材料复习资料 11页

力学性能】丄I弹性与刚度弹性变形：试验时，加载的应力不超过oe,则卸载后试验立刻恢复原状的变形称为弹性变形。弹性：材料不产生永久变形的能力E=g弹性极限：不产生永久变形的最大应力（oe）弹性模虽：弹性状态下的应力与应变的比值（E）幫性变形：加载应力超过弹性极限，卸载后材料的变形不能完全消失，保留-部分残余变形。1」.2强度（在静荷载作用下，材料抵抗变形和断裂的能力。）根据外力作用的方法不同分为：抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪切强度和抗扭强度等。屈服强度：产生屈服的瑕低应力值，用os表示，单位MPa抗拉强度：材料在断裂前所承受的最大应力值，也称强度极限。用ob表示。1.1.3犁性（材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。）（1）伸长率:试样拉断后标距的增长量与原始标距长度之比b=（L1-L0）/LOX100%（2）断而收缩率：试样拉断处横截而积的缩减量与原始横截面积Z比V=（S0-S1）/SOX100%1.1.4侦!度（指材料対局部星性变形的抵抗能力，用于術盘材料的软硕程度。）硬度测试方法（压入法）：（1）布氏般度（HB）（2）洛氏破度（HR）（3）维氏砚度（HV）1.1.5冲击韧性（材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力称为冲击韧性，简称韧性。）冲击战荷不仅仅是力的作用，还冇力的作用时间、速度等因索的影响，所以材料抵抗这种戟荷破坏的能力，要用破坏该材料时所需消耗的功的大小來衡虽。用能鼠的方法衡蛍材料的冲击韧性，需要在规定的条件下进行冲击试验，常见的试验方法冇：（1）摆锤式一次冲击试验（2）小能量多次冲击试验1.1.6疲劳交变应力（栽荷）：指大小和方向作周期性垂复循环变化的应力（载荷）代表性的交变应力有（I）对称交变载荷（2）脉动交变载荷疲劳：材料在交变应力作用下产生的裂纹或发生的断裂现象。（二）产生疲劳断裂的原因分析（三）疲劳曲线和疲劳强度（四）提高疲劳强度的描施零件的疲劳强度除与材料木身有关外，还对以通过下面的措施来提閒：（I）改善零件结构形状，避免尖介、缺口、截面突变等容易产生应力集中的位置或形状；<2）降低零件表面和糙度，提閒表而加工质蚩，尽可能减少可能成为疲劳源的表面损伤（如刀痕、擦伤、生锈等）利缺陷（氧化、裂纹等）；（3）采用各种有效的表面强化处理工艺,如滚压工艺可以在零件的表面产生残余压应力，以抵消或降低产生疲劳裂纹扩展的拉应力，捉高零件的疲劳强度：（4）金屈的疲劳强度和抗拉强度Z间冇一定的比例关系。因此可以通过热处理工艺适当提离材料的抗拉强度來捉崗疲劳强度。第二章材料的结构\n2」」化学键：根据结合键的强弱常分成-次键和二次键两大类。一次键：依靠电子的转移或共字來实现的一种结合力，结合力较强，包括离子键、共价键和金属键：二次键：借助原子或分子间的偶极吸引力而形成，结合力较弱，包括范徳华键和氢键。\n3・金屈键4.范徳华键2.13晶体与非晶体晶体定义：原子或分子按一定的空间结构规律排列所构成的固体，其质点在空间的分布具有周期性和对称性，因而，晶体具有规则的外形。晶体结构特征：近程有序、远程有序；非晶体结构特征：近程有序、远程无序：2.2.1晶体的基本概念（1）晶体中原子排列的空间格子（晶格〉（2）结点（3）行列（4）面网（5）平行六面体（6）晶胞（晶格最基本的儿何单元）（7）晶胞所含原子数（8）晶胞（晶格）常数（a,b,c>a,Y）（9）配位数（在晶体结构中,与一个原子或离子直接相邻的原子或界号离子的数忖，称为这个原子或离子的配位数）和堆积密度（晶胞屮原子所山的体积仃分比）2.2.2常见金属材料的晶格类型（1）体心立方晶格（2）而心立方晶格（3）密排六方晶格2.2.4晶体的基本性质（足指•切晶体所共冇的性质,这些性质完金来源于品体的空间格子构造。