第一篇：各種材料的焊接性能

金屬材料的焊接性能

（1）焊接性能良好的鋼材主要有：

低碳鋼（含碳量<0.25）；

低合金鋼（合金元素含量1～

3、含碳量<0.20）；

不銹鋼（合金元素含量>

3、含碳量<0.18）。（2）焊接性能一般的鋼材主要有：

中碳鋼（合金元素含量<

1、含碳量0.25～0.35）；

低合金鋼（合金元素含量<

3、含碳量<0.30）；不銹鋼（合金元素含量13～

25、含碳量￡0.18）（3）焊接性能較差的鋼材主要有：

中碳鋼（合金元素含量<

1、含碳量0.35～0.45）；

低合金鋼（合金元素含量1～

3、含碳量0.30～0.40）；

不銹鋼（合金元素含量

13、含碳量0.20）。（4）焊接性能不好的鋼材主要有：

中、高碳鋼（合金元素含量<

1、含碳量>0.45）；

低合金鋼（合金元素含量1～

3、含碳量>0.40）；

不銹鋼（合金元素含量

13、含碳量0.30～0.40）。

焊條和焊絲選擇的基本要點(diǎn)如下：

同類鋼材焊接時(shí)選擇焊條主要考慮以下幾類因素：

考慮工件的物理、機(jī)械性能和化學(xué)成分；考慮工件的工作條件和使用性能；

考慮工件幾何形狀的復(fù)雜程度、剛度大小、焊接坡口的制備情況和焊接部位所處的位置等；考慮焊接設(shè)備情況；考慮改善焊接工藝和環(huán)保；考慮成本。

異種鋼材和復(fù)合鋼板選擇焊條主要考慮以下幾類焊接情況：

一般碳鋼和低合金鋼間的焊接；低合金鋼和奧氏體不銹鋼之間的焊接；不銹鋼復(fù)合鋼板的焊接。

焊條和焊絲的選擇參數(shù)查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中焊條和焊絲等章節(jié)和焊條分類及型號(hào)（GB 980-76）、焊條的性能和用途（GB 980～984-76）等有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。###15CrMoR的換熱器的熱處理工藝

***當(dāng)板厚超過筒體內(nèi)徑的3％時(shí)，卷板后殼體須整體熱處理。*** 15CrMoR焊接性能良好。手工焊用E5515-B2（熱307）焊條，焊前預(yù)熱至200-250℃（小口徑薄壁管可不預(yù)熱），焊后650-700℃回火處理。自動(dòng)焊絲用H13CrMoA和焊劑250等。###壓力容器用鋼的基本要求

壓力容器用鋼的基本要求：較高的強(qiáng)度,良好的塑性、韌性、制造性能和與相容性。

改善鋼材性能的途徑：化學(xué)成分的設(shè)計(jì),組織結(jié)構(gòu)的改變,零件表面改性。

本節(jié)對(duì)壓力容器用鋼的基本要求作進(jìn)一步分析。

一、化學(xué)成分

鋼材化學(xué)成分對(duì)其性能和熱處理有較大的影響。

1、碳:碳含量增加時(shí)，鋼的強(qiáng)度增大，可焊性下降，焊接時(shí)易在熱影響區(qū)出現(xiàn)裂紋。

因此壓力容器用鋼的含碳量一般不應(yīng)大于0.25%。

2、釩、鈦、鈮等：在鋼中加入釩、鈦、鈮等元素，可提高鋼的強(qiáng)度和韌性。

3、S、P是鋼中最主要的有害元素:

硫——能促進(jìn)非金屬夾雜物的形成，使塑性和韌性降低。

磷——能提高鋼的強(qiáng)度，但會(huì)增加鋼的脆性，特別是低溫脆性。

將硫和磷等有害元素含量控制在很低水平，即大大提高鋼材的純凈度，可提高鋼材的韌性、抗應(yīng)變時(shí)效性能、抗回火脆化性能、抗中子輻照脆化能力和耐腐蝕性能。

因此，與一般結(jié)構(gòu)鋼相比，壓力容器用鋼對(duì)硫、磷、氫等有害雜質(zhì)元素含量的控制更加嚴(yán)格。

例如，中國(guó)壓力容器用鋼的硫和磷含量分別應(yīng)低于0.020%和0.030%。隨著冶煉水平的提高，目前已可將硫的含量控制在0.002%以內(nèi)。

化學(xué)成分對(duì)熱處理也有決定性的影響，如果對(duì)成分控制不嚴(yán)，就達(dá)不到預(yù)期的熱處理效果。

二、力學(xué)性能材料的力學(xué)行為——由于載荷（如載荷種類、作用方式等）和應(yīng)力狀態(tài)的不同，以及鋼材在受力狀態(tài)下它所處的工作環(huán)境的不同，鋼材受力后所表現(xiàn)出的不同行為，稱為材料的力學(xué)行為。

鋼材的力學(xué)行為，不僅與鋼材的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且與材料所處的應(yīng)力狀態(tài)和環(huán)境有密切的關(guān)系。

力學(xué)性能決定力學(xué)行為。鋼材的力學(xué)性能主要是表征強(qiáng)度、韌性和塑性變形能力的判據(jù)，是機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)選材和強(qiáng)度計(jì)算的主要依據(jù)。

a、壓力容器設(shè)計(jì)中，常用的強(qiáng)度判據(jù)：包括抗拉強(qiáng)度бb,屈服點(diǎn)бs,持久極限,蠕變極限,疲勞極限б-1。

b、壓力容器設(shè)計(jì)中，常用的塑性判據(jù)：斷后伸長(zhǎng)率δ5,斷面收縮率。

c、壓力容器設(shè)計(jì)中，常用的韌性判據(jù)：沖擊吸收功Akv,韌脆轉(zhuǎn)變溫度,斷裂韌性。

韌性:臨界裂紋尺寸的大小主要取決于鋼的韌性和拉伸應(yīng)力。

如果鋼的韌性高，壓力容器所允許的臨界裂紋尺寸就越大，安全性也越高。

為防止發(fā)生脆性斷裂和裂紋快速擴(kuò)展，壓力容器常選用韌性好的鋼材。

Akv: 夏比V型缺口沖擊吸收功Akv，能較好地反映材料的韌性，與斷裂韌性有較好的數(shù)值聯(lián)系，世界各國(guó)壓力容器規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)都對(duì)Akv提出了要求。

如16MnR鋼板，要求在00C時(shí)的橫向（指沖擊試件的取樣方向）Akv不小于31J。當(dāng)使用溫度低于或等于-200C時(shí)，需要考慮低溫沖擊韌性，并根據(jù)應(yīng)力水平、設(shè)計(jì)溫度和厚度，確定夏比V型缺口沖擊試驗(yàn)溫度和Akv的指標(biāo)。

三、制造工藝性能

◇冷加工的要求 制造過程中進(jìn)行冷卷、冷沖壓加工的零部件要求鋼材有良好的冷加工成型性能和塑性，其斷后伸長(zhǎng)率δ5應(yīng)在15～20%以上。為檢驗(yàn)鋼板承受彎曲變形能力，一般應(yīng)根據(jù)鋼板的厚度，選用合適的彎心直徑，在常溫下做彎曲角度為1800的彎曲實(shí)驗(yàn)。試樣外表面無(wú)裂紋的鋼材方可用于壓力容器制造。

◇焊接的要求可焊性是指在一定焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。鋼材的可焊性主要取決于它的化學(xué)成份。

碳——其中影響最大的是含碳量。含碳量愈低，愈不易產(chǎn)生裂紋,可焊性愈好。

合金元素——影響通常是用碳當(dāng)量Ceq來(lái)表示。

國(guó)際焊接學(xué)會(huì)所推薦的公式為:

中國(guó)“鍋爐壓力容器制造許可條件”中的公式為:

式中的元素符號(hào)表示該元素在鋼中的百分含量。

一般認(rèn)為，Ceq 小于0.4%時(shí)，可焊性優(yōu)良；Ceq 大于0.6%時(shí)，可焊性差。中國(guó)目前對(duì)壓力容器用鋼尚未規(guī)定碳當(dāng)量要求，但上述計(jì)算碳當(dāng)量的公式對(duì)分析焊接裂縫的敏感性具有一定的參考價(jià)值。按上式計(jì)算的碳當(dāng)量不得大于0.45%。

###壓力容器焊接中防止冷裂紋的措施有哪些

***根據(jù)冷裂紋產(chǎn)生的原因，避免出現(xiàn)淬火組織，減少氫的來(lái)源，使熔化金屬中的氫有機(jī)會(huì)逸出，是防止和減少出現(xiàn)冷裂紋的原則。具體可采用下述措施。

（1）嚴(yán)格控制焊接材料

一般焊接淬火傾向較大的鋼種多選用低氫型焊條，個(gè)別情況下亦可選用奧氏體電焊條。焊前要仔細(xì)烘干焊條?？刂坪附硬牧现械暮瑲淞吭?.001%~0.005%以下。

（2）采用合適的焊接工藝及規(guī)范

應(yīng)盡量采用小電流多層焊。采用大電流雖然具有降低近縫區(qū)冷卻速度的作用，但易過熱，而粗晶組織反而增加了淬火的傾向，促進(jìn)冷裂。

1）焊前進(jìn)行預(yù)熱。焊前預(yù)熱這不僅能降低冷卻速度，防止產(chǎn)生淬火組織，另外也有除氫處理的作用。根據(jù)鋼種不同，預(yù)熱溫度可在100~300℃之間。

2）焊后保溫緩冷。工件焊完后立即用石棉布或石棉灰蓋上，以減慢冷卻速度防止淬火。對(duì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而鋼種又易淬火的工件，除采取上述措施外，有時(shí)還要及時(shí)進(jìn)行焊后熱處理，以消除應(yīng)力、脆化相和除氫。

###不銹鋼焊接要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

不銹鋼焊接要點(diǎn)及注意事項(xiàng)1.采用垂直外特性的電源，直流時(shí)采用正極性（焊絲接負(fù)極）

2.一般適合于6mm以下薄板的焊接，具有焊縫成型美觀，焊接變形量小的特點(diǎn)

3.保護(hù)氣體為氬氣，純度為99.99%。當(dāng)焊接電流為50~150A時(shí)，氬氣流量為8~10L/min，當(dāng)電流為150~250A時(shí)，氬氣流量為12~15L/min。

4.鎢極從氣體噴嘴突出的長(zhǎng)度，以4~5mm為佳，在角焊等遮蔽性差的地方是2~3mm，在開槽深的地方是5~6mm，噴嘴至工作的距離一般不超過15mm。

5.為防止焊接氣孔之出現(xiàn)，焊接部位如有鐵銹、油污等務(wù)必清理干凈。

6.焊接電弧長(zhǎng)度，焊接普通鋼時(shí)，以2~4mm為佳，而焊接不銹鋼時(shí)，以1~3mm為佳，過長(zhǎng)則保護(hù)效果不好。

7.對(duì)接打底時(shí)，為防止底層焊道的背面被氧化，背面也需要實(shí)施氣體保護(hù)。

8.為使氬氣很好地保護(hù)焊接熔池，和便于施焊操作，鎢極中心線與焊接處工件一般應(yīng)保持80~85°角,填充焊絲與工件表面夾角應(yīng)盡可能地小，一般為10°左右。

9.防風(fēng)與換氣。有風(fēng)的地方，務(wù)請(qǐng)采取擋網(wǎng)的措施，而在室內(nèi)則應(yīng)采取適當(dāng)?shù)膿Q氣措施。

不銹鋼MIG焊要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

1.采用平特性焊接電源，直流時(shí)采用反極性（焊絲接正極）

2.一般采用純氬氣（純度為99.99%）或Ar+2%O2,流量以20~25L/min為宜。

3.電弧長(zhǎng)度，不銹鋼的MIG焊接，一般都在噴射過渡的條件下來(lái)施焊，電壓要調(diào)整到弧長(zhǎng)在4~6mm的程度。

4.防風(fēng)。MIG焊接容易受到風(fēng)的影響，有時(shí)微風(fēng)而產(chǎn)生氣孔，所以風(fēng)速在0.5m/sec以上的地方，都應(yīng)當(dāng)采取防風(fēng)措施。

不銹鋼藥芯焊絲焊接要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

1.采用平特性焊接電源，直流焊接時(shí)采用反極性。使用一般的CO2焊機(jī)就可以施焊，但送絲輪的壓力請(qǐng)稍調(diào)松。

2.保護(hù)氣體一般為二氧化碳?xì)怏w，氣體流量以20~25L/min較適宜。

3.焊嘴與工件間的距離以15~25mm為宜。

4.干伸長(zhǎng)度，一般的焊接電流為250A以下時(shí)約15mm，250A以上時(shí)約20~25mm較為合適。

###焊接裂紋：鑄鐵焊接時(shí)出現(xiàn)的裂紋可分為冷裂紋和熱裂紋兩類。

1、冷裂紋

（1）焊縫中的冷裂當(dāng)焊縫為鑄鐵型時(shí)，較易出現(xiàn)這種裂紋。當(dāng)采用異質(zhì)焊接材料焊接，使焊縫成為奧氏體、鐵素體或銅基焊縫時(shí)，由于焊縫金屬有較好的塑性，配合采用合理的冷焊工藝，焊縫金屬不易出現(xiàn)冷裂紋

避免措施：對(duì)焊件進(jìn)行整體加熱（550～700℃），使溫差減小，降低焊接應(yīng)力；采用加熱減應(yīng)區(qū)法降低補(bǔ)焊處所受的應(yīng)力。

（2）熱影響區(qū)的冷裂紋該種裂紋多數(shù)發(fā)生在含有較多滲碳體及馬氏體的熱影響區(qū)，在某些情況下也可能發(fā)生在離熔合線稍遠(yuǎn)的熱影響區(qū)。

避免措施：對(duì)焊件進(jìn)行整體預(yù)熱，使溫差減小，降低焊接應(yīng)力；裁絲法

2、熱裂紋

當(dāng)采用低碳鋼與鎳基鑄鐵焊條冷焊時(shí)，則焊縫較易出現(xiàn)屬于熱裂紋的結(jié)晶裂紋

避免熱裂紋的措施： 冶金措施：（1）通過調(diào)整焊縫化學(xué)成分，使其脆性溫度區(qū)間縮小；（2）加入稀土元素，增強(qiáng)脫S、P反應(yīng)，以及使晶粒細(xì)化等途徑，以提高焊縫的抗熱裂紋性能。

工藝措施：（1）采用正確的冷焊工藝，使焊接應(yīng)力降低；（2）使母材中的有害雜質(zhì)較少熔入焊縫。

***樓主問的應(yīng)該是金屬焊接中的熱裂紋和冷裂紋.說的比較簡(jiǎn)單一點(diǎn)熱裂紋就是焊接過程中在溫度較高、冷卻過程中就出現(xiàn)的裂紋，原因主要是晶界產(chǎn)生低熔點(diǎn)物質(zhì)，在應(yīng)力作用下開裂，裂紋一般是沿著晶界開裂。

冷裂紋就是焊縫基本冷卻以后出現(xiàn)的裂紋，這個(gè)時(shí)間會(huì)很長(zhǎng)，有的很多年后才出現(xiàn)裂紋。主要原因是內(nèi)部氫（少數(shù)也有可能其他氣體）析出聚集造成微型高壓力空間，在應(yīng)力作用下延展開裂，裂紋有沿著晶界開裂，也有貫晶開裂，形式多樣，有的能在斷面上找到細(xì)微的點(diǎn)狀氣孔。

至于詳細(xì)具體的原因和防治方法，要根據(jù)具體金屬化學(xué)成分來(lái)分析。關(guān)于這方面的資料其實(shí)很多，你可以找來(lái)學(xué)習(xí)。

最實(shí)用的解決辦法就是，冷裂紋：采用預(yù)熱緩冷和盡量降低拘束度；熱裂紋則主要控制Ｓ、Ｐ含量，減少焊縫合金化，再就是使用錘擊法緩解焊接應(yīng)力。###低合金高強(qiáng)度鋼焊接有什么特點(diǎn) 低合金高強(qiáng)度鋼焊接有什么特點(diǎn)

