机械工程材料与成型技术复习重点考点总结(河南科技学院 刘贯军)

第一章：

1.bcc fcc hcp

2.金属晶体的各向异性原子的排列密度不同，结合力的大小也不一样，在不同方向上的性能不同

3.合金的晶体结构固溶体和金属化合物

4.组织的概念：宏观组织和显微组织（铁素体）（铁素体+珠光体）（珠光体）（珠光体+二次渗碳体）

5.布氏硬度\HB（软材料）洛氏硬度\HRB（软材料）HRC（硬材料）

6.陶瓷材料的结构：晶体相（主）、玻璃相和气相

第二章：

1.过冷现象：液态金属冷却至理论结晶温度以下的某个温度时才开始结晶的现象

2.行核方式：自发行核和非自发行核

3.纯铁的不同温度下的结构的转变：<912 912~1394 1394~1538

4.铸态金属晶粒的细化：通过适当增大金属的过冷度，增大成核速率；

在液体金属中加入孕育剂或变质剂进行变质处理；

在金属结晶的过程中采用振动的方式，获得更多的结晶核心；

将正在结晶的金属置于一个交变电磁场中，使液态金属翻滚起来，以增加结晶核心

5.共晶反应：一种液相在恒温下同时结晶出两种固相的反应

共析反应：一种固相转变成完全不同的两种固相的反应

6.铁碳合金基本相：铁素体（F）、奥氏体（A）、渗碳体

基本组织：珠光体（P）、莱氏体（Ld）

第三章：

1.过冷奥氏体的等温转变：珠光体型转变（高）、贝氏体型转变（中）、马氏体型转变（低）

2.钢的热处理工艺：完全退火：在退火过程中进行完全重结晶；

等温退火：使奥氏体转变为珠光体组织；

再结晶退火：消除加工硬化

3.正火：得到较细珠光体组织

4.淬火钢在回火时组织和性能的变化：马氏体的分解（100~250）

残余奥氏体的分解（200~300）

回火屈氏体的形成（250~400）

渗碳体的聚集长大（>400）

5.回火的方法：中稳回火（350~500）得到回火屈氏体

高温回火（500~650）得到回火索氏体

6.钢的渗碳：提高表层硬度：淬火+低温回火

7.钢的渗氮不需热处理

第四章：

1.电镀刷与电镀的区别：两者的原理相同，只是各自的使用工具不同

2.物理气相沉积：真空蒸镀、溅射镀膜、离子镀膜

3.化学气相沉积：通过化学反应产生的化合物镀于物体表面

第五章：

1、在铁碳合金中，碳质量分数大于0.02%，小于2.11%的合金称为钢。Mn、Si、P、S、C

共同被称为钢铁中的五大元素。Mn、Si为有益元素,也称为合金元素

2、P在钢中全部溶于铁素体，导致钢在室温时的塑性、韧性急剧降低，这种脆化现象称为冷脆性。P、S常被称为钢铁中的杂质。

3、合金钢按正火或铸造状态的组织类型可分为贝氏体钢、马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢和莱氏体钢。按用途分为合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢。

4、碳质量分数字幕为Wc

5、低合金高强度结构钢

（1）用途：普通低合金高强度结构钢主要用来制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、压力容器、石油管道、大型钢架结构及农业机械等。

（2）性能特点：1强度高，塑性韧性好；2焊接性能好；3冷热压力加工性能好；4耐蚀性好。

6、合金工具钢一般用于制造刀具、模具、量具等。按用途分为刃具钢、模具钢和量具钢。

7、合金刃具钢用来制造金属切削刀具，如车刀钻头等。性能要求：1高硬度；2高耐磨性;3高红硬性；4足够的强度、塑性和韧性。刃具钢有两类：低合金刃具钢，用于低速切削，工作温度低于300度；高速钢，用于高速切削，工作温度600度。

8、低合金刃具钢的典型牌号为9SiCr和CrWMn。高速钢主要有两种：一种为W系W18Cr4V 钢，另一种为W—Mo系钢。前者的热硬性高，过热倾向小;后者的耐磨性、热塑性和韧性较好

9、低合金刃具钢是过析钢，一般采用球化退火作为预先热处理，目的是降低硬度，改善切削性能，并为淬火做准备。使用状态下的组织为回火马氏体+颗粒状碳化物+少量残余奥氏体

