工程材料及其成形技术基础期末复习

本思维导图根据考试范围自行整理，制作不易，感谢支持。工程材料及其成形技术基础的主要特点在于围绕其核心内容"材料的性态及其成形技术"，除对传统的经典内容加以精选外，按逻辑思维进行内容编排，以材料的性态-成形原理-成形工艺或方法-特点及应用为主干，较系统的阐述机械工程中各类材料成形技术及其特点和应用，工业上对各类材料采用的成形工艺或方法以及实际的应用等。

工程材料及其成形技术基础期末复习

• 第一章工程材料的力学性能
  • 金属的力学性能
    • 塑性
      • 伸长率
      • 收缩率
    • 刚度
    • 硬度
      • 布氏硬度
      • 洛氏硬度
      • 维氏硬度
      • 邵氏硬度
    • 韧性
      • 冲击韧性
      • 断裂韧性
    • 强度
      • 弹性极限
      • 屈服强度
      • 抗拉强度
    • 弹性
    • 低应力脆断
    • 疲劳强度
      • 工程材料承受规定疲劳循环次数，而不失效的最大应力
    • 高温力学性能
      • 蠕变强度
      • 持久强度
  • 物理性能
    • 密度
    • 熔点
    • 导热性
    • 导电性
  • 化学性能
    • 耐腐蚀性
    • 抗氧化性
• 第二章工程材料的组织结构
  • 晶体的结构
    • 有哪几类？
      • 体心立方晶格
      • 面心立方晶格
      • 密排六方晶格
    • 用什么来表示晶面指数晶向指数？
  • 晶体与非晶体的区别
  • 晶体的缺陷
    • 点缺陷
    • 线缺陷
    • 面缺陷
  • 金属结晶的过程
    • 冷却热分析曲线
      • 水平的线是结晶前热的释放
      • 过冷度的概念
        • 金属的实际结晶温度与理论结晶温度之差
        • 过冷渡随金属的本性和纯度的不同，以及冷却速度的差异，可以在很大范围内变化
    • 从宏观和微观上分析
      • 在宏观上，热冷却分析曲线有一个明显的水平线，有结晶前热的释放
      • 在微观上，有晶核的形成以及晶核的长大，并持续到液相全部转变成固相为止
  • 晶粒度及其控制
    • 晶粒越细小，力学性能越好
      • 晶粒细小晶界就多，晶粒间犬牙交错，相互契合，从而加强了金属内部的结合力
    • 细化晶粒的方法
      • 生产中常采用加入行形核剂，增大过冷度，动力学法等来细化晶粒，以改善金属材料性能
  • 缩孔和缩松
    • 通过什么方式可以避免缩孔和缩松的产生
      • 控制冷却的方向
      • 通过冒口的方式，让最后形成的缩孔缩松集中到冒口区域，远离冒口的区域先冷却
  • 金属的同素异构转变
    • 1538到1394为体心立方
    • 1394到912为面积立方
    • 912以下为体心立方
  • 固溶体和固溶强化的概念
    • 固溶强化：通过融入某种溶质元素，形成固溶体，而使金属的强度、硬度升高的现象。晶格激变，强硬度升高。
• 第二章
  • 铁碳合金的基本组织
    • 铁素体
      • 是铁碳合金的一种基本项，是C溶入α-Fe形成的一种间隙固溶体，与纯铁相似。塑性很高，硬度强度很低
    • 奥氏体
      • C溶入γ-Fe形成的一种间隙固溶体，面心立方结构，
    • 渗碳体
      • 金属化合物，脆硬
    • 珠光体
      • 铁素体加上渗碳体组成的，二相组织，机械混合物
    • 莱氏体
    • 常温的组成物
      • 工业纯铁
      • 亚共析钢
      • 共析钢
      • 过共析钢
      • 亚共晶白口铁
      • 共晶白口生铁
      • 过共晶白口生铁
  • 相图与性能的关系
    • 在共晶点包括纯金属的流动性是最好的
    • 分散缩孔和集中缩孔所占的体积，共晶位置比较好
  • 单晶体的塑性变形
    • 滑移变形
      • 实质是切应力作用下位错运动的结果
    • 孪晶变形
    • 结论：晶粒越小，力学性能越好
• 第三章热处理
  • 热处理的过程
    • 加热
    • 保温
    • 冷却
      • 随炉冷却
        • P
      • 空冷
        • S
      • 油冷
        • T+M+A'
  • 奥氏体的形成过程
    • 晶格结构从体心立方变成面心立方
    • 共析钢的奥氏体的形成过程
      • 奥氏体的形核
      • 奥氏体晶核的长大
      • 残余渗碳体的溶解
      • 奥氏体成分的均匀化
  • 亚共析钢和过共析钢的区别
    • 亚共析钢多了一个铁素体
    • 过共析钢多了一个二次渗碳体
  • 奥氏体形成速度
    • 加热温度
      • 正比
    • 加热速度
      • 正比
    • 钢的成分
      • 含碳量增加成正比
    • 原始组织
      • 合金元素显著影响奥氏体的形成速度
  • 奥氏体的晶粒度
    • 起始晶粒度
      • 奥氏体形成刚结束，奥氏体晶粒边界刚刚相互接触时的晶粒大小
    • 实际晶粒度
      • 奥氏体在具体加热条件下所获得奥氏体晶粒的大小
    • 本质晶粒度
      • 特定条件下钢的奥氏体晶粒长大的倾向性，并不代表具体的晶粒大小
  • 孕育期体现了过冷奥氏体的稳定性
  • 四个火
    • 退火
      • 炉子内缓慢的冷却
