§1-1 钢 铁 材 料
钢铁材料是钢和铸铁的统称。
钢是以铁为主要元素，含碳量般在2% 以下，并含有其他元素的材料。
铸铁是碳含量大于2.11%的铁碳合金。含碳量2%通常是钢和铸铁的分界线。 根据化学成分，钢分为非合金钢、低合金钢和合金钢。
一、非合金钢（碳素钢）
非合金钢也称碳素钢或碳钢，是碳含量C ω小于2% 的铁碳合金。它还含有少量的硫、磷、锰、硅等杂质，其中硫、磷是炼钢时由原料进入钢中，炼钢时难于除尽的有害杂质。硫有热脆性，磷有冷脆性。锰、硅是在炼钢加入脱氧剂时带入钢中的，是有益元素。
1. 碳素钢的分类
碳素钢有多种分类方法，常用的分类方法有三种：
(1) 按钢的含碳量分类
低碳钢：含碳量C ω≤0.25%。
中碳钢：含碳量C ω> 0.25%～0.6%。
高碳钢：含碳量C ω≥0.6%。
(2) 按钢的质量分类
碳钢质最的高低，主要根据钢中杂质硫的质量分数和磷的质量分数来划分。可分为普通碳素钢、优质碳素钢和高级优质碳素钢。
普通钢：S ω≤0.035%，P ω≤0.035%。
优质制：S ω≤0.030%，P ω≤0.030%。
高级优质钢：S ω≤0.020%，P ω≤0.025%。
(3) 按用途分类
碳素结构钢：用于制造金属结构、零件。
碳素工具钢：，用于制造刃具、量具和模具。
钢还可以从其他角度来分类，如按脱氧方法不同，钢可分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢三种。
2．碳素结构钢
凡用于制造机械零件和各种工程结构件的钢都称为结构钢。根据质量分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢。
(1) 普通碳素结构钢
普通碳素结构钢冶炼容易，不消耗贵重的合金元素，价格低廉，性能能满足一般工程结构、日常生活用品和普通机械零件的要求，所以是各类钢中用量最大的一类。
这类钢的牌号是由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号四个部分顺序组成。例如Q235—A ·F ，其中“Q”代表屈服点，数值235表示在一定拉伸试验条件下的屈服点值小于235MP ，“A”表示质量等级为A 级，“F”表示脱氧方法即为沸腾钢。表1-1
列出了这类钢的等级、化学成分和脱氧方法。表中F、b、Z、TZ分别表示沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢。在牌号组成表示方法中，“Z”与“TZ”符号予以省略。表1-2列出常用普通碳素结构钢在拉伸和冲击试验条件下的力学性能。
2.Q235A、B级沸腾钢锰含量上限为0.60%。
这类钢主要用于焊接、铆接、栓接构件。这些构件在常温有冲击载荷条件下工作，可选用相应牌号的B级钢；在低温有冲击载荷条件下工作或重要的焊接构件可选用C、D级钢。在各牌号钢中，Q235应用最多。
(2) 优质碳素结构钢
这类钢中有害杂质元素S、P较少，质量优良。大多数用于制造机械零件，可以进行热处理以改善和提高其力学性能，它的牌号是以0.01%为单位，用两位数字表示钢中平均含碳量的万分数。例如45，表示平均含碳量为0 .45%的钢，称为45钢。如果优质碳素结构钢中含锰量较高（含锰量在0.7% ～1.0%范围内），还应在表明含碳量的两位数字后面，附以汉字“锰”或Mn的元素符号，如20Mn表示平均含碳量为0.20%的较高含锰量钢，称为20锰钢。表1-3给出了常用优质碳素结构钢的力学性能和用途。
3.碳素工具钢
碳素工具钢是用于制造刃具、模具、量具。这些工具都要求高硬度和高耐磨性。工具钢的碳 都在0.7%以上，都是优质的或高级优质高碳钢。其牌号是拼音字母“T”加数字表示，含量
C
其中T表示碳素工具钢，数字表示平均含碳量的千分数，如T8，表示平均碳含量为0.8%碳素工具钢。若为高级优质碳钢则在牌号后加“A”，如T10A，表示平均碳含量为1.0%的高级优质碳素工具钢。
二、合金钢
随着工业生产和科学技术的不断发展，对钢材的某些性能提出了更高的要求。如对大型重要的结构零件，要求具有更高的综合力学性能；对切削速度较高的刀具要求更高的硬度、耐磨性和红硬性（即在高温时仍能保持高硬度和高耐磨性）；大型电站设备、化工设备等不仅要求高的力学性能，而且还要求具有耐蚀、耐热、抗氧化等特殊物理、化学性能。碳钢不能满足这些要求，于是产生各种合金钢，以适应对钢材更高的要求。
合金钢就是在碳钢的基础上加入其他元素的钢，加入的其他元素就叫做合金元素。常用的合金元素有硅(si)、锰(Mn)、铬(Cr)、镍(Ni)、钨(w)、钼(Mo)、钒(V)、钛(Ti)、铝( Al）、硼（B）及稀土元素( Re)等。合金元素在钢中的作用，是通过与钢中的铁和碳发生作用、合金元素之间的相互作用提高了钢的力学性能，改善了钢的热处理工艺性能。
1. 合金钢的分类和牌号
(1) 合金钢的分类
合金钢的分类方法很多，按主要用途一般分为：
合金结构钢：主要用于制造重要的机械零件和工程结构。
合金工具钢：主要用于制造最重要的刃具、量具.和模具。
特殊性能钢：具有特殊的物理、化学性能的钢。
(2) 合金钢牌号表示方法
合金结构钢的牌号采用两位数字加元素符号加数字表示。前面的两位数字表示钢的平均
碳含量的万分数，元素符号表示钢中所含的合金元素，而后面数字表示该元素平均含量的质量分数。当合金元素含量小于1 .5%时，牌号中只标明元素符号，而不标明含量，如果含量大于1.5%. 2.5%、3.5%等，则相应地在元素符号后面标出2、3、4等。例如60Si2Mn表示平均碳含量为0.6%；含硅量约为2%，含锰量小于1.5%。
合金工具钢的牌号表示方法与合金结构钢相似，其区别在于用一位数字表示平均碳含量的千分数，当碳含量大于或等于1.00 %时则不予标出。如：9SiCr，其中平均碳含量为0.9%，Si、Cr的含量都小于1.5%；Cr12MoV，表示平均碳含量大于1.00%，铬含量约为12%，钼和钒的含量都小于1.5%的合金工具钢。
除此之外，还有一些特殊专用钢，为表示钢的用途在钢号前面冠以汉语拼音，而不标出含碳量。如GCr15为滚珠轴承钢，“G”为“滚”的汉语拼音字首。还应注意，在滚珠轴承钢中，铬元素符号后面的数字表示铬含量的千分数，其他元素仍用百分数表示。如GCr15SiMn，表示铬含量为l.5%，硅、锰含量均小于1.5%的滚珠轴承钢。
合金钢一般都为优质钢。合金结构钢若为高级优质钢，则在钢号后面加“A”，如
38CrMoAlA。合金工具钢一般都为高级优质钢，所以其牌号后面不再标“A”。
2. 合金结构钢
合金结构钢按用途可分为工程结构用钢和机械制造用钢。
(1) 工程结构用制（普通低合金结构钢）
工程结构用钢主要用于制造各种工程结构，如桥梁、建筑、船舶、车辆、高压容器等。这类钢是在普通碳素结构钢的基础上加入少量合金元素制成的钢，故名普通低合金结构钢（简称普低钢）。由于合金元素的作用，普低钢比相同含量的普通碳素结构钢强度高得多，而且还具有良好的塑性、韧性、焊接性和较好的耐磨性。因此，采用普低钢代替普通碳素结构钢可减轻结构重量，保证使用可靠，节约钢材。如用普低钢16Mn代替Q235钢，一般可节约钢材25% ～30%。
普低钢大多数是在热轧状态下生产。加工过程中经常采用冷弯、冷卷和焊接成构件后不再进行热处理。主加元素为锰(0.8% ～1.8%)，为了某些需要，还加入钒、钛、铌、铜或铬、钼、硼等元素，合金元素总量一般不超过3%。
(2) 机械制造用钢
机械制造用钢主要用于制造各种机械零件。它是在优质或高级优质碳素钢结构钢的基础上加入合金元素制成的合金结构钢。这类钢一般都要经过热处理才能发挥其性能。因此，这类钢的性能与使用都与热处理相关。机械制造用合金结构钢按用途和热处理特点，可以分为合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢等。
①合金渗碳钢
在机械制造中有许多零件是在高速、重载、较强烈的冲击和受磨损条件下工作的，如汽车、拖拉机的变速齿轮、十字轴以及内燃机凸轮轴等，要求零件的表面具有高硬度、高耐磨性，而心部有足够的韧性，为了满足这样的性能要求，可采用合金渗碳钢。所谓合金渗碳钢，就是用于制造渗碳零件的合金钢。合金渗碳钢的碳含量一般在0.1% ～0.25%之间，加入的主要合金元素是铬、镍、锰、硼等，还加入少量的钒、钛等元素。经过渗碳处理后，再进行淬火和低温回火处理，达到表面高硬度、高耐磨性和心部高强度并有足够韧性。20CrMnTi
是应用最广泛的合金渗碳钢。
②合金调质钢
合金调质钢一般指经过调质处理（淬火后高温回火）后使用的合金结构钢。这种钢经调质处理后具有高强度和高韧性相结合的良好的综合力学性能。为了获得综合力学性能，必须具有合理的化学成分。合金调质钢的碳含量存0.25% ～0.50%之间，主加合金元素为锰、铬、硅、镍、硼等，还加入少量的钼、钨、钒、钛等元素。合金调质钢主要用于那些在重载荷、受冲击条件下工作的零件，如机床主轴、汽车后桥半轴、连杆等。40Cr钢是合金调质钢中最常用的一种，其强度比40钢高20%，并有良好的韧性。
