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工程材料笔记整理
工程资料复习笔录整理（要点中的要点）
名词解说：
1.强度：
抵挡塑性变形和损坏折服强度：
抵挡产生塑性变形抗拉强度：
抵挡产生断裂前硬度：
抵挡局部塑性变形
塑性：
产生塑性变形而不损坏的能力
韧度：
资料抵挡冲击载荷作用而不致损坏的极限能力称为冲击韧度
疲惫强度：
资料在规定的重复次数或交变应力作用下不致发生断裂的能力
2.再结晶：
高升温度，形成新的晶粒，使本来被拉大的晶粒转变为等轴晶粒，完整除去冷变形加强，力学性能恢复到塑性变形前的状态
3.冷变形与热变形：
再结晶温度以长进行的塑性变形为热变形，以下的为冷变形
4.巴氏合金：
铅基轴承合金
5.下贝氏体，强度、韧度高，有最正确的综合机械性能，理想的强韧化组织，生产中常采纳等温淬火获取下贝氏体组组织
6.一次渗碳体：
由液相中直接析出来的渗碳体称为一次渗碳体。
二次渗碳体：
指从奥氏体中析出的渗碳体
三次渗碳体：
从中析出的称为三次渗碳体共晶渗碳体：
莱氏体中的渗碳体称为共晶渗碳体共析渗碳体：
珠光体中的渗碳体称为共析渗碳体
7.纤维组织：
热变形使铸态金属的偏析、散布在晶界上的夹杂物和第二相渐渐沿变形方向延展拉长、拉细而形成锻造流线；难以用热办理来除去
8.变质办理：
在液态金属结晶前，特地加入某些难熔固态颗粒，造成大量能够成为非自觉晶核的固态质点，使结晶时的晶核数量大大增添，进而提升了形核率，细化晶粒，这类办理方法即为变质办理。
9.索氏体：
在650～600℃温度范围内形成层片较细的珠光体
10.屈氏体：
在600～550℃温度范围内形成片层极细的珠光体。
11.马氏体：
碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
12.过冷度：
实质结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度
13.玻璃钢：
玻璃纤维加强塑料称为玻璃钢。
玻璃钢拥有成本低，工艺简单；强度低，绝缘等特色，它可制造壳体、管道、容器等
14.加工硬化：
随变形量的增添，金属的强度大为提升，塑性却有较大降低产生原由：
位错密度高升为了持续变形，退火可除去加工硬化
15.调质：
调质办理后钢获取回火索氏体组织，其性能特色是拥有较高的综协力学性能
16.铁素体：
（α或F）碳原子溶于α-Fe形成的空隙固溶体性能：
固溶加强不显然，强度，硬度低，塑性韧性高
17.奥氏体：
（γ或A）碳原子溶于γ-Fe形成的空隙固溶体性能：
高塑性,是理想的锻造组织
18.渗碳体：
（Fe3C）由12个铁原子和4个碳原子构成的拥有复杂晶体构造空隙化合物性能：
高硬度、高脆性、低强度
19.珠光体：
（P）铁素体和渗碳体的混淆物称为珠光体，它拥有较高的综协力学性能的特色
20.莱氏体Ld或Ld′：
组织：
Ld：
Fe3C（Fe3C+Fe3CⅡ）＋γLd′:
Fe3C（Fe3C+Fe3CⅡ）＋P机械化
合物，性能：
高硬度、高脆性。
21.陶瓷资料：
除了金属资料和有机物之外的其余固体资料都属于无机资料，亦称为陶瓷资料。
它拥有很高的硬度和高温强度，耐蚀、导电能力在很大范围内变化，但脆性大，抗震性较差
22.金渗碳钢：
合金渗碳钢的成分特色是低碳（<%C），含有Cr、Ni、Mn、B以提升淬透性，Cr、Mo、V、Ti以细化晶粒。
