《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
通常材料的熔点越高，弹性模量也越高
弹性模量对温度很敏感，随温度升高而降低
第二节 零件在静载荷冲击载荷下的断裂
一、 韧断和脆断的基本概念
韧性断裂:断裂前发生明显宏观塑性变形
脆性断裂：断裂前不发生塑性变形
断裂过程均包含裂纹形成和扩展两个阶段
二、 冲击韧性及衡量指标A K 、a K
冲击韧性：材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力
冲击吸收功A K ，单位J
冲击韧度a K =A K /F K ，单位J ·cm -2 。
F K 为断口处截面积
材料的冲击吸收功随试验温度降低而降低（低温脆性现象）
三、 断裂韧性及衡量指标 K IC
断裂韧度K IC ，材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。单位MPa ·m 1/2或MN ·m -3/2
裂纹尖端应力场强度因子K I 、零件裂纹半长度a 、零件工作应力σ之间的关系：
K I =Y σa 1/2
Y=1~2，为零件中裂纹的几何因子。
当K I ≥K IC 时，零件发生低应力脆性断裂
当K I ＜K IC 时，零件安全可靠
K I =K IC ，是零件发生低应力脆性断裂的临界条件
最大承载能力 σc=2
/1Ya K IC 零件允许存在的裂纹最大尺寸2a c
a c =( K IC /Y σ)2
四、 影响脆断的因素
因素有：加载方式、材料本质、温度、加载速度、应力集中及零件尺寸
1.加载方式和材料本质
零件在外力作用下，内部个点应力状态可用三个主应力表示。σ1>σ2>σ3
τmax=(σ1-σ3)/2
σmax=σ1-v(σ2+σ3)
v 为泊松比
软性系数 α=τmax/σmax
α越大，应力状态越软，脆断倾向越小。
2.温度和加载速度
3.应力集中
4.零件尺寸
零件截面积尺寸越大，越易发生脆断。
第三节零件在交变载荷下的疲劳断裂
一、疲劳的基本概念
疲劳断裂：零件在交变载荷下经过较长时间的工作而发生断裂的现象。
二、疲劳断口的特征
三阶段：裂纹形成、扩展和最后断裂
断口形貌：疲劳源区、疲劳裂纹扩咱区、最后断裂区
三、疲劳抗力指标及其影响因素
第四节零件磨损失效
基本类型：粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损、麻点磨损（即接触疲劳）
第五节零件的腐蚀失效
高温氧化腐蚀、电化学腐蚀、应力腐蚀
第二章碳钢
第一节纯铁的组织和性能
一、纯铁的结晶
1.过冷现象和过冷度
过冷现象：实际结晶过程中，实际开始结晶温度Tn总是低于理论结晶温度To
的现象。
过冷度△T=To-Tn
冷却速度越大，过冷度越大
2.结晶过程——形核与长大
二、纯铁的晶体结构
1.晶体结构的基本概念
晶体结构类型：体心立方结构、面心立方结构、密排六方结构
2.晶体缺陷
点缺陷、线缺陷、面缺陷
3.纯铁的晶体结构及同素异构转变
液态—1538℃—δ-Fe体心立方—1394℃—γ-Fe面心立方—912℃—α
-Fe体心立方
铁素体：碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体
奥氏体：碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体
C相图
第三节 Fe-Fe
3
相图：表示合金在缓慢冷却的平衡状态下相或组织与温度、成分间关系的图形
符号温度℃ wc(%) 说明
A 1538 0 纯铁熔点
B 1495 0.53 包晶反应时液态合金的浓度
C 1148 4.30 共晶点，
D 1227 6.69 渗碳体熔点（计算值）
E 1148 2.11 碳在γ-Fe中的最大溶解度
F 1148 6.69 渗碳体
）
G 912 0 α-Fe—γ-Fe同素异构转变点（A
3
H 1495 0.09 碳在δ-Fe中的最大溶解度
J 1495 0.17 包晶点
K 727 6.69 渗碳体
N 1394 0 γ-Fe —δ-Fe 同素异构转变点（A 4）
P 727 0.0218 碳在α-Fe 中的最大溶解度
S 727 0.77 共析点
Q 室温 0.0008 碳在α-Fe 中的溶解度
(1)包晶转变（HJB 线）δH +L B →γJ 1495℃
(2)共晶转变（ECF 线）Lc →γE +Fe 3C 1148℃
Ld 莱氏体γE +Fe 3C
(3)共析转变（PSK 线）γs →αp+Fe 3C 727℃
P 珠光体αp+Fe 3C
典型铁碳合金结晶过程
1）工业纯铁（wc<0.0218%）铁素体和少量三次渗碳体
2)钢（wc 为0.0218~2.11%）
亚共析钢（wc<0.77%）铁素体和珠光体
共析钢（wc=0.77%）珠光体
过共析钢（wc>0.77%）珠光体和二次渗碳体
3)白口铸铁（wc 为2.11%~6.69%）
压共晶白口铸铁（wc<4.3%）珠光体、二次渗碳体和莱氏体
共晶白口铸铁（wc=4.3%）莱氏体
过共晶白口铸铁（wc>4.3%）一次渗碳体和莱氏体
第六节压力加工对钢组织和性能的影响
一、冷压力加工对钢组织和性能的影响
组织变化：各晶粒会被拉长或压扁为细条或纤维状，称为纤维组织。渗碳体阻碍
变形。
性能变化：硬度、强度升高，塑性、韧性降低。（加工硬化）
二、冷变形钢在加热过程中组织和性能的变化
随加热温度升高：
（1）回复
去应力退火
（2）再结晶
内应力完全消除。再结晶退火
（3）晶粒长大
三、热压力加工对钢组织和性能的影响
1.热加工与冷加工的区别
热加工：高于再结晶温度的压力加工
冷加工：低于再结晶温度的压力加工
2.热压力加工钢的组织和性能
钢的热加工是在奥氏体状态下进行的，晶粒细小，钢中夹杂物会沿变形方向分布成“流线”，纵向力学性能显着大于横向。
第七节碳钢的分类、牌号及用途
1.普通碳素结构钢 Q+数字
一般不经热处理
Q195、Q215、Q235薄板、钢筋、焊接钢管，用于桥梁、建筑等结构，制造普通铆
钉、螺钉、螺母
Q255、Q275 轧制成型钢、条钢、钢板作结构件，连杆、齿轮、联轴器、销
2.优质碳素结构钢两位数字
一般要经过热处理
08、08F、10、10F，冷轧成薄板。仪表外壳、汽车和拖拉机上的冷冲压件，如汽
车车身、拖拉机驾驶室。
15、20、25，活塞销、样板
30、35、40、45、50，（淬火+高温回火）轴类零件，如40、45钢常用于汽车、
拖拉机的曲轴、连杆、一般机床主轴、机床齿轮等
55、60、65 ，（淬火+中温回火）弹簧
3.碳素工具钢T+数字
热处理（淬火+低温回火）
第三章钢的热处理
第一节钢在加热时的转变
用铝脱氧的钢为本质细晶粒钢，用Si、Mn脱氧为本质粗晶粒钢
钢加热时缺陷：过热、氧化、脱碳
本质粗晶粒钢：有些钢的奥氏体晶粒随加热温度升高会迅速长大
本质细晶粒钢：有写钢的奥氏体晶粒不容易长大，加热到更高温度时才开始迅速
长大。
第二节奥氏体转变图
马氏体：转变在连续冷却过程中在Ms~Mf温度范围内进行的。
