機(jī)械工程材料的全面復(fù)習(xí)指南

機(jī)械工程材料復(fù)習(xí)

第一部分基本知識(shí)

一、概述

以“材料的化學(xué)成分T加工工藝一組織、構(gòu)造一性能-應(yīng)用”之間的關(guān)系為主線，掌握材料性能和改

性的措施，指導(dǎo)復(fù)習(xí)。

二、材料構(gòu)造與性能：

t材料的性能：

①使用性能：機(jī)械性能（剛度、彈性、強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度、斷裂韌性）：

②工藝性能：熱處理性能、精造性能、鑄造性能、機(jī)械加工性能等。

2.材料的晶體構(gòu)造的性能：純金屬、實(shí)際金屬、合金的構(gòu)造（第二章）；

純金屬:體心立方（面心立方（7?R）,各向異性、強(qiáng)度、硬度低；塑性、韌性高

實(shí)際金屬:晶體缺陷（點(diǎn)：間隙、空位、置換；線：位錯(cuò)；面：晶界、壓晶界）一各向同性；強(qiáng)度、

U1-2實(shí)際金屈的晶體結(jié)構(gòu)特征

晶體缺陷類(lèi)別主要形式對(duì)材料性能的影響

,間醺原子

點(diǎn)缺陷空位是金屬擴(kuò)散主要方式

置換原子

刃型位錚_L

線認(rèn)陷加工硬化?固溶強(qiáng)化?彌散強(qiáng)化

螺型位錦$

品界

面缺陷易腐恢、易擴(kuò)散?烯點(diǎn)低?強(qiáng)度高,細(xì)品強(qiáng)化

羽拈界

硬度增高;塑性、韌性減少。

合金：多組元、固溶體與化合物。力學(xué)性能優(yōu)于純金屬。

單相合金組織：合金在固態(tài)下由一種固相構(gòu)成；純鐵由單相鐵素體構(gòu)成。

多相合金組織：由兩個(gè)以上固相構(gòu)成的合金。

多相合金組織性能：較單相組織合金有更高的綜合機(jī)械性能，工程實(shí)際中多采用多相組織的合金。

3.材料的組織構(gòu)造與性能

⑴。結(jié)晶組織與性能：F、P、A、Fe3C、Ld;

1）平衡結(jié)晶組織

平衡組織：在平衡凝固下，通過(guò)液體內(nèi)部的擴(kuò)散、固體內(nèi)部的擴(kuò)散以及液固二相之間的擴(kuò)散使

使各個(gè)晶粒內(nèi)部的成分均勻，并一直保留到室溫。

碳嫻白口的快

合金種類(lèi)工業(yè)線鐵受共圍過(guò)共品

亞共析的共析用過(guò)共析鋼共熟白口的鐵

白口鑄鐵白口傳鐵

**量（%）<0,02180.0218?0.770.770.77-2.112.II?4?34.34.3-6.6S

P+Fe>C.+

室溫組織FF+PPP+Fe?C,L/Fe,Ci+U

U

FejCnp-Ld,UfFe’Cj

??

室fi

組織形態(tài)卷

FP

保件力學(xué)

力學(xué)性能軟制性、和性好硬度大硬而施

性能好

我2-2鐵碳合金中的基本組織

存在溫度組段形態(tài)主要力學(xué)

名稱(chēng)符號(hào)晶體結(jié)構(gòu)組織類(lèi)型定義含碳量%

范圉C特征住能

鐵索體FBCC間隙固溶體C溶于a-Fe中<0.0218<912塊狀，片狀北、何性良好

奧氏體AFCC間隙固溶體C溶丁Y-Fe中?2.11*727塊狀?敦狀期、慟性貪好

一次Cm?從L中首先結(jié)品出<1227粗大片、條狀理而能

具有復(fù)雜硬而胸（耐磨性提高

二次Cm?由A中析出<1148網(wǎng)狀

但下

碳晶格的金間隙化合物6.69翌度明顯降）

體屬化合物

增加16住?降低復(fù)

三次Cm■由F中析出<727片秋（斷續(xù)）

性

良好場(chǎng)合力學(xué)性

層片狀

珠光體P兩相組快機(jī)械混合物E+EejC0.774727筐（蕓度較高，具

或粒狀

有一定級(jí)、韌性）

-

點(diǎn)狀、短桿狀

萊高溫U兩相組織機(jī)械混合物A+FeC4.3727-1148硬而黑

s或魚(yú)骨狀

氏

體點(diǎn)狀、短桿

機(jī)域混合物4727硬而腌

一低溫U兩相組織P+Fe3a+Fe3c4.3

或魚(yú)骨狀

若化合物呈球狀、粒狀（球墨鑄鐵）：減少應(yīng)力集中程度及對(duì)固溶體基體的割裂作用，使韌性及切

削加工性提高;