1)σs=300~400MPa級(jí)的低合金高強(qiáng)度鋼: 這些鋼材一般是以熱軋和正火狀態(tài)使用,母材組織為鐵素體加珠光體.其碳當(dāng)量一般在0.40%以下,焊接性良好,故不需要采取特殊的工藝措施,只有在厚板,接頭鋼性大或在溫度低的情況下焊接時(shí),為防止冷裂紋才需要采取一定的措施,如預(yù)熱,適當(dāng)控制焊接工藝等.2)σs=450~550MPa級(jí)的低合金高強(qiáng)度鋼:這些鋼正火后,母材組織為細(xì)晶粒鐵素體加珠光體或貝氏體。其碳當(dāng)量較高，CE=0.4~0.6%,有較明顯的淬硬傾向。這類鋼在焊接時(shí)，要適當(dāng)預(yù)熱和調(diào)整焊接線能量，以控制熱影響區(qū)的冷卻速度，防止冷裂紋的產(chǎn)生。

3)σs=600~1000MPa級(jí)的低合金高強(qiáng)度鋼:為了使這類鋼焊后的機(jī)械性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，焊接時(shí)，應(yīng)保證奧氏體的熱影響區(qū)有足夠的冷卻速度，以便順利獲得低碳馬氏體或下貝氏體組織。這類鋼的焊接接性差，焊接時(shí)除要嚴(yán)格控制氫外，還要采取措施，適當(dāng)提高預(yù)熱溫度或預(yù)熱與后熱組合，以防止冷裂紋和再熱裂紋

***應(yīng)該是焊前預(yù)熱100-150度，焊后后熱200-250度0.5小時(shí),最后進(jìn)行焊后熱處理600-700度，2小時(shí)；

###低碳鋼和低合金鋼的焊接特點(diǎn)是什么? 低碳鋼的焊接性能良好,不需要采用特殊的工藝措施,就可以獲得優(yōu)質(zhì)接頭,只有在用材成份不合格(硫,磷含量過高)或施焊環(huán)境惡劣等,焊接剛性過大等,才有可能出現(xiàn)焊接裂紋.普通低合金鋼焊接的重要特點(diǎn)之一是:熱影響區(qū)有比較大的淬硬傾向，隨著強(qiáng)度等級(jí)的提高，熱影響區(qū)的淬硬傾向也相應(yīng)增大，同時(shí)隨著淬硬傾向的增加，產(chǎn)生冷裂紋的傾向也會(huì)加劇。影響普通低合金鋼產(chǎn)生冷裂紋的主要因素是：

1焊縫及熱影響區(qū)的含氫量，含氫量增加產(chǎn)生冷裂紋的傾向增加。2熱影響區(qū)的淬硬程度，淬硬程度增加，產(chǎn)生冷裂紋的傾向增加。

3焊接接頭剛度所決定的焊接殘余應(yīng)力，殘余應(yīng)力增加，產(chǎn)生冷裂紋的傾向增加。###銅及銅合金焊接時(shí)有哪些特點(diǎn)? 銅及銅合金的焊接特點(diǎn)有

1銅及銅合金的導(dǎo)熱性好，熱容量大，易使填充金司與母材熔合不良，并造成焊不透，因此，焊接熱輸入宜大，必要時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，如焊紫銅時(shí)，預(yù)熱400~500度，焊黃銅時(shí)，預(yù)熱300度。

2銅的線膨脹系數(shù)較大（比低碳鋼大50%以上），熱脹冷縮明顯，焊后變形大，且在較大的殘余應(yīng)力下容易產(chǎn)生冷裂紋，因此，焊接時(shí)宜采用窄焊道，合理的焊接順序，焊后錘打等措施，以減少變形和殘余應(yīng)力

3銅在液態(tài)進(jìn)能溶解大量的氫，但在凝固和冷卻過程中，氫的溶解度大大降低，如過剩的氫氣來(lái)不及逸出，就會(huì)形成氫氣孔，同時(shí)氫還能與氧化亞銅反應(yīng)，生成水汽（H2O），也會(huì)引起氣孔。因此，焊前應(yīng)徹底清理坡口及焊件表面，去除氧化物，油污，水汽等，選用脫氧及去氫能力較好的焊接材料，并按規(guī)定烘干，如焊接紫銅時(shí)，一般采用低氫焊條銅107，焊前經(jīng)300度*（1~2）小時(shí)烘干。

4銅在液態(tài)時(shí)容易氧化，生成氧化亞銅并溶解在銅液里，在結(jié)晶時(shí)，氧化亞銅與銅形成低熔點(diǎn)共晶體，存在銅晶粒的界面上，使其塑性降低，還有產(chǎn)生熱裂紋，因此，焊接時(shí)需采用含有脫氧劑的銅及銅合金焊絲。5銅合金里的合金元素，一般比銅更易氧化和燒損，還有部分合金元素在高溫易蒸發(fā)，因此，焊接黃銅時(shí)，可選用含硅的焊接材料，使熔池表面形成致密的氧化硅薄膜，以防止鋅的氧化和蒸發(fā)，在工藝上設(shè)法降低焊接時(shí)的溫度，提高焊接速度，盡量減少熔池處于高溫下的時(shí)間，以減少鋅的氧化和蒸發(fā)。###什么叫焊后熱處理? ***焊后熱處理顧名思義就是在焊接完成后進(jìn)行的熱處理，需要注意的是升溫速度、熱處理溫度、保溫時(shí)間、降溫速度等，不同的材質(zhì)、不同的焊接材料和焊接方法焊后熱處理的工藝各不相同。

***把焊件加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，并保溫，然后緩慢冷卻，這一過程叫焊后熱處理。目的是為了消除(降低)焊接殘余應(yīng)力,改善焊接接頭的機(jī)械性能,獲得一定的金相組織和相應(yīng)的性能.影響熱處理效果的四個(gè)因素是

1加熱速度,不能能過快,溫度要均勻上升 2最高加熱溫度,一般控制在金屬相變溫度以下(600度左右)3保溫時(shí)間,每25mm厚保溫1小時(shí)

4冷卻速度,緩慢冷卻,防止產(chǎn)生熱應(yīng)力和造成開裂.###鋁及其合金焊接時(shí)有哪些特點(diǎn)?

1：鋁和氧的親合力很大，表面極易氧化生成致密的氧化鋁薄膜，其熔點(diǎn)（2050度）遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鋁合金的熔點(diǎn)（一般約6000C左右），將阻礙母材的熔化和熔合，且氧化膜的比重大，不易浮出熔池，而易形成夾渣。因此，焊前應(yīng)清理坡口及焊絲表面的氧化膜，油污，水汽等，最好采用氬氣保護(hù)焊，若采用氣焊，要使用熔劑，并在焊接過程中，不斷用焊絲挑破熔池表面的氧化膜。

2：鋁在液態(tài)時(shí)可溶解大量的氫，但在固態(tài)時(shí)幾乎不溶解氫，在焊接熔池凝固和快速冷卻的過程中，氫氣來(lái)不及逸出，易形成氣孔，因此，除了焊前徹底清理坡口，焊絲外，對(duì)于手工電弧焊用鋁焊條，還必須嚴(yán)格烘干（1500C烘干1~2h）以盡量減少焊接時(shí)進(jìn)入焊縫中的氫。3：鋁的線膨脹系數(shù)較大（比鐵將近大一倍）凝固時(shí)的收縮率大，焊件的焊接應(yīng)力也較大，在焊件剛性或厚度大時(shí)，尤其雜質(zhì)易形成低熔點(diǎn)共晶時(shí)，產(chǎn)生熱裂紋的傾向較大。因此，應(yīng)重視焊接材料，方法，工藝規(guī)范及焊接順序的選擇，以盡量減少焊接應(yīng)力，控制熔池金屬的雜質(zhì)成分和改善熔池的結(jié)晶條件。

4：鋁的導(dǎo)熱系數(shù)較大，使得焊件熔化困難，接頭熔合不好，焊不透等。因此，宜采用能量較集中的熱源。如采用氬弧焊，厚度在20mm以下可不預(yù)熱，而用其它電弧焊，一般焊前必須預(yù)熱，厚度超過5~8mm的鋁件，預(yù)熱100~300度左右。

5鋁的高溫強(qiáng)度很低（在370度時(shí)，其強(qiáng)度僅力約10MPa）,支住熔池以形成焊縫較困難，且鋁熔化后，表面顏色無(wú)明顯變化，難以叛斷熔池溫度的變化而焊穿。為此，往往采用墊板。而一般現(xiàn)場(chǎng)施焊時(shí)不加墊板，這就要求操作技術(shù)要高，以保證單面焊雙面成形良好。6：焊后的焊渣及殘存熔劑對(duì)鋁有一定的腐蝕作用，因此，在焊后必須及時(shí)預(yù)以清除。###不銹鋼中鉻、鎳、鈦的主要作用是什么？ ***不銹鋼一般是不銹鋼和耐酸鋼的總稱。不銹鋼是指耐大氣、蒸汽和水等弱介質(zhì)腐蝕的鋼，而耐酸鋼則是指耐酸、堿、鹽等化學(xué)浸蝕性介質(zhì)腐蝕的鋼。不銹鋼 自本世紀(jì)初問世，到現(xiàn)在已有90多年的歷史。不銹鋼的發(fā)明是世界冶金史上的重大成就，不銹鋼的發(fā)展為現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和科技進(jìn)步奠定了重要的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。不銹鋼鋼種很多，性能各異，它在發(fā)展過程中逐步形成了幾大類。按組織結(jié)構(gòu)分，分為馬氏不銹鋼（包括沉淀硬化不銹鋼）、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和奧氏體加鐵素體雙相不銹鋼等四大類；按鋼中的主要化學(xué)成分或鋼中的一些特征元素來(lái)分類，分為鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼、鉻鎳鉬不銹鋼以及低碳不銹鋼、高鉬不銹鋼、高純不銹鋼等；按鋼的性能特點(diǎn)和用途分類，分為耐硝酸不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐點(diǎn)蝕不銹鋼、耐應(yīng)力腐蝕不銹鋼、高強(qiáng)不銹鋼等；按鋼的功能特點(diǎn)分類，分為低溫不銹鋼、無(wú)磁不銹鋼、易切削不銹鋼、超塑性不銹鋼等。目前常用的分類方法是按鋼的組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和鋼的化學(xué)成分特點(diǎn)以及兩者相結(jié)合的方法分類。一般分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼和沉淀硬化型不銹鋼等，或分為鉻不銹鋼和鎳不銹鋼兩大類。

不銹鋼一般用于防腐蝕性的環(huán)境,以及醫(yī)療器械和生活用品.***鉻；能提高鋼的淬透性和耐磨性，能改善鋼的抗腐蝕能力和抗氧化作用．

鈦；能細(xì)化鋼的晶粒組織，從而提高鋼的強(qiáng)度和韌性．在不銹鋼中，鈦能消除或減輕鋼的晶間腐蝕現(xiàn)象． 鎳；能提高鋼的強(qiáng)度和韌性，提高淬透性．含量高時(shí)，可顯著改變鋼和合金的一些物理性能，提高鋼的抗腐蝕能力． *** 鉻使鋼具有良好的高溫抗氧化性和耐氧化介質(zhì)腐蝕的作用；

鎳使鋼不僅能耐酸，而且能抗堿的腐蝕，對(duì)大氣及鹽都有抗蝕能力；

鈦使鋼具有抗晶間腐蝕能力。

Cr 是強(qiáng)化元素,少量加入Cr就能提高鋼的抗H2S,NH3,CO2,H2O,HNO3, 高溫高壓H2及抗大氣,海水腐蝕的能力.Cr能防止鋼脫碳,在鋼表面形成致密的氧化膜,故能提高鋼的高溫氧化性介質(zhì)中的耐蝕性,但是Cr不能提高鋼的抗堿,氯化物和硝酸鹽腐蝕的能力.Ni可強(qiáng)化鐵素體,改善鋼的抗低溫沖擊性能.能提高對(duì)酸,堿和海水的耐腐蝕能力,也能增強(qiáng)耐大氣腐蝕及抗腐蝕疲勞的能力,但是在耐H2S腐蝕方面,Ni是有害元素.無(wú)助于抗高溫高壓H2的腐蝕.反而易使鋼產(chǎn)生腐蝕破裂.Ti能提高鋼抗高溫高壓H2-N2-NH3腐蝕的能力,與其它元素配合使用能提高鋼抗大氣,海水及H2S腐蝕的能力;***鉻: 產(chǎn)生鈍化膜,阻礙陽(yáng)極反應(yīng),提高鋼的電極電位,提高鋼的抗化學(xué)腐蝕性能.鎳:擴(kuò)大γ區(qū),降低鋼的Ms點(diǎn)(室溫下)使鋼在室溫下有單奧氏體組織 鈦:阻止(Cr,Fe)23C3 在晶界上析出,消除鋼的”晶間腐蝕)傾向 ###不銹復(fù)合鋼板焊接時(shí)應(yīng)注意哪些問題? 不銹復(fù)合鋼板是由不銹鋼復(fù)層和碳鋼（或低合金鋼）基層軋制（或爆炸復(fù)合）而成的雙層金屬；其復(fù)層保證耐腐蝕性能，而強(qiáng)度主要由基層承擔(dān)。由于復(fù)層與基層材料的成分，性能及其焊接性有較大的差異，焊接有一定的難度。往往因基層焊接時(shí)，可能熔化不銹鋼復(fù)層，使得合金元素?fù)饺攵鴮?dǎo)致焊縫金屬的塑性和韌性降低，甚至產(chǎn)生裂紋。在不銹鋼復(fù)層焊接時(shí)，會(huì)造成焊縫成分稀釋，降低其塑性及耐腐蝕性能，因此，焊接時(shí)必須注意。正確選取用焊接材料，復(fù)層與基層間的交界層（過渡層）焊接時(shí)，一般宜選用25-13型焊接材料，如奧302，奧307焊條。雖也可用25-20型的純奧氏體焊材，如奧402，奧407焊條，但其抗裂性能不如25-13型焊材，且較昂貴，因此較少選用。復(fù)層的蓋面層與基層的焊接，選取相應(yīng)的焊材。焊前組裝需以復(fù)層為基準(zhǔn)，防止錯(cuò)邊量過大，以免影響焊接質(zhì)量，最好在基層面點(diǎn)固焊。3焊接過渡層時(shí)，為減少稀釋，在保證焊透的前提下，應(yīng)盡量采用小規(guī)范，且宜將復(fù)層熔去1mm左右 復(fù)層坡口兩側(cè)表面100 mm范圍內(nèi)應(yīng)涂上白堊粉，以防飛濺粘附。5 嚴(yán)禁用基層焊條在復(fù)層上打弧或焊接。焊接的準(zhǔn)備預(yù)熱，后熱等分別按復(fù)層與基層材料的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。7不銹復(fù)合鋼板焊后一般不進(jìn)行熱處理，如需熱處理，按技術(shù)要求進(jìn)行。###珠光體耐熱鋼焊接時(shí)應(yīng)考慮哪些問題？ 應(yīng)考慮的主要問題有

1：珠光體耐熱鋼屬于低合金鋼，焊接時(shí)，如果冷卻速度較大，則易形成淬硬組織。合金含量越高，其淬硬傾向越大，如有較大的拘束應(yīng)力存在時(shí)，會(huì)導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生，因此，預(yù)熱和緩冷，減慢冷卻速度是防止該類鋼冷裂紋產(chǎn)生的重要措施。

2要使焊縫的化學(xué)成分與母材金屬相一致。焊接時(shí)，焊縫金屬的化學(xué)成分應(yīng)最大限度接近被焊鋼材的成分，以保證高溫下性能的一致。否則在長(zhǎng)期高溫運(yùn)行條件下，焊接接頭內(nèi)的合金元素會(huì)發(fā)生擴(kuò)散，特別是在熔合區(qū)的碳發(fā)生遷移，使接頭的持久強(qiáng)度和塑性降低，影響結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期可靠的工作。

###什么叫做鉻鎳不銹鋼穩(wěn)定化處理? 穩(wěn)定化處理，一般是在固溶處理后進(jìn)行，常用于含Ti、Nb的18-8鋼，固處理后，將鋼加熱到850～880℃保溫后空冷，此時(shí)Cr的碳化物完全溶解，脫而鈦的碳化物不完全溶解，且在冷卻過程中充分析出，使碳不可能再形成鉻的碳化物，因而有效地消除了晶間腐蝕。

第二篇：材料性能學(xué)教學(xué)大綱

《材料性能學(xué)》課程教學(xué)大綱

一、課程基本信息 課程編碼： 課程類別：必修課 適用專業(yè)：材料化學(xué)

