一.金属晶体结构晶体结构：是指构成金属晶体中的原子或离子的结合与排列情况；晶胞：晶胞是用来说明金属晶体中原子排列的最小基本几何图形，它可以表示出整个晶体的一切几何特征；配位数：晶体结构中与任一原子等距离，最相邻的原子数目。体心 8 面心 12 密排六方 12。晶格致密度：晶胞中所含全部原子的体积总和与该晶胞体积之比。铁的多晶型: 铁 体心 1392晶体缺陷:点缺陷:间隙原子,晶位空格.线缺陷:刃型位错.面缺陷:亚晶界,孪晶界过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差值。形核率 N：单位时间内单位体积液体中形成晶核的数量 .生长率 G:单位时间内晶核生长的线长度枝晶偏析:晶体结晶过程中,随着晶体成长 ,晶体棱角处由于散热速度快,故优先生长,如树枝一样长城枝干.呈枝晶生长.而由于实际生产过程中,金属不是足够缓慢冷却得到均匀结晶.先结晶部分与后结晶部分成分不同,称为晶内偏析,又称枝晶偏析.一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象称作枝晶偏析二.二元合金相：合金中具有相同化学成分，相同晶体结构与同一聚集状态并以界面相互隔开的部分。固溶体:固态下,合金中组元如能相互溶解而形成一均匀的固相.分为间隙式固溶体.置换式固溶体金属间化合物:合金中组元超过固溶体溶解度后 ,合金组元间发生化合作用而生成的相.分为: 正常价化合物,电子化合物,间隙相扩散退火:把具有晶内偏析的合金加热到高温 (低于固相线)长时间保温,使其均匀扩散,可消除偏析.称为扩散退火或均匀化.三.金属塑性变型与再结晶正应力引起正断,切应力引起滑移滑移：塑性变形的基本形式加工硬化：经塑性变形后，金属内部位错数目随变形量增大而增加，使得金属材料硬度和强度提高，塑性和韧性下降的现象称为加工硬化，也叫形变强化。回复：塑性变形后金属产生加工硬化，如将变形金属加热，加热温度较低时，可使点缺陷数量减少，位错重新排列成更稳定状态，内应力有所降低。变形金属在回复阶段主要特征是点阵畸变消除，内应力显著降低，强度和硬度略有降低，塑性有所回复。回复退火又称去应力退火，主要用于去除冷加工金属件内的残余内应力，以避免变形和开裂。再结晶：当变形金属加热到超过回复的某一温度后，将通过形核和再长大的过程而重新形成内部缺陷较少的等轴小晶粒，这些小晶粒不断向周围的变形金属中扩展长大，直到金属的变形晶粒完全消失为止，这一过程称为金属的再结晶。再结晶后，金属的强度和硬度显著下降，塑性和韧性显著提高，内应力和加工硬化完全消除，金属又重新恢复到变形前的状态。再结晶温度：金属再结晶过程不是恒温过程，而是自某一温度开始，随着温度的升高而进行的过程。通常所说的再结晶温度是指再结晶开始的温度，也就是能够进行再结晶的最低温度。它是通过变形量很大的金属，在一小时内的保温时间内能够完全再结晶的温度确定为再结晶温度。热加工:在超过再结晶温度条件下的变形加工 ,是一种无强化加工.可以焊合铸态金属中的气孔疏松及微裂纹.使金属内杂物呈流线,呈各向异性.金属断裂:宏观:韧性断裂.脆性断裂.微观:穿晶断裂.沿晶断裂压力加工:冷/热轧.冷/热挤压.冷/ 热成型.冷拉拔四.评定金属材料在应力介质作用下的性能指标机器零件的主要失效形式:过量弹性变形 ,过量塑性变形(屈服和蠕变),静载断裂,静载延迟断裂,疲劳断裂,尺寸变化金属材料在静载荷下的性能指标:刚度,弹性,强度,塑性,硬度延迟断裂：工作在腐蚀条件下的构件及机器零件，虽然所受的力低于材料的屈服强度，但它工作一段时间后，会产生断裂，称延迟断裂。疲劳断裂:在动载荷下,由于交变应力作用产生的断裂 .其工作时承受的应力一般低于材料屈服强度.经较长时间工作而发生.金属磨损分为:黏着磨损,磨粒磨损 ,腐蚀磨损接触疲劳:零件表面的局部挤压应力长期反复作用在零件光滑的接触表面出现针状豆状凹坑或压碎,称为接触疲劳氢脆：由于氢的作用所引起的低应力脆断或开裂现象称为氢脆。