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第一章 金屬的力學(xué)性能1 金屬材料的性能包括使用性能和工藝性能。2 力學(xué)性能是指金屬在外力作用下所表現(xiàn)出來的特性，常用的指標(biāo)有：強度、硬度、塑性、韌性和疲勞強度等。3 強度是指金屬材料抵抗塑性變形和斷裂的能力。4 常用的強度指標(biāo)有：彈性極限e 、屈服點s 、抗拉強度b5 塑性是指金屬材料在斷裂前產(chǎn)生塑性變形的能力。常用指標(biāo)有斷后伸長率和斷面收縮率6 硬度是指材料抵抗局部塑性變形、壓痕或劃痕的能力。硬度是衡量金屬軟硬程度的指標(biāo)，材料的硬度是通過硬度試驗測得的。7 硬度試驗方法包括：1布氏硬度（HBW硬質(zhì)合金鋼球、HBS淬火鋼球） 2洛氏硬度HR 3維氏硬度HV8沖擊吸收功越大，材料的韌性越好。第二章 金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶1. 單晶體具有各向異性，多晶體具有各向同性。2. 常見的晶格類型包括：體心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格。3 .晶體缺陷包括：點缺陷線缺陷面缺陷。4. 點缺陷是指在長、寬、高三個方向上尺寸都很小的一種缺陷，最常見的點缺陷是晶格空位和間隙原子。5. 線缺陷是指晶體中呈現(xiàn)狀分布的缺陷，最常見線缺陷是各種類型的位錯。6. 面缺陷是指在晶體中呈面狀分布的缺陷，常見的面缺陷是晶界和亞晶界。7. 合金： 是指有兩種或兩種以上的金屬元素（或金屬與非金屬元素）組成的，具有金屬特性的新物質(zhì)。純金屬品種少，力學(xué)性能低，成本高，應(yīng)用受限，工業(yè)中使用的金屬材料大多是合金。8. 組元： 組成合金最基本的、獨立的物質(zhì)成為組元（簡稱元）。通常組元就是指組成合金的元素。9 .相： 在純金屬或合金中，具有相同的化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)和物理性能并與其他部分以界面分開的均勻組成部分稱為相。10. 組織：組織是泛指用金相觀察方法看到的由各相晶粒的形態(tài)、數(shù)量、尺寸和分布方式組成的關(guān)系和構(gòu)造情況。11. 固溶體分為置換固溶體和間隙固溶體。12. 置換固溶體： 是指溶質(zhì)原子占據(jù)了部分溶劑晶格結(jié)點位置而形成的固溶體。按溶解度的不同，置換固溶體又分為無限固溶體和有限固溶體兩種。13. 間隙固溶體 ： 是指溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格的間隙而形成的固溶體。間隙固溶體都是無序固溶體，也都是有限固溶體。而溶劑元素一般為過渡元素。14. 細(xì)晶強化：是指通過細(xì)化晶粒來提高強度、硬度、塑性和韌性的方法。15. 固溶強化：溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格中使晶格產(chǎn)生畸變，增加了變形抗力，因而導(dǎo)致材料強度、硬度提高。這種通過溶入溶質(zhì)元素，是固溶體強度和硬度提高的現(xiàn)象為固溶強化。16. 彌散強化：當(dāng)金屬化合物呈細(xì)小顆粒均勻分布在固溶體基體上時，將使合金強度、硬度和耐磨性明顯提高，這一現(xiàn)象稱彌散強化。17.結(jié)晶：金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)晶體的過程稱為結(jié)晶。18.過冷度：理論結(jié)晶溫度與實際結(jié)晶溫度之差T稱為過冷度，即T=T0T1。19.晶粒越細(xì)小，金屬的強度、塑性和韌性越高。20.細(xì)化晶粒，提高金屬力學(xué)性能的方法包括：增大過冷度變質(zhì)處理附加振動。21.鑄錠的組織包括：表層細(xì)晶粒區(qū)柱狀晶粒區(qū)中心粗大等軸晶粒區(qū)。22.同素異晶（構(gòu)）轉(zhuǎn)變：大多數(shù)金屬在結(jié)晶后晶格類型不再發(fā)生變化，但少數(shù)金屬，如鐵、鈦、鈷等在結(jié)晶后，其晶格類型會隨溫度的改變而發(fā)生變化，這種變化稱為同素異晶（構(gòu)）轉(zhuǎn)變。23.鐵素體（F）：鐵中溶入碳元素構(gòu)成的固溶體稱為鐵素體，用符號F表示。性能：與純鐵相似，強度和硬度低，塑性和韌性好。24.奧氏體（A）：鐵中溶入碳元素構(gòu)成的固溶體稱為奧氏體，用符號A表示。性能：塑性和韌性好，強度和硬度較低。25,滲碳體（Fe3C）：滲碳體是鐵和碳形成的一種具有復(fù)雜斜方晶格的金屬化合物，用化學(xué)式Fe3C表示。