机械参考资料工程材料复习资料1.docx
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机械参考资料工程材料复习资料1
《机械工程材料》
总复习
●条件屈服强度σ0.2—残余塑变为0.2%时的应力。
●疲劳强度σ-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δ、ψ。
●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α-Fe中的固溶体。
●奥氏体：
碳在γ-Fe中的固溶体。
●马氏体：
碳在α-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，ρ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
匀晶L→α共晶L→α+β共析γ→α+β包晶L+α→β
●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：
A→F
●⑵共析转变：
A→P（F+Fe3C）
●⑶二次析出：
A→Fe3CⅡ
●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。
3、铁碳合金相图
●点：
符号、成分、温度
典型合金的结晶过程（以共析钢为例）
杠杆定律的应用
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；ε-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。
㈡热处理工艺
热处理工艺（续）
五、工业用金属材料
●㈠工业用钢
工业用钢（续）
工业用钢（续）
㈡铸铁
●石墨化：
铸铁中的碳原子析出形成石墨的过程。
㈢有色金属及其合金
一．填空题（共30分，每空1分）
1．液态金属结晶的基本过程是形核与晶核长大。
2．铁素体（F）是碳溶于 α-Fe 所形成的间隙固溶体，其晶格类型
是：
体心立方。
3.检测淬火钢件的硬度一般用洛氏（HRC）硬度；而检测退火和正火钢件的硬度常用 布氏（HRB） 硬度。
4．GCr15钢是 滚动轴承钢 ，其Cr的质量分数是 1.5% 。
5．16Mn钢是 合金结构钢，其碳的质量分数是 0.16% 。
6．QT600-03中的“03”的含义是：
最低伸长率为3% 。
7.钢与铸铁含碳量的分界点是：
2.11% 。
8．贝氏体的显微组织形态主要有B上和B下 两种，其中 B下 的综合性能好。
9．钢的淬火加热温度越高，淬火后马氏体中含碳量越 高 ，马氏体晶
粒越 粗大 ，残余奥氏体的量越 越多 。
10．钢加热时A的形成是由A晶核的形成 、A晶核向F和Fe3C两侧长大 、
残余Fe3C的溶解 、 A的均匀化 等四个基本过程所组成的。
11．一般表面淬火应选 中碳成分 钢，调质件应选用 中碳成分 钢。
13．碳钢常用的淬火介质是 水 ，而合金钢是 油 。
14．T10钢（Ac1≈727℃，Accm≈800℃）退火试样经700℃、780℃、860℃加热保温，并在水中冷却得到的组织分别是：
P+Fe3C，Fe3C+M+Ar ， M+Ar 。
15．渗碳钢在渗碳后缓慢冷却，由表面向心部的组织分布依次为：
P+Fe3CⅡ（网状） ， P ， P+F 。
得分
二．判断题（共10分，每小题1分） （正确 √ 错误 ×， 答案填入表格）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
×
√
√
×
×
×
√
√
×
×
1． 在其他条件相同时，砂型铸造比金属型铸造的铸件晶粒更细。
2． 固溶强化是指因形成固溶体而引起的合金强度、硬度升高的现象。
3． 珠光体、索氏体、屈氏体都是铁素体和渗碳体组成的机械混合物。
4． 碳的质量分数对碳钢力学性能的影响是：
随着钢中碳的质量分数的增加，
硬度、强度增加，塑性、韧性也随着增加。
5．淬火临界冷却速度是钢获得马氏体的最小冷却速度。
6．淬透性好的钢，其淬硬性也一定好。
7．大部分合金钢的淬透性比碳钢好。
8．正火的冷却速度比退火快，故同一钢种经正火处理后的组织较细，其强度、硬
度比退火高。
9．由于淬火钢回火时的加热温度在A1以下，所以淬火钢在回火时没有组织变化。
10．可锻铸铁具有一定的塑性，可以进行锻造加工。
三．单项选择题（共15分，每小题1分） （请将答案填入表格）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
b
b
a
b
b
b
a
b
a
a
c
a
a
a
b
1．表示金属材料屈服点的符号是：
a.σe b.σS c.σb