呈彌散分布于基體上：則阻礙位鋪的移動(dòng)及阻礙晶粒加熱時(shí)的長(zhǎng)大，使強(qiáng)度、硬度增長(zhǎng)，而撥性、

韌性?xún)H略有下降或不降即彌散強(qiáng)化；

呈層片狀分布于基體上：則使強(qiáng)度、硬度提高,而塑性、韌性有所下降。

（2）o塑性變形組織與性能

&3-1型性變形時(shí)金屬組織和性能的影響

變形類(lèi)型工藝方法組織變化性能變化

晶粒沿變形方向伸長(zhǎng)，

冷軋、拉拔.趨于各向異性

形成肝堆組織

冷折壓、

1）組織與性能的變化

金屬塑性變形后產(chǎn)生晶格畸變，晶粒破碎現(xiàn)象，處在組織不穩(wěn)定狀態(tài)的非平衡組織,

非平衡組織向平衡組織轉(zhuǎn)變：可通過(guò)再結(jié)晶、時(shí)效及回火實(shí)現(xiàn)。

加工硬化，物電阻增大、耐蝕性減少等，各向異性：

產(chǎn)生纖維狀組織;晶粒破碎、位偌密度增長(zhǎng);織構(gòu)現(xiàn)象的產(chǎn)生；殘存內(nèi)應(yīng)力。

2）變形金屬在加熱過(guò)程中組織和性能的變化

答復(fù)（去應(yīng)力退火）：強(qiáng)度利硬度略有下降，塑性略有提高。電阻和內(nèi)應(yīng)力等理化性能明顯下降

再結(jié)晶：形成細(xì)小的等軸晶粒。加工硬化消失，金屬的性能所有恢復(fù)。金屬的強(qiáng)度和硬度明顯1,

而塑性和韌性明顯T，性能完全恢復(fù)到變形前的水平。

（3）o熱處理組織與性能

1）貝氏體的機(jī)械性能：

上貝氏體:鐵素體片較寬.塑性變形抗力較低洞步，滲碳體分布在鐵素體片之間，輕易引起脆斷.因

此，強(qiáng)度和韌性都較差。

下貝氏體：鐵索體針細(xì)小，碳化物分布均與，因此硬度高，韌性好，綜合機(jī)械性能好。

2）馬氏體的形態(tài)及機(jī)械性能

①.板條馬氏體（又稱(chēng)位錯(cuò)馬氏體。）：碳含■<0.23%;

機(jī)械性能：不存在顯微裂紋，淬火應(yīng)力小，強(qiáng)度高，塑性、韌性好。

②.針狀馬氏體：碳含量>1.0%;（顯微鏡下呈針狀）

機(jī)械性能：存在大?顯微裂紋，較大的淬火應(yīng)力，塑性和韌性均很差；

③.混合組織馬氏體：碳含■在0.23%-1.0%之間時(shí),為板條和片狀馬氏體的混合組織。

④.馬氏體的硬度，含碳最增長(zhǎng)，硬度升高.含碳■到達(dá)0.6%后來(lái)，其硬度的變化趨于平褒。

⑤合金元素對(duì)鋼中馬氏體的硬度影響不大。

表4.1過(guò)冷奧氏體等溫冷卻轉(zhuǎn)變的類(lèi)型、產(chǎn)物、性能及特征

組織名稱(chēng)符號(hào)轉(zhuǎn)變溫度/%:相組成轉(zhuǎn)變類(lèi)型特征HRC

片層間咫：。.6?0.8pm,500

珠光體P4,-65010-20

珠擴(kuò)散型（快倍分清

光原子和碳片層間跖：0.25pm,l000倍

索氏體S650?600F^FejC25-30

體原子都擴(kuò)分清物珠光體

超散）片層間距:0.1i,2000倍分

托氏體T600-55030?40

消極細(xì)珠光體

羽毛狀：在平行楞排的過(guò)飽和F

上貝氏體550?350Ffctfg+Fe^C板條件!.不均勻分布短桿（片狀）

貝Bh半的才散40-45

F.G脆性大，工業(yè)上不應(yīng)用

氏型（欽原子

針狀:在過(guò)飽知F針內(nèi)均勻分

體不擴(kuò)散，碳

布（與針軸成55。?的角）細(xì)

