机械工程材料复习总结报告.doc

机械零件的失效分析 1.低碳钢在拉应力作用下的变形过程分：弹性变形、屈服塑性变形、均匀塑性变形、不均匀集中塑性变形。 2.静载性能指标：①刚度（零件在受力时抵抗弹性变形的能力）以弹性模量E或切边模量G来表征。②强度（材料抵抗变形或断裂的能力）。③塑性（材料断裂前发生塑性变形的能力）。 3.过量变形失效：①过量弹性变形是由零件的刚度不足引起的。②过量塑性变形由过载或材料本身抵抗塑性变形的能力不够引起，以σp,σe,σs衡量。 4.断裂分为韧性断裂（断裂前发生明显宏观塑性变形，断口为杯形，呈灰色纤维状）及脆性断裂（断裂前不发生塑性变形，断口齐平，由无数发亮的小平面组成），断裂过程包含裂纹形成和扩展两个阶段。 5.材料韧性的力学性能有：冲击韧、（材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力）及断裂韧性Кic(评定材料抵抗脆性断裂的力学指标）。 6.低温脆性：材料的冲击吸收功随实验温度降低而降低，当试验温度低于Тk（称为韧脆转变温度）时，冲击吸收功明显降低，材料由韧性状态变为脆性状态的现象。 7.疲劳断裂：零件在这种交变载荷下经较长时间的工作而发生断裂的现象。疲劳断裂过程经历裂纹形成、扩展和最后断裂三个阶段，即疲劳源区、疲劳裂纹扩展区最后断裂区。 8.疲劳极限σr：即使循环无限多次也不会发生疲劳断裂。随着温度T的升高，σr的值下降。 9.磨损失效：粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损、麻点磨损（接触疲劳）。防止材料磨损措施：①粘着磨损：合理选择配对材料；采用表面处理减小摩擦系数或提高表面硬度：减小接触压应力；减小表面粗糙度值。②磨粒磨损：选用高硬度材料；采用表面处理和表面加工硬化等提高表面硬度以提高耐磨性。③腐蚀磨损：提高材料表面硬度，表面处理如渗碳、渗氮、蒸汽处理，形成致密氧化层。④接触疲劳：提高材料硬度，提高材料纯净度；增加硬化层深度，减小表面粗糙度；提高润滑油粘度均可减缓磨损失效。 10.腐蚀（材料表面和周围介质发生化学反应或电化学反应所引起的表面损伤现象）分为化学腐蚀和电化学腐蚀。改善零件腐蚀应力的措施：①对于抗氧化，选择抗氧化材料；表面涂层处理②对于抗电化学腐蚀，选耐蚀材料；表面涂层；电化学保护法；加缓蚀剂以降低电解质的腐蚀性③对于抗应力腐蚀，减小应力集中；进行去应力退火；选对工作介质不敏感材料；改变介质材料。 11.高温对金属力学性能的影响：①高温下材料的强度σ随温度上升而降低②高温下材料的强度σ随加载时间的延长而降低。 材料在长时间的恒温、恒应力作用下缓慢发生塑性变形的现象称为蠕变。蠕变极限是高温长期载荷作用下材料对塑性的抗力指标；持久强度是材料在高温长期载荷作用下抵抗断裂的能力。 第二章 碳钢 1.钢中五大常规元素：碳、硅、锰、硫、磷，其对钢的影响如下：①硅和锰均会形成钢中的夹杂物，对刚性能不利。②硫会引起热脆（指钢材在高温扎制时，奥氏体晶界上的共晶体熔化，使钢材变脆，沿奥氏体晶界开裂的现象）和夹杂，磷固溶于铁素体会有很强的固溶强化作用，但会强烈的降低钢的塑性及韧性，使钢发生偏析，降低钢的焊接性能，特别是引起冷脆（低温下变脆）③氢对焊接性能不利，引起氢脆。④溶于铁素体产生应变时效。 2.碳钢分类：①普通碳素结构钢：Q235的焊接性能好，塑韧性好，有一定强度，屈服点为235ΜΡa ②优质碳素结构钢：45钢 碳含量为0.45％ （淬火+高温回火）综合性能好，σ、δ、αk较高，退火后硬度为197HBW 65钢 碳含量为0.65％（淬火+高温回火） 具有高弹性极限，可做弹簧，退火后硬度为229HBW ③碳素工具钢 T8 碳含量为0.8％ 淬火+低温回火， 具有高硬度、高耐磨性 δ、αk降低，淬火后硬度为62HRC回火后为60—62HRC 第三章 共析钢奥氏体形成的过程①奥氏体晶核的形成，②奥氏体的长大③残留渗碳体的溶解④奥氏体成分的均匀化。 马氏体的转变：马氏体是碳在α—Fe中的过饱和固溶体具有体心立方结构大量碳原子的过饱和，造成碳原子排列发生畸变，长生较大内应力，因此马氏体具有高的硬度和强度。 钢的热处理：包括退火、正火、淬火、回火。 钢的退火：①完全退火（亚共析钢）：改善组织、细化晶粒、降低硬度、改善切削加工性（ZG铸造毛胚，铸造过热60钢胚）②球化退火（共析或过共析）：降低硬度，改善切削加工性为淬火做准备（使片状Fe3C和Fe3CⅡ发生球化，用具有片Fe3C的T12钢③去应力退火（冷却压件）消除残余应力，防止零件产生裂纹开裂变形组织不发生明显变化（冷却后的15钢）④再结晶退火：使铸件成分均匀和消除加工硬化（经冷轧后的15钢要求降低硬度）。 正火：冷却速度快使组织更细，细化组织适当提高硬度，普通结构件做最总热处理，低、中碳钢做预先热处理，改善切削加工性，用于过共析钢，消除网状Fe3C有利于球化退火的进行。 淬