第1章金属材料的力学性能
一、判断题
1．冲击韧性就是试样断口处单位面积所消耗的功。（√）
2．一般来说，金属材料的强度越高，则其冲击韧性越低。（√）
3．一般来说，材料的硬度越高，耐磨性越好。（√）
4．HBW是洛氏硬度的硬度代号。（×）
5．金属材料的使用性能包括力学性能、铸造性能。（×）
6．硬度试验中，布氏硬度测量压痕的深度。（×）
7．硬度试验中，洛氏硬度测量试样表面压痕直径大小。（×）
8．断后伸长率和断面收缩率越大，表示材料的塑性越好。（√）
9．布氏硬度用于测量淬火后零件的硬度。（×）
10．洛氏硬度用于测量退火后零件的硬度。（×）
二、单项选择题
1．布氏硬度值用＿ A 表示。
A. HBW
B. HBS
C. HRA
D. HRC
2．最合适用HRC来表示其硬度值的材料是＿C。
A.铝合金
B.铜合金
C.淬火钢
D.调质钢
3．在图纸上出现以下几种硬度技术条件的标注，其中＿ B 是正确的。
A．500HBS B.230HBW C.12～15HRC D.799HV
4．耐蚀性是金属材料的 C 。
A.力学性能
B.物理性能
C.化学性能
5．布氏硬度测量压痕的 A 。
A.直径
B.深度
C.对角线长度
6. 强度、塑性测量 A 在特制的标准试样上进行。
A.需要
B.不需要
7.强度是金属材料的 A 。
A.力学性能
B.物理性能
C.化学性能
8．塑性是指金属材料在静载荷作用于下，产生 B 而不破坏的能力。
A.弹性变形
B.塑性变形
9.HV是 D 的硬度代号。
A.布氏硬度
B.洛氏硬度
C.肖氏硬度
D.维氏硬度
10．洛氏硬度值用＿D表示。
A. HBW
B. HBS
C. HV
D. HRC
第2章金属的晶体结构
一、判断题
1.晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。（√）
2.理想晶体的内部都或多或少地存在有各种晶体缺陷。（×）
3.室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越低。（×）
4.纯金属结晶时形核率随过冷度的增大而不断增加。（×）
5.金属型浇注比砂型浇注得到的铸件晶粒粗大。（×）
6.铸成薄壁件与铸成厚壁件晶粒粗大。（×）
7.厚大铸件的表面部分与中心部分晶粒粗大。（×）
8.α-Fe属于面心立方晶格晶格类型。（×）
9.金属Cu、Al都是面心立方晶格。（√）
10.金属实际结晶温度小于理论结晶温度。（√）
二、单项选择题
1.晶体中的位错属于＿C。
A．体缺陷 B.面缺陷 C.线缺陷 D.点缺陷
2．金属随温度的改变，由一种晶格类型转变为另一种晶格类型的过程，称为＿C转变。
A．物理 B．化学 C．同素异构
3．α-Fe和γ-Fe分别属于＿B晶格类型。
A.面心立方晶格和体心立方晶格
B.体心立方晶格和面心立方晶格
C.均为面心立方晶格
D.体心立方晶格
4．金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将 A 。
A．越低 B.越高 C.越接近理论结晶温度 D.不受影响
5．为细化晶粒，可采用 C 。
A．快速浇注 B.低温浇注 C.加变质剂 D.以砂型代金属型
6．金属实际结晶温度 C 理论结晶温度。
A.高于
B.等于
C. 小于
7．金属Cu的晶体结构是 B 。
A.体心立方晶体结构
B. 面心立方晶体结构
C.密排立方晶体结构
8．在体心立方晶体结构中，晶胞中的原子数为 A 个。
A.2
B. 4
C.6
9．铁素体的晶体结构为 A 。
A.体心立方晶体结构
B. 面心立方晶体结构
C.密排立方晶体结构
10．奥氏体的晶体结构为 B 。
A.体心立方晶体结构
B. 面心立方晶体结构
C.密排立方晶体结构
第3章铁碳合金相图
一、判断题
1.在铁碳合金平衡结晶过程中，只有成分为0.77%C的合金才能发生共析反应。（×）
2.一般来说，金属中的固溶体塑性较好，而金属间化合物的硬度较高。（√）
3.铁素体和奥氏体都是碳在α-Fe中的间隙固溶体。（×）
4.奥氏体是硬度较低、塑性较高的组织，适用于压力加工成形。（√）
5.渗碳体是硬而脆的相。（√）
6.铁和碳以化合物形式组成的组织称为莱氏体。（×）
7.铁素体是固溶体，有固溶强化现象，所以性能为硬而脆。（×）
8.钢铆钉一般用高碳钢制作。（×）
9.金属在固态下由于温度的改变而发生晶格类型转变的现象，称为同素异构转变。（√）
10.纯铁在770℃时发生同素异构转变。（×）
二、单项选择题
1.金属间化合物的特点是＿D。
A．溶点高，硬度低 B.熔点低，硬度高
B．熔点低，硬度低 D.熔点高，硬度高
2.在铁碳合金相图中，发生共析转变后组织为 A 。
A．珠光体 B. 奥氏体 C.莱氏体 D. 铁素体
3.奥氏体是碳在＿A固溶体。
A．Y-Fe中的间隙 B. α-Fe中的间隙 C.α-Fe中的有限 D．Y-Fe中的无限 4．铁素体的力学性能特点是＿C。
A.强度高，塑性好，硬度低
B.强度低，塑性差，硬度低
C.强度低，塑性好，硬度低
D.强度高，塑性好，硬度高
5．渗碳体的力学性能特点是＿ B 。
A．硬而韧 B.硬而脆 C.软而韧 D.软而脆
6．具有共晶反应的二元合金，其中共晶成分的＿ A 性能好。
A．铸造 B.锻造 C.焊接 D.热处理
7．钢铆钉一般用 C 制作。
A．高碳钢 B.中碳钢 C.低碳钢 D.铸钢
8．碳钢中的Fe3C是 A 。
A．金属化合物 B.间隙固溶体 C.置换固溶体 D. 纯金属
9．铁素体和渗碳体组成的机械混合物称为 A 。
A．珠光体 B. 奥氏体 C.莱氏体 D. 铁素体
10．在简化铁碳平衡图中，ECF线是 A 线。
A.共晶线
B. 共析线
C.溶解度曲线
D.液相线
第4章钢的热处理
一、判断题
1.表面淬火既能改变钢的表面化学成分，也能改善心部的组织与性能。（×）
2.共析钢加热奥氏体后，冷却时所形成的组织主要取决于钢的加热温度。（×）
3.低碳钢或高碳钢件为便于进行机械加工，可预先进行球化退火。（×）
4.在退火状态，45钢比20钢的强度和硬度都高。（√）
5.正火的冷却速度比退火快，得到的组织细、强度、硬度高。（√）
6.球化退火主要用于过共析成分的碳钢和合金钢。（√）
7.淬火钢重新加热到Ac1点以上某一温度，保温、空冷称为回火。（×）
8.表面淬火和化学热处理都能改变钢的表面成分和组织。（×）
9.渗碳钢渗碳后不需要进行淬火处理。（×）
10.淬火+低温回火称调质。（×）
二、单项选择题
1．为使低碳钢便于机械加工，常预先进行＿ B 。
A.淬火
B.正火
C.球化退火
D.回火
2．为使高碳钢便于机械加工，常预先进行＿C 。
A.淬火
B.表面处理
C.球化退火
D.回火
3．完全退火适用于＿ A 。
A.亚共析钢
B.共析钢
C.过共析钢
4．为使65钢具有高的弹性，应进行＿B 。
A.淬火+低温回火
B. 淬火+中温回火
C. 淬火+高温回火
D.直接油冷
5．为使T8钢得到回火马氏体，应进行＿ A 。
A.淬火+低温回火
B. 淬火+中温回火
C. 淬火+高温回火
D.直接油冷
6．用低碳钢制造在工作中受较大冲击载荷和表面磨损较大零件，应采用＿B 表面热处理。
A.表面淬火
B.渗碳
C.氮化
D.氮化离子
7．为提高切削加工性能，45钢应采用 A 热处理工艺。
A.完全退火
B.球化退火
C.回火
D.淬火＋低温回火
8．为提高切削加工性能，T10钢应采用 B 热处理工艺。
A.完全退火
B.球化退火
C.回火
D.淬火＋低温回火
9．为提高钢的强度和硬度GCr15钢应采用 D 热处理工艺。
A.完全退火
B.球化退火
C.正火
D.淬火＋低温回火
10．低碳钢和低碳合金钢，经过表面渗碳后，再进行 A 。
A.淬火+低温回火
B.回火
C.淬火+中温回火
D. 调质
第5章碳素钢与合金钢
一、判断题
1.Q275与Q295均是碳素结构钢。（×）
2. c＜0.45%为中碳钢。（×）
3.45Mn钢是合金结构钢。（×）
4.钢中合金元素越多，则淬火后硬度越高。（×）
5.08F是优质碳素结构钢。（√）
6.所有合金元素都能提高钢的淬透性。（×）
7.制造手用锯条应选用T12钢淬火+低温回火。（√）
8.T8与20MnVB相比，淬硬性和淬透性都较低。（×）
9.Cr12钢是一种不锈钢。（×）
10.在不锈钢中，随着钢的碳的的质量分数增加，耐腐蚀性能增加。（×）
二、单项选择题
1．制造手用锯条应选用＿ A 。
A．T12钢淬火+低温回火 B．Cr12MoV钢淬火+低温回火 C．65钢淬火+低温回火
2．汽车、拖拉机齿轮要求表面高耐磨性，心部有良好的强韧性，应选用＿A 。
A．20CrMnTi钢渗碳淬火+低温回火 B.40Cr钢淬火+高温回火 C.55钢渗碳+淬火
3．60Si2Mn板簧的热处理工艺是＿B 。
A．淬火+低温回火 B.淬火+中温回火 C.淬火+高温回火 D.再结晶退火 4．一般机床主轴宜采用以下那种材料 D 。
