1、工程材料課程總復習第1頁第1頁使用性能工藝性能純金屬合金工業用鋼有色金屬及其合金鑄鐵結晶塑性變形熱處理第2頁第2頁第一章 金屬材料機械性能復習本章為概述，復習以前學過相關金屬力學性能、物理性能、化學性能相關知識。要求掌握關于金屬材料性能基本表示辦法動載、靜載、沖擊、周期性交變載荷、高溫及其它硬度測量及表示辦法復習機械工程材料第3頁第3頁使用性能 1.力學性能剛度：材料抵抗彈性變形能力。指標：彈性模量E強度：材料抵抗變形和破壞能力。指標：b、s、0.2、-1塑性：材料斷裂前承受最大塑性變形能力。指標：、硬度：材料抵抗局部塑性變形能力。指標：HB、HRC沖擊韌性：材料抵抗沖擊破壞能力。指標：k斷裂

2、韌性：材料抵抗內部裂紋擴展能力。指標：K1C 2.化學性能：材料化學穩定性，包括耐蝕性和抗氧化性 3.耐磨性：材料抵抗磨損能力。第4頁第4頁工藝性能鑄造性能：液態金屬流動性、填充性、收縮率、偏析傾向。鑄造性能：成型性與變形抗力。切削性能：對刀具磨損、斷屑能力及導熱性。焊接性能：產生焊接缺點傾向。熱處理性能：淬透性、耐回火性、二次硬化、回火脆性等。第5頁第5頁第一章練習1.金屬材料機械性能指標主要有那幾項？（定義，如什么叫強度，什么叫剛度，強度、硬度、剛度之間關系及與組織關系）2.慣用測量硬度辦法有幾種？其應用范圍如何？（如淬火鋼、表面化學熱處理件、軟材料、硬材料用什么辦法測硬度） 3.有一碳鋼

3、制支架剛性不足，有些人要用熱處理強化辦法；有些人要另選合金鋼；有些人要改變零件截面形狀來處理。哪種辦法合理？為何？4.由拉伸試驗能夠得出哪些力學性能指標？在工程上這些指標是如何定義？ 復習機械工程材料第6頁第6頁第二章 晶體結構與結晶復習本章從金屬鍵原子結合方式出發，簡樸簡介金屬宏觀性能與微觀結構之間關系以及金屬晶體形成過程。目的要求：建立金屬晶體概念，區別晶體與非晶體，單晶體與多晶體；定性闡明金屬鍵與金屬特性之間關系；熟悉金屬中常見三種金屬晶體結構及其特性參數，建立金屬中多型性概念；理解實際金屬晶體結構，金屬晶體缺點類型理解金屬結晶基本過程復習機械工程材料第7頁第7頁純金屬晶體結構 抱負金屬

4、晶體、晶格、晶胞、晶面(晶面族)、晶向(晶向族)典型金屬晶體結構，晶向（面）指數 實際金屬多晶體結構：晶粒、晶界晶體缺點：點缺點、線缺點、面缺點、體缺點 細晶強化通過細化晶粒來提升強度、硬度和塑性、韌性辦法第8頁第8頁三種常見純金屬晶體結構Mg、Zn-Fe、Ni、Al-Fe、Cr、W常見金屬31212滑移系底面對角3 3 2滑移方向六方底面1111 41106滑移面0.740.740.68致密度12 128配位數6 42原子個數原子半徑a、caa晶格常數密排六方面心立方體心立方第9頁第9頁第二章練習1.晶體與非晶體定義及最主線區別。 2.簡述金屬常見三種晶體結構基本特點。 3.晶體缺點有哪些？

5、 4.過冷度與冷卻速度有何關系？為何金屬結晶一定要有過冷度？它對晶粒大小有何影響？5.在實際應用中，細晶粒金屬材料往往含有較好常溫力學性能。結晶過程中如何細化晶粒？6.慣用純金屬Fe、Cu、Al室溫下晶體結構是什么？固態Fe有 幾種同素異構體？7. 液態金屬結晶基本過程以及典型鑄錠組織是什么？復習機械工程材料第10頁第10頁第三章復習第三章金屬塑性變形與再結晶 簡介金屬塑性變形基本概念，主要變形方式，加工硬化本質與實際意義。 目的要求：理解金屬變形主要方式滑移主要特點；結識多晶體金屬塑性變形特點，晶界與晶粒位向對塑性變形影響；加工硬化現象及其在實際中意義；再結晶概念與應用冷、熱加工區別復習機械

