制造基础笔记

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1、静载时材料的力学性能：强度，塑性，硬度，冲击韧度，疲劳强度。弹性模量E是衡量材料产生弹性变形难以的指标，工程上把它叫做材料的刚度，刚度表征材料弹性变形抗力的大小，弹性模量随着温度的升高而逐渐降低бe弹性极限，Gp比例极限，бs屈服点，бb抗拉强度，合金比，热处理，冷热加工对E影响很小，对бsheбb影响大，塑性大小用伸长率δ和断面收缩率φ来表示。工程上常用的有布氏硬度，洛氏硬度和维氏硬度，材料抵抗冲击载荷的能力称为冲击韧度，用，表示光滑式样对称弯曲疲劳强度。晶体是指其原子（原子团或离子）按一定的

2、几何形状有规律的重复排列的物体，非晶体的原子则是呈无规律无以序地堆聚在一起的，表示晶体中原子排列形式的空间格子，称为晶格。在金属元素中，常用的晶格形式：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。体心立方晶格：а-Fe、原子数：2、原子半径、致密度0.68、配位数8；面心立方晶格：γ-Fe、原子个数：4原子半径、致密度0.74、配位数12；密排六方晶格：原子个数：6、原子半径、致密度0.74、配位数12。由于每个小晶体都具有不规则的颗粒状外形，故称为“晶粒”；晶粒与晶粒之间的界面叫做“晶界”，晶粒

3、大小对材料性能影响很大，在常温下，晶粒愈小，材料的强度越高，塑性、韧性愈好。晶体缺陷：点缺陷（空位、换原子、隙原子）原因：热运动；线缺陷：（刃型错位）；面缺陷（晶界、亚晶界）。晶体缺陷对金属的许多性能有很大的影响，特别对金属的塑性变形、强化、固态相变等都有重要的影响。在晶体中，根据原子中的键合力不同，一般可分为四类主要晶体，即金属晶体、离子晶体、共价晶体和分子晶体。离子晶体（NaCl、硬度高、脆性大）、共价晶体（金刚石、硅酸盐、高硬度）。金属由液态转变为固态的过程称为凝固，其中凝固星城晶体的过程

4、称为结晶，结晶在恒温下进行，待结晶终止，固体金属的温度继续下降，直至室温。实际结晶温度下，与理论结晶温度T。之差称为过冷度ΔT,即ΔT=T。-T₁。过冷度不是恒定值，其大小取决于液体金属的冷却速度、硬度和韧度，同一液体金属，冷却速度愈快，过冷度也愈大，实验证明，晶体总是在过冷的情况下结晶的，因此过冷是金属结晶的必要条件。金属的结晶过程：1、形核—自发与非自发形核，2、长大—核晶长大。一些大于一定尺寸并能稳定长大的小晶坯称为晶核。结晶开始时，晶核吸附周围的原子自由长大，在长大的同时又有新晶核出现、

5、长大，当相邻晶体彼此接触时，被迫停止长大，而只能向尚未凝固的液体部分伸展，直至全部结晶完毕。金属的结晶开始于晶核的形成结束于晶核的长大。液体金属结晶后晶粒大小必然与单位时间内形成的晶核数目和长大速度有关。影响形核率和长大速度的主要因素是结晶时的冷却速度（即过冷度）与液体金属中难溶杂质，在一般的液体金属的过冷范围内，过冷度愈大，形核率愈高，则长大速度相对较小，金属凝固后得到的晶粒愈当缓慢冷却时，过冷度小，晶粒就粗大，某些高熔点的杂质，特别是当杂质的晶体结构语与金属的晶体结构有某些相似时，将强烈的促

6、使非自发形核，大大提高形核率，影响晶粒度（晶粒大小的量度）主要是形核率和长大速度，一般情况下，晶粒愈小，则金属的强度，塑性和韧性愈好。把一种金属具有两种或两种以上的晶体结构称为“同素异构体”，而把这种金属的不同晶体结构改变的现象称为“同素异构转变”，金属发生同素异构转变的必然条件随原子的重新排列实质上也是一种结晶过程，不同之处是在固态下由一种晶体结构转变成另一种晶体结构，同样也遵循着生核与核心长大的结晶基本规律。金属铸锭的组织特点：（一）表面细晶粒层（型壁温度低，造成极大过冷度，形核率高）、（二

7、）柱状晶粒层（易产生开裂）、（三）中心粗大等轴晶粒层、（四）铸造缺陷（缩孔与疏松偏析）。压力加工的一个基本特点是金属在外力作用下，发生不能自行恢复其原形和尺寸的变形—塑性形变。当外加应力大于金属的屈服点бs时，金属将发生塑性变形，塑性变形的基本形式主要有滑移、变小等。滑移：位置错动。经过孪生变形后，在孪生面两侧的晶体形成镜面对称。塑性变形对金属组织和性能的影响：1）竹维组织、2）加工硬化、3）织构的产生、4）残余内应力。加工硬化：金属在冷态下进行塑性变形时，随着变形度的增加，其强度，硬度提高，塑

8、性韧性下降，为消除硬化现象，在加工过程中安排退火工序。织构的形成会使金属性能呈现出明显的各向异性，甚至退火也难消除,当对变形的金属进行加热时，其组织和性能将发生回复，再结晶和晶粒长大的变化过程。再结晶的晶粒度与加热温度、保温时间、退火前的变形程度及合金元素的含量有关。热加工影响：1、致密度↑；2、晶粒细化现象；3、出现组织重新分布。由两种或两种以上的金属元素或金属元素和非金属元素组成的具有金属性质的物质称为合金，合金的结晶与纯金属一样，也是通过形核和核长大来完成的。合金在固态时，