A.W18Cr4V
B.HT300
C.YG3
D. 40
5．在下列刀具材料中，硬质合金材料牌号是 C 。
A.W18Cr4V
B.T8
C.YG3
6．在下列刀具材料中，滚齿刀材料牌号是 A 。
A.W18Cr4V
B.T8
C.YG3
7．滚动轴承钢的牌号为 C ；
A.T12
B. T8A
C.GCr15
D.20CrMnTi
8．现需制造一汽车传动齿轮，要求表面具有高的硬度、耐磨性和高的接触疲劳强度，心部具有良好韧性，应采用以下哪种材料及工艺： C 。
A.T10钢经淬火+低温回火；
B.45钢经调质处理；
C.20钢经渗碳+淬火+低温回火。
9．要制造直径25mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合力学性能，应选用＿B 。
A．45钢正火处理 B.40钢调质处理 C.60Si2Mn钢淬火和中温回火
10．汽轮机叶片的材料应选用＿ A 。
A．1Cr13 B.40Cr C.65Mn D.W18Cr4V
第6章铸铁
一、判断题
1.可锻铸铁在高温时可以进行锻造加工。（×）
2.普通灰铸铁通过球化退火可变成球墨铸铁。（×）
3．铸铁的减震性比钢好。（√）
4．灰铸铁中的碳，主要以渗碳体形式存在。（×）
5．蠕墨铸铁牌号以RuT表示。（√）
二、单项选择题
1．机床导轨用灰铸铁制造,为了提高其耐磨性可采用＿ D 。
A．渗氮处理 B.整体淬火 C.渗碳处理 D.表面淬火
2．．机架应选用＿ B 。
A．白口铸铁 B.灰口铸铁 C．麻口铸铁 D.可锻铸铁
3．蠕墨铸铁牌号以＿D 表示。
A．HT B．QT C．KT D．RuT
4．普通车床床身一般采用＿ B 作为毛坯件。
A．锻件 B．铸件 C．焊接件 D．型材
5．灰口铸铁中，石墨的形态是＿A 。
A.片状
B.球状
C.团絮状
6．可锻铸铁中，石墨的形态是＿C 。
A.片状
B.球状
C.团絮状
7．为了提高灰铸铁的力学性能，生产上常采用 C 处理。
A．表面淬火 B．高温回火 C．孕育 D．固溶
第7章非铁金属材料
一、判断题
1．当铝合金加热到α相区，保温后在水中快速冷却，其强度和硬度并没有明显升高，而塑性却得到改善，这种热处理称为固溶热处理。（√）
2．固溶处理后铝合金的强度和硬度随时间而发生显著提高的现象，称为时效强化或沉淀硬化。
（√）
3．铝合金在不同温度下进行人工时效时，其效果也不同。（√）
4．普通黄铜是由铜与锌组成的二元合金。（√）
5．普通黄铜有单相黄铜和双相黄铜之分。（√）
二、单项选择题
1．固溶处理后铝合金的强度和硬度随时间而 B 。
A．不变B．增大C．减小
2．普通黄铜由 A 组成的二元合金。
A．铜与锌 B．铁与碳 C．铜与镍 D．铜与锡
3．固溶处理后铝合金的强度和硬度随时间而发生显著提高的现象，称为 A 。
A．时效强化B．固溶强化 C．淬火强化 D．水韧处理
第8 章铸造
一、判断题
1．合金的结晶温度范围越大，液相线和固相线距离越宽，流动性也越差。（√）
2．不同合金的流动性差别较大，铸钢的流动性最好，铸铁的流动性最差。（×）
3．减小和消除铸造内应力的主要方法是对铸件进行时效处理。（√）
4．常用金属材料在铸造时，灰口铸铁收缩率最大，有色金属次之，铸钢最小。（×）
5．共晶成分的合金流动性比非共晶合金好。（√）
6.铸造圆角的主要作用是美观。（×）
7. 金属型铸型能一型多次使用适用于有色金属的大批量生产。（√）
8．为了保证良好的铸造性能，铸造合金，如铸造铝合金和铸铁等，往往选用接近共晶成分的合金。（√）
9．在过热度等条件都相同的情况下，共晶成分的铁碳合金流动性最好，收缩也小。（√）10．铸型材料的导热性越大，则合金的流动性越差。（√）
二、单项选择题
1. 不同合金的流动性差别较大，___C___的流动性最差。
A.铸铁；
B.硅黄铜；
C.铸钢。
2. 常用金属材料在铸造时，___C____ 收缩最小。
A.有色金属；
B.铸钢；
C.灰口铸铁。
3. 分模造型时，如果上、下砂箱未对准，或者上、下半模有错移，会造成__A____铸造缺陷。
A.错型；
B.偏型；
C.变形；
D.冷隔。
4．合金的流动性差，可能使铸件产生的缺陷是 C 。
A．粘砂B．偏析C．冷隔D．裂纹
5. 手工砂型铸造时，___A___用于造型，以形成铸型型腔。
A.木模；
B.零件；
C. 芯盒；
D.型芯。
6. ___C___是生产管、套类铸件的主要方法。
A.熔模铸造；
B.压力铸造；
C.离心铸造；
D.砂型铸造。
7. 在铸造生产的各种方法中最基本的方法是 D 。
A．金属型铸造 B．熔模铸造 C．压力铸造 D．砂型铸造
8.砂型铸造时，造型方法可分为： C
A. 整模造型和分模造型
B. 挖砂造型和刮板造型
C. 手工造型和机器造型
9．砂型铸造时，铸件的尺寸___C ___。
A.等于模样的尺寸；
B.大于模样的尺寸；
C.小于模样的尺寸。
10．铸铁的铸造工艺性比铸钢的要好，其主要原因是： B 。
A．铸铁的浇注温度高，凝固温度范围小，收缩率大
B．铸铁的浇注温度低，凝固温度范围小，收缩率小
C．铸铁的浇注温度低，凝固温度范围大，收缩率小
D．铸铁的浇注温度高，凝固温度范围大，收缩率大
第9章锻造
一、判断题
1. 碳钢中碳的质量分数愈低，可锻性就愈差。（×）
2. 冲孔和落料都是属于变形基本工序。（×）
3. 自由锻的精整（修整）工序是使金属产生一定程度的塑性变形以达到所需形状和尺寸的工艺
过程，如镦粗、延伸（拨长）、切割和冲孔等。（×）
4. 金属在其再结晶温度以下进行的变形称为热变形。（×）
5．再结晶能够消除冷变形时产生的加工硬化现象。（√）
6. 金属铸件可以通过再结晶退火来细化晶粒。（×）
7．冲压件材料应具有良好的塑性。（√）
8．锻造时始锻温度太高会出现过热、过烧现象，故应使始锻温度越低越好。（×）
9．细晶粒组织的可锻性优于粗晶粒组织。（√）
10. 金属在室温或室温以下的塑性变形称为冷塑性变形。（×）
二、单项选择题
1. 钢丝在室温下反复弯折，会越弯越硬，直接断裂，而铅丝在室温下反复弯折，则始终处于软
态，起原因是＿ A 。
A．Pb不发生冷变形强化，不发生再结晶，Fe发生冷变形强化，不发生再结晶
B．Fe不发生冷变形强化，不发生再结晶，Pb发生冷变形强化，不发生再结晶
C．Pb发生冷变形强化，发生再结晶，Fe发生冷变形强化，不发生再结晶
D．Fe发生冷变形强化，发生再结晶，Pb发生冷变形强化，不发生再结晶
2. 冷变形金属进行低温退火的目的是＿B 。
A.软化金属
B.消除内应力
C.使金属发生再结晶
D.细化晶粒
3. 冷变形强化使金属＿C 。
A.强度增大，塑性增大
B.强度减小，塑性减小
C.强度增大，塑性减小
D.强度减小，塑性增大
4. 金属在其再结晶温度以下进行的变形称为_ B____。
A.热变形；
B.冷变形；
C.冲压；
D.锻造。
5. 下列材料中锻造性能较好的是_ B____。
A.有色金属；
B.低碳钢；
C.灰口铸铁
6. 为改善冷变形金属塑性变形的能力，可采用＿B 。
A.低温退火
B.再结晶退火
C.二次再结晶退火
D.变质处理
7．墩粗、拔长、冲孔、弯曲、错移均属于自由锻造的 C 。
A．精整工序B．辅助工序C．基本工序D．无法分类
8. 下列材料中锻造性最好的是 A 。
A．20钢 B．45钢C．QT600-03 D．HT150
9. 以下冲压工序中，属于冲裁工序的是 A 。
A. 落料
B. 拉深
C. 冲挤
D. 弯曲
10. 大量生产2mm厚低碳钢垫圈，适于采用___C___生产。
A. 自由锻造
B. 胎模锻造
C. 板料冲压
第10章焊接
一、判断题
1．电焊条由焊芯和药皮组成。药皮主要起填充焊缝金属和传导电流的作用。（×）
2．中碳钢的可焊性比低合金高强度钢的好。（×）
3．焊接是通过加热或者加压使分离的母材成为不可折卸的整体的一种加工方法。（√）
4.直流反接时，电弧热量主要集中在焊件（阳极）上，有利于加快焊件熔化，保证足够的熔池
深度，适用于焊接厚钢板。（√）
5.整个热影响区内最脆弱的部分是正火区。焊接接头受力破坏时往往从这个区域开始。（×）
6.铸铁是一种焊接性最好的金属材料。（×）
7.焊缝应该尽量处于平焊位置，以使焊接操作方便，焊缝质量有保证。（√）
8．熔化焊时由于焊接熔池体积小，结晶速度极快，故焊缝的化学成分很均匀。（×）
9.氩弧焊和二氧化碳保护焊是明弧焊接。（√）
10.铝镁及其合金焊接常采用氩弧焊。（√）
二、单项选择题
1．CO2气体保护焊电弧热量集中，热影响区较小，且CO2价格便宜，主要适用于焊接 A 。
A.低碳钢与低合金结构钢
B.高强钢
C.有色金属及其合金
D.非金属材料
2．电焊条由焊芯和药皮组成。___B____主要起填充焊缝金属和传导电流的作用。
A.电焊条
B.焊芯
C.药皮
D.焊芯和药皮
3．氩弧焊和二氧化碳保护焊是___B____。
A.埋弧焊接
B.明弧焊接
