V
m =
ρ0
0V m =
ρ的体积
是材料包含闭口孔隙时,,
,V V m =
ρ水
、ρ3
21m m m -+=
V 工程材料复习指南
第一章
1.了解材料的组成。 答：分为三种组成：
（1）化学组成：指组成材料的化学元素的种类和数量，通常用化学元素含量百分比表示。直接影响材料的化学性质。
（2）矿物组成：指组成材料的矿物种类和数量，是构成岩石的以及各类无机非金属材料的基本单元。 （3）相组成
2.密度，表观密度，视密度，堆积密度的概念、计算。特别是视密度和堆积密度。 答：A.密度：绝对密实状态下单位体积质量。
B.表观密度：自然状态下（包含材料实体及其内部开口空隙、闭口空隙）单位体制材料的质量。（气干状态下）
C.视密度：材料在自然状态下不包括开口孔隙是的单位体积质量。 常用的测量方法是排液置换法和水中称重法。
M1=干砂的质量 M2=瓶和蛮瓶水的质量 M3=瓶、水、砂子的总质量。
D.堆积密度:散粒或粉状材料在堆积状态下，单位体积材料的质量
压强度
材料在干燥状态下的抗抗压强度材料在水饱和状态下的软=
K A
F f /=3.孔隙率和空隙率（手填）
4.材料与水有关的性质
A.亲水性与憎水性（与接触角有关）
B.含水率（易错）
公式：
C.耐水性：常用软化系数来衡量 （重要）
5.影响抗压强度的因素（手填）
f —材料强度，MPa ； F —破坏时荷载，N ；
A —试件受力断面面积，mm2。 （１）材料本身的组成、结构和构造
（２）试件的形状和尺寸：多数情况下，材料的强度随试件尺寸的增加而降低，当尺寸大到一定程度后，强度不再下降，这一现象称为尺寸效应。 （３）试件的表面状态 （4）测试时的温度和湿度
（5）试件加载速度和实验装置情况
第三章胶凝材料
1.定义和分类
经过自身的物理化学作用后，在由可塑浆体变成坚硬石状体的过程中，能把散粒或块状物料胶结成一个整体的材料，统称为胶凝材料.
有机胶凝材料
气硬性胶凝材料: 如石灰、石膏、水玻璃等
无机胶凝材料
水硬性胶凝材料: 如各种水泥
2.石灰的生产、消解、硬化、应用
A.生产
以碳酸钙为原料进行煅烧，原料经煅烧后得到块状产品
B.熟化
石灰在使用前，要加水熟化成熟石灰。（氧化钙与水反应生成氢氧化钙并放热）
●欠火石灰：中心部分仍是碳酸钙硬块，不能熟化，形成渣子。
●过火石灰：结构紧密，熟化很慢，当用于建筑上后，可能继续熟化产生体积膨胀，引气开裂
或局部脱落。
●“陈伏”：为消除过火石灰的危害，石灰浆需在消解坑里存放两星期以上，使未熟化的石灰
充分熟化。陈伏期间石灰浆表面应覆盖一水，以免石灰浆碳化
C.硬化
石灰浆在空气中逐渐硬化，其的硬化包括两个同时进行的过程：
结晶过程：水分蒸发引起氢氧化钙从过饱和溶液中析出
碳化过程：氢氧化钙吸收空气中CO2，生成碳酸钙和水
D.应用
制作石灰乳涂料
配制砂浆（石灰砂浆和石灰水泥混合砂浆）
拌制灰土和三合土
O H CaSO O H O H CaSO 2422422
1
121?→+?
3.石膏部分（主要成分CaSO4） 二水石膏CaSO4·2 H2O 半水石膏CaSO4·1/2 H2O
建筑石膏：以β-CaSO4·1/2 H2O 为主要成分
凝结硬化
高强石膏
高强石膏晶粒较粗，比表面积比较小，调成石膏浆体的可塑需水量很小，约为35-45%，因而硬化后孔隙率小，具有较高的强度和密实度。
4.水玻璃
A.定义：一种能溶于水的硅酸盐，由不同比的碱金属氧化物和二氧化硅所组成。化学式为R2O ·nSiO2。
B.模数的概念及应用：二氧化硅和碱金属氧化物的摩尔比 n 称为水玻璃的模数，一般在2.6～3.0之间，密度为1.3～1.5g/cm3
5.水泥部分
(1)基础部分
A.定义：凡由硅酸盐水泥熟料、0～5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料, 都称为硅酸盐水泥
B.生产
生产硅酸盐水泥的原料：
● 石灰质原料(石灰石、白垩等)：主要提供CaO
● 粘土质原料(粘土、页岩等)：主要提供SiO2和Al2O3及少量Fe2O3 ● 辅助原料（如铁矿石、砂岩等）：用以校正SiO2和Fe2O3的不足 硅酸盐水泥的生产可概括为“两磨一烧” 即： ● 生料的配合与磨细（磨） ● 生料煅烧成熟料（烧）
● 熟料与适量石膏共同磨细而成水泥（磨）
（2）水泥的主要矿物成分及特性
A.硅酸三钙。水化速率较快，水化热较大且主要在水化反应早期释放，强度最大，是决定水泥强度等级高低的最主要矿物。
B.硅酸二钙。水化速率最慢，水化热最小且主要在后期释放，在其强度不高，但后期增长率高，是后期强度增长的主要矿物。
C.铝酸三钙。水化反应速率极快，水化热最大且主要在早期释放，硬化时体积缩减最大，早期强度增长率很大，但强度不高。是影响水泥凝结时间的主要矿物之一。
D.铁铝酸四钙。石化反应速率仅次于铝酸三钙，水化热中等，强度较低，脆性较其他矿物小。是影响水泥抗拉强度的主要矿物。
（3）少量成分及造成的影响
还有少量对水泥性能影响较大的物质有:
（1）游离氧化钙(f-CaO)
（2）方镁石(MgO)
（3）SO3
三种材料都将引起水泥体积安定性不良。
（4）水化与凝结硬化
●水化：水泥熟料矿物与水反应生成水化物的过程。
●主要水化产物：水化硅酸钙和水化铁酸钙凝胶；Ca(OH)2 、AFt, AFm 晶体。
（必须知道！！！）
●凝结和硬化：水泥加水形成的浆体, 起初具有可塑性和流动性。随着水化反应的不断进行, 浆