型下貝氏體Br350~240%府+e(R^C國(guó)子擴(kuò)散）50?60

小顆粒￡碳化物。具有較高

的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性。

針狀馬氏仲

①馬氏體變溫形成.與保溫

時(shí)間無(wú)關(guān)

64-66

1.0%（尚碳在a-Fe非擴(kuò)散型

馬②馬氏體成長(zhǎng)率非常大（線

碳雪遮一中過(guò)飽和固（鐵原子和長(zhǎng)可達(dá)

氏M240-----50

板條馬氏體溶體（體心正碳原子都③馬氏體轉(zhuǎn)變不完全性，

體

W（C）V方晶格）不擴(kuò)散）MO-O.S%鋼中存在殘余

30-50

0.20%（低奧氏體3)回

④馬反體的硬度與含碳量有關(guān)

碳、位錯(cuò)）

火組

織與性能

回火類(lèi)型回火溫度組織性能及應(yīng)用組織形態(tài)

保持高硬度，減少脆性及殘

低溫回火150-250回火M(M')存應(yīng)力，用于工模具鋼，表過(guò)飽和a+￡碳化物（FexC）

面淬火及承碳淬火件

回火屈氏體硬度下降，韌性、彈性極限

中溫回火350-500保留馬氏體針形F+細(xì)粒狀Fe3c

（「）和屈服強(qiáng)度t，用于彈性元件

強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性、

回火索氏體良好綜合機(jī)械性能，優(yōu)于正

高溫回火500-650多邊形F+粒狀Fe3c

（S）火得到的組織。中碳鋼、重

要零件采用。

4.材料組織構(gòu)造變化實(shí)現(xiàn)的性能強(qiáng)化：

固溶強(qiáng)化：通過(guò)合金化（加入合金元素）構(gòu)成固溶體，使金屬材料得到強(qiáng)化稱(chēng)為固溶強(qiáng)化；

細(xì)晶強(qiáng)化：強(qiáng)度、硬度越高；其塑性、韌性越好。晶界處原子排列混亂，使其熔點(diǎn)低，易受腐蝕。

由結(jié)晶過(guò)程、冷熱塑性變形、合金化、熱處理實(shí)現(xiàn)。

加工硬化：使晶粒碎化、晶粒拉長(zhǎng)、位錯(cuò)密度增長(zhǎng)，從而使強(qiáng)度、硬度增長(zhǎng)，塑性、韌性、耐蝕性

等下降，并產(chǎn)生各向異性。冷塑性變形實(shí)現(xiàn)。

第二相強(qiáng)化：硬而脆的化合物（Fe3C）,若呈網(wǎng)狀分布：則使強(qiáng)度、塑性下降；

若呈球狀、粒狀（球墨鑄鐵）：使韌性及切削加工性提高;

呈彌散分布于基體上：使強(qiáng)度、硬度增長(zhǎng)，塑性、韌性?xún)H略有下降或不降即彌散強(qiáng)化;

