工程材料名词解释.docx

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工程材料名词解释

工程材料名词解释

一、性能

㈠使用性能

1、力学性能

⑴刚度：

材料抵抗弹性变形的能力。

指标为弹性模量：

⑵强度：

材料抵抗变形和破坏的能力。

指标：

抗拉强度b—材料断裂前承受的最大应力。

屈服强度s—材料产生微量塑性变形时的应力。

条件屈服强度0.2—残余塑变为0.2%时的应力。

疲劳强度-1—无数次交变应力作用下不发生破坏的最大应力。

⑶塑性：

材料断裂前承受最大塑性变形的能力。

指标为

⑷硬度：

材料抵抗局部塑性变形的能力。

指标为HB、HRC。

⑸冲击韧性：

材料抵抗冲击破坏的能力。

指标为αk.材料的使用温度应在冷脆转变温度以上。

⑹断裂韧性：

材料抵抗内部裂纹扩展的能力。

指标为K1C。

2、化学性能

⑴耐蚀性：

材料在介质中抵抗腐蚀的能力。

⑵抗氧化性：

材料在高温下抵抗氧化作用的能力。

3、耐磨性：

材料抵抗磨损的能力。

㈡工艺性能

1、铸造性能：

液态金属的流动性、填充性、收缩率、偏析倾向。

2、锻造性能：

成型性与变形抗力。

3、切削性能：

对刀具的磨损、断屑能力及导热性。

4、焊接性能：

产生焊接缺陷的倾向。

5、热处理性能：

淬透性、耐回火性、二次硬化、回火脆性。

二、晶体结构

㈠纯金属的晶体结构

1、理想金属

⑴晶体：

原子呈规则排列的固体。

晶格：

表示原子排列规律的空间格架。

晶胞：

晶格中代表原子排列规律的最小几何单元.

⑵三种常见纯金属的晶体结构

⑶立方晶系的晶面指数和晶向指数

①晶面指数：

晶面三坐标截距值倒数取整加（）

②晶向指数：

晶向上任一点坐标值取整加[]

立方晶系常见的晶面和晶向

⑷晶面族与晶向族

指数不同但原子排列完全相同的

晶面或晶向。

⑸密排面和密排方向——同滑移面与滑移方向

在立方晶系中，指数相同的晶面与晶向相互垂直。

2、实际金属

⑴多晶体结构：

由多晶粒组成的晶体结构。

晶粒：

组成金属的方位不同、外形不规则的小晶体.

晶界：

晶粒之间的交界面。

⑵晶体缺陷—晶格不完整的部位

①点缺陷

空位：

晶格中的空结点。

间隙原子：

挤进晶格间隙中的原子。

置换原子：

取代原来原子位置的外来原子。

②线缺陷——位错

晶格中一部分晶体相对另一部分晶体沿某一晶面发生局部滑移,滑移面上滑移区与未滑移区的交接线.

③面缺陷——晶界和亚晶界

亚晶粒：

组成晶粒的尺寸很小、位向差也很小的小晶块。

亚晶界：

亚晶粒之间的交界面。

④晶界的特点：

原子排列不规则；阻碍位错运动；熔点低；耐蚀性低；产生内吸附；是相变的优先形核部位。

金属的晶粒越细，晶界总面积越大，位错障碍越多；需要协调的具有不同位向的晶粒越多，使得金属塑性变形的抗力越高。

晶粒越细，单位体积内同时参与变形的晶粒数目越多,变形越均匀，在断裂前将发生较大塑性变形。

强度和塑性同时增加，在断裂前消耗的功大，因而韧性也好.

细晶强化：

通过细化晶粒来提高强度、硬度和塑性、韧性的方法。

㈡合金的晶体结构

合金：

由两种或两种以上元素组成的具有金属特性的物质。

如碳钢、合金钢、铸铁、有色合金。

相：

金属或合金中凡成分相同、结构相同，并与其他部分有界面分开的均匀组成部分。

1、固溶体：

与组成元素之一的晶体结构相同的固相.

⑴置换固溶体：

溶质原子占据溶剂晶格结点位置形成的固溶体。

多为金属元素之间形成的固溶体。

⑵间隙固溶体：

溶质原子处于溶剂晶格间隙所形成的固溶体。

为过渡族金属元素与小原子半径非金属元素组成。

铁素体：

碳在-Fe中的固溶体。

奥氏体：

碳在-Fe中的固溶体。

马氏体：

碳在-Fe中的过饱和固溶体。

固溶强化：

随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。

马氏体的硬度主要取决于其含碳量，并随含碳量增加而提高。

⑵金属化合物：

与组成元素晶体结构均不相同的固相.