C.埋弧焊接和明弧焊接
4. 直流____A___时，电弧热量主要集中在焊件（阳极）上，有利于加快焊件熔化，保证足够的
熔池深度，适用于焊接厚钢板。
A.正接
B.反接
C.极性接法
5. 整个热影响区内最脆弱的部分是___B____。焊接接头受力破坏时往往从这个区域开始。
A.焊缝
B.熔合区（半熔化区）和过热区
C. 正火区
D.部分相变区
6. 属于熔化焊的焊接方法是 B ：
A. 点焊
B. 气焊
C. 烙铁钎焊
7. 埋弧自动焊与手工点弧焊相比，其不足是 C 。
A.生产率低
B.焊缝质量不好
C.灵活性差
D.劳动条件差
8. 焊缝应该尽量处于___A____位置，以使焊接操作方便，焊缝质量有保证。
A.平焊
B.立焊
C.仰焊
D.横焊
9. 大批量生产汽车油箱的焊接方法是 D 。
A. 手工电孤焊
B. 气焊
C. 点焊
D. 缝焊
10. 焊接热影响区中，晶粒得到细化、力学性能也得到改善的区域是 A
A正火区 B熔合区 C过热区 D部分相变区
第11章机械零件毛坯的选择
一、判断题
1．在铸造毛坯生产中，小批量生产时，砂型铸造的生产成本较低；大批量生产，金属型、压力铸造成本较低。（√）
2．毛坯选择应在保证毛坯质量的前提下，力求选用高效、低成本、制造周期短的毛坯生产方法。
（√）
3．对于结构形状复杂的中小型零件,为使毛坯形状与零件较为接近,应选择铸件毛坯。（√）4．对于那些结构形状相当复杂且轮廓尺寸又较大的大型零件，宜选择组合毛坯。（√）
5．机床、汽车的传动轴和齿轮, 一般应选择铸造毛坯。（×）
6．在自动机床上进行加工的中小型零件，由于要求毛坯精度较高，宜采用冷拉型材。（√）7．对于光滑的或有阶梯但直径相差不大的一般轴，常用锻件作为毛坯。（×）
8．对于直径相差较大的阶梯轴或要承受冲击载荷和交变应力的重要轴，均采用锻件作为毛坯。
（√）
9．机床齿轮载荷不大，运动平稳，工作条件好，故对齿轮的耐磨性及冲击韧度要求不高，一般可选用中碳钢制造。（√）
二、单项选择题
1．承受冲击载荷和交变应力的重要轴，应采用＿ B 作为毛坯。
A．铸件 B. 锻件 C.型钢 D.焊接件
2．重要用途的钢制齿轮一般采用＿B 毛坯。
A．铸件 B. 锻件 C.型钢 D.焊接件
3．机床、汽车的传动轴和齿轮, 一般应选择＿ B 毛坯。
A．铸件 B. 锻件 C.型钢 D.焊接件
4．机床齿轮载荷不大，运动平稳，工作条件好，故对齿轮的耐磨性及冲击韧度要求不高，一般可选用＿ B 制造。
A．低碳钢 B.中碳钢 C. 高碳钢 D.铸铁
5．轴类零件中，用的最多的是＿A＿。
A．45钢 B.35钢 C. 65Mn钢 D. 35钢
6．直径相差不大一般光滑、阶梯轴选择＿D＿毛坯。
A．锻件 B. 铸件 C. 焊接结构件 D. 型材
7．下列零件各采用什么毛坯制造方法（在下列给出的毛坯制造方法中选择）
1）光轴（ F ）
2）直径差距较大的阶梯轴（年产50000件）（ C ）
3）变速箱箱体（ A ）
4）汽车车身前盖（ E ）
5）大量生产40CrMnTi合金钢齿轮（ C ）
6）大型发电机主轴（ B ）
A. 铸造
B.自由锻造
C. 模型锻造
D.焊接
E. 冲压
F.圆棒料
第12章金属切削加工基础知识
一、判断题
1．切削运动中，主运动通常只有一个，进给运动的数目可以有一个或几个。（√）
2．车削外圆时，进给运动是刀具的横向运动。（×）
3．当切削刃安装高于工件的中心时，其实际工作前角会变小。（×）
4．在基面内测量的角度是刃倾角。（×）
5．在主切削平面内测量的角度是主偏角。（×）
6．刃倾角的正负影响切屑的排出方向。当刃倾角为正时，切屑流向已加工表面。（×）
7．一般来说, 刀具材料的硬度越高，耐磨性越好。（√）
8．背吃刀量对刀具寿命影响最大，进给量次之，切削速度最小。（×）
9．工件材料的硬度和强度越高，切削力越大，切削加工性就越差。（√）
10．低碳钢硬度低，切削加工性最好，中碳钢次之，高碳钢最难切削。（×）
二、单项选择题
1．车削时，主运动是＿ A 。
A. 工件的回转运动
B. 工件的直线运动
C. 刀具的回转运动
D. 刀具的直线运动
2．牛头刨床刨削时，主运动是＿D 。
A. 工件的回转运动
B. 工件的往复直线运动
C. 刀具的回转运动
D. 刀具的往复直线运动
3．在基面内测量的角度是＿ C 。
A.前角
B.后角
C.主偏角
D.刃倾角
4．在主切削平面内测量的角度是＿ D 。
A.前角
B.后角
C.主偏角
D.刃倾角
5．当切削刃安装高于工件中心时，其实际工作前角会＿A 。
A.变大
B.变小
C.不变
6．刃倾角的正负影响切屑的排出方向。当刃倾角为正时，切屑流向＿ B 。
A.已加工表面
B.待加工表面
C.切削表面
7．在切削用量三要素中，影响切削热的主要因素是＿A 。
A.Vc
B.f
C.ap
8．加工细长轴时，为减小Fy力，车刀主偏角应取＿C 。
A.450
B.750
C.900
D.都可以
9．在切削铸铁等脆性材料时，得到切屑类型是＿D 。
A.带状切屑
B.节状切屑
C.粒状切屑
D.崩碎切屑
10．在切削用量三要素中，影响切削力的主要因素是＿C 。
A.Vc
B.f
C.ap
第13章机械零件表面加工
一、判断题
1．车刀在刀架上的安装高度，一般应使刀尖与工件旋转轴线等高。（√）
2．磨削适用于零件的粗加工和硬表面加工。（×）
3．砂轮硬度是指砂轮工作时，磨粒在外力作用下磨钝的难易程度。（×）
4．用麻花钻钻孔的尺寸精度为IT13～IT11，Ra值为50～12.5μm，属于精加工。（×）5．插床是一种立式的刨床。（√）
6．圆柱铣刀铣削工件，逆铣时切削厚度由零变到最大；顺铣时则相反。（√）
7．大批量加工齿轮内孔键槽时，宜采用插削加工键槽。（×）
8．成形法铣齿的精度较高。（×）
9．滚齿可以加工蜗轮、内齿轮和相距很近的双联齿轮。（×）
10．插齿是利用插齿刀在插齿机上加工内、外齿轮或齿条等的齿面加工方法。（√）
二、单项选择题
1．CA6140机床代号中A表示 C 。
A.机床类别代号
B.机床通用特性代号
C.机床结构特性代号
D.机床组别号
2． B 是外圆表面主要精加工方法，特别适用于各种高硬度和淬火后零件的精加工。
A.车削加工
B.磨削加工
C.光整加工
3．车削螺纹时，必须保证主轴每转一转，刀具准确地移动被加工螺纹的一个＿C 。
A.走刀量
B.螺距
C.导程
4． C 上加工孔，不但能校正原有孔的轴线偏斜，而且能保证孔的位置精度。
A.钻床
B.车床
C.镗床
D.磨床
5．大批量加工齿轮内孔的键槽，宜采用 B 。
A.刨削加工键槽
B.拉削加工键槽
C.插削加工键槽
6．下列附件是铣床加工常用的 C 。
A.中心架
B.跟刀架
C.万能分度头
D.花盘
7．砂轮硬度是指外力作用下 C 。
A.磨粒的硬度高低
B.磨粒的大小
C.磨粒脱落的难易程度
8．如果磨削的工件材料硬度高，应选用 B 。
A.硬度高的砂轮
B.硬度低的砂轮
C.都可以
9．剃齿是属于_____D _的齿形加工能力。
A.成型法，普通加工
B.成型法，精整加工
C.展成法，普通加工
D.展成法，精整加工10．铣削大平面时，一般选用（ A ）。
A.端铣刀
B.圆柱铣刀
C.立铣刀
D.键槽铣刀
金属材料的力学性能 任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式外力的作用。如起重机上的钢索，受到悬吊物拉力的作用；柴油机上的连杆，在传递动力时，不仅受到拉力的作用，而且还受到冲击力的作用；轴类零件要受到弯矩、扭力的作用等等。这就要求金属材料必须具有一种承受机械荷而不超过许可变形或不破坏的能力。这种能力就是材料的力学性能。金属表现来的诸如弹性、强度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料材料在外力作用下表现出力学性能的指标。 钢材力学性能是保证钢材最终使用性能（机械性能）的重要指标，它取决于钢的化学成分和热处理制度。在钢管标准中，根据不同的使用要求，规定了拉伸性能（抗拉强度、屈服强度或屈服点、伸长率）以及硬度、韧性指标，还有用户要求的高、低温性能等。 金属材料的机械性能 1、弹性和塑性： 弹性：金属材料受外力作用时产生变形，当外力 去掉后能恢复其原来形状的性能。力和变形同时存在、同时消失。如弹簧：弹簧靠弹性工作。 塑性：金属材料受外力作用时产生永久变形而不至于引起破坏的性能。（金属之间的连续性没破坏）塑性大小以断裂后的塑性变形大小来表示。 塑性变形：在外力消失后留下的这部分不可恢复的变形。 2、强度：是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。强度指标一般用单位面积所承受的载荷即力表示，单位为MPa。 工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。