工程材料及机械制造基础复习（Ⅰ）
——工程材料
工程材料
1．1 材料的力学性能
1．2．1 金属的晶体结构
(1)基本概念
①晶体与非晶体：
两者的主要区别是：
a．晶体中原子(或分子)按一定的几何规律作周期的重复排列；
b．晶体具有固定的熔点；
c．晶体具有各向异性。
②晶格；为了便于表明晶体内部的原子排列规律，把每个原子看成一个点，点与点之间用直线连接起来而形成的空间格子。
③晶胞：能完全反映晶格原子排列特征的最小几何单元。
④晶格常数；晶胞的棱边长度，晶格常数和棱面夹角表示晶胞的形状和大小。
(2)常见金属晶格类型
单晶体的各项异性：由于各晶面和各晶向上的原子排列密度不同，因而导致在同一晶体的不同晶面和晶向上的各种性能也不同——各项异性。
多晶体
晶粒大小对材料性能影响很大，在常温下，晶粒愈细，材料的强度高，塑性、韧性愈好。
晶体的缺陷形式：点缺陷、线缺陷、面缺陷。
晶体的缺陷对金属的许多性能有很大的影响，特别对金属的塑性变形、强化、固态相变等都有重要的影响。
1．2．2 金属的结晶
(1)结晶的概念
物质从液态转变为固态的过程称为凝固。而结晶是指由液态转变为晶体的过程，即金属与合金从液态的无序状态转变为原子有规则排列的晶体结构的过程。理解结晶的概念应着重掌握以下几点：
◆纯金属的结晶在恒温下进行，其结晶过程可用冷却曲线表示。
◆纯金属的结晶需要一定的过冷度，即过冷是金属结晶的必要条件。过冷度△T是指理论结晶温度To与实际结晶温度Tn之差(△T=To—Tn)。冷却速度越大，过冷度越大。
◆金属的结晶包括两个过程：晶核的形成和晶核的长大。
(2)晶粒大小及其控制
晶粒越细，则金属的强度、硬度、塑性和韧性越好。控制晶粒大小的方法有：增加过冷度(或增加冷却速度，如用金属型代替砂型、降低浇注温度、慢速浇注等)、变质处理、附加振动(机械振动、超声波振动、电磁搅拌等)。
(3)金属的同素异晶转变
金属在固态下发生晶格类型改变的过程称为同索异晶转变。它与液态金属结晶相比具有以下特点：
①遵循金属结晶的一般规律（生核与长大）；
②具有较大的过冷倾向；
③常伴随着体积的变化，因而在金属中引起较大的内应力，故易引起金属材料的变形。
(4)实际金属的晶体结构
1．3 金属的塑性变形
单晶体的塑性变形的基本形式：滑移和孪晶两种。
多晶体的塑性变形包括晶粒内部的变形与晶粒之间的变形两部分。晶内变形仍以滑移与孪晶两种基本方式进行，晶间变形包括晶粒之间的微量相互位移与转动。多晶体塑性变形的特点是：变形的不均匀性，变形抗力比单晶体大，形成纤维组织与各向异性。
滑移系数愈多，金属的塑性愈好，特别是其中的滑移方向的作用更大。
塑性变形对金属组织和性能的影响
变形金属在加热时的组织和性能的变化：回复、再结晶和晶粒长大。
变形金属经过再结晶后其变形组织、性能完全消失，所以硬度、强度显著下降，塑性、韧性明显提高，内应力基本消除，金属恢复到变形前的性能。
金属的冷热加工（按低于或高于金属的再结晶温度来分）
热加工对金属组织和性能的影响三方面：
粗大的柱状晶和枝晶经热塑性变形被击碎并形成等轴细晶粒组织，改善了力学性能；
铸态金属中的疏松、气孔、微裂纹等缺陷，经热塑性变形被压实或焊合，从而使组织致密，性能提高；
使金属具有明显的各向异性，如某些纵向的性能明显大于横向（流线）。1．4 合金的结构和二元合金相图
(1)基本概念
①组元：组成合金的最基本的物质。
②相：合金中具有相同化学成分、相同晶体结构的均匀部分。
③固溶强化：因形成固溶体而引起合金强度、硬度升高的现象。
④合金相图：用来表示合金在不同成分、温度下的组织状态，以及它们之间相互关系的一种图形，亦称状态图或平衡图。
(2)合金的结构
注：①固态合金的相结构可分为固溶体和金属化合物两大类。
②根据溶质原子在溶剂晶格中分布情况不同可将固溶体分为置换固溶体和间隙固溶体两种。
1．5铁碳合金相图（1）铁碳合金的基本组织
（3）铁碳合金分类
(4)各相区组织
[注]①若要填各区域存在的相则与上图不同，请注意区别。
②所谓Fe3CⅠ、Fe3CⅡ、Fe3CⅢ，它们的碳的质量分数、晶体结构和本身的性质都相同，其区别在于渗碳体的来源、形态及分布状况有所不同。
┌───┬────┬───────┬───────┐
││Fe3CⅠ│Fe3CⅡ│Fe3CⅢ│
├───┼────┼───────┼───────┤
│来源│液态│奥氏体│铁素体│
├───┼────┼───────┼───────┤
│形态│条片状│网状│断续的片状│
├───┼────┼───────┼───────┤
│分布││沿奥氏体晶界│沿铁素体晶界│
└───┴────┴───────┴───────┘
③结晶过程及室温组织示意图
在亚共析钢中，随着碳的质量分数的增加，钢中的珠光体增多，铁索体减少，故强度、硬度提高，塑性、韧性下降。但在过共析钢中，渗碳体沿原奥氏体晶界呈网状分布，削弱了各晶粒间的结合力，从而降低了钢的强度并增加了脆性。因此，碳的质量分数超过了0．9％的钢，其硬度虽然继续增加，但强度却明显下降。特别是在白口铸铁中渗碳体作为基体存在时，其塑性和韧性大大下降，因此白口铸铁具有很高的脆性。
1．6钢的热处理
不论哪一种热处理工艺，都要经历加热、保温和冷却三个阶段，其中保温的作用在于使零件内外温度一致，并获得细而成分均匀的奥氏体晶粒。
热处理与其他加工方法(铸造、锻压、焊接、切削加工等)的区别是：它只改变金属材料的组织和性能，而不改变其形状和大小。
为了区别实际加热和冷却时的临界点，一般将加热时的临界点加标符号“c”，如Ac1、Ac2、Acm；冷却时的临界点加标符号“r”，如A1r、Ar3、Arcm。(1)钢的热处理基本原理
1)钢的奥氏体化
奥氏体的形成过程也是由形核和长大两个过来完成的。该过程可以归纳为以下三个阶段：奥氏体晶核的形成和长大、残余渗碳体的溶解、奥氏体成分均匀化。奥氏体的晶粒大小除了与加热温度和保温时间有关外，还与奥氏体中碳的质量分数及合金元素的质量分数有关。
2)过冷奥氏体冷却时的组织转变
共析钢C曲线如上图。
共析钢过冷奥氏体等温转变产物小结
在实际生产中常用相应的C曲线来粗略地定性分析连续冷却转变所得到的产物与性能，应重点掌握根据C曲线判断常用碳钢在炉冷、空冷、油冷、水冷等不同冷却条件下的组织与性能。
3)马氏体转变的主要特点
①转变速度极快，内应力较大；
②晶格发生严重畸变，塑性变形阻力增大；
③奥氏体中的碳的质量分数愈高，则Ms与Mf愈低；
④马氏体转变不能完全进行到底，会有少量的残余奥氏体被保留下来，奥氏体的碳的质量分数愈高，淬火后残余奥氏体的量愈多。
(2)钢的热处理工艺
1)退火的目的
①调整钢件的硬度，改善切削加工性能；
②消除残余应力，稳定工件尺寸，并防止其变形和开裂；
③细化晶粒，改善组织，提高钢的力学性能和工艺性能；
④为最终热处理(淬火、回火)做好组织上的准备。
2)正火目的与退火相似，其主要应用场合是：
①改善低碳钢和低碳合金钢的切削加工性；
②消除过共析钢中二次渗碳体，为球化退火做好组织准备；
③作为普通结构零件的最终热处理——中碳钢。
3)常用淬火方法
4)渗氮
①气体渗氮：加热温度一般为500～560℃，其特点为：
a．工件不需再进行淬火处理便具有高的硬度和耐磨性，且在知500～600℃时仍保持高的硬度(即红硬性)。