6、工程材料第11頁第11頁第三章練習1.與單晶體塑性變形相比較，闡明多晶體塑性變形特點以及影響多晶體塑性變形主要原因。 2.金屬塑性變形后組織和性能會有什么改變？變形強化 3.用一根冷拉鋼絲繩吊裝一大型工件入爐，并隨工件一起加熱至1000 ，當出爐后再次吊裝工件時，鋼絲繩斷裂，為何？ 4.為何鑄造合金常選取靠近共晶成份合金、要進行壓力加工合金常選取單相固溶體成份合金？ 5. 影響金屬再結晶后晶粒大小主要原因是什么？6. 再結晶溫度是如何定義，又受什么原因影響？7. 金屬鑄件可否通過再結晶退火細化晶粒？復習機械工程材料第12頁第12頁第四、五章復習第四章 二元合金 簡介合金相結構概念，結識二元合金

7、相圖，學會使用杠桿定律。 第五章 鐵碳合金 牢固掌握鐵碳合金中存在各種相和組織，以及它們本質、性質、結構、形成條件。弄清相關合金相結構和組織基本概念；理解合金相結構分類，固溶體與化合物區別；學會分析二元合金相圖，正確標注相圖各區域相和組織，正確應用杠桿定律計算平衡相和組織相對量；理解非平衡結晶特點和各種偏析初步掌握相圖與合金性能之間定性關系復習機械工程材料第13頁第13頁合金晶體結構 基本概念合金、合金系、相、組織、狀態 合金相結構固溶體 固溶強化金屬化合物 金屬化合物形態（基體、晶界網狀、晶內片狀、顆粒狀）對性能影響 彌散強化 純金屬結晶結晶條件(過冷)、結晶基本過程(形核、長大) 純金屬固

8、態相變：同素異構轉變第14頁第14頁合金相圖 二元合金相圖 勻晶L 共晶L+ 共析 + 包晶L+杠桿定律：只適合用于兩相區枝晶偏析、比重偏析、包晶偏析鐵碳合金相圖分析 合金中固態相變 固溶體轉變：AF 共析轉變：AP(F+Fe3C) 二次析出：AFe3C 奧氏體化 過冷奧氏體轉變 固溶處理+時效第15頁第15頁第四、五章練習1.分析含碳量為0.20%，0.40%，0.8%鐵碳合金從液態緩冷到室溫時結晶過程和室溫組織，分別計算含碳0.40%鐵碳合金在室溫下相相對量和組織相對量。 2.何謂相組成物和組織組成物？請舉例說明之 。亞共析鋼自高溫遲緩冷卻至室溫其相組成物為FP，這種說法是否正確？3.相、

9、組織，固溶體、化合物定義。 4.鐵碳合金中共有五種不同形態滲碳體，按照形成溫度由高到低寫出他們名稱。5.比較退火狀態下 45 鋼、 T8 鋼、 T12 鋼硬度、強度和塑性高低，簡述原因。復習機械工程材料第16頁第16頁第四、五章練習6.同樣加熱到1000以上，為何鋼能鑄造而鑄鐵不能鑄造？7.簡述鋼分類編號辦法。8.闡明45號鋼成份特點以及室溫平衡組織。按用途分類屬于哪一類鋼，按成份分類又屬于哪一類鋼？典型熱處理方式以及處理后組織是什么？9. 普通碳素結構鋼如何編號？Q235表示什么含義？10.碳含量對鋼強度、硬度、塑形如何影響？11.碳素工具鋼適合做什么零件？12.熟悉鐵碳相圖，并理解含碳量與