性能：強度很高，塑性和韌性幾乎為零，極脆。26.珠光體（P）：包含鐵素體（F）和滲碳體（Fe3C），在共晶點上得到。27.萊氏體（Ld）：包含奧氏體（A）和滲碳體（Fe3C），在共析點上得到。28.Fe- Fe3C相圖分析（P23）。29.解釋：在1000時，C =4.0%的鋼能進行鍛造，而C =4.0%的鑄鐵不能鍛造。 答：前者成分為單向奧氏體，綜合性能好，變形均勻；后者成分為低溫萊氏體加滲碳體，滲碳體多脆性大，不是單向，變形不均勻，受力后易斷裂。30.解釋：室溫下C =0.9%的碳鋼比C =1.2%的碳鋼強度高。 答：前者成分為珠光體加二次滲碳體，而珠光體含量高；后者含碳量高形成完整網(wǎng)絡(luò)，強度下降，脆性大，脆性線分布在珠光體晶界上。31.解釋：綁扎物件一般用鐵絲（鍍鋅低碳鋼絲），而起重機吊重物時卻用鋼絲繩。 答：鐵絲成分為鐵素體加珠光體，鐵素體居多，塑性、韌性好，強度低，符合綁扎物體要求；鋼絲繩成分也為鐵素體加珠光體，但珠光體多，硬度、強度高，滿足起吊物體要求。32.解釋：為什么鑄造用合金常選用接近共晶成分的合金。 答：接近共晶成分的合金流動性能好。第三章 金屬的塑性變形與再結(jié)晶1. 單晶體和多晶體塑性變形的基本方式是滑移和孿生。2. 滑移：是指在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對于另一部分沿一定晶面（即滑移面）發(fā)生相對的滑動?；剖墙饘偎苄宰冃蔚闹饕绞?。3. 加工硬化：隨著變形程度的增加，金屬強度和硬度升高，塑性和韌性下降的現(xiàn)象，稱為冷變形強化或加工硬化。4.冷變形強化（加工硬化）的意義：強化金屬，提高其強度、硬度和耐磨性有利于金屬進行均勻變形提高構(gòu)件在使用過程中的安全性。5. 區(qū)分冷、熱加工：在再結(jié)晶溫度以上進行的變形加工稱為熱加工；在再結(jié)晶溫度以下進行的變形加工稱為冷加工。第四章 鋼的熱處理1.共析鋼奧氏體形成過程包括：A晶核形成A晶核長大殘余Fe3C溶解A均勻化2.影響奧氏體轉(zhuǎn)變的因素：加熱溫度加熱速度鋼的原始組織3.碳含量小于0.2%時，組織幾乎全部是板條馬氏體；碳含量大于1.0%時，組織幾乎全部是針狀馬氏體。4.共析鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線在連續(xù)冷卻中的應(yīng)用（P51）5.馬氏體的硬度和強度主要取決于馬氏體的含碳量。6. 退火：將鋼加熱至適當(dāng)溫度保溫，然后緩慢冷卻 (爐冷) 的熱處理工藝叫做退火。7.鋼的退伙的目的：調(diào)整硬度，便于切削加工。適合加工的硬度為170-250HB 消除內(nèi)應(yīng)力，防止加工中變形。 細(xì)化晶粒，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。8. 退火的種類：完全退火、等溫退火、球化退火、擴散退火、去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火。9.正火：是將亞共析鋼加熱到Ac3+30 50，共析鋼加熱到Ac1+3050，過共析鋼加熱到Accm+30 50保溫后空冷的工藝。10.鋼的正火的目的： 對于低、中碳鋼(0.6C%)，目的與退火的相同。 對于過共析鋼，用于消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作組織準(zhǔn)備。 普通件最終熱處理。11.淬火：是將鋼加熱到臨界溫度點以上，保溫后冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體(貝氏體)的熱處理工藝.12.淬火的目的：獲得馬氏體組織，提高鋼的性能。13.回火是指將淬火鋼加熱到Ac1以下的某溫度保溫后冷卻的工藝。14.回火的目的：減少或消除淬火內(nèi)應(yīng)力, 防止變形或開裂. 獲得所需要的力學(xué)性能。淬火鋼一般硬度高，脆性大，回火可調(diào)整硬度、韌性穩(wěn)定尺寸。淬火M和A都是非平衡組織，有自發(fā)向平衡組織轉(zhuǎn)變的傾向?；鼗鹂墒筂與A轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶饣蚪咏胶獾慕M織，防止使用時變形。對于某些高淬透性的鋼，空冷即可回火，如采用回火軟化既能降低硬度，又能縮短軟化周期。15.低溫回火中溫回火高溫回火回火溫度150-250350-500500-650回火組織M回T回S回回火目的在保留高硬度、高耐磨性的同時，降低內(nèi)應(yīng)力。提高e及s，同時使工件具有一定韌性 。獲得良好的綜合力學(xué)性能，即在保持較高的強度同時，具有良好的塑性和韌性應(yīng)用適用于各種高碳鋼、滲碳件及表面淬火件。