第六章钢结构深化设计方案 3.5钢结构深化设计流程 图3.5-1 钢结构深化设计流程 3.6 深化设计过程控制 3.6.1设计图的自审 本工程深化小组人员成立后，立即组织人员进行图纸会审，对图纸有疑问处提交设计单位确认；同时深化前，与土建、幕墙、机电等其他参建单位协调沟通，确保图纸准确性。图纸自审内容主要包括以下方面：
1、钢结构图纸的张数、编号与图纸目录是否相符； 2、施工图纸、施工图说明、设计总说明是否齐全、规定是否明确，三者有无矛盾； 3、建筑图和结构图是否对应; 4、平面图所标注坐标、绝对标高是否与总图相符； 5、图面上的尺寸、标高、预埋件的位置是否有误； 6、钢结构的构件截面、材质与材料表所列是否一致，各个节点是否有相应的节点图，节点表达是否清晰； 3.6.2工艺配合 深化设计时要综合考虑各构件制作、安装及焊接工艺，确保深化设计质量。 1、制作工艺 深化设计前，深化设计人员和工艺人员熟悉结构图纸，对图纸中信息进行整理，开展工艺评审，对重点部位的制作工艺进行分析，如特殊的板材、板幅要求、检测要求等予以明确，并提出相关建议。 2、安装工艺 深化前及深化设计过程中，深化设计人员要加强与现场安装人员的沟通，明确复杂节点的安装工艺、典型结构的施工工艺及单元划分等，保证各钢构件的分段能满足运输尺寸及吊重等方面的要求。 3、焊接工艺 深化设计前，必须确定焊接工艺： 1）根据工程设计文件对焊接提出质量要求，包括母材的材质、焊接材料的材质，焊接节点构造，焊缝坡口形式，焊缝强度等级等。同时根据焊缝坡口形式及尺寸，确定焊接方法。 2）针对本工程复杂节点、截面，深化前深化人员应明确节点焊接顺序，对于焊接应力集中区域，进行优化。 3）建模 采用xsteel软件进行深化设计是一个多人同时操作的过程，可能因为某一人随意更改模型或两人修改同一构件而导致冲突，造成工作出现错误，因此深化设计建模组的协调、配合至关重要；同时每个划分区域的对接工作也要重点控制。
第一章金属材料基础知识 一、填空题 1．金属材料一般可分为钢铁材料和非铁金属两类。 2. 钢铁材料是铁和碳的合金。 3．钢铁材料按其碳的质量分数w（C）(含碳量)进行分类，可分为工业纯铁；钢和白口铸铁或（生铁）。 4．生铁是由铁矿石原料经高炉冶炼而得的。高炉生铁一般分为炼钢生铁和铸造生铁两种。 5．现代炼钢方法主要有氧气转炉炼钢法和电弧炉炼钢法。 6．根据钢液的脱氧程度不同，可分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢。 7．机械产品的制造一般分为设计、制造与使用三个阶段。 8．钢锭经过轧制最终会形成板材、管材、型材、线材和其他材料等产品。 9．金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。 10．使用性能包括力学性能、物理性能和化学性能。 11．洛氏硬度按选用的总试验力及压头类型的不同，常用的标尺有A、B和C。 12．500HBW5/750表示用直径为5 mm的压头，压头材质为硬质合金，在750 kgf( 7.355 kN)压力下，保持10～15秒，测得的布氏硬度值为500。 13．填出下列力学性能指标的符号：屈服点σs、洛氏硬度A标尺HRC、断后伸长率δ5或δ10、断面收缩率ψ、对称弯曲疲劳强度σ-1。 14．吸收能量的符号是K，其单位为J。 15．金属疲劳断裂的断口由裂纹源、裂纹扩展区和最后断裂区组成。 16．铁和铜的密度较大，称为重金属；铝的密度较小，则称为轻金属。 17．根据金属材料在磁场中受到磁化程度的不同，金属材料可分为：铁磁性材料和非铁磁性材料。 18．金属的化学性能包括耐蚀性、抗氧化性和化学稳定性等。 19．工艺性能包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能及切削加工性能等。 20．晶体与非晶体的根本区别在于组成微粒（原子、离子或分子）呈规则排列。 21．金属晶格的基本类型有体心立方晶格、面心立方晶格与密排立方晶格三种。
