《机械工程材料》
条件屈服强度s 0.2—残余塑变为0.2%时的应力。
疲劳强度s -1—无数次交变应力作用下不发生破坏的最大应力。
⑶ 塑性：材料断裂前承受最大塑性变形的能力。指标为d、y。
⑷ 硬度：材料抵抗局部塑性变形的能力。指标为HB、HRC。
⑸ 冲击韧性：材料抵抗冲击破坏的能力。指标为αk.材料的使用温度应在冷脆转变温度以上。
⑹ 断裂韧性：材料抵抗内部裂纹扩展的能力。指标为K1C。
2、化学性能
⑴ 耐蚀性：材料在介质中抵抗腐蚀的能力。
⑵ 抗氧化性：材料在高温下抵抗氧化作用的能力。
3、耐磨性：材料抵抗磨损的能力。
㈡ 工艺性能
1、铸造性能：液态金属的流动性、填充性、收缩率、偏析倾向。
2、锻造性能：成型性与变形抗力。
3、切削性能：对刀具的磨损、断屑能力及导热性。
4、焊接性能：产生焊接缺陷的倾向。
5、热处理性能：淬透性、耐回火性、二次硬化、回火脆性。
二、晶体结构
㈠ 纯金属的晶体结构
1、理想金属
⑴ 晶体：原子呈规则排列的固体。
晶格：表示原子排列规律的空间格架。
晶胞：晶格中代表原子排列规律的最小几何单元.
⑵ 三种常见纯金属的晶体结构
⑶ 立方晶系的晶面指数和晶向指数
①晶面指数：晶面三坐标截距值倒数取整加( )
②晶向指数：晶向上任一点坐标值取整加 [ ]
立方晶系常见的晶面和晶向
⑷ 晶面族与晶向族
指数不同但原子排列完全相同的
晶面或晶向。
⑸密排面和密排方向 ——同滑移面与滑移方向
在立方晶系中，指数相同的晶面与晶向相互垂直。
2、实际金属
⑴ 多晶体结构：由多晶粒组成的晶体结构。
晶粒：组成金属的方位不同、外形不规则的小晶体.
晶界：晶粒之间的交界面。
⑵ 晶体缺陷—晶格不完整的部位
① 点缺陷
空位：晶格中的空结点。
间隙原子：挤进晶格间隙中的原子。
置换原子：取代原来原子位置的外来原子。
② 线缺陷——位错
晶格中一部分晶体相对另一部分晶体沿某一晶面发生局部滑移, 滑移面上滑移区与未滑移区的交接线.
③ 面缺陷——晶界和亚晶界
亚晶粒：组成晶粒的尺寸很小、位向差也很小的小晶块。亚晶界：亚晶粒之间的交界面。
④ 晶界的特点：
原子排列不规则;阻碍位错运动;熔点低;耐蚀性低;产生内吸附;是相变的优先形核部位。
金属的晶粒越细，晶界总面积越大，位错障碍越多;需要协调的具有不同位向的晶粒越多，使得金属塑性变形的抗力越高。
晶粒越细，单位体积内同时参与变形的晶粒数目越多,变形越均匀，在断裂前将发生较大塑性变形。强度和塑性同时增加，在断裂前消耗的功大，因而韧性也好.
细晶强化：通过细化晶粒来提高强度、硬度和塑性、韧性的方法。
㈡ 合金的晶体结构
合金：由两种或两种以上元素组成的具有金属特性的物质。如碳钢、合金钢、铸铁、有色合金。
相：金属或合金中凡成分相同、结构相同，并与其他部分有界面分开的均匀组成部分。
1、固溶体：与组成元素之一的晶体结构相同的固相.
⑴ 置换固溶体：溶质原子占据溶剂晶格结点位置形成的固溶体。多为金属元素之间形成的固溶体。
⑵ 间隙固溶体：溶质原子处于溶剂晶格间隙所形成的固溶体。
为过渡族金属元素与小原子半径非金属元素组成。
铁素体：碳在a-Fe中的固溶体。
奥氏体：碳在g-Fe中的固溶体。
马氏体：碳在a-Fe中的过饱和固溶体。
固溶强化：随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。
马氏体的硬度主要取决于其含碳量，并随含碳量增加而提高。
⑵ 金属化合物：与组成元素晶体结构均不相同的固相.
