机械工程材料复习

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1、机械工程材料复习机械工程材料复习第一部分基本知识一、概述⒈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。⒉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。2）成分、组织对性能的影响①硬度(HBS)：随C﹪↑,硬度呈直线增加，HBS值主要取决于组成相的相对量。②抗拉强度()：C﹪＜0.9%范围内，先增加，C﹪＞0.9～1.0％后，值显著下降。③钢的塑性()、韧性()：随着C﹪↑,呈

2、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Page17of17机械工程材料复习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、

3、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著下降再结晶：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↓，而塑性和韧性显著↑，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

4、度高，韧性好，综合机械性能好。2)马氏体的形态及机械性能①．板条马氏体（又称位错马氏体。）：碳含量＜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。②．针状马氏体：碳含量＞1.0％；（显微镜下呈针状）Page17of17机械工程材料复习机械性能：存在大量显微裂纹，较大的淬火应力，塑性和韧性均很差；③．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。④．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。⑤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

5、低温回火150~250回火M（M’）保持高硬度，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()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↑，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、韧性、良好综合机械性能，优于正火得到的组织。中碳钢、重要零件采用。多边形F+粒状Fe3C⒋材料组织结构变化实现的性能强化：第二相强化：硬而脆的化合物（Fe3C），若呈网状分布：则使强度、塑性下降；Page17of17机械工程材料复习若呈球状、粒状（球墨铸铁）：使韧性及切削加工性提高；呈弥

6、散分布于基体上：使强度、硬度增加，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：强度、硬度提高，而塑性、韧性有所下降。三、材料热处理、合金化与性能⒈改善材料成形加工组织与性能的热处理工艺（预先热处理）⑴退火：完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火和去应力退火退火：加热＋保温＋缓冷获得接近平衡状态组织。退火目的：改善铸、锻、焊粗大不均匀的组织，降硬度，提高塑性，改善冷加工工艺性。消除成分不均匀，内应力。1）完全退火（加热Ac3＋（20～30℃）温度，保温、缓冷组织：P+F目的：①细化，均匀化粗大、的原始组织；②降低硬度→切削性↑；③消除内应力；消除组织缺陷；应用：（C%

7、=0.3～0.6%）亚共折钢，共析钢和合金钢铸、锻、轧2）球化退火加热Ac1＋（10～30℃），保温、缓冷（或Ar1－（20～30℃）等温）应用：过，共析钢、高碳合金钢组织：球状P（F+球状Cem）目的：①Fe3CII及Fe3C共析球化→HRC↓，韧性↑→切削性↑②为淬火作准备；球化退火前，正火处理，消除网状碳化物，以利于球化进行。3）扩散退火加热1050～1150℃，保温10～20h,冷却：炉冷组织：P+F或P+Fe3CII目的：消除偏析后果：粗晶、魏氏组织、带状组