五.改善刚组织性能的基本途径强化金属材料的方法:形变强化 ,晶界强化,固溶强化,弥散强化,相变强化钢中杂质的影响:有益杂质:Mn,Si 固溶强化.有害杂质:S 热脆性 P 冷脆性 N,O 降低冲击韧性,冷脆性 H 氢脆钢按冶炼方法分:镇静钢 Mn,Al,Si 充分脱氧,半镇静钢 Mn,Si 脱氧,沸腾钢仅用 Mn 脱氧钢按含碳量分:低碳0,60%钢按合金元素含量分:低合金 10%钢按用途分:结构钢,工具钢,特殊用途钢退火：是将工件加热到高于 Ac3 或 Ac1，保温一定时间，随后以足够缓慢的速度冷却，使钢得到接近平衡的组织的热处理工艺。根据工件退火加热温度的不同，加热到 Ac3 以上得到的均一奥氏体组织在缓冷转变为珠光体组织为完全退火。加热到 Ac1 以上得到奥氏体加未溶碳化物或铁素体再缓冷进行组织转变称不完全退火。正火：是将钢件加热到 Ac3 或 Accm 以上，保温一定时间后，随后在静止空气中冷却，得到细珠光体类型组织的热处理工艺。淬火：是把钢件加热到 Ac3 或 Ac1 以上保温一定时间，并以一定的冷却速度冷却，以得到马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。根据淬火加热温度不同，加热到 Ac3 以上进行的淬火称完全淬火；加热到 Ac1 以上得到奥氏体加未溶碳化物或铁素体再淬火称不完全淬火。回火：是将淬火钢重新加热到低于相变点的某一温度，以致改善钢的组织和性能的热处理工艺。晶粒度：是表示晶粒大小的一种指标；表面淬火:将钢件表面层加热到临界点以上温度并急速冷却.感应加热,火焰加热,电接触加热.起始晶粒度：奥氏体形成刚结束，其晶粒边界刚刚相互接触时的晶粒大小；实际晶粒度：钢在加热时所获得实际奥氏体晶粒大小；本质晶粒度：表示钢在一定条件下奥氏体晶粒的长大倾向性；用铝脱氧，本质细晶粒钢；用硅，锰脱氧，本质粗晶粒钢。过热:热处理过程中,由于加热温度过高而使奥氏体晶粒显著长大的现象.不同的钢过热倾向不同,有不同热敏感性热处理冷却时组织转变:过冷奥氏体在低于 A1 温度下不同温度等温冷却.珠光体 650.索氏体 600.屈氏体 500.上贝氏体 500.下贝氏体 350.马氏体 230.硬度由低到高排列淬硬性：钢淬火后马氏体组织所能达到的最高硬度值；淬透性：刚淬火后获得淬硬层深度大小的能力。淬火临界直径:圆柱钢棒在规定的淬火介质中能全部淬透的最大直径.（淬火）临界冷却速度：钢冷却过程中过冷奥氏体只发生马氏体转变的最小冷却速度。回火组织:100-300 回火马氏体.300-500 回火屈氏体.500-650 回火索氏体回火后性能:淬火钢硬度随回火温度升高降低回火种类:低温 150-250.降低钢种残余应力和脆性,保持刚在淬火后得到的高硬度和耐磨性.组织为马氏体.主要用于高碳钢工模具.滚动轴承,渗碳齿轮中温 350-550.得到回火屈氏体。招股到一定韧性条件的具有高的弹性和屈服极限。处理弹簧高温 550-650 得到回火索氏体。为了得到强度塑性韧性的良好配合.用于在冲击载荷条件下工作的零件.轴类.连杆.螺栓第一类回火脆:随着回火温度的升高，钢的冲击韧性不是随回火温度升高而单调的增大。在 250-400 度的区域之间存在冲击值降低的现象，这种脆化现象称为回火脆。在此温度范围内回火时出现的脆性，成为低温回火脆。几乎多有淬成马氏体的钢在 300 度左右回火都存在这类回火脆性，回火后冷却速度对这种脆性没有影响，由于这类脆性产生不能消除，又称不可逆回火脆，也叫第一类回火脆。产生原因：在 250 度以上， 碳化物转变成为极细的沿马氏体晶界析出的薄片渗碳体从而造成低温回火脆性。第二类回火脆: 在含有 Cr，Ni，Mn 等元素的钢中。在 550-650 度回火后，又出现了冲击值的降低，称为高温回火脆或第二类回火脆，这种脆性与加热和冷却条件有关，如加热至高温（600 度） 。冷却时缓慢通过 450-550 度，将出现脆性。