③合金弹簧钢
合金弹簧钢是用于制造各种弹簧的专用合金结构钢。弹簧是各种机构和仪表的重要零件。它是利用在工作时产生弹性变形，在各种机械中起缓和冲击和吸收振动的作用，并可利用其储存能量，使机件完成规定动作。弹簧一般是在动载荷下工作，要求合金弹簧钢具有高的弹性极限、高疲劳强度、足够的塑性和韧性、良好的表面质量。因此，合金弹簧钢具有合理的化学成分，并进行适当的热处理。合金弹簧钢碳含量一般在0.45%～0.75%之间，加入主要元素有锰、硅、铬等，有些弹簧钢还加入钼、钨、钒等元素，合金弹簧钢经淬火后进行中温回火处理。
3．滚珠轴承钢
滚珠轴承钢是制造各种滚动轴承的滚动体和内、外套圈的专用钢。滚动轴承在工作时，承受着高而集中的交变应力，还有强烈的摩擦，因此滚珠轴承钢必须具有高而均匀的硬度和耐磨性，高的疲劳强度，足够的韧性和淬透性，以及一定的耐蚀性等。目前应用最广的是高碳铬钢，其碳含量在0.95%～1.15%之间，铬含量在0.6% ～1.65%之间，其中GCr15和GCr15SiMn应用最多。
由于滚珠轴承钢的化学成分和主要性能特点与低合金工具钢相近，生产中常用它制造刃具、冷冲模具、量具以及性能要求与滚动轴承相似的零件。
4．合金工具钢
碳素工具钢淬火后，虽能达到高的硬度和耐磨性，但因它的淬透性差、红硬性差（只能在200℃以下保持高硬度），因此模具、量具及刃具大多都要采用合金工具钢制造。合金工具钢按用途可分为刃具钢、模具钢和量具钢。
(l) 合金刃具钢
合金刃具钢分为低合金刃具钢和高速钢。
①低合金刃具钢
低合金刃具钢是在碳素工具钢的基础上加人少量合金元素（一般为3% ～5%）形成的一类钢。这类钢中常加入铬、锰、硅等元素，此外还加入钨、钒等元素，硬度、耐磨性、强度、淬透性均比碳素工具钢好。但其红硬性略高于碳素工具钢，一般仅在250o C以下保持高硬度。常用的低合金刃具钢是9CrSi和CrWMn，主要用于制造丝锥、板牙、铰刀等。
②高速钢
高速钢是一种含钨、铬、钒等多种元素的高合金刃具钢。经过适当热处理后，具有高的硬度、红硬性和耐磨性。当其切削刃的温度高达600℃时，仍能保持其高硬度和高耐磨性。
高速钢主要合金元素总量达到10% ～25%，具有较高的淬透性。常用的高速钢有：钨系高速制，其代表为W18Gr4V；钼系高速钢，其代表为W6Mo5Cr4V2；高速钢主要用于制造切削速度较高的刃具(车刀、钻头等)和形状复杂、负荷较重的成形刀具（铣刀、拉刀等）。此外，高速钢还可用于制造冷冲模、冷挤压模以及某些耐磨零件。为了使高速钢具有良好性能，必须经过正确锻造和热处理。
(2) 合金模具钢
模具钢是指用于制造冲压、热锻、压铸等成形模具的钢。根据工作条件不同，可分为冷变形模具钢和热变形模具钢。
①冷变形模具钢
冷变形模具钢是用于制造使金属在冷态下变形的模具，如冷冲模、冷压模等。
②热变形模具钢
热变形模具钢是用来制造使金属在高温下成形的模具，如热锻模、压铸模等。热模具在高温下工作并承受很大的冲击力，因此要求热模具钢要在高温下能保持足够的强度、韧性和耐磨性，以及较高的抗热疲劳性和导热性。目前常采用5CrMnMo。和5CrNiMo制作热锻模，采用3Cr2W8制作热挤压模和热铸模。
③合金量具钢
合金量具钢是用于制造测量工具的钢。测量尺寸的工具即量具，如千分尺等。它们的工作部分要求高硬度、高耐磨性和高的尺寸稳定性，一般采用微变形合金工具钢制造，如CrWMn、GCrl5等。
常用合金工具钢的特性用途见表1-7。
5．特殊性能钢
特殊性能钢是指具有特殊物理、化学性能的钢。特殊性能钢的种类很多，在机械制造中常用的有不锈耐酸钢、耐热钢和耐磨钢。
(1) 不锈耐酸钢
不锈耐酸钢是指在腐蚀介质中具有高的抗腐蚀能力的钢，一般称不锈钢。常用不锈钢有铬不锈钢和铬镍不锈钢。
铬不锈钢可抗大气、海水、蒸汽等的锈蚀。常用铬不锈钢为Cr13型不锈钢，牌号有lCr13、2Cr13、3Cr13和4Cr13，钢中的铬含量约为13%，碳含量为0.l% ～0.4%。其中lCr13、2Cr13用于制造汽轮机叶片、水压机阀等，3Cr13、4Cr13用于制造弹簧、轴承、医疗器械及在弱腐蚀条件下工作而要求高强度的耐蚀零件。
铬镍不锈钢主要用于制造在强腐蚀介质（硝酸、磷酸、有机酸发碱水溶液等）中工作的没备，如吸收塔、贮槽、管道及容器等。这些钢的化学成分为平均铬含量为18%、镍含量为
≤0.14%。8% ～11%，其牌号为0Cr18Ni9、1Cr18Ni9，这些钢含碳量很低，前一牌号碳含量
C
(2) 耐热钢
钢的耐热性是高温抗氧化性和高温强度（热强性）的总称。耐热钢通常分为抗氧化钢和热强钢。
1) 抗氧化钢
抗氧化钢又称不起皮钢，其特点是高温下有较好的抗氧化能力并有一定强度。这类钢主
要用于制造长期工作在高温下的零件，如各种加热炉底板、渗碳箱等。常用的抗氧化钢有4Cr9Si2、1Crl3SiAl等。
2) 热强钢
热强钢的特点是在高温下有良好的抗氧化能力并具较高的高温强度，常用的热强度钢有15CrMo、4Cr14Ni4WMo。前者是典型的锅炉用钢，可以制造在300～500℃下长期工作的零件；后者可以制造在600℃以下工作的零件，如汽轮机叶片，大型发电机排气阀等。
耐热钢中加入合金元素铬、硅、铝等可提高抗高温氧化性，加入合金元素钨、钼、钒等可提高高温强度。
(3)耐磨钢
耐磨钢是指高耐磨性的高锰钢。它的主要化学成分是：碳含量l.0%～1.3%，锰含量11%～14%（锰/碳 =11～12），它的钢号写成Mn13。这种钢基本上都是铸造成型的。高锰钢主要用于制造铁路道岔、拖拉机履带、挖土机铲齿等。
三、铸铁与铸钢
铸铁是碳含量大于 2.11%的铁碳合金。在实际生产中，一般铸铁的碳含量为 2.5% ～4.0%，硅含量为0.8% ～ 3%，锰、硫、磷杂质元素的含量也比碳钢高。有时也加入一定量的其他合金元素，获得合金铸铁，以改善铸铁的某些性能。
铸铁具有良好的铸造性、耐磨性、减振性和切削加工性，生产简单，价格便宜，经合金化后具有良好的耐热性或耐蚀性。因此，铸铁在工业生产中获得广泛应用。由于铸铁的塑性韧性较差，只能用铸造工艺方法成形零件，而不能用压力加工方法成形零件。
根据碳在铸铁中的存在形式，一般可将铸铁分为白口铸铁、灰铸铁、球墨铸铁和可锻锻铸铁。白口铸铁断口呈白亮色，性能硬而脆，不易切削加工，在机械工业中很少直接应用。
1．灰铸铁
灰铸铁断口呈暗灰色，故称灰铸铁。灰铸铁实质上是在碳钢的基体上分布着一些片状石墨。由于石器的强度、硬度较低，塑性，韧性极差，所以石墨的存在相当于钢中分布着许多裂纹和“空洞”，起到割裂基体的作用，严重降低了铸铁的抗拉强度。铸铁中的石墨数量越多，尺寸越大，分布越不均匀，铸件的抗拉强度、塑性和韧性就越差。但石墨对铸铁的抗压强度影响不大。
石墨虽然降低了铸铁的抗拉强度和塑性，但也给铸铁带来了一系列其他的优越性能，如优良的铸造性能，良好的切削加工性，良好的减摩擦性和减振性，因而被广泛地用来制作各种承受压力和要求消振性的床身、机架、结构复杂的箱体、壳体和经受摩擦的导轨、缸体等。灰铸铁的牌号以“HT加数字组成”表示，其中“H T”是“灰”和“铁”的汉语拼音字首表示灰口铸造，数字表示其最低的抗拉强度。
用热处理的方法来提高灰铸铁的强度、塑性等力学性能效果不大。通常对灰铸铁进行热处理的目的是减少铸件中的应力，消除铸件薄壁部分的白口组织，提高铸件工作表面的硬度和耐磨性等。常用的热处理方法是去应力退火、表面淬火（如机床床身导轨）。
2. 可锻铸铁
可锻铸铁是将一定成分的白口铸铁经过退火处理，使渗碳体分解，形成团絮状石墨的铸
铁。由于石墨呈团絮状，大大减轻了对基体的割裂作用。与灰铸铁相比，可锻铸铁不仅有较高的强度，而且有较好的塑性和韧性，并由此得名“可锻”，但实际上并不可锻。
在球墨铸铁出现之前，可锻铸铁曾是铸铁中性能最好的，广泛用作汽车、拖拉机的前后轮壳，管道的弯头、三通等形状复杂、尺寸不大、强度和韧性要求较高的零件，但由于生产效率低、生产成本高，故现在有被球墨铸铁取代的趋势。
3. 球墨铸铁
球墨铸铁是指石墨以球状形式存在的铸铁。球墨铸铁的获得是在浇注前往铁水中加入适量的球化剂和孕育剂即球化处理，浇注后可使石墨呈球状分布的铸铁。由于石墨呈球状分布在机体上，对基体的割裂作用降到最小，可以充分发挥基体的性能，所以球墨铸铁的力学性能比灰铸铁和可锻铸铁都高，其抗拉强度、塑性、韧性与相应基体组织的铸钢相近、球墨铸铁兼有铸铁和钢的优点，因而得到广泛应用。它可以用来代替碳钢、合金钢、可锻铸铁等材料，制成受力复杂，强度、硬度、韧性和耐磨性要求较高的零件，如柴油机曲轴、减速箱齿轮以及轧钢机轧辊等。
球墨铸铁的牌号由QT加两组数字组成。QT分别是“球”与“铁”的汉语拼音字首，代表球墨铸铁，两组数字分别表示最低抗拉强度和伸长率。
4．铸钢
将熔炼好的钢液直接铸成零件或毛坯，这种铸件称为铸钢件。与铸铁相比，铸钢的力学性能，特别是抗拉强度、塑性、韧性较高。因此，铸钢一般用于制造形状复杂、综合力学性能要求较高的零件，而这类零件在工艺上难于用锻造方法获得，在性能上又不能用力学性能较低的铸铁制造。
