导图社区 工程材料金属材料基础期末复习
机电工程材料专业学生及考研党看过来！金属材料最全的知识点总结思维导图！本图主要从金属材料的结晶构体、力学性能、加工、选材、牌号及种类进行分析。希望对你学习专业课能够有所帮助，赶快学起来吧!
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材料的力学性能
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建筑学建筑材料思维导图
第二章土的物理性质及工程分类
人工智能的运用与历史发展
电池拆解
金属材料
晶体结构
晶胞 反映晶格特征的最小单元
体心立方0.68
面心立方0.74
γ—Fe 912-1394
密排六方0.68
实际晶体
各向同性
存在缺陷
点缺陷
空位
间隙原子
间隙固溶体
异类原子
置换固溶体
晶格畸变，位错阻力增大，强度硬度提高，固溶强化
线缺陷
刃型位错
螺型位错
形变强化
金属发生塑性变形，随着变形度的增大，强度硬度显著提高，塑性韧性下降
面缺陷
晶界
亚晶界
细晶强化
理想晶体
各向异性
固定熔点
合金
一种金属同另一种或几种元素结合形成的具有金属特性的物质
组元
合金最基本的独立单元
相
具有一定化学成分和晶体结构的均匀组成部分
固溶体
置换
间隙
常常作为基本相
金属化合物
熔点高，脆性大，硬度高
Fe3C
两种基本相
单质
铸铁中的石墨
第二相强化
高硬高脆的化合物(第二相)分布在固溶体基体上阻碍位错运动提高强度
组织
显微镜下看到的材料的内部结构，包括各种相，晶粒大小，缺陷等
力学性能
强度
抵抗塑性变形或断裂的能力
静载强度
弹性极限和刚度
屈服强度
强度极限
变载强度
疲劳强度
高温强度
塑性
断面收缩率
延伸率
硬度
布氏硬度
淬火钢球压头，测压痕表面积
洛氏硬度
金刚石或淬火钢球压头，测量压痕深度
韦氏硬度
金刚石压头
韧性
冲击韧性
材料受冲击载荷作用断裂时单位断口面积所消耗的冲击功
断裂韧性
材料抵抗裂纹扩展的能力
耐磨性
加工
结晶
定义
晶体从一种原子排列状态转变为另一种原子排列状态（晶态）
液体—>固体晶态（狭义）
一次结晶
固体晶—>固体晶态
二次结晶
过冷度
实际结晶温度T1与理论结晶温度T0之差
过程
形核
自发
非自发
晶核长大
平面长大
树枝状长大
同素异构转变
δ-Fe体心立方 ——1394—— γ-Fe面心立方 ——912—— α-Fe体心立方
增大过冷度
变质处理
加入孕育剂或变质剂，增加非自发形核数量或者阻碍晶粒长大
振动
电磁搅拌
合金相图
匀晶相图
枝晶偏析：同一晶体内化学成分不均
扩散退火
共晶相图
液——》固
包晶相图
共析相图
固——》固
铁碳合金相图
实际转变存在过冷过热现象
塑性变形
单晶体
孪生
滑移
多晶体
晶界上原子排列不规则阻碍位错运动，使变形抗力增大
影响
形成纤维组织
形成形变织构
产生各向异性
产生残余应力
细化晶粒
热加工
冷加工
再结晶温度为界
再结晶
回复
奥氏体
过冷奥氏体等温转变曲线——C曲线
连续变化CCT
热处理
普通热处理
退火
加热到适当温度然后缓慢冷却获得接近平衡的组织的热处理工艺
Ac3上150~200℃
又称均匀化退火，消除成分偏析
球化退火
共析钢或者过共析钢，Ac1上10~30℃
让渗碳体球化，改善切削加工性能，为淬火作准备
F+球状渗碳体
完全退火
亚共析钢，Ac上30~50℃
均匀细化组织，改善切削加工性能
过共析钢不宜完全退火，会二次渗碳体网状析出