体逐渐失去流动能力转变为具有一定强度的固体。
●影响硅酸盐水泥水化与硬化的因素：
水泥熟料矿物组成水泥细度石膏掺量
水泥浆的水灰比养护条件（温度与湿度）龄期
（5）水化的物理化学过程
（6）细度、标准稠度用水量
●细度：水泥颗粒的粗细程度。
（7）凝结时间对施工的影响
● 水泥凝结不宜过早，以便在初凝之前有足够的时间来完成混凝土或砂浆的搅拌、 运输、浇捣
和砌筑等操作
● 水泥终凝不宜过迟，以便使混凝土能尽快地硬化，达到一定的强度，以利于下道工序的进行。
（8）安定性及影响因素
水泥的体积安定性：指水泥浆体在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。 影响因素：① 游离氧化钙(f-CaO)含量过高，导致安定性不良。 ② 方镁石(MgO)含量多，会引起水泥的安定性不良
③ 三氧化硫(SO3)含量过高。硅酸盐水泥中SO3的含量不得超过 3.5%。
（9）如何测定水泥强度、等级如何划分
强度等级按规定龄期的抗压强度和抗折强度划分。
抗折强度：
抗压强度：
（10）水泥水化热过大的危害
水化热积聚在内部不易散发出去，内部温度常升高到50～60℃以上，建筑内部和外部的温度差所引起的应力，可使混凝土产生裂缝，因此水化热对大体积混凝土是有害因素。 2
32m FL
f bh =F f A
=
检验方法： GB/T17671-1999 水泥胶砂强度检验方法（ISO 法）
1) 标准砂：1.0~2.0mm ，0.50~1.0mm ，0.08~0.50mm 三级，每级各占1/3。 2) 配合比（质量比）：水泥 ：标准砂 ：水 3) 1 ： 3 ： 0. 5 4) 450±2g: 1350 ±5g :225±1 mL 5) 成型方法：标准振实台或振动台 6) 试件尺寸：40mm ×40mm ×160mm 7) 养护温度: 20 1℃ 8) 龄期：3d ，28d 9) 强度试验：抗折、抗压 ＝0.00234 F (MPa) ＝0.625 F （MPa ）
（11）环境水对水泥的侵蚀
水泥混凝土或砂浆有时会受到环境水的物理化学作用，使已硬化的水泥石结构遭到破坏，强度降低，最终甚至造成建筑物的破坏，这种现象称为环境水对水泥石的侵蚀。
（12）产生侵蚀的根本原因及提高措施
原因：
●氢氧化钙及其它成分，能一定程度地溶解于水
●氢氧化钙等水化产物是碱性物质，若环境水中有酸类或某些盐类
●水泥石本身不密实，有很多毛细孔通道，侵蚀性介质易于进入其内部
提高措施：
●根据环境介质侵蚀的特性，选择合适品种的水泥。
●尽量提高混凝土的密实性，减少水的渗透作用，则可减轻环境介质的侵蚀破坏作用
●必要时可在混凝土表面设置防护层，如沥青防水层和塑料防水层及合成树脂涂料等。
（13）混合材料的定义和分类
定义：在生产水泥时，为节约水泥熟料，提高水泥产量和扩大水泥品种，同时也为改善水泥性能，调节水泥强度等级而加到水泥中的矿物质材料。
六大其他水泥性能与适用场合与硅酸盐水泥的不同之处
1.硅酸盐水泥
2.普通硅酸盐水泥
3.矿渣硅酸盐水泥
4.火山灰质硅酸盐水泥
5.粉煤灰硅酸盐水泥
6.复合硅酸盐水泥
水泥品种硅酸盐水泥普通
水泥
矿渣
水泥
火山灰
水泥
粉煤灰
水泥
强度f早高较高低低低f后高高高高高
水化热高较高低低低水化速度快较快较慢较慢较慢
抗侵蚀性差差较好SiO2 多，较好
Al2O3 多，差
较好
抗冻性、耐磨性好较好较差差较差
抗渗性比一、二、
四差
较好–
水泥品种硅酸盐水泥
普通水泥
矿渣
水泥
火山灰
水泥
粉煤灰
水泥
适用范围有f早、 f高、抗冻、
抗冲磨要求的工程
大体积砼
抗侵蚀
耐热
蒸汽养护
大体积砼
抗侵蚀
抗渗
蒸汽养护
大体积砼
抗侵蚀
抗裂
蒸汽养护
不适用范围大体积砼
有化学侵蚀和环境水
侵蚀的砼
有早期强度和抗冻要求的工程
（14）加入过多混合材料与普通硅酸盐水泥的不同：
水化过程不同；早强低，后期强度高；水化热低。
（15)水泥选用
计算题训练
储运和保管的要点：
A.防止受潮或混入杂物，不同品种和强度等级的水泥，应分别贮运，不得混杂，避免错用。
B.水泥不宜存放过久。水泥在贮运过程中，由于能吸收空气中的水分而逐渐受潮变质，使强度降低。
C.对于贮存过久的水泥，必须重新进行强度检验才能使用。
第四章混凝土
1.分类
2.优缺点
优点：原料丰富、可就地取材、工艺简单、用途广泛、耐久性较强、价格低廉、整体性强适应性强（可制成不同等级的混凝土、可塑性）
缺点：
1、脆性材料的抗拉强度低，抗裂性差，不能单独用于承受拉力的结构。
2、自重大、比强（强度与表现密度之比）低。
3、施工期长：需经过一定龄期的养护才能达到所需要的强度。
4、质量波动大：混凝土质量受到原材料品质、配合比波动等多方面的影响，因此施工过程中，必须要有严格的质量控制。
3.组成材料及作用
混凝土的组成材料：
水泥，水，砂，石子。常掺入一些外加剂及掺合料。
1）水泥
水泥是胶凝材料，因此在混凝土中主要起胶结作用。
2）水泥浆（水泥+水）
填充作用：填充空隙增大密实性
a、填充作用：砂浆在混凝土中填充石子之间空隙。
b、粘聚作用: 使粗骨料在施工过程中不离析并起保水作用。
c、骨架作用：砂是细骨料，因此在混凝土中主要是起骨架和抑制体积收缩作用。
4）石子（粗骨料）
石子在混凝土中主要起骨架和抑制体积收缩作用的同时，还起降低混凝土成本的经济作用。
