武汉理工大学-工程材料总复习[1]

Thursday,02July2020SchoolofMaterialsScienceandEngineering1工程材料WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYEngineeringMaterialsPRODUCEDBYZhouLiangyanSCHOOLOFMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGWUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYsummaryThursday,02July2020SchoolofMaterialsScienceandEngineering2工程材料WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY引用及版权声明本人复习课件的内容涉及到引用国内外学者的专著、教材、课件等，没有逐一注释，向相关作者表示诚挚感谢！此复习课件仅用于学生复习，并不代表考试内容，特此声明。——周良炎Thursday,02July2020SchoolofMaterialsScienceandEngineering3工程材料WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY使用性能工艺性能纯金属合金非合金钢、合金钢有色金属及其合金含石墨铸铁结晶(纯金属、合金)塑性变形(单晶体、多晶体)热处理(普通热处理四把火、表面热处理)一、课程主线应用加工工艺化学成分组织结构性能Thursday,02July2020SchoolofMaterialsScienceandEngineering4工程材料WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYThursday,02July2020SchoolofMaterialsScienceandEngineering5工程材料WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY二、主要内容Thursday,02July2020SchoolofMaterialsScienceandEngineering6工程材料WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY三、学习（复习）方法⒈掌握内在规律，注意前后知识的整体联系与综合应用作为一名工程技术人员，要具备两方面的材料学知识：其一是应了解材料的成分、结构、工艺及外界条件（如载荷、温度、环境介质等）改变时对其使用性能的影响；其二是应掌握各种工程材料（重点是金属材料）的基本特性和应用范围。本课程正是为了实现这一要求而设置的。所有内容都围绕“材料的化学成分→加工工艺→组织结构→性能→应用”之间的相互关系及其变化规律这个“纲”而展开。因此在进行系统复习和总结时，不论对整个课程各个部分，还是各个章节，都可以用这一纲来引导，做到纲举目张。Thursday,02July2020SchoolofMaterialsScienceandEngineering7工程材料WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY从这一主线出发本课程的内容可归纳为四大部分：第一部分：基本理论基础。主要说明工程材料的化学成分、组织结构与性能之间的相互关系与变化规律。对应教材内容主要为第1章、第2章。第二部分：工程材料的强韧化。强化工程材料主要有优化成分和变更工艺两种途径，本课主要讨论后一种途径，介绍了细晶强化、固溶强化、位错强化、第二相(沉淀强化、弥散强化)强化等四种强化方法。对应教材内容主要为第1、2章。第三部分：常用工程材料。主要介绍了工业用钢、铸铁、有色金属及其合金的成分、性能、常用热处理方法、使用状态（组织）和典型用途。简要介绍了非金属材料的成分、性能和用途。对应教材内容主要为第3～6章。Thursday,02July2020SchoolofMaterialsScienceandEngineering8工程材料WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY第四部分：工程材料的合理选用。主要介绍了机械零件的主要失效形式和选用工程材料的基本原则。对应教材内容主要为第8～10章。理论基础的核心是调整成分和结构；加工工艺强化的关键是控制组织；在掌握以上内容和常用工程材料相关知识的基础上，合理选材是最重要的应用。2．在理解的基础上进行强化记忆机械工程材料课程内容以定性描述为主，具体表现为“三多”：讲授内容中名词、概念、术语“多”，定性描述、经验性总结“多”，需记忆的规律“多”。学习(复习)中应把每章的基本术语、概念、规律和观点深刻透彻理解，本课程的内容很自然就能基本掌握了。Thursday,02July2020SchoolofMaterialsScienceandEngineering9工程材料WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY需要在理解的基础上进行强化记忆的主要内容主要有：重要概念：如相、组织、相变规律(液态、固态)、加工硬化、淬透性、淬硬性等；钢的基本组织特征：如珠光体、铁素体、奥氏体、渗碳体、马氏体、贝氏体等。基本图形数据：如铁碳合金相图、TTT曲线与CCT曲线的各点、线、区域的含义等。重要公式与计算：杠杆定律及其应用、再结晶温度的计算等。3．注意结合实际生产应用，注重分析、理解与运用例如加工硬化在生产实际中的应用实例，具体某种工业用钢经热处理后的组织，典型零件的选材、热处理方法及技术要求的确定，加工工艺路线的分析等都要求将所学的理论知识活学活用，具体分析生产中的实际问题。Thursday,02July2020SchoolofMaterialsScienceandEngineering10工程材料WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY四、学习（复习）要点重点章节：第2.1～2.2章为第2.2章铁碳合金相图奠定基础，(第2.2章为前两章节的应用和拓展——重点内容）、第2.4章(钢的热处理，其中四把火及应用——重点内容）、第3章[其中各种材料(包括碳钢、合金钢、铸铁和有色金属)的编号原则，常用材料的热处理特点，使用状态的组织及应用——重点内容]、第8～10章（工程材料的合理选用和典型零件的加工工艺路线尤其是热处理工艺在整个加工路线中位置的设计——重点内容）其中第3章和第8～10章可以看作是第2.2章和第2.4章知识的综合应用，因此第2.2章和第2.4章的知识对整个课程的学习和把握尤为重要。