晶体的基本性质主耍包括以K五点：）1.自限性（自范性），指品体在适当条件下自发形成封闭儿何*而体的性质。晶体的的名面体形态是其格子构造在外形上的反映。暴踞在空间的晶体外表，如晶面、晶棱与角顶分别对应其晶体空间格子屮的某一个面网、行列和结点。2.结晶均一-性，指同一晶体的各个不同部分具彳j相同的性质。因为以晶体的格子构造特点衡杲，晶体不同部分质点分布规律相同，决定了品体的均--性。3.对称性，指晶体中的相同部分在不同方向上或不同位匿上可以有规律地重复出现。这些相同部位可以是晶面、晶棱或角顶。晶体宏观上的对称性反泱了其微观格子构造的几何特征。4.各向异性，指晶体的性质因方向不同而具有差异。如云母的层状结构显示了在不同方向上的结合强度不同。从微观结构角度考虑，代表云母晶体的空间格子在不同方向上结点位置的排列不同。稳定性（最小内能）,指在相同的热力学条件下,具有相同化学组成的晶体与气相、液相、非晶态相比，晶体具有最小内能，因此也是稳定的结构。\n2.3.2晶体缺陷\n按儿何形状分：（I）点缺陷（2）线缺陷（3）面缺陷按缺陷形成机理分：（1）热触陷（2）杂质缺陷（3）非化学计量缺陷（4）电荷缺陷（5）辐射触陷晶格缺陷理想晶体：晶体中质点沿三维空间冇序，周期性重复排列，并形成周期性势场的晶体。0维缺陷：点缺陷，包括晶格位岂缺陷（填隙原子和空位，组成缺陷（杂质原子）和电子缺陷。1维缺陷：线缺陷，例如位错。2维和3维缺陷：面缺陷或堆积缺陷，如层错和内界面。2.4合金的结构与相结构合金：通过熔炼、烧结或其它方法，将两种或两种以上的金属元索或金属与非金属元素结合在--起所形成的具有金属持性的物质。组元：组成合金的独立的、最基本的单元，组元可以是金属、非金属或稳定化合物。由两个纽元纽成的合金称为二元合金，如常用的铁碳合金、铜银合金等。相：在金属或合金小，凡化学成分相同、品体结构相同并有界面与英他部分分开的均匀组成部分。组织：指用肉眼或显微傥等观察到的不同组成相的形状。尺寸、分布及乞相Z间的组合状态。合金材料小的两类基本相：固溶体和金屈化合物2.4.1固溶体（1）定义：（2）分类：（I）按溶质在溶剂晶格中的位置分：间隙型固溶体、克换型固溶体（II）按溶质在溶剂中的溶解度分：冇限固溶体、无限尚溶体（III）按溶质在固溶体11'的分布是否有规律分：冇序固溶体、无序固溶体⑶影响固溶体固溶度的因素:晶体结构、原子尺寸、电负性、电子浓度（4）固溶体材料的性能固溶强化3.1.2金属的结晶过程（1）冷却曲线和过冷度：过冷度是金屈发生结晶过程的推动力（2）金属结晶的热力学条件（3）结晶过程的一般规律（I）晶核生成（自发形核、非自发形核）（II）晶体生长图3-4站品过趨不念田3.1.3晶粒大小的控制（1）影响金属结晶过程中晶粒大小的主要因素（I）冷却速度或过冷度的影响（II）难熔杂质的影响与变质处理（111）附加振动\n（2）晶粒人小对材料力学性能的影响3」.4金屈的同秦异构转变（1）定义：金属的晶体结构随温度的变化而变化的现象称为同素异构转变,由同素异构转变所得到的不同晶格类型的晶体,称为同素异晶体。（2）实例介绍（铁的同素异构转变）纯铁液态-*&Fe（1538°C）fYFe（1391°C）-»aFe（912*0（3）儿个概念晶型转变温度（临界温度、临界点）：材料在加热或冷却过程中发生结构转变的温度；居里温度：当温度升高至某一-温度时，材料的铁磁性消失，狭磁物质变为顺磁物质，时所对应的温度称为居里点。所以居里点以上，材料表现为强顺磁性，自发磁化强度为0。（4）固态金屈同索异构转变的特点（I）固态转变过冷度较大；（II）固态转变过程中易产生较大的组织应力；（III）旧相晶粒的大小将影响新相晶粒的生长、发育。3.2二元合金与相图321固态合金中的相结构及组织概念合金的相结构:相通常是指物质小具有相同聚集状态的原子（或离子或分子）的部分，并且这些部分Z间有界面存在。