09-10-1机械工程材料总结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“机械工程材料”复习目的

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）。 掌握金属结晶组织、塑性变形组织、热处理组织（退火、正火、淬火、回火、表面热处理）对性能的影响。

掌握常用工业用钢种类及应用｛普通结构钢、优质结构钢（渗碳钢、调质钢）、弹簧钢、工具钢（模具钢、滚珠轴承钢、高速钢）不锈钢、耐热钢、灰铁、球铁、可锻铸铁｝；

具备根据零件的服役条件合理选择和使用材料（轻、中、重载齿轮与轴；弹簧、工具、量具、金具、机床床身、模具、工程结构件、机械结构件）；

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（轻、中、重载齿轮与轴的预先热处理、最终热处理）。

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。

二、材料结构与性能： ⒈材料的性能：

①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）； ②工艺性能：热处理性能、铸造性能、锻造性能、机械加工性能等。

⒉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：强度、硬度低；塑性、韧性高

实际金属：晶体缺陷（点缺陷：间隙、空位、置换；线缺陷：位错；面缺陷：晶界、压晶界）→各向同性；强度、硬度增高；塑性、韧性降低。

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合金：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。

⒊材料的组织结构与性能

⑴。结晶组织与性能：F、P、A、Fe3C、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。

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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Fe3C的相对量。 ②抗拉强度(?b)：C﹪＜0.9%范围内，先增加，C﹪＞0.9～1.0％后，?b值显著下降。 ③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：

化合物呈网状分布：则使强度、塑性下降；

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

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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， 产生：加工硬化，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）

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