總 學(xué) 時(shí)：48 學(xué) 分：3 課程簡(jiǎn)介：本課程是材料化學(xué)專業(yè)主干課程之一，屬專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程主要內(nèi)容為材料物理性能，以材料通用性物理性能及共同性的內(nèi)容為主。通過本課程的教學(xué)，使學(xué)生獲得關(guān)于材料物理性能包括材料力學(xué)性能（受力形變、斷裂與強(qiáng)度）、熱學(xué)、光學(xué)、導(dǎo)電、磁學(xué)等性能及其發(fā)展和應(yīng)用，重點(diǎn)掌握各種重要性能的原理及微觀機(jī)制，性能的測(cè)定方法以及控制和改善性能的措施，各種材料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，各性能之間的相互制約與變化規(guī)律。

授課教材：《材料物理性能》，吳其勝、蔡安蘭、楊亞群，華東理工大學(xué)出版社，2006，10。

2、參考書目: 1.《材料性能學(xué)》，北京工業(yè)大學(xué)出版社，王從曾，2007.1 2.《材料的物理性能》，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，邱成軍等，2009.1

二、課程教育目標(biāo)

通過學(xué)習(xí)材料的各種物理性能，使學(xué)生掌握以下內(nèi)容：各種材料性能的各類本征參數(shù)的物理意義和單位以及這些參數(shù)在解決實(shí)際問題中所處的地位；弄清各材料性能和材料的組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造之間的關(guān)系；掌握這些性能參數(shù)的物質(zhì)規(guī)律，從而為判斷材料優(yōu)劣、正確選擇和使用材料、改變材料性能、探索新材料、新性能、新工藝打下理論基礎(chǔ)；為全面掌握材料的結(jié)構(gòu)，對(duì)材料的原料和工藝也應(yīng)有所認(rèn)識(shí)，以取得分析性能的正確依據(jù)。

三、教學(xué)內(nèi)容與要求 第一章：材料的力學(xué)性能 重點(diǎn)與難點(diǎn)：

重點(diǎn)：應(yīng)力、應(yīng)變、彈性變形行為、Griffith微裂紋理論，應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子和平面應(yīng)變斷裂韌性，提高無(wú)機(jī)材料強(qiáng)度改進(jìn)材料韌性的途徑。難點(diǎn)：位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)理論、應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子和平面應(yīng)變斷裂韌性。教學(xué)時(shí)數(shù)：10學(xué)時(shí) 教學(xué)內(nèi)容：

1.1 應(yīng)力及應(yīng)變：應(yīng)力、應(yīng)變；

1.2 彈性形變：Hooke定律；彈性模量的影響因素、無(wú)機(jī)材料的彈性模量、復(fù)相的彈性模量、彈性形變的機(jī)理；

1.3 材料的塑性形變：晶體滑移、塑性形變的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)理論；

1.4 滯彈性和內(nèi)耗：粘彈性和滯彈性、應(yīng)變松弛和應(yīng)力松弛、松弛時(shí)間、無(wú)弛豫模量與弛豫模量、模量虧損、材料的內(nèi)耗；

1.5 材料的高溫蠕變：蠕變曲線、蠕變機(jī)理、影響蠕變的因素；

1.6 材料的斷裂強(qiáng)度：理論斷裂強(qiáng)度、Inglis 理論、Griffith微裂紋理論、、Orowan理論；

1.7 材料的斷裂韌性：裂紋擴(kuò)展方式、裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)分析、幾何形狀因子、斷裂韌性、裂紋擴(kuò)展的動(dòng)力與阻力；

1.8 裂紋的起源與擴(kuò)展：裂紋的起源、裂紋的快速擴(kuò)展、影響裂紋擴(kuò)展的因素、材料的疲勞、應(yīng)力腐蝕理論、高溫下裂紋尖端的應(yīng)力空腔作用、亞臨界裂紋生長(zhǎng)速率與應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子的關(guān)系、根據(jù)亞臨界裂紋擴(kuò)展預(yù)測(cè)材料壽命、蠕變斷裂； 1.10 顯微結(jié)構(gòu)對(duì)材料脆性斷裂的影響：晶粒尺寸、氣孔的影響；

1.11 提高材料強(qiáng)度及改善脆性的途徑：金屬材料的強(qiáng)化、陶瓷材料的強(qiáng)化； 1.12 復(fù)合材料：復(fù)合材料的分類、連續(xù)纖維單向強(qiáng)化復(fù)合材料的強(qiáng)度、短纖維單向強(qiáng)化復(fù)合材料；

1.13 材料的硬度：硬度的表示方法、硬度的測(cè)量。教學(xué)方式：課堂講授與多媒體教學(xué)相結(jié)合。

教學(xué)要求：掌握材料的彈性變形、塑性變形、高溫蠕變及其它力學(xué)性能的理論描述、產(chǎn)生的原因、影響因素。掌握斷裂的現(xiàn)象和產(chǎn)生、斷裂力學(xué)的原理出發(fā)，通過理論結(jié)合強(qiáng)度、應(yīng)力場(chǎng)的分析，斷裂的判據(jù)，應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子、平面應(yīng)變斷裂韌性、延性斷裂、脆性斷裂、沿晶斷裂、靜態(tài)疲勞的概念，并根據(jù)此判據(jù)來(lái)分析提高材料強(qiáng)度及改進(jìn)材料韌性的途徑。了解斷裂的現(xiàn)象，弄清產(chǎn)生斷裂的原理（斷裂理論），通過應(yīng)力場(chǎng)的分析。要求掌握斷裂的判據(jù)，并根據(jù)此判據(jù)來(lái)分析提高材料強(qiáng)度及改進(jìn)材料韌性的途徑。

第二章：材料的熱學(xué)性能 重點(diǎn)與難點(diǎn)： 重點(diǎn)：材料的熱膨脹，材料的熱穩(wěn)定性。難點(diǎn)：材料的熱傳導(dǎo)，材料的熱穩(wěn)定性。教學(xué)時(shí)數(shù)：6學(xué)時(shí) 教學(xué)內(nèi)容：

2.1 熱學(xué)性能的物理基礎(chǔ)；

2.2 材料的熱容：晶體固體熱容的經(jīng)驗(yàn)定律和經(jīng)典理論，晶體固體熱容的量子理論回顧，無(wú)機(jī)材料的熱容；

2.3 材料的熱膨脹：熱膨脹系數(shù)、熱膨脹機(jī)理、熱膨脹和其他性能的關(guān)系、多晶體和復(fù)合材料的熱膨脹；

2.4 材料的熱傳導(dǎo)：固體材料熱傳導(dǎo)的宏觀規(guī)律，固體材料熱傳導(dǎo)的微觀機(jī)理、影響熱傳導(dǎo)的因素、某些無(wú)機(jī)材料的熱傳導(dǎo)；

2.5 材料的熱穩(wěn)定性：熱穩(wěn)定性的表示方法、熱應(yīng)力、抗熱沖擊斷裂性能，抗熱沖擊損傷性、提高抗熱沖擊斷裂性能的措施。教學(xué)方式：課堂講授與多媒體教學(xué)相結(jié)合。

教學(xué)要求：掌握材料熱容的各種理論及其比較，熱膨脹的定義及其基本機(jī)理，熱傳導(dǎo)的宏觀規(guī)律和微觀機(jī)理，熱穩(wěn)定性的表示和抗熱沖擊斷裂性能。要求掌握各種熱應(yīng)力斷裂抵抗因子?？偨Y(jié)出提高抗熱沖擊斷裂性能的措施。第三章 材料的光學(xué)性能 重點(diǎn)與難點(diǎn)：

重點(diǎn)：光的反射和折射、材料對(duì)光的吸收和色散、光的散射 難點(diǎn)：光的散射、電-光效應(yīng)、光折變效應(yīng)、非線性光學(xué)效應(yīng) 教學(xué)時(shí)數(shù)：8學(xué)時(shí) 教學(xué)內(nèi)容：

3.1 光傳播的基本性質(zhì)：光的波粒二象性、光的干涉和衍射、光通過固體現(xiàn)象；

3.2 光的反射和折射：反射定律和折射定律、折射率的影響因素、晶體的雙折射、材料的反射系數(shù)及其影響因素；

3.3 材料對(duì)光的吸收和色散：吸收系數(shù)與吸收率、光的吸收與波長(zhǎng)的關(guān)系、光的色散；

3.4 光的散射：散射的一般規(guī)律、彈性散射、非彈性散射；

3.5 材料的不透明性與半透明性：材料的不透明性、材料的乳濁、半透明性、透明材料的顏色、材料的著色； 3.6 電-光效應(yīng)、光折變效應(yīng)、非線性光學(xué)效應(yīng)：電光效應(yīng)及電光晶體、光折變效應(yīng)、非線性光學(xué)效應(yīng)；

3.7光的傳輸與光纖材料：光纖發(fā)展概況和基本特征、光纖材料的制備、光纖的應(yīng)用；

3.8 特種光學(xué)材料及其應(yīng)用：固體激光器材料及其應(yīng)用、光存儲(chǔ)材料。教學(xué)方式：課堂講授與多媒體教學(xué)相結(jié)合。

教學(xué)要求：掌握金屬、半導(dǎo)體、絕緣體的電子能帶結(jié)構(gòu)，光傳播電磁理論、反射、光的吸收和色散、晶體的雙折射、介質(zhì)的光散射等各種光現(xiàn)象的物理本質(zhì)。了解影響材料光學(xué)性能的各種因素。簡(jiǎn)要了解光纖材料、激光晶體材料及光存儲(chǔ)材料等光學(xué)材料。

第四章：材料的電導(dǎo)性能 重點(diǎn)與難點(diǎn)：

重點(diǎn)：離子電導(dǎo)，電子電導(dǎo)。

難點(diǎn)：無(wú)機(jī)材料的電導(dǎo)，半導(dǎo)體陶瓷的物理效應(yīng)。教學(xué)時(shí)數(shù)：8學(xué)時(shí) 教學(xué)內(nèi)容：

4.1 電導(dǎo)的物理現(xiàn)象：電導(dǎo)率與電阻率、電導(dǎo)的物理特性；

4.2 離子電導(dǎo)：載流子濃度、離子遷移率、離子電導(dǎo)率、離子電導(dǎo)率的影響因素、固體電解質(zhì)ZrO2；

4.3 電子電導(dǎo)：電子遷移率、載流子濃度、電子電導(dǎo)率、電子電導(dǎo)率的影響因素 4.4 金屬材料的電導(dǎo)：金屬電導(dǎo)率、電阻率與溫度的關(guān)系、電阻率與壓力的關(guān)系、冷加工和缺陷對(duì)電阻率的影響、電阻率的各向異性、固溶體的電阻率； 4.5 固體材料的電導(dǎo)：玻璃態(tài)電導(dǎo)、多晶多相固體材料的電導(dǎo)、次級(jí)現(xiàn)象、固體材料電導(dǎo)混合法則；

4.6 半導(dǎo)體陶瓷的物理效應(yīng)：晶界效應(yīng)、表面效應(yīng)、西貝克效應(yīng)、p-n結(jié)； 4.7 超導(dǎo)體：超導(dǎo)體的概念、約瑟夫遜效應(yīng)、超導(dǎo)體的應(yīng)用。教學(xué)方式：課堂講授與多媒體教學(xué)相結(jié)合。

教學(xué)要求：掌握各種電導(dǎo)的宏觀參數(shù)和物理量及電導(dǎo)的主要基本公式；圍繞此公式來(lái)討論各種電導(dǎo)的電導(dǎo)率（離子電導(dǎo)率、電子電導(dǎo)率）及其影響因素，材料的電導(dǎo)混合法則和半導(dǎo)體陶瓷的物理效應(yīng)。第五章 材料的磁學(xué)性能 重點(diǎn)與難點(diǎn)：

重點(diǎn)：抗磁性和順磁性、鐵磁性與反鐵磁性 難點(diǎn)：鐵磁性與反鐵磁性 教學(xué)時(shí)數(shù)：8學(xué)時(shí) 教學(xué)內(nèi)容：

5.1 基本磁學(xué)性能：磁學(xué)基本量、物質(zhì)的磁性分類；

5.2 抗磁性和順磁性：原子本征磁矩、抗磁性、物質(zhì)的順磁性、金屬的抗磁性與順磁性、影響金屬抗、順磁性的因素；

5.3 鐵磁性與反鐵磁性：鐵磁質(zhì)的自發(fā)磁化、反鐵磁性和亞鐵磁性、磁疇、磁化曲線和磁滯回線；

5.4 磁性材料的動(dòng)態(tài)特性：交流磁化過程與交流回線、磁滯損耗和趨膚效應(yīng)、磁后效應(yīng)和復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率、磁導(dǎo)率減落及磁共振損耗；

5.5 磁性材料及其應(yīng)用：軟磁材料、硬磁材料、磁信息存儲(chǔ)材料、納米磁性材料。教學(xué)方式：課堂講授與多媒體教學(xué)相結(jié)合。

教學(xué)要求：掌握固體物質(zhì)的各種磁性(抗磁性、順磁性、鐵磁性、反鐵磁性、亞鐵磁性)的形成機(jī)理及宏觀表現(xiàn)；重點(diǎn)掌握磁性表征參量、各類磁性物質(zhì)的內(nèi)部相互作用；磁性材料在交變磁場(chǎng)中的磁化過程及宏觀磁性；了解磁性材料及其應(yīng)用。

第六章 材料的功能轉(zhuǎn)換性能 重點(diǎn)與難點(diǎn)：

重點(diǎn)：介質(zhì)的極化與損耗、介電強(qiáng)度、壓電性能、鐵電性 難點(diǎn)：壓電性能、鐵電性 教學(xué)時(shí)數(shù)：8學(xué)時(shí) 教學(xué)內(nèi)容：

6.1 介質(zhì)的極化與損耗：介質(zhì)極化相關(guān)物理量、極化類型、宏觀極化強(qiáng)度與微觀極化率的關(guān)系、介質(zhì)損耗分析、材料的介質(zhì)損耗、降低材料介質(zhì)損耗的方法； 6.2 介電強(qiáng)度：介電強(qiáng)度、固體電介質(zhì)的擊穿、影響材料擊穿強(qiáng)度的因素； 6.3 壓電性能：壓電效應(yīng)及其逆效應(yīng)、壓電材料的研究進(jìn)程、壓電材料主要表征參數(shù)、壓電陶瓷的預(yù)極化、壓電陶瓷的穩(wěn)定性、壓電材料及其應(yīng)用；

6.4 鐵電性：鐵電性的概念、鐵電體的分類、鐵電體的起源、鐵電體的性能及其應(yīng)用、反鐵電體； 6.5 熱電性能：熱電效應(yīng)、熱電材料、熱電材料的應(yīng)用； 6.6 光電性能：光電效應(yīng)、光電材料及其應(yīng)用；

6.7 熱釋電性能：熱釋電效應(yīng)及其逆效應(yīng)、熱釋電材料、熱釋電材料的應(yīng)用； 6.8 智能材料：智能材料的特征與構(gòu)成、智能材料的分類、智能金屬材料、智能無(wú)機(jī)非金屬材料、智能高分子材料。教學(xué)方式：課堂講授與多媒體教學(xué)相結(jié)合。

教學(xué)要求：掌握電介質(zhì)的介電性能，包括介電常數(shù)、介電損耗、介電強(qiáng)度及其隨環(huán)境(溫度、濕度、輻射等)的變化規(guī)律。了解極化的微觀機(jī)制、電介質(zhì)的壓電性、鐵電性、熱電性能、光電性能和熱釋電性的性能、常用材料及其應(yīng)用、智能材料的特征、分類及應(yīng)用。

四、作業(yè)：

每章根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況，選擇布置教材中部分習(xí)題促進(jìn)學(xué)生課后復(fù)習(xí)、鞏固課堂教學(xué)內(nèi)容，并進(jìn)行講評(píng)。

五、考核與評(píng)定

以期末考試(閉卷)成績(jī)?yōu)橹?，參考課堂提問、討論課發(fā)言情況以及平時(shí)作業(yè)和考勤等，綜合評(píng)定后，給出結(jié)業(yè)成績(jī)。

期末考試占70％，平時(shí)成績(jī)占30％。

第三篇：材料性能學(xué)復(fù)習(xí)題

1金屬的彈性模量主要取決于什么因素？為什么說它是一個(gè)對(duì)組織不敏感的力學(xué)性能指標(biāo)？

金屬的彈性模量主要取決于原子間距和原子間作用力，也即金屬原子本性，晶格類型。而材料的成分和組織對(duì)它影響不大，所以說它是一個(gè)對(duì)組織不敏感性能指標(biāo)。改變材料的成分和組織會(huì)對(duì)材料的強(qiáng)度（如屈服強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度）有顯著影響，但對(duì)材料的剛度影響不大。2決定金屬屈服強(qiáng)度的因素有哪些？

