機(jī)械工程材料總復(fù)習(xí)

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《機(jī)械工程材料》

總復(fù)習(xí)

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結(jié)晶

塑性變形熱處理

工業(yè)用鋼鑄鐵有色金屬及其合金

純金屬合金

運(yùn)用性能

工藝性能

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一、性能

㈠運(yùn)用性能

1、力學(xué)性能⑴剛度：材料反抗彈性變形的技能。

指標(biāo)為彈性模量：E=/⑵強(qiáng)度：材料反抗變形和破壞的技能。指標(biāo)：抗拉強(qiáng)度b—材料斷裂前承受的最大應(yīng)力。屈服強(qiáng)度s—材料產(chǎn)生微量塑性變形時(shí)的應(yīng)力。

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條件屈服強(qiáng)度0.2—?dú)堄嗨茏優(yōu)?.2%時(shí)的應(yīng)力。疲憊強(qiáng)度-1—很多次交變應(yīng)力作用下不發(fā)生破壞的最大應(yīng)力。

⑶塑性：材料斷裂前承受最大塑性變形的技能。指標(biāo)為、。

⑷硬度：材料反抗局部塑性變形的技能。指標(biāo)為HB、HRC。

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⑸沖擊韌性：材料反抗沖擊破壞的技能。指標(biāo)為αk.材料的運(yùn)用溫度應(yīng)在冷脆轉(zhuǎn)變溫度以上。

⑹斷裂韌性：材料反抗內(nèi)部裂紋擴(kuò)展的技能。指標(biāo)為K1C。

2、化學(xué)性能⑴耐蝕性：材料在介質(zhì)中反抗腐蝕的技能。⑵抗氧化性：材料在高溫下反抗氧化作用的技能。3、耐磨性：材料反抗磨損的技能。

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㈡工藝性能1、鑄造性能：液態(tài)金屬的流淌性、填充性、收縮率、

偏析傾向。

2、鍛造性能：成型性與變形抗力。3、切削性能：對(duì)刀具的磨損、斷屑技能及導(dǎo)熱性。4、焊接性能：產(chǎn)生焊接缺陷的傾向。5、熱處理性能：淬透性、耐回火性、二次硬化、回火脆性。

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二、晶體結(jié)構(gòu)

㈠純金屬的晶體結(jié)構(gòu)1、抱負(fù)金屬⑴晶體：原子呈規(guī)章排列的固體。晶格：表示原子排列規(guī)律的空間格架。晶胞：晶格中代表原子排列規(guī)律的最小幾何單元.

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⑵三種常見純金屬的晶體結(jié)構(gòu)晶格常數(shù)原子半徑原子個(gè)數(shù)配位數(shù)致密度滑移面280.68{110}6體心立方a3a4

面心立方a2a4

密排六方a、c1a2

4120.74{111}4

6120.74六方底面1

滑移方向滑移系

111212

110312

底面對(duì)角33Mg、Zn

常見金屬-Fe、Cr、W-Fe、Ni、Al

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⑶立方晶系的晶面指數(shù)和晶向指數(shù)①晶面指數(shù)：晶面三坐標(biāo)截距值倒數(shù)取整加()

②晶向指數(shù)：晶向上任一點(diǎn)坐標(biāo)值取整加[]立方晶系常見的晶面和晶向

⑷晶面族與晶向族指數(shù)不同但原子排列完全相同的a3

晶面或晶向。

⑸密排面和密排方向——同滑移面與滑移方向

在立方晶系中，指數(shù)相同的晶面與晶向相互垂直。

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2、實(shí)際金屬

⑴多晶體結(jié)構(gòu)：由多晶粒組成的晶體結(jié)構(gòu)。晶粒：組成金屬的方位不同、形狀不規(guī)章的小晶體.晶界：晶粒之間的交界面。⑵晶體缺陷—晶格不完

整的部位①點(diǎn)缺陷空位：晶格中的空結(jié)點(diǎn)。間隙原子：擠進(jìn)晶格間隙中的原子。

置換原子：取代原來原子位置的外來原子。

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②線缺陷——位錯(cuò)晶格中一部分晶體相對(duì)另一部分晶體沿某一晶面發(fā)生局部滑移,滑移面上滑移區(qū)與未滑移區(qū)的交接線.

