工程材料(机械)小重点(个人总结,纯手打录入)

单晶体的塑性变形方式主要有：滑移与孪生硬化加工：也称形变强化，即随着变形量的增大，金属的强度和硬度显著提高而塑性和韧性明显下降。实际意义：首先，它是一种非常重要的强化手段，可用来提高金属的强度，这对于那些不能用热处理方法强化的合金尤其重要。其次加工硬化有利于金属进行均匀变形；最后，它可保证金属零件和构件的工作安全性，因为金属具有较好的变形强化能力，能防止短时超载引起的突然断裂。变形金属在加热时的组织和性能的变化随着加热温度不同，分为三个阶段：回复、再结晶、晶粒长大。回复，只会使内应力及电阻率等理化性能显著降低，金属的强度、硬度和塑性等力学性能变化不大。再结晶：冷变形后的金属加热到一定温度之后，在原来的变形组织中产生新的无畸变再结晶晶核，并通过逐渐长大形成等轴晶粒，从而取代全部变形组织，而性能也发生了明显的变化，并恢复到完全软化状态的过程。强度：材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力。强度测试指标包括：比例极限弹性极限屈服强度（上屈服强度R下屈服强度R）规定残余延伸强度R（R表示规定延伸率为0.2%时的应力）抗拉强度R（重要指标之一）塑性：断裂前材料发生不可逆永久变形的能力。其测试指标：断后伸长率A；断面收缩率Z；布氏硬度HB当压头为淬火钢球时，硬度符号HBS；当压头为硬质合金球时硬度为HBW。洛氏硬度HR维氏硬度HV。冲击韧性：材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力（材料常数）A冲击试样的吸收功；单位J；光滑试样在对称应力循环条件下的纯弯曲疲劳极限；应力场强度因子，单位晶胞：晶格中能代表原子排列规律的最小几何单元。三种典型的金属晶体结构：体心立方晶格，面心立方晶格，密排立方晶格；纯金属的实际晶体结构是多晶体。晶体内部原子排列方向完全一致的晶体称为单晶体；多晶体是由许多颗晶格排列方向不同的晶粒组成。晶体缺陷包括点缺陷（空位，间隙原子，置换原子）线缺陷（晶体中的错位）面缺陷；合金是指由两种或两种以上的金属元素或者金属元素与非金属元素组成的，具有金属特性的新物质。合金的相结构有：固溶体（分为置换固溶体和间隙固溶体）化合物；固溶强化：形成固溶体时，随之溶质含量增加，固溶体的强度、硬度增加，塑性韧性下降，这种由于溶质原子的固溶引起的强化效应称为固溶强化。过冷现象：金属结晶之前，温度连续下降，当温度降到理论温度Tm时，并未开始结晶继续冷却到Tm以下某一温度Tn时，液态金属才开始结晶的现象。（即金属的实际结晶温度低于熔点）金属的实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。过冷度的大小与冷却速度有关，冷却速度越大实际结晶温度越低，过冷度也越大。金属结晶过程就是形核与长大的过程，形核方式包括均匀形核，非均匀形核；长大方式包括均匀长大和树枝状长大。在室温下，晶粒越细小，其强度、硬度越高，塑性韧性越好，这种利用细化晶粒来提高材料强度的方法称为细晶强化。单晶的金属力学性能很好，晶粒越细小，力学性能也越好，但单晶的尺寸无限大的金属力学性能能比晶粒无限细小的好。控制晶粒度的措施：提高金属的过冷度；进行变质处理；附加震振动、搅拌。铸锭的宏观组织分成三个区域：表层细晶区；柱状晶区；中心等轴晶区。同素异晶转变（也就是成核长大的过程）：再固态下，随着温度的变化由一种晶格转变为另一种晶格的现象称为同素异晶转变。钢铁材料应用广泛的原因：Fe再不同的固态温度下，共晶体结构会发生改变。铁碳合金中的基本相有铁素体、奥氏体和渗碳体。铁素体（F）体心立方晶格，强度，硬度低，塑性韧性好。奥氏体（A）面心立方晶格，塑性韧性好，强度硬度低。