適用于彈簧熱處理。廣泛用于各種結(jié)構(gòu)件如軸、齒輪等熱處理。也可作為要求較高精密件、量具等預(yù)備熱處理。16.調(diào)質(zhì)：淬火加高溫回火的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理，簡稱調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)后的組織為回火索氏體。其目的是獲得強度、塑性、韌性都較好的綜合力學(xué)性能。17.為什么淬火后的鋼一般都要進行回火？答：淬火后高硬力處于亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，尺寸、性能易發(fā)生變化容易變形和開裂淬火后獲得的片狀馬氏體脆而硬。第五章 工業(yè)用鋼1.工業(yè)用鋼按化學(xué)成分分為碳素鋼和合金鋼兩大類。2.碳素鋼是指含碳量低于2.11%的鐵碳合金。3.合金鋼是指為了提高鋼的性能，在碳鋼基礎(chǔ)上有意加入一定量合金元素所獲得的鐵基合金4.鋼通常按化學(xué)成分、質(zhì)量等級、用途、金相組織、冶煉方法分類。5.對結(jié)構(gòu)鋼的性能要求為：使用性能以強韌性為主。工藝性能以可焊性、淬透性為主。6.質(zhì)量等級由A到E；硫、磷含量降低，質(zhì)量提高。通常碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號中表示鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼的符號Z和TZ可以省略；低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼均為鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼，牌號中沒有表示脫氧方法的符號。7.碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼：這類鋼分為通用鋼和專用鋼兩類。通用結(jié)構(gòu)鋼的牌號是用代表屈服點第一個拼音字母的“Q”、屈服點數(shù)值（MPa）、質(zhì)量等級、脫氧方法等符號表示，四個部分按順序組成，如Q235AF。專用結(jié)構(gòu)鋼一般采用在通用結(jié)構(gòu)鋼的牌號后面加產(chǎn)品用途符號表示。8.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號用兩位數(shù)字表示，其中兩位數(shù)字表示鋼中平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)萬分?jǐn)?shù)，如40鋼。若鋼中錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高（Mn=0.7%1.2%）時，在數(shù)字后面加“Mn”，如65Mn鋼。在兩位數(shù)字后加“A”表示高級優(yōu)質(zhì)鋼，加“E”表示特級優(yōu)質(zhì)鋼，加“F”表示沸騰鋼，加“b”表示半鎮(zhèn)靜鋼。9.碳素工具鋼：牌號用“T”（“碳”字漢語拼音字首）和數(shù)字組成。數(shù)字表示鋼的平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千分?jǐn)?shù)。若鋼中錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時在數(shù)字后面加“Mn”，如T8Mn鋼。高級優(yōu)質(zhì)鋼牌號末尾加“A”，如T10A鋼的硫、磷含量比T10鋼少。10.合金結(jié)構(gòu)鋼：牌號均依次有兩位數(shù)字、合金元素符號和數(shù)字組成。前兩位數(shù)字表示鋼中平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)萬分?jǐn)?shù)，元素符號表示鋼中所含的合金元素，元素符號后的數(shù)字表示該合金元素平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)的百分?jǐn)?shù)。（若平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%，元素符號后不標(biāo)出數(shù)字；若平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.50%2.49%；2.50%3.49%；3.50%4.49%，則在相應(yīng)的元素符號后標(biāo)注2,3,4,數(shù)字）如60Si2MnA。