工程材料B复习.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,复习课,工程材料学,B,（,1,）,考试时间：,6,月,13,日（周三）,14:15,16:15,考试地点：,1001,班,(,袁光杰老师,),AJ103,2017,2018,学年,春,季学期,“工程,材料学,B(1),”,考试通知,1002,班,(,姚勤老师,),AJ104,工程材料学,B,（,1,）复习重点：,1.,材料的力学性能和晶体结构,强度、硬度、塑性、韧性,基本概念；主要指标；实验方法；计算公式等。,纯金属的晶体结构和结晶过程,晶向指数、晶面指数；,3,种常见晶格的晶格常数、致密度,3,种晶格缺陷,结晶过程和细化晶粒的,3,种办法,合金的晶体结构,固溶体、化合物、机械混合物的性能特征,2.,二元合金相图和杠杆定律,:,匀晶、,共晶,、,共析,、,包晶转变的概念,各类相图,的形态特征,匀晶,相图的区域,(,相组成,、,组织组成,),冷却曲线,组织转变过程分析,共晶相图的区域,(,相组成,、,组织组成,),冷却曲线,组织转变过程分析,用杠杆定律计算相组成物或,组织组成物各自所占,的比例,一定要先文字回答相是？组织是？再画出杠杆，列出计算式，最后的答案一定要是百分数。,3.,铁碳合金及,Fe-Fe,3,C,相图,平衡相,、平衡组织；相图的,形态和各区域组织,特征点线,：,0.,0218,%,(,室温用,0),、0.77%、2.11%、,4,.3%、6.69%,；,727,、,1148,亚共析、共析、过共析、亚共晶、共晶、过共晶,6种铁碳合金的冷却曲线和组织转变过程,亚共析、共析、过共析钢的室温平衡组织及金相,照片特征,，,会用杠杆定律计算各相,或组织,的比例,。,从材料组织分析含碳量与力学性能的关系：,c1%,时，随碳量增加，硬度；强度、塑性和韧性,会写包晶、共晶、共析转变式,包晶转变式：,L,0.53,+,0.09,0.17,共晶转变式,：,用相表达,L,4.3,2.11,+,Fe,3,C,用组织表达,L,4.3,Ld,4.3,共析转变式：,用相表达,0.77,0.0218,+,Fe,3,C,用组织表达,0.77,P,0.77,4.,热处理,热处理时的组织与性能的变化分析,:,加热时：实现,奥氏体,化（用相图分析）；,冷却时：,过冷奥氏体,将实现,珠光体,或,贝氏体,或,马氏体,转变（用,TTT,也称,C,曲线分析）,A,退火,、正火、淬火、回火,的加热温度,、冷却方,式及主要目的。,防止淬火变形和开裂的三种办法及各自的优缺,点和应用场合,。（,双液,、,分级,、,等温淬火,）,起始晶粒度,、,本质晶粒度,；淬透性、淬硬性,对本质粗晶,粒钢热处理时,，要严格控制加热温,度、加热速度、保温时间,（,快速加热、短时间保温,）,热处理组织,（非平衡冷却组织）：,S,、,T,、,B,、,M,、回火,S,、回火,T,、回火,M,的定义与性能特征；,上,B,、下,B,、低碳,M,、高碳,M,在显微镜下的形态,特征及性能区别,5.,钢铁材料,钢铁材料的分类,、,牌号意义及主要用途,。,Q235,与,Q345,（以,295,分界）,45,T8,与,T8A,T10;,20CrMnTi,40Cr,60Si2Mn,GCr15;,38CrMoAl,*,(,渗氮,),9SiCr,W18Cr4V;,2Cr13,4Cr13,1Cr18Ni9Ti;,HT150,HT300;KTH300-06,KTZ500-06;QT800-2,直接浇 浇前放孕育剂 先浇白口再长时间石墨化退火 浇前放孕育剂,和球化剂,除,Mn,外的合金元素，阻碍,A,长大、细化晶粒,除,Co,外的合金元素，使,C,曲线右移、提高淬透性,碳钢中的有益杂质,（锰、硅）,有害杂质,（硫,-,热脆、磷,-,冷脆、氢,-,氢脆）,6.,强化金属材料的方法,细晶强化,（同时提高强、硬、塑、韧）,如孕育铸铁的强度高于普通灰口铸铁,固溶强化,（强、硬提高，塑、韧略下降）,如铁素体的强度高于纯铁,弥散强化,（强、硬提高，塑、韧下降）,又称为第二相强化,如珠光体的强度高于铁素体,形变强化,（强、硬提高，塑、韧下降）,如冷拉钢丝的强度高于退火态钢丝,7.,典型零件的选材与热处理方案,预备热处理,:,目的,:,改善切削加工性能,消除铸、锻、焊等,毛坯制造过程中产生的热应力,方法,:,完全退火,球化退火,正火,最终热处理,目的,:,调整零件的最终性能,以满足使用要求,方法,