①正常价化合物如Mg2Si

②电子化合物如Cu3Sn

③间隙化合物：

由过度族元素与C、N、H、B等小原子半径的非金属元素组成。

分为结构简单的间隙相和复杂结构的间隙化合物。

强碳化物形成元素：

Ti、Nb、V如TiC、VC

中碳化物形成元素：

W、Mo、Cr如Cr23C6

弱碳化物形成元素：

Mn、Fe如Fe3C

⑶性能比较：

强度：

固溶体纯金属

硬度：

化合物固溶体纯金属

塑性：

化合物固溶体纯金属

⑷金属化合物形态对性能的影响

①基体、晶界网状：

强韧性低

②晶内片状：

强硬度提高，塑韧性降低

③颗粒状：

弥散强化：

第二相颗粒越细，数量越多，分布越均匀,合金的强度、硬度越高，塑韧性略有下降的现象。

⑸固溶体与化合物的区别：

①结构；②性能；③表达方式

合金元素在钢中的作用

1、强化铁素体；

2、形成化合物——第二相强化

3、扩大（C,Mn,Ni,Co）或缩小（Cr,Si,W,Mo）A相区

4、使S、E点左移

5、影响A化

6、溶于A（除Co外）,使C曲线右移,Vk减小,淬透性提高.

7、除Co、Al外，使Ms、Mf点下降。

8、提高耐回火性（淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力）

9、产生二次硬化（含高W、Mo、Cr、V钢淬火后回火时，由于析出细小弥散的特殊碳化物及回火冷却时A’转变为M回，使硬度不仅不下降，反而升高的现象）

10、防止第二类回火脆性：

W、Mo

（回火脆性：

淬火钢在某些温度范围内回火时，出现的冲击韧性下降的现象。

）

三、组织

㈠纯金属的组织

1、结晶：

金属由液态转变为晶体的过程

⑴结晶的条件——过冷：

在理论结晶温度以下发生结晶的现象。

过冷度：

理论结晶温度与实际结晶温度的差。

⑵结晶的基本过程——晶核形成与晶核长大

形核——自发形核与非自发形核

长大——均匀长大与树枝状长大

⑶结晶晶粒度控制方法：

①增加过冷度；②变质处理；③机械振动、搅拌

2、纯金属中的固态转变

同素异构转变：

物质在固态下晶体结构随温度而发生变化的现象。

固态转变的特点：

①形核部位特殊；②过冷倾向大;③伴随着体积变化。

3、再结晶

⑴再结晶条件：

冷塑性变形⑵加热时的变化：

回复→再结晶→晶粒长大

再结晶：

冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程.再结晶不是相变过程。

⑶再结晶温度：

发生再结晶的最低温度。

纯金属的最低再结晶温度T再0.4T熔⑷影响再结晶晶粒度的因素：

①加热温度和时间；②预先变形程度

4、塑性变形：

金属塑性变形方式：

滑移和孪生

⑴滑移的特点：

①只能在切应力的作用下发生；②沿密排面和密排方向发生；③位移量是原子间距整数倍；④伴随着转动

滑移的机理：

通过位错运动实现。

孪生特点：

①孪生使晶格位向发生改变；②所需切应力比滑移大得多，变形速度极快，接近于声速；③孪生时相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距。

⑵冷热加工：

以再结晶温度划分①冷加工组织：

晶粒被拉长压扁、亚结构细化、

织构：

变形量大时，大部分晶粒的某一位向与外力趋于一致的现象。

加工硬化：

随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。

冷加工使内应力增加，耐蚀性下降，提高。

②热加工：

形成纤维组织、带状组织

纤维组织使热加工金属产生各向异性，加工零件时应考虑使流线方向与拉应力方向一致。

㈡合金的组织

1、相图

杠杆定律：

只适用于两相区。

枝晶偏析：

在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象。

2、合金中的固态相变⑴固溶体转变：

AF⑵共析转变：

AP（F+Fe3C）⑶二次析出：

AFe3CⅡ

⑷奥氏体化⑸过冷奥氏体转变⑹固溶处理+时效：

固溶处理是指将合金加热到固溶线以上，保温并淬火后获得过饱和的单相固溶体组织的处理。

时效是指将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温度保温，以析出弥散强化相的热处理。

四、钢的热处理

㈠热处理原理1、加热时的转变

奥氏体化步骤：

A形核；A晶核长大；残余渗碳体溶解；A成分均匀化。

奥氏体化后的晶粒度：

初始晶粒度：

奥氏体化刚结束时的晶粒度。

实际晶粒度：

给定温度下奥氏体的晶粒度。

本质晶粒度：

加热时奥氏体晶粒的长大倾向。

2、冷却时的转变，⑴等温转变曲线及产物

⑵用C曲线定性说明连续冷却转变产物。

根据与C曲线交点位置判断转变产物

3、回火时的转变

碳钢：

马氏体的分解；残余奥氏体分解；-碳化物转变为Fe3C；Fe3C聚集长大和铁素体多边形化。

W18Cr4V钢：

560℃三次回火。

析出W、Mo、V的碳化物，产生二次硬化。

回火冷却时，A’转变为M。

每次回火加热都使前一次的淬火马氏体回火。

强化钢铁材料最经济有效的热处理工艺是淬火+回火,它包含了四种基本强化方法。