其性能特色是有较高的冲击韧性，渗碳淬火后表层有较高硬度和耐磨性
23.复合资料：
由两种或两种以上物理、化学性质不一样的物质，经人工合成的资料称为复合资料；由加强资料和基体资料构成。
性能特色：
优秀性能：
比强度和比模量高，疲惫强度高，减振性好，断裂安全性也较好；高温性能优秀；减振性优秀。
弊端：
抗冲击性较差，横向强度较低（成分较高）
24.过冷奥氏体：
往常将在临界点以下还没有发生转变的不稳固奥氏体称为过冷奥氏体
25.淬透性：
钢在淬火条件下获取M组织或淬透层深度的能力，是钢的固有属性。
它主要取决于钢中合金元素，合金元素的种类和含量越高，钢的淬透性越高
26.淬硬性：
淬硬能力，钢正常淬火后达到的最高硬度；它主要取决于钢中含碳量，碳含量越高，钢的淬硬性越高。
27.表面淬火：
将金属零件表层快速加热到奥氏体化温度，而心部没有相变，而后快速冷却，表层获取马氏体，而心部仍保持原始组织（S回），达到“表硬心韧”的工艺。
28.离子渗透：
利用阴极（工件）和阳极间的辉光放电产生的等离子轰击工件，使工件表层的成分、组织及性能发生变化的热办理工艺。
性能：
高硬度、高耐磨性、高韧度和疲惫强度，效率高，节能，无污染；弊端：
设施贵，工艺成本高
29.结晶：
资料由液体凝结成晶体的过程称为结晶（分）一般说来结晶过冷度越大，金属结晶后的组织越细，强韧性越高。
30.合金钢：
合金钢是在碳钢基础上，有目的地加入某些合金元素而获取的多元铁基合金铝合金按其工艺方法可分为形变铝合金和锻造铝合金。
实质晶体的线缺点表现为位错五种加强：
1.固溶加强：
溶质原子溶入固溶体中，会使溶剂晶格产生畸变，使金属的强度、硬度提升，这类现象称为固溶加强。
固溶加强是经过产生晶格畸变，使位错运动阻力增大来加强合金
2.第二相加强：
将固溶体作为基体相，以金属间化合物作为加强相（第二相），来进一步提升资料的韧度，这类方法称为第二相加强；利用金属化合物自己的高强度和硬度来加强合金。
3.细晶加强：
晶粒越渺小，金属的强度和硬度却高，同时塑性越好、韧度越高；经过细化晶粒提升金属的强度和韧度的方法称为细晶加强
4.形变加强：
冷塑性变形会使得金属的性能发生显然变化，即随变形量的增添，金属的强度打为提升，塑性却有较大降低，这类现象称为加工硬化，也称形变加强，经过力的作用产生塑性变形，增大位错密度以增大位错运动阻力来加强合金；原由：
位错密度不停高升，致使变形胞的形成和不停细化，对位错的滑移产生巨大的阻挡作用，于是使金属的变形抗力明显高升所致。
5.
简答题：
1.
晶体缺点对实质金属的力学性能有何影响实质金属中晶体缺点有点缺点，
线缺点和面缺点（1分），前二者越多，
其强度、硬度越高，塑性韧性越低（
2分），面缺点越多，实质金属的强韧性越高
2.
什么是高分子资料工程上常用的高分子资料有哪几类分子量高于
1000的资料称为高分子资料（
2分）工程上常
用的高分子资料有塑料、橡胶和粘接剂
3.
简述合金调质钢的成分特色，性能特色及主要应用。
合金调质钢的成分特色是中碳（
~%），（1
分）含有Cr、
Ni、Mn、B以提升淬透性（1分）Cr、Mo、W、V以细化晶粒（1分）其性能特色是拥有较高的综协力学性
能（1分），主要用于轴杆类零件
4.跟着钢中含碳量增加，亚共析钢的性能有何变化规律跟着钢中含碳量增加，亚共析钢的强度、硬度高升，塑性、韧性降落
综合题：
1.
