北京科技大学机械工程材料与成形工艺机械期末复习总结
说明：文章内容仅供预览，部分内容可能不全。下载后的文档，内容与下面显示的完全一致。下载之前请确认下面内容是否您想要的，是否完整无缺。
工程材料及成形技术根底概念定义原理规律小结 一、 材料局部 材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力称为材料的强度。 材料在外力作用下显现出的塑性变形能力称为材料的塑性。 拉伸过程中，载荷不增加而应变仍在增大的现象称为屈服。拉伸曲线上及此相对应的点应力σS ，称为材料的屈服点。 拉伸曲线上D点的应力σb称为材料的抗拉强度，它说明了试样被拉断前所能承载的最大应力。 硬度是指材料抵抗其他硬物压入其外表的能力，它是衡量材料软硬程度的力学性能指标。一般情况下，材料的硬度越高，其耐磨性就越好。 韧性是指材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能力，它是材料塑性和强度的综合表现。 材料在交变应力作用下发生的断裂现象称为疲劳断裂。疲劳断裂可以在低于材料的屈服强度的应力下发生，断裂前也无明显的塑性变形，而且经常是在没有任何先兆的情况下突然断裂，因此疲劳断裂的后果是十分严重的。 工艺性能是指金属材料承受某种加工过程的难易程度。主要是铸造性能；锻造性；焊接性；热处理性能；切削加工性。 晶体的构造：在晶体中，原子(或分子)按一定的几何规律作周期性地排列；晶体表现出各向异性；具有的凝固点或熔点。而在非晶体中，原子(或分子)是无规那么地堆积在一起。常见的有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格。体心立方晶格的致密度比面心立方晶格构造的小。 晶体的缺陷〔低要求〕：1)点缺陷2)线缺陷 3)面缺陷 1〕点缺陷 — 空位和间隙原子 在实际晶体构造中，晶格的某些结点，往往未被原子所占据，这种空着的位置称为空位。同时又可能在个别空隙处出现多余的原子，这种不占有正常的晶格位置，而处在晶格空隙之间的原子称为间隙原子。 2〕线缺陷 — 位错 晶体中，某处有一列或假设干列原子发生有规律的错排现象，称为位错。其特征是在一个方向上的尺寸很长，而另两个方向的尺寸很短。晶体中位错的数量通常用位错密度表示，位错密度是指单位体积内，位错线的总长度。 3〕面缺陷——晶界和亚晶界 实际金属材料是多晶体材料，那么在晶体内部存在着大量的晶界和亚晶界。晶界和亚晶界实际上是一个原子排列不规那么的区域，该处晶体的晶格处于畸变状态，能量高于晶粒内部，在常温下强度和硬度较高，在高温下那么较低，晶界容易被腐蚀等。 结晶概念：1、凝固：物质由液态转变成固态的过程；2、结晶：物质由液态转变成固态晶体的过程；3、理论结晶温度及实际结晶温度之差成为过冷度。〔实际液态金属的结晶总是在有过冷度的条件下才进展的。〕 金属的结晶都要经历晶核的形成和晶核的长大两个过程。 晶粒大小及性能之间的关系：一般情况下，晶粒越小，其强度、塑性、韧度越好。 晶粒大小的控制方法： 1) 提高冷却速度，增加过冷度， 2) 增加形核的数量，从而细化晶粒； 3) 针对大体积的液态金属进展变质处理或者孕育，参加人工晶核(非自发形核)； 4) 采用机械振动、超声波振动、电磁搅拌等，使枝晶破碎。 有些金属(铁、钛等)在固态下，其晶体构造会随温度变化而变化。这种固态金属在一定的温度下，由一种晶体构造转变成另一种晶体构造的过程，称为金属的同素异晶转变。 