10、高速钢的加工工艺路线：下料—锻造—球化退火—机加工—淬火+三次回火—喷砂—磨削加工

11、合金模具钢：专门用于制造各种模具的合金钢，分为冷作模具钢（工作温度200---300度）和热作模具钢（600度以上）

12、冷作模具钢用于制造使金属在冷态下变形的模具。如冷冲模、冷镦莫和拉丝模等; 热作主要用于制造将加热到再结晶温度以上的金属或液体金属压制成零件的模具，如热锻模、热压模等

13、冷作模具的磨损、变形和断裂是其主要失效形式。性能要求为1高硬度和高耐磨性，工作时保持锋利的刃口；2足够的强度和韧性，工作时不会崩裂或塌陷;3良好的工艺性能，如淬透性、切削加工性

14、热作模具在工作时承受很大的冲击载荷、强烈的摩擦和剧烈的冷热循环引起的热疲劳。要求性能为1高温下良好的综合力学性能2高的抗疲劳性能和抗氧化性3高的淬透性和良好的导热性4高的回火稳定性

15、塑料模具钢一般选用合金模具钢，有时还会选用渗碳钢。如45、40Cr

16、量具钢用于制造各种测量工具，如卡尺，千分尺等。量具在长期存放和使用中保证尺寸精度是对量具的最基本要求。引起量具精度降低的原因主要有：1、使用过程中与被测零件接触承受摩擦与冲击，易于发生磨损2、热处理后残余奥氏体转变成马氏体而引起体积膨胀，或者由于马氏体分解，正方度下降使体积收缩，或是由于残余应力的重新分布等原因使弹性变形部分地转化为塑性变形而引起尺寸变化。

17、性能要求为：1高的硬度和耐磨性2高的尺寸稳定性，热处理变形小3一定的韧性和特殊环境下的耐蚀性。可选用碳素工具钢（T10A、T12A钢）或低碳钢（如15、20钢）进行渗碳淬火加低温回火，也可用60、65Mn钢制造。

1、不锈钢是一般不锈钢和耐酸钢的总称。耐酸钢一般具有不锈性，而不锈钢不一定耐酸。

不锈钢要有1抗电化学腐蚀的能力2高强度、高硬度、高耐磨性3较好的加工工艺性能

2、保护金属免受电化学腐蚀原则：1使金属表面形成钝化膜2使金属在均匀的单相组织条件下使用3提高固溶体基体的电极电位4降低碳质量分数

3、不锈钢的分类是按高温（900—1100度）加热并在空气中冷却后钢的基体组织进行分类的：马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体—铁素体不锈钢和沉淀硬化不锈钢

4、马氏体不锈钢，只在氧化介质中耐蚀。采用完全退火或高温回火作预热处理，最终热处理为淬火+回火常见有1Cr13 2Cr3

5、铁素体不锈钢含碳量小于0.12%，，无磁性，可用于抗磁零件。

6、耐磨钢主要要求为要有很高的耐磨性和韧性。成分特点：1高碳，保证钢的耐磨性和强度，不得高于1.4% 2高猛，Mn是扩大γ相区的元素，与C配合，保证完全获得奥氏体组织，提高钢的加工硬化率和韧性，一般锰的质量分数为10%—14% 3一定量的Si，Si可以改善钢液的流动性，并起固溶强化作用，太高会引起开裂，一般为0.3%—0.8%

7、耐热钢是指在高温下具有的热化学稳定性和热强性的特殊钢。性能要求：1抗氧化性2热强性。耐热钢中不可缺少的合金元素为C、Si或Al，特别是Cr，他们的加入，提高了钢的抗氧化性，Cr还有利于热强性

8、根据热处理和组织的不同分为铁素体型、奥氏体型、马氏体型和沉淀硬化型四种。1铁素体耐热钢，常有0Cr13Al、1Cr17、2Cr25N钢，主要元素为Cr。强度不高，耐高温氧化。用于喷油嘴、燃烧室等。2奥氏体常见钢种有1Cr18Ni9Ti等。较多Ni，经固溶处理后组织为奥氏体。工作温度可达750—820度，用于制造一些比较重要的零件，如排气阀、炉用部件等。一般固溶处理提高其强度。3马氏体耐热钢常见钢种有1Cr13、4Cr11MoV等，制造600度以下受力较大的零件，如汽轮机叶片、转子、轮盘及紧固件等。4沉淀硬化型耐热钢，常见有0Cr17Ni7Al等，经固溶处理加时效后抗拉强度可超过1000MPa，是耐热钢中强度最高的一类钢。用于高温弹簧、膜片、燃气透平发动机部件等