试就以下问题比较20Cr和9SiCr：
（1）两种钢各属于哪种钢主要应用是什么
20Cr钢属于渗碳钢（1分），主要用于渗碳零件（
1分，写详细零件
亦可）；9SiCr属于工具钢（
1分），主要用于刀具
（2）在正常的热办理条件下，试比较它们的淬透性和淬硬性，并说明原由。
9SiCr的淬透性和淬硬性都比20Cr
高（2分），因为淬透性主要取决于钢中合金元素含量（
1分），淬硬性主要取决于钢中含碳量（
1分），9SiCr的
合金元素含量和含碳量都比
20Cr高，所以二者都比
20Cr高
2.
某机床变速箱齿轮采纳
40Cr钢制造，而某汽车齿轮采纳
20CrMnTi钢制造。
请回答以下问题：
（1）为何两种齿轮选材不一样
（1）因为机床齿轮工作较安稳，性能要求相对较低，而汽车变速箱齿轮，冲击较大，性能要求较高，所以选材和热办理不一样
（2）上述两种齿轮各应采纳什么最后热办理
（2）20CrMnTi齿轮采纳渗碳，淬火+低温回火（2分）；40Cr齿
轮采纳调质—淬火+低温回火
（3）两种齿轮经过热办理后，在力学性能和经济性方面有何差异经热办理此后，20CrMnTi齿轮比40Cr齿轮
的冲击韧性和耐磨性都高（2分），但资料及热办理的成本，也更高
绪论：
金属有好的导电性，导热性、高强度、高的塑性与韧性，有金属光彩；陶瓷资料硬度高、脆性大、耐高温、耐腐化且大多是电的绝缘资料；
高分子资料塑韧度高、比强度高、强度硬度低、耐腐化，多半不导电的；复合资料往常兼具构成资料的综合性能。
第一章：
工程资料的组织及性能
缺点：
点缺点：
原子在热运动过程中拥有很高的震动能量而不可以保持在其均衡地点上
线缺点：
位错、螺旋错位、面缺点：
晶界
点缺点造成晶格畸变,使晶体内部能量高升，资料的强度、硬度、
加强金属的门路：
a.减少晶体缺点靠近理想状态，如单晶，晶须
电阻率高升。
b.增添晶体缺点，如淬火，冷加工非晶态
合金：
由两种或两种以上的元素（称为组元）构成的拥有金属性质的物质称为合金。
两个组元构成的称二元合金。
三个组元称三元合金。
三个以上称多元合金.
固溶体的性能——固溶加强：
溶入溶质原子形成固溶体而使金属强度、硬度高升的现象。
第二章：
金属资料的凝结及相变
过冷度与冷却速度的关系：
金属结晶的冷却速度越大，则过冷度越大，结晶后晶粒越细，强韧性越高。
晶核的形成：
当液态金属过冷到必定温度，一些尺寸较大的原子团开始变得稳固成为结晶中心，称为晶核，其过程
称为形核。
晶粒细化：
形核率N↑，长大速度G↓；
细化晶粒的方法：
1、增添过冷度——提升冷却速度
2、变质办理（孕育办理）
3、振动办理
匀晶相图：
两组元液态、固态都无穷互溶的二元合金系所形成的相图。
匀晶转变：
结晶时从液相结晶出固溶体，固态下呈单相固溶体的结晶过程。
共晶相图：
两组元在液态下互溶，当冷却到某个温度时同时结晶出两种成分不一样的固相，拥有这类转变的相图，
称
为共晶相图。
1液态变为2固态
共析相图：
1液态变为2固态
问题来了：
试剖析T12钢结晶过程，并计算其组织相对量。
T12钢的结晶过程：
L——L+A——A——A+Fe3CⅡ——P+Fe3CⅡ
（2分）（即为合金相图中的组织转变）
组织相对量：
P=
Fe3CⅡ=
=%
（2分）
第三章：
铁碳合金相图及碳钢
画P434445图
铁碳合金组织性能：