合金从液态平衡冷却到空温时，将产生若干组成不同的品粒，它们构成了该合金的相结构形貌。介金的显微组织结构：指在显微镜下观察到的介金（金属）材料中各种晶粒的显微形态，包括晶粒的形状、大小、数量和分布3.2.2二元合金相图（1）基本概念介绍（I）合金系、（11）平衡相、平衡组织和平衡结晶（2）相图的基本知识（I）和图的概念根据藝相平衡的实验结果，绘制成能够表示物质的状态（物相）、成分与外界条件（温度、圧力等）Z间关系的几何图形。（II）二元相图的建立（以二元Cu-Ni均晶相图为例）\nIII__vnin10S311V[VmCu255075NiNi(%)——*(a)BH1-Q田执0祈法汕1定Cp-IM合金相图片间©（111）二元柑图的基木规律（以二元均品柑图为例）\n⑶二元共晶相图概念：液相冷却到某i温度，在恒温的条件下同时析出两种不同的晶相，该相变称为共晶转变，转变所得的两相机械泯合物称为共晶体。Pb-Sn相图分析特殊点：纯Pb熔点心327C、纯Sn熔点B：2329,E点为共晶点，其成分为61.0%Sn,温度1830C点为Sn在a固溶体屮的最大溶解度点，其温度为183°C,成分为19.2%Sn,D点为Pb在B固溶体屮的最大溶解度点，其温度为183°C,成分为97.5%Sn特殊线：液相线为AE和EB；円|相线为AC、CED和DB：CED为共晶线，是L、a和B三相区；CF和DG为溶解度曲线。特殊相区：单相区3个：L液相区、a晶相区和B晶相区：两相区3个：L+a晶相区；L+B晶相区；a+B晶相区；三相区1个：L+a+0晶相区，也就是共晶线CED232r图3-15Pb-Sn二元合金相图3.4.1铁碳合金的组元和基本相1.铁碳合金的组元:(1)纯铁Fe(2)渗碳体Fe3C(3)石臥C2.铁碳合金中的基本相:(I)铁索体(2)奥氏体(3)渗碳体\n?岂3图3-35典型铁碳合金冷却时的组织转变过程分析1.工业纯铁的平衡结晶过程2.共析钢的平衡结品过程3.亚共析钢的平衡结品过程4.过共析钢平衡结晶过程5.共晶白口铸铁的平衡结品过程6.亚共晶白口铸铁的平衡结晶过程3.4.4含碳量对铁碳合金组织和性能的影响I含碳虽对室温平衡组织的影响2含碳量对钢的力学性能的影响第四章金屈的塑性变形与再结晶4.2介金的熬性变形4.2.1单相固溶体塑性变形号固溶強化与多晶纯金属的塑性变形相似。固溶强化的概念：固溶强化的特点：4.2.2女相合金的塑性变形与弥散强化变形能力除决定于基休相的性质以外，还取决于第二相的性质、数址、大小、形状和分布等。弥散強化的概念：4.3型性变形对组织和性能的影响4.44.3.1对组织结构的影响5（1）晶粒变形（2）亚结构的形成（3）形变织构的产生4.3.2对性能的影响（1〉加工硕化（形变锁化）加工换化是指金屈材料在塑性变形过程中，随变形城的增加，強度和破度不断上升，irij^n和韧性不断卜•降的现象。（2）物理、化学性能的变化这些变化是由于变形后，晶格发生畸变、空位和位错密度增加所致。<3）残余内应力的形成金属舉性变形后内部存在的应力成为残余应力，也称内应力，町以分成三大类：\n宋观应力、微观应力和超微观应力4.4回复与再结晶4.4.1回复回复过程的特点：冋复现象的应川实例：4.4.2再结晶再结晶的特点：再结晶温度及其影响因索:再结晶过程中的晶粒大小问题：4.5金属的热加工4.5.1热加工和冷加工的区别金屈材料的冷加工和热加工是以再结晶的温度划分的°4.5.2热加工对金屈组织性能和组织的影响图示说明：1：原晶粒；2：变形品粒；3：新形成的小晶粒4：全部新晶粒（图中的最右端）：5：残留的变形晶粒热加工对金屈组织与性能的影响（1）消除铸态组织的缺陷（2）细化晶粒（3）形成铸造流线（4）形成带状组织名词解禅:晶体：晶格：晶格常数：堆积密度:晶体的各向异性：点缺陷：配位数：合金:相：固溶体：金属化合物：离子键晶体：共价键晶体：合金组元组织固溶体金屈化介物加工唤化回复再结晶\n临界变形度热加工与冷加工；