奥氏体等温转变图，
奥氏体连续冷却转变图，
临界冷却速度：v
冷却速度线恰好与奥氏体等温转变图中的转变开始线相切，
临
表示奥氏体在冷却时中途不发生转变，而直接转变为马氏体组织的最小冷却速度。
第三节钢的普通热处理
一、退火
将工件加热到临界点以上或在临界点以下某一温度保温一定时间后，以十分缓慢
的冷却速度进行冷却
1.完全退火
以上30~50℃，保温一定时间后十分缓慢地冷却至500℃以下，然后空加热至A
C3
冷。
室温下组织：铁素体，珠光体
目的：改善组织，细化晶粒，降低硬度，改善切削加工性
2.球化退火
以上30~50℃，保温一定时间后十分缓慢地冷却至600℃以下，然后空加热至A
C1
冷。
得到组织：球状珠光体
目的:降低硬度，改善切削加工性，并为淬火做准备
3.去应力退火
缓慢加热至500~650℃，保温一段时间，缓慢冷却至200℃以下，然后空冷组织和性能无明显变化，残留应力得到松弛
二、正火
加热至A
C3或Ac
cm
以上30~80℃，保温后，空冷。
与退火区别：冷却速度较快，组织较细，目的：细化组织，适当提高硬度和强度
三、淬火
加热至A
C1或A
C3
以上30~50℃，保温一定时间后快速冷却，以获得马氏体（或下
贝氏体）。
目的：获得马氏体（或下贝氏体）
淬火冷却速度必须大于临界冷却速度v
临
淬火方法：单液淬火法、双夜淬火法、分级淬火法、等温淬火法淬透性：钢在淬火时获得淬硬层深度大小的能力
淬透性测定：临界直径法、顶端淬火法
影响淬透性的因素：临界冷却速度v
临，奥氏体等温转变图位置越靠右，则v
临
越小，淬透性越大。
淬透性最好的碳钢是共析钢
四、回火
点以下某一温度，保温一定时间后冷却至室温将淬火钢重新加热至A
1
目的：降低淬火钢的脆性，减小或消除内应力，使组织趋于稳定并获得所需力
学性能
（1）低温回火 150~250℃
,高硬度和高耐磨性，内应力和脆性降低得到回火马氏体组织M
回
应用于工模具和滚动轴承，渗碳和表面淬火的零件
（2）中文回火 350~500℃
得到回火托氏体T
，具有一定的韧性和高的弹性极限及屈服强度
回
各类弹簧
（3）高温回火 500~650℃（调质处理）
得到回火索氏体S
，适当的强度，足够的塑性和韧性，良好的综合力学性能
回
轴、齿轮、连杆、螺栓
第四节钢的表面热处理
一、表面淬火
将工件表面快速加热到奥氏体区，在热量尚未传到心部时立即迅速冷却，使表面得到一定深度的淬硬层，而心部仍保持原始组织的一种局部淬火方法
二、表面化学热处理“表硬心韧”
1.渗碳
使工件热处理后表面具有高的硬度和耐磨性，而心部具有一定的强度和较高的
韧性
固体渗碳、液体渗碳、气体渗碳
锻造→正火→机械加工→渗碳→淬火→低温回火→精加工→成品
2.渗氮
提高工作表面硬度，耐磨性，疲劳强度和耐蚀性以及热硬性
渗氮后不再进行淬火、回火处理
锻造→退火（或回火）→粗加工→调质→半精加工→去应力退火→粗磨→渗氮
→精磨（或研磨）→成品
3.碳氮共渗
第五节钢的特种热处理
一、真空热处理
二、可控气氛热处理
三、形变热处理
第四章合金钢
第一节概述
一、合金元素在钢中的作用
1.合金元素改善钢的热处理工艺性能
（1）细化奥氏体晶粒
（2）提高淬透性
（3）提高回火抗力，产生二次硬化，防止第二类回火脆性回火抗力：淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力
2.合金元素提高钢的使用性能
（1）合金元素使钢得到强化
固溶强化，第二相强化，细晶强化
（2）合金元素使钢获得特殊性能
1）形成稳定的单相组织
2）形成致密氧化膜和金属间化合物
二、合金钢的分类及牌号
1.合金结构钢
牌号：数字+合金元素符号+数字
前面数字表示钢的平均碳的质量分数的万分数
后面数字表示合金元素平均质量分数的百分数，当合金元素的平均质量分数
<1.5%时，牌号中只标明合金元素，而不标含量。
例如：w
c 为0.37%~0.44%、w
Cr
为0.8%~1.1%，牌号40Gr
w c 为0.57%~0.65%，w
Si
为1.5%~2.0%，w
Mn
为0.6%~0.9%，牌号60Si2Mn
高碳铬轴承钢：牌号前标G，后面数字表示平均铬的质量分数的千分数
例如：GCr15的钢平均w
Cr
为1.5%
含S、P量较低（w
S <0.02%、w
p
<0.03%）的高级优质钢，牌号最后加A
例如：38CrMoAlA
低合金刚强度结构钢，牌号：Q+数字+质量等级（A、B、C、D、E）例如：Q345E表示屈服点345MPa的E级低合金刚强度结构钢
2.合金工具钢
牌号：数字+合金元素符号+数字
前面数字表示平均碳的质量分数的千分数，如果w
C
≥1%时不标
例如：9Mn2V，其w
C 为0.9%，CrWMn，其w
C
>1.0%
但高速钢例外，平均w
C
<1%时也不标
例如：w
C 为0.7%~0.8%，w
W
为17.5%~19.0%，w
Cr
为3.8%~4.4%、w
V
为1.0%~1.4%的高速钢牌号W18Cr4V
3.特殊性能钢
牌号表示与合金钢相同。
但当钢中w
C
≤0.03% 及w
C
≤0.08%时，在牌号前分别加00、0
例如：00Gr18Ni10其w
C
≤0.03% ，0Gr18其w
C
≤0.08%
低合金钢：合金元素总质量分数≤5%
中合金钢：合金元素总质量分数5%~10%
高合金钢：合金元素总质量分数>10%
第二节合金结构钢
低合金刚强度结构钢、合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、高碳轴承钢
一、低合金刚强度结构钢
碳含量较低（w
C
≤0.2%）
性能特点：良好的塑性和韧性，及焊接性能、较高强度、良好的耐大气腐蚀性
1、 B . 、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 长轴类零件在热处理后进行冷校直，可能会造成力学性能指标降低，主要是 1 C. : D . H 在零件图样上出现如下几种硬技术条件的标注，其中正确的是（ B ）。 B ）。 A . b ： A . HB159 B. 180 ?210H B C. 800HV D . 10?17HR C 3、间隙固溶体与间隙化合物的（ A .结构相同，性能不同 C .结构与性能都相同 固溶体的性能特点是（ 塑性韧性高、强度硬度较低 综合力学性能高 4、 A . D . ）。 D ）。 .结构不同，性能相同 结构与性能都不同 .塑性韧性低、强度硬度高 .综合力学性能低 5、在发生）（：：：L 的共晶反应时，三相的相对成分 （B ）。A . 相同 B .确定 C .不定D . 发 生变化 6、马氏体的硬度取决于（ C ） A .奥氏体的冷却速度 B . 奥氏体的转变温度 C. .奥氏体的碳含 量D .奥氏体的晶粒 7、对形状复杂，截面变化大的钢件进行淬火时, 应选用（ A ） A .高淬透性钢 B 中淬透性钢 C. 低 淬透性钢D.碳素钢 8、对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时, 应采用（ C ） 。A .