铁碳合金的均衡组织由铁素体和渗碳体构成跟着合金中合碳量高升，铁碳合金的铁素体相对量减少，渗碳体相对量增加
铁碳合金的基真相：
①
固溶体
a.铁素体（α或
F）体心立方晶格
b.奥氏体（γ或A）面心立方晶格
②
金属化合物渗碳体
③
混淆物:
a.珠光体（P）成分：
含碳％
组织:
F（88%）＋Fe3C机械混淆物，复相组织，片层状构造
性能:
综
协力学性能高
b.莱氏体Ld或Ld′成分：
含％碳
总结：
铁碳合金在室温下由
F＋Fe3C两个相构成，随含碳量由
0增添到％,F相对量由
100％减少到
0，Fe3C由0
增添到100％。
其组织变化顺为:
F→F+P→P→P+Fe3Ⅱ
Ⅱ
3
Ⅰ
Ⅰ
C
→P＋Fe3C
＋Ld’→Ld’→Ld＋’Fe
C
→Fe3C
典型铁碳合金的结晶过程
工业纯铁;w（c）<
钢：
亚共析钢L-L+A-A-A+F-F+P（F+Fe3
C）
共析钢
L-L+A-A-P（F+Fe
3C）
过共析钢
L-L+A-A-A+Fe3Ⅱ
3
Ⅱ
C-P+FeC
铸铁：
亚共晶白口铸铁
L-L+A-L
Ⅱ
Ⅱ
+P）
d
（Fe3C+A）-Ld’（FeC3
共晶白口铸铁
L-L（FeC+A）-L’（FeC+P）
d
3
d3
过共晶白口铸铁
L-L+Fe3CⅠ-Ld（Fe3C+A）-Ld’（Fe3C+P）
三个重要转变：
L→α+β
共晶转变（ECF线）：
L——A+Fe3C
共析转变（PSK线）：
A——F+Fe3C
γ→α+β
二次渗碳体的析出（
ES线）
铁碳合金相图的应用
1、为钢铁零件选材
:
需要塑性、韧性好的，应采纳
wc<%的低碳钢。
需要强度、塑韧性兼备的资料，应采纳
wc=%%范围内的中碳钢。
需要硬度高，耐磨的资料，采纳
wc=%%范围内的高碳钢。
共晶成分区邻近，锻造性最好，合适做铸件
碳素钢：
钢：
碳钢（含碳量＜
％Fe－C合金）
合金钢（碳钢+合金元素熔炼而成的钢）
杂质元素对碳钢组织和性能的影响：
硅和锰是钢中的有利元素，硅溶入铁元素中，起固溶加强的作用；
锰大多半溶于铁素体中形成固溶体
小部分形
成合金渗碳体。
Mn拥有必定的脱氧和脱硫能力，能去除钢中的
FeO,同时减少硫的有害影响。
硫和磷是钢中的有害元素，S以FeS的形式存在于钢中，
FeS与Fe形成（Fe+FeS）共晶，其熔点仅
985℃，
硫使钢材塑性降落，这类现象称为热脆性，所以，钢中含硫量均＜％，常加入锰来降低有害作用；磷，在
钢中能溶于铁素体，固溶加强成效很强，而使塑韧性急剧降低，在冷塑性变形（如板冲压）产生脆裂，使钢的
脆性增添，发生冷脆性，钢中含磷量均＜％。
碳钢的分类：
按含碳量：
低碳钢：
C%﹤%；中碳钢：
C%=～%；高碳钢：
C%﹥%。
高级优良碳素钢:
按质量（S、P的含量）分：
一般碳素钢：
W≤%,W≤%；优良碳素钢:
W≤%,W≤%；
W≤%,W≤%。
S
P
S
P
S
P
按用途分：
碳素构造钢：
制造工程构件（如桥梁、船舶、建筑构件等）
及机器零件（如齿轮、轴、连杆、螺
钉等）；
碳素工具钢：
制造各样刃具、量具、模具等，一般为高碳钢，在质量上都是优良钢或高级优良钢。
碳钢的编号和用途：
一般构造钢：
低碳（大多小于%）、低纯度，拥有较高的韧度及拥有优秀的塑性、焊接性能。
优良碳素构造钢：
主要用于制造机器零件，需要经过热办理以提升力学性能