b．显著提高了工件的疲劳极限，且使工件具有良好的耐蚀性能。
c．处理温度低，工件变形小。
d．氮化所需时间长。
渗氮处理主要用于耐磨性和精度要求很高的零件或要求耐热、耐蚀的耐磨件，如高精度机床丝杠、镗床镗杆、精密传动齿轮和轴、汽轮机阀门和阀杆、发动机气缸和捧气阀等。
②离子氮化：大大缩短了渗氮时间，并且还能降低工件表面渗氮层的脆性，明显地提高韧性和疲劳极限。
5)钢的各种常用热处理工艺及应用
注：①在250-350℃及450-650℃范围回火时，钢的冲击韧性反而显著降低的现象称为回火脆性。前者称为低温回火脆性或不可逆回火脆性；后者称为高温回火脆性或可逆回火脆性。
②渗碳后的组织和热处理：渗碳后的热处理为淬火(一次淬火法或直接淬火法)+低温回火。最终组织为：表层为M回+少量A残，硬度可达58～64HRC；,心部组织取决于钢的
淬透性，通常碳钢为F+P，硬度约为10～l5HRC；合金钢为低碳M或低碳M+F，强韧性较好，硬度约为30-45 HRC。
③回火时的组织转变包括：马氏体的分解(<200℃)；残余奥氏体的转变(200-300℃)；渗碳体的形成(250～400℃)；渗碳体的聚集长大，铁素体再结晶(>400℃)。
④淬透性与淬硬性：淬透性是指在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。它主要取决于钢的化学成分和奥氏体化条件。大多数合金元素溶人奥氏体后使C曲线右移，降低了钢的临界冷却速度，从而提高了钢的淬透性；奥氏体化温度愈高，保温时间愈长，则奥氏体晶粒愈粗大，成分愈均匀，钢的淬透性提高。钢的淬硬性是指钢经淬火后能达到的最高硬度，它主要取决于钢中碳的质量分数，更确切地说是取决于马氏体中碳的质量分数。
6)热处理工序安排
①预备热处理：其目的是改善毛坯的加工性能，消除内应力和为最终热处理做准备。它包'退火、正火、时效和调质等。
a．退火和正火：一般安排在毛坯制造之后粗加工之前进行，但也有将正火安排在粗加工之后进行的。
b．调质：一般安排在粗加工之后和半精加工阶段之前进行。
②最终热处理：目的主要是提高零件材料的硬度和耐磨性，包括各种淬火、渗碳和氮化处理等。
a．淬火：分整体淬火和表面淬火两种。淬火经常安排在半精加工之后和精加工之前进行。
—般的工艺路线为：毛坯制造→正火(退火)→粗加工→调质→半精加工→表面淬火→精加工。
b．渗碳淬火：一般安排在半精加工和精加工之间进行。一般的加工路线为：下料一锻造→正火→粗加工及半精加工→渗碳淬火→精加工。
c．氮化处理：氮化工序位置应尽量靠后安排。氮化零件的加工工艺路线一般为：下料→锻造→退火→粗加工→调质→半精加工→除应力→粗磨→氮化→精磨、超精磨或研磨。对于热处理变形更小的真空离子氮化，则可以安排在精磨之后作为最后一道工序进行。
1．7 钢的分类、编号及应用
(1)钢中杂质元素
1)锰：是有益元素，其作用是脱硫、脱氧，还能形成合金铁素体和合金渗碳体。
2)硅：是有益元素，其脱氧能力比锰强，此外也能溶解于铁素体中使铁素体强化。
3)硫、磷：都是有害元素，前者会使钢材出现热脆，后者会使钢材出现冷脆。(2)合金元素在钢中的作用
1)合金元素对钢中基本相的影响
①形成合金铁素体：会引起铁素体的晶格发生畸变，产生固溶强化，因而铁素体的强度、硬度增高，塑性、韧性有所下降，尤以锰、硅、镍的强化效果最为明显。
②形成合金碳化物
弱碳化物形成元素(锰)，易溶于渗碳体中，形成合金渗碳体，其稳定性、硬度比渗碳体略高。
中等碳化物形成元素(铬、钼、钨)，既能形成合金渗碳体，又能形成特殊碳化物。特殊碳化物比合金渗碳体具有更高的熔点、硬度、耐磨性及稳定性。
强碳化物形成元素(钒、铌、铬、钛)，一般形成特殊碳化物。
2)合金元素对钢热处理的影响
①细化晶粒：除锰、磷以外，大多数合金元素均在不同程度上有细化晶粒作用，其中尤以强化碳化物形成元素的影响最为显著。
②提高淬透性：除钴以外，大多数合金元素熔人奥氏体后均能增加过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右移，从而提高钢的淬透性。主要元素有：锰、硅、镍、硼。
③增加残余奥氏体的含量：除铝、钻外，大多数合金元素都能使Ms、Mf下降，从而使淬火组织中的残余奥氏体量增加。
④提高红硬性：合金元素提高了钢回火过程中抵抗软化的能力，即回火稳定性，故采用相同温度回火时，合金钢的硬度比碳钢高。
(3)钢的编号
1)碳素结构钢
应用：
08F：用作薄板、冲压件等。
10～25：用作表面要求耐磨并承受一定冲击载荷的机械零件，最终热处理为渗碳后淬火+低温回火。
35～50：用作承受较大交变载荷与冲击载荷的机械零件，如齿轮、连杆、主轴等，最终热处理为调质处理。
55～70：用作各种尺寸较小的弹性零件(如弹簧)、车轮及受力不大的耐磨件，最终热处理为淬火+中温回火。
3)碳素工具钢
应用：主要用作各种刀具、量具和模具，最终热处理为淬火+低温回火。4）合金钢
[注]①滚动轴承钢的编号为：
②耐磨钢的编号为：
③低合金高强度结构钢的编号同碳素结构钢，但其质量等级分为A，B，C，D，E五级。
(4)各种合金钢的成分、热处理特点、性能特点及用途
注：①提高耐蚀性的主要方法有：加入合金元素(铬、镍、硅等)使钢的电极电位提高；
使钢在室温下获得单相组织；使钢的表面形成一层氧化膜。
②耐热性是包含高温抗氧化性和高温强度的一个综合概念。加入铬、硅、铝等元素可提高钢的高温抗氧化能力；加入钨、钼、钒婷元素可提高钢的高温强度。
1．8 有色金属及其合金
(1)铝及铝合金
1)纯铝
铸造纯铝：
变形纯铝：
2)铝合金
(2)铜及铜合金
1)纯铜
未加工产品：代号有Cu-1、Cu-2；加工产品：T1、T2、T3。后面数字均为顺序号
2)铜合金
①黄铜
a．普通黄铜：铜和锌组成的二元合金，其耐蚀性优于钢铁材料，主要用于制作弹壳等零件。
其代号表示法是：
b．特殊黄铜：其代号表示法是：
②青铜：以除锌、镍以外的其他元素为主要合金元素的钢合金。按其成分不同，可分为锡青铜和特殊青铜两类。铝青铜是指锚与钢组成的二元合金，它在大气、海水、淡水和蒸汽中的耐蚀性优于黄铜，故主要用作形状较复杂、耐蚀性好、致密度要求不高的铸件。
代号：Q+主加元素化学符号及质量分数+其他合金元素质量分数
③铸造钢合金的牌号表示法是：
ZCu+主加元素化学符号及质量分数+其他合金元素化学符号及质量分数1．9 非金属材料
高分子化合物是相对分子质量大于5 000的有机化合物的总称，有时也叫聚合物或高聚物。高聚物一般具有链状结构，它是由一种或几种简单的低分子有机化合物重复链接而成的，故称为大分子链。凡是可以聚合生成大分子链的低有机化合物叫单体。大分子链中的重复结构单元叫链节。大分子链中链节的重复次数称为聚合度。
高聚物的结构有线型结构和网状结构两种。高聚物在不同温度下呈现三种不同的物理状态，即玻璃态(塑料的工作状态)、高弹态(橡胶的工作状态)和粘流态(有机胶粘剂的工作状态)。
塑料是由合成树脂(主要组成物)和添加剂(填充剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、固化剂、着色剂及其他)组成。按树脂的热性能不同塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。塑料的成型方法有注射成型、挤出成型、吹鲴成型、压制成型等。常用工程塑料有：ABS塑料，可制造齿轮、电机外壳、电冰箱外壳及内衬等；聚酰胺，PA，又名尼龙，广泛用作机械零件，如轴承、蜗轮、螺栓等；酚醛塑料，又名电木，可用作轴承、齿轮、垫圈及电：工绝缘体等；氨基埋料，可用作泡沫塑料、隔音材料等；环氧塑料，可用作缨料模具、电子元件等，也是一种良好的胶粘剂。
