工程材料总复习知识点

《工程材料总复习知识点》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

第二章材料的性能一、1）弹性和刚度弹性：为不产生永久变形的最大应力，成为弹性极限刚度：在弹性极限范围内，应力与应变成正比，即：比例常数E称为弹性模量，它是衡量材料抵抗弹性变形能力的指标，亦称为刚度。2）强度屈服点与屈服强度是材料开始产生明显塑性变形时的最低应力值，即：3）疲劳强度：表示材料抵抗交变应力的能力，即：脚标r为应力比，即：对于对称循环交变应力，r=—1时，这种情况下材料的疲劳代号为4）裂纹扩展时的临界状态所对应的应力场强度因子，称为材料的断裂韧度，用KIC表示二、材料的高温性能：1、蠕变的定义：是指在长时间的恒温下、恒应力作用下，即使应力小于该温度下的屈服点，材料也会缓慢的产生塑性变形的现象，而导致的材料断裂的现象称为蠕变断裂2、蠕变变形与断裂机理：材料的蠕变变形主要通过位错滑移、原子扩散及晶界滑动等机理进行的；而蠕变断裂是由于在晶界上形成裂纹并逐渐扩展而引起的，大多为沿晶断裂。3、应力松弛：指承受弹性变形的零件，在工作中总变形量应保持不变，但随时间的延长而发生蠕变，从而导致工作应力自行逐渐衰减的现象4、蠕变温度：指金属在一定的温度下、一定的时间内产生一定变形量所能承受的最大应力5、持久强度：指金属在一定温度下、一定时间内所能承受最大断裂应力第三章：金属结构与结晶三种常见金属晶格：体心立方晶格，面心立方晶格、密排六方晶格晶格致密度和配位数晶面和晶向分析1、晶面指数2、晶向指数3、晶面族和晶向族4、晶面和晶向的原子密度第四章：二元合金相图（计算组织组成物的相对含量及相的相对量）1、二元合金相图的建立2、二元合金的基本相图1）匀晶相图（枝晶偏析：由于固溶体一般都以树枝状方式结晶，先结晶的树枝晶轴含高熔点的组元较多；后结晶的晶枝间含低熔点组元较多，故把晶内偏析又称为枝晶偏析）2）共晶相图3）包晶相图4）共晶相图3、铁碳合金铁碳合金基本相1）铁素体2）奥氏体3）渗碳体4）石墨第五章金属塑性变形与再结晶1、单晶体塑性变形形式1）滑移2）孪生2、加工硬化：随着变形程度的增加，金属的强度、硬度上升而塑性、韧性下降，即为冷变形强化，也称加工硬化。3、铁的最低再结晶温度为4500C,故即使它在4000C的加工变形仍应属于冷变形；铅的再结晶温度在00C以下，故它在室温的加工变形为热变形第六章：金属热处理及材料改性1、本质粗晶粒钢：对于碳素钢，奥氏体晶粒随加热温度升高会迅速长大，这类钢称为本质粗晶粒钢2、马氏体类型的转变1）马氏体组织形态和性能：马氏体组织形态主要有两种基本类型：一种是板条状马氏体，也称低碳马氏体；另一种是在片状马氏体，也称高碳马氏体。2）马氏体性能：马氏体塑性韧性主要取决于碳的过饱和度和亚结构。低碳板条状马氏体的韧性塑性相当好。3、过冷奥氏体连续转变 曲线图CCT曲线与TTT曲线比较：共析钢和过共析钢连续冷却时，由于贝氏体转变孕育期大大增长，因而有珠光体转变区而无贝氏体转变区。4、钢的退火和正火1）完全退火（15#钢板）2）球化退火（片状Fe3C的T10的钢环）3）等温退火（锻造过热60#钢坯）4）均匀化退火（扩散退火）（成分偏析20Cr钢）5）去应力退火（2G270——500的铸造齿轮）5、钢的淬火1）钢淬火工艺加温温度的确定：对于亚共析钢，淬火温度为Ac3以上30——500C对于共析钢和过共析钢，淬火温度为Ac1以上30——500C6、钢的淬透性：是指奥氏体化后钢在淬火时获得马氏体的能力，它是钢主要热处理性能。(与工件大小无关)淬硬性也叫可硬性，它是指钢在正常淬火条件下，所能达到的最高硬度（与碳质量分数有关）7、钢的回火1）回火稳定性：淬火钢在回火时抵抗强度硬度下降的能力2）回火脆性：在某些温度范围内回火时会出现冲击韧性下降的现象8、钢的表面淬火：电流频率越高，加热深度越浅，淬火后工件淬硬层越薄。第七章合金钢1、合金渗碳钢1）主要用于制造变速齿轮、内燃机上凸轮轴，活塞销（承受强烈摩擦磨损和交变应力以及冲击载荷）2）性能特点：钢件经渗碳、淬火和低温回火后，表面具有较高的硬度和耐磨性、心部具有足够的强度和韧性。