牌号：
用两位数字表示均匀含碳量的万分之几。
例：
45钢为%C
08、10钢强度低，塑性好，易于冲压与焊接，一般用于制造受力不打的零件
15、20、25钢经过渗碳办理后，能够用来制作表面要求耐磨、耐腐化的机械零件如小轴，销子
30、35、40、45钢性能和切削性能均较好，可用于制造受力较大的零件如主轴
55、60、65、70、75钢有较高的强度、弹性和耐磨性，主要用于制造凸轮、车轮、板簧
碳素工具钢：
经过热办理（淬火+低温回火）后拥有高硬度；主要用于制造尺寸较小要求耐磨性高的量具、刃具、模具等。
牌号：
T+数字（数字表示均匀含碳量的千分之几T为“碳”的汉语拼音字首，）
例：
T8优良碳素工具钢，T8A—高级优良碳素工具钢
锻造碳钢：
一般需要正火或时效办理，主要应用于制造大型机械某些形状复杂，用锻造方法难以生产的力学性能要求较高的零零件，锻造性比铸铁差。
ZG+两组数字
例：
ZG200-400
第一组数字为折服强度≥200MPa，第二组数字为抗拉强度≥400MPa。
第四章;金属成型
金属的塑性变形过程：
塑性变形主要经过滑移和孪生两种方式进行了影响多晶体金属塑性变形的两个主要要素是晶界和晶粒位向
热变形对金属组织与性能的影响：
改良铸态组织缺点；形成纤维组织；形成带状组织（不利）铸件的组织缺点:
缩孔、缩松、气孔和杂质等。
缩孔和缩松等锻造缺点发生在凝结缩短阶段。
第五章：
钢的热办理原理
碳钢的临界温度钢加热和冷却发生或达成相变的温度
均衡临界温度：
A1、A3、Acm
加热临界温度：
Ac1、Ac3、Accm
冷却临界温度：
Ar1、Ar3、Arcm
奥氏体的形成：
第一阶段：
奥氏体的形核
第二阶段：
奥氏体的长大；
第三阶段：
剩余渗碳体的溶解；
第四阶段：
奥氏体成分的均匀化。
晶粒越粗大，资料力学性能越低。
影响奥氏体晶粒长大的要素：
加热温度和保温时间：
提升和延伸有利于原子的扩散，促使奥氏体形成和晶粒长大。
加热速度：
提升加热速度有利于细化奥氏体晶粒。
与冷倒是加大冷却速度能够细化晶粒原理同样。
钢的化学成分：
钢中含碳量增加，原子结协力降低，碳原子的扩散能力↑，奥氏体形成速度↑；
Mn,P元素除外，大多半合金元素阻挡钢中原子扩散，减慢奥氏体形成和晶粒长大。
锰和磷促使晶粒长大
依据共析钢过冷奥氏体在不一样温度地区内转变产物和特征的不一样，可分为：
高温转变区------珠光体型转变:
发生在A1～550℃，过冷奥氏体转变为铁素体＋
Fe3C的片状混淆物（即珠光体
型组织可分为珠光体P，索氏体S和托氏体T，仅片层粗细不一样，片层距离越小，塑性变形的抵挡力越大，强
度硬度越高；
性能:
综协力学性能高，转变温度降低，
F与Fe3C片间距变小，强度增大；可由退火获取。
中温转变区------贝氏体B型转变:
过冷奥氏体在550℃～Ms点温度范围内等温保温时，转变为贝氏体，由饱和
碳的铁素体与弥散散布的渗碳体构成的非两相组织
上贝氏体，简单脆性断裂，强度、韧度较低，基本上无应用价值
下贝氏体，强度、韧度高，综协力学性能好，理想的强韧化组织，生产中常采纳等温淬火获取下贝氏体组
组织；
低温转变区------马氏体M型转变：
奥氏体自A1以上温度快速冷却到Ms温度一下，则发生奥氏体转变；
组织：
碳在a－Fe中的过饱和固溶体称为马氏体
性能：