橡胶是一种天然或人工合成的高聚物弹性体。工业卜使用的橡胶制品是在橡胶中加入各种配合剂(如硫化剂、硫化促进剂、软化剂、防老化剂和填充剂等)，经硫化处理后所得到的产品。硫化处理前的橡胶称为生胶，它经过加热、加压的硫化处理，使各分子链间相互交联成网状结构，即成橡胶制品。常用的种类有丁苯橡胶(用作轮胎、胶鞋、胶布、胶管等)、顾丁橡胶(用于制造胶管、减振器、刹车皮碗等)、氯丁橡胶(又名万能橡胶，可作为天然橡胶的代用品)、丁基橡胶(可用作各种要求气密性好的橡胶制品，如内胎等)。
常用黏结剂主要有以溶剂为基的黏结剂、热甥性蛔料黏结剂、热固性塑料黏结剂等。
陶瓷是一种无机非金属材料，它可分为普通陶瓷和特种陶瓷两大类，前者主要用作日用、建筑和卫生用品等，后者主要用于化工、冶金、机械、电子等行业中。陶瓷材料的内部结构一般由晶相、玻璃相和气相组成。常用陶瓷材料有普通陶瓷(用作日用品、绝缘体等)、氧化铝陶瓷(用作制造高温测温热电偶绝缘套管、耐磨耐蚀用水泵及切削淬火钢刀片等)、氧化硅陶瓷(用作燃汽轮机转子叶片、切削加工用刀片等)、氮化硼陶瓷(用作坩埚、器皿等)。
复合材料是由两种或两种以上化学成分不同或组织结构不同的物质，经人工合成获得的多相材料。其性能特点是：比强度和比模量大、抗疲劳性能好、减振性好、耐高温性能好、断裂安全性好。种类有纤维增强复合材料(如玻璃钢)、粒子增强复合材料、层叠复合材料。
一.名词解释： 1.密度、表观密度、体积密度、堆积密度； 2.亲水性、憎水性； 3.吸水率、含水率； 4.耐水性、软化系数； 5.抗渗性； 6.抗冻性； 7.强度等级、比强度； 8.弹性、塑性； 9.脆性、韧性；10.热容量、导热性；11.耐燃性、耐火性；12.耐久性 二.填空题 1．材料的吸水性、耐水性、抗渗性、抗冻性、导热性分别用吸水率、软化系数、抗渗等级或抗渗系数、抗冻等级和导热系数表示。 2．当材料的孔隙率一定时，孔隙尺寸越小，材料的强度越高，保温性能越差，耐久性越好。 3．选用墙体材料时，应选择导热系数较小、热容量较大的材料，才能使室内尽可能冬暖夏凉。 4．材料受水作用，将会对其质量、强度、保温性能、抗冻性能及体积等性能产生不良影响。 5．材料的孔隙率较大时（假定均为开口孔），则材料的表观密度较小、强度较低、吸水率较高、抗渗性较差、抗冻性较差、导热性较差、吸声性较好。 6．材料的软化系数愈大表明材料的耐水性愈好。软化系数大于0.85 的材料被认为是耐水的。 7．评价材料是否轻质高强的指标为比强度，它等于抗压强度于体积密度的比值，其值越大，表明材料质轻高强。 8．无机非金属材料一般均属于脆性材料，最宜承受静压力。 9．材料的弹性模量反映了材料抵抗变形的能力。 10．材料的吸水率主要取决于孔隙率及空隙特征，孔隙率较大，且具有细微而又连通孔隙的材料其吸水率往往较大。 11．材料的耐燃性按耐火要求规定分为不燃材料、难燃材料和易燃材料类。材料在高温作用下会发生热变质和热变形两种性质的 变化而影响其正常使用。 12．材料在使用环境中，除受荷载作用外，还会受到物理作用、化学作用和生物作用等周围自然因素的作用而影响其耐久性。 13．材料强度试验值要受试验时试件的形状、尺寸、表面状态、含水率、加荷速度 和温度等的影响。 14．对材料结构的研究，通常可分为宏观、细观和微观三个结构层次 三.选择题（单选或多选） 1.含水率4%的砂100克，其中干砂重 C 克。 A. 96 B. 95.5 C. 96.15 D 97 2.建筑上为使温度稳定，并节约能源，应选用 C 的材料。 A.导热系数和热容量均小 B.导热系数和热容量均大 C.导热系数小而热容量大 D.导热系数大而热容量小 3.对于组成相同具有下列不同特性的材料一般应有怎样的孔隙结构（均同种材料）：⑴强度较高的应是BDF ；⑵吸水率小的应是BD ；⑶抗冻性好的应是BDF ；⑷
课程设计说明书 系别机电工程系 专业机械设计制造及其自动化 方向机电一体化 课程名称《制造技术基础课程设计》 学号 06080729 姓名张森 指导教师 题目名称 CA6140车床拨叉 设计时间 2011年3-6月 2011 年 5 月日
目录 一、序言 (1) 二、零件的工艺分析及生产类型的确定 (2) 三、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 (4) 四、选择加工方法，制定工艺路线 (8) 五、工序设计 (10) 六、确定切削用量及基本时间 (12) 七、专用机床夹具设计 (15) 八、设计心得 (17) 九、参考文献 (18) 十、附图 (19)
序言 一、序言 机械制造技术基础课程设计在学完了机械制造基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一次实践性教学环节。这次课程程设计是我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好基础。 由于能力有限，经验不足，设计中还有血多不足之处，希望各位老师多加指教。
二、零件的工艺分析及生产类型的确定 1.零件的作用 本次设计所给的零件是CA6140车床变速齿轮拨叉，用于双联变换齿轮的啮合，输出不同的转速，已达到变速的目的。该拨叉应用在CA6140车船的变速箱变速机构中机构中。拨 孔与变速叉轴联结，拨叉脚则夹在双叉头以φ22mm孔套在变速叉轴上，并用销钉经8mm 联变换齿轮的槽中。当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑动，拨叉脚拨动双联变换齿轮在花键轴上滑动以改换转速，从而改变车床的主轴转度。 该拨叉在改换转速时要承受弯曲应力和冲击载荷的作用，因此该零件应具有足够的强度、刚度和韧性，以适应拨叉的工作条件。该零件的主要工作表面为拨叉脚两端面、叉轴孔mm（H7）和锁销孔φ8mm，在设计工艺规程时应重点予以保证。 图1-1 拨叉零件图 2.零件的技术要求 CA6140车床拨叉技术要求表1-1