5、外加剂和掺合料
4.技术性质
A.和易性
和易性是指混凝土拌和物的施工操作难易程度和抵抗离析作用程度的性质；它是一项综合性技术指标，包括三个方面的含义:
流动性（流动性的大小，反映拌和物的稀稠，它关系着施工振捣的难易和浇筑的质量）
粘聚性（粘聚性不好的拌和物，砂浆与石子容易分离，振捣后会出现蜂窝、空洞等现象，严重影响工程质量）
保水性（保水性指混凝土拌和物具有一定的保持水分不让泌出的能力）
A1.影响和易性的因素
水泥浆含量（水泥浆过多，拌合物流动性大，粘聚性好保水性变差；
水泥浆太少，粘聚性差）
水泥浆稠度（由水灰比决定。水灰比过小，流动性低，难以成型；水灰比过大，拌合物粘聚性和保水性变差）
含砂率：砂率是指混凝土中砂的重量占砂和石总重量的百分率。
当骨料总量和水泥浆量一定时：
(1)砂率过小：砂不能完全填充石子空隙，由水泥浆去填，必然会降低混凝土拌合物的流
动性，严重影响其粘聚性和保水性，容易造成离析和流浆等现象。
(2)砂率过大：骨料的总表面积增大，包裹骨料表面的水泥，浆量增多，从而使混凝土拌
合物的流动性减小。
水泥品种和骨料性质
外加剂
时间与温度
)(
B W C
Af f ce cu -=/ce
cu ce
Af W C f A Bf =
+ 一.立方体抗压强度
标准立方体抗压强度（标准试件: 边长为150mm 的立方体试件;
标准养护条件: 20±3℃、相对湿度90%以上，养护28d 龄期； 用标准方法测得的极限抗压强度）
立方体抗压强度标准值（在混凝土立方体抗压强度总体分布中，具有95%保证率的抗压强， 称为立方体抗压强度标准值）
C.影响混凝土抗压强度的因素和公式
a.水泥强度与水灰比（最主要因素）（手填）
b.骨料种类与级配
c.养护条件和养护龄期
d.施工条件
5.耐受性、抗渗性、抗冻性、碳化和碱骨料反应
耐受性:指混凝土在所处环境条件下, 能保持其原有的性能，抵抗受破坏作
用的能力。它包括抗冻、抗渗、抗冲磨、抗气蚀、抗侵蚀及抗碳
化、碱骨料反应、抗风化及混凝土中钢筋腐蚀等性能。 抗渗性:是指混凝土抵抗压力水渗透作用的能力。
抗渗等级：W2(0.2MPa) W4(0.4MPa) W6(0.6MPa)
W8(0.8MPa) W10(1.0MPa) W12(1.2MPa)
水灰比
0.50~0.55 0.55~0.60 0.60~0.65 0.65~0.75
估计28d 可能达到的抗渗等级W8 W6 W4 W2
（1）A 、B — 经验常数
卵石混凝土 普通水泥 A=0.48 B=0.33 碎石混凝土 普通水泥 A=0.46 B=0.07
（2）当已知所用水泥的强度等级时，可根据所要配制的混凝土的强度，来估计应采用的水灰比值
抗冻性:是指混凝土在水饱和状态下能经受多次冻融循环作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。
混凝土的碳化:空气中的CO2通过混凝土的毛细孔隙，由表及里地向内部扩散，在有水分存在的条件下，与水泥石Ca(OH)2反应生成CaCO3，使混凝土中Ca(OH)2 浓度下降。
碱骨料反应：混凝土中的碱性物质与骨料中的活性物质发生反应，引起混凝土内部自膨胀盈利而裂开的现象。
6.提高耐久性的措施
（1）严格控制水灰比和水泥用量。
（2）合理选择水泥品种及强度等级
（3）合理选择粗细骨料。严格控制骨料中的有害杂质含量。
（4）选择级配合理的砂石骨料。可在保证混凝土和易性的条件下，减少水泥用量，并有较好的密实性，不仅可提高混凝土的耐久性而且也较经济。
（5）掺加减水剂及引气剂。如果在混凝土中加入减水剂和引气剂, 可减少混凝土的用水量及水泥用量,可提高混凝土抗冻性及抗渗性。
（6)改善混凝土的施工方法。
7.骨料：
（1）粗细骨料的分界线
混凝土的细骨料分天然砂（河砂、海砂等）和人工砂。粒径范围0.16 ～ 5.0mm，大于5.0mm的列入石子，小于0.16mm的为石粉或泥。
（2）有害杂质
主要为云母、粘土、淤泥、硫酸盐、有机质等。
（3）粗细程度及级配
砂的粗细程度用细度模数（μf ）表示，它是指不同粒径的砂粒混在一起后的平均粗细程度。
公式：（手填）
过粗：混凝土粘聚性差，容易产生分离、泌水；
过细：流动性差，水泥用量大，强度低；
用中砂（3.0-2.3）为宜。
级配的表示
砂的级配用各筛上累计筛余百分率表示，按0.63mm筛孔的筛上累计筛余百分率分为三个
（4）砂的四种含水状态、坚固性定义
干燥状态
气干状态
饱和面干状态
湿润状态
8.卵石和碎石的不同点
针片状石块使用量必须加以限制
表面粗糙并富有棱角的骨料如碎石，与水泥石的粘结力较强，而卵石表面光滑，则粘结力较弱。所以，在同样条件下，用碎石拌制的混凝土强度比卵石混凝土高
9.最大粒径（大有什么好处，何时用最大粒径）
有害杂质（粘土，淤泥，硫酸盐等）
最大粒径（DM）：粗骨料公称粒径的上限值。
最大粒径大，空隙率及比表面积小，水泥用量少，提高密实性，减少发热量，降低收缩。
10.外加剂
掌握：减水剂效果、机理、适用场合
其他外加剂的作用效果和场合
重点：配比混凝土计算
A.减水剂：在不影响混凝土拌合物和易性的条件下，能够减少用水量并提高强度的外加剂。
B.减水剂效果：
1）在配合比不变的情况下，可增大混凝土拌和物的流动性，且不致降低混凝土强度；
2）在保持流动度及水灰比不变的条件下，可以减少用水量及水泥用量，以节约水泥；