10、機械性能關系復習機械工程材料第17頁第17頁第六章 鋼熱處理復習熱處理原理部分 以C曲線為中心，以鋼化學成份，組織結構轉變與性能間關系為主線。即：鋼在加熱時奧氏體形成，鋼在冷卻使過冷奧氏體轉變熱處理工藝部分 主要是正確選擇熱處理工藝辦法和參數。熟記各種熱處理定義、目的、辦法、適應范圍理解鋼中常見組織本質及其金相形態與性能特性復習機械工程材料第18頁第18頁熱處理工藝工藝目的加熱溫度組織退火1.調整硬度,便于切削加工2.細化晶粒,為最后熱處理作組織準備亞共析鋼 Ac3+3050共析鋼 Ac1+3050過共析鋼 Ac1+3050 F+P P P球正火1.低中碳鋼同退火2.過共析鋼：消除網狀二次滲碳

11、體3.普通件最后熱處理亞共析鋼 Ac3+3050共析鋼 Ac1+3050過共析鋼 Accm+3050 0.6%C, F+S 0.6%C，S S S淬火取得馬氏體組織亞共析鋼 Ac3+3050共析鋼 Ac1+3050過共析鋼 Ac1+3050 0.5%C, M 0.5%C, M+Ar M+Ar M+Ar+Fe3C粒第19頁第19頁熱處理工藝(續)工藝目的加熱溫度組織回火1.消除內應力，減少變形2.取得所需要性能。低溫回火 150250中溫回火 350500高溫回火 500650 (調質)亞共析,共析鋼：M回過共析鋼:M回+Ar(少)+Fe3C粒 T回 S回表面淬火表面取得馬氏體組織，并取得表硬里

12、韌性能。預備熱處理：調質或正火適合用于中碳鋼 0.40.5%C表面：M回心部： S回(調質) 或F+S(正火)滲碳提升表面含碳量，取得表硬里韌性能。滲碳溫度:900950淬火溫度： 表面Ac1+3050 心部Ac3+3050適合用于低碳鋼 0.10.25%C表面：M回+Ar(少)+Fe3C粒心部：M回+F M回第20頁第20頁第六章練習1.化學熱處理包括那幾種基本過程？慣用化學熱處理辦法有哪幾種？2.T12鋼經淬火后得到什么組織？經退火后得到什么組織？T12鋼淬火后分別在200、400、600回火又得到什么組織？3.鋸條、彈簧和主要軸在淬火后普通分別應進行什么回火熱處理，并簡述理由。 4.試比

13、較索氏體與回火索氏體，馬氏體與回火馬氏體之間，在形成條件、金相形態與性能上主要區別。 5.試述固溶強化、加工硬化和彌散強化強化原理。 復習機械工程材料第21頁第21頁第六章練習6.鋼淬透性是怎樣定義，和淬硬性有什么區分？碳含量對淬透性以及淬硬性影響分別是什么？7.學會使用等溫C曲線和連續冷卻C曲線分析不同熱處理工藝條件下鋼室溫組織。8.鋼表面淬火普通用于什么場合，通常選取什么鋼種，進行怎樣熱處理，最終組織是什么？舉例說明9.鋼化學熱處理普通用于什么場合，通常選取什么鋼種，進行怎樣熱處理，最終組織是什么？舉例說明10.熟悉各種熱處理工藝定義、目標及應用范圍。復習機械工程材料第22頁第22頁第七章

14、 工業用鋼復習理解碳鋼與合金鋼特點，熟悉鋼分類與編號辦法，基本做到從鋼牌號能夠推斷出它屬于哪一類鋼種，大約成份和主要用途；熟悉典型工業用鋼工作條件、性能特點、化學成份、慣用熱處理、典型鋼種及主要用途復習機械工程材料第23頁第23頁典型工業用鋼鋼種C%典型牌號合金元素作用熱處理使用狀態下組織性能用途碳素結構鋼0.4Q195Q235熱軋空冷F+P塑性,焊接性好建筑結構低合金高強度鋼0.2Q345(16Mn)Mn:強化F,增長P,減少脆轉溫度熱軋空冷F+P塑性,焊接性好橋梁,船舶, 容器滲碳鋼0.10.252020Cr20CrMnTiCr,Mn:提升淬透性,強化F,Ti:細化晶粒滲碳+淬火+低溫回火

