第一篇 金属材料的基本知识
第一章 金属材料的主要性能
1、金属材料的力学性能：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等。
2、金属材料拉伸试验可分为五个阶段：①弹性变形阶段，②屈服阶段，③均匀塑性变形阶段（强化阶段），④缩颈，⑤断裂。 3、应力：ζ= 应变：ε=
4、强度：金属材料在理的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。 5、屈服点：拉伸试样产生屈服是的应力。
6、 ：没有明显屈服现象的金属材料的屈服点，即该材料试样产生0.2%塑性变形时的应力。
7、抗拉强度：金属材料在拉断前所承受的最大应力。
8、塑性：金属材料在力的作用下，产生不可逆永久变形的能力。常用的塑性指标是伸长率δ和断面收缩率ψ。
9、伸长率：δ= 断面收缩率：ψ=
10硬度：金属材料表面抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕、划痕的能力。硬度直接影响金属材料的耐磨性。
11常用的硬度计：①布氏硬度计(HB) ②洛式硬度计(HR)
12 布氏硬度法：测试值较稳定，准确度较洛氏法高.缺点是测量费时，且压痕
较大，不适用于成品检验。
13洛氏硬度法：测试简便、迅速，因压痕小、不损伤零件，可用于成品检验。其缺点是测得的硬度值重复性较差，需在不同部位测量数次。
14、韧性：金属材料断裂前吸收的变形能量的能力。常用指标为：冲击韧度 15、冲击值的大小与很多因素有关。它不仅受式样形状、表面粗糙度及内部组织的影响，还与试验时的环境温度有关。
16、疲劳断裂：承受循环应力的零件在工作一定时间后，有时突然发生断裂，而其所承受的应力往往低于该金属的屈服点，这种断裂称为疲劳断裂。 17、疲劳强度（）：金属材料在某应力值下可经受无数次应力循环仍不发生疲劳断裂，此应力值称为疲劳强度。
第二章 铁碳合金
1、过冷：实际结晶温度低于理论结晶温度（平衡结晶温度）的现象。 2、过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。
3、液态金属的结晶过程是遵循“晶核不断形成和长大”这个结晶基本规律进行的。晶核分为自身晶核和外来晶核。。
4、同一金属成分，晶粒越细，其强度硬度越高，而且塑性和韧性也愈好。影响经历粗细的因素很多，但主要取决与晶核的数目。晶核愈多，晶核长大的余地愈少，长成的晶粒愈细。 5、细化铸态金属晶粒的主要途径：（1）提高冷却速度，以增加晶核的数目；（2）增加外来晶核；（3）增大过冷度；（4）采用机械、超声波振动，电磁搅拌等。 6、同素异晶转变（二次结晶或重结晶）：固态下原子重新排列的过程。如铁、锡、钛、锰等金属在结晶之后，在不同范围内呈现出不同的晶格。但大多数金属在结晶之后，直至冷却至室温，其晶格类型都保持不变。
7、组织应力：体积变化使金属内部产生的内应力。
8、合金：两种或两种以上的金属元素，或金属与非金属元素熔合在一起，构成具有金属特性的物质称为合金。 9、组元（元）：组成合金的元素。合金中的稳定化合物（如 ）也可以称为组元。
10、相：在合金组织中，凡化学成分、晶格构造和物理性能相同的均匀组成部分称为相。
11、固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格而保持溶剂晶格类型的金属晶体。根据溶质原子在溶剂晶格中所占据位置的不同，可分为置换固溶体和间隙固溶体。 12、置换固溶体：溶质原子代替一部分溶剂原子、占据溶剂晶格的某些结点位置