①金屬本性和晶格類型，晶格阻力—派納力，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)交互作用力越強(qiáng)，屈服強(qiáng)度越高；②晶粒大小和亞結(jié)構(gòu)，晶粒減小，屈服強(qiáng)度增加；③溶質(zhì)元素，加入溶質(zhì)元素將產(chǎn)生晶格畸變，與位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)交互運(yùn)動(dòng)，提高屈服強(qiáng)度；④第二相，不可逆變形第二相將增加流變應(yīng)力，提高屈服強(qiáng)度，可你變形第二相將產(chǎn)生界面能，提高屈服強(qiáng)度；⑤溫度，派納力屬于短程力，對(duì)溫度十分敏感，溫度升高，屈服強(qiáng)度降低⑥應(yīng)變速率，應(yīng)變速率大，強(qiáng)度增加；⑦應(yīng)力狀態(tài)，切應(yīng)力分量越大，越有利塑性變形，屈服強(qiáng)度降低。

3韌性斷裂和脆性斷裂的區(qū)別。為什么脆性斷裂更加危險(xiǎn)。韌性斷裂：斷裂前產(chǎn)生明顯宏觀塑性變形，斷裂面一般平行于最大切應(yīng)力與主應(yīng)力成45度角，斷口成纖維狀，灰暗色。斷口三要素：纖維區(qū)，放射區(qū)，剪切唇，這三個(gè)區(qū)域的比例關(guān)系與材料韌度有關(guān)，塑性越好，放射線越粗大，塑性越差，放射線變細(xì)甚至消失。

脆性斷裂：斷裂前基本上不發(fā)生塑性變形的突然斷裂。斷裂面與正應(yīng)力垂直，斷口平齊而光滑，呈放射狀或結(jié)晶狀。（脆性斷裂也產(chǎn)生微量塑性變形，斷面收縮率一般小于5%）

4對(duì)金屬材料韌脆轉(zhuǎn)變的影響因素。

①材料成分，凡加入合金元素引起滑移系減少，孿生，位錯(cuò)釘扎的都增加脆性，若合金中形成粗大第二相也增加脆性；②雜質(zhì)，聚集在晶界上的雜質(zhì)會(huì)降低材料的塑性，發(fā)生脆斷；③bcc金屬具有低溫脆斷現(xiàn)象，同時(shí)在低溫下，塑性變形一孿生為主，易于產(chǎn)生裂紋，低溫脆性大；④晶粒大小，晶粒小，晶界多，不易產(chǎn)生裂紋，也不易擴(kuò)展，細(xì)化晶粒將提高抗脆性能；⑤應(yīng)力狀態(tài)，減少切應(yīng)力和正應(yīng)力的比值都將增加金屬的脆性；⑥加載速度，加載速度大，金屬會(huì)發(fā)生韌脆轉(zhuǎn)變。

5缺口拉伸是應(yīng)力分布有何特點(diǎn)

缺口截面上的應(yīng)力分布是不均勻的，軸向應(yīng)力在缺口根部最大，離開根部的距離增大，應(yīng)力不斷減小，即在根部產(chǎn)生應(yīng)力集中。

6今有如下零件和材料等需要測(cè)定硬度，試說明選用何種硬度試驗(yàn)方法為宜。滲碳層的硬度分布 HK或顯微HV 淬火鋼HRC 灰鑄鐵HB 鑒別鋼種的隱晶馬氏體和殘余奧氏體顯微HV或HK 儀表小黃銅齒輪HV 龍門刨床導(dǎo)軌HS HL 滲氮層HV 高速鋼刀具HRC 退火態(tài)低碳鋼HB 硬質(zhì)合金HRA 火車彈簧HRA 退火狀態(tài)下軟鋼HRB 7試說明低溫脆性的物理本質(zhì)及其影響因素

低溫脆性的本質(zhì)是材料屈服強(qiáng)度隨溫度降低急劇增加，其影響因素包括晶體結(jié)構(gòu)，化學(xué)成分，顯微組織（晶粒大小，晶相組織），溫度，加載速率，試樣的形狀和尺寸。

8韌脆轉(zhuǎn)變的確定方法有哪些？

①當(dāng)?shù)陀谀骋粶囟炔牧衔盏臎_擊能量基本上不隨溫度變化，形成一個(gè)平臺(tái)，該能量為低階能，以低階能開始上升的溫度定義，記作NDP②高于某一溫度材料吸收的能量也基本不變，形成一平臺(tái)，成為高階能，以高階能對(duì)應(yīng)的溫度定義，記作FTP ③以低階能和高階能的平均值對(duì)應(yīng)的溫度定義，記作 FTE④通常取結(jié)晶區(qū)占整個(gè)斷口面積50%的溫度為韌脆轉(zhuǎn)變溫度，記作FATT50 9試說明低應(yīng)力脆斷的原因及方法 原因：與材料內(nèi)部一定尺寸的裂紋相關(guān)，當(dāng)裂紋在給定的作用力下擴(kuò)展臨界尺寸時(shí)就會(huì)突然破壞。

防止方法：添加細(xì)化晶粒的合金元素，細(xì)化晶粒，形成板條馬氏體及殘留奧氏體薄膜增強(qiáng)韌性，溫度越低，脆性一般就越大，增加應(yīng)變速率也會(huì)降低塑性，因此要降低溫度和應(yīng)變速率。

10應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子以及斷裂韌度

應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子是力學(xué)參量，表示裂紋體中裂紋尖端的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)強(qiáng)度的大小，它取決于外加應(yīng)力，試樣尺寸和裂紋類型，而和材料無(wú)關(guān)；斷裂韌度是材料的力學(xué)性能指標(biāo)，表示材料在平面應(yīng)變的狀態(tài)下抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的能力，它決定于材料的成分，結(jié)構(gòu)等內(nèi)在因素，而以外加應(yīng)力及試樣尺寸等外在因素?zé)o關(guān)。11疲勞斷口有什么特點(diǎn)

有源疲勞。在形成疲勞裂紋之后，裂紋慢速擴(kuò)展，形成貝殼狀或海灘狀條紋。這種條紋開始時(shí)比較密集，以后間距逐漸增大。由于載荷的間斷或在和大小的改變，裂紋經(jīng)過多次張開閉合并由于裂紋表面的相互摩擦，形成一條條光亮的弧線，叫做疲勞裂紋前沿線，這個(gè)區(qū)域通常稱為疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)，而最后斷裂區(qū)和靜載下帶尖銳缺口試樣的斷口相似。對(duì)于塑性材料，斷口為纖維狀，對(duì)于脆性材料，則為結(jié)晶狀斷口?？傊粋€(gè)典型的疲勞斷口總是由疲勞源，疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)和最終斷裂區(qū)三部分構(gòu)成。

12什么是裂紋斷裂門檻值，那些因素影響其值大??？

把裂紋擴(kuò)展的每一微小過程看成是裂紋體小區(qū)域的斷裂過程，則 設(shè)想應(yīng)力強(qiáng)度因子幅度△K=Kmax-Kmin 是疲勞裂紋擴(kuò)展的控制因子，當(dāng)△K 小于某臨界值△Kth 時(shí)，疲勞裂紋不擴(kuò)展，所以△Kth 叫疲勞裂紋擴(kuò)展的門檻 值。應(yīng)力比、顯微組織、環(huán)境及試樣的尺寸等因素對(duì)△Kth 的影響很大。13提高零件的疲勞壽命有

①只要能降低第二相或夾雜物的脆性，提高相界面強(qiáng)度，控制第二相或夾雜物的數(shù)量，形態(tài)，大小，分布，均可抑制或延緩疲勞裂紋的萌生。②晶界強(qiáng)化，凈化和晶粒細(xì)化，可以提高材料疲勞壽命，細(xì)化晶粒既能阻止疲勞裂紋在晶界處萌生，又能阻止疲勞裂紋的擴(kuò)展，提高疲勞強(qiáng)度。③表面強(qiáng)化處理可在機(jī)件表面產(chǎn)生有利的殘余壓應(yīng)力，阻止疲勞裂紋的擴(kuò)展，同時(shí)還能提高機(jī)件表面強(qiáng)度和硬度。14如何判斷某一零件的破壞是由應(yīng)力腐蝕引起的

①應(yīng)力腐蝕顯微裂紋常有分叉的現(xiàn)象，呈枯樹枝狀，即：有一主裂紋擴(kuò)展較快，其他分支裂紋擴(kuò)展較慢根據(jù)這一特征可以區(qū)分；②采用極化實(shí)驗(yàn)方法：當(dāng)外加小的陽(yáng)極電流而縮短產(chǎn)生裂紋時(shí)間的是應(yīng)力腐蝕，當(dāng)外加小的陰極電流而縮短產(chǎn)生裂紋時(shí)間的是氫致延滯性斷裂。

15何為氫致延滯性斷裂？為什么高強(qiáng)度的鋼的氫致延滯性斷裂是在一定的應(yīng)變速率和一定的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)？ 高強(qiáng)度鋼種固溶一定量的氫，在對(duì)于屈服強(qiáng)度的應(yīng)力持續(xù)作用下，經(jīng)過一段時(shí)間的孕育，金屬內(nèi)部形成裂紋，發(fā)生斷裂的現(xiàn)象叫做氫致延滯性斷裂。

氫固溶在金屬晶格中，產(chǎn)生晶格膨脹畸變，與刃位錯(cuò)交互作用，氫易遷移到位錯(cuò)應(yīng)力處，形成氫氣團(tuán)。當(dāng)應(yīng)變速率較低而溫度較高時(shí)，氫氣團(tuán)能夠跟上位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，但滯后位錯(cuò)一定距離，對(duì)位錯(cuò)起釘扎作用，產(chǎn)生局部硬化。當(dāng)位錯(cuò)塞積聚集，產(chǎn)生應(yīng)力作用，導(dǎo)致微裂紋。當(dāng)應(yīng)變速率過高及溫度較低的情況下，氫氣團(tuán)不能跟上位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，便不能產(chǎn)生釘扎作用，也不可能在位錯(cuò)塞積聚集，產(chǎn)生微裂紋。16粘著磨損產(chǎn)生的條件、機(jī)理及其防止措施-----又稱為咬合磨損，在滑動(dòng)摩擦條件下，摩擦副相對(duì)滑動(dòng)速度較小，因缺乏潤(rùn)滑油，摩擦副表面無(wú)氧化膜，且單位法向載荷很大，以致接觸應(yīng)力 超過實(shí)際接觸點(diǎn)處屈服強(qiáng)度而產(chǎn)生的一種磨損。磨損機(jī)理： 實(shí)際接觸點(diǎn)局部應(yīng)力引起塑性變形，使兩接觸面的原子產(chǎn)生粘著。粘著點(diǎn)從軟的一方被剪斷轉(zhuǎn)移到硬的一方金屬表面，隨后脫落形成磨屑 舊的粘著點(diǎn)剪斷后，新的粘著點(diǎn)產(chǎn)生，隨后也被剪斷、轉(zhuǎn)移。如此重復(fù)，形 成磨損過程。

改善粘著磨損耐磨性的措施 1.選擇合適的摩擦副配對(duì)材料 選擇原則：配對(duì)材料的粘著傾向小 互溶性小 表面易形成化合物的材料 金屬與非金屬配對(duì) 2.采用表面化學(xué)熱處理改變材料表面狀態(tài) 進(jìn)行滲硫、磷化、碳氮共滲等在表面形成一層化合物或非金屬層，即避免摩 擦副直接接觸又減小摩擦因素。3.控制摩擦滑動(dòng)速度和接觸壓力 減小滑動(dòng)速度和接觸壓力能有效降低粘著磨損。4.其他途徑 改善潤(rùn)滑條件，降低表面粗糙度，提高氧化膜與機(jī)體結(jié)合力都能降低粘著磨 損。

17影響接觸疲勞壽命的因素？

內(nèi)因 1.非金屬夾雜物 脆性非金屬夾雜物對(duì)疲勞強(qiáng)度有害 適量的塑性非金屬夾雜物（硫化物）能提高接觸疲勞強(qiáng)度 塑性硫化物隨基體一起塑性變形，當(dāng)硫化物把脆性?shī)A雜物包住形成共生夾雜 物時(shí)，可以降低脆性?shī)A雜物的不良影響。生產(chǎn)上盡可能減少鋼中非金屬夾雜物。2.熱處理組織狀態(tài) 接觸疲勞強(qiáng)度主要取決于材料的抗剪切強(qiáng)度，并有一定的韌性相配合。當(dāng)馬氏體含碳量在 0.4~0.5w%時(shí)，接觸疲勞壽命最高。馬氏體和殘余奧氏體的級(jí)別 殘余奧氏體越多，馬氏體針越粗大，越容易產(chǎn)生微裂紋，疲勞強(qiáng)度低。未溶碳化物和帶狀碳化物越多，接觸疲勞壽命越低。3.表面硬度和心部硬度 在一定硬度范圍內(nèi)，接觸疲勞強(qiáng)度隨硬度的升高而增加，但并不保持正比線 性關(guān)系。表面形成一層極薄的殘余奧氏體層，因表面產(chǎn)生微量塑性變形和磨損，增加 了接觸面積，減小了應(yīng)力集中，反而增加了接觸疲勞壽命。滲碳件心部硬度太低，表層硬度梯度過大，易在過渡區(qū)內(nèi)形成裂紋而產(chǎn)生深 層剝落。表面硬化層深度和殘余內(nèi)應(yīng)力 硬化深度要適中，殘余壓應(yīng)力有利于提高疲勞壽命。外因 1.表面粗糙度 減少加工缺陷，降低表面粗糙度，提高接觸精度，可以有效增加接觸疲勞壽 命。接觸應(yīng)力低，表面粗糙度對(duì)疲勞壽命影響較大 接觸應(yīng)力高，表面粗糙度對(duì)疲勞壽命影響較小 2.硬度匹配 兩個(gè)接觸滾動(dòng)體的硬度和裝配質(zhì)量等都應(yīng)匹配適當(dāng)。18金屬材料在高溫下的變形機(jī)制與斷裂機(jī)制，和常溫比較有什么不同 機(jī)制：高溫下的蠕變主要是通過位錯(cuò)攀移，原子擴(kuò)散等機(jī)理進(jìn)行的。常溫下，若滑移面的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻產(chǎn)生塞積，滑移便不能繼續(xù)進(jìn)行，只有在更大的切應(yīng)力作用下，才能是位錯(cuò)重新運(yùn)動(dòng)和增值。但在高溫作用下，位錯(cuò)可借助外界提供的熱激活能和空位擴(kuò)散來(lái)克服某些短程障礙。擴(kuò)散蠕變，是由于在高溫條件下大量原子和空位定向移動(dòng)。此外，高溫下，由于晶界上的原子容易擴(kuò)散，受力后易產(chǎn)生滑移，促進(jìn)蠕變變形，這就是晶界滑動(dòng)蠕變。斷裂機(jī)制：金屬材料在長(zhǎng)時(shí)高溫的斷裂，大多為沿晶斷裂，這是由于晶界滑動(dòng)在晶界上形成裂紋并逐漸擴(kuò)展引起的。高溫下，裂紋出現(xiàn)在境界上的突起部位和細(xì)小的第二相質(zhì)點(diǎn)附近，由于晶界滑動(dòng)而產(chǎn)生空洞，最終導(dǎo)致沿晶斷裂。19提高材料的蠕變抗力有哪些途徑 合金化學(xué)成分：在基體金屬中加入合金元素形成單相固溶體。加入能夠形成彌散相的合金元素能夠增加晶界擴(kuò)散激活能的元素。冶煉工藝：珠光體耐熱鋼一般采用正火加高溫回火工藝。奧氏體耐熱鋼或合金一般進(jìn)行固溶處理和時(shí)效。采用形變熱處理改變晶界形狀并在晶內(nèi)形成多邊化的亞晶界。

晶粒度：使用溫度低于等強(qiáng)溫度時(shí)，晶粒細(xì)化。奧氏體耐熱鋼及鎳基合金一般以2到4級(jí)晶粒度較好。

第四篇：材料性能知識(shí)

材料性能知識(shí)大全

1、關(guān)于拉伸力-伸長(zhǎng)曲線和應(yīng)力-應(yīng)變曲線的問題 低碳鋼的應(yīng)力－應(yīng)變曲線 a、拉伸過程的變形：