水中淬火 B . 油中淬火C . 盐 浴中淬火D .空冷 9、GCr15钢中Cr 的平均含量为（ B ）。 A . 15% B . 1.5% C . .0.15% D .没有表示出来 10、高速钢二次硬化属于（ D ）。 A . 固溶强化 B . 细晶强化 C . 位错强化 D . 第二相强化 二、多项选择题（本大题共5小题，每小题4分， 共20分） C. D 1、 A . C. 2、 奥氏体是（BD ）。 碳在F e ::中的间隙固溶体 碳在F e ::中的有限固溶体 下列能进行锻造的铁碳合金是 B .碳在 D.碳在 （AB Fe ：冲的间隙固溶体 Fe ：冲的有限固溶体 A.亚共析钢 B .共析钢 ）。 .共晶白口铸铁 D .亚 共晶白口铸铁 影响碳钢淬火后残余奥氏体量的主要因素是（ 钢材本身的碳含量 B .钢中奥氏体的碳含量 3、 A . 4、 BD ）。 C .钢中碳化物的含量 D. A . C. 5、 汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用（ 20号钢渗碳淬火后低温回火 B . 40Cr 淬火后高温回火 20CrMnTi 渗碳后淬火低温回火 D . ZGMn1水韧处理 下列钢种中，以球化退火作为预备热处理的钢种是（ BD ）。A . 钢的淬火加热温度 AC ）。 40Cr B . T12 C . 16Mn GCr15 、填空题（本大题共15空，每空2分，共30分） 1、 合金的相结构有 固溶体和金属化合物两大类，其中前者具有较好的 后者具有较高的硬度，适宜作强化相。 2、 用光学显微镜观察，上贝氏体的组织特征呈 3、 化学热处理的基本过程包括 分解 4、 促进石墨化的元素有 —碳—、—硅 1、 共晶转变和共析转变的产物都属于 2、 塑性变形后的金属经加热将发生回复、 3、 共析钢的含碳量为 0.7 7 %。 塑性性能，适宜作基本相； 羽毛状，而下贝氏体则呈 吸附 和 扩散 ，阻碍石墨化的元素， _ 两相混合物。 再结晶 针 状。 三个阶段。 _硫_、锰 。 、晶粒长大的变 化。
核壳微粒型磁性液体的制备及其流变性能 顾瑞1，龚兴龙1，江万权2，郝凌云3，张忠4 （1.中国科学技术大学近代力学系，中国科学院材料力学行为和设计重点实验室，安徽合肥 230027；2. 中国科学技术大学化学系，安徽合肥 230026;3.阜阳师范学院，安徽阜阳 236032；4.国家纳米科学中心，北京 100080） 摘要：使用单分散Fe/SiO2椭球型微纳复合胶粒作为磁性微粒，将其用吐温20做表面修饰并分散于油性基液中制备得到磁性液体；使用流变仪对这种新型磁流体的流变性能进行了研究。结果表明，这种磁流体在承受垂直磁场方向的小剪切载荷时，其粘度会随磁感应强度的增加而变大；而当剪切率大于25s-1，其粘度又将减小并趋近于一个恒定值约0.5Pa·s；另外，其在承受小幅振荡剪切载荷时会表现出与典型磁流体不同的粘弹性特征。 关键词：磁性液体；核壳颗粒；流变性能 中图分类号： 文章编号： Preparation and Mechanical Characterization of Magnetic Fluid with Core-Shell Particles ，ZHANG Zhong GU Rui 112 ，GONG Xing-long ，JIANG Wan-quan , HAO Ling-yun 34 （1. CAS Key Laboratory of Mechanical Behavior and Design of Materials, Department of Modern Mechanics, University of Science and Technology of China, Hefei 230027, China；2. Department of Chemistry, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China; 3. Fuyang Normal College, Fuyang 236032, China; 4. National Center for Nanoscience and Technology, Beijing 100080, China） Abstract: Magnetic fluids were prepared by using monodispersed iron/silica (Fe/SiO2) ellipsoidal composite nanospheres as the magnetic materials，which were modified by Tween-20 and dispersed in an oily medium. The rheological properties of the magnetic fluids were studied in detail by rheometer. The Experimental investigation showed that increasing the magnetic field strength yielded an increase of the viscosity, while increasing shear rate leaded to a decrease of the viscosity and the value became a constant about 0.5 Pa·s when shear rate was larger than 25s-1; it was also indicated that the viscoelastic behavior of the magnetic fluids was different with that of the normal ones. Key words: Magnetic fluid; Core-shell particle; Rheological property 0 引言 磁性液体（又称磁流体），是一种胶体溶液，它兼具液体的流动性和固体的磁性，拥有十分独特的物理性能，且在重力场和磁场下不易沉淀和凝聚，因而在航空﹑电子﹑机械﹑冶金﹑石油化工 ﹑仪表等领域中得了广泛的应用。同他胶体体系一样，磁性液体在热力学上是不稳定体系，并具有凝结不稳定性和动力学不稳定性[1]。为使磁性颗粒能长期稳定地处于胶体状态，研究者对磁性颗粒、表面活性剂和基液作了很多研究，研究表明超微磁性颗粒的稳定性是磁流体研究的关键[2]。磁性微粒既需要有较高的 饱和磁化强度，又要有很强的抗氧化能力，因而可供选择的种类非常有限[3]。而Fe O作为传统磁流体的 34————————————————————— 收稿日期：2007-08-30 修订日期：2008-2-29 基金项目：国家重点基础研究发展计划资助项目（2007CB936803）；中国科学院“百人计划”项目。