铸钢有碳素铸钢和合金铸钢两种。
(1)碳素铸钢
碳素铸钢又叫铸造碳钢，简称铸钢。铸钢的碳含量一般在0.15% ～ 0.60%。铸钢的牌号用ZG后面加两组数字组成。如ZG200-400表示屈服强度不低于200 MPa，抗拉强度或强度极限不低于400MPa的铸钢。
(2) 合金铸钢
为了进一步提高铸钢的力学性能，常在碳素铸钢基础上加入锰、硅、铬、钼、钒、钛等合金元素，制成合金铸钢，如ZG35SiMn、ZG40Cr、ZG35CrMnMo等。为了满足铸钢件的特殊的物理、化学性能要求时，还可用耐蚀、耐热、耐磨铸钢等。
铸钢的流动性较差，常采用提高浇注温度的方法改善其流动性。所以铸钢件的晶粒粗大，还可能产生组织缺陷。为了晶粒细化，改善铸钢件的性能，要进行相应的热处理。
铸钢件一般采用正火或退火处理，以细化晶粒，消除缺陷组织和铸造应力。对于某些局部表面要求耐磨性较高的中碳铸钢件，可采用局部表面淬火。对合金铸钢件，可采用调质处理以改善其力学性能。
§1-2 钢的热处理
钢的热处理是指采用适当方式将钢或钢制工件进行加热、保温和冷却，以获得预期的组
织结构与性能的工艺。
通过适当的热处理，不仅能允分发挥钢材的潜力，提高工件的使用性能和使用寿命，而且还可以改善工件的加工工艺性能；因此，热处理工艺在机械制造业中占有十分重要的地位。
热处理工艺的种类很多。根据加热和冷却方法不同，工业生产中常用的热处理工艺可大致分为：
普通热处理，即退火、正火、淬火、回火，俗称“四把火”；
表面热处理，包括表面淬火（感应加热淬火、火焰淬火），化学热处理（渗碳、氮化等）。
一、钢的退火和正火
1. 退火
将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。
退火的目的是降低硬度，以利于切削加工；提高塑性和韧性，以利于冷变形加工；改善钢的性能或为以后热处理作好组织准备；消除钢中的残余内应力，防止变形和开裂。
2. 正火
将钢加热到适当温度，保持一定时间后出炉空冷的热处理工艺。它比退火的冷却速度快。
正火只适用于碳素钢及合金元素含量不高的合金钢。
正火的目的是细化组织，用于低碳钢，可提高硬度，改善切削加工性；用于中碳钢和性能要求不高零件，可代替调质处理；用于高碳钢，可消除网状碳化物，为球化退火做组织准备。
正火与退火相比，钢在正火后的强度、硬度高于退火，而且操作简便，生产周期短，成本低，在可能的条件下宜用正火代替退火。
二、钢的淬火
将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后快速冷却的热处理工艺。最常见的有水（盐水）冷淬火、油冷淬火等。淬火的目的是提高钢的硬度、强度和耐磨性。钢在淬火后，必须配以适当的回火，才能获得理想的力学性能。钢的强度、硬度、耐磨性、弹性、韧性等，都可以利用淬火与回火使之大大提高。所以淬火是强化钢材的重要热处理工艺。
淬火工艺有两个概念应加以重视和区别，一是淬硬性，二是淬透性。淬硬性是指钢经淬火后能达到的最高硬度，主要取决于钢中的碳含量，碳含量愈高，获得的硬度愈高；淬透性是指制经淬火获得淬硬层深度的能力，淬透性愈好，淬硬层愈厚。淬透性主要取决于钢的化学成分和淬火冷却方式。一般来说，含碳量相同的碳素钢与合金钢的淬硬性没有差别，而合金钢的淬透性高于碳素钢。因此，有些合金钢例如高速钢，可以采用空气冷却淬火。
三、钢的回火
将淬火钢重新加热到低于727℃的某一温度，保温一定时问，然后空冷到室温的热处理工艺，称为回火。淬火钢必须及时回火。回火的目的是减少或消除工件淬火时产生的内应力，
稳定组织，以满足工件使用需要的性能。回火是热处理工艺的最后一道工序。
淬火后的钢件根据对其力学性能的要求，配以不同温度的回火。按回火温度范围，可将回火分为低温、中温、高温回火。
1. 低温回火(150 ～250℃)
低温回火的目的是降低淬火内应力，提高韧性，并保持高硬度和耐磨性。主要用于高碳工具钢和合金钢刃具、量具、滚动轴承、冷作模具和要求硬而耐磨的零件。
2. 中温回火(250 ～500℃)
中温回火的目的是使淬火钢件具有高的弹性极限、屈服强度和适当的韧牲。主要用于弹性零件（如弹簧、发条）和热锻模具等。
3.高温回火( 500 ～650℃)
高温回火的目的是获得硬度、强度、韧性、塑性，有较好的综合力学性能。生产中把淬火和高温回火相结合的热处理称为调质处理，简称调质。调质处理广泛用于螺栓、连杆、齿轮、曲轴等重要的结构零件。
四、钢的表面热处理
在冲击载荷和摩擦条件下工作的零件（如齿轮等），要求其表面具有高的硬度和耐磨性，而心部应具有足够的塑性和韧性。这一工件表面和心部不同的性能要求，难于从选材和普通热处理解决，而表面热处理能满足这类零件的要求。
常用的表面热处理方法有表面淬火和化学热处理两种。
1．表面淬火
表面淬火是仅对工件的表面层进行淬火，而心部仍保持未淬火状态。其目的是使工件表面具有高硬度、耐磨性，而心部具有足够的塑性、韧性，常用的有火焰表面淬火、感应加热表面淬火。
火焰表面淬火是用乙炔一氧或煤气一氧的混合气体燃烧的火焰，喷射在零件表面上，快速加热，使工件表面层迅速地达到淬火温度，而后立即喷水进行冷却的一种方法。火焰表面淬火适用于碳钢和合金结构钢。火焰淬火的没备简单，速度快，变形小，适用于局部磨损的工件，如轴、齿轮、轨道等，用于特大件更为经济有利。但火焰表面淬火容易过热，淬火效果不稳定，因而在使用上有一定局限性。
感应加热表面淬火是把工件放在感应器（变磁场）中，依靠工件表面产生感应电流，使工件表丽瞬时升到淬火温度，并即喷水冷却，使之获得淬硬的表层的热处理工艺。这种处理异常迅速（几秒或几十秒），而且硬度高，氧化变形小，操作简单，容易机械化、自动化，适用于大批量生产，如齿面淬火。
2．钢的化学热处埋
化学热处理是将工件置于适当的活性介质中加热、保温、冷却的方法，使一种或几种元素渗入钢件表层，以改变钢件表面层的化学成分、组织和性能的热处理工艺。
化学热处理工艺种类较多，一般根据渗入钢件表面元素来命名。渗入的元素不同，钢件表面性能不同。有：渗碳、碳氮共渗，可提高钢表面的硬度和耐磨性；氮化、渗硼，可使钢件表面特别硬，显著提高耐热抗氧化性。渗碳、氮化、碳氮共渗是比较常用的化学热处理方
法。
(l) 渗碳
渗碳是把低碳钢工件放在渗碳介质中，加热到一定温度（一般为930℃左右），保温足够长的时间，使表面层的碳浓度升高，这样一种热处理工艺称为渗碳。根据渗碳介质的状态不同，可分为固体渗碳、液体渗碳和气体渗碳，而以气体渗碳应用最为广泛。渗碳通常采用低碳钢或合金渗碳钢，主要用于表面要求高硬度、耐磨，心部具有足够强度和韧性，具有高的疲劳强度的工件，如齿轮、活塞销、轴类零件等。但渗碳时间长，渗碳层很薄。
(2) 氮化
氮化是向钢的表面渗氮以提高表面层氮浓度的热处理过程。常用的氮化方法是把氮气通入一定温度(一般为500～560℃)的密封炉中，氮气分解产生活性氮原子渗入工件的表面。氮化以后工件的硬度高(可达1000～1200 HV)，耐磨性高，氧化变形小，并能耐热、耐腐蚀、耐疲劳等。38CrMoAl是常用的氮化钢，氮化后不需要进行淬火处理。氮化的最大缺点是工艺时间较长。
化学热处理已从单元素渗发展到多元素复合渗，使工件具有综合的优良性能。
本章小结
在机械工程上常用的材料有：钢铁材料、有色金属和非金属材料。
常用的碳素钢按含碳量分为低碳钢、中碳钢、高碳钢。
常用的合金钢有：低碳合金钢、合金结构钢、滚动轴承钢、合金工具钢、合金渗碳钢。
钢的热处理主要有退火、正火、淬火和回火。退火和正火的区别在于冷却速度不同；淬火是为了提高钢件的硬度和耐磨性；回火是为了消除内应力。先淬火后高温回火称为调质。
材料的选材要考虑使用性能、工艺性能和热处理工艺性能，还要考虑经济性。
金属材料在外力作用下表现出的力学性能指标主要有强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等特征。
金属材料对不同加工工艺方法的适应能力即金属材料的工艺性能，包括铸造性能、锻压性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能等。工艺性能直接影响零件制造的工艺、质量及成本，是选材和制定零件工艺路线时必须要考虑的重要因素。
