【正文】 ? 孿生特點： ? ①孿生使晶格位向發(fā)生改變；②所需切應(yīng)力比滑移大得多，變形速度極快，接近于聲速；③孿生時相鄰原子面的相對位移量小于一個原子間距。 ? ⑶ 再結(jié)晶溫度：發(fā)生再結(jié)晶的最低溫度。③ 伴隨著體積變化。 ? ⑵ 結(jié)晶的基本過程 —— 晶核形成與晶核長大 ? 形核 —— 自發(fā)形核與非自發(fā)形核 ? 長大 —— 均勻長大與樹枝狀長大 機械工程材料復(fù)習(xí) Page 7 of 77 ? ⑶ 結(jié)晶晶粒度控制方法：①增加過冷度；②變質(zhì)處理；③機械振動、攪拌 ? 純金屬中的固態(tài)轉(zhuǎn)變 ? 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：物質(zhì)在固態(tài)下晶體結(jié)構(gòu)隨溫度而發(fā)生變化的現(xiàn)象。 ) 三、組織 ? ㈠ 純金屬的組織 ? 結(jié)晶：金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫w的過程 ? ⑴ 結(jié)晶的條件 —— 過冷：在理論結(jié)晶溫度以下 發(fā)生結(jié)晶的現(xiàn)象。 ? ⑸ 固溶體與化合物的區(qū)別：①結(jié)構(gòu)；②性能；③表達(dá)方式 ? 合金元素在鋼中的作用 ? 強化鐵素體； ? 形成化合物 —— 第二相強化 機械工程材料復(fù)習(xí) Page 6 of 77 ? 擴大（ C,Mn,Ni,Co）或縮小（ Cr,Si,W,Mo） A相區(qū) ? 使 S、 E點左移 ? 影響 A化 ? 溶于 A(除 Co外 ), 使 C曲線右移 , Vk減小 , 淬透性提高 . ? 除 Co、 Al外，使 Ms、 Mf點下降。 ? 分為結(jié)構(gòu)簡單的間隙相和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物。 ? 馬氏體的硬度主要取決于其含碳量，并隨含碳量增加而提高。 ? 馬氏體：碳在 ?Fe中的過飽和固溶體。 ? 鐵素體：碳在 ?Fe中的固溶體。 ? ⑵ 間隙固溶體：溶質(zhì)原子處于溶劑晶格間隙所形成的固溶體。 ? 固溶體：與組成元素之一的晶體結(jié)構(gòu)相同的固相 . ? ⑴ 置換固溶體 ：溶質(zhì)原子占據(jù)溶劑晶格結(jié)點位置形成的固溶體。如碳鋼、合金鋼、鑄鐵、有色合金。強度和塑性同時增加，在斷裂前消耗的功大，因而韌性也好 . 機械工程材料復(fù)習(xí) Page 4 of 77 ? 細(xì)晶強化：通過細(xì)化晶粒來提高強度、硬度和塑性、韌性的方法。 ? 金屬的晶粒越細(xì)，晶界總面積越大，位錯障礙越多；需要協(xié)調(diào)的 具有不同位向的晶粒越多，使得金屬塑性變形的抗力越高。亞晶界：亞晶粒之間的交界面。 ? 置換原子：取代原來原子位置的外來原子。 ? ⑵ 晶體缺陷 — 晶格不完整的部位 ? ① 點 缺陷 ? 空位：晶格中的空結(jié)點。 實實 際際 金金 屬屬 ? ⑴ 多晶體結(jié)構(gòu)：由多晶粒組成的晶體結(jié)構(gòu)。 ? 晶胞：晶格中代表原子排列規(guī)律的最小幾何單元 . ⑵⑵ 三三 種種 常常 見見 純純 金金 屬屬 的的 晶晶 體體 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) ? ⑶ 立方晶系的晶面指數(shù)和晶向指數(shù) ? ①晶面指數(shù)：晶面三坐標(biāo)截距值倒數(shù)取整加（ ） ? ②晶向指數(shù)：晶向上任一點坐標(biāo)值取整加 [ ] ? 立方晶系常見的晶面和晶向 ? ⑷ 晶面族與晶向族 ? 指數(shù)不同但原子排列完全相同的 晶面或晶向。 二二 、 晶晶 體體 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) ? ㈠ 純金屬的晶體結(jié)構(gòu) ? 理想金屬 ? ⑴ 晶體：原子呈規(guī)則排列的固體。 機械工程材料復(fù)習(xí) Page 2 of 77 ? 焊接性能：產(chǎn)生焊接缺陷的傾向。 ? 鍛造性能：成型性與變形抗力。 ? 耐磨性：材料抵抗磨損的能力。 ? 化學(xué)性能 ? ⑴ 耐蝕性：材料在介質(zhì)中抵抗腐蝕的能力。 ? ⑹ 斷裂韌性：材料抵抗內(nèi)部裂紋擴展的能力。 ? ⑸ 沖擊韌性：材料抵抗沖擊破壞的能力。 ? ⑷ 硬度：材料抵抗局部塑性變形的能力。 ? ⑶ 塑性：材料斷裂前承受最大塑性變形的能力。機械工程材料復(fù)習(xí) Page 1 of 77 《《 機機 械械 工工 程程 材材 料料 》》 總 復(fù) 習(xí) ? 條件屈服強度 ? — 殘余塑變?yōu)?%時的應(yīng)力。 ? 疲勞強度 ? 1— 無數(shù)次交變應(yīng)力作用下不發(fā)生破壞的最大應(yīng)力。指標(biāo)為 ?、 ?。指標(biāo)為 HB、 HRC。指標(biāo)為 α 冷脆轉(zhuǎn)變溫度以上。指標(biāo)為 K1C。 ? ⑵ 抗氧化性：材料在高溫下抵抗氧化作用 的能力。 ? ㈡ 工藝性能 ? 鑄造性能：液態(tài)金屬的流動性、填充性、收縮率 、 偏析傾向。 ? 切削性能：對刀具的磨損、斷屑能力及導(dǎo)熱性。 ? 熱處理性能：淬透性、耐回火性、二次硬化、回火脆性。 ? 晶格：表示原子排列規(guī)律的空間格架。 ? ⑸密排面和密排方向 —— 同滑移面與滑移方向 ? 在立方晶系中，指數(shù)相同的晶面與晶向相互垂直。 ? 晶粒：組成金屬的方位不同、外形不規(guī)則的小晶體 . 機械工程材料復(fù)習(xí) Page 3 of 77 ? 晶界：晶粒之間的交界面。 ? 間隙原子：擠進晶格間隙中的原子。 ? ② 線缺陷 —— 位錯 ? 晶格中一部分晶體相對另一部分晶體沿某一晶面發(fā)生局部滑移 , 滑移面上滑移區(qū)與未滑移區(qū)的交接線 . ? ③ 面缺陷 —— 晶界和亞晶界 ? 亞晶粒：組成晶粒的尺寸很小、位向差也很小的小晶塊。 ? ④ 晶界的特點： ? 原子排列不規(guī)則；阻礙位錯運動；熔點低；耐蝕性低；產(chǎn)生內(nèi)吸附；是相變的優(yōu)先形核部位。 ? 晶粒越細(xì)，單位體積內(nèi)同時參與變形的晶粒數(shù)目越多 ,變形越均勻，在斷裂前將發(fā)生較大塑性變形。 ? ㈡ 合金的晶體結(jié)構(gòu) ? 合金：由兩種或兩種以上元素組成的具有金屬特性的物質(zhì)。 ? 相：金屬或合金中凡成分相同、結(jié)構(gòu)相同，并與其他部分有界面分開的均勻組成部分。多為金屬元素之間形成的固溶體。 ? 為過渡族金屬元素與小原子半徑非金屬元素組成。 ? 奧氏體：碳在 ?Fe中的固溶體。 ? 固溶強化：隨溶質(zhì)含量增加，固溶體的強度、硬度提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象。 ? ⑵ 金屬化合物：與組成元素晶體結(jié)構(gòu)均不相同的固相 . ? ① 正常價化合物 如 Mg2Si 機械工程材料復(fù)習(xí) Page 5 of 77 ? ② 電子化合物 如 Cu3Sn ? ③ 間隙化合物：由過度族元素與 C、 N、 H、 B等小原子半徑的非金屬元素組成。 ? 強碳化物形成元素： 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 性能比較：強度：固溶體 ?純金屬 ? 硬度：化合物 ?固溶體 ?純金屬 ? 塑性：化合物 ?固溶體 ?純金屬 ? ⑷ 金屬化合物形態(tài)對性能的影響 ? ① 基體、晶界網(wǎng)狀：強韌性低 ? ② 晶內(nèi)片狀：強硬度提高，塑韌性降低 ? ③ 顆粒狀： ? 彌散強化：第二相顆粒越細(xì)，數(shù)量越多，分布越均勻 ,合金的強度、硬度越高，塑韌性略有下降的現(xiàn)象。 ? 提高耐回火性（淬火鋼在回火過程中抵抗硬度下降的能力） ? 產(chǎn)生二次硬化 (含高 W、 Mo、 Cr、 V鋼淬火后回火時，由于析出細(xì)小彌散的特殊碳化物及回火冷卻時 A’ 轉(zhuǎn)變?yōu)?M回 ，使硬度不僅不下降，反而升高的現(xiàn)象 ) ? 防止第二類回火脆性： W、 Mo ? (回火脆性 ：淬火鋼在某些溫度范圍內(nèi)回火時，出現(xiàn)的沖擊韌性下降的現(xiàn)象。 ? 過冷度：理論結(jié)晶溫度與實際結(jié)晶溫度的差。 ? 固態(tài)轉(zhuǎn)變的特點：①形核部位特殊；②過冷傾向大 。 ? 再結(jié)晶 ? ⑴再結(jié)晶條件：冷塑性變形 ? ⑵加熱時的變化：回復(fù)→再結(jié)晶→晶粒長大 ? 再結(jié)晶：冷變形組織在加熱時重新徹底改組的過程 .