Thursday,02July2020SchoolofMaterialsScienceandEngineering11工程材料WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY1.基本理论热处理铸铁的热处理塑变与再结晶基本理论金属学材料的性能材料的结构材料的结晶相图及铁碳相图钢的热处理Thursday,02July2020SchoolofMaterialsScienceandEngineering12工程材料WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY1.重要术语：（1）晶体、晶格、晶胞、点缺陷、线缺陷、面缺陷、合金、组元、相、相图、固溶体、置换固溶体、间隙固溶体、固溶强化、金属化合物、相组成物、组织组成物、枝晶偏析、结晶、过冷度、同素异构转变、单晶体、多晶体、自发形核、非自发形核、变质处理、变质剂、匀晶、共晶、共析、共析转变、杠杆定律、滑移、滑移面、滑移方向、滑移系、固溶强化、细晶强化、弥散强化、加工硬化、回复、再结晶、再结晶温度、热加工、冷加工、热加工流线、奥氏体化、孕育期、临界冷却速度、奥氏体的起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度、淬透性、淬硬性、碳钢、合金钢、合金结构钢(低合金高强钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢)、合金工具钢(低合金刃具钢、高速钢、Thursday,02July2020SchoolofMaterialsScienceandEngineering13工程材料WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY冷作模具钢、热作模具钢)、特殊性能钢(不锈钢)、碳化物形成元素和非碳化物形成元素、二次硬化、红硬性、灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、铸造铝合金、形变铝合金、黄铜、轴承合金(巴氏合金)、普通陶瓷、特种陶瓷、结构陶瓷、单体、高聚物、大分子链、链节、线形链、网状链、热塑性塑料、热固性塑料；（2)铁素体、奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体、渗碳体、一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体、共析渗碳体、珠光体、索氏体、回火索氏体、托氏体、回火托氏体、莱氏体、贝氏体、上贝氏体、下贝氏体、马氏体、板条马氏体、针状马氏体、回火马氏体；（3）退火、正火、淬火、回火、调质处理、等温淬火、冷处理、表面热处理，化学热处理。Thursday,02July2020SchoolofMaterialsScienceandEngineering14工程材料WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY2.重点内容：（1）掌握常见金属的晶格类型、实际晶体中的缺陷；（2）熟悉金属的结晶过程，理解金属的晶粒大小对其力学性能的影响，并掌握控制晶粒大小的途径；（3）能默画出铁碳合金相图，掌握纯铁的同素异构转变，掌握铁碳合金的基本相和组织，理解相图中的特性点、线的含义，并能够利用冷却曲线及文字分析典型成分的铁碳合金的平衡结晶过程；（5）用杠杆定律计算合金的相组成和组织组成物的相对量，会画组织示意图；（6）掌握铁碳合金的分类、含碳量、组织和性能之间的关系；（7）了解铁碳合金相图的应用；Thursday,02July2020SchoolofMaterialsScienceandEngineering15工程材料WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY（8）理解金属单晶体和多晶体塑性变形的实质、掌握细晶强化（晶界强化）的实质；（9）掌握塑性变形对金属组织和性能的影响，加工硬化及优缺点；（10）掌握回复、再结晶、晶粒长大及其对组织和性能的影响；（11）理解金属冷加工和热加工的区别，热加工的主要作用；（12）掌握共析钢TTT曲线中各线的意义、各转变区域的组织；（13）掌握经退火、正火、淬火+回火等各常规热处理后的组织、性能、目的、应用范围以及加热温度和冷却方式的选择，掌握淬透性、淬硬性及影响因素；Thursday,02July2020SchoolofMaterialsScienceandEngineering16工程材料WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY（14）掌握表面淬火和渗碳的基本原理工艺、目的应用、表面和心部的组织和性能；(15)了解合金元素在钢中的主要作用；（16）掌握碳钢的牌号，知道它们的用途；（17）熟悉合金钢的编号原则和方法，会从钢号判断出它的种类、大致化学成分、主要用途性能特点、及应该进行的热处理；（18）懂得石墨形态对铸铁性能的影响，常用铸铁的分类、牌号，主要用途。Thursday,02July2020SchoolofMaterialsScienceandEngineering17工程材料WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY使用性能加工工艺性能金属材料的性能力学性能铸造性能可锻性可焊性切削加工性化学性能物理性能3.重点简介——金属学部分金属材料性能的知识点Thursday,02July2020SchoolofMaterialsScienceandEngineering18工程材料WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY1.1材料性能焊接性能硬度HBHR材料性能强度塑性锻造性能力学性能工艺性能切削加工性能铸造性能韧性Ak热处理工艺性使用性能物理性能化学性能疲劳极限如：σ-1工程材料的性能，掌握机械工程中常用力学性能指标的意义、单位和应用（σs，σ0.2，σb，δ，ψ，HBS，HRC，Ak，σ-1）Thursday,02July2020SchoolofMaterialsScienceandEngineering19工程材料WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY1.1.1使用性能1.1.1.1力学性能⑴刚度：材料抵抗弹性变形的能力。指标为弹性模量E：E=/⑵强度：材料抵抗塑性变形和破坏的能力。指标：抗拉强度b—材料断裂前承受的最大应力。屈服强度s—材料产生微量塑性变形时的应力。