3）在保持流动度及水泥用量不变的条件下，可以减少用水量，从而降低水灰比，提高混凝土强度和耐久性。
ce
h ce ce h f B A f Af C W B W
C
Af f ??+=
?
-=)
(C S G
C S G
W+
+++10=1000
S
100%S+G
p S αρρρ?=C W+++=S
100%S+G
p C S G S γ?=C.缓凝剂
能延缓混凝土凝结时间的外加剂
⑴ 配制强度（fh ）的确定 （fd ：设计强度等级
σ：混凝土强度总体标准偏差） fh ＝ fd ＋1.645 σ ⑵ 初步确定水灰比（W/C ）
首先根据混凝土强度要求，即：
再根据混凝土耐久性要求，并考虑水灰比最大允许值（附表1-2），初步确定水灰比（W/C ） ⑶ 选取单位用水量：参照表5－11
⑷ 初步计算水泥用量（C ）：C = W/（W/C ）
考虑混凝土施工规范中规定最小和最大水泥用量的要求 ⑸ 确定砂率S/（S+G ）：参照表5－12 ⑹ 计算砂子用量（S ）和石子用量（G ）
a. 绝对体积法
b. 假定表观密度法
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
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 工程材料综合实验 车辆工程10-1 班 实验者： 陈秀全学号：10047101冯云乾学号：10047103高万强学号：10047105 一实验目的 1区别和研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织； 2分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织与性能之 间的相互关系； 3、 了解碳钢的热处理操作； 4、 研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响； 5、 观察热处理后钢的组织及其变化； 6、 了解常用硬度计的原理，初步掌握硬度计的使用。 二实验设备及材料 1、 显微镜、预磨机、抛光机、热处理炉、硬度计、砂轮机等； 2、 金相砂纸、水砂纸、抛光布、研磨膏等； 3、 三个形状尺寸基本相同的碳钢试样（低碳钢 20#、中碳钢45#、高碳钢 T10） 三实验内容 三个形状尺寸基本相同的试样分别是低碳钢、 中碳钢和高碳钢，均为退火状 态，不慎混在一起，请用硬度法和金相法区分开。 6、 热处理前后的金相组织观察、硬度的测定。 、 分析碳钢成分一组织一性能之间的关系。 四实验步骤： &观察平衡组织并测硬度： （1） 制备金相试样（包括磨制、抛光和腐蚀）； （2） 观察并绘制显微组织； （3）测试硬度。 9、进行热处理。 10、观察热处理后的组织并测硬度： （1）制备金相试样（包括磨制、抛光和腐蚀）； （2）观察并绘制显微组织。 五实验报告: 、总结出碳钢成分一组织一性能一应用之间的关系 图1工业纯铁图2工业纯铁图3亚共析钢 图6过共析钢图5共析钢调质处理 图8共晶白口铸铁 图7 亚共晶白口铸铁 图10 20#正火（加热到860C +空冷）图9过共晶白口铸铁 图11 45#调质处理图12 T10正火处理 学号姓名 2-1求下列结构中指定杆内的应力。已知(a)图中杆的横截面面积A1=A2=1150mm2。 2-2求下列各杆内的最大正应力。 （3）图(c)为变截面拉杆，上段AB的横截面积为40mm2，下段BC的横截面积为30mm2， 杆材料的ρg=78kN/m3。 A E C D B 2-4一直径为15mm，标距为200mm 的合金钢杆，比例极限内进行拉伸试验，当轴向荷载从零缓慢地增加58.4kN 时，杆伸长了0.9mm，直径缩小了0.022mm，确定材料的弹性模量E、泊松比ν。 2-6图示短柱，上段为钢制，长200mm，截面尺寸为100×100mm2；下段为铝制，长300mm，截面尺寸为200×200mm2。当柱顶受F力作用时，柱子总长度减少了0.4mm，试求F值。已 知E 钢=200GPa，E 铝 =70GPa。 2-7图示等直杆AC，材料的容重为ρg，弹性模量为E，横截面积为A。求直杆B截面的位移ΔB。 学号姓名 2-8图示结构中，AB可视为刚性杆，AD为钢杆，面积A1=500mm2，弹性模量E1=200GPa；CG为铜杆，面积A2=1500mm2，弹性模量E2=100GPa；BE为木杆，面积A3=3000mm2，弹性模量E3=10GPa。当G点处作用有F=60kN时，求该点的竖直位移ΔG。 2-11图示一挡水墙示意图，其中AB杆支承着挡水墙，各部分尺寸均已示于图中。若AB 杆为圆截面，材料为松木，其容许应力［σ］=11MPa，试求AB杆所需的直径。 2-12图示结构中的CD杆为刚性杆，AB杆为钢杆，直径d=30mm，容许应力［σ］=160MPa，弹性模量E=2.0×105MPa。试求结构的容许荷载F。 2-14图示AB为刚性杆，长为3a。A端铰接于墙壁上，在C、B两处分别用同材料、同面积的①、②两杆拉住，使AB杆保持水平。在D点作用荷载F后，求两杆内产生的应力。设弹性模量为E，横截面面积为A。 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； 机械工程材料综合实验心得体会 篇一：机械工程材料总结 第01章材料的力学性能 静拉伸试验：材料表现为弹性变形、塑性变形、颈缩、断裂。 