第六章金属及金属材料专题复习 【教学目标】 知识目标： 1．了解金属的物理性质和金属材料的主要用途。 2．掌握金属的化学性质。 3. 掌握并熟练运用金属活动性顺序。 4．了解铁矿石炼铁的方法和金属防锈的原理和措施。 能力目标：培养学生归纳、解决问题的能力； 情感目标：培养学生严谨的学习态度，激发学生学习的积极性。 【教学重难点】金属活动性的应用 【教学方法】问题探究、合作展示、点评归纳 【教学过程】 【PPT】展示课题及复习目标 【师】同学们，这节课我们来复习《金属及金属材料》先请同学们看本章的复习目标。 第一阶段：考点知识梳理 【师】1、根据大屏幕上的考点提示进行基础知识复习。 2、同桌之间互相提问。 3、每个知识点复习2-3分钟不等。 【生】：根据大屏幕填空。（其他同学补充或矫正） 第二阶段：对应知识点简单应用 【师】PPT展示针对考点的简单应用题目（1-12题） 看哪位同学做的又快又正确，完成的举手 【生】做题，完成后举手 【师】分别找三名学生起立，展示答案。（7题、10题答案不一样）分别请认为第7题选A、B的同学起来解释理由； 【生】合成材料又称人造材料，是人为地把不同物质经化学方法或聚合作用加工而成的材料，其特质与原料不同，如塑料、玻璃等。 【师】这位同学解释的非常好,同学们要注意概念的差别。 【师】请认为第10题选C的同学起来解释理由； 【生】以前我们做过类似的题，此类型题解题方法是，抓住中间物质，要么选它的单质，其它两种金属用它们的盐溶液；要么选中间金属的盐溶液，其它两种金属用它们的单质。 【师】对于此题中物质的活动性排序我们还可以选用什么样的物质？ 【生】Zn、FeCl2、Cu 第三阶段：中考典例分析 考点一：金属与酸的反应的有关计算 【师】我们一起来回想一下金属与酸反应需要用到的知识点： 1.等质量的金属与足量酸反应，产生氢气的量由多到少依次是：铝、镁、铁、锌。 2.足量的金属与等质量的酸反应，产生氢气的量相等。
第六章 金属电子论 1列出你所知道的几种金属—绝缘体相变的名称。 Wilson 转变，派尔斯转变，Mott 转变，安德森转变 2什么是由于无序而导致的安德逊（Anderson ）金属-绝缘体相变 改变无序度，使迁移率边的位置移动，就可能使费米面能级从位于定域态区域经过迁移率边进入扩展态区域使电导从非金属型转变成金属型，反之亦然，这类金属-绝缘体转变称为安德森转变。 3什么是派尔斯（Peierls ）金属-绝缘体相变 4描述固体中电子输运的Ｂoltzmann 方程和Ｋubo-Greenwood 公式各自的适用范围是什么 5什么是金属的剩余电阻，起因是什么 6利用费米子统计和自由电子气体模型说明低温下的电子比热满足T 线性关系。 0T K =时，自由电子气的总能量为：()()0,NE Ef E T N E dE ∞ =?，可以求出电子平均能量E 为：()22354B F F k T E E E π=+。其中第一项是基态的电子平均能量，第二项是热激发的能量，由此可得电子的比热为：e E C n T T γ?==?，222B F nk E πγ=。——电子比热系数。 7重费米系统、接触电势、安德森转变。 重费米系统： 接触电势：任意两个不同的导体A 和B 相接触，或以导线相联结时，就会带电并产生不同的电势V A 和V B ，称为接触电势。 8为什么金属电子自由程是有限的但又远远大于原子间距？
按照能带论，在严格周期性势场中，电子可以保持在一个本征态中，具有一定的平均速度，并不随时间改变，这相当于无限的自由程。实际自由程之所以是有限的，则是由于原子振动或其他原因致使晶体势场偏离周期场的结果。 9利用能带图定性说明主要金属－绝缘体转变类型 10在低温下金属钾的摩尔热容量的实验结果可写成 C= + mJ/mol?K，如果一个摩尔的金属钾有N =6×1023个电子， 求钾的费米温度T 。
