材料的力学性能48767

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1、第一章材料的力学性能1力学性能：材料在各种力的作用下所表现出的特性。力学性能包括强度，塑形，硬度，抗疲劳性和耐磨性等。2强度：材料在外力的作用下抵抗变形和断裂的能力。塑形：材料在外力作用下显现出的塑性变形能力。衡量强度和塑性的指标有：弹性模量E，屈服强度，抗拉强度，延伸率，断面收缩率，3硬度：材料抵抗其他硬物压入其表面的能力。工业上常用的有布氏硬度（HBW），洛氏硬度（HRA,HRB,HRC）,维氏硬度（HV）4冲击韧度：材料在冲击韧度的作用下，材料抵抗变形和断裂的能力。根据实验式样的缺口形式，U型缺口和V型缺口的冲击韧度值分别以aku和akv表示。5疲劳断裂：材料在交变应力的作用下发生的

2、断裂现象。疲劳极限：当应力低于某数值时，经无数次应力循环也不会发生疲劳断裂。6断裂韧性：材料抵抗内部裂纹扩展的能力。第二章金属材料的基础知识（一）工艺性能铸造性能：液态金属的流动性，填充性，收缩率，偏析倾向。铸造性能：成型性与变形能力。切削性能：对刀具的磨损，断屑能力及导热性焊接性能：产生焊接缺陷的倾向。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1纯金属的晶体结构理想金属（1）晶体：金属成规则排列的固体晶格：表示原子排列规律的空间框架晶胞：晶格中代表原子排列规律的最小几何单元（三种常见纯金属的晶体结构）体心立方面心立方密排立方晶格常数aaA,c原子个数246配位数81

3、212致密度0.680.740.74滑移面{110}*6{111}*4六方底面*1滑移方向<111>*2<110>*3底面对角*3滑移系121232实际金属（1）多金属结构：由多晶体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：晶粒之间的界面（2）晶粒缺陷——晶格不完整的部位1）点缺陷空位：晶格中空结点；间隙原子：挤进晶格间隙的原子置换原子：取代原来原子位置的外来原子2）线缺陷：位错晶格的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界线3）面缺陷——晶界和亚晶界亚晶界：组成晶粒的尺寸很小，位相差也很小的小晶块。亚晶界：亚晶粒之间的交界面1

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，晶面总面积越大，位移障碍越多，需要协调的具有不同相位的的晶粒就越多，获得金属变形的抗力就越高。晶粒越细，单位体积内同时参与变形的晶粒数目就越多，变形越均匀，在断裂前发生较大的塑形变形，强度和塑形同时增加，在断裂前消耗的功大，故而韧性也好。结晶强化：通过细化晶粒来提高强度，塑形和韧性的方法。（二）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。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（1

5、）置换固溶体：溶质原子占据溶剂晶格节点形成的固溶体（2）间隙固溶体：溶质原子处于溶剂晶格间隙所形成的固溶体。为过渡金属元素和小原子半径非金属元素组成。铁素体：碳在a-Fe中的固溶体奥氏体：铁在γ-Fe中的固溶体马氏体：碳在α-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，塑形、韧性下降的现象金属化合物：正常价化合物、电子化合物、间隙化合物2金属化合物形态对性能的影响①晶体、网状晶界：强韧度低②晶内片状：强硬度提高，塑韧性降低③颗粒状：弥散强化：第二相颗粒越多，分布越均匀，合金的强度硬度越高，韧性有所下降的现象重点：合金元素在钢中的应用①强化铁素体②形成化合物③扩大

6、或缩小A相区④使S,E点左移⑤影响A化⑥提高耐回火性（淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力）⑦产生二次硬化组织纯金属的组织1结晶：金属由液态变为晶体的过程①结晶的条件——过冷：在理论结晶以下发生结晶的现象过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差②结晶的基本过程：晶核形成和晶核长大晶核形成——自发形核和非自发形核长大——均匀长大和树枝状长大①结晶晶粒度控制方法：增加过冷度，变质处理，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：形核部位特殊；过冷倾向大；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

7、长大再结晶：冷变形组织在加热时重新彻底被改组的过程。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⑷影响再结晶温度的因素：加热温度和时间，预先变形程度4塑形变形：金属塑性变形的方式：滑移和孪生。⑴滑移的特点：只能在切应力的作用下发生，沿密排面和密排方向发生，位移是原子间距整数倍，伴随着转动滑移的机理：通过位错运动实现⑵孪生的特点：孪生使晶格未向发生改变；所需切应力比滑移大得多，变形速度极快；孪生时相邻原子面的相邻