第五章钢的热处理 一、名词解释 奥氏体化、本质晶粒度、马氏体、珠光体、贝氏体、退火、球化退火、正火、淬火、等温淬火、淬透性、淬硬性、回火、回火脆性、调质处理、表面淬火、化学热处理 二、填空题 1.共析钢加热时，其奥氏体化过程由________ 、________ 、________、________ 等4个步骤组成。 3.钢的淬透性越高，则其C曲线的位置越________，临界冷却速度越________。 4.钢的热处理工艺是由________、________、________ 3个阶段组成。热处理的特点是只改变工件的________，而不改变其________。 5.当钢完全奥氏体化后冷却转变为马氏体时，奥氏体中的含碳量越高，则Ms点越________ ，转变后的残余奥氏体量越________。 6.在过冷奥氏体等温转变产物中，珠光体与屈氏体的主要相同点是________，不同点是________。 7.在碳钢中，共析钢的临界冷却速度比亚共析钢和过共析钢的临界冷却速度都________。 8.淬火钢进行回火的目的是________，回火温度越高，钢的强度与硬度越________。 9.球化退火的主要目的是________、________，它主要适用于________ 钢。 10.亚共析钢的淬火温度为________，过共析钢的淬火温度为________。 11.索氏体和回火索氏体在形态上的区别为：________________；在性能上的区别为：________________。 12.马氏体和回火马氏体在性能上的区别为：________________。 13.马氏体的硬度取决于_______ 。 14.用T10钢制造车刀，其工艺路线为：下料→锻造→预备热处理（________ + ________）→机加工→最终热处理（________ + ________）→磨加工。（请在横线上填入相应热处理工艺的名称） 15.在三束表面改性技术中，三束是指________束、________束和________束。 三、选择题
第1章机械工程材料基本知识 1.1 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。 1.1.1 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。强度指标一般用单位面积所承受的载荷即力表示，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的作用下，被拉断前所能承受的最大应力值，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，而用抗拉强度作为其强度设计的依据。 1.1.2 塑性 塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。 工程中常用的塑性指标有伸长率和断面收缩率。伸长率指试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分率，用符号δ表示。断面收缩率指试样拉断后，断面缩小的面积与原来截面积之比，用 表示。 伸长率和断面收缩率越大，其塑性越好；反之，塑性越差。良好的塑性是金属材料进行压力加工的必要条件，也是保证机械零件工作安全，不发生突然脆断的必要条件。 1.1.3 硬度
第四章铁碳合金相图 教学目的及其要求 通过本章学习，使学生们掌握铁碳合金的基本知识，学懂铁碳相图的特征点、线及其意义，了解铁碳相图的应用。 主要内容 1．铁碳合金的相组成 2．铁碳合金相图及其应用 3．碳钢的分类、编号及应用 学时安排 讲课4学时 教学重点 1．铁碳合金相图及应用 2．典型合金的结晶过程分析 教学难点 铁碳合金相图的分析和应用。 教学过程 纯铁、铁碳合金中的相 一、铁碳合金的组元 铁：熔点1538℃，塑性好，强度硬度极低，在结晶过程中存在着同素异晶转变。不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体。 由于纯铁具有同素异构转变，在生产上可以通过热处理对钢和铸铁改变其组织和性能。碳：在Fe－Fe3C相图中，碳有两种存在形式：一是以化合物Fe3C形式存在；二是以间隙固溶体形式存在。 二、铁碳合金中的基本相 相：指系统中具有同一聚集状态、同一化学成分、同一结构并以界面隔开的均匀组成部分。铁碳合金系统中，铁和碳相互作用形成的相有两种：固溶体和金属化合物。固溶体是铁素体和奥氏体；金属化合物是渗碳体。这也是碳在合金中的两种存在形式。 1．铁素体 碳溶于 Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体，用 或者F表示，为体心立方晶格结构。塑性好，强度硬度低。 2．奥氏体 碳溶于 Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体，用 或者A表示，为面心立方晶格结构。塑性好，强度硬度略高于铁素体，无磁性。 3．渗碳体Fe3C：晶体结构复杂，含碳量6.69％，熔点高，硬而脆，几乎没有塑性。 渗碳体对合金性能的影响： （1）渗碳体的存在能提高合金的硬度、耐磨性，使合金的塑性和韧性降低。 （2）对强度的影响与渗碳体的形态和分布有关： 以层片状或粒状均匀分布在组织中，能提高合金的强度； 以连续网状、粗大的片状或作为基体出现时，急剧降低合金的强度、塑性韧性。 二、两相机械混合物 珠光体：铁素体与渗碳体的两相混合物，强度、硬度及塑性适中。 莱氏体：奥氏体与渗碳体的混合物；室温下为珠光体与渗碳体的混合物，又硬又脆。
机械工程课后答案 第一章 1、什么是黑色金属什么是有色金属 答：铁及铁合金称为黑色金属，即钢铁材料；黑色金属以外的所有金属及其合金称为有的金属。 2、碳钢，合金钢是怎样分类的 答：按化学成分分类；碳钢是指含碳量在%——%之间，并含有少量的硅、锰、硫、磷等杂质的铁碳合金。 3、铸铁材料是怎样分类的应用是怎样选择 答：铸铁根据石墨的形态进行分类，铸铁中石墨的形态有片状、团絮状、球状、蠕虫状四种，对应为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁。 4、陶瓷材料是怎样分类的 答：陶瓷材料分为传统陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷三种。 5、常见的金属晶体结构有哪几种它们的原子排列和晶格常数各有什么特点α -Fe，γ-Fe，Al，Cu，Ni，Pb，Cr，V，Mg，Zn各属何种金属结构 答：体心晶格立方，晶格常数a=b=c，α-Fe，Cr，V。面心晶格立方，晶格常数a=b=c，γ-Fe，Ni，Al，Cu，Pb。密排六方晶格，Mg，Zn。 6、实际金属晶体中存在哪些缺陷它们对性能有什么影响 答：点缺陷、破坏了原子的平衡状态，使晶格发生扭曲，从而引起性能变化，是金属的电阻率增加，强度、硬度升高，塑性、韧性下降。 线缺陷（位错）、少量位错时，金属的屈服强度很高，当含有一定量位错时，强度降低。当进行形变加工时，位错密度增加，屈服强度增高。 面缺陷（晶界、亚晶界）、晶界越多，晶粒越细，金属的塑性变形能力越大，塑性越好。 7、固溶体有哪些类型什么是固溶强化 答：间隙固溶体、置换固溶体。由于溶质元素原子的溶入，使晶格发生畸变，使之塑性变形抗力增大，因而较纯金属具有更高的强度、硬度，即固溶强化作用。 第二章
1、在什么条件下，布氏硬度实验比洛氏硬度实验好 答：布氏硬度实验主要用于硬度较低的退火钢、正火钢、调试刚、铸铁、有色金属及轴承合金等的原料和半成品的测量，不适合测定薄件以及成品。洛氏硬度实验可用于成品及薄件的实验。 2、σ的意义是什么能在拉伸图上画出来吗 答：表示对于没有明显屈服极限的塑性材料，可以将产生%塑性应变时的应变作为屈服指标，即为条件屈服极限。 3、什么是金属的疲劳金属疲劳断裂是怎样产生的疲劳破坏有哪些特点如何提高零件的疲劳强度 答：金属在反复交变的外力作用下强度要比在不变的外力作用下小得多，即金属疲劳； 疲劳断裂是指在交变载荷作用下，零件经过较长时间工作或多次应力循环后所发生的断裂现象； 疲劳断裂的特点：引起疲劳断裂的应力很低，常常低于静载下的屈服强度； 断裂时无明显的宏观塑性变形，无预兆而是突然的发生；疲劳断口能清楚的显示出裂纹的形成、扩展和最后断裂三个阶段； 提高疲劳强度：改善零件的结构形状，避免应力集中，降低零件表面粗糙度值以及采取各种表面强化处理如喷丸处理，表面淬火及化学热处理等。 4、韧性的含义是什么αk有何实际意义 答：材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能力，称为材料的韧性；冲击韧度αk表示材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力，αk值的大小表示材料的韧性好坏。一般把αk值低的材料称为脆性材料，αk值高的材料称为韧性材料。 5、何谓低应力脆断金属为什么会发生低应力脆断低应力脆断的抗力指标是什么答：低应力脆断是在应力作用下，裂纹发生的扩展，当裂纹扩展到一定临界尺寸时，裂纹发生失稳扩展（即自动迅速扩展），造成构件的突然断裂；抗力指标为断裂韧性（P43） 6、一紧固螺栓使用后有塑性变形,试分析材料的那些性能指标没有达到要求 答：钢材的屈服强度未达到要求。 第三章 1、分析纯金属的冷却曲线中出现“平台”的原因 答：液态金属开始结晶时，由于结晶潜热的放出，补偿了冷却时散失的热量，