1.渗碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢的用处和性能？

2.三次回火：为了减少残余奥氏体，降低钢的脆性和减少内应力；第一次回火剩15%~18%，第二次回火剩3%~5%，第三次回火剩1%~2%

3.影响石墨化的因素：温度、冷却速度和合金元素

4.铸铁的性能特点：优良的铸造性能；

良好的切削加工性

较好的耐磨性和减震性；

较低的缺口敏感性

铸钢

分类：（1）铸造碳素钢；（2）铸造合金钢

1.铸造碳素钢：

牌号：ZG（铸钢）数字（屈服强度——抗拉强度）成分：C SI Mn （s p）

牌号、用途

zg200-400机座、变速箱壳

zg230-450扎钢机架、车辆摇枕

zg270-500飞轮、气缸、齿轮、轴承箱

zg310-570联轴器、重载机架

zg340-640起重机齿轮、车轮

2.铸造合金钢（在铸造碳钢中加入mn si mo cr ni cu而得到）分类;铸造低价合金钢、铸造

高价合金钢

牌号：zg(铸钢)数字(碳质量分数的万分之一)元素(主要合金)

（1）铸造低价合金钢（c、mn、cr）

牌号、用途

Zg35mn中等载荷、较高载荷但冲击不大

Zg40mn齿轮（较高压力下承受冲击和摩擦的零件）

Zg50mn2高强度齿轮、碾盘（高应力、严重磨损）

Zg40cr高强齿轮、轴类

Zg35si mn mo齿轮、轴类、耐磨件（中高载、受摩擦）

（2）铸造高价合金钢

不锈钢（1cr13、zg2cr13、1cr18ni9）高速钢（w18cr4v）磨具钢（5 cr mn mo、5 cr ni mo）此类型钢合金元素质量分数10%以上，因此得名。耐磨、耐热、耐腐蚀、

注意;铸钢要经过退火或正火处理才能使用，目的是细化晶粒消除魏氏组织和铸造应力

铸造合金钢和型材合金钢的比较:铸造合金钢组织粗大、易产生缩孔、缩松、夹砂故力学性能相对较差。

铸铁

定义：碳质量分数大于2.11%的铁碳合金以及较多的si、mn、s、p

应用:机床床身、床头箱；发动机的汽缸体、缸套、活塞环、曲轴、凸轮轴；

1.铸铁的石墨化:铸铁中碳原子析出和形成石墨的过程

石墨化过程：

第一阶段：铸铁液体结晶出一次石墨（过共晶铸铁）在1154摄氏度下共晶反应形成共晶石

墨L c“→A E”+G（共晶）

第二阶段：在1154到738摄氏度内奥氏体析出二次石墨

第三阶段：在738摄氏度通过共析反应析出共析石墨 A E‘→F P‘+G（共析）

影响石墨化的因素：（1）温度和冷却速度：高温慢冷的条件下碳原子能充分扩散，通过按fe-g相图转变，碳以石墨的形式析出（2）合金元素：促进石墨化元素：c si al cu ni co （其中以c s i最为强烈）阻碍石墨化的元素cr w mo v mn和s，碳化物形成元素阻碍石墨化非碳化物形成元素促进石墨化，S能促进铸铁的白口化使力学性能和铸造性能恶化，一般都控制在0.15%以下

2.性能特点：优良的铸造性能；良好的切削加工型；较好的耐磨性和减震性；较低的缺口敏感性

3.铸铁按石墨化程度分类：

灰口铸铁，断口暗灰色(一二阶段充分，第三阶段有三种情况：珠光体+石墨、铁素体+珠光体+石墨、铁素体+石墨)