的固溶体。 13、溶质原子在溶剂晶格中不是占据结点位置，而是嵌入各结点之间的空隙所形成的固溶体。
14、固溶强化：形成固溶体时，熔剂晶格产生不同程度的畸变，这种畸变使塑性变形阻力增加，表现为固溶体的强度、硬度有所增加，这种现象称为固溶强化。
15、铁素体（F）：碳溶解于α-Fe（溶碳能力极小）中所形成的固溶体。呈体心立方晶格，用F表示。铁素体因溶碳极少，固溶强化作用甚微，故力学性能与纯铁相似。
特征：强度、硬度低，塑性韧性好，在显微镜下为明亮多边形晶粒，但晶界
曲折。
16、奥氏体（A）：碳溶入γ-Fe中形成的固溶体。呈面心立方，用A表示。γ-Fe
的溶碳能力较α-Fe高得多。由于γ-Fe仅存在于高温，因此稳定的奥氏体通常存在与727°C以上，故铁碳合金中奥氏体属于高温组织。在钢的轧制或锻造时，为使钢易于进行塑性变形，通常将钢加热到高温，使之呈奥氏体状态。
特征：强度、硬度不高，但塑性优良。
17、金属化合物：各组元按一定整数比结合而成、并具有金属性质的均匀物质，
属于单相组织。金属化合物一般具有复杂的晶格，且与构成化合物的各组元晶格皆不相同，其性能特征是硬而脆。钢铁中的FeS、MnS不具有金属性质，故属非金属夹杂物。
18、铁碳合金中的渗碳体( )属于金属化合物，硬度高，可刻划玻璃，塑性、
韧性极低，伸长率和冲击韧度几乎为零。渗碳体是钢铁中的强化相，其组织可呈片状、网状、球状等不同形状，其数量、形状、分布对钢的性能有很大影响。
19、珠光体（F+FeC或P）:铁素体和渗碳体组成的机械混合物称为珠光体。
特征：珠光体有良好的力学性能，抗拉强度高、硬度高，有一定的塑性和韧性。珠光体在显微镜下呈片状，其中白色基体为铁素体，黑色层片为渗碳体。 20、莱氏体:奥氏体和渗碳体组成的机械混合物称为高温莱氏体（ ），
仅存于727°C以上。727°C以下为珠光体和渗碳体的机械混合物，称为低温莱 氏体（ ）。莱氏体中含有的渗碳体较多，故性能与渗碳体相近，极为硬脆。
21、钢：含碳量小于2.11%的铁碳合金。依照室温组织的不同，分为三类：
亚共析钢——含碳量<0.77% 共析钢——含碳量=0.77% 过共析钢——含碳量>0.77%
22、铸铁 即生铁。指碳含量为2.11%~6.69%的铁碳合金。铸铁中的碳主要以石墨状态存在。
(1)亚共晶铸铁——含碳量<4.3% (2)共晶铸铁——含碳量——=4.3% (3)过共晶铸铁——含碳量>4.3%
第三章 钢的热处理
1、索氏体（S）：即细片状珠光体（650℃-600℃形成）。硬度、强度比珠光体（P）高，但韧性未下降。 2、托氏体（T）：即极细片状珠光体（600℃-550℃形成）。 3、贝氏体（B）：550℃-Ms中温区形成。 4、马氏体（M）：形成于Ms以下的低温区。钢在淬火时，过冷奥氏体快速冷却到Ms以下，由于已处于低温，只能发生γ-Fe→α-Fe的同素异晶转变，而钢中的碳却难以从溶碳能力很低的α-Fe晶格中扩散出去，这样就形成了碳在α-Fe中的过饱和固溶体，即马氏体。由于碳严重过饱和，致使马氏体晶格发生严重畸变，因此中碳以上的马氏体具有高硬度，但韧性差。低碳钢淬火获得的马氏体虽然硬度不高，但有着良好的韧性，具有一定繁荣使用价值。 5、热处理：普通热处理（四把火）——退火、正火、淬火、回火。 表面热处理：表面淬火、化学热处理（渗碳、氮化等）。
6、退火：将钢加热、保温，然后随炉或埋入灰中使其缓慢冷却的热处理工艺。 （1）完全退火：将亚共析钢加热到Ac以上30℃-50℃，保温后缓慢冷却，以
获得接近平衡状态组织