第一章机械工程材料（金属材料） 一、简答 1.说明金属材料强度、硬度、塑性、韧性的含义，并区分下列性能指标的符号：σS、σb、HB、HRC、δ、Ψ、ak。 答：HB：_；ak：_；δ：_；σs：_；σb：_；Ψ：_；HRC：_ 2.什么是碳素钢？什么是铸铁？铸铁中根据石墨形态不同又可分为哪几种？ 答：碳素钢：。 铸铁：。 3.根据碳含量的不同，碳素钢可分成哪几种，各自的用途如何？ 答：低碳钢：中碳钢：。高碳钢：。 二、填空 1.指出下列材料牌号的意义 材料牌号牌号的意义 Q235—A?F： 1Cr13： T10A： 45 ： HT150 ： KT300—06 ： QT600—02 ： 55Si2Mn ： W18Cr4V ： CrWMn ： GCr15 ： 2.根据使用性能，工艺性能和经济性，从上表材料中选取制造下列的材料:车床光杠——，手工锯条——，铣床床身——，切削车刀——。 3.何谓热处理？何谓调质处理？ 热处理：——。 调质处理：——。 4.用工艺曲线表示淬火、正火、退火、回火。 5.金属材料的力学性能是指金属材料在外力作用下所表现的机械能力，他包括——，——，——，——等几个方面。 第二章铸造 一、填空 1.型砂、芯砂的主要性能有：——，——，——，——。 2.在制作模型和型盒时应考虑：——，——，——，——，——，——。 3.型芯头是：——。 4.常用的手工造型方法有：——，——，——，——，——。常用的特种铸造方法有：——，
——，——，——，——，——，——。 5.填写下表铸造生产的工艺过程。 二、简答 1.什么是铸造，生产特点及应用? 答：——。 生产特点：——。 应用：——。 2.常见的铸件缺陷（列举至少8种）。 答：——。 3.指出下列铸造件的结构工艺设计不合理之处，画出修改图,并说明理由？ 4.写出右图所示套筒铸件的分模造型工艺过程和所使用的工具？ 答：——。 第三章锻造 锻造 一、填空 1.压力加工的主要变形方式有——，——，——，——，——。 2.自由锻基本工序有——，——，——，——，——，——，——。 3.镦粗时——和——之比为锻造比。 二、简答 1.锻造前为什么要对坯料进行加热，同时产生哪些缺陷？ 答：—— 2.什么是延伸，冲孔，它们各适合锻造哪类零件？ 答：—— 3.什么是始锻温度和终锻温度?低碳钢、中碳钢的始锻、终锻温度各是多少？答：—— 4.指出下列锻造件的结构工艺设计不合理之处，画出修改图,并说明理由？ 冲压 一、填空 1.冲压基本工序分两大部分：分离工序，如——，——；变形工序，如——，——。 2.冲模的结构，它可分为——和——。 3.压力可分为——，——，——。 4.冲压具有——，——，——，——及——的特点。 5.冲压易于——和——。
工程材料基础 绪论 1.材料与社会进步 材料是人类生活的物质基础，人类社会的进步与材料的发展密切相关。由于材料对人类社会的发展和进步，一直都在起着巨大的推动作用。所以,人们便把历史的发展阶段按照人类使用材料的特点来划分，例如，远古时代，由于人类只能使用天然的石头作为工具，所以，远古时代就被称为石器时代。而火的发现和使用，由于使人类能够制造人造材料，所以伴随着各种材料制备技术的出现，人类历史又依次进入到陶器时代、铜器时代、铁器时代、钢铁时代和新材料时代(信息时代)。可见，在人类社会发展的过程中，材料是推动社会进步的重要因素，没有新材料的出现，人类社会就不会进步。 2.材料与技术进步 能源、信息和材料是现代技术的三大支柱，而能源、信息产业的发展，同样离不开材料的进步，如果材料的制备水平和应用水平跟不上，就会制约着能源、信息产业的发展。实际上，不仅能源、信息产业的发展离不开材料的进步，对许多领域而言，技术的进步都是与老材料的改进和新材料的开发有关（说明在坦克和炮弹的技术进步中，炮弹攻击力的增强和坦克防弹能力的提高，与老材料的改进和新材料的开发有关）。 材料推动技术进步和社会发展的实例很多，如： ① 1911年德国开发出了强度与软钢相近的硬铝合金之后，人类才开始进行真正的航空工业； ②镍基高温合金的开发成功，由于能大大提高发动机的燃烧室温度，能显著提高发动机的功率，使飞机制造业从此迈进了能够制造特大型飞机的时代； ③单晶硅的出现，导致大规模集成电路的问世，使计算机等产品陆续走进了我们的生活，使社会步入到了信息时代； ④远程通信技术的发展与光导纤维的问世密切相关，由于光导纤维的出现使信息的传输方式发生了巨大的变化，所以光导纤维的问世被誉为是百年不遇的重大发明； ⑤ 20世纪最后一次技术革命，导致了超导技术的出现，对社会的发展也起到了巨大的推动作用。例如，利用安装在列车中的超导磁体与地面线圈之间的电磁排斥力，而能将列车悬浮起来的现象，就能制造出时速可达300Km的磁悬浮列车。 从以上实例可见，材料是推动技术进步和社会发展的重要因素。 3.工程材料及分类 所谓材料，是可用来制造有用物品的物质。能用于工程目的的材料就是工程材料。按照材料的性能特点和用途的不同，工程材料可分为结构材料和功能材料两大类。其中
第一章材料的结构与金属的结晶 1．解释下列名词： 变质处理P28；细晶强化P14；固溶强化P17。 5．为什么单晶体具有各向异性P12，而多晶体在一般情况下不显示各向异性P13？ 答：因为单晶体内部的原子都按同一规律同一位向排列，即晶格位向完全一致。 而在多晶体的金属中，每个晶粒相当于一个单晶体，具有各项异性，但各个晶粒在整块金属中的空间位向是任意的，整个晶体各个方向上的性能则是大量位向各不相同的晶粒性能的均值。 6．在实际金属中存在哪几种晶体缺陷P13？它们对力学性能有何影响P14？ 答：点缺陷、线缺陷、面缺陷。 缺陷的存在对金属的力学性能、物理性能和化学性能以及塑性变形、扩散、相变等许多过程都有重要影响。 7．金属结晶的基本规律是什么P25？铸造(或工业)生产中采用哪些措施细化晶粒？举例说明。P27~P28 答：金属结晶过程是个形核、长大的过程。 （1）增大过冷度。降低金属液的浇筑温度、采用金属模、水冷模、连续浇筑等。 （2）变质处理。向铝合金中加入钛、锆、硼；在铸铁液中加入硅钙合金等。 （3）振动和搅拌。如机械振动、超声波振动、电磁搅拌等。 第二章金属的塑性变形与再结晶 1．解释下列名词： 加工硬化P40；再结晶P43；纤维组织P38。 2．指出下列名词的主要区别：重结晶、再结晶P43 答：再结晶转变前后的晶格类型没有发生变化，故称为再结晶； 而重结晶时晶格类型发生了变化。 另外，再结晶是对冷塑性变形的金属而言，只有经过冷塑性变形的金属才会发生再结晶，没有经过冷塑性变形的金属不存在再结晶的问题。 5．为什么常温下晶粒越细小，不仅强度、硬度越高，而且塑性、韧性也越好？P38 答：晶粒愈细，单位体积内晶粒数就愈多，变形是同样的变形量可分散到更多的晶粒中发生，以产生比较均匀的变形，这样因局部应力集中而引起材料开裂的几率较小，使材料在断裂前就有可能承受较大的塑性变形，得到较大的伸长率和具有较高的冲击载荷抗力。 6．用冷拔铜丝制作导线，冷拔后应如何处理？为什么？P42 答：应该利用回复过程对冷拔铜丝进行低温退火。 因为在回复阶段，变形金属的显微组织没有明显变化，纤维状外形的晶粒仍存在，故金属的强度、硬度和塑性韧性等
§1-1 钢 铁 材 料 钢铁材料是钢和铸铁的统称。 钢是以铁为主要元素，含碳量般在2% 以下，并含有其他元素的材料。 铸铁是碳含量大于2.11%的铁碳合金。含碳量2%通常是钢和铸铁的分界线。 根据化学成分，钢分为非合金钢、低合金钢和合金钢。 一、非合金钢（碳素钢） 非合金钢也称碳素钢或碳钢，是碳含量C ω小于2% 的铁碳合金。它还含有少量的硫、磷、锰、硅等杂质，其中硫、磷是炼钢时由原料进入钢中，炼钢时难于除尽的有害杂质。硫有热脆性，磷有冷脆性。锰、硅是在炼钢加入脱氧剂时带入钢中的，是有益元素。 1. 碳素钢的分类 碳素钢有多种分类方法，常用的分类方法有三种： (1) 按钢的含碳量分类 低碳钢：含碳量C ω≤0.25%。 中碳钢：含碳量C ω> 0.25%～0.6%。 高碳钢：含碳量C ω≥0.6%。 (2) 按钢的质量分类 碳钢质最的高低，主要根据钢中杂质硫的质量分数和磷的质量分数来划分。可分为普通碳素钢、优质碳素钢和高级优质碳素钢。 普通钢：S ω≤0.035%，P ω≤0.035%。 优质制：S ω≤0.030%，P ω≤0.030%。 高级优质钢：S ω≤0.020%，P ω≤0.025%。 (3) 按用途分类 碳素结构钢：用于制造金属结构、零件。 碳素工具钢：，用于制造刃具、量具和模具。 钢还可以从其他角度来分类，如按脱氧方法不同，钢可分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢三种。 2．碳素结构钢 凡用于制造机械零件和各种工程结构件的钢都称为结构钢。根据质量分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢。 (1) 普通碳素结构钢 普通碳素结构钢冶炼容易，不消耗贵重的合金元素，价格低廉，性能能满足一般工程结构、日常生活用品和普通机械零件的要求，所以是各类钢中用量最大的一类。 这类钢的牌号是由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号四个部分顺序组成。例如Q235—A ·F ，其中“Q”代表屈服点，数值235表示在一定拉伸试验条件下的屈服点值小于235MP ，“A”表示质量等级为A 级，“F”表示脱氧方法即为沸腾钢。表1-1