再結(jié) 晶不是相變過程。 ? 純金屬的最低再結(jié)晶溫度 T再 ? ? ⑷ 影響再結(jié)晶晶粒度的因素：①加熱溫度和時間； ? ②預(yù)先變形程度 ? 塑性變形： ? 金屬塑性變形方式：滑移和孿生 ? ⑴ 滑移的特點： ? ①只能在切應(yīng)力的作用下發(fā)生； ? ②沿密排面和密排方向發(fā)生； ? ③位移量是原子間距整數(shù)倍； ? ④伴隨著轉(zhuǎn)動 ? 滑移的機理：通過位錯運動實現(xiàn)。 ? ⑵ 冷 熱加工：以再結(jié)晶溫度劃分 ? ① 冷加工組織：晶粒被拉長壓扁、亞結(jié)構(gòu)細(xì)化、 ? 織構(gòu)：變形量大時，大部分晶粒的某一位向與外力趨于一致的現(xiàn)象。 ? 冷加工使內(nèi)應(yīng)力增加，耐蝕性下降， ?提高。 ㈡ 合金的組織 ? 相圖 勻晶 L?? 共晶 L??+? 共析 ???+? 包晶 L+??? ? 杠桿定律：只適用于兩相區(qū)。 ? 合金中的固態(tài)相變 ? ⑴ 固溶體轉(zhuǎn)變： A?F 機械工程材料復(fù)習(xí) Page 9 of 77 ? ⑵ 共析轉(zhuǎn)變： A?P(F+Fe3C) ? ⑶ 二次析出 ： A?Fe3CⅡ ? ⑷ 奧氏體化 ? ⑸ 過冷奧氏體轉(zhuǎn)變 ? ⑹ 固溶處理 +時效： ? 固溶處理是指將合金加熱到固溶線以上，保溫并淬火后獲得過飽和的單相固溶體組織的處理。 鐵碳合金相圖 ? 點：符號、成分、溫度 典型合金的結(jié)晶過程（以共析鋼為例） 杠桿定律的應(yīng)用 四、鋼的熱處理 ? ㈠ 熱處 理原理 ? 加熱時的轉(zhuǎn)變 ? 奧氏體化步驟： A形核； A晶核長大；殘余滲碳體溶解； A成分均勻化。 ? 實際晶粒度：給定溫度下奧氏體的晶粒度。 機械工程材料復(fù)習(xí) Page 10 of 77 冷卻時的轉(zhuǎn)變 ? ⑴ 等溫轉(zhuǎn)變曲線及產(chǎn)物 ⑵ 用 C曲線定性說明連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物 ? 根據(jù)與 C曲線交點位置判斷轉(zhuǎn)變產(chǎn)物 ? 回火時的轉(zhuǎn)變 ? 碳鋼：馬氏體的分解 ；殘余奧氏體分解 ； ?碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)?Fe3C ； Fe3C聚集長大和鐵素體多邊形化 。析出 W、 Mo、 V的碳化物，產(chǎn)生二次硬化。每次回火加熱都使前一次的淬火馬氏體回火。 ㈡ 熱處理工藝 熱處理工藝（續(xù)） 五、工業(yè)用金屬材料 ? ㈠ 工業(yè)用鋼 工業(yè)用鋼（續(xù)） 工業(yè)用鋼（續(xù)） ㈡ 鑄鐵 ? 石墨化：鑄鐵中的碳原子析出形成石墨的過程。 2．鐵素體（ F）是碳溶于 αFe 所形成的間隙固溶體，其晶格類型 是： 體心立方 。 4． GCr15 鋼是 滾動軸承鋼 ，其 Cr 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是 % 。 6． QT60003 中的 “03”的含義是： 最低伸長率為 3% 。 8．貝氏體的顯微組織形態(tài)主要有 B 上 和 B 下 兩種，其中 B 下 的綜合性能好。 10．鋼加熱時 A 的形成是由 A 晶核的形成 、 A 晶核向 F 和 Fe3C 兩側(cè)長大 、 殘余 Fe3C 的溶解 、 A 的均勻化 等四個基本過程所組成的。 13．碳鋼常用的淬火介質(zhì)是 水 ，而合金鋼 是 油 。 15．滲碳鋼在滲碳后緩慢冷卻，由表面向心部的組織分布依次為： P+Fe3CⅡ （網(wǎng)狀） ， P ， P+F 。 2． 固溶強化是指因形成固溶體而引起的合金強度、硬度升高的現(xiàn)象。 4． 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對碳鋼力學(xué)性能的影響是：隨著鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加， 硬度、強度增加，塑性、韌性也隨著增加。 6．淬透性好的鋼，其淬硬性也一定好。 8．正 火的冷卻速度比退火快，故同一鋼種經(jīng)正火處理后的組織較細(xì)，其強度、硬 度比退火高。 10．可鍛鑄鐵具有一定的塑性，可以進行鍛造加工。 （