【2017年整理】机械工程材料总复习资料.doc

机械工程材料复习 第一部分 基本知识 一、概述 ⒈目的 掌握常用工程材料的种类、成分、组织、性能和改性方法的基本知识（性能和改性方法是重点）。 具备根据零件的服役条件合理选择和使用材料； 具备正确制定热处理工艺方法和妥善安排工艺路线的能力。 ⒉复习方法 以“材料的化学成分→加工工艺→组织、结构→性能→应用” 之间的关系为主线，掌握材料性能和改性的方法，指导复习。 二、材料结构与性能： ⒈材料的性能： ①使用性能：机械性能（刚度弹性）、面心立方（）各各同性 2）成分、组织对性能的影响 ①硬度(HBS)：随C﹪↑,硬度呈直线增加， HBS值主要取决于组成相的相对量。 ②抗拉强度()：C﹪＜0.9%范围内，先增加，C﹪＞0.9～1.0％后，值显著下降。 ③钢的塑性()、韧性()：随着C﹪↑,呈非直线形下降。 3）硬而脆的化合物对性能的影响： 第二相强化：硬而脆的化合物， 若化合物呈网状分布：则使强度、塑性下降； 若化合物呈球状、粒状（球墨铸铁）：降低应力集中程度及对固溶体基体的割裂作用，使韧性及切削加工性提高； 呈弥散分布于基体上：则阻碍位错的移动及阻碍晶粒加热时的长大，使强度、硬度增加，而塑性、韧性仅略有下降或不降即弥散强化； 呈层片状分布于基体上：则使强度、硬度提高，而塑性、韧性有所下降。 ⑵。塑性变形组织与性能 1）组织与性能的变化 金属塑性变形后产生晶格畸变，晶粒破碎现象，处于组织不稳定状态的非平衡组织， 非平衡组织向平衡组织转变：可通过再结晶、时效及回火实现。 加工硬化， 物电阻增大、耐蚀性降低等，各向异性： 产生纤维状组织；晶粒破碎、位错密度增加；织构现象的产生；残余内应力。 2)变形金属在加热过程中组织和性能的变化 回复（去应力退 3）回火 回火类型 回火温度 组织 性能及应用 组织形态 低温回火 150~250 回火M（M’） 保持高硬度，降低脆性及残余应力，用于工模具钢，表面淬火及渗碳淬火件 过和碳化物() 中温回火 350-500 回火屈氏体（T’） 硬度下降，韧性、弹性极限和屈服强度↑，用于弹性元件 保留马氏体针形F+细粒状Fe3C 高温回火 500-650 回火索氏体（S’） 强度、硬度、塑性、韧性、良好综合机械性能，优于正火得到的组织。中碳钢、重要零件采用。 多边形F+粒状Fe3C 通过合金化(加入合金元素)组成固溶体，使金属材料得到强化称为固溶强化Fe3C），若呈网状分布：则使强度、塑性下降； 若呈球状、粒状（球墨铸铁）：使韧性及切削加工性提高； 呈弥散分布于基体上：使强度、硬度增加，塑性、韧性仅略有下降或不降即弥散强化； 呈层片状分布于基体上：强度、硬度提高，而塑性、韧性有所下降。 形变强化：金属材料经冷加工塑性变形可以提高其强度通过热处理等手段发生固态相变，获得需要的组织结构，使金属材料得到强化加热保温缓冷。加热Ac3＋（20～30℃）温度，保温缓冷组织：P+F 目的：①细化，均匀化粗大、组织②降低硬度→切削性↑③消除内应力 应用：（）亚共折钢，共析钢球化退火加热Ac＋（0～30℃），保温缓冷（Ar1－（0～30℃））应用：过，共析钢组织：球状P（F+球状Cem） 目的：①II及Fe3C共析球化→HRC↓，韧性↑→切削性↑ ②为淬火作准备球化扩散退火 加热1050～1150℃，10～20h,组织：P+F或P+Fe3CII 目的：消除偏析 后果： 4）去应力退火（退火） 加热：Ac1－（0～）℃目的：消除加工硬化组织：S（F＋Fe3C）应用：⑴. 淬透性：在规定淬火条件下得到M的能力的大小。 淬透性评定：用标准试样在规定条件下淬火，能淬透的深度或全部淬透的最大直径表示。 ⑵.淬透层深度：从表面至半M区的距离。与钢的淬透性及外在因素有关。 影响因素：I． 越小，淬透层越深；II．工件体积越小，淬火时的冷速越快，淬透层越深；Ⅲ。水淬比油淬的淬透层深； ⑶.淬硬性：由M中C%↑，钢的淬硬性越好。 ⒋淬火工艺 ⑴淬火加热温度 ①亚共析碳钢： ＋（30～50℃），组织：均匀细小M组织 温度太高， M粗大，淬火应力，变形和开裂倾向增大。加热温度＜时，硬度降低。 ②共析和过共析碳钢： 加热：＋（30～50℃）。组织：M＋Fe3CII＋Ar， 若在～Acm以上淬火，→A粗大→高碳M粗大→力学性能↓，变形开裂↑ ③合金钢：加热温度＞碳钢 ⑵淬火方法 ①单介质淬：简单碳钢及合金钢工件。碳钢水、合金钢、小碳钢油 ②双介质淬火 先水，后油冷却。复杂高碳钢及大型合金钢工件。 ③分级淬火 稍高于Ms的盐浴或碱浴中保温，再取空冷。用于：小尺寸工件及刀具。 ④贝氏体等温淬火： 稍高Ms温度的盐浴或碱浴中冷却＋保温，获得B下。用于：形状复杂和性能较高的较小零件。 ⑤深冷处理：在0℃以下的介质中冷却的热处理工艺。 目的：