1、原子结合键的类型。答：金属键共价键离子键分子键（范德瓦尔键）。 2、材料的性能的分类包括。答：使用性能：力学性能物理性能化学性能工艺性能：铸造性可锻造性焊接性切削加工性力学性能的指标:弹性强度塑性硬度冲击韧度疲劳特性耐磨性 3、纯金属常见的晶体结构体心立方晶胞（b.c.c）N=2面心立方晶胞（f.c.c）N=4密排六方晶胞（c.p.h）N=6 4、晶胞中的缺陷答1.点缺陷是指在三维空间各方向的尺寸都很小、不超过几个原子直径的缺陷。 （1）空位（2）间隙原子（3）置换原子无论是哪一种点缺陷，都会使晶体中的原子平衡状态受到破坏，造成晶格的歪扭（称晶格的畸变），从而使金属的性能发生变化。如随着点缺陷的增加，电子在传导时的散射增加，导致金属的电阻率增大；当点缺陷与位错发生交互作用时，会使强度提高，塑性下降。 2.线缺陷又称一维缺陷，这种缺陷在三维空间一个方向上的尺寸很大，另外两个方向上的尺寸很小，其具体形式就是晶格中的位错。位错：晶体中某处一列或若干列原子有规律的错排。金属晶体中不含位错或含有大量位错都会使强度提高， 3.面缺陷面缺陷又称二维缺陷，这种缺陷在三维空间两个方向上的尺寸较大。另一个方向上的尺寸较小。 面缺陷的具体形式是晶界、亚晶界及相界。缺陷使得金属塑性、硬度以及抗拉压力显著降低等等 5、什么是过冷度？答：液体材料的理论结晶温度T0与其实际温度Tn之差。因为只有过冷，才具备G固 建筑装饰材料的地位： 实现现代建筑艺术必不可少的物质基础和手段，是提高建筑物使用功能和风格，色调的必要条件． 建筑装饰材料的功能： （１）外墙装饰材料的功能：外墙装饰 保护建筑结构 改善内环境，节省能源 （２）室内装饰材料的功能：调节人的身心感觉改善环境 建筑装饰材料是建筑材料的一个重要组成部分．建筑材料包括结构材料装饰材料功能材料辅助材料 建筑装饰材料选择 １安全与健康性的选择（环保性） ２色彩的选择 （１）根据建筑性质明确区分颜色． （２）运用对比色 （３）以各种色彩的和谐创造建筑的风格和环境 （４）从城市诸多建筑的总体规划进行建筑物色泽的搭配． ３材料选择的原则 （１）美观性 （２）耐久性 （３）与建筑艺术的完美结合 （４）装饰工程造价 对室内装饰装修材料有害物质限量国家出台十项强制性标准。 于2002年1月1日执行 具体十个标准为： 室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量 室内装饰装修材料溶剂型木器涂料中有害物质限量 室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量 室内装饰装修材料胶粘剂中有害物质限量 室内装饰装修材料木家具中有害物质限量 室内装饰装修材料壁纸中有害物质限量 室内装饰装修材料氯乙烯卷材地板中有害物质限量 室内装饰装修材料地毯、地毯衬垫及地毯胶粘剂中有害物质限量 混凝土外加剂中释放氨的限量 建筑材料放射性核素限量 建筑装修构造是室内设计专业的一门工程技术课程。它主要阐述建筑物各装修部位的装饰要求，介绍有关建筑材料的选择和应用，以及施工的方法和合理性，还要训练学生掌握绘制建筑装修施工图的技能。 学习装饰构造的目的和要求 通过本课程的学习，学生将会初步了解目前经常采用的各种装饰材料的基本性能、规格及它们的构造节点和搭接方法，以便在设计中分别合理选用。某些需现场配制混合的材料，还必须了解它们的基本配方和施工方法。掌握各种饰面材料接合时界面处理的关系。 建筑装修的范围 第一章金属材料的力学性能 1. 常用的力学性能有哪些？ 2. 金属材料室温拉伸性能试验可以测定金属的哪些性能（四个）？ 3.低碳钢的试样在拉伸过程中，可分为哪三个阶段？三个阶段各有什么特点？ 4.拉伸曲线和应力-应变曲线的区别是什么？为什么要采用应力-应变曲线？ 5. 如何从拉伸应力-应变曲线中获得弹性模量？什么是刚度？弹性模量对组织是否敏感？弹性模量与什么有关？什么是弹性极限？符号是什么？ 6. 什么是屈服强度？符号是什么？什么是条件屈服强度？符号是什么？什么是抗拉强度？符号是什么？什么是塑性？表示材料塑性好坏的指标有哪两个？计算公式是什么？ 7.生产中，应用较多的硬度测试方法有哪三种？三种硬度测试方法的原理和方法？表示符号？ 8.什么是冲击韧性？冲击试验的应用？什么是冷脆现象？ 9.什么是低应力脆断？是由什么引起的？ 10. 疲劳断裂也属于低应力脆断，是什么原因引起的？什么是疲劳极限？ 第二章金属与合金的晶体结构 1. 什么是晶体和非晶体？晶体与非晶体在性能上的别？晶体与非晶体是否可以转化？ 2. 什么是晶格、晶胞和晶格常数？ 3. 什么是金属键？由于金属键的结合，金属具有哪些金属特性？为什么？ 4. 纯金属中常见的三种晶格类型是什么？体心立方和面心立方晶格的晶胞原子数、原子半径和致密度是多少？能够画出各自的晶胞示意图（图2-6（a）、2-7（a））。α-Fe和γ-Fe分别是什么晶体结构？ 5. 合金的定义？组元的定义？相的定义？固态合金中的相有哪两大类？什么是固溶体？固溶体按溶解度分为哪两类？按溶质原子在晶格中的分布情况分为哪两类？什么是固溶强化？固溶强化原理是什么？什么是弥散强化？ 6. 实际金属的晶体缺陷有那三类？点缺陷包括哪几种？点缺陷对金属力学性能（强度、硬度、塑性和韧性）有什么影响？位错对金属的性能有什么样的影响？面缺陷有哪两种？对金属的性能有什么样的影响？ 第三章金属与合金的结晶 1. 结晶的定义？ 2. 什么是过冷度？金属结晶的必要条件是什么？过冷度与冷却速度的关系？ 3. 纯金属的结晶过程（或结晶规律）包括哪两个过程？两者是同时进行的吗？ 4. 金属的强度、硬度、塑性和韧性随着晶粒的细化而（提高还是降低）？工业生产中，为改善其性能，通常采用哪些方法来细化铸件的晶粒？ 5. 纯金属和合金的结晶过程有什么不同？冷却曲线和相图的横坐标和纵坐标分别表示什么？ 6. 什么是二元匀晶相图？什么是二元共晶相图？二元共晶反应和二元匀晶反应有何不同？认识图3-16中的点、线和相区。会分析图3-16中四种典型合金的结晶过程，为学习铁碳合金相图做准备。 7. 什么是枝晶偏析？为什么会产生枝晶偏析？用什么方式消除枝晶偏析？ 第四章铁碳合金相图 1. 铁碳合金的基本相有哪些？其中哪些是固溶体？哪些是金属间化合物？ 2. 能够自己换出图4-5简化后的铁-渗碳体相图（包括点、线、温度、成分、相区）。能够写出共晶反应和共析反应（包括反应相、生成相、相的成分、反应温度、生成的组织组成物的名称和相貌）。相图中点和线的含义。 3.铁碳合金可以分为哪三类？其成分分别是什么？ 4. 能够分析钢的3种典型铁碳合金（共析钢、亚共析钢、过共析钢）的结晶规程（包括绘制冷却曲线、每一转变过程在的显微组织，并用文字解释结晶过程）。能够画出典型合金室温下的平衡组织。 5. 含碳量对钢的力学性能影响（强度、硬度、塑性、韧性），图4-17。 第五章钢的热处理 土木工程材料考点整理 材料基本性质 材料按化学成分分为：无机材料、有机材料和复合材料； 土木工程材料的发展趋势：（1）轻质高强（2）高耐久性 ( 3 ) 构件及制品尺寸大型化、构件化、预制化和单元化（4）复合化（5）环保型材料（6 )智能材料 我国常用的标准可分为：国家标准（GB）、行业标准(JC)、地方标准(DB)和企业标准(QB)； 密度：材料在绝对密实状态下单位体积的质量，以 表示； 表观密度：材料单位表观体积（实体及闭口体积）的质量； 体积密度：材料在自然状态下单位体积（实体，开口及闭口体积）的质量； 堆积密度：散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量； 密实度：指材料的体积被固体物质所充实的程度； 孔隙率：指材料部孔隙的体积占材料自然状态下总体积的百分率； 填充率：指散粒材料在堆积状态下，其颗粒的填充程度称为填充率。空隙率：指散粒材料在堆积状态下，颗粒之间的空隙体积所占的比例。