弹性：指标为弹性极限?e，即材料承受最大弹性变形时的应力。 刚度：材料受力时抵抗弹性变形的能力。指标为弹性模量E。表示引起单位变形所需要的应力。 强度：材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。 断裂的类型：韧性断裂与脆性断裂、穿晶断裂与沿晶断裂、剪切断裂与解理断裂 布氏硬度 HB：符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值, 符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。洛氏硬度 HR 、维氏硬度HV 冲击韧性：A k = m g H – m g h (J)（冲击韧性值）a k= AK/ S0 (J/cm2) 疲劳断口的三个特征区：疲劳裂纹产生区、疲劳裂纹扩展区、断裂区。 断裂韧性：表征材料阻止裂纹扩展的能力，是度量材料的韧性好坏的一个定量指标，是应力强度因子的临界值。K ? C a C 工程应用要求：? YIC 磨损过程分：跑和磨损、稳定磨损、剧烈磨损三个阶段阶段 蠕变性能：钢材在高温下受外力作用时，随着时间的延长，缓慢而连续产生塑性变形的现象，称为蠕变。（选用高温材料的主要依据） 材料的工艺性能：材料可生产性：得到材料可能性和制备方法。铸造性：将材料加热得到熔体，注入较复杂的型腔后冷却凝固，获得零件的方法。锻造性：材料进行压力加工(锻造、压延、轧制、拉拔、挤压等)的可能性或难易程度的度量。 决定材料性能实质：构成材料原子的类型：材料的成分描述了组成材料的元素种类以及各自占有的比例。材料中原子的排列方式：原子的排列方式除了和元素自身的性质有关以外，还和材料经历的生产加工过程有密切的关系。 第02章晶体结构 晶体：是指原子呈规则排列的固体。常态下金属主要以晶体形式存在。晶体有固定的熔点，具有各向异性。非晶体：是指原子呈无序排列的固体。各向同性。在一定条件下晶体和非晶体可互相转化。 晶格：晶体中，为了表达空间原子排列的几何规律，把粒子(原子或分子)在空间的平衡位置作为节点，人为地将节点用一系列相互平行的直线连接起来形成的空间格架称 《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 工程材料的应用 工程材料之—金刚石 编者：王成摘要：金刚石俗称“金刚钻”。也就是我们常说的钻 石，它是一种由纯碳组成的矿物。金刚石是自然界中最坚硬的物质。金刚石的用途非常广泛，例如：工艺品、工业中的切割工具。碳可以在高温、高压下形成 金刚石。 关键词：金刚石，产地，构造 金刚石有各种颜色，从无色到黑色都有，以无色的为特佳。它们可以是透明的，也可以是半透明或不透明。多数金刚石大多带些黄色。金刚石的折射率非常高，色散性能也很强，这就是金刚石为什么会反射出五彩缤纷闪光的原因。金刚石在X射线照射下会发出蓝绿色荧光。金刚石原生矿仅产出于金伯利岩筒或少数钾镁煌斑岩中。金伯利岩等是它们的原生地岩石，其他地方的金刚石都是被河流、冰川等搬运过去的。金刚石一般为粒状。如果将金刚石加热到1000℃时，它会缓慢地变成石墨。 金刚石与石墨同属于碳的单质。是一种具有超硬、耐磨、热敏、传热导、半导体及透远等优异的物理性能，素有“硬度之王”和宝石之王的美称，金刚石的结晶体的角度是54度44分8秒。上个世纪50 年代，美国以石墨为原料，在高温高压下成功制造出人造金刚石。现在人造金刚石已经广泛用于生产和生活中，虽然造出大颗粒的金刚石还很困难（所以大颗粒的天然金刚石仍然价值连城），但是已经可以制成了金刚石的薄膜。 中国也拥有制造金刚石的技术，但最大也不过0.2克拉左右。 引用亚洲宝石协会（GIG）报告：金刚石的化学成分为C，与石墨同是碳的同质多象变体。在矿物化学组成中，总含有Si、Mg、Al、Ca、Mn、Ni等元素，并常含有Na、B、Cu、Fe、Co、Cr、Ti、N等杂质元素，以及碳水化合物。 金刚石矿物晶体构造属等轴晶系同极键四面体型构造。碳原子位于四面体的角顶及中心，具有高度的对称性。单位晶胞中碳原子间以同极键相连结，距离为154pm。常见晶形有八面体、菱形十二面体、立方体、四面体和六八面体等。 金刚石的硬度是刚玉的4倍，石英的8倍。详细绝对硬度如下：金刚石10000-2500刚玉2500-2100石英1550-1200。 矿物性脆，贝壳状或参差状断口，在不大的冲击力下会沿晶体解理面裂开，具有平行八面体的中等或完全解理，平行十二面体的不完全解理。矿物质纯，密度一般为3 470-3 金刚石的颜色取决于纯净程度、所含杂质元素的种类和含量，极纯净者无色，一般多呈不同程度的黄、褐、灰、绿、蓝、乳白和紫色等；纯净者透明，含杂质的半透明或不透明；在阴极射线、X射线和紫外线下，会发出不同的绿色、天蓝、紫色、黄绿色等色的 工程材料综合实验 1.金相显微镜的构造及使用 2.金相显微试样的制备 3.铁碳合金平衡组织观察 实验目的 1、了解金相显微镜的光学原理和构造，初步掌握金相显微镜的使用方法及利用显微镜进行显微组织分析。 学习金相试样的制备过程，了解金相显微组织的显示方法。 3、识别和研究铁碳合金(碳钢和白口铸铁)在平衡状态下的显微组织，分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织与性能之间的相互关系。 实验步骤与过程 金相显微镜的构造及使用 ①．