1、第二部分工程材料,主讲:王立军,铁碳合金相图,1、材料的基本力学性能包含哪些内容？,包括材料的强度、硬度、塑性、韧性、耐磨性和对缺口的敏感性。,2、设计中，许用应力与材料强度有何关 系？如何确定设计中的许用应力？,对低碳钢、中碳钢、中碳合金钢、铝合金等材料的屈服极限s,则许用应力= ，K为安全系数对塑性、韧性不好的硬、脆材料如铸铁，用材料的抗拉强度b,则许用应力= 。对疲劳形式损坏的零件，用材料的疲劳强度-1则= 通常 -1=0.5b（钢）， -1=0.4b（铸铁） -1=0.30.4b,3、简述低、中、高碳钢划分标准和各自性能,低碳钢Wc0.25%;中碳钢Wc=0.250.6%;高碳钢Wc0
2、.6%低碳钢：高的塑性和韧性，有一定强度，硬度不高。中碳钢：有较好的塑性、韧性，有较强的强度和硬度，综合力学性质好。高碳钢：塑性、韧性不好，但有高的硬度和强度。,4、简述铁碳相图的应用,1、为选材提供成分依据 2、为制定热加工工艺（包括铸造、锻造、焊接、热处理）提供依据。 （祥见本书30页）,5、常用材料硬度测定法有哪三种？它们主要适应检验什么材料？,硬度测定法有布氏HB，洛氏HR，维氏HV，最常用。低中硬度的用布氏，高硬度的用洛氏，薄片材料或表层硬度和微小件硬度用维氏检验。,6、画表金属材料的分类：,7、材料选用的主要依据：,三大依据：按使用性能选材，按工艺要求选材，按经济原则选材。,补充,
3、1、金属材料的主要性能有哪些？主要有：使用性能和工艺性能。使用性能包括力学性能（强度、硬度、塑性等）物理性能（熔点、导电性、导热性、热胀冷缩性，密度等）化学性能（抵抗化学腐蚀和氧化的能力等）工艺性表示加工的难易程度，包括铸造性、锻造（冲压）性、焊接性、热处理性。,2、金属材料有哪些试验方法？,有拉力试验，硬度试验，冲击试验，化学成分分析法，金相分析法，无损探伤法等。,3、晶体两大特性是什么？,a）有一定的熔点 b）原子呈有规律的排列，呈各向异性现象。,4、常见晶体三种结构类型是什么？,a）体心立方结构 b）面心立方结构 c）密排六方结构,5、常见的晶体缺陷有哪些？,a）点缺陷 b）线缺陷 c）
4、面缺陷,6、细化晶粒方法有哪些？,a）结晶时提高冷却速度 。b）液态金属中加一些形成晶核的杂质粉 末。 c）结晶时应用机械振动、超声振动等手 段。,7、金属金相组织三种类型是什么？,8、铁碳合金相图中，几种基本组 织，各主要线段，各主要点的了解,（见28页、29页、30页）,9、什么是金属的化学分析法？,分析金属化学成分，最常用最准确的用各种化 学方法测量钢中含碳量、含锰量、含硫、磷等 方法。（见34页）,10、什么是金属材料火花鉴别法？,靠砂轮磨削金属产生的流线、节点、苞花、 爆花、尾花和色泽等来鉴别钢铁牌号，适 于现场初步判断。,11、什么是金相分析？,a）包括材料缺陷低倍检验，即用肉眼或
5、低倍 放大镜观察铸件疏松、缩孔、砂眼、白点 偏析等。b）断口分析。用肉眼或光学显微镜、电子显 微镜观察断口组织及其缺陷。c）显微组织检验。通过对金相的试验用1000 倍放大进行金相组织检验，适于热处理后 渗层，焊缝，及腐蚀层检验。进一步放大 可检晶粒尺寸、晶界缺陷、金相组织成分, 测量大多用电子显微镜。,12、简述碳钢合金钢牌号、性质和应用,b）碳素工具钢 T7、T7A，淬火+低温回火，韧性较高、耐冲击、硬 度较高做凿子、打铁锤子、模及木工工具 T8、T8A，有好韧性和硬度做冲头、剪刀、木工工具 T10、T10A硬度很高，有脆性、但刃口有少许韧性做 切削速度不高刀具工具如刨刀、冲模、丝锥、板牙
6、、 锯条及卡尺。 T12、T12A、硬度高，不受冲击的工具，如钻头、丝 锥、锉刀、刮刀。 c）合金结构钢 d）低合金结构钢 e）合金渗碳钢 f）合金调质钢 g）合金弹簧钢 h）滚珠轴承钢 i）合金工具钢 j）其它合金钢,13、简述铸铁牌号、性质和用途,a）灰铸铁HTb）球墨铸铁QTc）可锻铸铁KTd）蠕墨铸铁e）合金铸铁,14、有色金属的牌号、性质、用途,其它工程材料,1、常用材料有哪三大类？金属材料（金属键结合原子） 高分子材料（原子已共价键和 分子键结合） 陶瓷材料（离子键）,2、高分子材料主要分哪几类？,工程塑性和橡胶材料3、工程塑性通常有哪些特性和用途？ 有较高机械强度、耐高温、耐腐蚀