亲水性：材料在空气中与水接触时能被水润湿的性质； 憎水性：材料在空气中与水接触时不能被水润湿的性质； （夹角小于等于90度，为亲水性材料；夹角大于90度，为憎水性材料；） 吸湿性：材料在空气中吸收水蒸气的能力； 吸水性：材料在浸水状态下吸入水分的能力； 耐水性：材料长期在饱水作用下保持其原有性质的能力，其强度也不显著降低的性质称为耐水性； g b f f R K （工程中将R K >0.80的材料，称为耐水性材料） 抗渗性：材料在压力水作用下，抵抗渗透的性质； 系数反映了材料抵抗压力水渗透的性质； 渗透系数越大，材料的抗渗性越差；抗渗等级越高，抗渗性越好； 抗冻性：材料在饱水状态下经受多次冻融循环作用而不破坏，同时强度也不严重降低的性质； 冻融循环：通常采用-15℃的温度冻结后，再在20℃的水中融化，这样的过程为一次冻融循环； 冻融破坏：材料吸水后，在负温度下，水在毛细管结冰，体积膨胀约9％，冰的动脉压力造成材料的应力，使材料遭到局部破坏，随着冰冻融化的循环作用，对材料的破坏加剧，这种破坏即为冻融破坏； 导热性：热量在材料中传导的性质； (材料的导热系数越小，表示其绝热性能越好；材料的孔隙率大其导热系数小，隔热绝热性好) 热容量：指材料在加热时吸收热量、冷却时放出热量的性质； 比热容：反映材料的吸热或放热能力的物理量； (进行建筑设计时应选用导热系数小而热容量较大的材料(良好的绝热材料），以使建筑保持室温度稳定性) 耐燃性：材料在高温与火的作用下不破坏，强度也不严重下降的性能； 机械加工工序卡片生产类型大批生产工序号 2 零件名称车床套零件号 零件重量同时加工零件 数 1 材料毛坯 牌号硬度型式重量 45 HB190～ 210 圆钢 设备夹具和辅助工具名称型号 三爪卡盘 车床CA6140 工序工 步 工步说明 刀 具 量 具 走刀 长度 （mm） 走刀 次数 切削 深度 (mm) 进给量 (mm/z) 主轴 转速 （r/ min） 切削 速度 (mm/s ) 基本工 时min 2 1 2 3 夹φ75外圆，粗车一端面，车 外圆φ42.4，长43，外圆φ45.4， 长41，外圆φ70，长5 钻内孔φ23 扩孔φ24.8 掉头装夹，粗车相同参数 切断 45°硬质合金 车刀 Φ23麻花钻 Φ24.8扩孔钻 切断刀 游标卡尺43 45 5 90 90 35 6 4 2 1 1 1 3 3 2 0.6 0.6 0.6 0.20 0.56 500 500 560 200 250 117.8 117.8 122.1 14.45 17.85 1.92 1.60 0.06 2.65 0.714 10.1 卧式铣床X62W 工序工 步 工步说明 刀 具 量 具 走刀 长度 （mm） 走刀 次数 切削 深度 (mm) 进给量 (mm/r) 主轴转 速 （r/mi n） 切削 速度 (m/mi n) 基本工 时min 5 1 铣开挡5H9，保证尺寸2 6 φ63三面 刃铣刀游标 卡尺 9 1 4 0.06 750 148 0.04 机械加工工序卡片生产类型大批生产工序号 6 零件名称车床套零件号 零件重量同时加工零件数 1 材料毛坯 牌号硬度型式重量 45 HB190～ 210 圆钢 设备夹具和辅助工具名称型号 专用钻床夹具摇臂钻床Z35 工序工 步 工步说明 刀 具 量 具 走刀 长度 （mm） 走刀 次数 切削 深度 (mm) 进给量 (mm/r) 主轴转 速 （r/mi n） 切削 速度 (mm/r ) 基本工 时min 6 1 钻孔φ7，钻锥孔φ13 φ7麻花 钻 φ13x90 度锪钻游标 卡尺 4.5 2 1 1 4.5 2 0.20 0.20 530 530 11.65 11.65 0.108 0.047 0.155 机械加工工序卡片生产类型大批生产工序号7 零件名称车床套零件号 机械工程师考试大纲，你看一下有没有含金量 Ⅰ.基本要求 1．熟练掌握工程制图标准和表示方法。掌握公差配合的选用和标注。 2．熟悉常用金属材料的性能、试验方法及其选用。掌握钢的热处理原理，熟悉常用金属材料的热处理方法及其选用。了解常用工程塑料、特种陶瓷、光纤和纳米材料的种类及应用。3．掌握机械产品设计的基本知识与技能，能熟练进行零、部件的设计。熟悉机械产品的设计程序和基本技术要素，能用电子计算机进行零件的辅助设计，熟悉实用设计方法，了解现代设计方法。 4．掌握制订工艺过程的基本知识与技能，能熟练制订典型零件的加工工艺过程，并能分析解决现场出现的一般工艺问题。熟悉铸造、压力加工、焊接、切（磨）削加工、特种加工、表面涂盖处理、装配等机械制造工艺的基本技术内容、方法和特点并掌握某些重点。熟悉工艺方案和工艺装备的设计知识。了解生产线设计和车间平面布置原则和知识。 5．熟悉与职业相关的安全法规、道德规范和法律知识。熟悉经济和管理的基础知识。了解管理创新的理念及应用。 6．熟悉质量管理和质量保证体系，掌握过程控制的基本工具与方法，了解有关质量检测技术。7．熟悉计算机应用的基本知识。熟悉计算机数控（CNC）系统的构成、作用和控制程序的编制。了解计算机仿真的基本概念和常用计算机软件的特点及应用。 8．了解机械制造自动化的有关知识。 Ⅱ.考试内容 一、工程制图与公差配合 1．工程制图的一般规定 （1）图框 （2）图线 （3）比例 （4）标题栏 （5）视图表示方法 （6）图面的布置 （7）剖面符号与画法 2．零、部件（系统）图样的规定画法 （1）机械系统零、部件图样的规定画法（螺纹及螺纹紧固件的画法齿轮、齿条、蜗杆、蜗轮及链轮的画法花键的画法及其尺寸标注弹簧的画法） （2）机械、液压、气动系统图的示意画法（机械零、部件的简化画法和符号管路、接口和接头简化画法及符号常用液压元件简化画法及符号） 3．原理图 （1）机械系统原理图的画法 （2）液压系统原理图的画法 （3）气动系统原理图的画法 4．示意图 5．尺寸、公差、配合与形位公差标注 （1）尺寸标注 （2）公差与配合标注（基本概念公差与配合的标注方法） （3）形位公差标注 6．表面质量描述和标注 （1）表面粗糙度的评定参数 《土木工程材料》复习题 一、填空题 1. 量取10l气干状态的卵石，称重为14.5kg；又取500g烘干的该卵石，放入装有500m l 水的量筒中，静置24h后，水面升高为685m l。则该卵石的堆积密度为1.45g/cm3__，表观密度为__ 2.7g/cm3_，空隙率为。 2.密度是指材料在_绝对密实___状态下单位体积的质量。 3.材料在外力（荷载）作用下，抵抗破坏的能力称为___强度____。 4. 石灰的陈伏处理主要是为了消除过火石灰的危害。 5. 硅酸盐水泥熟料矿物组成主要有__硅酸二钙（C2S）、硅酸三钙(C3S)、铝酸三钙(C3A)_及铁铝酸四钙(C4AF)_。 6. 水泥颗粒越细，水化速度越____快____，凝结硬化后收缩越____大____，早期强度越___高___。 7. 坍落度试验是用来测试新拌混凝土的__流动性___。 8. 在和易性要求一定的条件下，采用粗砂配制的混凝土水泥用量比采用细砂配制的混凝土水泥用量____少_ __。 9. 当混凝土拌合物出现粘聚性尚好、坍落度太小时，应在保持____水灰比____不变的情况下，适当地增加___水泥浆_（水泥和水）__用量。 10. 测定混凝土立方体抗压强度的标准试件尺寸是边长为____150____mm的立方体，试件的标准养护温度为___20±3_____℃，相对湿度为大于_____90______%，养护龄期为____28______天。 11. 混凝土抗冻等级F15表示混凝土能够承受反复冻融循环次数为___15次___而不破坏。 12. 