第一章金屬材料的力學(xué)性能

?工程上將材料抵抗彈性變形的能力稱為剛度。

?強(qiáng)度是指金屬材料在靜力作用下，抵抗永久變形和斷裂的性能。

?抗拉強(qiáng)度。b是材料在破斷前所承受的最大應(yīng)力值。

?塑性是指金屬材料在靜力作用下，產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力。

?塑性指標(biāo)：伸長率和斷面收縮率。

-硬度是衡量金屬材料軟硬程度的指標(biāo)。

-硬度包括：布氏硬度（HBW）、維氏硬度（HV）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）

第二章金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)

體心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格

原子數(shù)246

原子半徑V3V21

V7

致密度0.680.740.74

?在晶體中，原子（或分子）按一定的幾何規(guī)律作周期性地排列。

?這種抽象的、用于描述原子在晶體中排列形式的幾何空間格架，簡稱晶格。

?能夠完全反應(yīng)晶格特征的、最小的幾何單元稱為晶胞。

?原子半徑：晶胞中原子密度最大方向上相鄰原子間距地一半。

?配位數(shù)：晶格中與任一原子距離最近且相等的原子數(shù)目。

?致密度：K二箸（n為原子個數(shù)）

?晶面指數(shù)確定方法：（工）設(shè)坐標(biāo)（2）求截距（3）取倒數(shù)（4）化整數(shù)（5）列括

□

?晶向指數(shù)確定方法：（1）設(shè)坐標(biāo)（2）求坐標(biāo)值（3）化整數(shù)（5）列括號

?晶體缺陷包括：點缺陷（空位、間隙、置換）、線缺陷（刃型位錯、螺型位錯）、面

缺陷（晶界、亞晶界）

第三章金屬與合金的結(jié)晶

?金屬的實際結(jié)晶溫度Tn低于理論結(jié)晶溫度T。的現(xiàn)象，稱為過冷現(xiàn)象。理論結(jié)晶溫度與

實際結(jié)晶溫度的差4T稱為過冷度，過冷度△!，二Tc?Tn

?實踐證明，金屬總是在一定的過冷度下結(jié)晶的，過冷是結(jié)晶的必要條件。同一金屬，

結(jié)晶時冷卻速度越大，過冷度越大，金屬的實際結(jié)晶溫度越低。

?純金屬的結(jié)晶過程是在冷卻曲線上平臺所經(jīng)歷的這段時間內(nèi)發(fā)生的。它是不斷形成晶

核和晶核不斷長大的過程。

?細(xì)化晶粒的方法：在增加過冷度②變質(zhì)處理③附加振動

?共晶反應(yīng)和a+B相互轉(zhuǎn)化（恒溫下由一個液相同時結(jié)晶出兩個成分結(jié)構(gòu)不同的

固相）⑦滲碳體+奧氏體一萊氏體

?共析反應(yīng)：、和a+B相互轉(zhuǎn)化（恒溫下由一個固相同時析出兩個成分結(jié)構(gòu)不同的固

相）/鐵素體+滲碳體一珠光體

?包晶反應(yīng)：L+a和B相互轉(zhuǎn)化（恒溫下由一個液相包著一個固相生成另一個新的固

相）

?過冷度與冷卻速度有何關(guān)系？它對金屬結(jié)晶過程有何影響？對鑄件晶粒大小有何影

響？答：過冷度和冷卻速度是兩個不同的概念。過冷度是指金屬的理論結(jié)晶溫度與實

際結(jié)晶溫度之差，而冷卻速度是指金屬在冷卻過程中的快慢程度。通常地，結(jié)晶時的

冷卻速度越大，過冷度就越大，金屬的實際結(jié)晶溫度就越低。隨著過冷度增加，形核

率增大，單位時間單位體積中的晶核數(shù)量就越多，晶粒就越細(xì)。

第四章鐵碳合金相圖

?碳溶于c（-Fe中的間隙固溶體稱為鐵素體，以符號F表示。

?碳溶于丫，中的間隙廢溶體稱為奧氏體，一符號A表示。y-Fe在1148c。時溶碳量最

大（3c=2.11%）o

-滲碳體的分子式為Fe￡，它是一種具有復(fù)雜晶格的間隙化合物，硬度很高，塑性和韌

性幾乎為零，脆性極大。

?鐵碳合金相圖的兩個基本組元：Fe和Fe3c

?鐵碳合金相圖的三個基本相：鐵素體、奧氏體和滲碳體。

?ECF：共晶線——共晶產(chǎn)物：萊氏體（Ld）

萊氏體為奧氏體和滲碳體的機(jī)械混合物。

?PSK：共析線——共析產(chǎn)物：珠光體（P）

珠光體為鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物。

特性點含義

A純鐵的熔點

C共晶點

D滲碳體的熔點

E碳在奧氏體（或Y-Fe）中的最大溶解度

F滲碳體的成分

Ga-Fe和y-Fe同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點

K滲碳體的成分

P碳在鐵素體（或a-Fe）中的最大溶解度

S共析點

Q碳在鐵素體（或a-Fe）中的溶解度

飛:(%)