2．引起钢的冷脆性的有害杂质元素是：
a.硫 b.磷 c.硫和磷
3．固溶体的晶体结构特点是：
a.与溶剂相同 b.与溶质相同 c.形成新的晶体类型
4．钢在淬火后获得M组织的粗细主要取决于：
a.A的本质晶粒度 b.A的实际晶粒度 c.A的起始晶粒度
5．高速钢的红硬性取决于：
a.马氏体的多少 b. 淬火加热时溶于奥氏体中的合金元素的量c.钢的含碳量
6．室温下金属的晶粒越细，则：
a.强度越高，塑性越差 b.强度越高，塑性越好 c.强度越低，塑性越好
7．反复弯折铁丝，铁丝会越来越硬，最后会断裂，这是由于产生了：
a.加工硬化现象 b.再结晶现象 c.去应力退火
8．为了改善碳素工具钢的切削加工性，常采用的热处理是：
a.完全退火 b.球化退火 c.再结晶退火
9．形状简单的工件淬火应选用
a. 单液淬火 b.双液淬火 c.分级淬火
10．回火索氏体与索氏体相比
a.塑性韧性好 b.强度硬度高 c.塑性韧性差
11．灰铸铁具有良好的抗压、减震性能，常用于制造
a.曲轴 b.管接头 c.机床床身、底座、箱体
12．绑扎物件宜选用
a.低碳钢 b.中碳钢 c.高碳钢
13．灰铸铁的石墨形态是
a.片状 b.团絮状 c.球状
14．钢的淬硬性主要取决于：
a. 含碳量 b.冷却介质 c.合金元素
15．下列说法错误的是
a.金属材料的强度、塑性等可通过拉伸试验来测定
b.调质处理是淬火+低温回火
c.布氏硬度实验测定的数据准确、稳定、数据重复性好
得分
四．综合分析题（共25分）
1．（4分）根据Fe-Fe3C相图，分析下列现象：
（1）wC＝1.2％的钢比wC＝0.8％的钢强度低；
（2）加热到1100℃，wC＝0.4％的钢能进行锻造，wC＝4％的铸铁不能锻造；
答：
（1）wC＝0.8％的钢的室温平衡组织为100%P,而wC＝1.2％的钢的室温平衡组织为P+Fe3CⅡ，Fe3CⅡ硬而脆、呈网状使合金强度降低。
（2）1100℃时，wC＝0.4％的钢为单相A，塑性好，变形抗力低，能进行锻造；wC＝4％的铸铁为P+Fe3CⅡ+L’d，脆性大，不能锻造。
机械工程材料期末迎考复习题（2010-10-0817:
20:
04）
标签：
马氏体铁素体奥氏体不锈钢灰口铸铁淬透性分类：
学习、娱乐、电影、电视
一、填空
1.纯金属常见的晶体结构有面心 结构，体心 结构和密排 _____ 结构。
金属中常见的点缺陷为 ，线缺陷为 ，面缺陷为 ；工程实践中，通常采用 晶体缺陷数量的方法强化金属
2.铁素体的强度高于纯铁，是由于发生了 强化；孕育铸铁的强度高于普通灰口铸铁，是由于发生了 强化；冷变形钢丝的强度高于退火态钢丝，是由于发生了 强化；珠光体的强度高于铁素体，是由于发生了 强化。
3.石墨为片状的灰口铸铁称为 铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁称为 __ 铸铁，石墨为球状的灰口铸铁称为 铸铁。
其中， 铸铁的韧性最 ，因而可以锻造。
4.高分子材料中分子链的形状有三种，其中的 型具有热固性，而 具有热 性。
按照物理状态，室温下处于 态的高分子材料称为塑料，处于 __ 态的称为橡胶。
高分子材料的加工成型是在其 态下进行的。
5.滑动轴承材料的显微组织特征是：
粒子分布在软 中，或 粒子分布在硬 中，前者的承载能力 于后者。
6.陶瓷材料中的气相是指 ，它是在 过程中形成的，它 了陶瓷的强度。
7．根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为__________、__________和__________三种。
8、普通灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁中石墨的形态分别为__________、__________、__________和__________。
9、陶瓷材料中的气相是指 __ ，它是在 ________过程中形成的，
它 了陶瓷的强度。
10、工程中常用的特殊性能钢有_________、_________、_________等。
11、金属的断裂形式有__________和__________两种。
12、按冶炼浇注时脱氧剂与脱氧程度分，碳钢分为_________、_________、_________和_________。
13、金属元素在钢中形成的碳化物可分为_________、_________两类。
14、常见的金属晶体结构有____________、____________和____________三种。
15、合金常见的相图有__________、__________、__________和具有稳定化合物的二元相图。