拉伸图：金属材料在拉伸过程中弹性变形、塑性变形直到断裂的全部力学性能可用拉伸图形象地表示出来。 材料在常温、静载作用下的宏观力学性能。是确定各种工程设计参数的主要依据。这些力学性能均需用标准试样在材料试验机上按照规定的试验方法和程序测定，并可同时测定材料的应力- 应变曲线。 对于韧性材料，有弹性和塑性两个阶段。弹性阶段的力学性能有： 比例极限：应力与应变保持成正比关系的应力最高限。当应力小于或等于比例极限时，应力与应变满足胡克定律，即应力与应变成正比。 弹性极限：弹性阶段的应力最高限。在弹性阶段内，载荷除去后，变形全部消失。这一阶段内的变形称为弹性变形。绝大多数工程材料的比例极限与弹性极限极为接近，因而可近似认为在全部弹性阶段内应力和应变均满足胡克定律。 塑性阶段的力学性能有： 屈服强度：材料发生屈服时的应力值。又称屈服极限。屈服时应力不增加但应变会继续增加。 屈服点：具有屈服现象的金属材料，试样在拉伸过程中力不增加（保持恒定）仍能继续伸长时的应力，称屈服点。若力发生下降时，则应区分上、下屈服点。屈服点的单位为 N/mm2（MPa）。 上屈服点（Re H）:试样发生屈服而力首次下降前 的最大应力； 下屈服点（Re L）：当不计初始瞬时效应时，屈服阶段中的最小应力。 条件屈服强度：某些无明显屈服阶段的材料，规定产生一定塑性应变量（例如0.2 ％）时的应力值，作为条件屈服强度。应力超过屈服强度后再卸载，弹性变形将全部消失，但仍残留部分不可消失的变形，称为永久变形或塑性变形。 规定非比例延伸强度（Rp）:非比例延伸率等于规定的引伸计标距百分率时的应力，例如Rp0.2 表示规定非比例延伸率为0.2%时的应力。 规定总延伸强度（Rt ）：总延伸率等于规定的引伸计标距百分率时的应力。例如Rt0.5 表示规定总延伸率为
金属材料力学性能最常用的几项指标 硬度是评定金属材料力学性能最常用的指标之一。 对于金属材料的硬度，至今在国内外还没有一个包括所有试验方法的统一而明确的定义。就已经标准化的、被国内外普通采用的金属硬度试验方法而言，金属材料硬度的定义是:材料抵抗另一较硬材料压入的能力。硬度检测是评价金属力学性能最迅速、最经济、最简单的一种试验方法。硬度检测的主要目的就是测定材料的适用性，或材料为使用目的所进行的特殊硬化或软化处理的效果。对于被检测材料而言，硬度是代表着在一定压头和试验力作用下所反映出的弹性、塑性、强度、韧性及磨损抗力等多种物理量的综合性能。由于通过硬度试验可以反映金属材料在不同的化学成分、组织结构和热处理工艺条件下性能的差异，因此硬度试验广泛应用于金属性能的检验、监督热处理工艺质量和新材料的研制。金属硬度检测主要有两类试验方法。一类是静态试验方法，这类方法试验力的施加是缓慢而无冲击的。硬度的测定主要决定于压痕的深度、压痕投影面积或压痕凹印面积的大小。静态试验方法包括布氏、洛氏、维氏、努氏、韦氏、巴氏等。其中布、洛、维三种测试方法是最长用的，它们是金属硬度检测的主要测试方法。而洛氏硬度试验又是应用最多的，它被广泛用于产品的检测，据统计，目前应用中的硬度计70%是洛氏硬度计。另一类试验方法是动态试验法，这类方法试验力的施加是动态的和冲击性的。这里包括肖氏和里氏硬度试验法。动态试验法主要用于大型的及不可移动工件的硬度检测。 1.布氏硬度计原理 对直径为D的硬质合金压头施加规定的试验力，使压头压入试样表面，经规定的保持时间后，除去试验力，测量试样表面的压痕直径d，布氏硬度用试验
一、填空题（60 分） 1. 金属材料的性能的性能包括和。 2. 力学性能包括、、、、。 3. 圆柱形拉伸试样分为和两种。 4. 低碳钢拉伸试样从开始到断裂要经过、 、、四个阶段。 5. 金属材料的强度指标主要有和。 6. 金属材料的塑性指标主要有和。 7. 硬度测定方法有、、。 8. 夏比摆锤冲击试样有和两种。 9. 载荷的形式一般有载荷、载荷和载荷三种。 10. 钢铁材料的循环基数为，非铁金属循环基数为。 11. 提高金属疲劳强度的方法有和 。 表示用“ C”标尺测定的1000/30 表示用压头直径为 kgf 试验力作用下，保持为。硬度值为。 的硬质合金球，在s时测得的布氏硬度值 14. 金属材料的工艺性能包括、、 、、。
二、判断题（25 分） 1.金属的工艺性能是指金属在各种加工中所表现出的性能。（） 2.金属的力学性能是指在力作用下所显示的与弹性和非弹性反 应相关或涉及应力 - 应变关系的性能。（） 3.拉伸试验时，试样的伸长量与拉伸力总成正比。（） 4. 屈服现象是指拉伸过程中拉伸力达到Fs 时，拉伸力不增加， 变形量却继续增加的现象。（） 5. 拉伸试样上标距的伸长量与原始标距长度的百分比，称为断后伸长率，用符号 A 表示。（） 6.现有标准圆形截面长试样 A 和短试样 B，经拉伸试验测得δ 10、δ5 均为 25%，表明试样 A 的塑性比试样 B 好。 ( ) 7.常用的硬度试验方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。（） 8.做布氏硬度试验，当试验条件相同时，压痕直径越小，则材料 的硬度越低。（） 9.洛氏硬度值是根据压头压入被测材料的的深度来确定的。（） 10.洛氏硬度 HRC测量方便，能直接从刻度盘上读数，生产中常 用于测量退火钢、铸铁和有色金属件。（） 11.一般来说，硬度高的金属材料耐磨性也好。（） 12.韧性是指金属在断裂前吸收变形能量的能力。（） 13.金属的使用性能包括力学性能、物理性能和铸造性能。( ) 14.拉伸试验中拉伸力和伸长量的关系曲线称为力一伸长曲线，
金属力学性能复习 一、填空题 1.静载荷下边的力学性能试验方法主要有拉伸试验、弯曲试验、扭转试验和压缩试验等。 2. 一般的拉伸曲线可以分为四个阶段：弹性变形阶段、屈服阶段、均匀塑性变形阶段和非均匀塑性变形阶段。 3. 屈服现象标志着金属材料屈服阶段的开始，屈服强度则标志着金属材料对开始塑性变形或小量塑性变形能力的抵抗。 4. 屈强比：是指屈服强度和抗拉强度的比值，提高屈强比可提高金属材料抵抗开始塑性变形的能力，有利于减轻机件和重量，但是屈强比过高又极易导致脆性断裂。 5. 一般常用的的塑性指标有屈服点延伸率、最大力下的总延伸率、最大力下的非比例延伸率、断后伸长率、断面收缩率等，其中最为常用的是断后伸长率和断面收缩率 。 6. 金属材料在断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力称为金属材料的韧性。一般来说，韧性包括静力韧性、冲击韧性和断裂韧性。 7. 硬度测试的方法很多，最常用的有三种方法：布氏硬度测试方法、络氏硬度的试验方法和维氏硬度实验法。 8. 金属材料制成机件后，机件对弹性变形的抗力称为刚度。它的大小和机件的截面积及其弹性模量成正比，机件刚度=E ·S. 9. 金属强化的方式主要有：单晶体强化、晶界强化、固溶强化、以及有序强化、位错强化、分散强化等（写出任意3种强化方式即可）。 10. 于光滑的圆柱试样，在静拉伸下的韧性端口的典型断口，它由三个区域组成：纤维区、放射区、剪切唇区。 11. 变形速率可以分为位移速度和应变速度。 二、判断题 1.在弹性变形阶段，拉力F 与绝对变形量之间成正比例线性关系;（√） 若不成比例原因，写虎克定律。 2.在有屈服现象的金属材料中，其试样在拉伸试验过程中力不断增加（保持恒定）仍能继续伸长的应力，也称为抗服强度。（×） 不增加，称为屈服强度。 3.一般来讲，随着温度升高，强度降低，塑性减小。（×） 金属内部原子间结合力减小，所以强度降低塑性增大。 4.络氏硬度试验采用金刚石圆锥体或淬火钢球压头，压入金属表面后，经规定保持时间后卸除主实验力，以测量压痕的深度来计算络氏硬度。压入深度越深，硬度越大，反之，硬度越小。（×） 络氏硬度公式 5.金属抗拉强度b σ与布氏硬度HB 之间有以下关系式：b σ＝KHB ，这说明布氏硬度越大，其抗拉强度也越大。（√） 6.弹性模量E 是一个比例常数，对于某种金属来说，它是一种固有的特性。（√） 7.使用含碳量高（含碳量为）的钢，不能提高机件吸收弹性变形功。（×） 8.脆性断裂前不产生明显的塑性变形，即断裂产生在弹性变形阶段，吸收的能量很小，这种
大连理工大学实验报告 学院（系）：材料科学与工程学院专业：材料成型及控制工程班级：材0701姓名：学号：组：___ 指导教师签字：成绩： 实验一金属拉伸实验 Metal Tensile Test 一、实验目的Experiment Objective 1、掌握金属拉伸性能指标屈服点σS，抗拉强度σb，延伸率δ和断面收缩率 φ的测定方法。 2、掌握金属材料屈服强度σ0.2的测定方法。 3、了解碳钢拉伸曲线的含碳量与其强度、塑性间的关系。 4、简单了解万能实验拉伸机的构造及使用方法。 二、实验概述Experiment Summary 金属拉伸实验是检验金属材料力学性能普遍采用的极为重要的方法之一，是用来检测金属材料的强度和塑性指标的。此种方法就是将具有一定尺寸和形状的金属光滑试样夹持在拉力实验机上，温度、应力状态和加载速率确定的条件下，对试样逐渐施加拉伸载荷，直至把试样拉断为止。通过拉伸实验可以解释金属材料在静载荷作用下常见的三种失效形式，即过量弹性变形，塑性变形和断裂。在实验过程中，试样发生屈服和条件屈服时，以及试样所能承受的最大载荷除以试样的原始横截面积，求的该材料的屈服点σS，屈服强度σ0.2和强度极限σb。用试样断后的标距增长量及断处横截面积的缩减量，分别除以试样的原始标距长度，及试样的原始横截面积，求得该材料的延伸率δ和断面收缩率φ。 三、实验用设备The Equipment of Experiment 拉力实验的主要设备为拉力实验机和测量试样尺寸用的游标卡尺，拉力
