(金属学与热处理)工程材料学总结.docx

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1、(金属学与热处理)工程材料学总结 工程材料学总结 第一部分：晶体结构与塑性变形 一、三种典型的金属晶体结构 1bcc、fcc、hcp的晶胞结构、内含原子数，致密度、配位数。 Bcc：体心立方，内包含2个原子，致密度为0.68，配位数为8 Fcc：面心立方，4个原子，致密度0.74，配位数12 Hcp：密排六方，6个原子，致密度0.74，配位数12 2立方晶系的晶向指数uvw、晶面指数(hkl)的求法和画法。 3晶向族/晶面族的意义（原子排列规律相同但方向不同的一组晶向/晶面，指数的数字相同而符号、依次不同），会写出每一晶向族/晶面族包括的全部晶向/晶面。 4bcc、fcc晶体的密排面和密排方向

2、。 密排面 密排方向 fcc 111 bcc 110 二、晶体缺陷 1点缺陷、线缺陷、面缺陷包括那些详细的晶体缺陷。 点缺陷：特征“三个方向尺寸都很小”空位，间隙原子，置换原子 线缺陷：特征“两个方向上的尺寸很小”位错：刃型位错，螺型位错 面缺陷：特征“在一个方向上尺寸很小”外表面，内界面：晶界，亚晶界，孪晶界，堆垛层错和相界 2刃型位错的晶体模型。 三、塑性变形与再结晶 1滑移的本质：滑移是通过位错运动进行的。 2滑移系 =滑移面 + 其上的一个滑移方向。 滑移面与滑移方向就是晶体的密排面和密排方向。 3强化金属的原理及主要途径：阻碍位错运动，使滑移进行困难，提高了金属强度。 主要途径是细晶

3、强化（晶界阻碍）、固溶强化（溶质原子阻碍）、弥散强化（析出相质点阻碍）、加工硬化（因塑变位错密度增加产生阻碍）等。 4冷塑性变形后金属加热时组织性能的改变过程：回复再结晶晶粒长大。 5冷、热加工的概念 冷加工：在再结晶温度以下进行的加工变形，产生纤维组织和加工硬化、内应力。 热加工：在再结晶温度以上进行的加工变形，同时进行再结晶，产生等轴晶粒，加工硬化、内应力全消逝。 6热加工应使流线合理分布，提高零件的运用寿命。 其次部分：金属与合金的结晶与相图 一、纯金属的结晶 1为什么结晶必需要过冷度？ 由热力学可知，在某种条件下，结晶能否发生，取决于固相的自由度是否低于液相的自由度，即 G =GS-G

4、L 2结晶是晶核形成和晶核长大的过程。 3细化铸态金属的晶粒有哪些主要方法？（三种方法） 限制过冷度，变质处理，振动搅动 二、二元合金的相结构与相图 1固溶体和金属化合物的区分。（以下哪一些是固溶体，哪一些是金属化合物：-Fe、-Fe、Fe3C、A、F、P、Ld、S、T、B上、B下、M片、M条？） 2匀晶相图 在两相区内结晶时两相的成分、相对量怎样改变？ 娴熟驾驭用杠杆定律计算的步骤： 将所求材料一分为二，留意杠杆的位置和长度，正确列出关系式。 3共晶（析）相图 熟识共晶（析）相图的基本形式（水平线、一变二）。 会区分共晶（析）体、先共晶（析）相、次生相（二次相）。 会在相图中填写组织组成物（

5、或相组成物），驾驭不同合金在室温时的平衡组织, 会娴熟应用杠杆定律计算相组成物和组织组成物的相对量。 三、Fe- Fe3C 相图 （重点） 1.默绘相图并牢记共晶转变和共析转变的温度与各相成分。 包晶转变：1495摄氏度 共晶转变：温度1148摄氏度 共析转变：727摄氏度 2.驾驭各类合金平衡结晶过程与室温时的平衡组织，会画符合要求的平衡组织示意图： 各组织组成物的形态，在相图上标注各组织组成物。 3.会用杠杆定律计算相组成物和组织组成物的相对量。 第三部分：各类材料与钢铁热处理（重点） 一、各类材料的牌号、热处理和用途 1 会依据牌号确定钢的化学成分（碳及合金元素的含量范围）。 结构钢钢号

6、特征： 前二位数字(万分比) 一般碳素结构钢（如Q235等）、一般低合金钢（如Q295等） 包括：工程构件用钢： 含碳量小于0.20%。 热处理：热轧空冷后(相当于正火)干脆运用 机器零件用钢： 按含碳量区分，由低到高是 渗碳钢(0.100.50%) (碳素钢：40, 45; 合金钢：40Cr, 35CrMo, 40CrNiMo)、热处理：调质处理，即淬火高温回火 用途：轴， 弹簧钢(0.500.60%的工具钢, 如：3Cr2W8V， 5CrNiMo 热处理：淬火高温回火 量具用钢：C:0.9-1.5%, 碳素工具钢:T10A, T12A 热处理：水（油淬）低温回火 低合金工具钢：9SiCr,