7、 性（和一般塑性比）。 可代替金属 做某些机械零件。,4、工程塑性分类及其主要特性有哪些？,a）聚酰胺尼龙 尼龙6，尼龙66，尼龙1010，数字是高分子链节中 碳原子数。 有较高韧性、强度、低的摩擦系数，自润滑、耐磨。 应用：齿轮、轴承、导轨 芳香尼龙：耐磨、耐热、耐辐射、绝缘性好。 应用：绝缘材料、宇宙服、耐磨零件b）聚甲醛 高强度、耐疲劳、自润滑、耐腐蚀、绝缘性好、价 格低、易燃、易老化。 应用：做机器零件，特适宜不用油的齿轮、轴承。,c）聚碳酸酯 耐冲击，耐低温（-100-130）绝缘性好，但易腐 蚀，有透明性，做防弹玻璃，灯罩、安全帽、机械零件 d）ABC塑性 高弹性、韧性，耐冲击，耐
8、油、耐蚀，绝缘性好。不耐 高温和低温、做方向盘、仪表盘、窗框、隔音板、齿轮、叶轮、手柄等。 e）聚四氟乙烯（塑料王） 化学稳定性好，耐蚀、耐寒、耐热、（-195250） 自润滑、吸湿性小，绝缘性好 以上是热塑性塑料，下面是热固性塑料 f）酚醛塑料（电木） 适于做电器开关，电器外壳等电绝缘产品，也做齿轮、凸轮、齿轮皮带轮、但不耐冲击，晒了成黑色。 g）环氧塑料 做模具、量具绝缘器件。,5、简述工程塑料加工工艺路线,6、塑性的优点和使用之间有什么关系？,a）廉价性: 做外壳、手柄、手轮、支架、 底座、盖板等大件用来降低产品成本。b）自润滑性 : 做导轨 轴承 活塞环， 齿轮等。c）高耐蚀性 : 做
9、化工器皿d）轻质 : 做汽车、飞机、零件，减轻 重量e）绝缘性 : 做电器零件,7、什么是陶瓷材料，有哪些特点？,陶瓷是无机非金属材料，由粉末压成型再由高 温烧结而成，是多晶材料，性质是高硬度、高 耐温，抗氧化性、耐蚀，脆性大，热胀性小， 无塑性，韧性低，不同陶瓷还有各不相同特性。,8、简述陶瓷的主要品种。,氧化铝陶瓷可作内燃机火花塞，火箭导流罩，化工泵密封环，坩锅，热电偶套管，刀具，拉丝模等。氮化硅陶瓷轴承、其它同氧化铝制品。碳化硅火箭喷嘴，铸造用浇道口，炉管，气轮机叶片、高温轴承等。氮化硼玻璃制品模具，高温绝缘材料，其它同氧化铝制品。金属陶瓷轴承、齿轮、凸轮、刀具、衬套、冷拔板、冷冲模。,
10、9、陶瓷材料加工方法,10、简述光纤种类和用途,11、什么是纳米材料？有什么主要特性？,纳米是1/1000微米，1nm=1/1000m。当物质由微颗粒达到纳米级（0.1100m） 后经收集压制成块状成纳米材料，性能异于 常规，有活性表现在抗菌，防污、耐磨、高 强度，在电、声、光、磁方面有特点可制晶 体管、导线、芯片，电磁屏蔽材料，手机高 保真，高清晰、高抗干涉，抗辐射，做防弹 衣、宇宙服等。,热处理1、什么是钢的热处理？,将钢在固态下加热到预定温度，保温一段时间，然后以一定冷却速度冷却，以此来改变钢的内 部组织，提高钢的性能，这种工艺称钢的热处 理工艺。,2、钢的整体热处理工艺有哪些？其目的是
11、什么？,a）退火：将钢加热到适当温度，保温，然后缓慢冷却，可以完全退火、不完全退火、去应力退火、等温退火。目的：细化晶粒，降低硬度，改善切削，去除内应力，减小变形等。b）正火将钢加热到一定温度，保温、在静止空气中冷却。目的：消除过共析钢中网状渗碳体，对低碳钢有退火功能，但时间短。,c）淬火：加热Ac1或Ac3以上某温度，保温，然后以快的 冷却速度冷却以获得马氏体组织（少数获下贝 氏体组织）目的：提高材料的硬度和刚度。d）回火钢在淬火后，再加热Ac1以下某温度、保温、 然后冷却。分低温回火（加热250）中温回 火（加热250500）高温回火（加热400600）调质处理。目的 低温回火 消除内应力
12、提高韧性 中温回火 提高弹性极限 高温回火 获得综合力学性质,3、什么是钢的表面淬火？有几种形式？,将钢表面快速加热到奥氏体区，在心部来改变组织情况下迅速冷却，使表层获得马氏体组织，硬度高、耐磨，而心部性质不变。称表面淬火。分火焰淬火氧、乙炔火焰加热和感应加热淬火感应圈通电热效应。,4、简述钢的化学热处理及其分类,钢的化学热处理也是钢的表面处理。它通过化学方法，使某些化学元素渗入钢件表层，改变表层化学成分，再经加热、保温、冷却等热处理工艺，改变钢的组织从而改善了钢的表面性能。它可以分为渗碳、渗氮，碳氮共渗。（祥见P55）,5、消除铸件内应力常应用什么热处理工艺？,用人工时效加热500560保温，随炉缓冷至150200，出炉空气中冷却。,
