材料工程基础讲稿
材料工程基础讲稿1
提高新一代燃气涡轮发动机的推重比，6070％需要依靠材料技术结构设计实现
掌握金属相变的基本规律，在学习中明确： 在什么条件下发生何种转变？ 转变以怎样的机构进行？得到何种相和组织？ 这种相和组织转变将带来何种物理、化学和力 学性能？ 怎样利用这种转变作为一种技术手段，得到预 期的使用性能。 即：探讨金属的成分－组织－性能之间的关系， 具有研究、设计新型金属材料，使用现有各种金属 材料和研究、设计热处理工艺的理论基础。
§1－2 金属固态相变的分类 金属固态相变的类型很多，常用的分类方法有： 1.按热力学分类 由相变前后热力学函数的变化，可将固态相变分为一级、二级及 三级相变。 相变时新母相化学位相等，但化学位的一级偏微商不等，称为一 级相变。设α为新相，β为母相， 则： , ,
包析转变 冷却时由两个固相合并为一个固相的反应称为包析 转变。
1： + → 2： + →
调幅分解 某些在高温下具有均匀单相固溶体组织的合金，冷却到某一温度 范围内时，可分解为两种结构与原固溶体结构相同但成分有明显差 别的微区转变——调幅分解。反应式： 1 2 。 特点:上坡扩散，均匀固溶体→不均匀固溶体。 有序化转变 固溶体中，各组元原子的相对位置由无序→有序的转变过程。
S , V, P T
S S ,V V 所以
2.按原子迁移情况分类 相变过程中原子迁移情况可将固态相变分为扩散性和无扩散性 相变两大类。 混合型相变 3.按相变方式分类 按相变方式可将相变分为有核相变和无核相变。 有核相变 通过形核－长大进行
2.不平衡转变 加热或冷却速度↑→平衡转变受到抑制，发生某些状态图上不能 反映的转变→不平衡或亚稳组织。 转变与状态图密切相关，根据合金状态图，可以判断可能发生那 些不平衡转变。 1)铁碳合金中的不平衡转变 由Fe-Fe3C状态图左下角可知，当A自高温缓慢冷却到GSE线以 下时，将从A→F或Fe3C。此时A中的碳将向S点靠拢。当达到S点 时→共析转变。但A从高温快速冷却，共析转变来不及进行，A将发 生一系列不平衡转变
材料工程基础 课程
材料工程基础课程材料工程基础是一门重要的学科，它介绍了材料的基本概念、分类、结构、性能以及在工程应用中的原理和方法。
本课程同时也涵盖了材料加工、热处理和表面处理等方面的知识。
以下是对材料工程基础课程的相关参考内容的介绍。
1. 材料的基本概念和分类- 材料的定义和基本属性，包括物理性质（密度、热胀、热导等）和力学性质（强度、韧性、模量等）。
- 材料分类的方法，如按组成分为金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料；按性能分为结构材料、功能材料和纳米材料等。
- 材料的结构层次，从原子、晶体、晶界、晶体缺陷和晶体生长等方面介绍材料的内部组织。
2. 材料的力学性能和工程应用- 强度和韧性的概念及其测试方法，如拉伸、压缩和弯曲等试验。
- 杨氏模量、屈服强度、延伸率和断裂韧性等力学性能参数的计算和应用。
- 材料的工程应用，如结构材料在建筑、航空航天和汽车等领域的使用；功能材料在光电、磁性和催化等方面的应用；纳米材料在电子、医学和能源领域的应用。
3. 材料加工和热处理- 材料加工的分类和基本原理，包括塑性变形（压力加工、拉伸加工）、切削加工和焊接等。
- 材料的热处理过程，如退火、淬火和回火等，以及其对材料性能的影响。
- 材料加工和热处理的实际应用，如金属铸造、挤压成型和表面改性等。
4. 材料的表面处理和腐蚀防护- 材料表面处理的方法和原理，如电镀、喷涂和化学气相沉积等。
- 腐蚀的基本概念和机理，以及防腐蚀的方法，如选材、防腐涂层和阳极保护等。
- 材料表面处理和腐蚀防护的实际应用，如船舶防腐、桥梁保养和化工设备涂层等。
5. 材料的失效和寿命预测- 材料失效的类型和机理，如疲劳、断裂和蠕变等。
- 材料寿命预测的基本方法，如可靠性分析和寿命试验等。