实验机主要有机械式和液压式两种，该实验所用设备原东德WPM—30T液压式万能材料实验机。液压式万能实验机是最常用的一种实验机。它不仅能作拉伸试验，而且可进行压缩、剪切及弯曲实验。 （一）加载部分The Part of Applied load 这是对试样施加载荷的机构，它利用一定的动力和传动装置迫使试样产生变形，使试样受到力或能量的作用。其加载方式是液压式的。在机座上装有两根立柱，其上端有大横梁和工作油缸。油缸中的工作活塞支持着小横梁。小横梁和拉杆、工作台组成工作框架，随工作活塞生降。工作台上方装有承压板和弯曲支架，其下方为钳口座，内装夹持拉伸试样用的上夹头。下夹头安装在下钳口座中，下钳口座固定在升降丝杆上。 当电动机带动油泵工作时，通过送油阀手轮打开送油阀，油液便从油箱经油管和进入工作油缸，从而推动活塞连同工作框架一起上升。于是在工作台与大横梁之间就可进行压缩、弯曲等实验，在工作台与下夹头之间就进行拉伸实验。实验完毕后，关闭送油阀、旋转手轮打开回油阀，则工作油缸中的油液便经油管泄回油箱，工作台下降到原始位置。 （二）测力部分The Part of Measuring Force 加载时，油缸中的油液推动工作活塞的力与试样所承受的力随时处于平衡状态。如果用油管和将工作油缸和测力油缸连同，此油压便推动测力活塞，通过连杆框架使摆锤绕支点转动而抬起。同时，摆锤上方的推板便推动水平齿杆，使齿轮带动指针旋转。指针旋转的角度与油压亦即与试样所承受的载荷成正比，因此在测力度盘上便可读出试样受力的量值。 四、试样Sample 拉伸试样，通常加工成圆型或矩形截面试样，其平行长度L0等于5d或10d （前者为长试样，后者为短试样），本实验用短试样，即L0=5d。本实验所用的试样形状尺寸如图1—1所示。 图1－1圆柱形拉伸试样及尺寸
指标 法定计量单位 计算公式 试验仪器 含义说明 名称 符号 名称 单位 弹性 弹性是指金属在外力作用下产生变形，当外力取消后又恢复到原来的形状和大小的一种特性 弹性指标 正弹性模量 E 兆帕〔斯卡〕 MPa 式中 σ──应力 ε──应变 P ──垂直应力（N ） l 0──试样原长（mm ） F 0──试样原来的横截面积（mm 2） Δl ──绝对伸长量（mm ） 拉伸试验机或万能材料试验机 金属在弹性范围内，外力和变形成比例地增长，即应力与应变成正比例关系时（符合虎克定律），这个比例系数就称为弹性模数或弹性模量。根据应力，应变的性质通常又分为：正弹性模数（E ）和剪切弹性模数（G ），弹性模数的大小，相当于引起物体单位变形时所需应力之大小，所以，它在工程技术上是衡量材料刚度的指标，弹性模数愈大，刚度也愈大，亦即在一定应力作用下，发生的弹性变形愈小 切变弹性模量 G 兆帕〔斯卡〕 MPa 式中 ──切应力 ──相应的扭转滑移 M ──扭转力矩 l 0──试样计算长度（mm ） ──计算长度l 0两端的扭 转角度（经度） ──扭转时试样截面相对于轴线的极惯性矩（对圆截面 ）（mm 4） 扭转试验机或万能材 料试 验机 比例极限 σp 兆帕 〔斯卡〕 MPa 式中 ──比例极限载荷（N ） F ──试样横截面积 （mm 2） 拉伸试验机 或万 能材 料试验机 指伸长与负荷成正比地增加，保持直线关系，当开始偏离直线时的应力称比例极限，但此位置很难精确测定，通常把能引起材料试样产生残余变形量为试样原长的0.001％或0.003％、0.005％、0.02％时的应力，规定为比例极限 弹性极限 σe 兆帕〔斯卡〕 MPa 式中 ──弹性极限载荷（N ） F ──试样横截面积（mm 2） 拉伸试验机或万 能材 料试 验机 这是表示金属最大弹性的指标，即在弹性变形阶段，试样不产生塑性变形时所能承受的最大应力，它和σp 一样也很难精确测定，一般多不进行测定，而以规定的σp 数值代替之 强度 强度指金属在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力 强度极限 σ 兆帕〔斯卡〕 MPa 式中 ──最大载荷（N ） F ──试样横截面积（mm 2） 指金属受外力作用，在断裂前，单位面积上所能承受的最大载荷 抗拉强度 σb 兆帕〔斯卡〕 MPa 式中 ──最大拉力（N ） F ──试样横截面积（mm 2） 拉伸试验机 或万 能材 料试验机 指外力是拉力时的强度极限，它时 衡量金属材料强度的主要性能指标
金属材料力学性能实验报告 姓名：班级：学号：成绩： 实验名称实验一金属材料静拉伸试验 实验设备1）电子拉伸材料试验机一台，型号HY-10080 2）位移传感器一个； 3）刻线机一台； 4）游标卡尺一把； 5）铝合金和20#钢。 试样示意图 图1 圆柱形拉伸标准试样示意图 试样宏观断口示意图 图2 铝合金试样常温拉伸断裂图和断口图 （和试样中轴线大约成45°角的纤维状断口，几乎没有颈缩，可以知道为切应力达到极限，发生韧性断裂）
图3 正火态20#钢常温拉伸断裂图和断口图 （可以明显看出，试样在拉断之后在断口附近产生颈缩。断口处可以看出有三个区域：1.试样中心的纤维区，表面有较大的起伏，有较大的塑性变形；2.放射区，表面较光亮平坦，有较细的放射状条纹；3.剪切唇，轴线成45°角左右的倾斜断口） 原始数据记录 表1 正火态20#钢试样的初始直径测量数据（单位：mm ） 左 中 右 平均值 9.90 10.00 10.00 9.97 9.92 10.00 10.00 10.00 10.00 9.92 左 中 右 平均值 8.70 8.72 8.68 8.69 8.68 8.70 8.70 8.64 8.72 8.70 表2 时效铝合金试样的初始直径测量数据（单位：mm ） 两试样的初始标距为050 L mm 。 表3 铝合金拉断后标距测量数据记录（单位：mm ） AB BC AB+2BC 平均 12.32 23.16 58.64 58.79 24.02 17.46 58.94 测量20#钢拉断后的平均标距为u L =69.53 mm ，断口的直径平均值为u d =6.00 mm 。 测量得到铝合金拉断后的断面直径平均值为7.96mm 。
第1章工程材料 1.1 金属材料的力学性能 金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。使用性能是指金属材料在使用过程中应具备的性能，它包括力学性能（强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等）、物理性能（密度、熔点、导热性、导电性等）和化学性能（耐蚀性、抗氧化性等）。工艺性能是金属材料从冶炼到成品的生产过程中，适应各种加工工艺（如：铸造、冷热压力加工、焊接、切削加工、热处理等）应具备的性能。 金属材料的力学性能是指金属材料在载荷作用时所表现的性能。 1.1.1 强度 金属材料的强度、塑性一般可以通过金属拉伸试验来测定。 １．拉伸试样 图1.1.1拉伸试样与拉伸曲线 ２．拉伸曲线 拉伸曲线反映了材料在拉伸过程中的弹性变形、塑性变形和直到拉断时的力 F时，拉伸曲线Ｏｐ为一直线，即试样的伸长量与载荷学特性。当载荷不超过 p 成正比地增加，如果卸除载荷，试样立即恢复到原来的尺寸，即试样处于弹性变形阶段。载荷在Ｆｐ－Ｆｅ间，试样的伸长量与载荷已不再成正比关系，但若卸除载荷，试样仍然恢复到原来的尺寸，故仍处于弹性变形阶段。当载荷超过Ｆｅ后，试样将进一步伸长，但此时若卸除载荷，弹性变形消失，而有一部分变形当载荷增加到Ｆｓ时，试样开始明显的塑性变形，在拉伸曲线上出现了水平的或锯齿形的线段，这种现象称为屈服。当载荷继续增加到某一最大值Ｆｂ时，试样的局部截面缩小，产生了颈缩现象。由于试样局部截面的逐渐减少，故载荷也逐渐降低，试样就被拉断。 ３．强度 强度是指金属材料在载荷作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。