实验原理 由灯泡发出—束光线，经过聚光镜组(一)及反光镜，被会聚在孔径光栏上，然后经过聚光镜组(二)，再度将光线聚集在物镜的后焦面上。最后光线通过物镜，用平行光照明标本，使其表面得到充分均匀的照明。从物体表面散射的成象光线，复经物镜、辅助物镜片(一)、半透反光镜、辅助物镜片(一)、棱镜与半五角棱镜，造成一个物体的放大实象。该象被目镜再次放大。照明部分的光学系统是按照库勒照明原理进行设计的，其优点在于视场照明均匀。用孔径光栏和视场光栏，可改变照明孔径及视场大小，减少有害漫射光，对提高象的衬度有很大好处。 ②．主要结构 1．底座组： 底座组是该仪器主要组成部分之一。底座后端装有低压灯泡作为光源，利用灯座孔上面两边斜向布置的两个滚花螺钉，可使灯泡作上下和左右移动；转松压育直纹的偏心圈，灯座就可带着灯泡前后移动，然后转紧偏心圈，灯座就可紧固在灯座孔内。 灯前有聚光镜、反光镜和孔径光栏组成的部件，这织装置仅系照明系统的一部分，其余尚有视场光栏及另外安装在支架上的聚光镜。通过以上一系列透镜及物镜本身的作用，从而使试样表面获得充分均匀的照明。 2.粗微动调焦机构： 粗微动调焦机构采用的足同轴式调焦机构。粗动调焦手轮和微动调焦手轮是安装在粗微动座的两侧，位于仪器下部，高度适宜。观察者双手只需靠在桌上及仪器底座上即可很方便地进行调焦，长时间的使用也不易产生疲劳的感觉。旋转粗动调焦手轮，能使载物台迅速地上升或下降，旋转微动调焦手轮，能使载物台作缓慢的上升或下降，这是物镜精确调焦所必需的。右微动手轮上刻有分度，每小格格值为0．002毫米，估读值为0．001毫米。在右粗动调焦手轮左侧，装有松紧调节手轮，利用摩擦原理，根据载物台负荷轻重，调节手轮的松紧程度(以镜臂不下滑，且粗、微动调焦手轮转动舒适为宜)。这也就解决了仪器长期使用后因磨 河海大学--813材料力学 河海大学是一所有近百年办学历史，以水利为特色，工科为主，多学科协调发展的教育部直属全国重点大学，是国家首批授权授予学士、硕士和博士学位，国家“211工程”重点建设、”985工程优势学科创新平台“建设以及设立研究生院的高校，拥有水文水资源与水利工程科学国家重点实验室和水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心。 一、院校基本情况 1、校区及院系设置 河海大学总占地面积2300余亩。研究生院坐落在南京市区风景优美的清凉山麓。培养领域覆盖了工、理、经、管、文、法等多学科，尤其是在水利学科研究生培养方面具有广泛的社会影响，是我国最大的水利学科研究生培养基地。 校区设有： （1）本部（西康路校区） 主要是留学生以及水利、水文、土木、港行、环境学院的大三大四本科生级研究生。 （2）江宁校区 由所有本科生和部分研究生，河海大学江宁校区有水文院，水电院，水电院，港航院，土木院，环境院，能电院，计信院，商学院，公管院，理学院，外语院，力材院，法学院，体育系，地学院，机电院。 （3）常州校区 常州校区主要是在机械类专业基础上发展起来的一个校区，毕业证和本部江宁完全一样，物联网工程学院研究生也在常州校区。 院系设有： 水文水资源学院、水利水电学院、港口海岸与近海工程学院、土木与交通学院、环境学院、能源与电气学院、计算机与信息学院、机电工程学院、物联网工程学院、力学与材料学院、地球科学与工程学院、海洋学院、理学院、商学院、企业管理学院、公共管理学院、法学院、马克思主义学院、外国语学院、体育系等专业院系和大禹学院（拔尖人才培养学院）、国际教育学院、远程与继续教育学院。 本一级学科学科整体水平得分学科在全国排名 水利工程95 1 土木工程77 8 工商管理73 29 力学72 17 农业工程72 10 地质资源与地质工程71 11 电气工程69 23 海洋科学69 7 测绘科学与技术68 9 公共管理68 29 2、住宿环境： 一间宿舍四张床，有阳台、独立卫生间、热水器、空调，房间上面还有一个转 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 第一章材料的性能 1-1什么是金属材料的力学性能？金属材料的力学性能包含哪些面? 所谓力学性能，是指材料抵抗外力作用所显示的性能。力学性能包括强度刚度硬度塑性韧性和疲劳强度等 1-2什么是强度？在拉伸试验中衡量金属强度的主要指标有哪些？他们在工程应用上有什么意义？ 强度是指材料在外力作用下，抵抗变形或断裂的能力。在拉伸试验中衡量金属强度的主要指标有屈服强度和抗拉强度。 屈服强度的意义在于：在一般机械零件在发生少量塑性变形后，零件精度降低或其它零件的相对配合受到影响而造成失效，所以屈服强度就成为零件设计时的主要依据之一。 抗拉强度的意义在于：抗拉强度是表示材料抵抗大量均匀塑性变形的能力。脆性材料在拉伸过程中，一般不产生颈缩现象，因此，抗拉强度就是材料的断裂强度，它表示材料抵抗断裂的能力。抗拉强度是零件设计时的重要依据之一。1-3什么是塑性？在拉伸试验中衡量塑性的指标有哪些？ 塑性是指材料在载荷作用下发生永久变形而又不破坏其完整性的能力。拉伸试验中衡量塑性的指标有延伸率和断面收缩率。 1-4什么是硬度？指出测定金属硬度的常用法和各自的优缺点。 硬度是指材料局部抵抗硬物压入其表面的能力。生产中测定硬度最常用的法有是压入法，应用较多的布氏硬度洛氏硬度和维氏硬度等试验法。 