呈層片狀分布于基體上：強(qiáng)度、硬度提高，幣塑性、韌性有所下降。

形變強(qiáng)化：金JR材料經(jīng)冷加工塑性變形可以提高其強(qiáng)度；

相變強(qiáng)化：通過(guò)型處理等手段發(fā)生固態(tài)相變，獲得需要的組織構(gòu)造，使金屬材料得到強(qiáng)化。

三、材料熱處理、合金化與性能

1改善材料成形加工蛆織與性能的熱處理工藝（預(yù)先熱處理）

⑴退火：完全退火、等溫退火、球化退火、擴(kuò)散退火和去應(yīng)力退火

退火：加熱+保溫+緩冷獲得靠近平衡狀態(tài)組織。

退火目的：改善鑄、鍛、焊粗大不均勻的組織，降硬度，提高塑性，改善冷加工工藝性。

消除成分不均勻,內(nèi)應(yīng)力。

1）完全退火（加熱Ac3+（20?30P）溫度，保溫、媛冷

組織：P+F

目的：①細(xì)化，均勻化粗大、的原始組織；②減少硬度一切削性t；③消除內(nèi)應(yīng)力；消除蛆織缺陷；

應(yīng)用：（C%=0.3?0.6%）亞共折鋼，共析鋼和合金鋼鑄、鍛、軋

2）球化退火

加熱Aci+（10-30℃），保溫、^冷（或Ari?（20?30P）等溫）

應(yīng)用：過(guò)，共析鋼、高碳合金鋼

組織：球狀P（F+球狀Cem）

目的：①Fe3Cu及Fe3c共析球化fHRCJ,韌性Z切削性t

②為淬火作準(zhǔn)備；球化退火前，正火處理，消除網(wǎng)狀碳化物，以利于球化進(jìn)行。

3）擴(kuò)散退火

加熱1050?1150℃,保溫10?20h,冷卻：爐冷

組織:P+F或P+Fe3cli

目的:消除偏析

后果：粗晶、魏氏組織、帶狀組織，韌性、塑性較差，需完全退火或正火來(lái)細(xì)化晶粒。

4)去應(yīng)力退火(再結(jié)晶退火)

加熱：Ac1?(100?200)℃;保溫+爐冷；

目的:消除加工硬化，消除殘存應(yīng)力。

⑵正火

正火：亞共析加熱AC3+(30?50℃)、

過(guò)共析鋼加熱Accm+(30-50℃)保溫+空冷，得到P類(lèi)工藝。

組織：S或P(F+Fe3c)

正火與完全退火的區(qū)別：冷速較快，組織較細(xì)，得更高的強(qiáng)度和夏度；生產(chǎn)周期較短，成本較低。

目的及應(yīng)用：預(yù)先熱處理、最終熱處理、改善切削加工性能。

2預(yù)先熱處理工藝應(yīng)用

工具鋼：球化退火；構(gòu)造鋼：正火，完全退火。表面強(qiáng)化處理的零件：調(diào)質(zhì)處理正火。

⑴改善冷塑性加工性能

再結(jié)晶退火：恢復(fù)變形前的組織與性能，恢復(fù)塑性，以便繼續(xù)變形。

⑵改善機(jī)加工性能

C%<0.40%中低碳鋼：正火，提高硬度

C%=0.40%~0.60%:完全退火；

C%>0.6%的高碳鋼：球化退火，獲得粒狀珠光體。

合金鋼：退火：

鑄鐵件白口層：加熱850?95CTC+保溫+(爐冷+空冷卜

⑶消除材料的加工應(yīng)力

去應(yīng)力退火：沒(méi)有組織變化。

工藝：緩慢加熱500?650℃+保溫+緩冷，

3.鋼鐵的淬火

⑴淬火原則與淬透性

目的：提高硬度、強(qiáng)度、耐磨性。

原則：①淬硬，獲盡,完全的M;②淬透，M組織表里如一；③保證淬硬條件下，用饅冷介質(zhì)，

以防開(kāi)裂。

(D.淬透性：在規(guī)定淬火條件下得到M多少的能力，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性；是鋼

的屬性。由A過(guò)穩(wěn)定性決定，體現(xiàn)為VK的大小。

淬透性評(píng)估：用原則試樣在規(guī)定條件下淬火，能淬透的深度或所有淬透的最大直徑表達(dá)。

⑵.淬透層深度：從表面至半M區(qū)的距寓。與鋼的淬透性及外在原因有關(guān)。

影響原因：I.VK越小，淬透層越深；II.工件體積越小，淬火時(shí)的冷速越快，淬透層越深；lllo

水淬比油淬的淬透層深；

⑶.淬硬性：由M中C%t,鋼的淬硬性越好。

4.淬火工藝

⑴淬火加熱溫度

①亞共析碳鋼：AC3+(30~50℃)，組織：均與細(xì)小M組織

溫度太高，M粗大，淬火應(yīng)力，變形和開(kāi)裂傾向增大。加熱溫度vAc?時(shí)，硬度減少。

②共析和過(guò)共析碳鋼：

加熱：AQ+(30?50℃)o組織：M+Fe3Cii+Ar,

若在An?Acm以上淬火，fA粗大f高碳M粗大T力學(xué)性能1,變形開(kāi)裂T

③合金鋼：加熱溫度>碳鋼

⑵淬火措施

①單介質(zhì)淬：簡(jiǎn)樸碳鋼及合金鋼工件。碳鋼水、合金鋼、小碳鋼油

②雙介質(zhì)淬火先水，后油冷卻。復(fù)雜高碳鋼及大型合金鋼工件。

③分級(jí)淬火稍高于Ms的鹽浴或堿浴中保溫，再取空冷。用于：小尺寸工件及刀具。

④貝氏體等溫淬火：

稍高M(jìn)s溫度的鹽浴或堿浴中冷卻+保溫，獲得B下。用于：形狀復(fù)雜和性能較高的較小零件。

⑤深冷處理：在0P如下的介質(zhì)中冷卻的熱處理工藝。

目的：減少Ar獲最大數(shù)一M,提高魄度、麗磨性，穩(wěn)定尺寸。

用于：精密工件，■具。

5.表面淬火

⑴原理：（交變磁場(chǎng)f感應(yīng)電流f工件電阻一加熱，集膚效應(yīng)一表面加熱）

工藝：水（乳化液）噴射淬火+（180?2000c）低溫回火.