3）化学成分的特点：含碳量：0.1——0.25%；合金元素：其中CrMnNiB的作用是提高钢的淬透性，MoWVTi的作用是为了细化晶粒、抑制钢件在渗碳时发生过热。4）20CrMnTi合金渗碳钢制造的汽车变速齿轮为例下料毛坯制造正火加工齿形局部镀铜（防渗碳）渗碳预冷淬火低温回火喷丸磨齿（精磨）表面：回火马氏体+残余奥氏体+碳化物中心：铁素体+细珠光体+低碳回火马氏体锻造：为齿轮毛坯内部获得正确的流线分布和提高组织致密度正火：为了改善锻造组织和调质硬度（170——210HB）以利切削加工渗碳后：其心部具有高强度和足够冲击韧性的良好配合。喷丸：清除氧化皮，使表面光洁，使零件表层压应力进一步增大，有利于提高疲劳强度精磨：提高齿面光洁度40CrNiMoA下料锻造正火粗加工调质精加工表面淬火退火（或正火）作为预先热处理，其主要目的是为了改善锻造组织，细化晶粒，有利于切削加工，并为随后调质处理做好组织准备2、合金调质钢1）合金调质钢应具备较高淬透性，调质处理后具有较高强度与良好的塑性及韧性的配合，即良好的综合力学性能。2）化学成分的特点：含碳量：一般为0.3%——0.5%，合金元素：主加合金元素CrMnNiSiB等，可提高淬透性，固溶强化铁素体；辅加元素WMoV提高回火稳定性。MoW还能减轻或防止第二类回火脆性，V能细化晶粒3、热处理特点1）预备热处理2）最终热处理：调质钢调质处理后的组织为回火索氏体，具有良好的综合力学性能。4、合金刀具钢化学成分的特点1)低合金刀具钢：含碳量0.9%——1.1%主加元素CrMnSi，目的是提高淬透性和回火稳定性2）高速钢：加入Cr，提高淬透性，空冷可获得马氏体组织。以W18Cr4V钢盘形齿轮铣刀生产过程为例：下料锻造退火机械加工淬火+回火喷砂磨加工成品（W6Mo5Cr4V2、W18Cr4V三次回火目的）锻造：高速钢铸态组织中有大量的莱氏体，只能以锻造方法将其击碎。W18Cr4V钢淬火温度为1270—— 12800C，淬火温度之所有这么高是因为其热硬性主要取决于马氏体中的合金元素的含量，即高温加热时溶入奥氏体中的合金元素量。温度越高溶于奥氏体中的合金元素的量也越多。进行三次回火是因为W18Cr4V钢在淬火状态约有25%左右的残余奥氏体，一次回火难以消除，经三次回火后即可以使残余奥氏体减至最低量，后一次回火还可以消除前一次回火由于奥氏体转变为马氏体而产生的内应力。5、不锈钢1)马氏体不锈钢随着钢中含碳量增多，其强度、硬度以及耐磨性提高，但腐蚀性下降Cr12MoV钢中平均含铬量虽大于11.7%，但由于其含碳量很高，所有基体中的含铬量远低于11.7%，因而Cr12MoV不属于不锈钢。2)奥氏体不锈钢Cr主要作用是产生钝化，阻碍阳极反应，增加耐蚀性。钢中加入TiNb可优先形成TiCNbC，抑制(Cr,Fe)23C6在晶界析出，以防止晶间腐蚀（由于晶界“贫铬”而遭受电化学腐蚀的现象）第八章铸铁一、由于热处理只能改变灰口铸铁的集体组织，而不能改变其石墨片的存在状态，故可利用热处理来提高灰口铸铁的机械性能的效果并不大。可锻铸铁其实不可锻造二、生产球磨铸铁的方法是对铁液进行球化处理和孕育处理第九章有色金属一、实际生产中采用时效硬化现象来提高铝合金的强度。二、黄铜：1）（分为普通和特殊黄铜）普通黄铜：当锌的质量百分数小于30%——32%时，强度和塑性都随着锌的质量分数增加而提高；当超过32%时因组织β`相的出现，塑性开始下降，但强度还在提高。2）、α黄铜又称单相黄铜，其中H70、H68又称三七黄铜，由于它强度较高，塑性特别好，大量用作枪弹壳和炮弹筒，有“弹壳黄铜”之称。3）、α+β`黄铜又称两相黄铜，其中H60、H59用于制造散热器、水管、油管、弹簧等。三、钛合金1)钛合金中元素分类：（不作要求）α稳定元素：提高钛的β转变温度的元素，如Al中性元素:对钛的β转变温度影响不明显的元素，对α相起固溶强化作用，如锆合SnMgβ稳定元素：降低钛的β转变温度的元素，如钼铌锰铬，2）钛合金的分类及特点α钛合金：室温强度低于β钛合金和α+β钛合金，但高温（500——6000C）强度比后两种钛合金高β钛合金α+β钛合金第十章非金属材料一、聚四氟乙烯应用广泛二、高分子材料主要包括合成树脂、合成塑胶、和合成纤维三大类。