1.分析图示轨道铸件热应力的分布，并用虚线表示出铸件的变形方向。工艺上如何解决？ 轨道上部较下部厚，上部冷却速度慢，而下部冷却速度快。因此，上部产生拉应力，下部产生压应力。变形方向如图。 反变形法 5.如图一底座铸铁零件，有两种浇注位置和分型面方案，请你选择一最佳方案，并说明理由。 方案(Ⅱ)最佳.。 理由：方案(Ⅰ)是分模造型，上下铸件易错边，铸件尺寸精度差。 方案(Ⅱ)是整模造型, 铸件尺寸精度高。内腔无需砂芯成型，它是靠 上、下型自带砂芯来成形。 6.下图为支架零件简图。材料HT200，单件小批量生产。 （1）选择铸型种类 （2）按模型分类应采用何种造型方法？ （3）在图中标出分型面、浇注位置、加工余量 (1) 砂型铸造，(2)整模造型 （3）分型面、浇注位置、加工余量：见图 9.如图，支架两种结构设计。 （1）从铸件结构工艺性方面分析，何种结构较为合理？简要说明理由。 （2）在你认为合理的结构图中标出铸造分型面和浇注位置。
(1）（b）结构较为合理。因为它可省去悬臂砂芯。 （2）见图。分型面。浇注位置(说明：浇注位置上、下可对调） `12.如图所示铸件结构是否合理？如不合理，请改正并说明理由。 铸件上部太厚，易形成缩孔，壁厚不均匀易造成热应力。可减小上部壁厚，同时设加强筋。 无结构圆角，拐弯处易应力、开裂。设圆角。 3.某厂铸造一个Φ1500mm的铸铁顶盖，有图示两个设计方案，分析哪个方案的结构工艺性 好，简述理由。 (a)图合理 (b)图结构为大的水平面，不利于金属液体的充填，易造成浇不足、冷隔等缺陷；不利于金属夹杂物和 气体的排除，易造成气孔、夹渣缺陷；大平面型腔的上表面，因受高温金属液的长时间烘烤，易开裂使铸件产生夹砂结疤缺陷。 7.图示铸件的两种结构设计，应选择哪一种较为合理？为什么？
《工程材料基础》课后测试试卷 《工程材料基础》课后测试试卷第一章 一、名词解释 1、弹性：________________________________________________________________________。答案：弹性是指材料弹性变形的大小。通常用弹性变形时吸收的弹性能（又称弹性比功）来表示 2、塑性：________________________________________________________________________。答案：塑性是指材料断裂前发生塑性变形的能力。 3、韧性断裂：____________________________________________________________________。答案：韧性断裂是断裂前发生明显宏观塑性变形。 4、冲击韧度：___________________________________________________________________。答案：冲击韧性是指材料在冲击荷载作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力，常用标准试样的冲击功A K表示，若将A K除以试样断口处截面积F K即得材料的冲击韧度a K。 5、蠕变：________________________________________________________________________。答案：材料在长时间恒应力作用下缓慢产生塑性变形的现象。 6、疲劳极限：____________________________________________________________________。答案：表示材料经受无限多次应力循环而不断裂的最大应力。 7、磨损：____________________________________________________________________。答案：在摩擦过程中零件表面发生的尺寸变化和物质耗损现象称为磨损。 8、断裂韧度K IC：_________________________________________________________________。答案：是评定材料抵抗脆性断裂的力学性能指标，是材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。
机械工程材料 思考题参考答案 第一章金属的晶体结构与结晶 1．解释下列名词 点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体， 过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。 答：点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。 线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。如位错。 面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。如晶界和亚晶界。 亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒，称亚晶粒。 亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。 刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。 滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。如果相对滑移的结果上半部 分多出一半原子面，多余半原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃 口，故称“刃型位错”。 单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。 多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。
过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。 自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。 非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。 变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率， 细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。 变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。 2.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？ 答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格； α－Fe、Cr、V属于体心立方晶格； γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格； Mg、Zn属于密排六方晶格； 3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？ 答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度。晶体中配位数和致密度越大，则晶体中原子排列越紧密。 4.晶面指数和晶向指数有什么不同？ 答：晶向是指晶格中各种原子列的位向，用晶向指数来表示，形式为[] uvw；晶面是指晶格中不同方位上的原子面，用晶面指数来表示，形式为() hkl。 5.实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？ 答：如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加，金属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。因此，无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变，从而使晶体强度增