布氏硬度试验法的优点：因压痕面积较大，能反映出较大围被测试材料的平 均硬度，故实验结果较精确，特别适用于测定灰铸铁轴承合金等具有粗大经理或组成相得金属材料的硬度；压痕较大的另一个优点是试验数据稳定，重复性强。其缺点是对不同材料需要换不同直径的压头和改变试验力，压痕直径的测量也比较麻烦；因压痕大，不以测试成品和薄片金属的硬度。 洛氏硬度试验法的优点是：操作循序简便，硬度值可直接读出；压痕和较小，可在工件上进行试验；采用不同标尺可测定各种软硬不同的金属厚薄不一的式样的硬度，因而广泛用于热处理质量检验。其缺点是：因压痕较小，对组织比较粗大且不均匀的材料，测得的结果不够准确；此外，用不同标尺测得的硬度值彼此没有联系，不能直接进行比较。 维氏硬度试验法的优点是：不存在布氏硬度试验时要求试验力与压头直径之间满足所规定条件的约束，也不洛氏硬度试验是不同标尺的硬度无法统一的弊端，硬度值较为精确。唯一缺点是硬度值需要通过测量压痕对角线长度后才能进行计算或查表，因此工作效率比洛氏硬度低得多。 1-5在下面几种情况下，该用什么法来测试硬度？写出硬度符号。 （1）检查锉刀、钻头成品硬度；（2）检查材料库中钢材硬度；（3）检查薄壁工件的硬度或工件表面很薄的硬化层；（4）黄铜轴套；（5）硬质合金刀片； （1）检查锉刀、钻头成品硬度采用洛氏硬度试验来测定，硬度值符号HRC。 （2）检查材料库中钢材硬度采用布氏硬度试验来测定，硬度值符号HBW。 （3）检查薄壁工件的硬度或工件表面很薄的硬化层硬度采用洛氏硬度试验来测定，硬度值符号HRC。 （4）黄铜轴套硬度采用布氏硬度试验来测定，硬度值符号HBW。 （5）硬质合金刀片采用洛氏硬度试验来测定，硬度值符号HRC。 机械工程材料实验钢的热处理 题目：钢的热处理 指导老师：克力木·吐鲁干 姓名：杨达 所属院系：电气工程学院 专业：能源与动力工程 班级：能动15-3 完成日期：2017年12月3日 新疆大学电气工程学院 钢的热处理 一总述 热处理是可以改变金属内部的组织结构，从而改变金属的性能。热处理是把钢件加热至一定的温度，保温足够的时间，然后以一定速度冷却的过程。一般热处理工艺有退火、正火、淬火和回火等。 45钢和T8钢是工厂生产中绝大部分零件的辅助用钢、在零件的制造过程中，零件的力学性能检验主要采用硬度检测。碳钢的淬火工艺是提高其力学性能的有效方法之，实践证明零件经热处理后得到的硬度直接受含碳量、加热温度、冷却速度、回火温度这四个因素的影响。本文通过对碳钢进行淬火试验,确定这些因素对碳钢硬度的影响。 二钢的退火和正火 退火和正火是应用最广泛的热处理工艺，除经常作为预先热处理工序外，在一些普 通铸件、焊接件以及某些不重要的热加工工件上，还作为最终热处理工序。钢的退火通常是把钢加热到临界温度AC或AC 以上，保温一段时间，然后缓慢地随炉冷却。此时奥氏体在高温区发生分解而得到接近平衡状态的组织。正火则是把钢加热到A或A以上，保温后在空气中冷却。由于冷却速度稍快，与退火相比较，组织中的珠光体相对量较多，且片层较细密，所以性能有所改善。对低碳钢来说，正火后硬度提高，可改善切削性能，有利于降低零件表面粗糙度; 对高碳钢则正火可消除网状渗碳体，为下一步球化退火及淬火做准备。 三钢的淬火 所谓淬火就是将钢加热到Ac3亚共析钢或Ac1 (过共析钢)以上30-50℃保温后放入各种不同的冷却介质V冷应大于V临以获得马氏体组织。碳钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。为了正确地进行钢的淬火必须考虑下列三个重要因素淬火加热的温度、保温时间和冷却速度。 1淬火温度的选择 选定正确的加热温度是保证淬火质量的重要环节。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量可根据相图确定。对亚共析钢其加热温度为30-50℃若加热温度不足低于则淬火组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低。对过共析钢加热温度为30-50℃ 淬火后可得到细小的马氏体与粒状渗碳体。后者的存在可提高钢的硬度和耐磨性。 2保温时间的确定 淬火加热时间是将试样加热到淬火温度所需的时间及在淬火温度停留保温所需时间的总和。加热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所需的加热介质及加 河海大学期末考试 《材料力学》试卷（2009级 A 卷） （土木，水利，港行） 1. 已知某点处的应力状态如图所示，, MPa 100,MPa 60==στ弹性模量 GPa 200=E ，泊松比25.0=ν，求该点处的三个主应力及最大正应变。 （6分） 2．已知交变应力的,MPa 5,MPa 3min max -==σσ， 求其应力循环特征r 及应力 幅度a σ。（4分） 3．如图所示为矩形截面悬臂梁，在梁的自由端突然加一个重为Q 的物块，求梁的最大弯曲动应力。（4分） 4．如图所示为两根材料相同的简支梁，求两梁中点的挠度之比b a w w /。（4分） y Q h b L L ) ( b 2 /L 2/L ) (a 5．两块相同的钢板用5个铆钉连接如图所示，已知铆钉直径d ，钢板厚度t ，宽度b ，求铆钉所受的最大切应力，并画出上钢板的轴力图。（6分） 6．超静定结构如图所示，所有杆件不计自重，AB 为刚性杆，试写出变形协调方程。