（１） 弹性极限 金属材料在载荷作用下产生弹性变形时所能承受的最大应力称为弹性极限，用符号σｅ 表示： （２） 屈服强度金属材料开始明显塑性变形时的最低应力称为屈服强度 在拉伸试验中不出现明显的屈服现象，无法确定其屈服点。所以国标中规定，以试样塑性变形量为试样标距长度的０．２％时，材料 承受的应力称为“条件屈服强度”，并以符号 σ０．２ 表示。 １.1.2 塑性 金属材料在载荷作用下，产生塑性变形而不破坏的能力称为塑性。常用的塑性指标有伸长率δ 和断面收缩率ψ。 １．伸长率 试样拉断后，标距长度的增加量与原标距长度的百分比称为伸长率，用δ表示： ２．断面收缩率 试样拉断后，标距横截面积的缩减量与原横截面积的百分比称为断面收缩率，，用ψ表示： 1.1.3 硬度
目录 摘要1 1引言2 2金属材料的力学性能简介2 2.1 强度3 2.2 塑性3 2.3 硬度3 2.4 冲击韧性4 2.5 疲劳强度4 3金属材料力学性能测试方法4 3.1拉伸试验5 3.2压缩试验8 3.3扭转试验11 3.4硬度试验15 3.5冲击韧度试验22 3.6疲劳试验27 4常用的仪器设备简介29 4.1万能试验机29 4.2扭转试验机34 4.3摆锤式冲击试验机40 5金属材料力学性能测试方法的发展趋势42 参考文献42
金属材料的力学性能及其测试方法 摘要：金属的力学性能反映了金属材料在各种形式外力作用下抵抗变形或破坏的某些能力，它与材料的失效形式息息相关。本文主要解释了金属材料各项力学性能的概念，介绍了几个常见的测试金属材料力学性能的试验以及相关的仪器设备，最后阐述了金属材料力学性能测试方法的发展趋势。 关键词：金属材料，力学性能，测试方法，仪器设备，发展趋势 Test Methods for The Mechanical Properties of Metal Material Abstract：The mechanical properties of metal material which reflect some abilities of deformation and fracture resistance under various external forces are closely linked with failure forms. This paper mainly introduces some concepts of mechanical properties of metal material, mon experiments testing mechanical properties of metal material and apparatuses used. The trend of development of test methods for mechanical properties of metal material is also discussed. Keywords：metal material，mechanical properties，test methods，apparatuses，development trend
目录 摘要 (1) 1引言 (1) 2金属材料的力学性能简介 (2) 2.1 强度 (2) 2.2 塑性 (2) 2.3 硬度 (2) 2.4 冲击韧性 (3) 2.5 疲劳强度 (3) 3金属材料力学性能测试方法 (3) 3.1拉伸试验 (3) 3.2压缩试验 (6) 3.3扭转试验 (8) 3.4硬度试验 (11) 3.5冲击韧度试验 (16) 3.6疲劳试验 (19) 4常用的仪器设备简介 (20) 4.1万能试验机 (20) 4.2扭转试验机 (23) 4.3摆锤式冲击试验机 (28) 5金属材料力学性能测试方法的发展趋势 (30) 参考文献 (30)
金属材料的力学性能及其测试方法 摘要：金属的力学性能反映了金属材料在各种形式外力作用下抵抗变形或破坏的某些能力，它与材料的失效形式息息相关。本文主要解释了金属材料各项力学性能的概念，介绍了几个常见的测试金属材料力学性能的试验以及相关的仪器设备，最后阐述了金属材料力学性能测试方法的发展趋势。 关键词：金属材料，力学性能，测试方法，仪器设备，发展趋势 Test Methods for The Mechanical Properties of Metal Material Abstract：The mechanical properties of metal material which reflect some abilities of deformation and fracture resistance under various external forces are closely linked with failure forms. This paper mainly introduces some concepts of mechanical properties of metal material, common experiments testing mechanical properties of metal material and apparatuses used. The trend of development of test methods for mechanical properties of metal material is also discussed. Keywords：metal material，mechanical properties，test methods，apparatuses，development trend 1引言 材料作为有用的物质，就在于它本身所具有的某种性能，所有零部件在运行过程中以及产品在使用过程中，都在某种程度上承受着力或能量、温度以及接触介质等的作用，选用材料的主要依据是它的使用性能、工艺性能和经济性，其中使用性能是首先需要满足的，特别是针对性的材料力学性能往往是材料设计和使用所追求的主要目标。材料性能测试与组织表征的目的就是要了解和获知材料的成分、组织结构、性能以及它们之间的关系。而人们要有效地使用材料，首先必须要了解材料的力学性能以及影响材料力学性能的各种因素。因此，材料力学性能的测试是所有测试项目中最重要和最主要的内容之一。 在人类发展的历史长河过程中，人们已经建立了许多反映材料表面的和内在的各种关于力学、物理等相关材料性能的测试和分析技术，近现代科学的发展已使材料性能测试分析从经验发展并建立在现代物理理论和试验的基础之上，并且
金属材料力学性能文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
常见的金属材料力学性能 一. 金属材料相关概念 任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式的外力作用。这就要求金属材料必须具有一种承受机械载荷而不超过许可变形或不被破坏的能力；这种能力就是金属材料的力学性能。诸如金属材料的强度、刚度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料在外力下表现出来的力学性能的指标。 强度 强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。一般用单位面 积所承受的作用力表示，符号为σ，单位为MPa。 工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。屈服强度是指金属材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力，或开始出现塑性变形时的最低应力值，用σs表示。抗拉强度是指金属材料在拉力作用下，被拉断前所承受的最大应力值，用σb表示。 对于大多数机械零件，工作时不允许产生塑性变形，所以屈服强度是零件强度设计的依据；对于因断裂而失效的零件，则用抗拉强度作为其设计的依据。 刚度 刚度是指金属材料在外力载荷作用下抵抗弹性变形的能力。对于机械零件要求较高的尺寸稳定性时，需要考虑刚度指标。 硬度 硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力。
几种常用金属材料力学性能一览表 注：1.上表中材料的强度数值仅供参考，在不同的热处理工艺及环境下其对应的强度值不同。 二.材料的失效与许用应力 通常将材料的强度极限与屈服极限统称为材料的极限应力，用σu 表示。对于脆性材料强度极限为其唯一强度指标；对于塑性材料，其屈服应力小于强度极限，通常以屈服应力作为极限应力。 为了机械零件使用的安全性，对于机械构件要有足够的强度储备。因此，实际是使用的最大应力值必须小于材料的极限应力。最大使用应力称为许用应力，用[σ]表示。许用应力与极限应力的关系如下： [σ]=σu n ， σu ={σs σb 式中，n 为大于1的因数，称为安全因数。对于塑性材料n 为，σu=σs ；对于脆性材料n 为，σu=σb 。 强度条件 σmax =（F A ）max ≤[σ] 式中，F ，机械零件所承受的最大载荷作用力，单位N ；