钢筋进行冷加工强化后，其塑性及韧性将明显降低。 13. 砂浆和易性包括___流动性____和____保水性____两方面的含义。 14. 建筑钢材随着含碳量的增加，其强度____提高____，塑性___降低____。 钢材的冲击韧性__是指钢材抵抗冲击荷载的能力。 16. 钢材的疲劳强度比其屈服强度____低_____，焊接性能随含碳量增大而__ 降低___。 二、单项选择题 1. 含水率为5%的砂220kg，将其干燥后的质量是_____kg。（ B ） 2. 颗粒材料的密度为ρ，表观密度为ρ0，堆积密度为ρ'0，则存在下列关系_____。( C ) A.ρ＞ρ'0＞ρ0 B.ρ0＞ρ＞ρ'0 C.ρ＞ρ0＞ρ'0ρ'＞ρ＞ρ0 3. 石膏在凝结硬化过程中，下列哪句话是正确的( D ) A.凝结硬化时间慢、硬化后体积微小收缩 B.凝结硬化时间慢，硬化后体积微小膨胀 C.凝结硬化时间快、硬化后体积微小收缩 D.凝结硬化时间快，硬化后体积微小膨胀 4. 硅酸盐水泥耐热性差，主要是因为水泥中含有较多的_____。（ C ） A 水化铝酸钙 B 水化铁酸钙 C 氢氧化钙 D 水化硅酸钙 机械制造基础课程设计 设计题目：制订轴承端盖工艺及直径为10mm孔夹具设计 班级： 学生： 指导教师： 目录 设计任务书 一、零件的分析……………………………………… 二、工艺规程设计…………………………………… （一）、确定毛坯的制造形式…………………… （二）、基面的选择……………………………… （三）、制订工艺路线…………………………… （四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺 才的确定…………………………………………… （五）、确定切削用量及基本工时……………… 三、夹具设计………………………………………… 四、参考文献………………………………………… 订做机械制造基础课程设计工艺及夹具设计- 1 - 一、零件的分析 （一）零件的工艺分析 轴承端盖具有密封，定位的作用，因此结合面要有比较高的表面质量，孔系加工也要求有比较高位置精度和形状精度，这个零件从零件图上可以看出，所有加工表面是以?16mm为中心的，包括：?32H7mm及倒角，尺寸为?11mm，?7mm的沉头孔及螺纹孔，M5螺纹底孔，?11mm，?10mm进油孔，以及?56mm圆柱面，?16mm孔与?56mm柱面同心度为0.025； 由以上分析可知，对于这些加工表面而言，我们首先加工出?56mm外圆柱面，并以此为粗基准加工出关键部分孔?16mm，并以此为基准加工其它表面，并且保证其它表面与孔之间的位置精度要求。 二、工艺规程设计 （一）确定毛坯的制造形式 零件材料为HT200，考虑到该零件在车床中的受力并保证零件的工作可靠性，零件为中批生产，而且零件的尺寸不大，因此，毛坯可采用金属模砂型铸造。 （二）基面的选择 1 基准选择原则 ①粗基准的选择 选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得精基面。具体选择时应考虑下列原则： 1) 选择重要表面为粗基准 2) 选择加工余量最小的表面为粗基准 3) 选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准以便工件定位可靠、夹紧方便。 4) 粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重复使用将产生较大的误差。 订做机械制造基础课程设计工艺及夹具设计- 2 - 土木工程材料复习资料 一、名词解释 密度：材料密度是材料在绝对密实状态下单位体积的质量。 密实度：指材料体积内被固体物质充实的程度。 孔隙率：指材料的体积内，空隙体积所占的比例。 含水率：材料中所含水的质量与干燥状态下材料的质量之比；吸水率为饱和状态下含水率。 吸水率：质量吸水率（吸水量占材料干燥下的质量比）、体积吸水率（吸水体积占自然体积之比） 耐水性：材料长期在饱和水的作用下不破坏、强度也显著降低的性质。 软化系数：反映材料饱水后强度的程度。软化系数小的材料耐水性差，大于0.85为耐水性材料； 镇静钢：炼钢时采用锰铁、硅铁和铝锭等作脱氧剂。脱氧完全，其组织致密、成分均匀、性能稳定。 强屈比：抗拉强度与屈服强度之比；屈强比愈小，结构安全性越高。 伸长率：表征钢材的塑性变形的能力。 冲击韧性：指钢材抵抗冲击荷载的能力。 冷加工与时效：时效是随时间的延长而表现出强度提高、塑性和冲击韧性下降的现象；冷加工变形可促进时效迅速发展。时效处理使屈服点进一步提高。 电化学腐蚀：指钢材与电解质溶液接触而产生电流，形成微电池而引起锈蚀。 钢号：屈服点—Q；屈服点数值；质量等级，A、B、C、D四级；脱氧程度代号；如：Q235—BZ。 气硬性胶凝材料：石灰、石膏和水玻璃只能在空气中硬化、保持或发展强度的无机胶凝材料；水硬性胶凝材料（如：水泥）则不仅能在空气，还能在水中硬化保持或发展强度。 陈伏：为了消除过火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰浆在储灰坑中放置两周以上。 体积安定性：水泥浆体硬化后体积变化的均匀性；主要指水泥硬化后浆体能保持一定形状。 水泥活性混合材料：粒化高炉矿渣、火山灰混合材料、粉煤灰混合材料、硅灰 碱—骨料反应：混凝土中所含的碱与骨料中的活性成分反应生成复杂的硅酸凝胶，其吸水膨胀，破坏混凝土。 最大粒径：石子各粒级公称上限为该粒级的最大粒径。 和易性：指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、运输、浇灌、捣实）并能获得质量均匀、成型密实的性质。包括流动性、黏聚性、保水性三方面。 砂率与合理砂率：沙的质量占沙、石总重量的比例；合理砂率指用水量、水泥用量一定时，拌合料保证具有良好的粘聚性和保水性的条件下，使拌合料具有最大流动性的砂率。或是，坍落度一定时，使拌合料具有最小水泥用量的砂率。 耐久性：混凝土抵抗环境介质作用并长期保持良好的使用性能的能力。 混凝土立方体抗压强度：按国标制成变长为150mm的立方体试件，在标准养护条件下（温度20±3℃，相对湿度90%以上），养护 《机械工程材料应用》教案 项目一工程材料与机械制造过程 课题：材料的发展过程分类及发展趋势（4课时） 导入：教师以教材“问题”进行课程的始学教育，举出身边某制品或零件，说出是什么材料制造的，为何选用这种材料 教学目标：1.了解机械工程材料及其分类； 2. 了解机械工程材料的发展过程； 3. 了解机械制造过程； 4. 了解机械工程材料在机械制造过程中的地位和作用 前测：什么是机械工程材料你所知道的机械制造过程有哪些 教学过程： 【板书】一.材料的简要发展过程 材料是人类文明和技术进步的重要标志。 石器时代→青铜器时代→铁器时代→钢铁时代→新材料时代 1、司母戊大鼎发掘历史； 2、新型材料（航空航天材料）。 【讲解】在浩瀚的材料世界里，金属材料是一个最大的王国。最早，我们人类使用的金属材料主要是天然产品。（穿插讲解材料史话）经历了石器时代、青铜器时代和铁器时代的漫长历史过程后，在冶金技术的推动下，我们又从钢铁时代迈进了新材料时代。在人类文明历程中，金属材料对推动社会的发展，促进文明的进步，丰富文化的内容，改变人们的生活方式发挥了巨大作用。