机械工程材料试题三 一、名词解释（共15分，每小题3分） 1. 奥氏体（A） 2.回复 3.固溶体 4.自然时效 5.加工硬化 二、填空题（共20分，每空1 分） 1.石墨为片状的灰口铸铁称为________铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁称为________铸铁，石墨为球状的灰口铸铁称为________铸铁。其中________铸铁的韧性最高，因而可以锻造。 2. 陶瓷材料中的气相是指________，在________程中形成的，它 ________了陶瓷的强度。 3.根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为__________、__________和__________三种。 4.工程中常用的特殊性能钢有_________、_________、_________等。 5.金属的断裂形式有__________和__________两种。 6.金属元素在钢中形成的碳化物可分为_________、_________两类。 7.常见的金属晶体结构有____________、____________和____________三种。 三、选择题（共25分，每小题1分） 1.40钢钢锭在1000℃左右轧制，有时会发生开裂，最可能的原因是( ) A.温度过低； B.温度过高； C.钢锭含磷量过高； D.钢锭含硫量过高 2.下列碳钢中，淬透性最高的是( ) A.20钢； B.40钢； C.T8钢； D.T12钢 3.Ni在1Cr18Ni9Ti钢中的主要作用是( ) A.提高淬透性； B.固溶强化； C.扩大Fe-Fe3C相图中的γ相区； D.细化晶粒； 4.W18Cr4V钢锻造后，在机械加工之前应进行( ) A.完全退火； B.球化退火； C.去应力退火； D.再结晶退火 5.下列材料中，最适合制造机床床身的是( ) A.40钢； B.T12钢； C.HT300； D.KTH300-06 6.下列材料中，最适合制造气轮机叶片的是 A.1Cr13钢； B.1Cr17钢； C.3Cr13钢； D.4Cr13钢 7.下列材料中，最适合制造飞机蒙皮的是( ) A.ZAlSi12； B.2A50(旧牌号LD5)； C.ZAlMg10； D.2A12(旧牌号LY12) 8.下列材料中，最适合制造盛放氢氟酸容器的是( ) A.1Cr17； B.1Cr18Ni9Ti； C.聚四氟乙烯； D.SiO2 9.下列材料中，最适合制造汽车板弹簧的是( ) A.60Si2Mn； B.5CrNiMo； C.Cr12MoV； D.GCr15 10.下列材料中，最适合制造汽车火花塞绝缘体的是( ) A.Al2O3； B.聚苯乙烯； C.聚丙烯； D.饱和聚酯 11.铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只 需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是( ) A.铁总是存在加工硬化，而铜没有； B.铜有加工硬化现象，而铁没有； C.铁在固态下有同素异构转变；而铜没有 D.铁和铜的再结晶温度不同 12.常用不锈钢有铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和( ) A.铁素体-奥氏体不锈钢； B.马氏体-奥氏体不锈钢； C.莱氏体不锈钢； D.贝氏体不锈钢 13.以下哪种铸铁的断口呈灰黑色？( ) A.马口铁； B.白口铸铁； C.麻口铸铁； D.灰铸铁
教材交稿须知 一、总体要求 （1）教材内容以讨论好的大纲为依据，字数不超过每学时3000字。 （2）根据职业院校学生的接受能力和特点选用教材语言。要求简练易懂，不能晦涩难懂。使用普通话、简体汉字、标准技术语言和术语写作，避免文言化，不得使用繁体字。应仔细推敲语句，切忌出现歧义句、超长句。 （3）教材编写过程中参考他人作品时，要时刻注意不要违反我国的著作权法；只能从他人作品中获得观点、事实或表述方式；应消化别人作品，用自己的语言加以表达。要求最后有全书的参考文献（主编整理，按先图书后期刊的顺序排列，格式要求见《作译者手册》P4～7）。 （4）要求稿件做到“齐”（内封<要明确参编的排名次序>→内容简介→前言或序→目录→正文（含图、表）→附录→参考文献）、“清”（内容清晰、明确，不存在疑问；插图、插表所示明确；文中前后引用清晰无误）、“定”（指定稿，稿件中的内容均已切实确定，日后不能大面积改动）。 （5）作者交出版社的稿件，应该包括以下内容： 1）符合《作译者手册》要求的、相互独立的打印文稿（文稿中有图）、图稿各一份；所附光盘也按教材进度计划表及时交稿，以免影响教材正式出版。 2）对打印稿的要求： ①纸张大小统一（建议统一用16开或A4纸），每页设置应相同。 ②字号最小为5号，上下左右页边距推荐统一设为2.5cm，推荐在页角居中位置插入页码。 ③每页必须单面打印。全书应统一编制页码，避免出现各章孤立的情况。 ④行间距采用1.5倍行距（便于主审及编辑标注意见）。 3）如果作者采用计算机绘图（不用出版社描图），应编辑提供相应的CAD源文件电子版。 4）对附光盘的要求： ①要求有光盘整体使用方法说明。 ②要求背景、点击链接方法、格式基本一致，且背景不能过于花哨。 ③要求文字同一级别字体、字号大小、颜色基本一致，并且字号大小要符合学生上课要求。 ④里面所附照片、录像等要清晰、说明要合理；如果为视频段落要求注意速度，必要处配备背景音乐和旁白说明，方便学生观看理解。 二、教材编写工作方式及流程 （1）教材编写工作实行主编负责制，同时实行各参加编写的人员文责自负。第一主编为教材的著作权人代表，代表全体编写人员与出版社签定出版合同。 （2）教材编写的工作方式、流程及主编、参编人员在各阶段的工作内容如下： 1）编写前：主编组织拟定编写提纲，提出统一要求，分配编写任务。正式编写之前，要求主编编写样章给编辑，以确保按出版社要求的格式、体例进行编写，避免全书编写完成后大面积改动格式及体例。 2）编写期间：各参加编写的人员根据主编分配的编写任务、样章、提出的统一要求开展编写工
机械工程材料复习 第一部分基本知识 一、概述 1.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。 2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： 1?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。 2.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（-F e ）、面心立方（-F e ）,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。 3.材料的组织结构与性能 ⑴。结晶组织与性能：F、P、A、Fe3G Ld; 1）平衡结晶组织 平衡组织：在平衡凝固下，通过液体内部的扩散、固体内部的扩散以及液固二相之间的扩散使使各个晶粒内部的成分均匀，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F63C的相对量。 ②抗拉强度（b） : C%v 0.9%范围内，先增加，C%> 0.9?1.0 %后，b值显着下降。 ③钢的塑性（）、韧性（a k）: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、