金属工艺 第二章名词解释 1.疲劳断裂：在变动载荷的作用下，零件经过较长时间工作或多次应力循环后所发生的突然断裂现象。 2.拉伸曲线：拉伸过程中载荷（F）与试样的伸长量（△L)之间的关系，过程；弹性变形，塑性变形和断裂。☆P5 第三章名词解释 1.过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差。（△T=Tm-Tn) 第四章名词解释 铁碳合金相图☆P33——41 第五章名词解释 1.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，以缓慢的冷却速度（一般随炉冷却）进行冷却的热处理工艺。 2.正火：将钢件加热到Ac 3或Ac cm 以上30——50℃，保温适当的时间后，从炉中 取出在空气中冷却的热处理工艺。 3.淬火：将工件加热到Ac 3或Ac 1 以上30——50℃奥氏体化后，保温一定的时间， 然后以大于临界冷却速度冷却（一般为油冷或水冷），获得马氏体或（和）贝氏体组织的热处理工艺。 4.回火：工件淬硬后，重新加热到A 1 以下的某一温度，保温一段时间，然后冷却到室温的热处理工艺。 5.C曲线（过冷奥氏体等温转变曲线）：表示过冷奥氏体等温转变的温度，转变时间与转变产物及转变量（转变开始及终了）的关系曲线图。☆P47——48 第六章名词解释 1.冷脆：杂质元素（磷）使钢的塑性和韧性显著下降，并且温度愈低脆性愈严重。 2.热脆：当钢在热变形加工时，共晶体首先熔化，使钢的强度，韧性下降而产生脆性开裂。 3.孕育铸铁：经过孕育处理的灰铸铁☆P93 第十章名词解释 1.铸造：将熔融金属浇铸，压射或吸入铸型型腔中，待其凝固后而得到一定形状和性能的铸件。 2.浇注系统（浇道）：为了使熔融金属溶液顺利填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列通道。 第十一章名词解释 1.冷变形强化（加工硬化）：金属材料在冷塑性变形时，随着变形程度的增加，金属材料的强度和硬度提高，但塑性和韧性下降。 第十二章名词解释 1.手工电弧焊：用手工操作焊条进行焊接的一种电弧焊方法。 ☆各种金属焊接性能的比较P209——214. 第二章填空题 1.金属塑性的指标主要有断后伸长率和断面收缩率两种。 2.洛氏硬度的标尺有HRA,HRB,HRC三种。 3.常用测定硬度的方法有布氏硬度测试法，洛氏硬度测试法和维氏硬度测试法。
人教版2020年九年级下学期第五章金属和金属材料5-1金属材料 与金属资源的利用和保护 一、填空题 (★) 1 . 物理性质 一般都是_________体，有_________光泽，电和热的_________，有_________性，密度大，熔点高等。(★) 2 . 金属用途主要取决于金属的性质，同时要考虑：__________、__________、是否美观、使 用__________、废料___________、废料对环境的影响等。 (★) 3 . 定义：一种金属和另外一种（或几种）金属或非金属融合在一起具有金属特性的物质。说明：①合金属于__________物，各成分是__________。 ②形成合金的条件：一种成分的沸点__________低于另一成分的熔点。 (★) 4 . 生铁（含碳__________）和钢（含碳__________）是铁的两种合金。 (★) 5 . 合金和纯金属比较：颜色__________，熔点__________，机械性能好。 (★) 6 . 加工方式 淬火：处理后的金属__________改变形状。 回火：处理后的金属__________改变形状。 (★) 7 . ① ____ ；② ____ ；③ ____ ；④ ____ ；⑤ ____ ；⑥ ______ 。 (★★) 8 . 铁生锈及防护 ①铁锈主要成分为 __________ ，结构 __________ ，易 __________ 水→生锈后应 __________ 去锈。 ②铁生锈的实质：铁与 __________ 、 __________ 发生缓慢氧化。 ③探究铁生锈： ① ____ ；② ____ 。
