工程材料及成型工艺

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1、工程材料及成型工艺应力：单位而积上所受的力。应变：单位长度的伸长量。试样的变形分为三个阶段：弹性变形阶段；塑性变形阶段；断裂阶段。硬度是指材料抵抗其他硬物体圧入其表面的能力。疲劳强度表示材料经无数次交变载荷作用而不致引起断裂的最大应力值。材料抵抗裂纹扩展断裂的能力叫断裂韧性。工作应力远低于材料刨服强度的断裂叫低应力脆断。裂纹扩展时的临界应力场强度因子值称为材料的断裂韧度，用KIC表示。当KINKIc时，裂纹就会扩展而导致低应力脆断。根据这个条件：（1）确定对材料所要求的断裂韧度Klc,作为选材的依据。（2）估算断裂时的临界裂纹长度ac,作为裂纹探伤的依据。（3）确

2、定构件断裂时的临界应力oC。（4）判断构件的安全性。沧YW蠕变：材料长时间在-•定的温度和应力作用，慢慢产生蜩性变形的现彖。蠕变极限：在规定的温度下引起式样在规定时间内的蠕变伸长率或恒定蠕变速度不超过某规定的最大值。工程材料的性能取决于两大因素：一是其组成原了或分了的结构及本性；二是这些原了或分了在空间的排列方式。原子或分子在空间的排列方式随外界条件的变化而冇所改变。离子键：电负性相差较大的两种原子，通过电子得失，变成正负离子，依靠正负离子间的引力形成的结合键。共价键：得失电子能力相近的原子相互靠近时，依靠共用电子对产生结合力而形成的结合键。金属键:依靠共有的负电

3、子云与正离子之间的库仑力作用而形成的结合键。分子键：依靠瞬吋偶极矩的作用产生结合力而形成的结合键。晶格用以描述晶体中原了排列规律的空间点阵格架。晶胞能完全反映晶格特征的最小儿何单元。晶体材料中常见的、典型的晶体结构类型有：体心立方结构、面心立方结构和密排六方结构。（三）晶体缺陷1.点缺陷：三维尺度都很小，不超过几个原子直径的缺陷，主要有间隙原子和空位。2.线缺陷：二维尺度小而第三维尺度很大的缺陷，位错是金属晶体中常见的缺陷。3.面缺陷一材料的多晶体结构。在多晶体结构中，晶粒Z间的过渡区域是原了排列紊乱的区域，称为晶界，是金属中主要的面缺陷。1.合金…•两种或两种以

4、上的金属或金属与非金属组合而成并具冇金属特性的物质。组元…■组成合金的基不单元。组元可以是金属和非金属，也可以是化合物。2.组织…■材料中的直观形貌，可以用肉眼观察到,也可以借助于放人镜、显微镜观察到的微观形貌。宏观组织:肉眼或是30倍放人镜所呈现的形貌；显微组织:显微镜观察而呈现的形貌。3•相-…合金中具有同-•化学成分、同一晶体晶体结构和性质并以界而相互隔开的均匀组成部分。1•固溶体…合金在固态下由组元间相互溶解而形成的相。金屈与合金自液态冷却转变为固态的过程，是原子由不规则排列的液体状态逐步过渡到原子作规则排列的晶体状态的过程，称之为结晶。细小的晶粒，可以使

5、金属获得更高的强度和硬度，与此同吋还可以提高金属的韧性，是提高金属强度和韧性非常重要的方法，这种工艺方法称为细晶强化。一、二元合金相图的建立1・相图的建立以热分析法为例说明如何测绘Cu-Ni相图,其步骤如下：（1）按质駅分数先配制一系列具冇代表性成分不同的Cu-Ni合金。（2）测出上述所配合金及纯Cu、纯Ni的冷却曲线。（3）求出各冷却曲线上的临界点。纯Cu、纯Ni的冷却曲线上有一平台，表示其在恒温下凝固。合金的冷却曲线上没有平台，而为二次转折，温度较高的折点表示凝固的开始温度，而温度低的转折点对应凝周的终结温度。4）将各临界点分别投到对应的合金成分、温度坐标屮，

6、毎个临界点在二元相图中对应一个点。（5）连接各相同意义的临界点（开始点或终了点）就得到了Cu-Ni合金的二元相图。2.相图的分析由液相直接结晶出单相固溶体的过程称为匀晶相变。在相图中，由凝固开始温度连接起来的线成为液相线。由凝固终了温度连接起來的线成为固相线。相图中由相界线划分出来的区域称为相区，表明在此范围内存在的平衡相类型利数目。所谓共晶转变是在一条条件下（温度、成分），由均匀液体中同吋结晶出两种不同固相的转变。所得到两固和的混合物称为共晶组织（体）。具有共晶转变的相图称为共晶相图。属于二元共晶相图的合金冇：Pb—Sn、Pb-Sb等。一、铁碳合金中的基本相基本

7、组成都是铁（Fe）和碳（C）两种元素，故统称为铁碳合金。铁碳相图是研究铁碳合金的重要工具，对于钢铁材料的研究和使用，特别是热加工工艺的制订都有重要的指导意义。铁碳相图它描述了钢铁材料成分、温度与组织Z间的关系。在铁碳合金中，Fe与C可以形成Fe3C,它硬而脆，是铁碳合金中重要的强化相。此外还冇两个重要的固溶体相：奥氏体和铁素体。奥氏体（A）是C溶解于Y—Fe形成的间隙固溶体，具冇面心立方结构，可以溶解较多的碳，1148°C时最多可以溶解2.11%的碳，到727°C时含碳量降到0.77%。奥氏体的硬度（HB170~220）较低，塑性（延伸率§为40%~50%）高，适

8、合压力加工