① 正常价化合物 如Mg2Si
② 电子化合物 如Cu3Sn
③ 间隙化合物：由过度族元素与C、N、H、B等小原子半径的非金属元素组成。
分为结构简单的间隙相和复杂结构的间隙化合物。
强碳化物形成元素：Ti、Nb、V 如TiC、VC
中碳化物形成元素：W、Mo、Cr 如Cr23C6
弱碳化物形成元素：Mn、Fe 如Fe3C
⑶ 性能比较：强度：固溶体>纯金属
硬度：化合物>固溶体>纯金属
塑性：化合物<固溶体<纯金属
⑷ 金属化合物形态对性能的影响
① 基体、晶界网状：强韧性低
② 晶内片状：强硬度提高，塑韧性降低
③ 颗粒状：
弥散强化：第二相颗粒越细，数量越多，分布越均匀,合金的强度、硬度越高，塑韧性略有下降的现象。
⑸ 固溶体与化合物的区别：①结构;②性能;③表达方式
· 合金元素在钢中的作用
1、强化铁素体;
2、形成化合物——第二相强化
3、扩大(C,Mn,Ni,Co)或缩小(Cr,Si,W,Mo)A相区
4、使S、E点左移
5、影响A化
6、溶于A(除Co外), 使C曲线右移, Vk减小, 淬透性提高.
7、除Co、Al外，使Ms、Mf点下降。
8、提高耐回火性(淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力)
9、产生二次硬化(含高W、Mo、Cr、V钢淬火后回火时，由于析出细小弥散的特殊碳化物及回火冷却时A’转变为M回，使硬度不仅不下降，反而升高的现象)
10、防止第二类回火脆性：W、Mo
(回火脆性 ：淬火钢在某些温度范围内回火时，出现的冲击韧性下降的现象。)
三、组织
㈠ 纯金属的组织
1、结晶：金属由液态转变为晶体的过程
⑴ 结晶的条件——过冷：在理论结晶温度以下发生结晶的现象。
过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差。
⑵ 结晶的基本过程——晶核形成与晶核长大
形核——自发形核与非自发形核
长大——均匀长大与树枝状长大
⑶ 结晶晶粒度控制方法：①增加过冷度;②变质处理;③机械振动、搅拌
2、纯金属中的固态转变
同素异构转变：物质在固态下晶体结构随温度而发生变化的现象。
固态转变的特点：①形核部位特殊;②过冷倾向大;③伴随着体积变化。
3、再结晶
⑴再结晶条件：冷塑性变形
⑵加热时的变化：回复→再结晶→晶粒长大
再结晶：冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程.再结晶不是相变过程。
⑶ 再结晶温度：发生再结晶的最低温度。
纯金属的最低再结晶温度T再»0.4T熔
⑷ 影响再结晶晶粒度的因素：①加热温度和时间;
②预先变形程度
4、塑性变形：
金属塑性变形方式：滑移和孪生
⑴ 滑移的特点：
①只能在切应力的作用下发生;
②沿密排面和密排方向发生;
③位移量是原子间距整数倍;
④伴随着转动
滑移的机理：通过位错运动实现。
孪生特点：
①孪生使晶格位向发生改变;②所需切应力比滑移大得多，变形速度极快，接近于声速;③孪生时相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距。
⑵ 冷热加工：以再结晶温度划分
① 冷加工组织：晶粒被拉长压扁、亚结构细化、
织构：变形量大时，大部分晶粒的某一位向与外力趋于一致的现象。
加工硬化： 随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。
冷加工使内应力增加，耐蚀性下降，r提高。
② 热加工：形成纤维组织、带状组织
纤维组织使热加工金属产生各向异性，加工零件时应考虑使流线方向与拉应力方向一致。
㈡ 合金的组织
1、相图
匀晶L®a 共晶L®a+b 共析 g®a+b 包晶L+a®b
杠杆定律：只适用于两相区。
枝晶偏析：在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象。
2、合金中的固态相变
⑴ 固溶体转变：A®F
⑵ 共析转变：A®P(F+Fe3C)
⑶ 二次析出：A®Fe3CⅡ
⑷ 奥氏体化
⑸ 过冷奥氏体转变
⑹ 固溶处理+时效：
固溶处理是指将合金加热到固溶线以上，保温并淬火后获得过饱和的单相固溶体组织的处理。
时效是指将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温度保温，以析出弥散强化相的热处理。
3、铁碳合金相图
点：符号、成分、温度
典型合金的结晶过程(以共析钢为例)
杠杆定律的应用