:,淬火,+,高温回火,淬火,+,中温回火,淬火,+,低温回火,表面淬火,+,低温回火,表面渗碳,+,淬火,+,低温回火,表面渗氮,1.,建筑用钢,(,钢窗、钢门、钢筋,)Q235;,不热处理,(,轴、齿轮,),(,小销,、,轴,、,螺钉,),不重要的零件,Q235,20,25,等,;,不热处理或正火,重要的受力或传动零件,45,、,40Cr,等,;,淬火,+,高温回火,2.,机械零件,典型实例,:,弹性元件,60,、,65,、,60Si2Mn,等,;,淬火,+,中温回火,(,弹簧、弹性垫圈,),(,导柱、导套,),心韧面硬的零件,20,、,25,、,20CrMnTi;,表面渗碳,+,淬火,+,低温回火,耐腐蚀,容器,、,管道等,1Cr18Ni9Ti,螺栓,、,叶片,、,齿轮等,2Cr13,不热处理,调质,3.,工具,锯条等手工低速刀具,T10,、,T12,等,淬火,+,低温回火,手术刀、西餐刀等医用和食品加工刀具,4Cr13,淬,+,低回,手锤、扳手等韧性工具,T7,、,T8,等,淬火,+,中温回火,4.,机床底座,、,床身等箱体壳体件,HT200,、,HT350,等,(,重型机床用高牌号,);,铸后去应力退火,5.,弯头,、,三通,、,阀门等薄壁耐蚀件,KTH300-06,等,铸后石墨化退火,6.,曲轴等形状复杂的重载件,QT600-3,、,ZG200-,400,等,正火或淬火,+,高温回火,例,1,：对一根长,2,米直径,20mm,的实心,T12,钢圆棒不均匀加热，各段温度如图所示，假设各段冷却介质如表所示，请在各,段中填入相应的组织，并分析其力学性能。,A B C D,P+Fe,3,C,II,P+Fe,3,C,II,P+Fe,3,C,II,粗,P+Fe,3,C,II,炉冷,P+Fe,3,C,II,P+Fe,3,C,II,S+T+Fe,3,C,II,粗,P+Fe,3,C,II,空冷,P+Fe,3,C,II,P+Fe,3,C,II,T+M+Fe,3,C,II,+A,残,粗,T+,粗,M+Fe,3,C,II,+A,残,油冷,P+Fe,3,C,II,P+Fe,3,C,II,Fe,3,C,II,+M+A,残,粗,M+A,残,水冷,D,C,B,A,1000,750,700,500,粗,(S+T),分析思路,:,1.,加热到温后的组织,(,用相图分析,),1000,-,粗大,A;750-A+,Fe,3,C,II,700-P+,Fe,3,C,II,;,500-P+,Fe,3,C,II,500,700,750,1000,T12,THANK YOU,SUCCESS,2024/12/12 周四,15,可编辑,2.,不同冷却后的组织,(,用,CCT,图分析,),水冷,:M+A,残,油冷,:,Fe,3,C,II,+,T+M+A,残,空冷,:,Fe,3,C,II,+S+,T,炉冷,炉冷,:,Fe,3,C,II,+P,A,转,变,水冷,油冷,空冷,非,A,组织保留,例,2,、请分别计算铁碳合金中二次渗碳体、三次渗 碳体的最大百分含量。,提示,:,二次渗碳体是,A,中,(,脱溶,),析出的,即,A,2.11,A,0.77,+Fe,3,C,II,0.77,2.11,6.69,Fe,3,C,II,A,Fe,3,C,II,=,2.11-0.77,6.69-0.77,100%,=,22.64%,三次渗碳体是,F,中,(,脱溶,),析出的,即,F,0.0218,F,0.0008,+Fe3C,III,0,0.0218,6.69,Fe3C,III,F,Fe3C,III,=,0.0218-0,6.69-0,100%,=,0.33%,例,3,、某工厂要制造,的产品，可供选择的材料 有,(a)(e),五种，请用连线表示你的选择：,锻压机床的机身,(a)HT200 ,坦克车的履带板,(b)HT350 ,柴油发动机的曲轴,(c)ZGMn13 ,织布机齿轮,(,低速低载,)(d)QT600-02 ,三通、弯头等管接头,(e)KTZ550-04,例,4,、现有若干个直径为,10,毫米的,T8,钢试样，要分 别获得下列的组织，应选用何种热处理方法,?,请画出此钢的,TTT,图，并在,TTT,图中画出各自 的冷却曲线。（,1,）,S+T,；,(,绿线,),（,2,）全部,B,下；,(,紫线,),（,3,）,M+Ar,；,(,3,条红线都行,),（,4,）,T+M+Ar,；,(,淡兰线,),（,5,）,T+B,上,+B,下,+M+Ar,。