工程材料(概要)new

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1、工程材料绪论一、本教材的内容及组织形式1.了解学生先修课程情况（材料力学、工程材料、金工实习等）2.运用实例介绍工程设计制造过程3.介绍教材内容及组织形式二、学习要求：1.学习态度2.课堂纪律3.作业情第一章金属材料结构与性能第一节概述一、金属材料分类二、金属材料特性共同点：较高强度、良好塑性、高导电性导热性、金属光泽三、金属材料性能第二节金属材料的结构一、金属的结晶1．晶体：纯金属+合金特征：原子在空间的有规则排列2．结晶过程1)过冷度：△T与冷却速度有关。冷速越大，△T越大。12工程材料1)晶核形成和成长晶粒

2、大小和形核多少及晶核成长速度有关。形核越多，长大速度越慢，则晶粒越细。二、金属的晶体结构晶体结构：原子排列方式1．晶格晶胞（边长为晶格常数，埃）2．常见晶格类型体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格3．缺陷空位和间隙、位错和晶界三、合金的晶体结构1．固溶体：1)定义：固态下，溶质原子溶剂，保持溶剂晶格2)分类：置换固溶体：溶质原子置换溶剂原子间隙固溶体：溶质原子嵌入溶剂原子空隙3)固溶强化：2．金属化合物：相互化合成新晶格，特点：熔点高，硬度高，脆性大。3．机械混合物：≥两种组元或固溶体or:固溶体+金属化合物

3、，保持各自晶格，其性能取决于各组元的性能、相对数量、大小形状及分布。第三节金属材料的机械性能失效：机械性能：又称力学性能，指材料在外力作用下所显示的性能。一、静载荷下的机械性能：主要有强度、刚度、弹性、塑性、韧性硬度。1．静拉伸试验：应力——应变曲线12工程材料2．弹性与刚度：刚度：抵抗弹性变形能力（形状、尺寸、材料弹性模量EE=σ/ε弹性：产生弹性变形的能力（对应弹性极限σe的应变εe3．强度：抵抗塑性变形和断裂的能力。σs：屈服强度（屈服极限）对屈服现象不明显（如高强度钢）：σr0.2（对应ε=0.2%）表示

4、▲形变强化：σb：抗拉强度，拉断前所承受的最大应力。强度依据：一般地，塑性材料：σs脆性材料：σb4．塑性：断裂前产生塑性变形的能力，延伸率：δ=△L/L0，截面收缩率：ψ=△F/F05．硬度：硬物压入时的抵抗能力。布氏硬度：淬硬钢球HBS(W)=P/Fa)洛氏硬度：120°锥角金刚石or：1.588mm（1/16）淬硬钢球，HRA，HRBHRCb)维氏硬度：136°正四棱锥金刚石压头，HV=P/F特点：载荷小，压入深度浅，适于成品、薄层检验。二、动载荷下的机械性能：主要有冲击韧性、抗疲劳性能1．冲击韧性αk：破

5、裂前吸收的能量。摆锤式冲击实验第二章铁碳合金第一节概述一、钢：<2.11%生铁：>2.11%12工程材料一、铁碳合金图：含碳量：<6.67%；原因：>5%，脆，无实用价值；Fe3C：6.67%C，为一稳定化合物，可看作一组元。第二节铁碳合金基本组织和性能一、铁：≤910℃：α-Fe，体心立方晶格。910~1390℃：γ-Fe，面心立方晶格铁素体：碳溶于α-Fe中的固溶体，性能接近纯铁，强度、硬度低，塑性很好。奥氏体：碳溶于γ-Fe（溶解度大，0.77~2.11%）二、渗碳体：硬度高（HBS=800），塑性低，一定

6、条件下分解为Fe+C第三节铁碳合金状态图的分析一、初次结晶过程ACD：液相线AECF：固相线C：共晶点A：纯铁熔点D：Fe3C熔点ECF：共晶线共晶：一定条件（温度、成分），同时结晶出两种不同晶体，形成一特殊共晶体组织（机械混合物）。1．<2.11%（钢）：初次结晶后都由单一奥氏体组成。2．2.11~4.3%（亚共晶生铁）：降至1147℃时剩余液体进行共晶转变，莱+奥，含碳量越接近于共晶成分，莱氏体越多，奥氏体下降。3．4.3%（共晶生铁）：恒温（1147℃）结晶，全部形成莱氏体。4．>4.3%（过共晶生铁）：1

7、147℃时进行共晶转变，莱+Fe3C。二、二次结晶12工程材料P：共析点ES：碳在γ-Fe中溶解度曲线GS：冷却时奥氏体析出铁素体的转变线（同素异构转变）共析转变：1．<0.77%（亚共析钢）：常温组织：铁素体+珠光体含碳量越高，则珠光体越多，则硬度、强度越高，塑性、韧性降低。2．0.77%（共析钢）：珠光体，层片状组织，一层铁素体、一片渗碳体交替排列。3．>0.77%（过共析钢）：常温组织：渗碳体+珠光体。含碳量越高，则渗碳体越多，则硬度越高，韧性降低。4．生铁：共晶生铁：莱氏体珠光体+渗碳体（Ⅱ）亚共晶生铁：

8、奥+莱氏体珠光体+渗碳体（Ⅱ）+莱氏体过共晶生铁：渗碳体（Ⅰ）+莱氏体莱氏体+渗碳体（Ⅰ）第四节碳钢一、碳及杂质对钢性能的影响1．碳亚共析钢：含碳量越高，硬度、强度越高，塑性、韧性降低。过共析钢：含碳量越高，硬度越高，强度先高后低。12工程材料2．P：冷脆性：强度、硬度提高，塑性、韧性下降。常温影响更显著。含磷量加以限制。3．S：热脆性：FeS与Fe形成共晶体，熔点985