02189机械制造基础自学考试复习资料全

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1、.....第1章金属材料基本知识1.1金属材料的力学性能力学性能是指材料在各种载荷作用下表现出来的抵抗力。主要的力学性能指标有强度、塑性、硬度、冲击韧度、疲劳强度等。1.1.1强度强度是金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。根据载荷作用方式的不同，强度可分为抗拉强度（σb）、抗压强度（σbc）、抗弯强度（σbb）和抗剪强度（σt）等抗拉强度指标是通过金属拉伸试验测定。1)拉伸曲线①弹性变形阶段。②屈服阶段。③均匀塑性变形阶段。④缩颈阶段。强度指标常用的强度指标有屈服点和抗拉强度。①屈服点它是拉伸过程中，载荷不增加，试样还继续

2、发生变形的最小应力。②抗拉强度它是金属材料在拉断前所能承受的最大应力。•当零件在工作时所受应力σ<σe时，材料只产生弹性变形；当σe<σ<σS时，材料除产生弹性变形外，还产生微量塑性变形；当σS<σ<σb时，材料除产生弹性变形外，还产生明显塑性变形；当σ>σb时，零件产生裂纹，甚至断裂。1.1.2塑性塑性是金属材料在载荷作用下产生塑性变形而不断裂的能力，指标也是通过拉伸试验测定。常用塑性指标是断后伸长率和断面收缩率①断后伸长率是指拉伸试验拉断后，标距长度的相对伸长值。②断面收缩率是指拉伸试样拉断后试样截面积的收缩率。1.1.3硬度硬

3、度是指金属材料抵抗外物压入其表面的能力，即金属材料抵抗局部塑性变形或破环的能力。1）布氏硬度将一定直径的压头，在一定的载荷下垂直压入试样表面，保持规定的时间卸载，压痕表面所承受的平均应力值称为布氏硬度。以HB表示。①当试验压头为淬硬钢球时，硬度符号为HBS，适于测量布氏硬度小于450的材料。②当试验压头为硬质合金钢球时，硬度符号为HBW，适于测量布氏硬度小于650的材料。③HBS或HBW之前的数字为硬度值。2）洛氏硬度用规定的载荷，将顶角为120º学习参考.....的圆锥形金刚石压头或直径为1.588ｍｍ的粹火钢球压入金属表面，取其

4、压痕深度计算硬度的大小，这和硬度称为烙氏硬度HR。①HRA主要用于测量硬质合金，表面淬火钢等。②HRB主要用于测量软钢、退火钢、铜合金等。③HRC主要用于测量一般淬火钢件。1）维氏硬度用49～981N的载荷，将顶角为136º的金刚石四方角锥体压头压入金属表面，以其压痕面积除载荷所得的商称为维氏硬度HV。1.1.4冲击韧度　　　　　冲击韧度是金属材料抵抗冲击载荷作用而不破环的能力，通常用一次摆锤冲击试验来测定1.1.5疲劳强度许多机械零件，例如轴、齿轮、轴承、弹簧等，在工作中承受的是交变载荷。在这种载荷作用下，虽然零件所受应力远低于材

5、料的屈服点，但在长期使用中往往会突然发生断裂，这种破环过程称为疲劳强度。1.2金属与合金的晶体结构和结晶1.2.1金属的晶体构造1）晶体与非晶体自然界的固态物质，根据原子在内部的排列特征可分为晶体与非晶体。固态下原子在物质内部作有规则排列，即为晶体固态下物质内部原子呈无序堆积状况，即为非晶体2）晶格与晶胞为了形象地描述晶体内部原子排列的规律，将原子抽象为几何点，并用一些假想连线将几何点在三维方向连接起来，这样构成的空间格子称为晶格。晶格中原子排列具有周期性变化的特点，通常从晶格中选取一个能够完整反映格特征的最小几何单元，称为晶胞。2

6、）三种典型的金属晶格类型①体心立方晶格②面心立方晶格③密排六方晶格1..2.2金属的结晶金属的结晶一般是指金属由液态转变为固态的过程。1）纯金属的冷却曲线。原理的在液态纯金属的缓慢冷却过程中，每隔一定时间测量一次温度，直到冷却至室温。将测量结果绘制在温度一时间坐标上，便得到纯金属的冷却曲线，即温度随时间而变化的曲线。2）结晶过程①晶核的形成学习参考.....a.在过冷度存在的条件下，依靠产生微细小晶体形成晶体过程，称为自发形核。b.在实际金属中常有杂质的存在，这种依附于杂质或型壁而形成晶核的过程，称为非自发形核。c.自发形核和非自发

7、形核在金属结晶时是同时进行的，但非自发形核常起优先和主导作用。②晶核的长大晶核形后，会吸附其周围液态中的原子，不断长大。晶核长大使液态金属的相对量逐渐减少。3）晶体缺陷晶体缺陷按其几何形态特征分为三类：①点缺陷：最常见的点缺陷有空位、间隙原子、置换原子等。②线缺陷：线缺陷主要指的是位错。③面缺陷：通常指的是晶界和亚晶界。4）晶粒大小及其控制为了细化晶体粒，改善其性能，常采用以下方法。①增加过冷度。形核率和长大速率都随过冷度增大而增大。②变质处理。在液态金属结晶前加入一此细小变质剂，使结晶时形核率N增加，而长大速率G降低，这种细化晶粒

8、方法称为变质处理。1.2.3　合金的晶体结构1）合金的基本概念　①合金：一种金属元素与其他金属或非金属元素，经熔练、烧结或与其他方法结合具有金属特性的物质，称为合金。②组元：组成合金的最基本的独立物质称为组元。③合金系：由两个或两个以