工程材料学 全套课件.ppt

?工程材料学?;第1章序论;;;;;;三、工程材料学;第2节工程材料失效分析;;;;〔四〕安装

据文献统计，在260起压力容器失效中，属于操作不当而造成的失效竟占74．6％。又如前苏联切尔诺贝利核电站事故是由于电站工作人员粗暴违反反响堆装置的操作规程，导致了这场大灾难。

总之，工件失效的原因是复杂的，它是各种因素共同作用的结果。但每一失效事故，都有一个导致失效的主要原因。因此对各种服役条件下的工件失效，应作具体分析，找出失效方式和失效抗力指标。失效分析时应做到设计、材料、工艺相结合；结构强度与材料强度相结合；宏观规律与微观机理相结合；规律性试验与生产实际相结合。;三、失效类型;;3.热容经验定律评价;第3节工程材料的选用原那么;第4节材料化学成分、组织结构与性能之间的关系;根本要求：

掌握工程材料及其分类，了解新材料的开展趋势。

掌握材料化学成分、组织结构与性能之间的关系。;;;;第2章钢的合金化根底;二、为什么开展合金钢？;钢的合金化原理内容相当广泛，包括不同合金元素的不同作用，不同合金元素的交互作用，不同合金元素在不同热处理工艺、C含量、杂质含量条件下的不同行为…

合金化根底：合金元素与Fe、C的根本作用，一般规律，即共性。主要内容分为以下5个方面：;

;1)奥氏体形成元素:如碳、氮、镍、锰、铜、钴等。稳定和扩大A区，优先分

布于A中。

2)铁素体形成元素:如铬、硅、钒、钛、钼、钨、铌、钽、铝、锆等。稳定

和扩大F区，优先分布于F中。

但合金元素的实际分布还与参加量和热处理条件有关。;二、钢中合金元素的分布;三、合金元素与铁、碳的相互作用;(二)合金元素与碳的相互作用;2.碳化物特性;〔3〕溶解;四、合金元素对奥氏体层错能的影响

(一)合金元素的影响趋势

目前有关合金元素对奥氏体层错能的影响规律尚不完全清楚。但对以下元素的影响趋势看法一致：镍、铜和碳提高A层错能，锰、铬、钌和铱降低之。

(二)奥氏体层错能对钢的力学性能影响

层错能低→有利于位错扩展和形成层错→使横滑移困难→钢的加工硬化趋势增大。所以A层错能的上下将会直接影响到奥氏体钢的力学行为。

如：高镍钢和高锰钢，虽然锰和镍都是A形成元素，单独参加相当数量的镍和锰都可使钢在室温下获得单相A，但却发现镍钢易于变形加工；而锰钢的冷变形性能很差，有很高的加工硬化趋势与耐磨性。

(三)奥氏体层错能对钢相变行为的影响

A层错能的上下，对Fe-Ni-C合金中M的形态有直接影响。通常，A层错能越低越易于形成板条M，具有位错型亚结构；而A层错能越高，越易于形成片状马氏体，具有孪晶型亚结构。;第二节钢的强化机制;(二)奥氏体的固溶强化

C在面心立方晶格中造成的畸变呈球面对称，其间隙强化作用属弱硬化。

置换式原子在A中的强化作用比碳原子更小。

但置换式原子会影响A层错能。层错能低，位错易扩展，层错和溶质原子交互作用使溶质原子偏聚在层错附近，形成铃木气团，钉扎位错造成A强化。

强化作用顺序：间隙式原子〔C、N〕→置换式F形成元素→置换式A形成元素

钢中参加镍会使屈服强度降低，这是一种固溶软化现象。;二、晶界强化

晶界的存在可阻碍位错运动，提高金属材料屈服强度。晶粒越细，那么晶界面积越大，屈服强度越高。

霍尔—配奇(Hall-petch)公式：(屈服强度与晶粒大小的关系〕;三、第二相强化

第二相强化分为沉淀强化和弥散强化。这两种强化方式共同点是第二相对位错的阻碍作用，但对位错运动阻碍的方式不同。;;五、有序化强化

有序固溶体和原固溶体晶格相同，并保持固溶体的特性，这种固溶体的原子按一定次序排列。

在二元合金中，同类原子间的结合力比较弱，异类原子间的结合力比较强时，固溶体就会产生有序化。

溶剂－溶质结合方式相同的区域和另一结合方式不同的区域形成反相畴界，阻碍位错运动，使金属屈服强度提高。

;第三节改善钢塑性和韧性的根本途径;〔2〕置换溶质原子：不同合金元素影响差异很大;4.位错强化的影响;(二)改善解理断裂抗力的途径;第四节合金元素对钢相变的影响;二、对非平衡状态下相变的影响;;(二)对过冷A分解转变的影响;3.对贝氏体转变的影响

贝氏体：介于P与M间，过冷A约在350～240℃间转变而得，组织为F+Fe3C，

但F中有过饱和的C。

取决于其对γ→α相变难易程度，自由能差↓，动能↓，减慢A分解，