第一章金属学基础一、名词解释 1.过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。 2.均质成核：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。 3.非均质成核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。 4.冷变形：金属在再结晶温度以下一定温度进行的塑性变形。 5.热变性：金属加在再结晶温度以上一定温度进行的塑性变形。 6.加工硬化：随着冷变形的增加，金属的强度、硬度增加；塑性、韧性下降的现象。 7.再结晶：冷变形后的金属被加热到较高的温度时，破碎拉长的晶粒变成新的等轴晶粒。和变形前的晶粒形状相似，晶格类型相同，把这一阶段称为“再结晶”。 8.纤维组织：在塑性变形中，随着变形量的增加，其内部各晶粒的形状将沿受力方向伸长，由等轴晶粒变为扁平形或长条形晶粒。当变形量较大时，晶粒被拉成纤维状，此时的组织称为“纤维组织”。 9.锻造流线：在锻造时,金属的脆性杂质被打碎,顺着金属主要伸长方向呈碎粒状或链状分布；塑性杂质随着金属变形沿主要伸长方向呈带状分布, 这样热锻后的金属组织称为锻造流线。10.同素异构转变：某些金属，在固态下随温度或压力的改变,发生晶体结构的变化，即由一种晶格转变为另一种晶格的变化，称为同素异构转变。 11.变质处理：在液态金属结晶前，人为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。 二、单选题 1. 表示金属材料延伸率的符号是（ A ） A.δ B.ψ C.σe D.σb 2. 表示金属材料弹性极限的符号是（ A ） A.σe B.σs C.σb D.σ-1 3. 金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（A） A.强度 B.韧性 C.塑性 D.弹性 4. 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 5. 在晶体缺陷中，属于线缺陷的有（ B ） A.间隙原子 B.位错 C.晶界 D.缩孔 6. 变形金属再结晶后，（ D ） A.形成等轴晶，强度增大 B.形成柱状晶，塑性下降 C.形成柱状晶，强度增大 D.形成等轴晶，塑性升高 7.表示晶体中原子排列形式的空间格子叫做（ B ） 晶向D. 晶粒C. 晶格B.晶胞A. 8. 晶格中的最小单元叫做（ A ） A.晶胞 B.晶体 C.晶粒 D.晶向
《机械工程材料》实验与实践教学 实验一铁碳合金平衡组织分析 一、实验目的 1. 熟练运用铁碳合金相图，提高分析铁碳合金平衡凝固过程及组织变化的能力。 2. 掌握碳钢和白口铸铁的显微组织特征。 二、原理概述 铁碳合金相图是研究碳钢组织、确定其热加工工艺的重要依据。按组织标注的铁碳相图见图。铁碳合金在室温的平衡组织均由铁素体（F）和渗碳体（Fe3C）两相按不同数量、大小、形态和分布所组成。高温下还有奥氏体（A）和δ固溶体相。 利用铁碳合金相图分析铁碳合金的组织时，需了解相图中各相的本质及其形成过程，明确图中各线的意义，三条水平线上的反应及反应产物的本质和形态，并能做出不同合金的冷却曲线，从而得知其凝固过程中组织的变化及最后的室温组织。 根据含碳量的不同，铁碳合金可分为工业纯铁、碳钢及白口铸铁三大类，现分别说明其组织形成过程及特征。 1. 工业纯铁 碳的质量分数小于0.0218%的铁碳合金称为工业纯铁。见图1-1。当其冷到碳在α-Fe中的固溶度线PQ以下时，将沿铁素体晶界析出少量三次渗碳体，铁素体的硬度在80HB左右，而渗碳的硬度高达800HB，因工业纯铁中的渗碳体量很少，故硬度、强度不高而塑性、韧性较好。
图1-1 工业纯铁组织 2. 碳钢 碳的质量分数C w 在（0.0218~2.11）%之间的铁碳合金称为碳钢，根据合金在相图中的位置可分为亚共析、共析和过共析钢。 （1）共析钢 成分为%77.0=C w ，在727℃以上的组织为奥氏体，冷至727℃时发生共析反应： {}{}C Fe F A C C 3%0218.0%77.0+→ 将铁素体与渗碳体的机械混合物称珠光体（P ）。室温下珠光体中渗碳体的质量分数约为12%，慢冷所得的珠光体呈层片状。 图1-2 珠光体电镜组织 图1-3 珠光体光镜组 织 采用电子显微镜高倍放大能看出Fe 3C 薄层的厚度，图1-2中窄条为Fe 3C ，
二、填空题（共20分，每空1 分） 1.石墨为片状的灰口铸铁称为普通灰口铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁称为可锻铸铁，石墨为球状的灰口铸铁称为球墨铸铁。其中球墨铸铁的韧性最高，因而可以锻造。 2. 陶瓷材料中的气相是指气孔，在烧结程中形成的，它降低了陶瓷的强度。 3.根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为___固体渗碳气体渗碳_______、___三种。 4.工程中常用的特殊性能钢有___不锈钢耐热钢耐磨刚______、__________等。 6.金属元素在钢中形成的碳化物可分为__合金渗碳体特殊碳化物_______、______两类。 1.40钢钢锭在1000℃左右轧制，有时会发生开裂，最可能的原因是( d ) A.温度过低； B.温度过高； C.钢锭含磷量过高； D.钢锭含硫量过高 2.下列碳钢中，淬透性最高的是( c ) A.20钢； B.40钢； C.T8钢； D.T12钢 3.Ni在1Cr18Ni9Ti钢中的主要作用是( C ) A.提高淬透性； B.固溶强化； C.扩大Fe-Fe3C相图中的γ相区； D.细化晶粒； 4.W18Cr4V钢锻造后，在机械加工之前应进行( ) A.完全退火； B.球化退火； C.去应力退火； D.再结晶退火 6.下列材料中，最适合制造气轮机叶片的是A A.1Cr13钢； B.1Cr17钢； C.3Cr13钢； D.4Cr13钢 7.下列材料中，最适合制造飞机蒙皮的是( D ) A.ZAlSi12； B.2A50(旧牌号LD5)； C.ZAlMg10； D.2A12(旧牌号LY12) 8.下列材料中，最适合制造盛放氢氟酸容器的是(C )A.1Cr17； B.1Cr18Ni9Ti；C.聚四氟乙烯； D.SiO2 9.下列材料中，最适合制造汽车板弹簧的是( )A.60Si2Mn； B.5CrNiMo； C.Cr12MoV； D.GCr15 10.下列材料中，最适合制造汽车火花塞绝缘体的是( A )A.Al2O3； B.聚苯乙烯； C.