《金属工艺学》复习题 一、填空题 第一章钢铁材料及热处理 1. 机械设计时常用和两种强度指标。 2．金属材料的力学性能主要有、、、等。3．工程上常用的硬度值有和。 4．Q235A是钢，其中“A”的含义是，235表示。5．45钢是钢，45表示含碳量为。 6．T8钢是钢，8表示含碳量为。 7．常见的金属晶胞结构有和。 8．铁碳合金在室温时的基本组织有、和三种。9．珠光体是和的机械混合物，其含碳量为。10．奥氏体只在存在，其晶格结构为，最大含碳量可达。11．钢的热处理一般可分为、、三个步骤。12，钢的热处理方法主要有、、、。13．回火可分为、、三种。 14．生产中常用的调质处理是加。 15．钢的表面热处理有和两类。 16． 1Cr18Ni9Ti是钢，其碳的质量分数是。 17．在Fe-Fe3C相图中，钢与铸铁分界点的含碳量为。 18．QT600-03为铸铁，其中的“600”的含义是。19．HT200为铸铁，其中的“200”的含义是。 第二章铸造 1．通常把铸造方法分为_________ 和__________ 两类. 2．特种铸造是除______ 以外的其他铸造方法的统称, 如_ __、______、______ 、_______等。 3．制造砂型和芯用的材料，分别称为_____和_______，统称为造型材料。4．为保证铸件质量，造型材料应有足够的________，和一定_____ 、_______、________等性能。 5．用__________和______制造型芯的过程叫造芯。 6．为填充型腔和冒口儿开设于铸型中的系列通道称为浇注系统，通常由_______ 、________ 、_________ 、__________组成。 7．砂型铸造的造型方法分为、两类。 第三章锻压 1．锻压是__ __和___的总称。 2．按锻造的加工方式不同，锻造可分为_______ 、___________ 两类。
第六章金属及合金的塑性变形和断裂 2）求出屈服载荷下的取向因子，作出取向因子和屈服应力的关系曲线，说明取向因子对屈服应力的影响。 答： 1）需临界临界分切应力的计算公式：τk=σs cosυcosλ，σs为屈服强度=屈服载荷/截面积 需要注意的是：在拉伸试验时，滑移面受大小相等，方向相反的一对轴向力的作用。当载荷与法线夹角υ为钝角时，则按υ的补角做余弦计算。 2）c osυcosλ称作取向因子，由表中σs和cosυcosλ的数值可以看出，随着取向因子的增大，屈服应力逐渐减小。cosυcosλ的最大值是υ、λ均为45度时，数值为0.5，此时σs为最小值，金属最易发生滑移，这种取向称为软取向。当外力与滑移面平行（υ=90°）或垂直（λ=90°）时，cosυcosλ为0，则无论τk数值如何，σs均为无穷大，表示晶体在此情况下根本无法滑移，这种取向称为硬取向。 6-2 画出铜晶体的一个晶胞，在晶胞上指出： 1）发生滑移的一个滑移面 2）在这一晶面上发生滑移的一个方向 3）滑移面上的原子密度与{001}等其他晶面相比有何差别 4）沿滑移方向的原子间距与其他方向有何差别。 答： 解答此题首先要知道铜在室温时的晶体结构是面心立方。 1）发生滑移的滑移面通常是晶体的密排面，也就是原子密度最大的晶面。在面心立方晶格中的密排面是{111}晶面。 2）发生滑移的滑移方向通常是晶体的密排方向，也就是原子密度最大的晶向，在{111}晶面中的密排方向<110>晶向。 3）{111}晶面的原子密度为原子密度最大的晶面，其值为2.3/a2，{001}晶面的原子密度为1.5/a2 4）滑移方向通常是晶体的密排方向，也就是原子密度高于其他晶向，原子排列紧密，原子间距小于其他晶向，其值为1.414/a。 6-3 假定有一铜单晶体，其表面恰好平行于晶体的（001）晶面，若在[001]晶向
第一章测试 1 【判断题】(10分) 伸长率的数值与试样尺寸有关，因而试验时应对所选定的试样尺寸作出规定，以便进行比较。 A. 错 B. 对 2 【判断题】(10分) 布氏硬度测试简单、压痕小。 A. 错 B. 对 3 【判断题】(10分) 疲劳断口由两部分组成，疲劳裂纹的产生及扩展区和最后断裂区。