回火后若快速冷却，将抑制脆性出现，如在 450-550 度脆化温度区长时间停留后，即时快冷也将出现回火脆性。将已产生脆性的钢件重新加热到 600 度以上，然后快冷，则又可消除这类回火脆性，如再次在600 度以上回火，而后冷却，脆性又将出现。故称此高温回火脆性为可逆回火脆性。调质处理:淬火后加高温回火的热处理 .二次淬火：合金元素总是使残余奥氏体的转变移向高温，因此高合金钢中残余奥氏体十分稳定，即使高温加热也很难分解。又因大多数合金都能使过冷奥氏体 C 曲线右移，降低了临界冷却温度。因而残余奥氏体加热后冷却，全部会转变为马氏体，使钢的硬度反而增加，此现象称为二次淬火。二次硬化：合金元素扩散慢并阻碍碳的扩散，还阻碍碳化物的聚集和长大，因而合金中的碳化物在较高的回火温度时，仍能保持均匀弥散分布的细小碳化物颗粒。强碳化物形成元素如 Cr，W，Mo，V 等，在含量较高及在一定回火温度下，还将沉淀析出各自的特殊碳化物，这种特殊碳化物颗粒细小，分布弥散，使钢的硬度不仅不降低，反而再次升高，这种现象称二次硬化。回火稳定性（抗回火性）：合金元素能够抑制马氏体的分解，阻碍碳化物的聚集和长大，使钢在很高的回火温度下保持高硬度和高强度的性质。合金化:是采用合金元素来改变金属性能的方法。热处理工艺性:淬透性,抗回火性 ,过热敏感性合金化的目的:提高淬透性,抗回火性 ,过热敏感性,来提高钢的机械性能六.构件用钢冷脆：构件用钢均随试验温度的不断降低其屈服点能显著升高，并导致断裂韧性变化。即由宏观塑性破裂过渡到宏观脆性断裂。这种现象称为冷脆。冷脆转变温度 s=f。时效:低碳构件钢加热到 Ac1 以下淬火或经塑性变形后,放置过程中常使强度硬度提高,塑性韧性下降,这种现象称为时效.塑性变形后的时效成为应变时效,淬火后的时效称为淬火时效,自然条件下的时效叫自然时效.一定温度下的时效叫人工时效.合金元素对低合金钢强度的影响:1 固溶强化.增加强度,降低韧性 2 细化铁素体晶粒,提高强度 3 增加珠光体数量,提高强度 4.Nv,V 有成点强化作用.提高强度七.机器零件用钢 八.工具钢轴类零件的性能要求:高疲劳极限 ,练好冲击韧性塑性.轴表面有一定耐磨性-中碳调质钢/合金钢轴类零件加工:预备热处理:退火正火,目的是消除细片状珠光体 ,方便切削加工.消除内应力防止变形.消除粗大晶粒,为最终热处理做准备.最终热处理:淬火回火,目的是使零件马氏体化提高硬度强度,回火索氏体化化以提高韧性塑性齿轮的性能要求:高接触疲劳强度 ,高的耐磨性,高的弯曲疲劳强度和良好塑性韧性-表面强化态零件钢.渗 C 钢(低碳).表面淬火齿轮加工:预备热处理:正火,方便切削加工.消除内应力防止变形 .消除粗大晶粒,为最后续处理做准备.高温回火最终热处理:,提高齿轮心部韧性和强度 ,以承受弯曲应力和冲击.高频表面淬火:提高齿表面硬度和耐磨度 ,以增加抗疲劳破坏能力.表面回火: 消除淬火应力,防止研磨裂纹产生弹簧加工:轴承类加工:预处理正火,球化退火 .最终处理,不完全淬火,低温退火刃具钢性能要求:高硬度,高耐磨性 ,高红硬性,足够的强度- 高碳钢红硬性：是指刃具在高温下仍能保持高硬度的能力，钢的红硬性高低取决于淬火后马氏体中合金元素Cr，W，Mo ，V 等含量多少和回火时析出碳化物的类型及分布。计算含碳量为 0.85%的铁碳合金从奥氏体状态经退火处理获得平衡组织,计算转变刚结束时,珠光体组织及铁素体的质量分数.(共析成分为 0.78%)解:含碳量为 0.85%的铁碳合金首先沿奥氏体晶界析出二次渗碳体 Fe3CII 根据杠杆法则二次渗碳体含量：w1=（0.85-0.78）/ （6.69-0.78 ）=1.18%珠光体组织含量：w2=（6.69-0.85）/ （6.69-0.78 ）=98.82%平衡组织是由 a 铁素体与渗碳体组成的两相混合物a 铁素体含量：w3=（6.69-0.85 ）/（6.69-0.02 ）=87.56%渗碳体含量：w4=（0.85-0.02）/ （6.69-0.02 ）=12.44%简答:1