7、 GCr15, 热处理：淬火（油）冷处理低温回火 不锈钢钢： Cr含量13%, 如：1Cr18Ni9Ti， 3Cr13 2钢的热处理工序及应用 预先热处理： 完全退火（用于亚共析钢，用于组织匀称化， Ac3+30 C） 球化退火（用于共析钢 、过共析钢, Ac1+30 C） 正火 （过共析钢中消退网状二次碳化物，低碳亚共析钢中代替完全退火但强度硬度高一些, Ac3(ACcm)+30 C） 最终热处理 一般： 低温回火（用于刃具、冷模具等） 淬火 + 中温回火（用于弹簧等） 高温回火（即调质，用于轴类等） 特别： 构件用钢：不淬火，在热轧或正火（空冷）状态运用； 渗碳钢：先渗碳，再淬火 + 低温

8、回火。 3 铸铁、有色金属材料的分类 要求驾驭铸铁的分类并相识牌号（HT、QT、KT等 ）。 了解铸铁中石墨形态（几种形态？）对铸铁性能的影响。 要求相识铝合金、铜合金、钛合金的类型和强化途径。 4.材料力学性能各指标的符号、名称。 二、热处理原理 1 2 3 4 钢加热到临界点（AC1/AC3/ACm）以上形成奥氏体，应限制加热温度和保温时间以避开晶粒长大。 共析钢的TTT曲线示意图。 P、S、T、B上、B下、M片、M条的形态。 M的性能：硬度确定于马氏体内含碳量，韧性确定于马氏体的粗细及形态。 5TTT曲线的应用： 冷却方式 画冷却曲线 所得组织 6回火形成粒状组织M回、T回、S回（T回、

9、S回与片状组织T、S无关）。 三、热处理工艺 1.会确定加热温度 3 退火、正火、淬火： 碳钢：临界点（AC1/AC3/ACm）+ 30；合金钢原则相同，但温度较高。 回火： 低温回火，中温回火，高温回火（用于淬火后的热处理） 2.冷却方式与目的 退火炉冷；正火空冷；淬火单液淬火，水淬油冷，分级淬火（减小内应力），等温淬火（获得B下） 3淬透性与淬硬性的区分 淬透性：钢淬火获得M多少的实力，确定于C曲线左右的位置。 淬硬性：钢淬火获得M的硬度凹凸，确定于M内的含碳量。故高碳钢的淬硬性好而淬透性不好，低碳合金钢的淬透性好而淬硬性不够（如20CrMnTi）。 四、要求会定性分析合金元素在钢中主要作

10、用的缘由。 提高淬透性，固溶强化，弥散强化，细化晶粒 全部合金元素都提高回火稳定性。 五、高速钢 1莱氏体钢的锻造： 莱氏体钢内存在不匀称分布的粗大共晶碳化物，严峻降低钢的性能，不能用热处理方法消退，必需进行反复多向的锻造击碎之，使之分布匀称，改善组织性能。高速钢及Cr12型钢都是莱氏体钢。 2为获得高速钢的红硬性，其热处理工艺应当： 高温淬火形成高碳高合金度的马氏体 高温加热（W18Cr4V 1280；W6Mo5Cr4V2 1220）使大量碳化物溶入奥氏体，形成高碳高合金度的奥氏体，经淬火形成高碳高合金度的马氏体 + 大量残余奥氏体 + 未溶碳化物，为二次硬化作打算。 560多次回火时发生二

11、次硬化，缘由是： 弥散强化， 回火温度达500以上时，从马氏体内析出大量稳定的特别合金碳化物，弥散分布，使硬度上升, 至560硬度达到峰值。 二次硬化，在回火冷却时发生A向 M回 转变，也使硬度上升。多次回火可接着降低残余奥氏体量，进一步提高硬度。 最终组织：回火马氏体 + 少量残余奥氏体 + 碳化物 ， 六、典型零件的选材、热处理及工艺路途 （综合应用） 1、选材原则：力学性能；工艺性能；经济性；（轻型、高寿命） 2 轴类零件: 调质钢， 如：40， 40Cr等 热处理：调质（即淬火 + 高温回火）。（S回） 弹簧零件：弹簧钢。如：60Si2Mn 热处理：淬火 + 中温回火。(T回) 机床齿

12、轮：调质钢， 如： 40， 40Cr 热处理：调质表面淬火 （高频）+ 低温回火。 汽车、拖拉机变速箱齿轮：渗碳钢， 如：20Cr或20CrMnTi 热处理：渗碳 + 淬火 + 低温回火。 2一般工艺路途： 锻（铸）造成形 预先（备）热处理 粗加工 最终热处理 精加工 (金属学与热处理)工程材料学总结 金属学与热处理总结 金属学与热处理期末复习总结 金属学与热处理课程教学大纲 哈工大材料加工工程专业课金属学与热处理825真题 金属材料与热处理教学总结 金属材料与热处理教学总结 金属学与热处理(哈工大版)第3版“四把火” 金属材料热处理 哈工大材料加工工程专业课金属学与热处理825真题(回忆版) 本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！第10页 共10页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页