金属材料力学性能代号含义 名称代号单位含义 抗拉强度σb MPa 或 N/mm^2材料试样受拉力时,在拉断前所承受的最大应力.抗压强度σbc MPa 或 N/mm^2材料试样受压力时,在压坏前所承受的最大应力.抗弯强度σbb MPa 或 N/mm^2材料试样受弯曲力时,在破坏前所承受的最大应力.抗剪强度τMPa 或 N/mm^2材料试样受剪力时,在剪断前所承受的最大剪应力. 抗扭强度τb MPa 或 N/mm^2材料试样受扭转力时,在扭断前所承受的最大剪应力 屈服点σs MPa 或 N/mm^2材料试样在拉伸过程中,负荷不增加或开始有所降低而变形继续发生的现象称为屈服. 屈服时的最小应力称为屈服点和屈服极限. 屈服强度σ0.2MPa 或 N/mm^2材料试样在拉伸过程中, 负荷不增加或开始有所降低而变形继续发生的现象称为屈服. 对某些屈服现象不明显的金属材料, 测定屈服点比较困难,为便于测量,通常按其产生永久变形量等于试样原长0.2%时的应力称为屈服度或条件屈服强度. 弹性极限σcσc 材料能保持弹性变形的最大应力. 真实弹性极限难以测定, 实际规定按永久变形为原长的0.005%时的应力值表示. 比例极限σp MPa 或 N/mm^2在弹性变形阶段, 材料所承受的和应变能保持正比的最大应力,称比例极限. σp与σc两数值很接近,一般常互相通用. 弹性模量E MPa 或 N/mm^2在比例极限的范围内, 应力与应变成正比时的比例常数,衡量材料刚度的指标. E=σ/ε ε——试样纵向线应变. 切变模量G MPa 或 N/mm^2在比例极限的范围内, 应力与应变成正比时的比例常数,衡量材料刚度的指标. G=τ/γ γ——试样切应变. 泊松比μ在弹性范围内, 试样横向线应变与纵向线应变的比值. μ=|ε/ε'| ε'= -με, ε'——试样横向线应变.
材料力学性能测试实验 报告 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
材料基本力学性能试验—拉伸和弯曲一、实验原理 拉伸实验原理 拉伸试验是夹持均匀横截面样品两端，用拉伸力将试样沿轴向拉伸，一般拉 至断裂为止，通过记录的力——位移曲线测定材料的基本拉伸力学性能。 对于均匀横截面样品的拉伸过程，如图 1 所示， 图 1 金属试样拉伸示意图 则样品中的应力为 其中A 为样品横截面的面积。应变定义为 其中△l 是试样拉伸变形的长度。 典型的金属拉伸实验曲线见图 2 所示。 图3 金属拉伸的四个阶段 典型的金属拉伸曲线分为四个阶段，分别如图 3(a)-(d)所示。直线部分的斜率E 就是杨氏模量、σs 点是屈服点。金属拉伸达到屈服点后，开始出现颈缩 现象，接着产生强化后最终断裂。 弯曲实验原理 可采用三点弯曲或四点弯曲方式对试样施加弯曲力，一般直至断裂，通过实 验结果测定材料弯曲力学性能。为方便分析，样品的横截面一般为圆形或矩形。 三点弯曲的示意图如图 4 所示。 图4 三点弯曲试验示意图 据材料力学，弹性范围内三点弯曲情况下C 点的总挠度和力F 之间的关系是 其中I 为试样截面的惯性矩，E 为杨氏模量。 弯曲弹性模量的测定 将一定形状和尺寸的试样放置于弯曲装置上，施加横向力对样品进行弯曲， 对于矩形截面的试样，具体符号及弯曲示意如图 5 所示。 对试样施加相当于σpb0.01。 (或σrb0.01)的10％以下的预弯应力F。并记录此力和跨中点处的挠度，然后对试样连续施加弯曲力，直至相应于σpb0.01(或σrb0.01)的50％。记录弯曲力的增量DF 和相应挠度的增量Df ,则弯曲弹性模量为 对于矩形横截面试样，横截面的惯性矩I 为 其中b、h 分别是试样横截面的宽度和高度。 也可用自动方法连续记录弯曲力——挠度曲线至超过相应的σpb0.01(或σrb0.01)的弯曲力。宜使曲线弹性直线段与力轴的夹角不小于40o,弹性直线段的高度应超过力轴量程的3/5。在曲线图上确定最佳弹性直线段，读取该直线段的弯曲力增量和相应的挠度增量，见图 6 所示。然后利用式(4)计算弯曲弹性模量。 二、试样要求
金属材料机械性能的指标及意义 材料在一定温度条件和外力作用下，抵抗变形和断裂的能力称为材料的力学性能。锅炉、压力容器用材料的常规力学性能指标主要包括：强度、硬度、塑性和韧性等。 （1）强度强度是指金属材料在外力作用下对变形或断裂的抗力。强度指标是设计中决定许用应力的重要依据，常用的强度指标有屈服强度σS或σ0.2（国外用Re表示）和抗拉强度σb（国外用Rm表示），高温下工作时，还要考虑蠕变极限σn和持久强度σD。 （2）塑性塑性是指金属材料在断裂前发生塑性变形的能力。塑性指标包括：伸长率δ，即试样拉断后的相对伸长量；断面收缩率ψ，即试样拉断后，拉断处横截面积的相对缩小量；冷弯（角）α，即试件被弯曲到受拉面出现第一条裂纹时所测得的角度。 （3）韧性韧性是指金属材料抵抗冲击负荷的能力。韧性常用冲击功Ａk和冲击韧性值αk表示。Αk值或αk 值除反映材料的抗冲击性能外，还对材料的一些缺陷很敏感，能灵敏地反映出材料品质、宏观缺陷和显微组织方面的微小变化。而且Ａk对材料的脆性转化情况十分敏感，低温冲击试验能检验钢的冷脆性。 表示材料韧性的一个新的指标是断裂韧性δ，它是反映材料对裂纹扩展的抵抗能力。 （4）硬度硬度是衡量材料软硬程度的一个性能指标。硬度试验的方法较多，原理也不相同，测得的硬度值和含义也不完全一样。最常用的是静负荷压入法硬度试验，即布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）、维氏硬度（HV），其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力。而肖氏硬度（HS）则属于回跳法硬度试验，其值代表金属弹性变形功的大小。因此，硬度不是一个单纯的物理量，而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标。 在断裂力学基础上建立起来的材料抵抗裂纹扩展断裂的韧性性能称为断裂韧性。（Kic,Gic） 常用的35CrMo在850℃油淬，550℃回火后，机械性能如下： σb≥980MPa；σs≥835 MPa；δ5≥12%；ψ≥45%；AK≥63J； 而高级优质的35CrMoA的性能应该更加优良稳定。
常见的金属材料力学性能 一. 金属材料相关概念 任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式的外力作用。这就要求金属材料必须具有一种承受机械载荷而不超过许可变形或不被破坏的能力；这种能力就是金属材料的力学性能。诸如金属材料的强度、刚度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料在外力下表现出来的力学性能的指标。 1.1 强度 强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。一般σ，单位为MPa用单位面积所承受的作用力表示，符号为。 工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。屈服强度是指金属材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力，或开始出现塑性变形σs表示。抗拉强度是指金属材料在拉力作用时的最低应力值，用σb表示。下，被拉断前所承受的最大应力值，用对于大多数机械零件，工作时不允许产生塑性变形，所以屈服强度是零件强度设计的依据；对于因断裂而失效的零件，则用抗拉强度作为其设计的依据。 1.2 刚度 刚度是指金属材料在外力载荷作用下抵抗弹性变形的能力。对于机械零件要求较高的尺寸稳定性时，需要考虑刚度指标。 1.3 硬度
硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力。 . . . . 几种常用金属材料力学性能一览表 材料牌b/MPa 抗拉强屈服强s/MPa 550-70045350-550 685-985490-685SKD61 650-970Cr12MoV 450-650 550-860350-5502S45C/S50C560-750350-560 Unimax 580-885 350-580 SKH51 680-960 485-680 注：1.上表中材料的强度数值仅供参考，在不同的热处理工艺及环境下其对应的强度值不同。 二.材料的失效与许用应力 通常将材料的强度极限与屈服极限统称为材料的极限应力，用σu表示。对于脆性材料强度极限为其唯一强度指标；对于塑性材料，其屈服应力小于强度极限，通常以屈服应力作为极限应力。 为了机械零件使用的安全性，对于机械构件要有足够的强度储备。因