彈性變形，屈服變形，加工硬化（均勻塑性變形），不均勻集中塑性變形。b、相關(guān)公式：

工程應(yīng)力 ζ=F/A0 ；工程應(yīng)變?chǔ)?ΔL/L0；比例極限ζP；彈性極限ζε；屈服點(diǎn)ζS；抗拉強(qiáng)度ζb；斷裂強(qiáng)度ζk。

真應(yīng)變 e=ln(L/L0)=ln(1+ε)；真應(yīng)力 s=ζ(1+ε)= ζ*eε 指數(shù)e為真應(yīng)變。c、相關(guān)理論：

真應(yīng)變總是小于工程應(yīng)變，且變形量越大，二者差距越大；真應(yīng)力大于工程應(yīng)力。

彈性變形階段，真應(yīng)力—真應(yīng)變曲線和應(yīng)力—應(yīng)變曲線基本吻合；塑性變形階段兩者出線顯著差異。

2、關(guān)于彈性變形的問題 a、相關(guān)概念

彈性：表征材料彈性變形的能力 剛度：表征材料彈性變形的抗力

彈性模量：反映彈性變形應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系的常數(shù)，E=ζ/ε ；工程上也稱剛度，表征材料對(duì)彈性變形的抗力。

彈性比功：稱彈性比能或應(yīng)變比能，是材料在彈性變形過程中吸收變形功的能力，評(píng)價(jià)材料彈性的好壞。包申格效應(yīng)：金屬材料經(jīng)預(yù)先加載產(chǎn)生少量塑性變形，再同向加載，規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力增加；反向加載，規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力降低的現(xiàn)象。滯彈性：（彈性后效）是指材料在快速加載或卸載后，隨時(shí)間的延長(zhǎng)而產(chǎn)生的附加彈性應(yīng)變的性能。

彈性滯后環(huán)：非理想彈性的情況下，由于應(yīng)力和應(yīng)變不同步，使加載線與卸載線不重合而形成一封閉回線。

金屬材料在交變載荷作用下吸收不可逆變形功的能力，稱為金屬的循環(huán)韌性，也叫內(nèi)耗 b、相關(guān)理論：

彈性變形都是可逆的。

理想彈性變形具有單值性、可逆性，瞬時(shí)性。但由于實(shí)際金屬為多晶體并存在各種缺陷，彈性變形時(shí)，并不是完整的。

彈性變形本質(zhì)是構(gòu)成材料的原子或離子或分子自平衡位置產(chǎn)生可逆變形的反映 單晶體和多晶體金屬的彈性模量，主要取決于金屬原子本性和晶體類型。包申格效應(yīng)；滯彈性；偽彈性；粘彈性。

包申格效應(yīng)消除方法：預(yù)先大塑性變形，回復(fù)或再結(jié)晶溫度下退火。循環(huán)韌性表示材料的消震能力。

3、關(guān)于塑形變形的問題 a、相關(guān)概念

滑移：滑移系越多，塑性越好；滑移系不是唯一因素（晶格阻力等因素）；滑移面——受溫度、成分和變形的影響；滑移方向——比較穩(wěn)定

孿生：fcc、bcc、hcp都能以孿生產(chǎn)生塑性變形；一般在低溫、高速條件下發(fā)生；變形量小，調(diào)整滑移面的方向

屈服現(xiàn)象：退火、正火、調(diào)質(zhì)的中、低碳鋼和低合金鋼比較常見，分為不連續(xù)屈服和連續(xù)屈服；

屈服點(diǎn)：材料在拉伸屈服時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值，ζs；

上屈服點(diǎn)：試樣發(fā)生屈服而力首次下降前的最大應(yīng)力值，ζsu； 下屈服點(diǎn)：試樣屈服階段中最小應(yīng)力，ζsl； 屈服平臺(tái)（屈服齒）：屈服伸長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的水平線段或者曲折線段；

呂德斯帶：不均勻變形；對(duì)于沖壓件，不容許出現(xiàn)，防止產(chǎn)生褶皺。屈服強(qiáng)度：表征材料對(duì)微量塑性變形的抗力

連續(xù)屈服曲線的屈服強(qiáng)度：用規(guī)定微量塑性伸長(zhǎng)應(yīng)力表征材料對(duì)微量塑性變形的抗力（1）規(guī)定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力ζp：

（2）規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力ζr：試樣卸除拉伸力后，其標(biāo)距部分的殘余伸長(zhǎng)達(dá)到規(guī)定的原始標(biāo)距百分比時(shí)的應(yīng)力；殘余伸長(zhǎng)的百分比為0.2%時(shí)，記為ζr0.2

（3）規(guī)定總伸長(zhǎng)應(yīng)力ζt：試樣標(biāo)距部分的總伸長(zhǎng)（彈性伸長(zhǎng)加塑性伸長(zhǎng)）達(dá)到規(guī)定的原始標(biāo)距百分比時(shí)的應(yīng)力。晶格阻力（派納力）；位錯(cuò)交互作用阻力

Hollomon公式： S=Ken，S為真應(yīng)力，e為真應(yīng)變；n—硬化指數(shù)0.1~0.5，n=1,完全理想彈性體，n=0，沒有硬化能力；K——硬化系數(shù)

縮頸是：韌性金屬材料在拉伸試驗(yàn)時(shí)變形集中于局部區(qū)域的特殊現(xiàn)象。抗拉強(qiáng)度：韌性金屬試樣拉斷過程中最大試驗(yàn)力所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力。代表金屬材料所能承受的最大拉伸應(yīng)力，表征金屬材料對(duì)最大均勻塑性變形的抗力。與應(yīng)變硬化指數(shù)和應(yīng)變硬化系數(shù)有關(guān)。等于最大拉應(yīng)力比上原始橫截面積。

塑性是指金屬材料斷裂前發(fā)生不可逆永久（塑性）變形的能力。b、相關(guān)理論

常見的塑性變形方式：滑移，孿生，晶界的滑動(dòng)，擴(kuò)散性蠕變。塑性變形的特點(diǎn)：各晶粒變形的不同時(shí)性和不均勻性（取向不同；各晶粒力學(xué)性能的差異）；各晶粒變形的相互協(xié)調(diào)性（金屬是一個(gè)連續(xù)的整體，多系滑移；Von Mises 至少5個(gè)獨(dú)立的滑移系）。

硬化指數(shù)的測(cè)定：①試驗(yàn)方法；②作圖法lgS=lgK+nlge 硬化指數(shù)的影響因素：與層錯(cuò)能有關(guān),層錯(cuò)能下降，硬化指數(shù)升高；對(duì)金屬材料的冷熱變形也十分敏感；與應(yīng)變硬化速率并不相等。

縮頸的判據(jù)（失穩(wěn)臨界條件）拉伸失穩(wěn)或縮頸的判據(jù)應(yīng)為dF=0 兩個(gè)塑性指標(biāo)：斷后伸長(zhǎng)率δ=(L1-L0)/LO*100%； 斷后收縮率：ψ=(A0-A1)/A0*100% ψ>δ，形成為縮頸

ψ=δ或ψ<δ，不形成縮頸

4、關(guān)于金屬的韌度斷裂問題 a、相關(guān)概念

韌性：斷裂前吸收塑性變形功和斷裂功的能力 韌度：?jiǎn)挝惑w積材料斷裂前所吸收的功

韌性斷裂：裂紋緩慢擴(kuò)展過程中消耗能量；斷裂最先發(fā)生在纖維區(qū)，然后快速擴(kuò)展形成放射最后斷裂形成剪切唇，放射區(qū)在裂紋快速擴(kuò)展過程中形成，一般放射區(qū)匯聚方向指向裂紋源。脆性斷裂：基本不產(chǎn)生塑性變形，危害性大。低應(yīng)力脆斷，工作應(yīng)力很低，一般低于屈服極限；脆斷裂紋總是從內(nèi)部的宏觀缺陷處開始；溫度降低，應(yīng)變速度增加，脆斷傾向增加。穿晶斷裂：裂紋穿過晶內(nèi)，可以是韌性斷裂，也可以是脆性斷裂，斷口明亮。沿晶斷裂：裂紋沿晶界擴(kuò)展，都是脆性斷裂，由晶界處的脆性第二相等造成，斷口相對(duì)灰暗。穿晶斷裂和沿晶斷裂可混合發(fā)生。高溫下，多由穿晶斷裂轉(zhuǎn)為沿晶韌性斷裂。沿晶斷裂斷口：斷口冰糖狀；若晶粒細(xì)小，斷口呈晶粒狀。剪切斷裂：材料在切應(yīng)力作用下沿滑移面滑移分離而造成的斷裂。（滑斷、微孔聚集型斷裂）解理斷裂：材料在正應(yīng)力作用下，由于原于間結(jié)合鍵的破壞引起的沿特定晶面發(fā)生的脆性穿晶斷裂。

金屬的強(qiáng)度就是指金屬材料原子間結(jié)合力的大小，一般說金屬熔點(diǎn)高，彈性模量大，熱膨脹系數(shù)小則其原子間結(jié)合力大，斷裂強(qiáng)度高。斷裂的實(shí)質(zhì)就是外力作用下材料沿某個(gè)原子面分開的過程。

格里菲思理論：從熱力學(xué)觀點(diǎn)看，凡是使能量減低的過程都將自發(fā)進(jìn)行，凡使能量升高的過程必將停止，除非外界提供能量。Griffth指出，由于裂紋存在，系統(tǒng)彈性能降低，與因存在裂紋而增加的表面能平衡。如彈性能降低足以滿足表面能增加，裂紋就會(huì)失穩(wěn)擴(kuò)展，引起脆性破壞。b、相關(guān)理論

斷裂三種主要的失效形式：磨損、腐蝕、斷裂 多數(shù)金屬的斷裂包括裂紋的形成和擴(kuò)展兩個(gè)階段。按斷裂的性態(tài)：韌性斷裂和脆性斷裂；按裂紋擴(kuò)展路徑：穿晶斷裂和沿晶斷裂；按斷裂機(jī)制：解理斷裂和剪切斷裂 韌性斷裂和脆性斷裂：根據(jù)材料斷裂前產(chǎn)生的宏觀塑性變形量的大小來(lái)確定。通常脆性斷裂也會(huì)發(fā)生微量的塑性變形，一般規(guī)定斷面收縮率小于5％則為脆性斷裂。反之大于5％的為韌性斷裂。

脆性斷口平齊而光亮，與正應(yīng)力垂直，斷口常呈人字紋或放射花樣。

解理斷裂是沿特定的晶面發(fā)生的脆性穿晶斷裂，通?？傃匾欢ǖ木娣蛛x。解理斷裂總是脆性斷裂，但脆性斷裂不一定是解理斷裂。常見的裂紋形成理論：①位錯(cuò)塞積理論 ②位錯(cuò)反應(yīng)理論 解理與準(zhǔn)解理

共同點(diǎn)：穿晶斷裂；有小解理刻面；臺(tái)階及河流花樣 不同點(diǎn)：①準(zhǔn)解理小刻面不是晶體學(xué)解理面②解理裂紋常源于晶界，準(zhǔn)解理裂紋常源于晶內(nèi)硬質(zhì)點(diǎn)。準(zhǔn)解理不是一種獨(dú)立的斷裂機(jī)理，而是解理斷裂的變種。格雷菲斯理論是根據(jù)熱力學(xué)原理得出的斷裂發(fā)生的必要條件，但并不意味著事實(shí)上一定斷裂。裂紋自動(dòng)擴(kuò)展的充分條件是尖端應(yīng)力等于或大于理論斷裂強(qiáng)度。

5、關(guān)于硬度的問題 a、硬度概念

硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一種性能指標(biāo)。b、硬度試驗(yàn)方法: 劃痕法——表征金屬切斷強(qiáng)度 回跳法——表征金屬?gòu)椥宰冃喂?/p>

壓入法——表征塑性變形抗力及應(yīng)變硬化能力 布氏硬度

壓頭：淬火鋼球（HBS），硬質(zhì)合金球（HBW）載荷：3000Kg 硬質(zhì)合金，500Kg 軟質(zhì)材料 保載時(shí)間：10-15s 黑色金屬，30s 有色金屬 壓痕相似原理

只用一種標(biāo)準(zhǔn)的載荷和鋼球直徑,不能同時(shí)適應(yīng)硬的材料或者軟的材料。為保證不同載荷和直徑測(cè)量的 硬度值之間可比，壓痕必須滿足幾何相似。布氏硬度表示方法：600HBW1/30/20 ①度值，②符號(hào)HBW，③球直徑，④試驗(yàn)力(1kgf=9.80665N)，⑤試驗(yàn)力保持時(shí)間 布氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：壓頭直徑較大→壓痕面積較大→硬度值可反映金屬在較大范圍內(nèi)各組成相的平均性能，不受個(gè)別組成 相及微小不均勻性的影響。

缺點(diǎn)：對(duì)不同材料需更換壓頭直徑和改變?cè)囼?yàn)力，壓痕測(cè)量麻煩，自動(dòng)檢測(cè)受到限制；壓痕較大時(shí)不宜在成品上試驗(yàn) 洛氏硬度

以測(cè)量壓痕深度表示材料硬度值。

壓頭有兩種：α＝120°的金剛石圓錐體，一定直徑的淬火鋼球。洛氏硬度試驗(yàn)優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便、迅速，硬度可直接讀出；壓痕較小，可在工件上試驗(yàn)；用不同標(biāo)尺可測(cè)定軟硬不同和厚薄不一的試樣。

缺點(diǎn)：壓痕較小，代表性差；材料若有偏析及組織不均勻等缺陷，測(cè)試值重復(fù)性差，分散度大；用不同標(biāo)尺測(cè)得的硬度值沒有聯(lián)系，不能直接比較。維氏硬度

原理與布氏硬度試驗(yàn)相同，根據(jù)單位面積所承受的試驗(yàn)力計(jì)算硬度值。不同的是維氏硬度的壓頭是兩個(gè)相對(duì)面夾角α為136°的金剛石四棱錐體。努氏硬度

與維氏硬度的區(qū)別1）壓頭形狀不同；2）硬度值不是試驗(yàn)力除以壓痕表面積，而是除以壓痕投影面積 肖氏硬度

一種動(dòng)載荷試驗(yàn)法，原理是將一定質(zhì)量的帶有金剛石圓頭或鋼球的重錘，從一定高度落于金屬試樣表面，根據(jù)重錘回跳的高度來(lái)表征金屬硬度值大小，也稱回跳硬度。用HS表示。里氏硬度

動(dòng)載荷試驗(yàn)法，用規(guī)定質(zhì)量的沖擊體在彈力作用下以一定的速度沖擊試樣表面，用沖頭的回彈速度表征金屬的硬度值。用HL表示。

6、關(guān)于金屬在沖擊載荷下的力學(xué)性能 a、相關(guān)概念 沖擊韌性：指材料在沖擊載荷作用下吸收塑性變形功和斷裂功的能力，常用標(biāo)準(zhǔn)試樣的沖擊吸收功AK表示。

沖擊測(cè)量參數(shù)：測(cè)量沖擊脆斷后的沖擊吸收功（AkU或AKV），沖擊吸收功并不能真正反映材料的韌脆程度（沖擊吸收功 并非完全用于試樣變形和破壞）

低溫脆性:體心立方或某些密排六方晶體金屬及合金，當(dāng)試驗(yàn)溫度低于某一溫度tk或溫度區(qū)間時(shí)，材料由韌性狀態(tài)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，沖擊吸收功明顯下降，斷裂機(jī)理由微孔聚集變?yōu)榇┚Ы饫?，斷口特征由纖維狀變?yōu)榻Y(jié)晶狀。tk或溫度區(qū)間稱為韌脆轉(zhuǎn)變溫度，又稱冷脆轉(zhuǎn)變溫度。

b、相關(guān)理論

韌脆的評(píng)價(jià)方法：材料的缺口沖擊彎曲試驗(yàn)，材料的沖擊韌性 韌脆的影響因素：溫度（低溫脆性）；應(yīng)力狀態(tài)（三向拉應(yīng)力狀態(tài)）；變形速度的影響（沖擊脆斷）

低溫脆性的本質(zhì)：低溫脆性是材料屈服強(qiáng)度隨溫度降低急劇增加的結(jié)果。屈服強(qiáng)度ζs的隨溫度降低而升高，而斷裂強(qiáng)度ζc隨溫度變化很小。t>tk ,ζc >ζs ,先屈服再斷裂；t