当今世界，金属材料已成为工农业生产、人民生活、科学技术和国防发展的重要物质基础。离开了金属材料的“钢筋铁骨”，桥梁将断，舰艇将毁，大厦将倾，工厂将停…… 二、了解机械工程材料的分类及发展过程 1 、定义机械工程材料主要指用于机械工程、电器工程、建筑工程、化工工程、航空航天工程等领域的材料。 2、分类（按化学成分分类） 金属材料 (综合性能好，用量最大、应用范围最广) 【设问】同学们在平时的生活中看到过哪些金属（纯金属） 【板书】1．金属：如铁、铜、铝、金、银等，共有90种。常温下为固体（除汞外）。 【设问】金属与非金属比较有哪些特性 【板书】2．金属特性： 具有金属光泽；（铁、铝等大多数金属为银白色，铜为紫红色，金为黄色） 土木工程材料复习资料 第1章 土木工程材料的基本性质 表观密度： 指材料在自然状态下单位体积的质量。 00 =m V ρ 堆积密度： 指粉状或散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量。 0=m V ρ'' 孔隙率： 材料内部孔隙的体积占其总体积的百分率。 01P ρρ =- 开口孔隙率对吸水、透声、吸声有利，对材料的强度、抗渗性、抗冻性和耐久性不利。闭口孔隙可以降低材料的表观密度和导热系数，使材料具有轻质绝热的性能，并可以提高耐久性。 空隙率： 00 1P ρρ' '=- 材料的亲水性和憎水性： 材料与水接触时，能被水润湿的性质称为亲水性。不能被水润湿的性质称为憎水性。 用接触角θ区分。当90θ?≤时为亲水材料，反之为憎水材料。 材料的吸水性与吸湿性： 材料与水接触时吸收水分的性质为吸水性。吸水性的大小用吸水率表示。 质量吸水率：1m m m W m -= 吸水率的大小主要取决于其孔隙特征。材料吸水会导致材料的强度降低，表观密度和导热性增大，体积膨胀。 含水率是材料所含水的质量占材料干燥质量的百分率。 材料的耐水性： 材料在饱和水的长期作用下维持不破坏而且强度也不明显降低的性质称为耐水性。 材料的耐水性用软化系数来表示：1R 0 f K f = 材料的抗渗性： 材料的抗渗性是指材料抵抗压力水渗透的性质。材料的抗渗性用渗透系数或抗渗等级来表示。 渗透系数越小，抗渗性越好。 材料的抗渗性与材料的孔隙率、孔隙特征以及亲水、憎水性有密切关系。 材料的抗冻性： 材料的抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，能抵抗多次冻融循环作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性质，用抗冻等级来表示。 材料的导热性： 导热性是指材料将热量从温度高的一侧传递到温度低的一侧的能力，用导热系数来表示。 导热系数小的材料，导热性差、绝热性好。 影响导热系数大小的因素有物质构成、微观结构、孔隙率与孔隙特征、温度、湿度与热流方向等（①孔隙特征；②含水的情况）。材料孔隙率越大，尤其是闭口孔隙率越大，导热系数越小。 材料的强度： 材料在荷载作用下抵抗破坏的能力成为强度。 强度与材料的组成、构造等因素有关。孔隙率越低，强度越高。 材料的强度还与其含水状态及温度有关，含有水分的材料比干燥时强度低，温度高时一般来说强度会降低。 采用小试件测得的强度较大试件高，加载速度越快，强度测得越高，表面涂抹润滑剂，测得强度会变低。 材料的结构： 分为微观结构、细观结构和宏观结构。 微观结构可分为晶体、玻璃体和胶体。 晶体具有特定的几何外形和固定的熔点及化学稳定性。 玻璃体的结构特征为质点在空间上呈非周期性排列，没有固定的熔点。 胶体分为溶胶、溶凝胶和凝胶。 第2章 气硬性凝胶材料 凝胶材料的分类： 气硬性凝胶材料只能在空气中硬化，也只能在空气中保持和发展其强度。水硬性凝胶材料不仅能在空气中，而且能在水中硬化且保持和发展其强度。 石灰： 作为凝胶材料的石灰即为生石灰，主要成分是氧化钙（CaO ）。 氢氧化钙称为熟石灰、消石灰。 石灰石经过煅烧，其主要成分碳酸钙分解成为氧化钙，得到块状生石灰。若煅烧温度过低，煅烧时间不足，则碳酸钙不能完全分解，生成欠火石灰，产浆量较低，质量较差，降低了石灰的利用率；若煅 机械制造基础课程设计书明书 课程名称：机械制造基础课程设计 题目名称：设计“阶梯轴”的机械加工工艺班级： 姓名： 学号： 指导老： 工序号工序名称工序内容 1 备料锻造 2 车 1 三爪卡盘夹持工件，车端面见平，钻中心孔。 用尾顶尖顶住，粗车三个台阶，直径、长度均 留2mm余量. 2调头，三爪卡盘夹持工件另一端，车端面， 保证总长259mm，钻中心孔。用尾顶尖顶住， 粗车另外四个台阶，长度、直径均留2mm余 量 3 热处理调质处理硬度24~28HRC 4 钳修研中心孔 5 粗车 1 双顶尖装夹半精车三个台阶，长度达到尺 寸要求，螺纹大径车到 mm，其余两个台阶直径上留 0.5mm余量，切槽三个，倒角三个 2调头，双顶尖装夹半精车余下的五个台阶。 mm及mm 台阶车到图样规 定的尺寸。螺纹大径车到mm， 其余两个台阶直径上留0.5mm余量，切槽三 个，倒角四个 6 修中心孔用金刚石或硬质合金顶尖加压修研 7 精车双顶尖装夹，车一端螺纹M24×1.6-6g 调头，车另一端M24×1.6-6g 8 划线划出键槽及?5位置 9 铣铣两个键槽及一个止动垫圈槽，键槽深度比图 样规定尺寸大0.25mm，作为外圆磨削的余量 10 磨磨外圆Q、M并用砂轮端面靠磨台肩H、I 调头，磨外圆N、P，靠磨台肩G 11 检验按图纸检验 工序说明： 1、该零件先以外圆作为粗基准，车端面和钻中心孔，再以中心孔为定位基准粗车外又以粗车外圆为定位基准加工孔，此即为互为基准原则，使加工有一次比一次精度更高的定位基准面。 2、螺纹因淬火后，在车床上无法加工，如先车好螺纹后再淬火，会使螺纹产生变形。因此，螺纹一般不允许淬硬，所以在工件的螺纹部分的直径和长度上必须留去碳层。 3、为保证中心孔精度，工件中心孔也不允许淬硬。 4、为保证工件外圆的磨削精度，热处理后需安排研磨中心孔的工序，并要求达到较细的表面粗糙度。 5、为消除磨削应力，磨后安排低温时效工序。 机械工程材料及应用教案王纪安1-2 《机械工程材料应用》教案 项目一工程材料与机械制造过程 课题：材料的发展过程分类及发展趋势（4课时） 导入：教师以教材“问题”进行课程的始学教育，举出身边某制品或零件，说出是什么材料制造的，为何选用这种材料？ 教学目标：1.了解机械工程材料及其分类； 2. 了解机械工程材料的发展过程； 3. 了解机械制造过程； 4. 了解机械工程材料在机械制造过程中的地位和作用 前测：什么是机械工程材料？你所知道的机械制造过程有哪些？ 教学过程： 【板书】一.材料的简要发展过程 材料是人类文明和技术进步的重要标志。 石器时代→青铜器时代→铁器时代→钢铁时代→新材料时代 1、司母戊大鼎发掘历史； 2、新型材料（航空航天材料）。 【讲解】在浩瀚的材料世界里，金属材料是一个最大的王国。最早，我们人类使用的金属材料主要是天然产品。（穿插讲解材料史话）经历了石器时代、青铜器时代和铁器时代的漫长历史过程后，在冶金技术的推动下，我们又从钢铁时代迈进了新材料时代。在人类文明历程中，金属材料对推动社会的发展，促进文明的进步，丰富文化的内容，改变人们的生活方式发挥了巨大作用。