- 材料失效和寿命预测在工程设计和材料选择中的应用。
以上是对材料工程基础课程的相关参考内容的简要介绍。
通过学习这门课程，学生可以了解材料的基本概念和分类，掌握材料的力学性能和工程应用，了解材料加工和热处理过程，并学习材料的表面处理和腐蚀防护，同时掌握材料失效和寿命预测的相关知识。
材料工程基础讲稿20
平衡偏聚理论可以解释回火脆性的下列特征： ①脆化发生在一定温度范围； ②脆化程度随脆化时间的延长而增加； ③回火后的冷却速度有巨大影响； ④脆化过程具有可逆性； ⑤脆化主要是一种晶界现象，脆化断口是沿晶
断裂。 但是这个理论不能解释为什么钢中要同时存在
某些合金元素和杂质才会发生这种脆性。为此提出 了以下两点修正：
降低钢中杂质含量；用Al脱氧或加入Nb、V、Ti等元素细化A晶 粒；加入Mo、W等能减轻M回火脆性的合金元素；加入Cr、Si等以 调整发生M回火脆性的温度范围，ห้องสมุดไป่ตู้之避开所需的回火温度；采用 等温淬火代替淬火加低、中温回火。
2．回火脆性 某些成分的中碳合金结构钢在450～650℃回火较长时间或回火后
究了低、中碳钢的残余A分解后发现，产生TME时，总是伴随着残余 A的分解，在A板条间产生渗碳体薄膜，正是这种Fe3C薄膜导致了 TME。由于一般低、中碳钢淬火后主要形成板条M，残余A则存在于 板条M之间，因此分解而成的Fe3C也处于板条之间，其所造成的断 裂对于M而言是沿晶断裂，而对于原A而言则是穿晶断裂。如果M板 条间残余A是稳定的，将改善钢的韧性。如果回火时分解出碳化 物，则将降低韧性。有研究指出，某些合金结构钢板条间的残余A 在回火温度范围内回火时，也不一定全部分解，余下部分在随后的 受力过程中还可能进一步增加脆性。
材料工程基础讲稿5
P的断裂强度随片间距的减小而升高。当片间距大于 150nm时，片间距的改变对断面收缩率影响不大，小于 150nm亦即S时 ，断面收缩率随片间距的减小显著增加。
硬度与强度的升高是因为片间距减小时F与渗 碳体变薄，相界面增多，F中位错不易滑动，故使 塑变抗力升高。 在外力足够大时，位于F中心的位错源被开动 后，滑动的位错将受阻于渗碳体片，渗碳体及F片 愈厚，因受阻而塞积的位错也愈多，塞积的位错将 在渗碳体薄片中造成正应力，而使渗碳体片产生断 裂。片层愈薄，塞积的位错愈少，正应力也愈小， 愈不易引起开裂，必须提高外加作用力，才能使更 多的位错塞积在相界面一侧，造成足够的正应力使 渗碳体片产生断裂。当每一个渗碳体片断裂并连接 在一起时便发生整体脆断。
片间距的减小可以提高断裂抗力，不仅如此， 当渗碳体片很薄时，塞积的位错也可以切过渗碳体 薄片而不使之发生正断，引起切断，然后在正应力 的作用下裂纹不断发展，最后导致整体延性断裂。 片间距的减小可以提高塑性，这是因为渗碳体片很 薄时，在外力作用下可以滑移产生塑性变形，也可 以产生弯曲，致使塑性提高，在生产上也正是利用 这一特点，发展了一种极为有效的用于提高钢丝强 度的强化工艺——派登（Patenting）处理或称 铅浴处理 。
将高碳钢丝经铅浴等温处理 得到片间距极小的索氏体S 组织,然后利用薄渗碳体片可 以弯曲和产生塑性变形的特 性进行深度冷拔以增加F片 内的位错密度亦即细化由位 错缠结所组成的胞块，而使 强度得到显著提高。经派登 处理所能达到的强度是钢在 目前生产条件下所能获得的 最高强度。
2．球状P的力学性能 球状P的强度、硬度稍低，塑性较好。球状P的切削性好，对刀 具磨损小，冷挤压成型性也好，加热淬火时的变形、开裂倾向小， 因此，高碳钢在机加工和热处理前要求先进行球化处理得到球状 P。 3．亚共析钢的力学性能 亚共析钢的力学性能取决于F和P的相对量多少、P团大小、F晶 粒大小以及P片间距的大小。当P量少时，P对强度贡献不占主要地 位，此时强度的提高主要依靠F的晶粒尺寸的减小。P增加到一定数 量时，强度的提高主要依靠P片间距的减小。 塑性则随P量的增多而下降，随F晶粒的细化而升高。
材料工程基础