,(,黄线,),时间,温度,作业（五）解答,（,1,）汽车齿轮：,20CrMnTi,，合金渗碳钢；,C%=0.2%,Cr1.5%,Mn1.5%,Ti1.5%,；,渗碳淬火低温回火；最终组织为回火,M,。,（,2,）连杆：,40Cr,，合金调质钢；,C%=0.4%,Cr1.5%,；,调质（淬火高温回火）；最终组织为回火,S,（,3,）弹簧：,65Mn,，弹簧钢；,C%=0.65%,Mn1%,Cr=12%,Mo1.5%,V1.5%,；,淬火低温回火；,最终组织为回火,M+,粒状碳化物,+A,残。,（,5,）滚动轴承：,GCr15Mo,，滚动轴承钢；,C%,1%,左右,Cr=1.5%,Mo1%,W%=18%,Cr%=4%,V%1.5%,；,1280,淬火,560,三次回火；,最终组织为回火,M,粒状碳化物,+A,残。,（,7,）锉刀：,T10,，碳素工具钢；,C%,1%,；,淬火低温回火；组织为回火,M,碳化物,+A,残。,（,8,）热锻模具：,5CrMnMo,，热变形模具钢；,C%=0.5%,Cr1.5%,Mn1.5%,Mo134,2),S,：,1324,3,）,E,：,1324,4,）,：,3241,2.,现用屈服强度为,575MPa,的铝合金公路防护杆来代替屈服强度为,690MPa,的钢制公路防护杆（铝的密度为,2.7g/cm,3,钢的密度为,7.8g/cm,3,），若要求承受同样的外力而不发生塑性变形，试问：,(1),新防护杆横截面积较原来大多少倍？,(2),新防护杆比强度是原来多少倍？（,5,分）,答：,SAl,F,S,/A,0Al,SSt,=F,S,/A,0St,F,S,=,SAl,A,0Al,=,SSt,A,0St,575 A,0Al,=690 A,0St,A,0Al,/A,0St,=690/575=1.2,(,SAl,/2.7)/(,SSt,/7.8)=(575/2.7)/(690/7.8)=212.96/88.46=2.41,3.,有,A,、,B,两元合金，在液态下能无限互溶，在固态中也能无限互溶而形成均匀固溶体，,A,组元熔点,1090,，,B,组元熔点,1450,。在,1200,时，,W,B,为,30%,的试样液态质量分数,W,L,为,52.63%,，固态质量分数,W,S,为,47.37%,，固态的浓度为,W,B,=40,。而,W,B,=70%,，温度为,1360,时，液相成分为,W,B,=64%,，固相成分为,W,B,=76%,。请：,1,）说明该合金相图为何类相图？,2,）绘出该二元合金相图，其中相界线上必须有六个点的位置正确。（,10,分）,解：,4.,现有,45,号钢材料，请,1,）根据铁碳合金相图，画出合金从液态冷却到室温的温度,时间曲线，并写出各个阶段的组织转变过程；,2,）如果大批或小批生产小轴零件，请分别选择两种合适的热处理方案；,3,）在,C,曲线上画出这两种热处理方案的工艺曲线，并分别标出其室温时的组织状态；,解：,2,）大批生产小轴零件，采用正火热处理方案；小批采用调质热处理方案。,3,）,V1,为正火热处理方案，其室温组织为,F+S,V2,为调质热处理中的淬火，然后高温回火；其室温组织为回火,S,。,5.,画出,T8,钢的,过冷奥氏体等温转变曲线。为获得以下组织，应采用什么冷却方式：并在等温转变曲线上画出冷却曲线示意图。,（,1,）索氏体 （,2,）托氏体,+,马氏体,+,残余奥氏体,（,3,）全部下贝氏体 （,4,）托氏体,+,马氏体,+,下贝氏体,+,残余奥氏体,（,5,）马氏体,+,残余奥氏体,M,A,残,水淬,5,T,M,B,下,A,残,分级淬火,4,B,下,等温淬火,3,T,M,A,残,油淬,2,S,正火,1,组 织,热处理方式,6,下图为单级齿轮减速箱高速轴部件，请在表内材料部分的三个备选答案中打钩选择一个正确的答案，并填出各零件热处理方案 （,9,分）,零件名称,材料,热处理方法,轴承挡圈,30,、,40Cr,、,T10,正火,带轮,QT600-3,、,65,、,T8,正火,轴承盖,4Cr13,、,T8,、,30,正火,箱体,HT250,、,45,、,60,去应力退火,轴,QT700-2,、,45,、,65,调质,套筒,20,、,T8,、,4Cr13,正火,齿轮,20,、,40Cr,、,Q390,调质,滚动轴承,GCr15,、,20,、,T8,淬火,+,低温回火,轴承端盖,2Cr13,、,T10,、,30,正火,THANK YOU,SUCCESS,2024/12/12 周四,30,可编辑,