白口铸铁，断口银白色（三阶段全被抑制）硬而脆不易切削加工，长做炼钢原料

麻口铸铁，断口黑白相间的麻点组织介于灰口与白口之间，有不同程度的莱氏体，较大脆硬性工业上很少应用

4.铸铁按石墨晶体形态分类

（1）灰口铸铁：（生产中的有普通灰口铸铁和孕育灰口铸铁，价格便宜，占铸铁产量的80% 牌号：HT（灰铁）数字（最低抗拉强度）

成分：碳 2.5%-3.6% 硅 1.1%-2.5% 锰0.5%-1.4% 磷小于0.3% 硫小于0.15% 碳当量CE=W c+1/3W si碳当量应控制在共晶成分附近即CE约为4%

组织：钢基体和片状石墨，三种灰口铸铁中珠光体灰口铸铁强度最高应用最广

热处理：

①消除应力退火（人工时效）退火工艺：缓慢加热500-600摄氏度，保温4-8h后随炉冷至150-200摄氏度时出炉空冷

②改善切削加工性能退火退火工艺：加热850-900摄氏度，保温2-5h随炉冷至250-400是出炉空冷

③表面淬火淬火工艺：高频感应加热表面淬火、火焰表面加热淬火、激光加热表面淬火（2）球墨铸铁

生产方法：在铁液中同时加入一定的球化剂和孕育剂，球化剂（镁等）作用是使石墨球化，但球化剂的镁会强烈促进铸铁白口所以必须加入孕育剂（Wsi=75%的硅铁和硅钙合金）

牌号：QT（球铁）数字（最低拉伸强度）数字（最低延伸率）

成分：碳3.8%-4.0%硅2.0%-2.8%锰0.6%-0.8%磷小于0.1%硫小于0.04%

组织：金属基体+球状石墨以马氏体为基体的球墨铸铁具有高强度和高硬度；以等温淬火得到的下贝氏体为基体的球墨铸铁有优良的综合力学性能；铁素体为基体的球墨铸铁塑性最好；珠光体为基体的球墨铸铁是应用最广泛的球墨铸铁

热处理：

退火得到铁素体基体分为高温退火：原始铸态组织中存在自由渗碳体低温退火原始铸态组织中不存在自由渗碳体

正火增加珠光体数量细化基体组织提高强度和耐磨性分为高温正火（完全奥氏体化正火）低温正火（不完全奥氏体化正火）

由于球墨铸铁导热性差，正火后有较大内应力，故需进行应力退火

调质获得较高的综合力学性能如球墨铸铁连杆、曲轴处理工艺;加热到860-920摄氏度使基体完全奥氏体化，再用油淬获得马氏体组织，然后经过550-600摄氏度回火2-4h，最终组织为回火索氏体+球墨铸铁

等温淬火此工艺适合对力学性能要求高且外形较为复杂、热处理易变性与开裂的零件（3）蠕墨铸铁

生产方法：对一定成分的铁液经行蠕化处理（镁钛合金等，作用为促使石墨结晶成蠕虫状）和孕育处理（Wsi=75%的硅铁，作用为避免白口）

牌号：RuT（蠕铁）数字（最小抗拉强度）

成分：碳3.0%-4.0%硅2.0%-3.0%锰0.4%-0.8%磷小于0.08%硫小于0.04%

组织：蠕墨铸铁的组织为钢的基体上分布着蠕虫状的石墨，蠕虫状石墨为互不连接的短片状性能力学性能介于灰口铸铁和球墨铸铁之间，导热性和耐热疲劳强度比球墨铸铁好，加工工艺性比球墨铸铁好