15、表面：M回+ A (少許)+顆粒狀Fe3C心部：M回+F表硬里韌軸、齒輪調質鋼0.30.54540Cr40CrNiMoCr,Ni:提升淬透性,強化F,Mo:預防第二類回火脆性調質S回良好綜合力學性能軸、齒輪彈簧鋼0.60.90.450.765Mn60Si2MnCr,Mn:提升淬透性,強化F；Si:提升屈強比淬火+中溫回火T回高s/b高-1彈簧第24頁第24頁典型工業用鋼(續)鋼種C%典型牌號合金元素作用熱處理使用狀態下組織性能用途滾動軸承鋼0.951.10GCr15Cr:提升淬透性,耐磨耐蝕性球退+淬火+低溫回火M回+ A(少許)+顆粒狀Fe3C高耐磨高-1足夠ak滾動軸承耐磨鋼1.01.3Z

16、GMn13Mn:形成A組織水韌處理表：M+碳化物心：A高耐磨耐沖擊鏟齒，履帶板碳素工具鋼0.651.35T7T13球退+淬火+低溫回火M回+ A(少許)+顆粒狀Fe3C高硬度高耐磨沖子、絲錐、銼刀低合金工具鋼0.751.59SiCrSi、Cr：提升淬透性球退+淬火+低溫回火M回+ A(少許)+顆粒狀Fe3C高硬度高耐磨低速刃具高速鋼0.71.5W18Cr4VCr:提升淬透性；W、V：提升熱硬、耐磨性鍛、退火、淬火+三次回火M回+ A(少許)+顆粒狀碳化物高熱硬高硬度高耐磨高速刃具第25頁第25頁第七章練習1.簡述鋼分類及編號辦法。2.指出下列鋼號屬于什么鋼？各符號代表什么？Q235、20CrN

17、i、T8、T10A、08Al、16Mn、W6Mo5Cr4V2、Cr12MoV、60Si2Mn。 3.為下列工件選擇適當材料及熱處理辦法 工件：發動機連桿螺栓、發動機排氣閥門彈簧、鏜床鏜桿、壓鑄模、車輛緩沖彈簧、滾動軸承、螺絲刀、高速粗車鑄鐵車刀、普通機床地腳螺栓、拉伸試棒材料：38CrMoAl、40Cr、45、Q235、50CrVA、T7、Gr15、W18Cr4V、60Si2Mn、3Cr2W8V4. 典型零件選材及處理辦法，如機床主軸、機床齒輪、汽車齒輪、鏜床鏜桿等。復習機械工程材料第26頁第26頁第八十章復習鑄鐵 有色金屬及其合金 非金屬材料理解各種材料牌號及特點、主要用途；弄清鑄鐵石墨化過

18、程，掌握鑄鐵石墨形態與性能之間關系；普通理解各種有色金屬及非金屬材料復習機械工程材料第27頁第27頁鑄鐵鑄鐵名稱牌號舉例取得辦法組織熱處理用途灰鑄鐵HT250(最低抗拉強度為250MPa)液態金屬石墨化+孕育處理基體(F、P、F+P) +片狀石墨去應力，消除白口，表面淬火機床床身可鍛鑄鐵KTZ450-06 (最低抗拉強度為450MPa,最低延伸率為6%)白口+石墨化退火基體(F、P) +團絮狀石墨石墨化退火車輪殼，管接頭球墨鑄鐵QT500-7(最低抗拉強度為500MPa,最低延伸率為7%)液態金屬石墨化+球化處理+孕育處理基體(F、P、F+P) +球狀石墨可進行各種熱處理柴油機曲軸第28頁第28頁有色金屬及其合金合金牌號舉例牌號含義性能用途鋁合金LF55號防銹鋁合金耐蝕、塑性好冷成型件LY1111號硬鋁合金強硬度高沖壓模鍛件LC44號超硬鋁合金高強受力大結構件LD77號鍛鋁合金可鍛、耐溫鍛件ZL1022號Al-Si鑄造合金耐蝕,鑄造性好汽缸、活塞ZL2011號Al-Cu鑄造合金