F+P
等温退火
去应力退火
500~650℃
去除加工过程中的成分偏析
正火
Ac3，Ac1，Accm上30-50℃
作为最终热处理
作为预备热处理
改善切削加工性能
对于亚共析钢和共析钢细化晶粒均匀组织提高强度韧度硬度，对于过共析钢可以消除二次渗碳体
淬火
Ac3和Ac1以上30-50℃，保温一定时间后快速冷却
单介质淬火
水或油
获得马氏体
双介质淬火
先水后油
分级淬火
先盐浴后空冷
等温淬火
获得下贝氏体
淬透性
钢淬火时形成马氏体的能力
碳质量分数
共析钢最好
合金元素
除钴以外，合金越多越好
奥氏体化温度
奥氏体化温度越高越好
钢中未溶第二相
回火
加热到Ac1以下某一温度，保温一段时间，然后冷却
目的
淬火马氏体很脆，且存在内应力，容易变形和开裂
淬火马氏体和残余奥氏体都不稳定，工作中容易分解导致零件尺寸改变
为了获得需要的强度，硬度，塑性和韧度
低温回火
150-250℃
M回+A'
工具钢，模具，轴承，渗碳及表面淬火零件
中温回火
350-500℃
T回+A'
弹簧
高温回火
调质：淬火+高温回火
500-650℃
S回（渗碳体细粒状均匀分布）+A'
轴，齿轮等重要零件
回火脆性
第一类回火脆性（低温回火脆性）
不可逆，避免在此温度回火
第二类回火脆性（高温回火脆性）
可逆，回火后快冷
原因：杂质在晶界偏析
表面热处理
表面淬火
轴、齿轮等零件要求表面耐磨，有较高的硬度，而心部要求有较好的强韧性
火焰加热
感应加热
集肤效应
激光加热
电子束加热
表面化学热处理
渗碳
气体渗碳
固体渗碳
低碳钢
900-950 ℃，处于奥氏体状态
渗碳后调质
渗氮
气体渗氮
中碳钢
500-600 ℃，处于铁素体状态
渗氮前调质，渗氮后不处理
固溶热处理
加热合金到高温单相区，使合金元素充分溶入基体相而后快速冷却，以获得过饱和固溶体的工艺。
时效强化
固溶处理的合金于室温或略高于室温保温，通过过饱和的溶质原子形成偏聚区和析出形成第二相微粒而导致的强度和硬度升高。
典型材料：奥氏体不锈钢；铝合金
牌号及种类
选材
桥梁建材
Q235A
16Mn
Q345C
不需要热处理，有特殊需求可以正火
汽车齿轮
20CrMnTi
渗碳+（正火）+淬火+低温回火
20Cr，20Mn2渗碳后需要正火消除过热组织
表面：碳化物+回火马氏体+少量残余奥氏体
心部：低碳回火马氏体+铁素体
不粗的轴 负荷不大的齿轮
40，45钢
正火+调质+表面淬火+低温回火
表面：回火马氏体
耐磨性好
心部：回火索氏体
韧性好，强度高
轴 连杆
40Cr
正火+调质
回火索氏体
可进行局部淬火后低温回火（M回）或中温回火（T回）
发动机曲轴
QT600
等温淬火+高温回火
不但强度高，而且塑性韧性好
S回+G球
机床床身
HT200
防止变形或开裂
F+P+G片
机架机座
ZG270-500
扩散退火+正火
均匀组织+细化晶粒
锉刀，一般量具
T10
正火+球化退火＋淬火＋低温回火
渗碳体+回火马氏体+少量残余奥氏体
滚动轴承，高精度量具
GCr15
球化退火+淬火+低温回火
均匀的粒状碳化物+极细的回火马氏体+残余奥氏体
精密轴承需要通过深冷处理消除残余奥氏体
车刀，钻头，丝锥
W18Cr4V
球化退火+机加工+淬火+三次回火
碳化物+回火马氏体+少量残余奥氏体
三次回火的目的：促进残余奥氏体转变为马氏体同时减少残余应力。
65钢 60Si2Mn
淬火+中温回火
回火屈氏体
耐腐蚀容器
1Cr18Ni9Ti
固溶处理，稳定化处理，去应力退火
获得单相奥氏体组织