可分为低碳板条状马氏体又称位错马氏体，板条状马氏体中过饱和度小，保持较高的强韧度，和高
碳片状马氏体又称孪晶马氏体，拥有高硬度、低塑韧性、低强度；马氏体加强的主要原由是过饱和碳惹起的晶
格畸变，即固溶加强。
马氏体拥有高硬度，高强度，马氏体的强度硬度随碳质量增加而高升，塑性和韧度随碳质量增加而急剧降
低；
马氏体转变的特色：
高速转变与无扩散共格切变性；Ms、Mf点的温度主要取决于奥氏体的含碳量，与冷却速
度没关；转变不完整性：
有A′，剩余奥氏体量随奥氏体中含碳量的增添而增添。
剩余奥氏体A‘的存在会改变钢的性能，并使工件尺寸发生变化①影响淬火钢的硬度；②影响工件尺寸的长
期稳固性；为了除去剩余奥氏体，在淬火冷却到室温后，随即放到零下温度的冷却介质中冷却，最大限度的消
除剩余奥氏体，达到增添硬度，耐磨度与稳固尺寸的目的，这中办理称为冷办理。
过冷奥氏体等温冷却转变曲线C曲线：
P75
过冷奥氏体连续冷却转变曲线CCT曲线：
P75
影响过冷奥氏体转变曲线的要素：
含碳量的影响：
随含碳量的增添，亚共析钢的C曲线右移，过共析钢的C曲线左
移，即共析钢的过冷奥氏体在碳钢中最稳固
合金元素的影响：
除Co外，所有金属元素加入奥氏体后会增添过冷奥氏体的稳固性，使C曲线右下移
钢的奥氏体化程度：
钢的奥氏体化越均匀，晶粒越粗大，过冷奥氏体越稳固，使C曲线右下移
加热温度和保温时间的影响：
T↑，τ↑,C曲线右移。
问题来了：
热办理温度过高，会造成金属零件A、B、D。
A.氧化脱碳严重B.晶粒粗大C.晶粒破裂D.热应力增大E.可塑性增大
第六章：
钢的整体热办理：
退火和正火（早先热办理）用于除去毛坯中的缺点改良工艺性能、改良钢的力学性能；淬火、回火以及表面热办理（最后热办理）
热办理可分为三大类：
一般热办理：
退火、正火、淬火、回火
表面热办理：
表面淬火和表面化学热办理
其余热办理
退火:
将钢加热到预约温度，保温后迟缓冷却（炉冷），获取靠近均衡组织的热办理工艺。
完整退火：
把亚共析钢加热到Ac3以上30-50，保温一准时间，用于亚共析钢，获取的组织是铁素体+珠光体
目的：
完整退火，借助完整重结晶过程，可使锻造或锻造造成的粗大、不均匀的组织均匀化和细化，提升
性能，降低硬度，除去内应力。
完整A化，弊端：
周期很长，成本高。
合用：
亚共析钢成分的碳钢和合金钢的铸件、锻件及热轧型材
球化退火：
将过共析钢和共析钢加热至Ac1以上20-30，保温一准时间后随炉冷至室温，退火后的组织是球状
珠光体。
目的：
球化碳化物，除去应力，细化晶粒，降低硬度，改良切削性能，并为此后的淬火组织做准备。
合用：
高碳钢，（过共析钢、共析钢），（主要合用于工具钢）
过共析钢不可以进行完整退火，因为完整退火会使组织中出现粗片状珠光体和网状渗碳体，增添了硬
度和脆性，降低切削加工性能。
经过球化退火，使层状渗碳体和网状渗碳体变为球状渗碳体，以
降低硬度，均匀组织、改良切削加工性。
等温退火：
将钢加热到高于Ac3的温度保温合适时间，再较快的冷却到珠光体区的某一温度，并等温保持，使
奥氏体等温转变，后迟缓冷却。
完整A化，特色：
周期短，成本低
目的：
与完整退火同样
去应力退火：
除去锻
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