⑵感應(yīng)加熱表面淬火的分類(lèi)

1）高頻淬火淬硬層深度0.5?2.5mm;中小零件。

2）中頻淬火淬硬層深度2?10師；大中模數(shù)齒輪，較大軸類(lèi)零件等

3）工頻淬火：淬硬層深度10?20mm;大直徑零件。

⑶合用鋼種①中碳鋼和中碳低合金鋼：②碳素工具鋼和低合金工具鋼：③球鐵、灰鑄鐵。

⑷表面淬火的特點(diǎn)

①加熱速度快

②）淬火組織為細(xì)隱晶馬氏體（極細(xì)馬氏體）。表面硬度12?3HRC,脆性I。

③明顯提高鋼件的疲勞強(qiáng)度。

6.鋼的化學(xué)熱處理

化學(xué)熱處理：在加熱和保溫中使活性原子滲透其表面，變化表面的化學(xué)成分和組織，改善表面性能。

目的：提高表面硬度，耐磨性，心部仍保持一定的強(qiáng)度和良好的塑性和韌性；提高鋼件的疲勞強(qiáng)度；

抗飩性和耐熱性等。

⑴承碳

1）碳濃度：表面C（0.15%?0.30%）fC1.0%,

機(jī)械性能：經(jīng)淬火+回火，提高表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，心部仍保持良好的韌性和塑性。