晶體結(jié)構(gòu)：體心立方金屬及其合金存在低溫脆性。普通中、低強(qiáng)度鋼的基體是體心立方點(diǎn)陣的鐵素體，故這類鋼 有明顯的低溫脆性。

化學(xué)成分：間隙溶質(zhì)元素溶入鐵素體基體中，偏聚于 位錯(cuò)線附近，阻礙位 錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，致ζs升高，鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度提高。

顯微組織：晶粒大小，細(xì)化晶粒使材料韌性增加；減小亞晶和胞狀結(jié)構(gòu)尺寸也能提高韌性。細(xì)化晶粒提高韌性的原因：晶界是裂紋擴(kuò)展的阻力；晶界前塞積的位錯(cuò)數(shù)減少，有利于降低應(yīng)力集中；晶界總面積 增加，使晶界上雜質(zhì)濃度減少，避免產(chǎn)生沿 晶脆性斷裂。金相組織

7、關(guān)于金屬疲勞的問題 a、金屬疲勞現(xiàn)象

疲勞：金屬機(jī)件在變動(dòng)應(yīng)力和應(yīng)變長(zhǎng)期作用下，由于積累損傷而引起的斷裂現(xiàn)象。

疲勞的破壞過程是材料內(nèi)部薄弱區(qū)域的組織在變動(dòng)應(yīng)力作用下，逐漸發(fā)生變化和損傷累積、開裂，當(dāng)裂紋擴(kuò)展達(dá)到一定程度后發(fā)生突然斷裂的過程，是一個(gè)從局部區(qū)域開始的損傷累積，最終引起整體破壞的過程。

循環(huán)應(yīng)力的波形：正弦波、矩形波和三角波等。表征應(yīng)力循環(huán)特征的參量有：

最大循環(huán)應(yīng)力ζmax，最小循環(huán)應(yīng)力ζmin；平均應(yīng)力:ζm=(ζmax+ζmin)/2；應(yīng)力幅或應(yīng)力范圍:ζa=(ζmax-ζmin)/2；應(yīng)力比:r=ζmin/ζmax 疲勞按應(yīng)力狀態(tài)分：彎曲疲勞、扭轉(zhuǎn)疲勞、拉壓疲勞、接觸疲勞及復(fù)合疲勞；

疲勞按環(huán)境和接觸情況分：大氣疲勞、腐蝕疲勞、高溫疲勞、熱疲勞及接觸疲勞等。疲勞按應(yīng)力高低和斷裂壽命分：高周疲勞和低周疲勞。b、金屬疲勞特點(diǎn) 疲勞的特點(diǎn)：該破壞是一種潛藏的突發(fā)性破壞，在靜載下顯示韌性或脆性破壞的材料在疲勞破壞前均不會(huì)發(fā)生明顯的塑性變形，呈脆性斷裂。

疲勞對(duì)缺口、裂紋及組織等缺陷十分敏感，即對(duì)缺陷具有高度的選擇性。因?yàn)槿笨诨蛄鸭y會(huì)引起應(yīng)力集中，加大對(duì)材料的損傷作用；組織缺陷(夾雜、疏松、白點(diǎn)、脫碳等)，將降低材料的局部強(qiáng)度，二者綜合更加速疲勞破壞的起始與發(fā)展。c、金屬疲勞宏觀斷口

疲勞宏觀斷口的特征：疲勞斷裂經(jīng)歷了裂紋萌生和擴(kuò)展過程。由于應(yīng)力水平較低，因此具有較明顯的裂紋萌生和穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展階段，相應(yīng)的斷口上也顯示出疲勞源、疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)與瞬時(shí)斷裂區(qū)的特征。

疲勞源：是疲勞裂紋萌生的策源地。

位置：多出現(xiàn)在機(jī)件表面，常和缺口、裂紋、刀痕、蝕坑等缺陷相連。但若材料內(nèi)部存在嚴(yán)重冶金缺陷(夾雜、縮孔、伯析、白點(diǎn)等)，也會(huì)因局部材料強(qiáng)度降低而在機(jī)件內(nèi)部引發(fā)出疲勞源。特點(diǎn)：因疲勞源區(qū)裂紋表面受反復(fù)擠壓，摩擦次數(shù)多，疲勞源區(qū)比較光亮，而且因加工硬化，該區(qū)表面硬度會(huì)有所提高。

數(shù)量：機(jī)件疲勞破壞的疲勞源可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)，它與機(jī)件的應(yīng)力狀態(tài)及過載程度有關(guān)。如單向彎曲疲勞僅產(chǎn)生一個(gè)源區(qū)，雙向反復(fù)彎曲可出現(xiàn)兩個(gè)疲勞源。過載程度愈高，名義應(yīng)力越大，出現(xiàn)疲勞源的數(shù)目就越多。

產(chǎn)生順序：若斷口中同時(shí)存在幾個(gè)疲勞源，可根據(jù)每個(gè)疲勞區(qū)大小、源區(qū)的光亮程度確定各疲勞源產(chǎn)生的先后，源區(qū)越光亮，相連的疲勞區(qū)越大，就越先產(chǎn)生；反之，產(chǎn)生的就晚。疲勞區(qū)是疲勞裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展形成的區(qū)域。

宏觀特征：斷口較光滑并分布有貝紋線(或海灘花樣)，有時(shí)還有裂紋擴(kuò)展臺(tái)階。

斷口光滑是疲勞源區(qū)的延續(xù)，其程度隨裂紋向前擴(kuò)展逐漸減弱，反映裂紋擴(kuò)展快饅、擠壓摩擦程度上的差異。

貝紋線——疲勞區(qū)的最典型特征：產(chǎn)生原因:一般認(rèn)為是因載荷變動(dòng)引起的，因?yàn)闄C(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)常有啟動(dòng)、停歇、偶然過載等，均要在裂紋擴(kuò)展前沿線留下弧狀貝紋線痕跡。

形貌特點(diǎn)：疲勞區(qū)的每組貝紋線好像一簇以疲勞源為圓心的平行弧線，凹側(cè)指向疲勞源，凸側(cè)指向裂紋擴(kuò)展方向。近疲勞源區(qū)貝紋線較細(xì)密，表明裂紋擴(kuò)展較慢；遠(yuǎn)離疲勞源區(qū)貝紋線較稀疏、粗糙，表明此段裂紋擴(kuò)展較快。

影響因素:貝紋區(qū)的總范圍與過載程度及材料的性質(zhì)有關(guān)。若機(jī)件名義應(yīng)力較高或材料韌性較差，則疲勞區(qū)范圍較小，貝紋線不明顯；反之，低名義應(yīng)力或高韌性材科，疲勞區(qū)范圍較大，貝紋線粗且明顯。貝紋線的形狀則由裂紋前沿線各點(diǎn)的擴(kuò)展速度、載荷類型、過載程度及應(yīng)力集中等決定。

瞬斷區(qū)是裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展形成的區(qū)域。在疲勞亞臨界擴(kuò)展階段，隨應(yīng)力循環(huán)增加，裂紋不斷增長(zhǎng)，當(dāng)增加到臨界尺寸ac時(shí)，裂紋尖端的應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子KI達(dá)到材料斷裂韌性KIc(Kc)時(shí)。裂紋就失穩(wěn)快速擴(kuò)展，導(dǎo)致機(jī)件瞬時(shí)斷裂。

瞬斷區(qū)的斷口比疲勞區(qū)粗糙，宏觀特征如同靜載，隨材料性質(zhì)而變。脆性材料斷口呈結(jié)晶狀； 韌性材料斷口，在心部平面應(yīng)變區(qū)呈放射狀或人字紋狀，邊緣平面應(yīng)力區(qū)則有剪切唇區(qū)存在。位置：瞬斷區(qū)一般應(yīng)在疲勞源對(duì)側(cè)。但對(duì)旋轉(zhuǎn)彎曲來(lái)說，低名義應(yīng)力時(shí)，瞬斷區(qū)位置逆旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)一角度；高名義應(yīng)力時(shí)，多個(gè)疲勞源同時(shí)從表面向內(nèi)擴(kuò)展，使瞬斷區(qū)移向中心位置。大小：瞬斷區(qū)大小與機(jī)件承受名義應(yīng)力及材料性質(zhì)有關(guān)，高名義應(yīng)力或低韌性材科，瞬斷區(qū)大；反之。瞬斷區(qū)則小。

d、疲勞曲線及基本疲勞力學(xué)性能

疲勞曲線：疲勞應(yīng)力與疲勞壽命的關(guān)系曲線，即S－N曲線。用途：它是確定疲勞極限、建立疲勞應(yīng)力判據(jù)的基礎(chǔ)。有水平段（碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、球鐵等）：經(jīng)過無(wú)限次應(yīng)力循環(huán)也不發(fā)生疲勞斷裂，將對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為疲勞極限，記為ζ-1（對(duì)稱循環(huán)）無(wú)水平段（鋁合金、不銹鋼、高強(qiáng)度鋼等）：只是隨應(yīng)力降低，循環(huán)周次不斷增大。此時(shí)，根據(jù)材料的使用要求規(guī)定某一循環(huán)周次下不發(fā)生斷裂的應(yīng)力作為條件疲勞極限。疲勞曲線的測(cè)定——升降法測(cè)定疲勞極限 d、疲勞過程及機(jī)理

疲勞過程：裂紋萌生、亞穩(wěn)擴(kuò)展、失穩(wěn)擴(kuò)展三個(gè)過程。疲勞壽命Nf＝萌生期N0＋亞穩(wěn)擴(kuò)展期Np 金屬材料的疲勞過程也是裂紋萌生相擴(kuò)展的過程。

裂紋萌生往往在材料薄弱區(qū)或高應(yīng)力區(qū)，通過不均勻滑移、微裂紋形成及長(zhǎng)大而完成。疲勞微裂紋常由不均勻滑移和顯微開裂引起。主要方式有：表面滑移帶開裂；第二相、夾雜物與基體界面或夾雜物本身開裂；晶界或亞晶界處開裂。e、如何提高疲勞強(qiáng)度

如何提高疲勞強(qiáng)度——滑移帶開裂產(chǎn)生裂紋角度 從滑移開裂產(chǎn)生疲勞裂紋形成機(jī)理看，只要能提高材料滑移抗力（固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化等），均可阻止疲勞裂紋萌生，提高疲勞強(qiáng)度。

如何提高疲勞強(qiáng)度——相界面開裂產(chǎn)生裂紋角度 從第二相或夾雜物可引發(fā)疲勞裂紋的機(jī)理來(lái)看，只要能降低第二相或夾雜物脆性，提高相界面強(qiáng)度，控制第二相或夾雜物的數(shù)量、形態(tài)、大小和分布、使之“少、圓、小、勻”，均可抑制或延緩疲勞裂紋在第二相或夾雜物附近萌生，提高疲勞強(qiáng)度。如何提高疲勞強(qiáng)度——晶界開裂產(chǎn)生裂紋 從晶界萌生裂紋來(lái)看，凡使晶界弱化和晶粒粗化的因素，如晶界有低熔點(diǎn)夾雜物等有害元素和成分偏析、回火脆、晶界析氫及晶粒粗化等，均易產(chǎn)生晶界裂紋、降低疲勞強(qiáng)度；反之，凡使晶界強(qiáng)化、凈化和細(xì)化晶粒的因素，均能抑制晶界裂紋形成，提高疲勞強(qiáng)度。f、影響疲勞強(qiáng)度的主要因素 表面狀態(tài)的影響：應(yīng)力集中——機(jī)件表面缺口因應(yīng)力集中往往是疲勞策源地，引起疲勞斷裂，可用Kf與qf表征缺口應(yīng)力集中對(duì)材料疲勞強(qiáng)度的影響。Kf與qf越大，材料的疲勞強(qiáng)度就降得越低。且這種影響隨材料強(qiáng)度的增高，更加顯著。

表面粗糙度——表面粗糙度越低，材料的疲勞極限越高；表面粗糙度越高，疲勞極限越低。材料強(qiáng)度越高，表面粗糙度對(duì)疲勞極限的影響越顯著。

殘余應(yīng)力及表面強(qiáng)化的影響：殘余壓應(yīng)力提高疲勞強(qiáng)度；殘余拉應(yīng)力降低疲勞強(qiáng)度。殘余壓應(yīng)力的影響與外加應(yīng)力的應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)，不同應(yīng)力狀態(tài)，機(jī)件表面層的應(yīng)力梯度不同。彎曲疲勞時(shí),效果比扭轉(zhuǎn)疲勞大；拉壓疲勞時(shí)，影響較小。殘余壓應(yīng)力顯著提高有缺口機(jī)件的疲勞強(qiáng)度，殘余應(yīng)力可在缺口處集中，能有效地降低缺口根部的拉應(yīng)力峰值。殘余壓應(yīng)力的大小、深度、分布以及是否發(fā)生松弛都會(huì)影響疲勞強(qiáng)度。

表面強(qiáng)化的影響——表面強(qiáng)化可在機(jī)件表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，同時(shí)提高強(qiáng)度和硬度。兩方面的作用都會(huì)提高疲勞強(qiáng)度。（方法：噴丸、滾壓、表面淬火、表面化學(xué)熱處理）硬度由高到低的順序：滲氮→滲碳→感應(yīng)加熱淬火；強(qiáng)化層深度由高到低順序：表面淬火→滲碳→滲氮。材料成分及組織的影響：疲勞強(qiáng)度是對(duì)材料組織結(jié)構(gòu)敏感的力學(xué)性能。合金成分、顯微組織、非金屬夾雜物及冶金缺陷 g、低周疲勞

低周疲勞：金屬在循環(huán)載荷作用下，疲勞壽命為102～105次的疲勞斷裂。循環(huán)硬化和循環(huán)軟化現(xiàn)象與位錯(cuò)循環(huán)運(yùn)動(dòng)有關(guān)。

在一些退火軟金屬中，在恒應(yīng)變幅的循環(huán)載荷下，由于位錯(cuò)往復(fù)運(yùn)動(dòng)和交互作用，產(chǎn)生了阻礙位錯(cuò)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的阻力，從而產(chǎn)生循環(huán)硬化。

在冷加工后的金屬中，充滿位錯(cuò)纏結(jié)和障礙，這些障礙在循環(huán)加載中被破壞；或在一些沉淀強(qiáng)化不穩(wěn)定的合金中。由于沉淀結(jié)構(gòu)在循環(huán)加載中校破壞均可導(dǎo)致循環(huán)軟化。熱疲勞：機(jī)件在由溫度循環(huán)變化時(shí)產(chǎn)生的循環(huán)熱應(yīng)力及熱應(yīng)變作用下發(fā)生的疲勞。熱機(jī)械疲勞：溫度循環(huán)和機(jī)械應(yīng)力循環(huán)疊加所引起的疲勞。產(chǎn)生熱應(yīng)力的兩個(gè)條件：①溫度變化②機(jī)械約束