渗碳体，是具有复杂晶格的间隙化合物，以Fe3C或Cm表示。硬度很高，塑性韧性几乎为0，极脆。珠光体，F+Fe3C，以P来表示，0.77%含碳量，727℃转变温度。莱氏体，A+Fe3C以Ld表示，4.3%含碳量，1148℃转变温度。通常把C的质量分数为0.77%的钢称为共析钢。钢的分类：按含碳量分，低碳钢、中碳钢、高碳钢。按冶炼方法分：按冶炼炉的不同，碳钢可分为平炉钢、转炉钢和电炉钢，按脱氧方法又可分为沸腾钢、镇静钢、半镇静钢、特殊镇静钢。按质量分，普通质量钢、优质钢、高级优质钢、特级优质钢。按用途分：碳素结构钢、碳素工具钢、铸钢。碳素结构钢：Q235AE（Q屈服强度，235MPa，A等级，F沸腾钢，含碳量0.17%~0.22%，常用于螺栓螺母齿轮连杆可用于重要焊接结构件）优质碳素结构钢：45号钢（0.42%~0.50%属于碳钢，力学性能最好，多在正火、调制状态下使用，如曲轴传动轴）碳素工具钢：T8（含碳量0.74%~0.84%，淬火回火后有较高硬度和耐磨性，但热硬性低、淬透性差、易变性、塑性及强度较低。用于需要具有较高硬度和耐磨性的各种工具。如冲头、切削金属刀具）T10（含碳量0.95%~1.04%强度及耐磨性均较高，但热硬性低、淬透性不高且淬火变形大。如车刀、刨刀、手锯条。）铸铁分为灰口铸铁白口铸铁麻口铸铁。QT350球墨铸铁（石墨为球状，350表示抗拉强度值，单位MPa，后面如有数字则表示伸长率值，单位为%）RuT250蠕墨铸铁（蠕状）HT200灰铸铁(片状)KT11可锻铸铁（团状）HT100灰铁100（石墨为粗片状，用于手工铸造用沙箱、盖、下水管、手把、底座、外罩等）KTH300-06黑心可锻铸铁用于管道、弯头、接头、三通QT400-18及QT400-15基体组织都为铁素体，应用为：汽车拖拉机地盘零件，阀门的阀体和阀盖等。铸铁都不可锻造，可锻铸铁也不可以（因为有石墨在。）奥氏体（A）的形成过程包括1奥氏体晶核的形成2奥氏体晶核的长大3残余渗碳体的溶解4奥氏体成分的均匀化。马氏体：在极大的过冷度下，奥氏体将直接转变成一种含碳过饱的α固溶体，即马氏体。马氏体的转变特点：1过冷A转变为马氏体是一种非扩散型转变2马氏体的形成速度很快。3马氏体的转变是不彻底的，总要残留少量奥氏体4马氏体形成时体积膨胀，在钢中造成很大的内应力，严重时将使被处理零件开裂。钢中马氏体组织形态主要有两种类型：板条状马氏体，片状马氏体；马氏体的硬度主要取决于含碳量，随着马氏体含碳量的增高，其硬度也随之增大，含碳量超过0.6%以后硬度增加趋于平缓；奥氏体中的碳质量分数越高，马氏体A转变或形成的开始温度Ms、终了温度Mf就越低，残余A的质量分数就越高。高碳片状马氏体的韧性和塑性均很差。低碳板条状马氏体的韧性和塑性相当好。热处理工艺：退火、正火；退火工艺种类包括：完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火、再结晶退火。淬火：将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上30℃~50℃，经保温后，快速冷却获得马氏体的热处理操作。淬火的目的一般是为了获得马氏体，提高钢的力学性能。1提高钢的硬度及耐磨性。2获得良好的综合力学性能。3获得特殊物理、化学性能。常用的淬火方法：单液淬火法、预冷淬火法、双液淬火、分级淬火等温淬火、局部淬火法、冷处理；淬透性是指钢再淬火时获得马氏体的能力；钢的回火包括：低温回火、中温回火、高温回火；淬火钢一般不直接使用必须进行回火。钢的化学热处理可分为渗碳、氮化、碳氮共渗、渗硼、渗铝；马氏体是硬而脆的相（X，高碳马氏体是）；合金钢的分类：按用途，合金结构钢、合金工具钢、特殊性能刚；