一、名词解释 1、固溶体:溶质原子溶入溶剂中形成均匀单一的结晶相 2、退火把钢加热到ＡＣ１以上或以下的温度保温一段时间，随炉缓慢冷却的热处理加工工艺 3、焊接性: 金属材料在一定的焊接工艺条件下获得优质焊接接头的难易程度 4.可锻性(金属塑形变形能力);金属材料经过塑形加工时,其成形难易程度的工艺指标(随着含碳量增加，可锻性下降。因为含碳量越高强度硬度越高，塑性韧性越差。) 5.冲压成形技术:利用冲模使得板料产生分离或者变形以获得零件加工的方法 冲压成形基本工序:分离工序(落料,冲孔,切断,修整)和变形工序(弯曲拉深翻边) 6.焊接接头组成:焊缝区熔合区焊接热影响区(过热区(热影响区性能最差) 正火区(热影响区综合性能最好的) 部分相变区) 7. 焊接应力产生原因: 焊接过程中受到不均匀的加热和冷却 减小焊接应力和变形:反变形法刚性固定法合理的焊接顺序 8.相:成份,结构,性能相同并与其他部分有界面分开的均匀组成部分 9.药皮>产生熔渣气体保护熔池金属不被氧化,机械保护作用稳定电弧 焊条焊芯,>>填充金属用作电弧电极 二、填空题 1、钢的高温回火温度范围在____５００－６５０℃ _____________，回火后的组织为______回火索氏体S回________(低 温回火(150-250℃)…回火马氏体,中温回火350-500回火托氏体)。 2、填出下列力学性能指标的符号：屈服强度_σs ，洛氏硬度Ｃ 标尺_HRC ______，冲击韧性_____Ak___。 3、常见金属的晶格类型有____体心立方___________ 、 ___________面心立方晶格____、__密排六方__________等。α-Fe属 于_____体心立方_____晶格，γ-Fe属于___面心立方_______晶格。 4、钢的热处理是通过钢在固态下的___加热____、____保温___
《机械工程材料》 机械工业出版社 第3版 目录 第一章机械零件的失效分析 第二章碳钢 第三章钢的热处理 第四章合金钢 第五章铸铁 第六章有色金属及其合金 第七章高分子材料 第八章陶瓷材料 第九章复合材料 第十章功能材料 第十一章材料改性新技术 第十二章零件的选材及工艺路线
第十三章工程材料在典型机械和生物医学上的应用 第一章机械零件的失效分析 第一节零件在常温静载下的过量变形 失效：零件若失去设计要求的效能 变形：材料在外力作用下产生的形状或尺寸的变化 弹性变形：能够恢复的变形 塑性变形：不能恢复的变形 一、工程材料在静拉伸时的应力-应变行为 1.低碳钢的应力-应变行为 变形过程：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.其他类型材料的应力-应变行为 纯金属 脆性材料 高弹性材料 二、静载性能指标 1.刚度和强度指标
（1）刚度 指零（构）件在受力时抵抗弹性变形的能力 单向拉伸（或压缩）时： E=σ/ε=εA F / ，即EA=F/ε 纯剪切时： G=τ/γ=γτA F / ，即GA=F τ/γ 弹性模量E （或切变模量G ）是表征材料刚度的性能指标 （2）强度 指材料抵抗变形或断裂的能力 指标有：比例极限σp ，弹性极限σe ，屈服强度σs ，抗拉强度σb ，断裂强度σ k 2.弹性和塑性指标 （1）弹性 指材料弹性变形大小 弹性能u ：应力-应变曲线下面弹性变形阶段部分所包围的面积
u=2 1σe εe=E e 221σ （2）塑性 指材料断裂前发生塑性变形的能力 断后伸长率： %1000 0?-=L L L δ 断面收缩率： %10000?-= A A A ψ ψδ、越大，材料塑性越好 3.硬度指标 表征材料软硬程度的一种性能 布氏硬度HBW （硬质合金球为压头） 洛氏硬度HRC （锥角为120°的金刚石圆锥体为压头） 维氏硬度HV （锥角为136°的金刚石四棱锥体为压头） 三、过量变形失效 零件的最大弹性变形量△l 或θ（扭转角）必须小于许可的弹性变形量。即 △l ≤[△l]或θ≤[θ] 材料的弹性模量E(或切变模量G)越高，零件的弹性变形量越小，刚度越好
第一章材料的种类与性能 1.学习本课程的主要目的是什么？为什么工程材料的知识对于机械制造工作者来说是必须具备的？ 2.本课程主要包括那几方面内容，其基本要求是什么？ 3.比较强度极限s b，屈服极限s s与s0.2的异同，强度与刚度有何不同？ 4.解释下列常用机械性能指标：d，y，a k和A k，HB，HRC，HRA，HRB，HV 5.硬度有何实用意义？为什么在生产图纸的技术要求中常用硬度来表示对零件的性能要求？HB与HRC 分别使用哪些范围？ 6.为什么要研究材料的工艺性能？ 7.在有关工件的图纸上，出现了以下几种硬度技术条件的标注方法，这种标注是否正确？（1）600~6 50 HB （2）HB=200~250 kgf/mm2（3）5~10 HRC （4）70~75 HRC 1.拉力试验、疲劳试验、冲击试验在试样承受的应力类型、测定的性能指标，试验的适合场合等方面区 别何在？ 2.材料的性能包括那几方面？材料的性能与其成分、组织和加工工艺之间有什么关系？ 3.拉力试样的原标距长度为50mm，直径为10mm，经拉力试验后，将已断裂的试样对接起来测量， 若最后的标距长度为79mm，颈缩区的最小直径为4.9mm，试求该材料的延伸率和断面收缩率的 值？ 4.下列各工件应该采用何种硬度试验方法测定其硬度？ 5.（1）锉刀（2）黄铜轴套（3）供应状态的各种碳钢钢材（4）硬质合金的刀片 第二章金属的结构与结晶 一、名词解释 晶体、非晶体；晶格、晶胞、晶格常数、致密度、配位数；晶面、晶向、晶面指数、晶向指数；单晶体的各向异性、各向同性；点缺陷、线缺陷、面缺陷、亚晶粒、亚晶界、位错；单晶体、多晶体；过冷度；变质处理、变质剂 二、判断是非
机械工程材料试题 第一章 一、填空题： 1．常用力学性能判据有________、________、________、和疲劳强度。 2．常用的硬度试验方法有________、________、________。 3．金属材料的硬度随材料的不同而采用不同测试方法，一般铝合金采用________法，硬质合金刀片采用________法。 二、判断： 1．国标以Ak作为韧性判据。( ) 2．材料的强度、硬度越高，其塑性、韧性越差。( ) 三、选择题： 1．在拉伸试验中，试样拉断前能承受的最大应力称为材料的( ) A．屈服极限B 抗拉强度C 弹性极限 第二章 一、填空题： 1．常见的晶格类型有________、________、________。 2．根据溶质原子在溶剂晶格中所占的位置不同，固溶体可分为________和________。3．根据晶体缺陷几何形态特点，可将其分为________、________、________三类。 4．α-Fe是________晶体结构，其晶胞原子数为________。 二、判断： 1．非晶体具有各向异性，而晶体具有各向同性。( ) 2．多晶体材料中相邻晶粒的晶面称为“晶界”。( ) 三、名词解释： 1、合金 2．相 第三章 一、填空题： 1．抑制晶粒长大的方法有________、________、________。 2．晶粒的大小主要取决于_______和________。 二、判断： 1．凡是由液体凝固成固体的过程就称为结晶。( ) 2．金属结晶时的冷却速度越快，晶粒越细校( ) 三、简答： 1．什么是过冷现象和过冷度？过冷度对晶粒大小有何影响？ 2．铸锭组织有哪些？如何抑制柱状晶的长大？ 第四章 一、填空题： 1．单晶体塑性变形的基本方式是_______和________。 2．冷变形强化使金属的强度和硬度________、塑性和韧性________。 3．再结晶退火后的晶粒大小主要与________、________、和退火前的变形度有关。
. 一、名词解释（每小题3分，共15分） 1、固溶体 2、退火 3、同素异构转变 4、铸造工艺图 5、焊接性 二、填空题（每空0.5分，共20分） 1、钢的高温回火温度范围在_________________，回火后的组织为 ______________。 2、填出下列力学性能指标的符号：屈服强度________，洛氏硬度Ｃ标尺________，冲击韧性________。 3、常见金属的晶格类型有_______________ 、_______________、____________等。α-Fe属于__________晶格，γ-Fe属于__________晶格。 4、钢的热处理是通过钢在固态下的_______、_______和_______的操作来改变其__________，从而改善钢的_________的一种工艺方法。 5、自由锻的基本工序有__________、__________、__________、__________、__________等。 6、在亚共析碳钢中，钢的力学性能随含碳量的增加其强度提高而______下降，这是由于平衡组织中_______增多而_______减少的缘故。 7、焊条焊芯的作用是________________和__________________。 8、金属的冷塑性变形会导致其__________提高，_________下降，这种现象称为加工硬化。 9、金属的可锻性就金属的本身来说主要取决于金属的___________和 ____________。 10、零件常用的毛坯类型包括_____________ 、_____________ 、 _____________、_____________、_____________等。 资料word . 11、铸件的收缩过程可以划分为____________、___________和___________三个阶段。 12、锻压是指锻造和_________的总称，锻造按成型方式分为___________和 ___________两类。 三、判断题（）分，对的在括号里打“√”，错的打“╳”1分，共13每小题1、淬火钢随着回火温度的升高，钢的硬度值显著降低，这种现象称为回火脆性。 ( ) 2、灰铸铁通过球化退火可以转变为球墨铸铁。 ( ) 3、钢氮化处理后必须经过淬火才能获得高硬度。 ( ) 4、越接近共晶成分的合金，流动性越好。 ( )