课题： 3.1.1金属材料的力学性能 课型：复习课授课时间：2015.9.6 课时分配：共 2 课时 教学目标：1、掌握金属材料力学性能的分类及用途 2、理解金属材料各种力学性能指标的表达方式及测定方法 3、了解金属材料力学性能的实际应用 教学重点：1、强度指标的定义与分类 2、硬度指标的定义与分类 教学难点：金属的各力学指标的概念、测量方法 教学过程： 【案例导入】 在进行机械制造时，首先进入技术准备阶段。在技术技术准 备中，要完成相关的工作。这些工作中，有一项是非常重要的， 那就是选择材料。那么怎么选择材料呢？首先得研究常见的材料 的性质，只有掌握了材料的特征性质才能顺利进行选材。那么材 料的性质有哪些呢？ 【教学内容】 3.1.1金属材料的力学性能 力学性能是指金属材料在受外力作用时所反映出来的性能。 力学性能指标，是选择、使用金属材料的重要依据。 金属材料的力学性能 主要有：强度、塑性、硬 度、冲击韧度 和疲劳强度等。 1、强度 强度是在外力作用 备注
下，材料抵抗塑性变形和断 裂的能力。 按作用力性质不同， 强度可分为屈服点（屈服强 度）、抗拉强度、抗压 强度、抗弯强度、抗剪 强度等。 在工程上常用来表 示金属材料强度的指标 有屈服强度和抗拉强 度。 （1）屈服点 当载荷增达到Fs 时，拉伸曲线出现了平 台，即试样所承受 的载荷几乎不变，但产生了不断增加的塑性变形，这种现象称 为屈服。 屈服点是指在外力作用下开始产生明显塑性变形的最小 应力。用ós 表示。 ós= （MPa ） 式中：Fs —试样产生明显塑性变形时所受的最小载荷，即 拉伸曲线中S 点所对应的外力（N ） Ao —试样的原始截面积（mm2） （2）抗拉强度 抗拉强度是金属材料断裂前所承受的最大应力，故又称强 度极限。常用ób 来表示。 ób= （MPa ） Ao Fs Ao Fb
金属材料力学性能试验相关术语 编制： 审核： 批准： 生效日期： 受控(1) 受控标识处： 分发号： 发布日期：2016年9月27日实施日期：2016年9月27日
制/修订记录
1.0 目的和范围 本文件定义了金属材料力学性能试验中使用的术语，并为本文件和一般使用时形成共同的称谓。 2.0 规范性应用文件 下列文件对于本文件的作用是必不可少的。凡是注日期的应用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的应用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 2.1 GB/T 228.1 金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法 2.2 GB/T 10623 金属材料 力学性能试验术语 3.0 一般术语 3.1 与试样有关的术语 3.1.1 试件/试样test piece/specimen 通常按照一定形状和尺寸加工制备的用于试验的材料或部分材料。 3.1.2标距gauge length 用于测量试样尺寸变化部分的长度。 3.1.3原始标距original gauge length 在施加试验力之前的标距长度。 3.1.4 断后标距final gauge length after fracture 试样断裂后的标距长度。 3.1.5参考长度reference length 用以计算伸长的基础长度。 3.1.6平行长度parallel length 试样两头部或加持部分（不带头试样）之间平行部分的长度。 3.1.7伸长elongation 在试验期间任一时刻的原始标距Lo 或参考长度Lr 的增量。 3.1.8伸长率percentage elongation 原始标距Lo （或参考长度Lr ）的伸长与原始标距（或参考长度Lr ）之比百分率。 3.1.9 断后伸长率 percentage elongation after fracture A 断后标距的残余伸长（Lu-Lo ）与原始标距之比的百分率。 注：对于比例试样，若原始标距不为（So 为平行长度的原始横截面积），符号A 应附以下脚注说明所使用的比例系数，例如A 11.3表示原始标距为 对于非比例试样，符号A 应附以下脚注说明所使用的原始标距，以毫米（mm ）表示。例如，A 80mm 表示原始标距为80mm 的断后伸长率。 3.1.10断面收缩率percentage reduction of area 断裂后试样横截面积的最大缩减量（S 0-S u ）与原始横截面积（S 0）之比的百分率。 0U 00 S -S = 100%Z X S
一、填空题（60分） 1.金属材料的性能的性能包括和。 2.力学性能包括、、、、。 3.圆柱形拉伸试样分为和两种。 4.低碳钢拉伸试样从开始到断裂要经过、 、、四个阶段。 5.金属材料的强度指标主要有和。 6.金属材料的塑性指标主要有和。 7.硬度测定方法有、、。 8.夏比摆锤冲击试样有和两种。 9.载荷的形式一般有载荷、载荷和载荷三种。 10.钢铁材料的循环基数为，非铁金属循环基数为。 11.提高金属疲劳强度的方法有和 。 12.50HRC表示用“C”标尺测定的硬度值为。 13.150HRW10/1000/30表示用压头直径为的硬质合金球，在kgf试验力作用下，保持s时测得的布氏硬度值为。 14.金属材料的工艺性能包括、、
、、。 二、判断题（25分） 1.金属的工艺性能是指金属在各种加工中所表现出的性能。（） 2.金属的力学性能是指在力作用下所显示的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力-应变关系的性能。（） 3.拉伸试验时，试样的伸长量与拉伸力总成正比。（） 4.屈服现象是指拉伸过程中拉伸力达到Fs时，拉伸力不增加，变形量却继续增加的现象。（） 5.拉伸试样上标距的伸长量与原始标距长度的百分比，称为断后伸长率，用符号A表示。（） 6.现有标准圆形截面长试样A和短试样B，经拉伸试验测得δ10、δ5均为25%，表明试样A的塑性比试样B好。( ) 7.常用的硬度试验方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。（） 8.做布氏硬度试验，当试验条件相同时，压痕直径越小，则材料的硬度越低。（） 9.洛氏硬度值是根据压头压入被测材料的的深度来确定的。（） 10.洛氏硬度HRC测量方便，能直接从刻度盘上读数，生产中常用于测量退火钢、铸铁和有色金属件。（） 11.一般来说，硬度高的金属材料耐磨性也好。（） 12.韧性是指金属在断裂前吸收变形能量的能力。（） 13.金属的使用性能包括力学性能、物理性能和铸造性能。( )
第二章第一节金属材料的力学性能 一、选择题 1.表示金属材料屈服强度的符号是（）。 A.σ e B.σ s C.σ b D.σ -1 2.表示金属材料弹性极限的符号是（）。 A.σ e B.σ s C.σ b D.σ -1 3.在测量薄片工件的硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是（）。 A.HB B.HR C.HV D.HS 4.金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（）。 A.强度 B.硬度 C.塑性 D.弹性 二、填空 1.金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗（）或（）的能力。 2.金属塑性的指标主要有（）和（）两种。 3.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、（）和（）三个阶段。 4.常用测定硬度的方法有（）、（）和维氏硬度测试法。 5.疲劳强度是表示材料经（）作用而（）的最大应力值。 三、是非题 1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。（） 2.用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号HBW表示。（） 四、改正题 1. 疲劳强度是表示在冲击载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。 2. 渗碳件经淬火处理后用HB硬度计测量表层硬度。 3. 受冲击载荷作用的工件，考虑机械性能的指标主要是疲劳强度。 4. 衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。
5. 冲击韧性是指金属材料在载荷作用下抵抗破坏的能力。 五、简答题 1.说明下列机械性能指标符合所表示的意思：σ S 、σ 0.2 、HRC、σ -1 。 2.说明下列机械性能指标符合所表示的意思：σ b 、δ 5 、HBS、a kv 。 2.2金属材料的物理性能、化学性能和工艺性能 一、判断题 1.金属材料的密度越大其质量也越大。（） 2.金属材料的热导率越大，导热性越好。（） 3.金属的电阻率越小，其导电性越好。（） 二、简答题： 1.什么是金属材料的工艺性能？它包括哪些？ 2.什么是金属材料的物理性能？它包括哪些？ 3.什么是金属材料的化学性能？它包括哪些？