11.軸承鋼：牌號依次由“滾”字漢語拼音字首G、合金元素符號“Cr”和數(shù)字組成。其數(shù)字表示平均鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千分?jǐn)?shù)，如GCr15。若鋼中含有其他合金元素，應(yīng)依次在數(shù)字后面寫出元素符號，如QCr15SiMn。軸承鋼均為高級優(yōu)質(zhì)鋼，但牌號后面不標(biāo)“A”。12.合金工具鋼和高速工具鋼：合金工具鋼的牌號表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相似，區(qū)別在于：若鋼中C1%，牌號前以一位數(shù)字表示平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千分?jǐn)?shù)；若鋼中平均C1%，則牌號前不寫數(shù)字。高速工具鋼的牌號表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼基本相同，主要區(qū)別是有些牌號的鋼即使C1%，其牌號前也不標(biāo)出數(shù)字。合金工具鋼和高速工具鋼均為高級優(yōu)質(zhì)鋼，但牌號后邊不標(biāo)“A”。13.鑄鋼：牌號首位冠以“ZG”，有兩種表示方法。用強度為主要特征表示時，在“ZG”后面加兩組數(shù)字，第一組數(shù)字表示鋼的最低屈服點值，第二組數(shù)字表示最低抗拉強度值，例如ZG340-640；用化學(xué)成分為主要特征表示時，在“ZG”后面加兩組數(shù)字，表示鑄鋼平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬分?jǐn)?shù)（平均C1%時不標(biāo)出，平均C1%時第一位數(shù)字為0）例如：ZG15Cr1Mo1V鋼表示平均C=0.15%，Cr=1%，Mo=1%，V0.9%（平均V0.9%不標(biāo)數(shù)字）的鑄鋼。高錳耐磨鋼牌號首位冠以“ZG”，在其后標(biāo)注錳的符號、錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的百分?jǐn)?shù)及其序號，例如ZGMn13-1表示錳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%的一號耐磨鋼。14.鋼中的雜質(zhì)一般是指Mn、Si、P、S。是由原料帶入或脫氧殘留的元素。15.常見的雜質(zhì)元素對鋼性能的影響：有益元素為錳和硅，有害元素為硫和磷。16.Mn: 0.8%時為雜質(zhì), 是有益元素。作用為： 強化鐵素體消除硫的有害作用。17.Si：0.5%時為雜質(zhì)，是有益元素。作用為： 強化鐵素體增加鋼液流動性。18.S：是有害元素。常以FeS形式存在。易與Fe在晶界上形成低熔點共晶(985)，熱加工時(11501200)，由于其熔化而導(dǎo)致開裂，稱熱脆性。鋼中的硫應(yīng)控制在0.065%以下。Mn可消除硫的有害作用19.P：也是有害元素。能全部溶入鐵素體中，使鋼在常溫下硬度提高，塑性、韌性急劇下降，稱冷脆性。P一般控制在0.045%以下。20.對結(jié)構(gòu)鋼的性能要求：使用性能以強韌性為主，工藝性能以可焊性、淬透性為主。21.碳素結(jié)構(gòu)鋼成分：1200)。淬火后組織：M+未溶碳化物(10%)+A (20%)。 回火目的：主要為減少A；消除內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定組織。38.常用560三次回火. 回火時的組織變化： 析出W、Mo、V的碳化物，產(chǎn)生二次硬化。 碳及合金元素含量下降，Ms點上升，回火冷卻時，A轉(zhuǎn)變?yōu)镸。每次回火加熱都使前一次的淬火馬氏體回火。鋼 號鋼 種合金元素的主要作用熱處理特點使用狀態(tài)下組織Q345低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼Mn:強化F，增加P量，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度熱軋空冷F+P65Mn彈簧鋼Mn:提高淬透性，強化F淬火+中溫回火T回ZGMn13耐磨鋼Mn:獲得單相A組織水韌處理表:M+碳化物 心:A20Cr滲碳鋼Cr:提高淬透性，強化F滲碳+淬火+低溫回火表: M回+顆粒狀碳化物+A心: M回+F40Cr調(diào)質(zhì)鋼Cr:提高淬透性，強化F調(diào)質(zhì)處理