纯铁的同素异晶转变反响式： 〔液体〕1538℃ (体心) 1394℃ (面心) 912℃ (体心) 合金：由两种或两种以上的金属、或金属及非金属，经熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质称为合金；合金中具有同一化学成分且构造一样的均匀局部称为相。 通过溶入溶质元素形成固溶体，使金属材料的变形抗力增大，强度、硬度升高的现象称为固溶强化，它是金属材料强化的重要途径之一。〔马氏体型转变、合金化〕 金属自液态经冷却转变为固态的过程是原子从排列不规那么的液态转变为排列规那么的晶态的过程，称为金属的结晶过程。金属从一种固态过渡为另一种固态的转变即相变，称为二次结晶或重结晶。 实验证明，在一般的情况下，晶粒长大对材料力学性能不利，使强度、塑性、韧性下降。晶粒越细，金属的强度、塑性和韧性就越好。因此，晶粒细化是提高金属力学性能的最重要途径之一。 相图：是表示合金在缓慢冷却的平衡状态下相或组织及温度、成分间关系的图形，又称为平衡相图或状态图。 二元合金系中两组元在液态和固态下均能无限互溶，并由液相结晶出单相固溶体的相图称为二元匀晶相图。 在一定温度下，由一定成分的液一样时结晶出成分一定的两个固相的过程称为共晶转变。合金系的两组元在液态下无限互溶，在固态下有限互溶，并在凝固过程中发生共晶转变的相图称为二元共晶LdAE+Fe3CF 相图。共晶反响：LC在一定温度下，已结晶的一定成分的固相及剩余的一定成分的液相发生转变生成另一固相的过程称为包晶转变。两组元在液态下无限互溶，固态下有限互溶，并发生包晶转变的构成的相图，叫二元包晶相图。 在恒定的温度下，一个有特定成分的固相分解成另外两个及母相成分不一样的固相的转变称为 1148CPFPFe3CK 共析转变，发生共析转变的相图称为共析相图。共析反响：AS727C铁碳相图：〔要掌握〕 铁素体-碳溶于α-Fe中的间隙固溶体，以符号F表示。体心立方晶格 奥氏体-碳溶于γ-Fe中的间隙固溶体，以符号A表示。面心立方晶格，此时他的硬度，强度因为碳含量高而提高，塑性和韧性由于晶体构造而很高，所以此时的钢材适合变形，加工。 渗碳体-是一种具有复杂晶格构造的间隙化合物，分子式为Fe3C。强化片 珠光体—是铁素体和一次渗碳体〔F+Fe3C〕组成的两相机械混合物，常用符号P表示。是由A，稳定高温状态冷却至727℃。不同含碳量〔0.02-2.11〕的A会先生成P，再根据剩余的C Fe比例决定生成铁素体还是二次渗碳体。基体为铁素体 莱氏体-是奥氏体和渗碳体〔A+Fe3C〕组成的两相机械混合物，常用符号Ld表示。是A+L或是L+一次渗碳体冷却到1148℃生成。不同含碳量〔0.02-2.11〕组分的会先生成Ld，再根据剩余的C Fe比例决定生成只有Ld还是加上二次渗碳体。基体为渗碳体 马氏体-是由奥氏体急速冷却〔淬火〕形成的，很多淬火工艺通过淬火后获得过量的马氏体，然后通过回火去减少马氏体含量，直到获得适宜的组织，从而到达性能要求。 含碳越高，钢强度和硬度越高，而塑性和韧性越低。因钢中增强相Fe3C增多。 含碳超过0.77%，会在晶界析出网状二次渗碳体，钢的强度会降低。 应用： 1.在铸造中应用： 〔1〕确定钢和铸铁浇注温度；确定其熔化和浇注温度：液相线上50~100℃。共晶熔点低，铸造性能好 〔2〕判断其流动性好坏和收缩大小。 2.在锻造中应用： 确保钢在奥氏体区内变形。 始锻温度-----不得过高以免氧化严重。一般在固相线下100~200℃。 终止温度-----也不能过低，以免塑性太差，产生裂纹。一般800℃左右。 ： 本文来源：https://www.wddqw.com/doc/024be34aab956bec0975f46527d3240c8447a1ea.html