当今世界，金属材料已成为工农业生产、人民生活、科学技术和国防发展的重要物质基础。离开了金属材料的“钢筋铁骨”，桥梁将断，舰艇将毁，大厦将倾，工厂将停…… 二、了解机械工程材料的分类及发展过程 1 、定义机械工程材料主要指用于机械工程、电器工程、建筑工程、化工工程、航空航天工程等领域的材料。 2、分类（按化学成分分类） 金属材料 (综合性能好，用量最大、应用范围最广) 【设问】同学们在平时的生活中看到过哪些金属（纯金属）？ 【板书】1．金属：如铁、铜、铝、金、银等，共有90种。常温下为固体（除汞外）。 【设问】金属与非金属比较有哪些特性？ 【板书】2．金属特性： 具有金属光泽；（铁、铝等大多数金属为银白色，铜为紫红色，金为黄色） 有良好的导电性和导热性；（铜、铝是优良的导电体） 有一定的强度和塑性。 机械工程材料复习 第一部分 基本知识 一、概述 ⒈目的 掌握常用工程材料的种类、成分、组织、性能和改性方法的基本知识（性能和改性方法是重点）。 具备根据零件的服役条件合理选择和使用材料； 具备正确制定热处理工艺方法和妥善安排工艺路线的能力。 ⒉复习方法 以“材料的化学成分→加工工艺→组织、结构→性能→应用” 之间的关系为主线，掌握材料性能和改性的方法，指导复习。 二、材料结构与性能： ⒈材料的性能： ①使用性能：机械性能（刚度、弹性、强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性）； ②工艺性能：热处理性能、铸造性能、锻造性能、机械加工性能等。 ⒉材料的晶体结构的性能：纯金属、实际金属、合金的结构（第二章）； 纯金属：体心立方（e F -α）、面心立方（e F -γ），各向异性、强度、硬度低；塑性、韧性高 实际金属：晶体缺陷（点：间隙、空位、置换；线：位错；面：晶界、压晶界）→各向同性；强度、硬度增高；塑性、韧性降低。 合金：多组元、固溶体与化合物。力学性能优于纯金属。 单相合金组织：合金在固态下由一个固相组成；纯铁由单相铁素体组成。 多相合金组织：由两个以上固相组成的合金。 多相合金组织性能：较单相组织合金有更高的综合机械性能，工程实际中多采用多相组织的合金。 ⒊材料的组织结构与性能 ⑴。结晶组织与性能：F、P、A、Fe3C、Ld； 1）平衡结晶组织 平衡组织：在平衡凝固下，通过液体部的扩散、固体部的扩散以及液固二相之间的扩散使使各个晶粒部的成分均匀，并一直保留到室温。 2）成分、组织对性能的影响 ①硬度(HBS)：随C ﹪↑,硬度呈直线增加， HBS 值主要取决于组成相C F e3的相对量。 ②抗拉强度(b σ)：C ﹪＜0.9%围，先增加，C ﹪＞0.9～1.0％后，b σ值显著下降。 ③钢的塑性(δ ?)、韧性(k a )：随着C ﹪↑,呈非直线形下降。 3）硬而脆的化合物对性能的影响： 第二相强化：硬而脆的化合物， 若化合物呈网状分布：则使强度、塑性下降； 若化合物呈球状、粒状（球墨铸铁）：降低应力集中程度及对固溶体基体的割裂作用，使韧性及切削加工性提高； 呈弥散分布于基体上：则阻碍位错的移动及阻碍晶粒加热时的长大，使强度、硬度增加，而塑性、韧性仅略有下降或不降即弥散强化； 呈层片状分布于基体上：则使强度、硬度提高，而塑性、韧性有所下降。 土木工程材料复习资料(2) 一、填空题 1、对于砖砌体的砂浆宜选用中砂，砂子的最大粒径不应大于2.5 mm。 2、保温隔热材料应选择导热系数小的材料。 3、石灰熟化时放出大量__热__。 4、对于开口微孔材料，当其孔隙率增大时，材料的密度不变。 5、软化系数大于0.85材料认为是耐水的。 6、石膏板不能用作外墙板的主要原因是由于它的耐水性差。 7、你知道哪一种物质是混凝土的减水剂。木质素磺酸盐或萘系或水溶性树脂系减水剂 8、钢筋混凝土结构用热轧钢筋中光圆钢筋用_ HPB _符号表示。 9、当水泥用量越多，水灰比越大，混凝土的徐变越大。 10、选择建筑物围护结构的材料时，应选用导热系数较_小__的材料，保证良好的室内气候环境。 11、材料的强度的确定视材料的种类的不同面而不同，对于脆性材料是以抗压强度作为强度的。 12、水玻璃的模数越大，则水玻璃的粘度越大。 13、与硅酸盐水泥相比,火山灰水泥的耐软水能力好(或强) 。 14、高铝水泥不宜用于蒸汽养护。 15、混凝土的合理砂率是指在用水量和水泥用量一定的情况下，能使混凝土获得最大的流动性，并能获得良好粘聚性和保水性的砂率。 16、对于泵送混凝土，粗骨料的最大粒径与输送管内径之比，对于卵石不宜大于1：2.5。 17、国家标准规定，对非标准尺寸的立方体试件，可采用折算系数折算成标准试件的强度值，边长为100mm的立方体试件的折算系数0.95。 18、当焙烧窑中为还原气氛时所烧得的砖为青砖。 19、聚苯乙烯的英文缩写为PS。 20、沥青由固态转变为具有一定流动性膏体的温度，称为软化点。 21、硅酸盐水泥的细度用比表面积表示。 22、硅酸盐水泥的矿物中对水泥后期强度提高有较大影响的是C2S 矿物。 23、对于开口微孔材料,当其孔隙率增大时，材料抗冻性降低。 24、石灰的陈伏处理主要是为了消除过火石灰的危害。 机械制造基础课程设计--一阶梯状轴 1序言------------------------------------------（1） 2机械加工工艺规程设计步骤---------------------（2-7) 2.1 生产类型及零件分析-------------------------------------- (2) 2.2确定毛坯及各表面加工方法--------------------------------（2-3） 2.3确定定位基准及划分加工阶段------------------------------（3-4） 2.4热处理及工艺路线----------------------------------------（4-5） 2.5工序设计及加工余量选择----------------------------------（6） 3工艺说明----------------------—-------------（7-17） 3.1 工序一 --------------------------------------------(7) 3.2 工序二 --------------------------------------------(7) 3.3 工序三 --------------------------------------------(7-17) 塞规 -------------------------------------------（7-14）深浅样板 -------------------------------------------（15-16）成型车刀 -------------------------------------------（16-17） 3.4 工序四 -------------------------------------------（17） 4课设总结-------------------------------------（18）装饰材料与构造复习提纲
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