沖擊疲勞：沖擊次數(shù)N>105次時(shí)，破壞后具有典型的疲勞斷口，即為沖擊疲勞。

第五篇：材料的性能

第一章 材料的性能 1 材料的力學(xué)性能主要有哪些？ 強(qiáng)度，塑性，硬度，韌性及疲勞強(qiáng)度。2 簡(jiǎn)述低碳鋼的應(yīng)力－應(yīng)變曲線（分為幾個(gè)階段，各特征點(diǎn)表示什么含義）。彈性變形階段，屈服階段，塑性變形階段，頸縮階段。（畫圖）第二章 材料的結(jié)構(gòu) 1 體心立方晶格的密排面和密排方向各有那些？面心立方晶格呢？ {110}，<111>； {111}，<110> 2 與理想的晶體相比較，實(shí)際晶體在結(jié)構(gòu)上有何特征？ ① 多晶體結(jié)構(gòu)；②具有晶體缺陷。3 為何晶粒越細(xì)，金屬的強(qiáng)度、硬度越高，塑性、韌性越好？ 金屬的晶粒越細(xì)，晶界的總面積越大，位錯(cuò)阻礙越多，要協(xié)調(diào)的具有不同位向的晶粒越多，金屬塑性變形的抗力越高，從而導(dǎo)致金屬?gòu)?qiáng)度和硬度越高。金屬晶粒越細(xì)，單位體積內(nèi)晶粒數(shù)目越多，同時(shí)參與變形的晶粒數(shù)目也越多，變形越均勻，推遲了裂紋的形成和擴(kuò)展，使得在斷裂前發(fā)生較大的塑性變形，在強(qiáng)度和硬度同時(shí)增加的情 況下，金屬在斷裂前消耗的功增大，因而其韌性也較好，因此，金屬的晶粒越細(xì)，其塑性和 韌性也越好。4 名詞解釋： 相 固溶體 金屬化合物 固溶強(qiáng)化 彌散強(qiáng)化 相：金屬或合金中，凡成分相同，結(jié)構(gòu)相同，并與其它成分有界面分開的均勻組成部分。固溶體：合金中，其晶體結(jié)構(gòu)與組成元素之一的晶體結(jié)構(gòu)相同的固相稱為固溶體。金屬化合物： 合金中，其晶體結(jié)構(gòu)與組成元素之一的晶體結(jié)構(gòu)均不相同的固相稱為金屬化合 物。固溶強(qiáng)化：隨溶質(zhì)質(zhì)量增加，固溶體的強(qiáng)度，硬度增加，塑性，韌性下降，這種現(xiàn)象稱為固 溶強(qiáng)化。彌散強(qiáng)化：即沉淀強(qiáng)化。若合金中的第二相以細(xì)小彌散的微粒均勻分布在基體上，則可以顯 著提高合金的強(qiáng)度，稱為彌散強(qiáng)化。5 固態(tài)合金中的相分為幾類？它們是如何定義的？（提示：晶格類型）固溶體：合金中，其晶體結(jié)構(gòu)與組成元素之一的晶體結(jié)構(gòu)相同的固相稱為固溶體。金屬化合物： 合金中，其晶體結(jié)構(gòu)與組成元素之一的晶體結(jié)構(gòu)均不相同的固相稱為金屬化合 物。6 鐵素體、奧氏體和滲碳體哪些是固溶體，哪些是金屬化合物，為什么？它們都是間隙型嗎？ 鐵素體，奧氏體是固溶體，滲碳體是金屬化合物。按定義劃分，滲碳體是間隙化合物。（未 完）第三章 材料的凝固 1 為什么過冷是液態(tài)結(jié)晶的必要條件？液態(tài)結(jié)晶有那兩種基本的形核方式？哪種形核方式 需要的過冷度較??？在相同的過冷度下，哪種形核方式具有較高的形核率？ 只有“過冷”，才會(huì)存在相變驅(qū)動(dòng)力，即能量條件。自發(fā)形核和非自發(fā)形核。非自發(fā)形核需要 的過冷度較小。非自發(fā)形核。2 金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是什么？ ① 能量條件：過冷度。②階段性：形核、晶核長(zhǎng)大。3 名詞解釋：細(xì)晶強(qiáng)化 通過細(xì)化晶粒而使金屬材料力學(xué)性能（強(qiáng)度，塑性，硬度，韌性及疲勞強(qiáng)度）提高的方法稱 為細(xì)晶強(qiáng)化。4 為了細(xì)化晶粒，是否應(yīng)使液態(tài)金屬冷得越快越好？試述理由。否。如果過冷度超過一定的限度后，晶粒可能變粗。5 什么是相圖？制定相圖的條件是什么？ 相圖是表示合金系中各合金在極其緩慢的冷卻條件下結(jié)晶過程的簡(jiǎn)明圖解。6 哪些材料屬于恒溫凝固？哪些材料在某種溫度范圍內(nèi)凝固？ 純金屬和共晶合金均為恒溫凝固。7 在兩相共存區(qū)，相成份的變化有何規(guī)律？ 各相成分沿著各自相關(guān)的線發(fā)生變化。8 工業(yè)條件下有可能產(chǎn)生哪兩類成份偏析？應(yīng)如何消除？ 微觀偏析（枝晶偏析）：擴(kuò)散退火；宏觀偏析：大變形鍛造（如高速鋼之鍛造）。9 碳在鋼鐵材料中有哪幾種存在形態(tài)？ 游離態(tài)的石墨、化合態(tài)的滲碳體、固溶體的 A 和 F。石墨和滲碳體為碳在鐵碳合金相圖中的 主要存在形式。10 簡(jiǎn)述 Fe-Fe3C 相圖中的兩個(gè)基本反應(yīng)，寫出反應(yīng)式并注明含碳量和溫度。共析反應(yīng)： 共晶反應(yīng)： 生成珠光體，727 度 生成高溫萊氏體，1148 度 11 指出下列組織的主要區(qū)別： ?高溫萊氏體與低溫萊氏體； 高溫萊氏體：共晶奧氏體和共晶滲碳體的機(jī)械混合物 低溫萊氏體：珠光體和共晶滲碳體 ?共晶滲碳體，共析滲碳體，一次滲碳體，二次滲碳體，三次滲碳體。共晶滲碳體：共晶反應(yīng)產(chǎn)生的滲碳體 共析滲碳體：共析反應(yīng)產(chǎn)生的滲碳體 一次滲碳體：由液相直接析出的滲碳體 二次滲碳體：奧氏體中析出的滲碳體 三次滲碳體：鐵素體中析出的滲碳體 12 含碳量對(duì)碳鋼的力學(xué)性能有何影響？ 從相的角度看，貼碳合金在室溫下只有鐵素體和滲碳體兩個(gè)相，隨含碳量增加，滲碳體的量 呈線性增加。從組織的角度看，隨含碳量增加，組織中滲碳體不僅數(shù)量增加，而且形態(tài)也在 變化： 三次滲碳體（不連續(xù)的網(wǎng)狀或片狀）共析滲碳體（在珠光體中，片狀）二次滲碳體（連續(xù) 網(wǎng)狀）共晶滲碳體（存在低溫萊氏體中，作為基體）一次滲碳體（粗條片狀）13 熟練畫出 Fe-Fe3C 相圖，分析含碳量為 3.5%、0.4%和 1.3%的鐵碳合金從液態(tài)緩冷至室 溫的結(jié)晶過程，并畫出該合金在室溫下的顯微組織示意圖。14 依據(jù) Fe-Fe3C 相圖，說明產(chǎn)生下列現(xiàn)象的原因： ?1.4%C 的鋼比 0.9%C 的鋼的硬度高； ①隨著含碳量↑，滲碳體含量↑，所以硬度↑ ?室溫下，0.9%C 的鋼比 1.3%C 的鋼的抗拉強(qiáng)度高。② 當(dāng)含碳量小于 0.9%時(shí)，隨著含碳量↑，滲碳體含量↑，且彌散分布，起到彌散強(qiáng)化 的作用，所以強(qiáng)度升高，但含碳量超過 0.9％時(shí)，二次滲碳體結(jié)成連續(xù)的網(wǎng)狀，不再起到彌 散強(qiáng)化的作用，而是主要表現(xiàn)為滲碳體的性能特點(diǎn)，也即脆性大、強(qiáng)度低，故強(qiáng)度↓。15 計(jì)算 0.6%C 的 Fe-C 二元合金平衡結(jié)晶時(shí)，其室溫組織的相對(duì)量。16 試計(jì)算：室溫下，珠光體中鐵素體和滲碳體的相對(duì)含量。17 某優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼的試樣經(jīng)金相分析，其組織為鐵素體加珠光體，其中珠光體的面積 約占 40%。試判斷其鋼號(hào)。18 計(jì)算平衡結(jié)晶時(shí)，3.2%C 的鐵碳合金，室溫下，其組織的相對(duì)量。第四章 金屬的塑性變形與再結(jié)晶 1 簡(jiǎn)述金屬發(fā)生塑性變形的機(jī)理。.塑性變形機(jī)理：金屬原子在切應(yīng)力的作用下，以位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方式產(chǎn)生滑移。2 何謂冷變形強(qiáng)化（形變強(qiáng)化、加工硬化、冷變形硬化）？原因何在？它在工程上 有何利弊？ 加工硬化：隨著塑性變形量的增加，金屬的強(qiáng)度、硬度升高、塑性、韌性下降，這種現(xiàn)象稱 為加工硬化，又稱為冷變形強(qiáng)化，或形變強(qiáng)化。產(chǎn)生加工硬化的原因： ① 晶體內(nèi)部存在位錯(cuò)源，變形時(shí)發(fā)生了位錯(cuò)增值，隨著變形量增加，位錯(cuò)密度 增加。由于位錯(cuò)之間的相互作用（堆積，纏結(jié)等），使變形抗力增加。② ③ ④ 隨著形變量增加，亞結(jié)構(gòu)細(xì)化，亞晶界對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)有阻礙作用。隨著變形量增加，空位密度增加。由于晶粒由有利位向轉(zhuǎn)到不利位向而發(fā)生幾何硬化，因此使變形抗力增加。加工硬化是強(qiáng)化金屬材料的重要手段之一。特別是對(duì)那些具有良好塑性且不能以熱處理 強(qiáng)化的材料來(lái)說，尤為重要。但是，加工硬化會(huì)給金屬的進(jìn)一步加工帶來(lái)困難。3 什么是鍛造流線？它有何特性？它給材料的力學(xué)性能帶來(lái)什么影響？.鍛造可使鑄態(tài)金屬中的非金屬夾雜物沿著變形方向伸長(zhǎng)，形成彼此平行的宏觀條紋，稱為 流線，又稱鍛造流線。流線使金屬材料的性能呈現(xiàn)明顯的各向異性，拉伸時(shí)沿著流線伸長(zhǎng)的方向（縱向）具有較好 的力學(xué)性能，垂直于與流線方向的力學(xué)性能較差?！驹跓峒庸r(shí)應(yīng)力求使流線與零件工作時(shí) 的最大應(yīng)力方向一致，而與沖擊應(yīng)力或切應(yīng)力的方向垂直】 4 將彈簧鋼絲冷繞成形后，為何要進(jìn)行回復(fù)退火？ 消除應(yīng)力；定型?；貜?fù)退火又稱去應(yīng)力退火（250～300℃）。5 試分析再結(jié)晶與重結(jié)晶有何相同之處？有何不同之處？工業(yè)上如何利用再結(jié)晶？ 同：皆遵循結(jié)晶的基本規(guī)律。異：重結(jié)晶，相變過程；再結(jié)晶，不是相變過程。工業(yè)上，可利用再結(jié)晶消除加工硬化，恢復(fù)材料的塑性，以利于進(jìn)一步變形。6 在 20℃的室溫下，一塊純錫（熔點(diǎn) 232℃）被槍彈擊穿。彈孔周圍的晶粒有何特 征？試說明原因。為熱加工，且發(fā)生了回復(fù)、再結(jié)晶，晶粒主要為等軸晶粒。7 金屬塑性變形為何會(huì)造成殘余應(yīng)力？殘余應(yīng)力有何利弊？ 內(nèi)應(yīng)力是指平衡于金屬內(nèi)部的應(yīng)力，它是由于金屬在外力作用下，內(nèi)部變形不均勻而引起的。利：有利于提高疲勞極限；弊：引起零件在加工、淬火過程中變形、開裂以及使金屬耐腐蝕 性下降。8 將塑變后的金屬置于再結(jié)晶溫度下長(zhǎng)時(shí)間保溫或繼續(xù)升到較高的溫度，金屬的晶粒為什么 會(huì)長(zhǎng)大？對(duì)材料的力學(xué)性能會(huì)帶來(lái)什么影響？ 再結(jié)晶完成后，若繼續(xù)升高加熱溫度或延長(zhǎng)加熱時(shí)間，將發(fā)生晶粒長(zhǎng)大，這是一個(gè)自發(fā)的過 程。晶粒的長(zhǎng)大是通過晶界遷移進(jìn)行的，是大晶粒吞并小晶粒的過程。晶粒粗大會(huì)使金屬的 強(qiáng)度，尤其是塑性和韌性降低。第五章 鋼的熱處理 1 填空題 ?共析鋼加熱時(shí)，其 A 體化過程包括（奧氏體晶核形成 奧氏體晶核形成）、（奧氏體晶核長(zhǎng)大 奧氏體晶核長(zhǎng)大）、（殘余 奧氏體晶核形成 奧氏體晶核長(zhǎng)大 殘余 奧氏體溶解）和（奧氏體成分均勻化 奧氏體成分均勻化）四個(gè)基本階段。奧氏體溶解 奧氏體成分均勻化 ?當(dāng)鋼中發(fā)生過冷 A 體→M 體轉(zhuǎn)變時(shí)，原 A 體中含碳量越高，則 Ms 越（低），轉(zhuǎn)變后的 低 AR 量越（多）。多 ?亞共析鋼的淬火溫度范圍是（Ac3+(30~50)度），共析鋼和過共析鋼的淬火溫度范圍是 度（Ac1+(30~50)度）。度 ?鋼的淬透性越高，則 C 曲線的位置越（靠右 靠右），臨界冷卻速度越（?。??？坑?小 ?共析鋼的臨界冷卻速度比亞共析鋼（?。冗^共析鋼（?。?。小 ?采用感應(yīng)加熱表面淬火時(shí)，所選擇的電流頻率越高，則工件的淬硬層深度越（淺），原因 淺 是（集膚效應(yīng) 集膚效應(yīng)）。集膚效應(yīng) 集膚效應(yīng)又叫趨膚效應(yīng)，當(dāng)交變電流通過導(dǎo)體時(shí)，電流將集中在導(dǎo)體表面流過，這種現(xiàn)象交 集膚效應(yīng)。電流或電壓以頻率較高的電子在導(dǎo)體中傳導(dǎo)時(shí)，會(huì)聚集于表層，而非平均分布于 整個(gè)導(dǎo)體的截面積中。頻率越高，集膚效應(yīng)越顯著。2 試述選擇過共析鋼淬火加熱溫度范圍的理由。過共析鋼的淬火溫度范圍是（Ac1+(30~50)度）。過共析鋼由于淬火前經(jīng)過球化退火，因此淬火后組織為細(xì)晶馬氏體加顆粒滲碳體和少量殘余 奧氏體，分散分布的顆粒滲碳體對(duì)提高鋼的硬度和耐磨性有利，如果將過共析鋼加熱到 Acm 以上，則由于奧氏體晶粒粗大，含碳量提高，使淬火后馬氏體晶粒也粗大，且殘余奧氏體量 增多，這使得鋼的硬度、耐磨性下降，脆性和變形開裂傾向增加。3 判斷下列說法是否正確，如不正確則請(qǐng)更正，并說明理由： ?除 Co 和≥2.5%Al 外，所有的 AE(Alloy Elements)都使 C 曲線左移，鋼的淬透性隨之下降。錯(cuò)誤。右移，提高。?完全退火適用于過共析鋼。錯(cuò)誤。適用于亞共析鋼。?對(duì)過共析鋼進(jìn)行正火的目的是調(diào)整硬度，改善切削加工性。錯(cuò)誤。消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火做組織準(zhǔn)備。?M 體的硬度主要取決于過冷 A 體的冷卻速度。錯(cuò)誤。主要取決于含碳量。?直徑為 10mm 的 45 鋼棒料，加熱到 850℃投入鹽水中，其顯微組織為：馬氏體。正確。?M 體轉(zhuǎn)變時(shí)，鋼的體積將因急劇冷卻而會(huì)發(fā)生收縮。錯(cuò)誤。膨脹。?在切削加工前對(duì)低碳鋼進(jìn)行正火處理可以調(diào)整其硬度，改善切削加工性。正確。?對(duì)工件進(jìn)行表面淬火后，還須進(jìn)行高溫回火。錯(cuò)誤。低溫回火。4 試述下列組織在來(lái)源（獲得的方法）、組織形貌和力學(xué)性能上有何不同？ M 體與 M 回； S 體與 S 回。M 體：過冷 A，硬而脆；M 回：M 體，硬且耐磨性好； S 體：正火，片狀滲碳體；S 回：調(diào)質(zhì)，顆粒狀滲碳體，強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性均好于 S 體。5 兩把 T12 車刀，現(xiàn)將 1 號(hào)刀加熱到 780℃，2 號(hào)刀加熱到 950℃，保溫后，水冷至室溫。請(qǐng)分析： ?哪把車刀的 M 體組織粗大？ ?哪把車刀的 M 體含碳量較高？ ?哪把車刀中的 AR 較多？ ?你認(rèn)為哪個(gè)淬火加熱溫度合適？為什么？ 前三問均為 2 號(hào)。第四問：1 號(hào)，部分奧氏體化。6 為什么對(duì)合金鋼件，通常采用油冷方式進(jìn)行淬火？而對(duì)碳鋼件常用水冷方式淬火？ 答：合金鋼臨界冷卻速度小。（補(bǔ)充？）7 在對(duì)工具鋼毛坯件進(jìn)行切削加工前，通常須進(jìn)行何種熱處理？目的是什么？得到何種組 織？ 碳素工具鋼的預(yù)備熱處理一般為球化退火，其目的是降低硬度（≤217HB），便于切削加工，并為淬火做組織準(zhǔn)備。組織為鐵素體基體＋細(xì)小均布的粒狀滲碳體。8 為何經(jīng) M 體淬火后的鋼必須進(jìn)行回火？ ①減少或消除淬火內(nèi)應(yīng)力。②穩(wěn)定零件的尺寸。③使 M+A’ 性能要求。預(yù)期組織，以滿足零件的力學(xué) 9 分別述敘： ?45 鋼在淬火前（正火狀態(tài)）、淬火后和高溫回火后的組織情況，及調(diào)質(zhì)后的力學(xué)性能； ?T10 鋼在淬火前（球化退火狀態(tài)）、淬火后和低溫回火后的組織情況，及低溫回火后的力 學(xué)性能。答：（1）對(duì)于 45 號(hào)鋼，淬火前（正火態(tài)）為鐵素體＋索氏體；淬火后為淬火 M，高溫回 火后為回火 S。調(diào)質(zhì)后由于滲碳體為顆粒狀，教材 91 頁(yè)表 5-2 表明，回火 S 的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性均好于 S 體(通常又稱為正火 S 體)。（2）對(duì)于 T10 鋼，淬火前（球化退火態(tài)）為鐵素體基體上分布著顆粒狀的滲碳體【因?yàn)榍?化退火還使得珠光體中的片狀滲碳體也變?yōu)榍驙睢?；淬火后為?xì)淬火 M【高碳 M】 + 顆粒 狀＋少量殘余奧氏體。低溫回火后為回火 M ＋ 顆粒狀 ＋ 少量殘余奧氏體，低溫回火后的 產(chǎn)物硬度高，耐磨性好。10 ?什么是調(diào)質(zhì)？目的是什么？得到什么組織？ ?什么鋼適合于調(diào)質(zhì)？試述理由。答：（1）調(diào)質(zhì)也即淬火＋高溫回火。目的使獲得良好的綜合力學(xué)性能。得到回火 S。（2）含碳量 0.30~0.50%的中碳鋼適合于調(diào)質(zhì)處理，含碳量過低，則影響鋼的強(qiáng)度指標(biāo)，而含碳量過高則韌性不足。11 什么是淬火應(yīng)力？對(duì)需要淬火的零件，在設(shè)計(jì)時(shí)有哪些要求？ 淬火應(yīng)力包括熱應(yīng)力和相變應(yīng)力。熱應(yīng)力是指工件在冷卻過程中由于表面和心部的溫差引起的工件體積脹縮不均勻所產(chǎn)生 的內(nèi)應(yīng)力。而組織應(yīng)力則是指由于工件快速冷卻時(shí)表層與心部相變不同時(shí)而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。正確設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)，盡量做到：(1)璧厚均勻，形狀對(duì)稱。(2)截面尺寸變化處，應(yīng)用過渡段。(3)避免薄邊、尖角。12 試比較下列鋼的淬透性和淬硬性： ?20 鋼與 60 鋼； ?T8 鋼與 T13 鋼。（1）60 鋼與 20 鋼都是亞共析鋼，但 60 鋼更接近于共析鋼，或者講亞共析鋼的 C 曲線隨 著含碳量的增加，C 曲線右移，其臨界冷卻速度小些，故 60 鋼的淬透性好些?！句摰拇阃?性取決于過冷奧氏體穩(wěn)定性的高低，表現(xiàn)為臨界冷卻速度的大小】20 鋼淬火后得到的為低 碳 M，而 60 鋼淬火產(chǎn)物則為低碳 M 和高碳 M 的混合物，故 60 鋼的含碳量高些，故 60 鋼 的淬硬性好些?！疽?yàn)榇阌残匀Q于 M 的含碳量】（2）T8 鋼為共析鋼，故在碳鋼中其淬透性最好【C 曲線最右】。T8 鋼淬火產(chǎn)物則為低碳 M 和高碳 M 的混合物，T13 鋼淬火產(chǎn)物全為高碳 M，故 T13 的淬硬性好于 T8 鋼。13 為何過冷 A 體：①在等溫冷卻條件下 M 體轉(zhuǎn)變量只與冷卻溫度有關(guān)？②在連續(xù)冷卻條件 下，M 體轉(zhuǎn)變量與冷卻速度有關(guān)？ M 轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)之一為降溫形成，在 Ms 以下，隨溫度下降，轉(zhuǎn)變量增加，冷卻中斷，轉(zhuǎn)變即 停止。而連續(xù)冷卻時(shí)，冷卻速度<臨界冷卻速度，可能會(huì)形成珠光體等。14 采用 20 鋼進(jìn)行高頻感應(yīng)淬火是否合適？為什么？采用 45 鋼（或 65Mn、T10 鋼）進(jìn)行 滲碳處理是否合適？為什么？ 20 鋼進(jìn)行高頻感應(yīng)淬火不合適，因?yàn)楹剂窟^低會(huì)降低表面層的硬度和耐磨性。45 鋼（65Mn、T10 鋼等）均不適于進(jìn)行滲碳處理，因?yàn)楹剂刻岣撸瑢⒔档凸ぜ牟康捻g性。15 表面淬火與滲碳處理有何相同？有何不同？各適合于處理什么鋼？（提示：相同之處 ——工件的性能要求上；工藝上都需要淬火加低溫回火。不同之處——表層化學(xué)成份；對(duì)象 上，中載與重載、沖擊；工藝上，表面淬火與整體淬火。）第六章 工業(yè)用鋼 1.熟練掌握各類合金鋼的典型鋼號(hào)、成份特點(diǎn)和主加 AE 的作用。典型鋼號(hào)： {Q235(又稱 A3 鋼，武漢長(zhǎng)江大橋)碳素結(jié)構(gòu)鋼} {45、65、65Mn 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼} {Q345A~E（16Mn，南京長(zhǎng)江大橋）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼} {20CrMnTi、18Cr2Ni4WA（滲碳鋼）} {