机械工程材料（于永泗齐民第七版）课后习题答案 第一章 、可否通过增加零件尺寸来提高其弹性模量：不能，弹性模量的大小主要取决于材料的本性，除随温度升高而逐渐降低外，其他强化材料的手段如热处理、冷热加工、合金化等对弹性模量的影响很小。所以不能通过增大尺寸来提高弹性模量。 、工程上的伸长率与选取的样品长度有关，为什么：伸长率等于，当试样()不变时，增加，则伸长率δ下降，只有当为常数时，不同材料的伸长率才有可比性。所以伸长率与样品长度有关。 、和两者有什么关系？在什么情况下两者相等？为应力强度因子，为平面应变断裂韧度，为的一个临界值，当增加到一定值时，裂纹便失稳扩展，材料发生断裂，此时，两者相等。 、如何用材料的应力应变曲线判断材料的韧性？所谓材料的韧性是指材料从变形到断裂整个过程所吸收的能量，即拉伸曲线（应力应变曲线）与横坐标所包围的面积。
、从原子结构上说明晶体与非晶体的区别。原子在三维空间呈现规则排列的固体称为晶体，而原子在空间呈无序排列的固体称为非晶体。晶体长程有序，非晶体短程有序。 、立方晶系中指数相同的晶面和晶向有什么关系？相互垂直。 、合金一定是单相的吗？固溶体一定是单相的吗？合金不一定是单相的，也可以由多相组成，固溶体一定是单相的。
、说明在液体结晶的过程中晶胚和晶核的关系。在业态经书中存在许多有序排列飞小原子团，这些小原子团或大或小，时聚时散，称为晶胚。在以上，由于液相自由能低，晶胚不会长大，而当液态金属冷却到以下后，经过孕育期，达到一定尺寸的晶胚将开始长大，这些能够连续长大的晶胚称为晶核。 、固态非晶合金的晶化过程是否属于同素异构转变？为什么？不属于。同素异构是物质在固态下的晶格类型随温度变化而发生变化，而不是晶化过程。 、根据匀晶转变相图分析产生枝晶偏析的原因。①枝晶偏析：在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内，成分不均匀的现象叫做枝晶偏析。②结合二元匀晶转变相图可知，枝晶偏析产生的原因是固溶体合金的结晶只有在“充分缓慢冷却”的条件下才能得到成分均匀的固溶体组织。然而在实际生产中，由于冷速较快，合金在结晶过程中，固相和液相中的原子来不及扩散，使得先结晶出的枝晶轴含有较多的高熔点元素，而后结晶的枝晶中含有较多低熔点元素。③冷速越快，液固相间距越大，枝晶偏析越严重。 、结合相图分析含、和的合金在缓慢冷却过程中的转变及室温下的组织。①: →δ→δγ→γ→γ→γ→γα。室温组织：α②：→γ→γ二次渗碳体→二次渗碳体。室温组织：二次渗碳体。③：→γ→γ→γ二次渗碳体→γ二次渗碳体一次渗碳体→’二次渗碳体。室温组织：’二次渗碳体。
机械制造工艺学习题解答第五章：机械加工表面质量及其控制（第3版P267） 5-1机械加工表面质量包括哪些具体内容？ 答：（P229）机械加工表面质量，其含义包括两个方面的内容： A．加工表面层的几何形貌，主要由以下几部分组成：⑴表面粗糙度；⑵波纹度；⑶纹理方向；⑷表面缺陷。 B．表面层材料的力学物理性能和化学性能，主要反映在以下三个方面：⑴表面层金属冷作硬化；⑵表面层金属的金相组织变化；⑶表面层金属的残余应力。 5-2为什么机器零件一般总是从表面层开始破坏的？加工表面质量对机器使用性能有哪些影响？ 答：（P231）(1)由于表面是零件材料的边界，常常承受工作负荷所引起的最大应力和外界介质的侵蚀，表面上有着引起应力集中而导致破坏的微小缺陷，所以这些表面直接与机器零件的使用性能有关。 (2)加工表面质量对机器的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性、零件配合质量都有影响。 5-3车削一铸铁零件的外圆表面，若进给量f=r，车刀刀尖圆弧半径 re=3mm，试估算车削后的表面粗糙度。 5-6为什么提高砂轮速度能减小磨削表面的粗糙度数值，而提高工件速度却得到相反的结果？
答：（P224）砂轮速度越高，单位时间内通过被磨表面的磨粒数就越多，工件材料来不及变形，因而工件表面粗糙度值越小。而工件速度增大，单位时间内通过被磨表面的磨粒数减少，塑性变形增加，表面粗糙度值将增大。 5-7为什么在切削加工中一般都会产生冷作硬化现象？ 答：（P240）机械加工过程中产生的塑性变形，使晶格扭曲、畸变，晶粒间产生滑移，晶粒被拉长，进一步变形受到阻碍，这些都会使表面层金属的硬度增加，统称为冷作硬化（或称为强化）。 5-8为什么切削速度越大，硬化现象越小？而进给量增大，硬化现象增大？ 答：（P240-241）增大切削速度，(1)刀具与工件的作用时间减少，使塑性变形的扩展深度减小，因而冷硬层深度减小；(2)温度增高，弱化倾向增大，冷硬程度降低。而进给量增大时，硬化现象增大的原因是随着进给量的增大，切削力也增大，表层金属的塑性变形加剧，冷硬程度增大。但是，这种情况只是在进给量比较大时才是正确的。 5-11什么是回火烧伤、淬火烧伤和退火烧伤？ 答：（P243）磨削淬火钢时，在工件表面形成的瞬时高温将使表层金属产生以下三种金相组织变化：1)如果磨削区的温度未超过淬火钢的相变温度(碳钢的相变温度为720℃，但已超过马氏体的转变温度(中碳钢为300℃，工件表面金属的马氏体将转化为硬度较低的回火组织(索氏体或托氏体)，这称为回火烧伤。2)如果磨削区温度超过了相变温度，再加上冷却液的急冷作用，表层金属会出现二次淬火马氏体织织，硬度比原来的回火马氏
习题一 一、简答题 1. 机械零件在工作条件下可能承受哪些负荷？这些负荷对零件产生什么作用？ （1）力学负荷——零件受到的各种外力加载，在力学负荷作用条件下，零件将产生变形（如弹性变形、塑性变形等），甚至出现断裂。 （2）热负荷——在热负荷作用下，温度变化使零件产生尺寸和体积的改变，并产生热应力，同时随温度的升高，零件的承载能力下降。 2. 整机性能、机械零件的性能和制造该零件所用材料的力学性能间是什么关系？ 机器是零件(或部件)间有确定的相对运动、用来转换或利用机械能的机械。机器一般是由零件、部件(为若干零件的组合，具备一定功能)组成一个整体，因此一部机器的整机性能除与机器构造、加工与制造等因素有关外，主要取决于零部件的结构与性能，尤其是关键件的材料性能。 零件的性能由许多因素确定，其中材料因素(如材料的成分、组织与性能等)、加工工艺因素(各加工工艺过程中对零件性能的所产生的影响)和结构因素(如零件的形状、尺寸、与连接件的关系等)起主要作用。此外,使用因素也起较大作用。在结构因素和加工工艺因素正确合理的条件下，大多数零件的功用、寿命、体积和重量主要由材料因素所决定。 材料的性能是指材料的使用性能和工艺性能。材料的使用性能是指材料在使用过程中所具有的功用，包括力学性能和理化性能。 3. σs、σb、σ0.2的含义是什么？什么叫比强度？什么叫比刚度？ σs屈服强度（屈服时承受的最小应力） σb拉伸强度（静拉伸条件下的最大承载能力） 屈服强度σ0.2：有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，规定产生永久残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的0.2%）时的应力。 比强度：强度与其表观密度的比值。 比刚度：弹性模量与其密度的比值 4.什么叫材料的冲击韧度？冲击韧度有何工程应用？其与断裂韧度有何异同点？ （1）脆性材料：冲击韧度值低；韧性材料：冲击韧度值高。 （2）冲击韧度随试验温度的降低而降低。基于材料的低温脆性，对于压力容器及寒冷地区的桥梁船舶、车辆等用材，必须做低温冲击试验。 （3）断裂韧度：材料抵抗裂纹失稳扩展而断裂的能力。 二、复习范围 1.什么是材料的力学性能，主要的力学性能 材料在外力或能量以及环境因素(温度、介质等)作用下表现出的各种性能称为力学性能。 弹性、强度、塑性、硬度、断裂韧度、冲击韧度、疲劳特性、高温力学性能。