原理：钢件被加热到Ac以上时，呈完全奥氏体化状态，由于初始形成的奥氏体晶粒非常小细小，缓慢冷却时，通过”重结晶”使钢件获得细小晶粒，并消除了内应力。注意，应严格控制加热温度，泛泛之交稳定过高，否则奥氏体晶粒将急剧增大。
（2）球化退火：主要用于过共析钢件。对于二次渗碳体严重网状的过共析钢，在球化退火前应先正火，以打碎渗碳体网。
（3）去应力退火：将钢加热到500-650℃，保温后缓慢冷却。由于加热温度低于临街温度，所以，钢未发生组织转变。
7、正火：将钢加热到Ac以上30℃-50℃(亚共析钢)或Ac以上30℃-50℃（过共析钢）保温后在空气中冷却的热处理工艺。与退火作用相似，即将钢加热到奥氏体区，使钢进行重结晶，从而解决铸钢件、锻件的粗大晶粒和组织部均的问题。
正火主要作用于：①正火是炉外冷却，占用设备时间短，生产率高，可取代部分完全退火，如低碳钢和含碳量较低的中碳钢。含碳量较高的钢，正火后硬度过高，是切削加工性变差，且正火难以消除内应力，故中碳合金钢、高碳钢及复杂件以退火为宜；②用于普通结构件的最终热处理；③用于过共析钢，以减少消二次渗碳体呈网状析出。
8、淬火：将钢加热到Ac或Ac以上30℃-50℃,保温后在淬火介质中快速冷却，
以获得马氏体组织的热处理工艺。
由于马氏体形成过程中体积膨胀，造成内应力，而马氏体组织脆性较大，是淬火时容易产生裂纹或变形所以采取以下措施：①选用适合的钢材和正确的结构；②严格控制淬火加热温度；③合理选择淬火介质使其冷却速度略大于临界冷却速度，水和油是最常用的冷却介质，油较水冷却速度低④正确选择淬火方法。
9、回火：将淬火的钢重新加热到Ac以下温度，保温冷却到室温的热处理工艺。
钢的回火分为三种：（1）低温回火——250℃以下（2）中温回火——250-500℃（3）高温回火——500℃以上。
10、调质处理：淬火并高温回火的热处理工艺。
11、表面淬火：通过快速加热，使钢的表层很快达到淬火温度，在热量来不及传
到钢件中心时就立即淬火，从而使表面获得马氏体组织，而心部仍保持原始组织。
目的：使钢件表层获得高硬度和高耐磨性，而心部仍保持良好的韧性常用于
机床主轴、发动机曲轴、齿轮等。
12、化学热处理：将钢件置于适合的化学介质中加热和保温，使介质中的活性原子渗入钢件表层，以改变钢件表层的化学成分和组织，从而获得所需的力学性能或理化性能。
第四章 工业用钢
1、冷脆性：磷可使钢的塑性、韧性下降，特别是在低温时脆性急剧增加，这种现象称为冷脆性。
2、热脆性：硫在钢的晶界处可形成低熔点的共晶体，致使含硫量高的钢在高温下进行热加工时容易产生裂纹，这种现象称为热脆性。
3、合金工具钢主要用于制造刀具、模具、量具等，含碳量甚高。其合金元素的主要作用是提高钢的淬透性、耐磨性、及热硬性。加入合金元素Si、Cr、Mn等可提高钢的淬透性；加入W、Mo、V可形成特殊碳化合物，提高钢的热硬性和耐磨性。
第二篇 铸造
第一章 铸造工艺基础
1. 铸造：将液态金属浇注到铸型中，待其冷却凝固，以获得一定形状、尺寸和
性能的毛坯或零件的成型方法，称为铸造。
2. 合金的铸造性能：是指合金在铸造成形时获得外形准确、内部健全部件的能
力。主要包括可劲的流动性、收缩性、凝固特性、吸气性等。 3. 液态合金填充铸型的过程简称充型。
4. 充型能力不足产生的缺陷：在型腔被填满之前，形成的晶粒将充型的通道堵
塞，金属液被迫停止流动，于是铸件将产生浇不到或冷隔等缺陷。 5. 影响充型能力的主要因素：（1）合金的流动性 影响合金流动性的因素很多，
但主要以化学成分的影响最为显著；（2）浇注条件 ①浇注温度②充型压力；（3）铸型填充条件①铸型材料②铸型温度③铸型中的气体④铸件结构。
相关推荐：
loading