特性線含義

AC鐵碳合金的液相線，液態(tài)合金開始結(jié)晶出奧氏體

CD鐵碳合金的液相線，液態(tài)合金開始結(jié)晶出滲碳體

AE鐵碳合金的固相線，即奧氏體的結(jié)晶終了線

ECF鐵碳合金的固相線，即Lc-（AE+Fe3C）共晶轉(zhuǎn)變線

GS奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的開始線

GP奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的終了線

ES碳在奧氏體（或Y-Fe）中的固溶線

PQ碳在鐵素體（或a-Fe）中的固溶線

PSKAS，（FP+FC3C）共析轉(zhuǎn)變線

第五章鋼的熱處理

?任何一種熱處理工藝都是由加熱、保溫和冷卻三個階段所組成。

?鋼的奧氏體化：①奧氏體晶核的形成和長大②殘余滲碳體的溶解③奧氏體的

均勻化

?奧氏體的晶核是在鐵素體和滲碳體的相界面處優(yōu)先形成的。

?一般將N小于4的稱為粗晶粒，5-8稱為細(xì)晶粒，8以上稱為超細(xì)晶粒（晶

粒度共分8級，8級最細(xì)）。

?在熱處理生產(chǎn)中，常用的兩種冷卻方式：①等溫冷卻②連續(xù)冷卻

?在C曲線上孕育期最短的地方，表示過冷奧氏體最不穩(wěn)定，它的轉(zhuǎn)變速度最

快，該處被稱為C曲線的“鼻尖”（溫度約為550C。）o

?合金元素對C曲線的影響：除C。外，都使C曲線右移；除C。和AI外，都使

Ms、Mf點下降。

?退火是將鋼件加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時間，然后緩慢冷卻的熱處理工

藝。

-退火和正火的主要目的：

①調(diào)整硬度，便于切削加工；

②消除內(nèi)應(yīng)力，防止加工中變形；

③細(xì)化晶粒，為最終熱處理作好組織準(zhǔn)備。

-淬火的目的：獲得馬氏體組織，提高鋼的工藝性能。

-淬火方法：①單液淬火法②雙液淬火法③分級淬火法④等溫淬火法⑤局部

淬火法⑥預(yù)冷淬火法

?將淬火鋼重新加熱到Ai以下某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱

處理工藝，稱為回火。

-回火的目的：

①獲得工件所需的組織和性能；

②穩(wěn)定工件尺寸；

③消除或減小淬火內(nèi)應(yīng)力。

-回火后的組織：

X回火馬氏體（V250C?；鼗甬a(chǎn)物）

亭回火托氏體（300-500Co回火產(chǎn)物）

工回火索氏體（500~650C。回火產(chǎn)物）

-16Mn非彈簧鋼

-回火的種類：

1.低溫回火（150?250C。）

2.中溫回火（35O-5OOC0）

3.高溫回火（500-6500）

?彈簧鋼（60Si2Mn）：淬火+中溫回火

?影響淬透性的因素：①化學(xué)成分（含碳量、合金元素含量）②加熱溫度③保

溫時間

?只是在其他條件都相同的情況下，才可按淬硬層深度來判定鋼的淬透性高

低。

?調(diào)制處理：淬火+高溫回火

?淬透性與淬硬層深度兩者有何聯(lián)系和區(qū)別？影響鋼淬透性的因素有哪些？

答：鋼的淬透性是指鋼在淬火后的淬硬層深度，不同的鋼在同樣的條件下淬

硬層深度不同，說明不同的鋼淬透性不同，淬硬層較深的鋼淬透性較好。

影響鋼淬透性因素包括：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、合金元素含量、加熱溫度和保溫時

間。

第六章金屬的塑性變形及再結(jié)晶

?晶體只有在切應(yīng)力作用下才會發(fā)生塑性變形。單晶體的塑性變形主要是通過

滑移和攣生兩種方式遂行的。

?攣生是指在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對于另一部分以一定的晶面（攣

晶面）及晶向（攣生晶向）產(chǎn)生的剪切變形。

?加工硬化在工程上的應(yīng)用：加工硬化現(xiàn)象在工程技術(shù)中具有重要的實用意

義。可利用加工硬化來強(qiáng)化金屬，提高金屬強(qiáng)度、硬度和耐磨性。特別是對

那些不能用熱處理強(qiáng)化的材料，加工硬化更是唯一有效的強(qiáng)化方法。

?熱變形加工與冷變形加工的區(qū)別，是以金屬再結(jié)晶溫度為界限的。金屬的塑

性變形是在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的，稱為冷變形加工；反之，在再結(jié)晶溫度

以上進(jìn)行的塑性變形則稱為熱變形加工。由此可見，冷變形加工與熱變形加

工并不是以具體的加工溫度的高低來區(qū)分的。

?熱變形加工時，鑄態(tài)金屬中粗大的枝晶偏析及各種夾雜物，都要沿變形方向

伸長，并逐漸形成纖維狀，通常稱為“流線”。

-枝晶偏析產(chǎn)生原因：快速冷卻；消除方法：擴(kuò)散退火。

第七章鋼

?鋼按化學(xué)成分分為碳素鋼（簡稱碳鋼）和合金鋼兩大類。

-碳素鋼是含碳量低于2.11%的鐵碳合金。

?碳素鋼按含碳量可分為低碳鋼（3X0.25%）、中碳鋼（3c=0.25%~0.6%）和

碳鋼（i?Jc>0.6%）o

?大型鋼材：Q460;普通鋼材：Q345、Q215、Q235、Q275

?彈簧鋼（60Si2Mn）：淬火+中溫回火（350~500C。）

?彈簧鋼是指用來制造各種彈籥的鋼.

?彈簧鋼按化學(xué)成分可分為碳素彈簧鋼和合金彈