三、陶瓷：主要分为普通陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷。四、常用复合材料1）玻璃纤维复合材料：第二次世界大战期间出现了用玻璃纤维增强工程塑料的复合材料2）热固性玻璃钢3）碳纤维复合材料第十一章工程材料的选用一、失效的形式1)变形失效2）断裂失效3）表面损伤失效二、失效的原因1）设计失误引起的失效2）材料引起的失效3）加工引起的失效4）装配使用不当引起的失效第十二章铸造一、液态合金的充型能力：液态合金充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力。二、合金的流动性：共晶成分合金的凝固温度温度最低，相对来说，合金过热度大，推迟了合金的凝固，故流动性最好。三、浇注条件1）浇注温度：浇注温度升高，合金的黏度下降，且因过热度高，合金在铸型中保持流动的时间长，故充型能力强。 2）充型压力：增加直浇道的高度，可有效提高充型能力，压力铸造、低压铸造、和离心铸造充型能力强。四、铸件的凝固方式1）逐层凝固糊状凝固中间凝固顺序凝固同时凝固所谓顺序凝固，是采用各种工艺措施，是铸件各部分按规定方向从一部分到另一部分逐渐凝固，通常是向冒口方向凝固。顺序凝固使各部分的温度差增大，促进变形和裂纹倾向，因此，它主要用于必须补缩的场合，如铝青铜、铝硅合金和铸钢件等。同时凝固：　铸件相邻各部位或铸件各处凝固开始及结束的时间相同或相近，甚至是同时完成凝固过程，无先后的差异及明显的方向性，称作同时凝固。主要用于普通灰口铸铁，锡青铜等。2）缩孔与缩松：液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补足，则在最后凝固的部位出现一些孔洞。容积较大的称为缩孔，容积细小且分散的叫缩松。五、特种铸造1、熔模铸造：也称“失蜡铸造”或“精密铸造”。其工艺如下：1）蜡模制造：压型制造，蜡模的压制，蜡模的组装2）结壳：浸涂料，撒砂，硬化3）脱模：脱模，焙烧和造型，4）浇注，落砂和清理熔模铸造最适于高熔点合金精密铸件的成批、大量生产。主要适用于形状复杂，难以切削加工的小零件。六、铸件的外形设计1、设计凸台、筋条等突起部分时尽量不要妨碍起模2、尽量减少分型面数3、避免外形侧凹4、应尽量使分型面平直5、应有结构斜度内腔设计：1、尽量不用活或少用型芯2、应利于型芯的固定和排气3、清砂方便第十三章压力加工一、金属的可锻性（锻造性能）是衡量材料经历压力加工的难易程度的工艺性能。其优劣常以塑性和变形抗力综合衡量。二、金属的变形规律1）体积不变规律2）最小阻力定律三、自由锻对于大型铸件，自由锻是唯一方式。自由锻在重型机械制造中有特别重要的作用P325四、板料冲压：1、设计落料模时，应先按照落料件确定凹模刃口尺寸，取凹模做设计基准件，然后根据间隙Z确定凸模尺寸（即用缩小凸模刃口尺寸来保证间隙值）2.、变形工序：拉深系数（m=d/D）越小，表明拉深件直径越小，变形程度越大，坯料被拉入凹模越困难。拉深系数应该一次比一次略大，总拉深系数等于每次拉深系数的乘积。第十四章焊接一、焊接方法1、熔化焊2、压力焊3、钎焊（软钎焊广泛应用于受力不大的电子、电器仪表等工业）二、焊条：结构钢焊条可分为酸性焊条（抗裂性差）碱性焊条（对油污铁锈敏感，工艺性差）三、焊接接头（包括焊缝金属和热影响区）热影响区：1）熔合区位：成分及组织极不均匀，强度下降，塑性很差，是产生裂纹及局部脆性破坏的发源地。2）过热区：形成过热组织，使塑性大大降低，冲击韧性值下降25%——75%左右。3）正火区：冷却后得到均匀细小的铁素体和珠光体组织，其力学性能优于母材。4）部分相变区：只有部分组织发生转变，冷却后组织不均匀，力学性能差。四、熔化焊中的电渣焊：（重型机械，制造大型铸—焊或锻—焊联合结构）五、焊缝的布置：1）焊缝位置应方便焊接操作2）焊缝应尽量分散布置，避免密集和交叉焊缝。3）焊缝布置应尽量对称。4）焊缝布置应避开最大应力和应力集中位置5）焊缝布置应避开机械加工表