均硬度，故试验结果较精确。但因压痕较大，所以不宜测试成品或薄片金属的硬度。 洛氏硬度 优点：操作迅速、简便，可从表盘上直接读出硬度值，不必查表或计算，而且压痕小，可测量较薄工件的硬度。 缺点：精确性较差，硬度值重复性差，需要在材料的不同部位测试数次，取其平均值来代表材料的硬度。 维氏硬度 维氏硬度可测软、硬金属，尤其是极薄零件和渗碳层、渗氮层的硬度，它测得的压痕轮廓清晰，数值较准确。 维氏硬度值需要测量压痕对角线，经计算或查表才能获得，效率不如洛氏硬度试验高，所以不宜用于成批零件的常规检验。 金属材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力称为冲击韧度。用符号αK表示 强度、塑性两者均好的材料，αKV 值也高。 加载速度越快，温度越低，表面及冶金质量越差，则αKV 值越低。 有许多零件 (如齿轮、弹簧等) 是在交变应力 (指大小和方向随时间作用期性变化) 下工作的，零件在这种交变载荷作用下经过长时间工作也会发生破坏，通常这种破坏现象叫做金属的疲劳断裂。 人们把材料在无数次交变载荷作用下而不破坏的最大应力值称为疲劳强度。 固态物质按原子（或分子）的聚集不同分为两类： 晶 体 —— 原子具有规则排列的物质； 非 晶 体 —— 原子不具有规则排列的物质。 ??格：把原子看成一个点，用假想的线条把原子连接起来构成的空间格子。 晶胞：能反映晶格特征的最小几何单元体。 二、金属中常见的晶格类型 1、体心立方晶格 体心立方晶格的晶胞是一个立方体，在立方体的八个顶角上各有一个原子，在立方体的中心还有一个原子。具有体心立方晶格的金属有铬、钨、钼、钒及α铁等。 2、面心立方晶格 面心立方晶格的晶胞也是一个立方体，在立方体的八个顶角各有一个原子，同时在立方体的六个面的中心又各有一个原子。具有这种晶格的金属有铜、铝、银、金、镍、γ铁等。 3、密排六方晶格 密排六方晶格的晶胞是一个正六棱柱体，在柱体的12个顶角上各有一个原子，上下底面的中心也各有一个原子；晶胞内部还有三个呈品字形排列的原子。具有这种晶格的金属有铍、镁、锌和钛等。 合金结构 相 合金中凡是结构、成分和性能相同并且与其它部分有界面分开的均匀组成部分称为相。液态物质称为液相，固态物质称为固相。在固态下，物质可以是单相的，也可以是多相的。 所谓组织，是指用肉眼或借助显微镜观察到的具有某种形态特征的合金组成物。实质上它是一种或多种相按一定的方式相互结合所构成的整体的总称。它直接决定着合金的性能。 合金的相结构 根据组元间相互作用不同，固态合金的相结构可分为固溶体和金属化合物两基本类型。 根据溶质原子在溶剂晶格结点所占据的位置，可将固溶体分为置换固溶体和间隙固溶体两种基本类型 由于溶质原子溶人溶剂晶格后，不论是形成间隙固溶体，还是形成置换固溶体，都将引起晶格畸变，使其塑性变形的抗力增大，因而使得合金的强度、硬度升高，这种现象称为固溶强化。 （二）金属化合物 金属化合物是各组元的原子按一定的比例相互作用生成的晶格类型和性能完全不同于任一组元，并且有一定金属性质的新相。 金属化合物的熔点较高，性能硬而脆。当合金中出现金属化合物时，通常能提高合金的强度、硬度和耐磨性，但会降低塑性和韧性。 实际金属的多晶体结构 单晶体是指具有一致结晶位向的晶体 (图2-9a ) ，表现出各向异性。实际的金属都是由许多结晶位向不同的单晶体组成的聚合体，称为多晶体，如图2—9b所示。每一个小的单晶体叫做晶粒。晶粒与晶粒之间的界面叫做晶界。 晶体缺陷——晶体内部由于结晶条件或加工等方面的影响，使原子排列规则受到破坏，表现出原子排列的不完整性。按照缺陷的几何特征，可分为以下三类： 1、空位和间隙原子（点缺陷） 2．位错 （线缺陷） 3．晶界和亚晶界（面缺陷） 纯金属的结晶 在实际生产中，金属的实际结晶温度T1总是低于理论结晶温度T0，这种现象称为过冷现象。理论结晶温度与实际结晶温度的差值，称为过冷度，用ΔT