材料工程基础材料工程是一门研究材料的结构、性能、制备和应用的学科，它涉及到物质的内部构造和外部特性，对于现代工程技术的发展起着至关重要的作用。
在材料工程的学习过程中，我们需要了解材料的基本概念、分类、性能和应用等内容，这些知识将为我们日后的学习和工作打下坚实的基础。
首先，我们来谈谈材料的基本概念。
材料是构成各种物体的物质，它可以是金属、陶瓷、高分子材料、复合材料等。
材料的选择对于产品的性能和成本有着重要影响，因此了解不同材料的特性和适用范围是十分必要的。
其次，我们需要了解材料的分类。
根据材料的来源和组成，我们可以将材料分为金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料等。
而根据材料的性能和用途，我们又可以将材料分为结构材料、功能材料、先进材料等。
不同类别的材料具有不同的特性和应用领域，因此我们需要对其进行深入的了解和研究。
接下来，让我们来关注材料的性能。
材料的性能包括力学性能、物理性能、化学性能、热学性能等多个方面。
这些性能直接影响着材料的使用效果和寿命，因此我们需要通过实验和理论分析来了解材料的各项性能指标，以便更好地选择和应用材料。
最后，我们需要了解材料的应用。
材料广泛应用于工程技术、电子信息、航空航天、生物医药等领域，不同的应用领域对材料的性能和要求也不尽相同。
因此，我们需要结合实际需求，选择合适的材料并进行相应的加工和处理，以满足不同领域的需求。
综上所述，材料工程基础知识对于我们的学习和工作都具有重要意义。
通过深入学习和实践，我们能够更好地掌握材料工程的核心知识，为未来的发展奠定坚实的基础。
希望大家能够认真对待材料工程基础知识的学习，不断提升自己的专业能力，为社会发展做出更大的贡献。
《材料工程基础》课件——第八章 材料的连接
工件 接触引弧
钢焊条焊接钢材时的焊 接电弧
焊接电弧是在电极和工件间的气体介质中长时间放电的现象。 电弧引燃时，弧柱中充满了高温电离气体，发出大量的光和热
手工电弧焊的焊接过程
焊缝附近 基体金属
焊条
焊芯 药皮
电
电
弧
弧
熔化 焊缝
熔 渣 CO2↑ 保护熔池
手工电弧焊的优缺点
优点：设备简单，易于维护，使用灵活；适于多种 钢材和有色金属等，是应用最广泛的焊接方法。
熔炼焊剂：在熔炼炉中制备，成分均匀，适 于大量生产；
陶瓷焊剂：利用粉末冶金工艺制备，颗粒强 度低。
埋弧自动焊的特点
焊接质量高且稳定； 熔深大，节省焊接材料； 无弧光，无金属飞溅，焊接烟雾少； 自动化操作，生产效率高。 设备昂贵，工艺复杂，适于长的直线焊缝和圆筒形
工件的纵、环焊缝的批量生产。
栓接
由头部和螺杆（带有外螺纹的圆柱体）两部分组成的一类 紧固件，需与螺母配合，用于紧固连接两个带有通孔的零 件。 这种连接形式就称为螺栓连接，即栓接。如把螺母从 螺栓上旋下，又可以
使这两个零件分开， 故螺栓连接是属于可 拆卸连接。
焊接
焊接是一种永久性连接金属材料的工艺方法。焊接 过程的实质是用加热或加压等手段，借助于金属原 子的结合与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连 接起来。
硬钎焊
硬钎焊是指使用的钎料熔点高于480℃的钎焊。其主 要加热方式有：火焰加热、电阻加热、感应加热、 炉内加热、盐浴加热等。软钎焊的接头强度不高 （＞800MPa）。
硬钎焊所用的钎剂主要有：硼砂、硼酸和氟化物等。 硬钎料主要用于钎焊受力大，工作温度较高的工件。
钎焊接头的形成过程
钎焊接头的形成包括两个过程： ⑴ 钎料熔化和流入、填充接头间歇形成钎料充满焊缝
材料工程基础讲稿13
裂对于M而言是沿晶断裂，而对于原A而言则是穿晶断裂。如果M板
W18Cr4V高速钢经1280℃淬火再经不同温度回火后的硬度变化 为：回火温度高于150℃时，由于θ 碳化物的析出，聚集与长大， 硬度不断下降。当回火温度超过300～400℃时，硬度重新回升，在 550℃左右达到最高点。 随回火温度的进一步升高，硬度又下降 ，称为过时效。