45、40Cr、40CrNiMoA 調(diào)質(zhì)鋼} {65Mn、60Si2Mn、50CrVA 彈簧鋼} {GCr15 滾動(dòng)軸承鋼} {ZGMn13 耐磨鋼，A 鋼} {W18Cr4V（0.7~0.8%C）W6Mo5Cr4V2（0.8～0.9%C）高速鋼} {T7～13（A）碳素工具鋼} {9SiCr、CrWMn 低合金工具鋼} {Cr12 和 Cr12MoV 冷作模具鋼} {5CrNiMo、5CrMnMo、3Cr2W8V 熱作模具鋼，中碳合金工具鋼} {T10～12（A）、CrWMn、GCr15 可作量具用鋼}、{Cr13 型(M 不銹鋼)} {1Cr17（F 不銹鋼）} {1Cr18Ni9 和 1Cr18Ni9Ti（A 不銹鋼，無(wú)磁性）} {HT150、QT700-2 鑄鐵}、{ZG200-400 鑄鋼} 2.與普通碳素結(jié)構(gòu)鋼相比，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼有何優(yōu)點(diǎn)？ ①?gòu)?qiáng)度高于碳素結(jié)構(gòu)鋼，從而可降低結(jié)構(gòu)自重、節(jié)約鋼材（因?yàn)榧尤肓嗽?Mn）； ②具有足夠的塑性、韌性及良好的焊接性能（小于 0.2%C）； ③具有良好的耐蝕性和低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度（含碳量低、錳還能降低鋼的冷脆轉(zhuǎn)變溫度）。3.哪些鋼按化學(xué)成份編號(hào)，哪些鋼按力學(xué)性能編號(hào)？試分析原因。工程用鋼（碳素結(jié)構(gòu)剛、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼）、鑄鋼按力學(xué)性能編號(hào)。HT150（最低抗拉 強(qiáng)度）、QT700-2（最低抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率）鑄鐵、ZG200-400（最低屈服強(qiáng)度和最低抗拉 強(qiáng)度，MPa）。鑄鐵和鑄鋼強(qiáng)調(diào)其性能。此外，鑄鋼還可用化學(xué)成分表示。其他鋼一般按化 學(xué)成分編號(hào)。4.滲碳鋼、彈簧鋼、調(diào)質(zhì)鋼的回火各有何特點(diǎn)？ 滲碳鋼低溫回火；彈簧鋼中溫回火；調(diào)質(zhì)鋼高溫回火。5.試解釋下列現(xiàn)象：?高速鋼的鋼錠在使用前必須反復(fù)鍛造；?高速鋼熱鍛后必須 緩冷；?高速鋼淬火后必須進(jìn)行三次高溫回火。（1）高速鋼反復(fù)鍛造的目的：打碎萊氏體中的粗大碳化物。（2）淬透性好，而鍛造溫度在 A 區(qū)，相當(dāng)于 A 化，快冷會(huì)產(chǎn)生 M，故熱鍛后須緩冷。（3）三次高溫回火的主要目的是減少殘余奧氏體量，穩(wěn)定組織，并產(chǎn)生二次硬化（詳見 p.118）。6.刃具鋼、熱作模具鋼、冷作模具鋼和量具鋼在性能要求上有何不同？ 刃具鋼：高紅硬性；熱作模具鋼：導(dǎo)熱性好、抗熱疲勞性能；冷作模具鋼：高硬度、韌性（或 沖擊韌性）；量具：高的尺寸穩(wěn)定性。7.如果熱處理不當(dāng)，為什么量具在長(zhǎng)期的保存和使用過程中會(huì)發(fā)生尺寸變化？應(yīng)如何防止？ 內(nèi)應(yīng)力和殘余奧氏體。冷處理和低溫時(shí)效（120～150℃）可防止之。8.試述強(qiáng)化金屬材料的基本方法。（提示：四種。）固溶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化（或第二相強(qiáng)化）、細(xì)晶強(qiáng)化、加工硬化（或冷變形硬化、冷變形強(qiáng)化、形變強(qiáng)化）。9.試從合金化的角度分析：提高鋼的耐蝕性的基本途徑。（提示：電極電位，單相組織，鈍 化作用）提高基體電極電位，獲得均勻的單相組織，表面形成致密穩(wěn)定的鈍化膜。10.依據(jù)編號(hào)原則，判斷下列鋼鐵材料的類別，估算其主要的化學(xué)成份或力學(xué)性能。并對(duì)其 中高級(jí)優(yōu)質(zhì)者給予注明。主 要 A E 含 量（%）序號(hào) 牌 號(hào) 材 料 類 別平均 C% 或 力 學(xué) 性 能 備 注 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 9SiCr Q345-D GCr15 40Cr 65Mn 20Cr 60Si2Mn W18Cr4V 1Cr18Ni9Ti 5CrNiMo Cr12 45 3Cr13 3Cr2W8 CrWMn ZGMn13 W6Mo5Cr4V2 T10A 50CrVA 低合金工具鋼 低合金高強(qiáng)度鋼 高碳鉻軸承鋼 合金調(diào)質(zhì)鋼 彈簧鋼 合金滲碳鋼 合金彈簧鋼 高速鋼 A 不銹鋼 熱鍛磨具鋼 冷做磨具鋼 碳素調(diào)質(zhì)鋼 馬氏體不銹鋼 壓鑄模具用鋼 低合金工具剛 耐磨鋼 高速鋼 碳素工具鋼 合金彈簧鋼 0.9% 0.16% 1.0% 0.4% 0.65% 0.2% 0.6% 0.75% 0.1% 0.5% 2.2% 0.45% 0.3% 0.3% 1% 1.2% 0.85% 1% 0.5% 1%Si;1%Cr 否 否 1.5%Cr 1%Cr 0.9%~1.2%Mn 1%Cr 2%Si;1%Mn 18%W;4%Cr;1%V 18%Cr;9%Ni;1%Ti 是 否 否 否 否 否 否 否 12%Cr 否 否 13%Cr 2%Cr;8%W;1%V 1%Cr;1%W;1%Mn 13%Mn 6%W;5%Mo;4%Cr;2%V 否 否 否 否 否 是 是 20 ZG200-400 鑄鋼 最低屈服強(qiáng)度 200MPa；最低抗 拉強(qiáng)度 400MPa 11.現(xiàn)有下列牌號(hào)的鋼： ①20CrMnTi； ②W18Cr4V； ③5CrNiMo； ④60Si2Mn； ⑤Q345； ⑥1Cr13； ⑦40Cr； ⑧1Cr18Ni9Ti； ⑨GCr15； ⑩Cr12MoV。請(qǐng)按下列用途，選用上述鋼號(hào)： ?制造普通車床的齒輪，應(yīng)選用（40Cr）；?制造汽車板簧應(yīng)選用（60Si2Mn）； ?制造滾動(dòng)軸承應(yīng)選用（GCr15）； ?制造大橋桁架應(yīng)選用（Q345）； ?制造盤形銑刀應(yīng)選用（W18Cr4V）； ?制造大尺寸冷作模具應(yīng)選用（Cr12MoV）； ?制造熱鍛模鋼應(yīng)選用（5CrNiMo）； ?制造重載變速齒輪應(yīng)選用（20CrMnTi）； ?制造手術(shù)刀應(yīng)選用（1Cr13）； ?制造耐熱（或耐酸）罐體應(yīng)選用（1Cr18Ni9Ti）。12.制造下列零件，請(qǐng)選擇材料（具體牌號(hào)），并擬定其加工路線：(1)沙發(fā)螺旋彈簧 材料：65Mn 加工路線：冷卷成型 去應(yīng)力退火（250~300 度）(2)汽車板簧（輕型卡車的彈簧鋼板）材料：60Si2Mn 加工路線：下料 鍛造 淬火+中回 噴丸(3)連桿、主軸、普通齒輪 材料：45 鋼 加工路線：下料 鍛造 退火 粗加工 調(diào)質(zhì) 精加工 表面淬火+低回 噴丸 磨削(4)普通車床變速齒輪 材料：45 鋼；40Cr 表面淬火 加工路線：下料 鍛造 退火 粗加工 調(diào)質(zhì) 精加工 表面淬火+低回 噴丸 磨削(5)重載變速齒輪 材料：20Cr 滲碳 20CrMnTi 加工路線：下料 鍛造 正火 機(jī)加工 滲碳 淬火+低回 噴丸 磨削(6)銑刀、齒輪滾刀 材料：高速鋼（W18Cr4V;W6Mo5;Cr4V2）加工路線：下料 鍛造 球化退火 機(jī)加工 淬火 三次高溫回火 磨削(7)銼刀 材料：T12;T13 加工路線：下料 鍛造 正火 球化退火 機(jī)加工 淬火 低回 校直(8)鏨子 材料：T7;T8 加工路線：下料 鍛造 淬火 中回 刃磨(9)精密量具 材料：GCr15 加工路線：下料 鍛造 正火 球化退火 機(jī)加工 淬火 冷處理 低回 時(shí)效處理 磨削 第七章 鑄鐵 1 鑄鐵中 C 的主要存在形式有哪兩種？據(jù)此，鑄鐵可分為幾種？ 答：游離態(tài)石墨，化合態(tài)滲碳體； 灰口鑄鐵，白口鑄鐵，麻口鑄鐵 2 影響鑄鐵石墨化的主要因素是什么？鑄鐵中 C、Si 的含量范圍是什么？ 答：化學(xué)成分和冷卻速度； C 的含量大于 2.11%，Si 的含量大于 1.2%小于 3.0% 3 決定鑄鐵力學(xué)性能的兩大因素是什么？ 答：基體組織和石墨形態(tài)及其分布 4 HT300、QT600-

3、KTH300-06 分別表示什么意思？ 答：HT300 表示普通灰鑄鐵，最低抗拉強(qiáng)度值為 300MPa QT600-3 表示球墨鑄鐵，最低抗拉強(qiáng)度值為 600MPa，最低伸長(zhǎng)率為 3% KTH300-06 表示墨心可鍛鑄鐵，最低抗拉強(qiáng)度值為 300MPa，最低伸長(zhǎng)率為 6% 5 灰鑄鐵可否進(jìn)行表面淬火？若能，其目的是什么？ 答：能，目的是提高其耐磨性 6 依據(jù)石墨的形態(tài)，鑄鐵可分為哪幾種？可鍛鑄鐵可以鍛造否？ 答：四種，分別為灰鑄鐵（HT），可鍛鑄鐵（KT），球墨鑄鐵（QT），蠕墨鑄鐵（RuT）； 可鍛鑄鐵不可以進(jìn)行鍛造