2020机械工程材料总复习.docx

机 械 工 程 材 料 复 习 第一部分 基本知识 一、概述 1.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。 2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： 1?材料的性能： 使用性能：机械性能（刚度、弹性、强度、塑性、硬度、冲击韧性、 疲劳强度、断裂韧性）； 工艺性能：热处理性能、铸造性能、锻造性能、机械加工性能等。 2?材料的晶体结构的性能：纯金属、实际金属、合金的 结构（第二章）； 纯金属：体心立方（-Fe ）、面心立方（-Fe ）,各向异性、强度、硬度 低；塑性、韧性高 实际金属：晶体缺陷（点：间隙、空位、置换；线：位错；面：晶界、 压晶界）-各向同性；强度、硬度增高；塑性、韧性降低。 我1-2 宾杯鼻届的懾怵结简特征 主愛幣式 对材料性協的膜响 点峽陪 U静原子 主艮力■式 Z陷 刃塑位肅丄 加工址化?血溶議化+殊散宣比 面诀陷 晶界 轴静世、囲护熔点低、哲圧髙?细搐盘化 合金：多组元、固溶体与化合物。力学性能优于纯金属。 单相合金组织： 合金在固态下由一个固相组成 ；纯铁由单相铁素体组成 。 多相合金组织： 由两个以上固相组成的合金。 多相合金组织性能： 较单相组织合金有更高的综合机械性能，工程实际 中多采用多相组织的合金 。 3?材料的组织结构与性能 ⑴。结晶组织与性能：F、P、A、Fe3G Ld; 1）平衡结晶组织 平衡组织： 在平衡凝固下， 通过液体内部的扩散、 固体内部的扩散以 及液固二相之间的扩散使使各个晶粒内部的成分均匀，并一直保留到室温。 2） 成分、组织对性能的影响 硬度（HBS）:随C%!,硬度呈直线增加，HBS值主要取决于组成相f63C 的相对量。 抗拉强度（b） : C%v 0.9%范围内，先增加，C% 0.9?1.0 %后，b值 显着下降。 钢的塑性（）、韧性（ak）: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 （去应力退火）：强度和硬度略有下降，塑性略有提高。 电阻和内 应力等理化性能显着下降 再结晶： 形成细小的等轴晶粒。加工硬化消失，金属的性能全部恢复。金 属的强度和硬度明显J,而塑性和韧性显着f,性能完全恢复到变形前的水 平。 ⑶。热处理组织与性能 1） 贝氏体的机械性能 ： 上贝氏体 ：铁素体片较宽．塑性变形抗力较低；同时,渗碳体分布在铁 素体片之间,容易引起脆断．因此, 强度和韧性都较差 。 下贝氏体 ：铁素体针细小,碳化物分布均匀,所以 硬度高,韧性好,综 合机械性能好。 2） 马氏体的形态及机械性能 .板条马氏体（又称位错马氏体。）：碳含量V 0.23 %; 机械性能 ：不存在显微裂纹,淬火应力小,强度高,塑性、韧性好。 .针状马氏体：碳含量〉1.0 %;（显微镜下呈针状） 机械性能：存在大量显微裂纹，较大的淬火应力，塑性和韧性均很差； .混合组织马氏体：碳含量在0.23 %一 1.0 %之间时.为板条和片状 马氏体的混合组织。 .马氏体的硬度，含碳最增加，硬度升高.含碳量达到0.6 %以后，其 硬度的变化趋于平缓。 合金元素对钢中马氏体的硬度影响不大。 3）回火组织与性能 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 ) 保持咼硬度，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 过饱和 +碳化物（FexC ） 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 f,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、