（4分） 7、铸铁梁的载荷及截面尺寸如图所示，其中4cm 5.6012,mm 5.157==Z C I y 。 已知许用拉应力MPa 40][=t σ，许用压应力MPa 160][=C σ。试按正应力条件校核梁的强度。若载荷不变，但将截面倒置，问是否合理？为什么？ （14分） P 200 P a a a 2/A F 8、圆截面直角弯杆ABC 放置于图示的水平位置，已知cm 50=L ，水平力 kN 40=F ，铅垂均布载荷m /kN 28=q ，材料的许用应力MPa 160][=σ，试用第三强度理论设计杆的直径d 。（14分） C 《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 报告编号：LX-FS-A70497 关于工程材料综合实验报告标准范 本 The Stage T asks Completed According T o The Plan Reflect The Basic Situation In The Work And The Lessons Learned In The Work, So As T o Obtain Further Guidance From The Superior. 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑 关于工程材料综合实验报告标准范 本 使用说明：本报告资料适用于按计划完成的阶段任务而进行的，反映工作中的基本情况、工作中取得的经验教训、存在的问题以及今后工作设想的汇报，以取得上级的进一步指导作用。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 篇一：工程材料综合实验报告 一，实验目的 1、研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织； 2、分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织与性能之间的相互关系； 3、了解碳钢的热处理操作； 4、研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响； 5、观察热处理后钢的组织及其变化； 6、了解常用硬度计的原理，初步掌握硬度计的 使用。 二，实验设备及材料 1、显微镜、预磨机、抛光机、热处理炉、硬度计、砂轮机等； 2、金相砂纸、水砂纸、抛光布、研磨膏等； 3、三个形状尺寸基本相同的碳钢试样（低碳钢20＃、中碳钢45＃、高碳钢T10） 三，实验内容 三个形状尺寸基本相同的试样分别是低碳钢、中碳钢和高碳钢， 均为退火状态，不慎混在一起，请用硬度法和金相法区分开。 1、设计实验方案：三种碳钢的热处理工艺（加热温度、保温时间、冷却方式） 实验中对低碳钢20＃、中碳钢45＃、高碳钢 考研专业课复习是考研备考中至关重要的一环，真题是必不可少的备考资料。中公考研为大家整理了2010年河海大学813材料力学考研专业课真题及答案，供大家下载使用，并且提供东南大学考研专业课辅导，更多真题敬请关注中公考研网！ 《材料力学》2010年硕士研究生入学考试试题 科目代码：____813______ 科目名称：___材料力学_____ 满分：__________ 注意：1，认真阅读答题纸上的注意事项；2，所以答案必须写在答题纸上，写在本试题纸或草稿纸上均无效；3，本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回！ 1、作图示组合梁的剪力图和弯矩图，（图中F=q0a）（15分） 2、T形外伸梁如图放置，受图示荷载，已知F=10kN，q=10kN/m，M e=10kN m ，容许拉应力[σt]=40MPa，容许压应力[σc]=90MPa，容许切应力[τ]=70MPa，校核梁的强度（h=170mm，t=30mm，b=200mm）（25分）。 3、超静定梁柱结构如图，已知材料均为钢材，弹性模量E=200GPa，AB梁为矩形截面，（h×b=120×60mm2），受均布荷载，q=12 kN/m；CD柱为圆截面，长为2米，不考虑稳定问题。当A、B、C三处约束力相等时，求CD柱的直径d（25分）。 4、直径为D的实心圆截面杆，两端受外扭矩T和弯矩M作用，在杆表面A、B两点处沿图 示方向测得εA=500×10-6，εB=450×10-6，已知W z=6000mm3，E=200GPa，泊松比ν=0.25，[σ]=100MPa，试求T和M，并按第四强度理论校核强度（25分）。 5、图示两杆均为d=40mm的圆截面杆，AC长为2米，BC长为1.5米，σp =160MPa，σs =240MPa，E=200GPa，求该结构失稳时的临界力F（25分）。 6、圆截面立柱，直径d=0.1m，高L=5m，E=200GPa，σp =200MPa，[σ]=80MPa，重物P=1.4 kN，从离柱顶H=0.2m处落下，求其动荷系数K d1；若开始时，重物具有初速度υ=2m/s，校核柱的安全（20分）。 7、某构件危险点的应力状态如图所示，已知该种材料的许用切应力[τ] =60MPa，现测出σx=100MPa，σy=40MPa，则τxy容许的最大值是多少？（15分）。《工程材料》热处理实验报告
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