《机械工程材料》复习课选编.doc

PAGE  《机械工程材料》复习课 第一章 金属的晶体结构与结晶 一．晶体与非晶体 晶体： 非晶体： 长程有序排列 短序有序 具有确定熔点 无固定熔点 各向异性 各向同性 二．金属的晶体结构 体心立方 面心立方 密排六方 晶胞内原子数 2个 4个 6个 致密度 K = 0.68 K=0.74 K=0.74 三．实际晶体的结构 晶粒内的晶格位向基本一致，各晶粒间位向都不同；亚晶间两侧晶体有很小的位向差θ 2°，亚晶界由一系列相隔一定距离的刃型位错垂直排列而成。 1．点缺陷：空位与间隙原子 在一定温度下总有一定平衡浓度的点缺陷存在，引起点陈畸变，可以消失。当淬火或冷加工时会产生室温下的过饱和点缺陷。空位与扩散机制有关。 2．线缺陷：位错 晶体中有几层原子错排了位置而形成的晶体缺陷。正、负刃型位错可相互抵消。塑性变形机制：通过位错在切应力作用下在晶体中逐渐移动完成，而不是刚性的移动。 位错密度： ρm =  EQ \F(∑L,Ⅴ)  提高强度：（1）完全消除金属内的位错缺陷，σs～理论值： （2）↗ρm加工硬化、热处理强化。 3．面缺陷：晶界、亚晶界 晶界、亚晶界细化，可以↗强度、硬度和塑、韧性 （1）界面对塑性变形时的位错移动有阻碍作用，引起位错塞积，使变形抗力↗，强度、硬度↗。 （2）需要周围晶粒作协调的弹性变形以保持物体的连续性，使变形抗力↗。 （3）晶界越多，阻碍裂纹扩展，使韧性↗。 （4）晶粒细化，可使塑性变形均匀分散到各晶粒内，使应力集中程度↙， 试样断前塑性变形更多，使塑性↗。 四．纯金属的结晶 平衡凝固条件下：理论凝固温度 T0 = T熔 实际非平衡凝固，存在过冷现象。 ⊿T = T0 - T1 ℃ 冷却速度越大，⊿T???越大，过冷是金属结晶的必要条件。 结晶是一个不断形核与长大的过程， 最后长成一个多晶体。 自发形核：液相中一些原子的短程有序结构自发成为晶核； 非自发形核：依附于难熔质点和型壁表面形核。 由于棱角处散热条件优越，晶粒常长成树枝晶。 五．细化晶粒的方法 依据：Z Z∝ EQ \R(, EQ \F(N,G) ) ， 随着⊿T↗，形核率N的↗比G的↗快，得细晶粒。 冶铸时（1）增大⊿T；（2）变质处理：改变N、G。（3）附加振动：使树枝晶破碎，↗N。 其它方法：（4）通过重结晶，重新形成晶核，长成细晶粒，eg: Fe-C合金。 （5）高应力下热加工时动态再结晶，锻、轧钢材比铸钢晶粒细。 六．金属同素异晶转变 当外界条件改变时，有些金属由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的转变。 特点： （1）属恒温转变，原子重排的固态相变，需更大的过冷度⊿T。 （2）包括形核、长大的过程，释放结晶潜热，称为重结晶或二次结晶。 （3）伴随有比容的跃变，产生较大内应力。（K、a不同） 第二章 机械性能 一．强度与塑性（静拉伸试验） 1．弹性极限：Re =  EQ  EQ \F(Fe,Ao)  开始产生微量塑性变形的抗力op段 成直线关系： σ=Eε 2．屈服极限 Rs =  EQ  EQ \F(Fs,Ao)  代表材料发生明显塑性变形的抗力。 3．抗拉强度：Rm=  EQ  EQ \F(Fb,Ao)  材料在断裂前所发生的均匀塑性变形所能承受