③面缺陷——晶界和亞晶界亞晶粒：組成晶粒的尺寸很小、位向差也很小的小晶塊。亞晶界：亞晶粒之間的交界面。

④晶界的特點(diǎn)：原子排列不規(guī)章；阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)；熔點(diǎn)低；耐蝕性

低；產(chǎn)生內(nèi)吸附；是相變的優(yōu)先形核部位。

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金屬的晶粒越細(xì)，晶界總面積越大，位錯(cuò)障礙越多；

需要協(xié)調(diào)的具有不同位向的晶粒越多，使得金屬塑性變形的抗力越高。

晶粒越細(xì)，單位體積內(nèi)同時(shí)參加變形的晶粒數(shù)目越多,變形越勻稱，在斷裂前將發(fā)生較大塑性變形。強(qiáng)度和

塑性同時(shí)增加，在斷裂前消耗的功大，因而韌性也好.

細(xì)晶強(qiáng)化：通過細(xì)化晶粒來提高強(qiáng)度、硬度和塑性、韌性的方法。

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㈡合金的晶體結(jié)構(gòu)合金：由兩種或兩種以上元素組成的具有金屬特性

的物質(zhì)。如碳鋼、合金鋼、鑄鐵、有色合金。

相：金屬或合金中凡成分相同、結(jié)構(gòu)相同，并與其

他部分有界面分開的勻稱組成部分。

1、固溶體：與組成元素之一的晶體結(jié)構(gòu)相同的固相.⑴置換固溶體：溶質(zhì)原子占據(jù)溶劑晶格結(jié)點(diǎn)位置形成的固溶體。多為金屬元素之間形成的固溶體。

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⑵間隙固溶體：溶質(zhì)原子處于溶劑晶格間隙所形成的固溶體。

為過渡族金屬元素與小原子半徑非金屬元素組成。鐵素體：碳在-Fe中的固溶體。

奧氏體：碳在-Fe中的固溶體。馬氏體：碳在-Fe中的過飽和固溶體。固溶強(qiáng)化：隨溶質(zhì)含量增加，固溶體的強(qiáng)度、硬度

提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象。

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馬氏體的硬度主要取決于其含碳量，并隨含碳量增加而提高。

⑵金屬化合物：與組成元素晶體結(jié)構(gòu)均不相同的固相.①正常價(jià)化合物如Mg2Si

②電子化合物如Cu3Sn③間隙化合物：由過度族元素與C、N、H、B等小原子半徑的非金屬元素組成。

分為結(jié)構(gòu)簡約的間隙相和繁復(fù)結(jié)構(gòu)的間隙化合物。

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強(qiáng)碳化物形成元素：Ti、Nb、V中碳化物形成元素：W、Mo、Cr弱碳化物形成元素：Mn、Fe

如TiC、VC如Cr23C6如Fe3C

⑶性能比較：強(qiáng)度：固溶體純金屬硬度：化合物固溶體純金屬塑性：化合物固溶體純金屬

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⑷金屬化合物形態(tài)對(duì)性能的影響①基體、晶界網(wǎng)狀：強(qiáng)韌性低

②晶內(nèi)片狀：強(qiáng)硬度提高，塑韌性降低③顆粒狀：彌散強(qiáng)化：

第二相顆粒越細(xì)，數(shù)量越多，分布越勻稱,合金的強(qiáng)度、硬度越高，塑韌性略有下降的現(xiàn)象。

⑸固溶體與化合物的區(qū)分：①結(jié)構(gòu)；②性能；③表達(dá)

方式

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合金元素在鋼中的作用

1、強(qiáng)化鐵素體；

2、形成化合物——第二相強(qiáng)化3、擴(kuò)大(C,Mn,Ni,Co)或縮小(Cr,Si,W,Mo)A相區(qū)

4、使S、E點(diǎn)左移5、影響A化6、溶于A(除Co外),使C曲線右移,Vk減小,淬透性提高.7、除Co、Al外，使Ms、Mf點(diǎn)下降。

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8、提高耐回火性(淬火鋼在回火過程中反抗硬度下降的技能)

9、產(chǎn)生二次硬化(含高W、Mo、Cr、V鋼淬火后回火時(shí)，由于析出細(xì)小彌散的非常碳化物及回火冷卻時(shí)A’

轉(zhuǎn)變?yōu)镸回，使硬度不僅不下降，反而上升的現(xiàn)象)

10、防止第二類回火脆性：W、Mo(回火脆性：淬火鋼在某些溫度范圍內(nèi)回火時(shí)，涌現(xiàn)的沖擊韌性下降的現(xiàn)象。)

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三、組織

㈠純金屬的組織1、結(jié)晶：金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫w的過程⑴結(jié)晶的條件——過冷：在理論結(jié)晶溫度以下發(fā)生結(jié)晶的現(xiàn)象。

過冷度：理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度的差。

⑵結(jié)晶的基本過程——晶核形成與晶核長大形核——自發(fā)形核與非自發(fā)形核

長大——?jiǎng)蚍Q長大與樹枝狀長大

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