用途：多種齒輪、活塞銷(xiāo)、套筒等?；刺脊に?要用于低碳鋼、低碳低合金港碳鋼。

2）承碳工藝

溫度：900?95CTC;（港碳加熱到Ac3以上）

滲碳時(shí)間：900?9500c溫度下，0.2?0.3mm/h。

3）低碳鋼滲碳媛冷組織：

［表層：P+Fe35（過(guò)共析相）

Y

［心部：亞共析組織（P+F）,

中間：過(guò)渡組織；

4）港碳后的熱處理

①承碳后淬火+低溫回火

淬火后組織：M+A殘，

7.鋼的合金化

合金元素在鋼中的作用：提高鋼的淬透性，細(xì)化晶粒，提高鋼的回火穩(wěn)定性，防止回火脆性，二次

硬化，固溶強(qiáng)化，第二相強(qiáng)化（彌散強(qiáng)化），增長(zhǎng)韌性，提高鋼的耐蝕性或耐熱性。

⑴形成固溶體、產(chǎn)生固溶強(qiáng)化

⑵形成含部分金屬鍵的金屬（間）化合物，產(chǎn)生彌散強(qiáng)化（或第二相強(qiáng)化）

⑶溶入奧氏體，提高鋼的淬透性

⑷提高鋼的熱穩(wěn)定性，增長(zhǎng)鋼在高溫下的強(qiáng)度、硬度和耐磨性

⑸細(xì)化晶粒.產(chǎn)生細(xì)晶強(qiáng)韌化

⑥形成鈍化保護(hù)膜

⑺對(duì)奧氏體和鐵素體存在范圍的影響

四、常用機(jī)械工程材料（工業(yè)用鋼、鑄鐵）與合理選材（表四?1）

鋼種經(jīng)典銅號(hào)及其應(yīng)用性能特點(diǎn)成分特點(diǎn)與合金化原則熱處理特點(diǎn)使用態(tài)組織

1.低合按。s分6級(jí)：①高強(qiáng)度：OS>①低C:<0.2%一般供應(yīng)狀態(tài)使用，不熱處理烽接構(gòu)鐵素體+索氏體

金高強(qiáng)①低強(qiáng)度級(jí)別:16Mn一般300Mpa②Me以Mn為主、Mn和Si固溶造

鋼工程構(gòu)造②高制?。?=15%-強(qiáng)化可進(jìn)行一次正火，改善炸區(qū)性能

②中等強(qiáng)度級(jí)別:15MnVN20%,室溫ak>600③加入V、，Nb,Ti等元素細(xì)化F

大型橋梁，倒?fàn)t，船舶，焊接晶粒

kJ/m2~800kJ/m2o

構(gòu)造.③良好煤接性能和冷④加入P細(xì)化珠光體

③高強(qiáng)度級(jí)別:18MnMoNb成形性能⑥加入Cu抗腐蝕

高壓鍋爐，高壓容器

2合金①低淬透性:20Cr,15Cr?、贊B層硬度高，耐磨.①低C:0.1%~0.25%先熱處理（改善切削加工性能）鍛表層：寓破M,

承破鋼沖擊載荷耐磨件，如活塞銷(xiāo)，抗接觸疲勞,且有合②加入提高淬透性元素壓后正火十粒狀Cem+

小齒輪.造塑性，韌性Cr,、Ni,、Mn、，B最終熱處理：承破后淬火（直接或一A,心部：

②中淬透性:20CrMnTi:高②心部高切性和足券③加入Mo.W.V.Nb.Ti等阻礙A次、二次淬火）+低溫四火①淬透:

速較高載有沖擊的耐磨件，強(qiáng)度晶粒長(zhǎng)大和形成穩(wěn)定的合金破化20CrMnTi齒輪工藝路線：下料一鑄造低破M’

重要齒輪，連軸用。③良好的熱處理工藝物，提高耐磨性一正火一加工齒形一承碳(930P)，淬火'②未淬透：

③高淬透性:18Cr2Ni4WA性能(830℃)-低溫回火(200℃)一磨齒T+M'+F(少

■裁大餐面重要耐磨件，如陽(yáng)

柴油機(jī)曲軸，連桿

鋼種經(jīng)典鋼號(hào)及其應(yīng)用性能特點(diǎn)成分特點(diǎn)與合金化原則熱處理特點(diǎn)使用態(tài)組織

31合金①低淬性:40Cr,40MnB高水平絳合機(jī)械性①中C:0.25%~0.50%以0.4左一般:油淬+高溫回火調(diào)質(zhì)S'

調(diào)質(zhì)鋼一般尺寸重要零件，能，能滿足多種和較右為主若規(guī)定表面耐磨：調(diào)質(zhì)后可進(jìn)行表面

Do=30-40篁雜的工作條件②加入提高淬透性元素淬火或翹化處理。

②中淬透性：Cr.Ni.Mn,Si,B①表面淬火；

40CrNi,Do=40-60③加入Mo,W消除回火腌②專(zhuān)門(mén)化學(xué)型處理(如氮化)

③高淬透性:40CrNiMoA(38CrMoAI氨化鋼)