      • 不适用于过共析钢
        • 在晶界处析出网状渗碳体，造成钢的脆化
      • 过共析钢，采用球化退火
        • 使层状渗碳体和网状渗碳体球化
      • 去应力退火
        • 不产生相变
      • 用于降低应力
    • 正火
      • 空气中冷却
      • 用于提升应力
    • 淬火
      • 淬透性的概念
        • 淬透性是钢淬火时获得马氏体的能力
        • 淬硬性是钢淬火获得马氏体的硬度
    • 回火
      • 低温回火
        • 马氏体
      • 中温回火
        • 托氏体
      • 高温回火
        • 索氏体
    • 调质处理
      • 淬火+高温回火
  • 工艺和组织
    • 单液淬火
      • M+A'
    • 分级淬火
      • M+A'
    • 油冷淬火
      • T+M+A'
    • 等温淬火
      • 下B
    • 正火
      • S
    • 完全退火
      • P
    • 等温退火
      • P
  • 应用
    • 预热处理
      • ＜0.25%正火
      • ＜0.50%退火或正火
      • ＜0.75%完全退火
      • ＞0.75%正火消除网状Fe3C，再球化退火
    • 终热处理
      • 淬火＋低温回火
        • 回火马氏体，降低淬火应力及脆性
      • 淬火＋中温回火
        • 回火屈氏体，提高弹性极限和屈服极限，同时保证有足够的塑性和韧性，硬度有较大降低
      • 淬火＋高温回火(调质)
        • 回火索氏体，获得具有更好综合机械性能的钢
    • 表面热处理
      • 齿轮的表硬心韧
        • 表面淬火＋低温回火 对表面要求高硬度
      • 低碳材料的齿轮
        • 渗碳＋淬火＋低温回火 表层高碳回火马氏体
      • 高精度的齿轮
        • 渗氮 表面高硬度的同时要求高精度
• 第四章合金钢
  • 牌号
    • 前面两位数字以1/10000为单位，表示碳含量＋元素符号＋数字表示这个元素的含量，省略表示含量低于1.5%，标2表示1.5-2.4%
  • 渗碳钢
    • 含碳0.1-0.25%
  • 调质钢
    • 含碳0.3-0.5%
  • 弹簧钢
    • 含碳0.4-0.7%
  • 滚动轴承钢
    • 含碳0.95-1.10%
  • 高速钢
    • 含碳0.7-1.2%
      • 代表W18Cr4V
  • 特殊性能钢
    • 代表00Cr17Ni14Mo2
  • 铸铁
    • 灰口铸铁
      • ST
    • 可锻铸铁
      • KT
    • 蠕墨铸铁
      • RuT
    • 球墨铸铁
      • QT
• 第五章材料的液态成形
  • 铸造
    • 定义
      • 将液态金属铸造到与零件形状尺寸相适应的柱形腔中带起冷却凝固后，获得一定形状的毛坯或零件的方法
  • 金属的凝固
    • 逐层凝固
    • 糊状凝固
    • 中间凝固
  • 合金的流动性
    • 流动性好的合金合金流动性越好，其浇注出的螺旋线的长度越长
      • 易于浇注出轮廓清晰薄而复杂的铸件
      • 有利于非金属夹杂物和气体的上浮和排除
      • 易于补缩及热裂纹的弥合
    • 影响因素
      • 合金的种类
      • 合金的成分和结晶特征
      • 杂质与含气量
      • 液态合金的粘度结晶潜热和导热系数等物理参数
    • 共晶合金的流动性是最好的
    • 浇注条件对流动性的影响
      • 浇注温度
      • 充型压力
      • 铸造条件
  • 铸造性能对铸件质量的影响
    • 缩孔缩松的危害与防止
      • 控制铸件的凝固次序，使铸件实现顺序凝固
• 第六章材料的塑性成型
  • 压力加工
    • 锻造
    • 冲压
    • 挤压
      • 塑性差的选择
      • 在轴方向和水平方向都为压应力
    • 拉拔
      • 塑性好的选择
      • 轴向为拉应力
    • 轧制
  • 连接成型
    • 焊接
      • 熔焊
        • 熔化状态，不施压
      • 压焊
        • 施压加热或不加热
      • 钎焊
        • 用钎料，适当加热
    • 焊接热源
      • 正接正极接工件
        • 温度高，厚板材，高熔点金属
      • 反接负极接工件
        • 温度低，薄板材，低熔点金属
    • 焊接接头
      • 焊缝区＋熔和区＋热影响区
        • 焊缝区晶粒细化和渗合金作用，焊缝的机械性能一般不低于母材
        • 熔合区粗晶导致强度塑性韧性都下降，接头断面变化引起应力集中，是焊接接头性能最薄弱的区域
        • 热影响区奥氏体经历急剧长大，塑性韧性比母材低
      • 性能最好与最差
        • 热影响区的正火区性能最好
        • 熔合区的性能最差
    • 减少与消除焊接应力的措施
      • 选用塑性好的材料，避免使焊缝密集交叉，避免焊缝过长和截面过大
      • 施焊时应采用正确的焊接次序。先焊接收缩量较大或受力较大的焊缝，先焊接错开的短焊缝，后焊接直通的长焊缝