W18Cr4V高速钢
2）产生二次硬化的原因： 随回火温度的升高θ 碳化物重新溶入α 基体，由于淬火钢中 含有足够量的Mo、W、V、Nb、Ti、Cr等合金元素，将通过这些合 金元素的富集、形核而析出在高温下较θ 碳化物更为稳定的M2C 及MC合金碳化物。 这类碳化物呈极细丝状（直径1～3nm，长度10～30nm），与 α 相保持共格，引起晶格畸变，产生畸变强化； 由晶格畸变诱发α 相中产生高密度位错，引起位错强化； 同时这类M2C及MC合金碳化物弥散细小，引起弥散强化。 当回火温度过高时，这些极细的M2C及MC合金碳化物也会聚 集粗化，使硬度下降，在回火温度－硬度曲线上出现极大值。 因此，二次硬化本质上是一种共格析出的合金碳化物的弥散 强化。合金碳化物越稳定细小，强化效果内应力(由马氏体相变 和急冷所引起),没有得到充 分的消除。
弹簧钢一般在300～ 400℃(或稍高之间回火。
0.82%C
含C量较高时， 低温回火时由 于脆性大，拉 伸实验时试样 发生早期脆断， 因此测不出强 度值。
综上所述，低碳钢淬火成低碳M后不经回火或经低温回火均 可获得很好的综合力学性能。这也是近年来低碳A获得广泛应用 的原因所在。但应指出，由于低碳钢Ms点高，即使未进行低温回 火，实际上也已发生了自回火。但一般为了降低淬火应力，在淬 成低碳马氏体后常再进行一次低温回火。 中碳钢经中温回火可以获得良好的综合力学性能。所以，用 中温回火得到回火T组织的“硬调质”的性能比淬火加高温回火 得到回火S组织的调质性能要好。 高碳钢采用完全淬火时，如回火温度低于300℃，则仍处于 脆性状态；如高于300℃，则所得综合性能并不比低碳M经低温 回火好。故高碳钢一般采用不完全淬火，使溶入A中的碳仅0.5% 左右，淬火后在低温回火下使用以获得高的硬度。提高钢的碳含 量只是为了增加碳化物的数量以提高耐磨性以及细化A晶粒。
工程材料与机械制造基础讲稿
工程材料与机械制造基础讲稿1. 引言工程材料是指在机械制造和工程领域中所使用的各种材料。
它们具有一些特定的物理和化学性质，能够满足不同工程应用的要求。
机械制造是指通过机械设备和工具对材料进行加工和制造的过程。
机械制造与工程材料密切相关，合理选择和使用工程材料对机械制造具有重要的影响。
2. 常用工程材料2.1 金属材料金属材料是指由金属元素组成的材料。
金属材料具有良好的导电性和热传导性，因此在电子、电器、汽车、航空航天等领域广泛应用。
常见的金属材料包括钢铁、铜、铝等。
不同金属材料具有不同的物理和机械性质，例如钢铁具有高强度和硬度，铝具有较低的密度和良好的耐腐蚀性。
2.2 非金属材料非金属材料是指不包含金属元素的材料。
非金属材料具有一些特殊的性质，例如绝缘性能、高耐热性等。
常见的非金属材料包括塑料、陶瓷和复合材料等。
塑料具有良好的可塑性和绝缘性能，广泛应用于包装、建筑和电子等行业。
陶瓷具有高强度、高硬度和高耐热性，常用于制作耐磨、耐高温的零部件。
复合材料由多种材料的组合构成，具有优秀的综合性能，例如碳纤维复合材料在航空航天和汽车领域有广泛应用。
3. 工程材料的选择原则3.1 强度和刚度在机械制造中，通常会对材料的强度和刚度有要求。
强度是材料抵抗变形和破坏的能力，刚度是材料抵抗变形的能力。
因此，在选择工程材料时，需要考虑工件所承受的载荷和应力情况，选择具有足够强度和刚度的材料。
3.2 密度和重量对于一些重量敏感的应用，例如汽车和航空器，需要选择密度较低的材料，以减轻整体重量。
同时，还需要考虑材料的强度和刚度，确保结构的安全性。
铝是一种密度较低且强度较高的材料，因此在航空航天领域有广泛应用。
3.3 耐腐蚀性某些工程材料需要具有良好的耐腐蚀性能，以应对恶劣的工作环境。
例如，在化工行业和海洋工程中，常使用具有良好耐腐蚀性的材料，例如不锈钢和镍基合金。
3.4 温度稳定性在一些高温或低温应用中，工程材料需要具有良好的温度稳定性。