《 机 械 工 程 材 料 》总 复 习
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：E=?/?
?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。
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?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
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?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。
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?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。
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?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
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