16、感应表面淬火的技术条件主要包括__________、_________及__________。
二、判断
1.回火托氏体和托氏体皆由铁素体和渗碳体两个相构成的组织，因而其性能相同。
2.冷却速度越快，钢的淬透性越高。
3.钢的淬透性越高，产生焊接裂纹的倾向越大。
4.铝合金也可以象钢那样通过淬火明显提高其硬度。
5.所有强化金属的手段，都在提高强度的同时降低了韧性。
6.可锻铸铁中的团絮状石墨是浇注球墨铸铁时石墨球化不良的结果。
7.一定加热温度下，奥氏体晶粒长大倾向小的钢称为本质细晶粒钢。
8.所谓过量弹性变形，是指零件发生了塑性变形。
9.铝极易氧化，故铝制品的抗氧化失效能力极差。
10.弹簧钢淬火后采用中温回火是想提高钢的弹性模量。
1.40钢钢锭在1000℃左右轧制，有时会发生开裂，最可能的原因是
（a）温度过低；（b）温度过高；（c）钢锭含磷量过高；（d）钢锭含硫量过高
2.下列碳钢中，淬透性最高的是
（a）20钢；（b）40钢；（c）T8钢；（d）T12钢
3.Ni在1Cr18Ni9Ti钢中的主要作用是
（a）提高淬透性；（b）固溶强化；
（c）扩大Fe-Fe3C相图中的γ相区；（d）细化晶粒；
三、选择
4.W18Cr4V钢锻造后，在机械加工之前应进行
（a）完全退火；（b）球化退火；（c）去应力退火；（d）再结晶退火
5.下列材料中，最适合制造机床床身的是
（a）40钢；（b）T12钢；（c）HT300；（d）KTH300-06
6.下列材料中，最适合制造气轮机叶片的是
（a）1Cr13钢；（b）1Cr17钢；（c）3Cr13钢；（d）4Cr13钢7.
7.下列材料中，最适合制造飞机蒙皮的是
（a）ZAlSi12；（b）2A50（旧牌号LD5）；（c）ZAlMg10；（d）2A12（旧牌号LY12）
8.下列材料中，最适合制造盛放氢氟酸容器的是
（a）1Cr17；（b）1Cr18Ni9Ti；（c）聚四氟乙烯；（d）SiO2
9.下列材料中，最适合制造汽车板弹簧的是
（a）60Si2Mn；（b）5CrNiMo；（c）Cr12MoV；（d）GCr15
10.下列材料中，最适合制造汽车火花塞绝缘体的是
（a）Al2O3；（b）聚苯乙烯；（c）聚丙烯；（d）饱和聚酯
11、铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只
需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是（）
A铁总是存在加工硬化，而铜没有B铜有加工硬化现象，而铁没有
C铁在固态下有同素异构转变，而铜没有D铁和铜的再结晶温度不同
12、常用不锈钢有铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和（）
A铁素体-奥氏体不锈钢B马氏体-奥氏体不锈钢
C莱氏体不锈钢D贝氏体不锈钢
13、以下哪种铸铁的断口呈灰黑色？
（）
A马口铁B白口铸铁C麻口铸铁D灰铸铁
14、用于制造渗碳零件的钢称为（）。
A结构钢B合金钢C渗碳钢D工具钢
15、马氏体组织有两种形态（）。
A板条、树状B板条、针状C树状、针状D索状、树状
16、实际生产中，金属冷却时（）。
A理论结晶温度总是低于实际结晶温度
B理论结晶温度总是等于实际结晶温度
C理论结晶温度总是大于实际结晶温度
D实际结晶温度和理论结晶温度没有关系
17、零件渗碳后，一般需经过（）才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。
A淬火+低温回火B正火C调质D淬火+高温回火
18、C曲线右移使淬火临界冷却速度（），淬透性（）。
A减小、增大B减小、减小C增大、减小D、增大、增大
19、机械制造中，T10钢常用来制造（）
A容器B刀具C轴承D齿轮
20、钢经表面淬火后将获得（）。
A一定深度的马氏体B全部马氏体C下贝氏体D上贝氏体
21、GCrl5SiMn钢的含铬量是：
（）
A15％B1．5％C0.15％D0.015％
22、铅在常温下的变形属：
（）
A冷变形B弹性变形C热变形D既有冷变形也有热变形
23、黄铜是以（）为主加元素的铜合金。
A铅B铁C锡D锌
24、在Fe-Fe3C和图中，奥氏体冷却到ES线时开始析出（）。
A铁素体B珠光体C二次渗碳体D莱氏体
25、从金属学的观点来看，冷加工和热加工是以（）温度为界限区分的。
A结晶B再结晶C相变D25℃
四、名词解释
1、加工硬化
2、回复
3、固溶体
4、自然时效
5、结晶
6、稀有金属
五、简答
1、简述奥氏体晶粒对钢在室温下组织和性能的影响。
2、写出下列牌号数字及文字的含意:
（1）Q235-F；
（2）KT
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