大也面重喊鬣要騫件，

Do=60~160

4合金①以Si.Mn合化:65Mn,①高oe和as，高屈①中高CO45%?0.70%①獨(dú)成形法制彈簧熱軋鋼絲鋼板一卷r

彈簧銅60Si2Mn用于汽車(chē)，拖拉機(jī)，強(qiáng)比②加入Si.Mn提高淬透性也提高彎曲成型一淬火+中溫回火一噴丸

機(jī)車(chē)的板簧和螺旋?簧②高疲勞抗力屈強(qiáng)比②冷成形法制彈簧鋼絲鋼板一淬火+

②以Cr,V,W合金③足夠出韌性，能承③加入Cr.W.V也提高淬透性中溫回火-冷卷彎曲成喬一去應(yīng)力-

化:50CVA35(TC?400*C受震動(dòng)，沖擊加入Si-Cr不易脫C加入Cr-V細(xì)噴丸

如下重裁，較大坦彈簧，如④有很好淬透性，不化■粒，耐沖擊，高溫強(qiáng)度好

高速柴油機(jī)氣門(mén)彈簧.易脫C,易繞卷成形

鋼種經(jīng)典鋼號(hào)及其應(yīng)用性能特點(diǎn)成分特點(diǎn)與合金化原則熱處理特點(diǎn)使用態(tài)組織

&凝珠①Cr軸承鋼：GCr15中小①高接觸疲勞強(qiáng)度??C:0.95%~1.10%Bi先型處理（球化退火）M'+粒狀

軸承鋼型軸承，冷沖模，■具，絲械.②高硬度和耐磨性②Cr甚本元素:提高淬透性;細(xì)化①正火:消除Cem網(wǎng)Cem+少講A

②添加Mn,Si,Mo,V的③足夠的韌性和淬透Cem;提高耐磨性和接觸疲勞抗②球化退火:便于切削，使k班小均

鋼:GCr15SiMo,GSiMnMo性力；Ck0.4%?1.65%勻,為淬火作準(zhǔn)備

V制造大型軸承.④一定耐悅能力和良③加入Si.Mn提高淬透性;加入V最終熱處理：（淬火（800?840℃）

好尺寸稔定性耐磨性，防止過(guò)熱+低溫回火（150?170℃））

④憑度規(guī)定極高S<0.02%,P<冷處理:（精密事件）尺寸穩(wěn)定

0.027%

6,低合①Si-Cr系:9SiCr,低速切①高硬度:HRC>60①?C:0.9%-1.1%Bi各熱處理：鈾造后進(jìn)行球化退火。+粒狀

金刃具削刃具②高耐磨性②加入Cr,Mn,Si提高淬遺住最終熱處理：淬火+低溫回火工藝路Cem+少停A

鋼②Cr系:Cr,CrO6如,校刀，③高熱硬性③加入Si提高回火穩(wěn)定性戰(zhàn)：鈍造+球化退火+機(jī)加工+津火殘存

刮刀，錘刀等.④足夠貨性和韌性加入W.V提高耐磨性，并防止加+低溫回火與碳素工具

③Cr-W-Mn系:CrWMn熱時(shí)過(guò)效,保持晶粒細(xì)小鋼相比較，淬透

如拉刀，沖橫，樣板，?戰(zhàn)性提高，可采用

④W和Cr-W系:小麻花油沙火。變形和

站,低速切網(wǎng)刃具開(kāi)霆便問(wèn)小?

鋼種經(jīng)典鋼號(hào)及其應(yīng)用性能特點(diǎn)成分特點(diǎn)與合金化原則熬處理特點(diǎn)使用態(tài)組織

，高速①W系:W18Cr4V①高硬度:HRC>①?C:0.7%~1.5%屆于萊氏體鋼，M'+少許AM?+

鋼（高②W-Mo系:W6Mo5Cr4V260要保證能與W、Cr、V等形情造：共晶萊氏體呈魚(yú)骨胳狀，熟處Cem.

速工具作高速切削刃具■造組織②高耐磨性成足夠數(shù)■的Cem;稱(chēng)一定數(shù),理不能消除，只能型變形破碎，

速銅）有金骨狀共晶?高熱硬性的C溶于A中，以保證M的高硬孩熱處理：等溫遇火，消除內(nèi)應(yīng)力，

④足夠皇性和韌性度。）改善切削，組織準(zhǔn)各。

②加入Cr■提高淬透性最終短處理：1270℃淬火+560℃~

倍的碳化物（Cr2c6）在淬火加580P回火（三次）：若冷處理只需一次

熱時(shí)幾乎所有溶于奧氏體中，增國(guó)火

長(zhǎng)A過(guò)冷的穩(wěn)定性，銅的淬透性。國(guó)火（三次）：消除內(nèi)應(yīng)力

還提高抗★化、脫碳能力消除A/存

③加入W,M。提高熱硬性齒輪鐵刀生產(chǎn)過(guò)程的工藝路線如

（提嘉回火穩(wěn)定性和淤硬性均重下：

要元素）下科一皆造一退火—機(jī)械加工-厚

④加入V提高耐磨性火+回火r噴砂一磨加工一成品。

V形成的碳化物VC（或V4c3）非

常穩(wěn)定，很難溶解，硬度較高

第二部分考試知識(shí)