聚丙烯； D.饱和聚酯 11.铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是( C )A.铁总是存在加工硬化，而铜没有； B.铜有加工硬化现象，而铁没有； C.铁在固态下有同素异构转变；而铜没有D.铁和铜的再结晶温度不同15.马氏体组织有两种形态( B )。A.板条、树状 B.板条、针状C.树状、针状； D.索状、树状四、判断题（共10 分，每小题1 分） 3.钢的淬透性越高，产生焊接裂纹的倾向越大。( R ) 4.铝合金也可以象钢那样通过淬火明显提高其硬度。( W ) 6.可锻铸铁中的团絮状石墨是浇注球墨铸铁时石墨球化不良的结果。( W ) 7.一定加热温度下，奥氏体晶粒长大倾向小的钢称为本质细晶粒钢。( R ) 9.铝极易氧化，故铝制品的抗氧化失效能力极差。( W ) 10.弹簧钢淬火后采用中温回火是想提高钢的弹性模量。( W ) 2、答：回火的目的是：（1）降低零件脆性，消除或降低内应力；（2）获得所要求的力学性能；（3）稳定尺寸；（4）改善加工性。
机械工业出版社出版书籍指南 这些年出版行业、出版社、出版公司都有了不少变化，尤其电子出版领域。机械工业出版社作为国内知名信息出版内容提供商，经过不断改革和发展，逐渐成为了行业领先的多领域、多学科、多媒体的大型综合性专业出版集团，很多学者想要在该家出版社出版书籍，这家这些年出版行业、出版社、出版公司都有了不少变化，尤其电子出版领域。机械工业出版社作为国内知名信息出版内容提供商，经过不断改革和发展，逐渐成为了行业领先的多领域、多学科、多媒体的大型综合性专业出版集团，很多学者想要在该家出版社出版书籍，这家出版社好发吗?下面由小编为您解答。 一、制定出版策略 出版业关于经营目标的口号虽是“社会效益为首，社会效益与经济效益相结合”，但大家只消去书店逛逛，大概也能感受到“社会效益”只是空话。之前，我们国家的出版社都是事业单位，主要靠财政拨款支撑;现在差不多都改制转企了，需要自负盈亏。每个编室、每个编辑都承担着一定的数量指标，如字数、版面、利润等。 介绍你的专业地位：虽然你之前没写过书，是新作者，但是你在自己的行业中积累了丰富经验，是某个领域的权威或专家。 出书、论文发表、专利申请联系杂志社编辑微信:L u n w e n F z 搬出你的头衔来：在本单位、相关组织、协会中的头衔都能派上用场。当然，得是跟这本书有点关系的头衔。 挖掘你自己的销售渠道：你可以通过自己的关系卖书吗?有可能通过行业协会卖书吗?有可能通过演讲、讲座、沙龙、 比较同类书：如果你的书恰好是市场上正在畅销的题材，或者你本人与某位畅销书作家有可比性，不妨拉过来帮衬帮衬。 找名人写推荐：你有朋友是高校教授、企业高管、社会名流吗?请他们友情赞助几条推荐吧。 在投稿时向编辑提供上述信息，能够大幅提高选题通过的几率。 在机械工业出版社投稿应包含下面内容： 投稿时，不必将整个书稿交给编辑。一是你投了别人也没时间看，二是不利于你保护自己的权益。一般来说，有下面的内容就够了： - 书名、全书字数、表格和插图数量等基本信息。 - 内容简介，200~500字为宜。 - 作者简介。 - 目录。 - 样章，挑出你写得最好的，或者最有代表性的一章。 以上是“规定动作”，要让稿子得高分，还得加上“自选动作”。你在一开始考虑过的那些包装策略，现在该派上用场了。 - 记得在作者简介中突出你的与众不同。 - 你考虑的销售渠道，不必写在纸上，可以在之后的电话交谈或者面谈中与编辑沟通。 - 列出一些同类书，供编辑参考。 - 注意格式，正文最好是宋体、小四号、1.5倍行距。
一、名词解释 固溶强化、过冷度、变质处理、细晶强化、铁素体、奥氏体 固溶强化：指随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度增加，塑性、韧性下降的现象； 过冷度：理论结晶温度（T）与实际温度（t）的差值，即过冷度=T-t； 变质处理：在液态金属结晶前，特意假如某些难容固态颗粒，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，这种处理方法称为变质处理； 细晶强化：金属强度、硬度越高，同时塑性、韧性越好，称为细晶强化； 铁素体：碳在中的固溶体称为铁素体，用符号F或表示； 奥氏体：碳在中的固溶体称为奥氏体，用符号A或表示； 二、填空题 1.材料常用的塑性指标有_伸长率_和_断面收缩率__两种，其中__断面收缩率__表示塑性更接近材料的真实变形。 2．检验淬火钢成品件的硬度一般用_洛氏__硬度，检测渗氮件和渗金属件的硬度采用_维氏__硬度。 3.体心立方晶格和面心立方晶格晶胞内的原子数分别为__2___和___4_____，其致密度分别为___0.68_____和__0.74______。 4.实际金属中存在有__点缺陷__、__线缺陷___和__面缺陷___ 3类缺陷。位错是___线___缺陷，晶界是__面___缺陷。金属的晶粒度越小，晶界总面积就越_大__，金属的强度也越__高__。1.结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的。这两个过程是__晶核形成___和 _晶核长大__。 5.金属结晶过程中，细化结晶晶粒的主要方法有_控制过冷度__、_变质处理__和_振动、搅拌__。 6.物质在固态下的晶体结构随温度发生变化的现象称为_同素异构体转变__。铁的同素异构体转变为。 7.金属在结晶过程中，冷却速度越大，则过冷度越_大__，晶粒越_小_，强度和硬度越_高___，塑性越__好__。 8.珠光体的本质是__转变产物为铁素体和渗碳体的机械混合物_ _。 9.纯铁在912℃发生α-Fe→γ-Fe转变，其体积将_变小__。
机械工程材料 实 验 指 导 书 红河学院机械系
实验一硬度实验 【实验目的】 1．进一步加深对硬度概念的理解。 2．了解布氏、洛氏硬度计的构造和作用原理。 3．熟悉布氏硬度、洛氏硬度的测定方法和操作步骤。 【实验设备及材料】 布氏硬度计、洛氏硬度计、读数显微镜、试样(钢、铸铁或有色金属)一组。 【实验原理】 硬度计的原理是：将一定直径球体压入试样表面，保持一定的时间后卸除试验力，测量试样表面的压痕直径，用试验力压出一压痕表面面积计算硬度。 1.布氏硬度（HB）以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(HB)，单位为公斤力/mm2 (N/mm2) ，布氏硬度计适用于铸铁等晶粒粗大的金属材料的测定。 2.洛氏硬度（HR）当HB大于450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、 3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的硬度标尺HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）。HRB：是采用100kg 载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）。HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等）。 一、布氏硬度实验 【布氏硬度计】 THBS-3000DA采用电子自动加荷，计算机软件编程，高倍率光学测量，采用自动数字式编码器直接测量，测试结果LCD显示。 图1 THBS-3000DA型布氏硬度试验机 【试样的技术条件】