用途：主要用于制造耐较高温度且经受热循环载荷的零件，或制作要求组织致密、强度较高形状复杂的零件

热处理：正火：增加珠光体提高强度和耐磨性退火：为了消除自由渗碳体或者是提高塑性（4）可锻铸铁

钢的基体上分布着团絮状石墨的一种铸铁

生产方法：白口铸铁经过石墨化退火得到黑心可锻铸铁（铁素体可锻铸铁）和珠光体可锻铸铁；白口铸铁经过脱碳处理得到白心可锻铸铁

牌号：KTH KTZ KTB（可锻黑心、珠光体、白心铸铁）数字（最低抗拉强度）数字（最

低延伸率）

性能与用途：

珠光体可锻铸铁具有高强度、硬度、和耐磨性但塑性、韧性较差，用于制作曲轴、连杆、齿轮等

铁素体可锻铸铁具有高强度、塑性和冲击韧度，主要用于制作受冲击和振动的铸件

注意由于可锻铸铁的生成过程是先浇铸成白口铸铁件，然后再退火成灰口组织，因此非常适合生产形状复杂的薄壁细小铸件如管接头和暖气片

（5）合金铸铁

1）耐磨铸铁

减磨铸铁：润滑条件下工作的耐摩铸铁。

抗磨铸铁：无润滑的干摩擦及扛摩粒摩损条件下工作的耐摩铸铁

2）耐热铸铁

3）耐蚀铸铁

提高耐蚀性的途径有：在铸铁中加入硅、铝、铬等元素使之在铸铁表面形成一层致密的保护膜；在铸铁中加入铬、硅、mo、cu、n、p等元素，提高铁素体的电极地位；通过合金化，获得单相基体组织，减少铸铁中的微电池。

铝、铝合金及其应用

分类：形变铝合金、铸造铝合金

热处理：

退火:再结晶退火、低温退火、均匀化退火；淬火（固溶处理）；时效；回归

（1）形变铝合金（al-mn al-mg合金）

1）防锈铝合金：LF油箱、油管、铆钉、及其他冷变形件

2）热处理强化铝合金

硬铝合金LY（al-cu-mg合金）分为低合金硬铝和高合金硬铝

超硬铝合金（al-cu-mg-si合金）飞机的大梁、起落架

锻造铝合金（al-cu-mg-si合金）

（2）铸造铝合金（ZL）

1）al-si系铸造铝合金

2）al-cu系铸造铝合金

3）al-mg系铸造铝合金

4）al-zn系铸造铝合金

铜、铜合金及其应用

1.性能特点：优异的物理化学特性；良好的加工性能；某些特殊力学性能；色泽美观

2.纯铜；常称紫铜，主要用于制作电导体及配置合金；工业纯铜常用于印刷电路、集成电路中

3.黄铜；（以锌为主要合金元素的铜合金）

普通黄铜用于制作散热器、垫圈、螺母等

特殊黄铜（铜锌合金中加入了pb、al、mn、sn、fe、ni、s i等，又称铅黄铜、铝黄铜、锰黄铜）

4.青铜（铜与除锌、镍之外的元素组成的合金）

5.白铜（铜与镍组成的合金）

镁、镁合金及其应用

1.变形镁合金（mg-mn mg-al-zn mg-zn-zr等系列）

2.铸造镁合金

热处理：铸造或锻造后直接人工时效、淬火（固溶处理）不时效、淬火+人工时效、退火

第九章：

1.合金的流动性（指液态合金本身的流动能力）越好，充型能力越强，便于浇铸薄而复杂的铸件

2.浇注位置：重要加工面朝下；

大平面朝下；

将面积较大的薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直或倾斜位置；

使厚的部分放在铸型分型面附近的上部或侧面

3.分型面的选择：简化工艺原则：尽量平直，避免曲面\减少分型面数量

方便操作原则：一般选取最大截面处\型腔及主要型芯位于下箱

保证精度原则：铸件全部或大部置于同一砂箱\尽量使加工的基准面与大部分的加工基准面放在分型面的同侧

4.合金铸造性能对铸件结构的要求：铸件的壁厚设计；

铸件壁的连接形式；

铸件加强筋的设计；

铸件结构应有利于减小应力和防止变形

第十章：

1.单晶体的塑性变形通常有（滑移）和（孪生）两种基本形式

2.加工硬化：随着变形程度的增加，金属的强度和硬度逐渐升高，而塑性和韧性降低的现象

3.自由锻件的加工工艺性：锻件结构上应避免锥面和斜面的结构；

锻件上应尽量避免加强筋、凸台、工字型截面或空间曲面；

锻件结构应避免截面尺寸的急剧变化

4.胎模锻造的特点（与自由锻造相比）：胎模锻件的形状和尺寸有模具保证，基本与工人的技术无关，操作简单；

胎模锻造的形状准确，尺寸精度较高，敷料少，加工余量小；

锻件在胎模内成型，组织致密，纤维分布符合性能要求

第十一章：

1.焊条选择原则？

2.焊接接头的组织与性能：焊缝区、熔合区、热影响区（过热区、正火区、部分相变区）

3.金属材料的可焊性：工艺可焊性：焊接接头产生工艺缺陷的倾向

使用可焊性：焊接接头的可靠性

第十五章：

1.机械零件的选择原则：使用性能原则；

工艺性能原则；

经济性原则；

可持续发展原则