第一章金屬的機(jī)械性能（理解）

1.低碳鋼的拉伸圖

2.材料的性能：強(qiáng)度、剛度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度、斷裂韌性。

第二章材料的構(gòu)成和內(nèi)部構(gòu)造特性

1.掌握概念（名詞解釋?zhuān)?/p>

固溶體、固溶強(qiáng)化、枝晶偏析、A、F、P、Fe3C；

2合金中的基本相構(gòu)造：固溶體和金屬間化合物

⑴固溶體：產(chǎn)生品格畸變，增長(zhǎng)晶體位錯(cuò)移動(dòng)的阻力，使滑移變形難以進(jìn)行，使金履得到強(qiáng)化。

⑵金K化合物：熔點(diǎn)、硬度高、脆性大。碳鋼中的FS3C。對(duì)鋼的強(qiáng)度和耐磨性有重要的作用。

⑶金屬化合物對(duì)固溶體墓體的強(qiáng)化作用：

彌散硬化：當(dāng)金屬間化合物以極小的粒子均勻分布在固溶體基體上一般能提高合金的強(qiáng)度、硬度以及

耐磨性，但會(huì)減少合金的塑性和韌性。

3.掌握鐵碳相圖基本知識(shí)：

⑴對(duì)的填寫(xiě)鐵

碳相圖的相構(gòu)成物

相圖

⑵兩條水平線是什么線，能寫(xiě)出反應(yīng)式，解釋共晶、共析反應(yīng)。

表2-1勻晶、共晶地相圖的特征

相圖類(lèi)型和圖特征反應(yīng)式說(shuō)明

Ag品Aa一種液相變溫過(guò)程中轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N固相

恒溫下,一種成分的液相同時(shí)結(jié)晶出

共晶

共>兩種不同成分的新固相

晶恒溫下，一種成分的固相同時(shí)析出

恒溫

共析Ye-----?/+Bd

兩腫不同成分的新面相

0）對(duì)的填寫(xiě)鐵碳相圖的組織構(gòu)成物相圖

第3章工程材料成型過(guò)程中的行為與性能變化

掌握概念：冷加工、熱加工、答復(fù)、再結(jié)晶，加工硬化

t掌握金屬的凝固

⑴純金震的結(jié)晶：由晶核的形成和長(zhǎng)大這兩個(gè)基本過(guò)程構(gòu)成；晶核的形成：存在有兩種方式，即自發(fā)

形核和非自發(fā)形核；晶體長(zhǎng)大的形態(tài)：有平面推進(jìn)、樹(shù)枝狀生長(zhǎng)兩種；金屬結(jié)晶過(guò)程缺陷的產(chǎn)生：縮孔和

疏松，液體供應(yīng)不充足，最終凝固的樹(shù)枝晶之間的間隙不能被填滿，將形成縮孔和疏松等缺陷。

⑵合金結(jié)晶的特點(diǎn)：合金結(jié)晶時(shí)有相的變化、成分變化，有成分偏析，它將引起鑄件力學(xué)性能惡化和

抗腐蝕性能減少。

⑶晶粒大小和控制：控制過(guò)冷度、加入形核劑、機(jī)械措施（振動(dòng)與攪拌）

2掌握鑄造過(guò)程中的材料行為及性能變化

⑴鑄錠組織：表面細(xì)晶粒層、柱狀晶粒層、中心等軸晶粒區(qū)

⑵鑄錠構(gòu)造中重要的缺陷。

①縮孔與縮松

集中的縮孔：金屬凝固時(shí)體積要收縮，假如得不到液體的補(bǔ)充，就會(huì)形成縮孔。

縮松（分散性縮孔）：樹(shù)枝晶結(jié)晶時(shí)不能保證液體的補(bǔ)給而在枝晶間和枝晶內(nèi)形成細(xì)小而分散的縮孔。

②氣孔

③非金屬夾雜物

外來(lái)非金屬夾雜物由冶煉、澆鑄過(guò)程中爐襯、型壁材料等脫落進(jìn)入鑄錠帶來(lái)；

金JR內(nèi)部多種化學(xué)反應(yīng)生成，非金屬夾雜物很大的脆性，破壞金屬晶體的持續(xù)性，增進(jìn)裂紋的萌生和

擴(kuò)展減弱金屬的機(jī)械性能。

④成分偏析

枝晶偏析（微觀偏析）：局限于一種或幾種晶粒尺寸范圍內(nèi)的偏析?？捎脭U(kuò)散退火的措施來(lái)消除

宏觀偏折（或域偏析）：同一鑄件中，表面和中心、上層和下層的化學(xué)成分也也許存在不均勻,這種

較大尺寸范圍內(nèi)出現(xiàn)的偏析。

消除枝晶偏析：擴(kuò)散退火或均勻化退火T把有枝晶偏析的合金加熱到高溫，長(zhǎng)時(shí)間保溫，使固溶體中

原子充足擴(kuò)散,以到達(dá)成分的均勻化。

3.掌握冷塑性變形過(guò)程中的材料行為及性能變化

冷塑性變形對(duì)金屬組織與性能的影響

冷塑性變形金屬加熱時(shí)組織與性能的變化

4.掌握熱塑性變形過(guò)程中的材料行為及性能變化

金屬的熱加工和冷加工

熱塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響

第4章改善材料性能的熱處理、合金化及改性

1掌握概念：P、S、T、B、M、Sea、T