机械工程材料期末考试 一．填空题（共30分，每空1分） 1．液态金属结晶的基本过程是形核与晶核长大。 2．铁素体（F）是碳溶于α-Fe 所形成的间隙固溶体，其晶格类型是：体心立方。 3. 检测淬火钢件的硬度一般用洛氏（HRC）硬度；而检测退火和正火钢件的硬度常用布氏（HRB）硬度。4．GCr15钢是滚动轴承钢，其Cr的质量分数是1.5% 。5．16Mn钢是合金结构钢，其碳的质量分数是0.16% 。6．QT600-03中的“03”的含义是：最低伸长率为3% 。7. 钢与铸铁含碳量的分界点是：2.11% 。 8．贝氏体的显微组织形态主要有B上和B下两种，其中B下的综合性能好。9．钢的淬火加热温度越高，淬火后马氏体中含碳量越高，马氏体晶粒越粗大，残余奥氏体的量越越多。 10．钢加热时A的形成是由A晶核的形成、A晶核向F和Fe3C 两侧长大、残余Fe3C的溶解、A的均匀化等四个基本过程所组成的。11．一般表面淬火应选中碳成分钢，调质件应选用中碳成分钢。13．碳钢常用的淬火介质是水，而合金钢是油。 14．T10钢（Ac1≈727℃，Accm≈800℃）退火试样经700 ℃、780 ℃、860 ℃加热保温，并在水中冷却得到的组织分别是：P+Fe3C ，Fe3C+M+Ar ，M+Ar 。 15．渗碳钢在渗碳后缓慢冷却，由表面向心部的组织分布依次为：P+Fe3CⅡ （网状），P ，P+F 。得分 二．判断题（共10分，每小题1分）（正确√ 错误×，答案填入表格）1．在其他条件相同时，砂型铸造比金属型铸造的铸件晶粒更细。× 2．固溶强化是指因形成固溶体而引起的合金强度、硬度升高的现象。√ 3．珠光体、索氏体、屈氏体都是铁素体和渗碳体组成的机械混合物。√ 4．碳的质量分数对碳钢力学性能的影响
机械工程材料习题答案 第二章作业 2－1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有什么特点？－Fe、－Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn各属何种结构？ 答：常见晶体结构有3种： ⑴体心立方：－Fe、Cr、V ⑵面心立方：－Fe、Al、Cu、Ni ⑶密排六方：Mg、Zn 2---7为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？ 答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。 第三章作业 3－2 如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下，所得铸件晶粒的大小；⑴金属模浇注与砂模浇注；⑵高温浇注与低温浇注；⑶铸成薄壁件与铸成厚壁件；⑷浇注时采用振动与不采用振动；⑸厚大铸件的表面部分与中心部分。 答：晶粒大小：⑴金属模浇注的晶粒小⑵低温浇注的晶粒小⑶铸成薄壁件的晶粒小⑷采用振动的晶粒小⑸厚大铸件表面部分的晶粒
小 第四章作业 4－4 在常温下为什么细晶粒金属强度高，且塑性、韧性也好？试用多晶体塑性变形的特点予以解释。 答：晶粒细小而均匀，不仅常温下强度较高，而且塑性和韧性也较好，即强韧性好。原因是： （1）强度高：Hall-Petch公式。晶界越多，越难滑移。 （2）塑性好：晶粒越多，变形均匀而分散，减少应力集中。 （3）韧性好：晶粒越细，晶界越曲折，裂纹越不易传播。 4－6 生产中加工长的精密细杠（或轴）时，常在半精加工后，将将丝杠吊挂起来并用木锤沿全长轻击几遍在吊挂7~15天，然后 再精加工。试解释这样做的目的及其原因？ 答：这叫时效处理一般是在工件热处理之后进行原因用木锤轻击是为了尽快消除工件内部应力减少成品形变应力吊起来，是细长工件的一种存放形式吊个7天，让工件释放应力的时间，轴越粗放的时间越长。 4－8 钨在1000℃变形加工，锡在室温下变形加工，请说明它们是热加工还是冷加工（钨熔点是3410℃，锡熔点是232℃）？ 答：W、Sn的最低再结晶温度分别为: TR(W) =（0.4～0.5)×(3410+273)－273 =（1200～1568）(℃)＞1000℃TR(Sn) =（0.4～0.5)×(232+273)－273 =（-71～-20）(℃) ＜25℃ 所以W在1000℃时为冷加工，Sn在室温下为热加工
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? 机械工程材料在工作中，会受到力学负荷、热负荷、环境介质的作用。力学负荷可分为静载荷和动载荷两类。热负荷主要指材料的热疲劳现象和高温氧化等。环境负荷主要包括金属的腐蚀和金属的摩擦磨损和老化作用等. 2金属材料有哪些加工工艺?加工工艺性能是指制造工艺过程中材料适应加工的性能，反映了材料加工的难易程度。包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能和切削加工性能等。 3常见的金属晶格有：体心立方晶格, 面心立方晶格, 密排六方晶格 4晶体缺陷有哪些?他们的几何特征是: 由于结晶条件等原因，会使晶体内部出现某些原子排列不规则的区域，这种区域被称为晶体缺陷。根据晶体缺陷的几何特点，可将其分为以下三种类型：(1）点缺陷：点缺陷是指长、宽、高尺寸都很小的缺陷。最常见的点缺陷是晶格空位和间隙原子和置换原子。（2）线缺陷：线缺陷是指在一个方向上的尺寸很大，另两个方向上尺寸很小的一种缺陷，主要是各种类型的位错。（3）面缺陷：面缺陷是指在两个方向上的尺寸很大，第三个方向上的尺寸很小而呈面状的缺陷。面缺陷的主要形式是各种类型的晶界，它是多晶体中晶粒之间的界面。 5结晶时的过冷现象和过冷度:金属在平衡条件下所测得的结晶温度称为理论结晶温度 (T0)。但在实际生产中，液态金属结晶时，冷却速度都较大，金属总是在理论结晶温度以下某一温度开始进行结晶，这一温度称为实际结晶温度(Tn)。金属实际结晶温度低于理论结晶温度的现象称为过冷现象。理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度，用△T表示，即△T=T0-Tn。 6金属晶粒大小对机械性能有什么影响?如何控制结晶时晶粒的大小?金属结晶后的晶粒大小对金属的力学性能影响很大。一般情况下，晶粒愈细小，金属的强度和硬度愈高，塑性和韧性也愈好。因此，细化晶粒是使金属材料强韧化的有效途径。金属结晶时，一个晶核长成一个晶粒，在一定体积内所形成的晶核数目愈多，则结晶后的晶粒就愈细小。因此，工业生产中，为了获得细晶粒组织，常采用以下方法：1．增大过冷度，增加过冷度，使金属结晶时形成的晶核数目增多，则结晶后获得细晶粒组织。2．进行变质处理，变质处理是在浇注前向液态金属中人为地加入少量被称为变质剂的物质，以起到晶核的作用，使结晶时晶核数目增多，从而使晶粒细化。例如，向铸铁中加入硅铁或硅钙合金，向铝硅合金中加入钠或钠盐等都是变质处理的典型实例。3．采用振动处理，在金属结晶过程中，采用机械振动、超声波振动、电磁振动等方法，使正在长大的晶体折断、破碎，也能增加晶核数目，从而细化晶粒。 7冷拉钢丝绳是利用加工硬化效应提高其强度的，在这种状态下的钢丝中晶体缺陷密度增大，强度增加，处于加工硬化状态。在1000℃时保温，钢丝将发生回复、再结晶和晶粒长大过程，组织和结构恢复到软化状态。在这一系列变化中，冷拉钢丝的加工硬化效果将消失，强度下降，在再次起吊时，钢丝将被拉长，发生塑性变形，横截面积减小，强度将比保温前低，所以发生断裂。 8奥氏体的形成过程：分为新相的形核，长大过程。根据Fe-Fe3C，将共析钢加热到A1以上温度后，珠光体处于不稳定状态。首先，在铁素体碳体的交界处产生奥氏体晶核，这是由于Fe/Fe3C相界上原子排列不规则以及碳浓度不均匀，为优先形核提供了有利条件，既有利于铁的晶格有体心立方变为面心立方，有利于Fe3C的溶解及碳向新生相的扩散，其后就是奥氏体晶核长大的过程，也就是α-Fe→γ-Fe的连续转变和Fe3C向奥氏体的不断溶解。实验表明，在奥氏体长大的过程，也就是铁素体比参碳体先消失。因此，奥氏体形成之后还有残余参碳体不断溶入奥氏体，直到参碳体全部消失，继续加热时奥氏体中碳含量逐渐均匀化，最终得到细小均匀的奥氏体。 10钢常用的合金元素有锰Mn硅Si铬Gr镍Ni钨W钼Mo钒V钛Ti硼B这些元素既可以单独加入钢中，也可将两种，三种或更多元素同时加入钢中。合金元素在钢中的作用：
名词解释： 合金：由两种或两种以上金属元素；或金属与非金属元素熔炼、烧结或通过其方法由化学键组合而成的具有金属特性的物质。 同素异晶转变：在固态下，同一种元素由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的转变。 铁素体：碳溶解在α－Fe中形成的间隙固溶体。 再结晶：冷变形金属在加热时其组织和性能都恢复到变形前的软化状态的过程。淬透性：一种热处理工艺性能，表示材料在淬火时获得淬硬层深度的能力。 奥氏体：C在γ－Fe中的间隙固溶体，常用A或γ表示，是一种硬度较低而塑性较高的固溶体。 固溶体：组成合金的组元，在固态时相互溶解，所形成的单一均匀的物质。 自然时效：自然时效是指经过冷、热加工或热处理的金属材料，于室温下发生性能随时间而变化的现象。 加工硬化：金属材料随着冷塑变形程度的增大，强度和硬度逐渐升高，塑性和韧性逐渐降低的现象称为加工硬化或冷作硬化。 调质:对钢材作淬火+高温回火处理，称为调质处理。 碳素钢:含碳量≤2.11%的铁碳合金。 SPCD: 表示冲压用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国08A（13237）优质碳素结构钢。 填空题： 1.石墨为片状的灰口铸铁称为铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁称为__ 铸铁，石墨为球状的灰口铸铁称为铸铁。其中铸铁的韧性最高，因而可以锻造。 2. 陶瓷材料中的气相是指，在程中形成的，它了陶瓷的强度。 3.根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为__________、__________和__________三种。 4.工程中常用的特殊性能钢有_________、_________、_________等。 5.金属的断裂形式有__________和__________两种。 6.金属元素在钢中形成的碳化物可分为_________、_________两类。 7.常见的金属晶体结构有____________、____________和____________三种。 1、普通灰口；可锻；球墨； 2、气孔；烧结；降低。 3、固体渗碳气体渗碳 4、不锈钢耐热钢耐磨刚 5、延性断裂 6、合金渗碳体特殊碳化物 7、体心立方晶格密排六方晶格
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
一、填空：（每题0.5分共20分）要求按空格填入正确答案，不可多填，也不可少填。 1、按合金元素总含量分，合金钢可分为（）钢、（）钢、（）钢。 2、指出下列钢的质量级别：１６Ｍｎ为（）钢，３５ＳｉＭｎ为（）钢，２０Ｃｒ２Ｎｉ４Ａ为（）钢。 3、写出下列合金钢的名称：16Mn为（）钢，Y12 为（）钢，Cr12MoV 为（）钢。 4、直径小于８ｍｍ弹簧钢丝的供应状态有（）、（）和（）；各种状态的钢丝，经冷卷成弹簧后，分别应该进行的热处理是（）、（）和（）。 6、机械零件选材的基本原则是（）、（）和（）。 7、滑移是在（）应力作用下，晶体中一部分沿着（）晶面、（）晶向与晶体的另一部分产生滑动。 8、塑性金属材料制造的零件，在工作过程中一旦过载，零件不会立即断裂而是发生（），使强度（）。 9、材料的弹性模量愈高，其刚度愈（）。刚度（）通过热处理改变；材料一定时，可通过（）和（）的方法来提高零件的刚度。 10、晶体缺陷，按几何特征可分为（）、（）和（）三种类型。 11、在９１２℃α－Ｆｅ转变成为γ－Ｆｅ过程中，其体积将产生（），这是由于其晶体结构由（）转变成为（）造成的。 12、金属结晶的必要条件是（），其结晶过程要进行（）和（）两个过程。 13、单相固溶体合金的机械性能特点是（）好，（）低，故适宜（）加工。 14、碳原子溶入γ－Ｆｅ形成（）固溶体，是（）晶格。
二、判断题：（每1题分共10分）要求在括号内打∨或×，∨代表正确、×代表错误，其他符号一律算错。 1、各种渗碳钢制造的零件都可以在渗碳后进行直接淬火。（） 2、普通灰口铸铁中的碳、硅含量愈高，则强度愈低，铸造性能愈差。（） 3、20CrMnTi为合金渗碳钢，42CrMo为合金调质钢，55Si2Mn 为合金弹簧钢。（） 4、退火状态的４５、Ｔ８、Ｔ１２Ａ钢的机械性能相比较，４５钢塑性最高，Ｔ１２钢强度最高，Ｔ８钢硬度最高。（） 5、化学成分为Ｅ点的铁碳合金，其室温平衡组织为珠光体＋二次渗碳体＋低温（变态）莱氏体。（） 6、铁碳合金在共析转变过程中，奥氏体、铁素体及渗碳体三相的化学成分和相对量保持恒定不变。（） 7、由固溶体（基体）和金属化合物（第二相）构成的合金，适量的金属化合物在合金中起强化相作用。（） 8、同一种固相，它的初生相和次生相在化学成分、晶体结构上是不同的。（） 9、２５钢、４５钢、６５钢的室温平衡态的组织组成物及相组成物均相同。（） 10、与面心立方晶格的｛１１１｝晶面相比，体心立方晶格的｛１１０｝晶面上的原子排列比较紧密。（） 三、单选题：（每题1分共10分）要求在四个备选项中选出一个正确的答案，填入括号内，多选算错。 1、实测的晶体滑移需要的临界分切应力值比理论计算的小，这说明晶体滑移机制是（）。Ａ，滑移面的刚性移动Ｂ，位错在滑移面上运动Ｃ，空位、间隙原子迁移Ｄ，晶界迁移