A. 对 B. 错 4 【判断题】(10分) 冲击韧度在判别金属材料抵抗大能量冲击能力方面有一定的作用，但对小能量多次冲击不够准确。 A. 错 B. 对 5 【单选题】(10分) 判断韧性的依据是 A. 冲击韧 B.
布氏硬 C. 伸长率 D. 塑性 6 【单选题】(10分) 在金属的力学性能中，σb代表金属的 A. 弹性极限 B. 抗拉强度 C. 屈服强度 D. 疲劳强度 7 【单选题】(10分) 在金属的力学性能中，50HRC代表金属的
A. 维氏硬度 B. 布氏硬度 C. 断裂韧度 D. 洛氏硬度 8 【单选题】(10分) 引起疲劳断裂的应力很低，常常低于 A. 疲劳极限 B. 抗压强度 C. 弹性极限 D. 屈服极限
9 【多选题】(10分) 下列属于金属材料工艺性能的是 A. 焊接 B. 可锻性 C. 耐热性 D. 导电性 10 【多选题】(10分) 金属材料常用的塑性指标是 A. 伸长率 B. 冲击值 C.
断面收缩率 D. 可塑性 第二章测试 1 【判断题】(10分) 一般来说，同一成分的金属，晶粒愈细，其强度、硬度愈高，而且塑性和韧性也愈好。 A. 对 B. 错 2 【判断题】(10分) 共析钢等温转变时，等温温度越低，则珠光体层片间距越粗大 A. 对
第6章金属材料 一、学习指导 （一）内容提要 本章介绍钢的冶炼与分类；建筑钢材的主要技术性能；钢的组织与化学成分对其性能的影响；钢材的强化机理及强化方法；建筑钢材的分类、标准与选用；钢材的防护；铝合金与铜合金 （二）基本要求 1、了解钢的分类； 2、掌握钢的冶炼对钢材质量的影响；熟练掌握建筑钢材的技术性能（包括：抗拉性能、冲击韧性、耐疲劳性、硬度、冷弯性能、焊接性能、冷加工及热处理等）； 3、熟悉建筑钢材的强化机理及强化方法； 4、掌握钢材的化学成分对钢材性能的影响； 5、掌握土木工程中常用建筑钢材的分类、主要品种及其选用原则； 6、了解建筑钢材的晶体组织对钢材性质的影响； 7、熟悉钢材的锈蚀与防护方法以及钢材的防火。 （三）重、难点提示 1、重点提示：钢材的冶炼对钢材质量的影响；建筑钢材的主要技术性能：抗拉性能、冲击韧性、冷弯性能；化学成分对其性能的影响；钢材的强化机理及强化方法；建筑钢材的分类、主要品种、标准与选用。 2、难点提示：钢材的强化机理及强化方法；化学成分对其性能的影响。 二、习题 （一）判断题 1、钢材的屈强比越大，反映结构的安全性越高，但钢材的有效利用率越低。 （） 2、钢材的伸长率表明钢材的塑性变形能力，伸长率越大，钢材的塑性越好。（） 3、钢材在焊接时产生裂纹，原因之一是钢材中含磷较高所致。（） 4、建筑钢材的基本晶体组织是随着含碳质量分数的提高而珠光体增加渗碳体减少。（） 5、钢中含磷影响钢材的塑性变形能力，而含硫则影响钢材的冷脆性。（） 6、钢中N、O等杂质越多，越容易引起钢材的时效敏感性。（） 7、钢材冷拉是指在常温下将钢材拉断，且以伸长率作为性能指标。（） 8、某厂生产钢筋混凝土梁，配筋需用冷拉钢筋，但现有冷拉钢筋不够长，因此将此钢
《钢结构工程》练习题 1.下列哪一个不是钢结构的优点：（D ） A.结构轻 B.精度高 C.施工周期短 D.耐火性能好 2.熔点较高的金属宜采用的切割方法是（ D ） A.机械切割法 B.气割法C砂轮切割 D.等离子切割 3.下列哪一个不属于机械加工的内容（ D ） A.火焰矫正 B.手工矫正 C.机械矫正 D.冷脆矫正 4.钢结构拼装前的主要准备工作是：（ B ） A.检查剖口截面 B.测量放线 C.卡具、角钢的数量 D.施工流向 5.较厚的钢结构构件通常要开坡口，其目的不是：（ D ） A.提高焊接质量 B.使根部能够焊透 C.易于清楚熔渣 D.减小焊接热影响范围 6.下列哪一个不是钢结构工艺参数：（ C ） A.焊接电流 B.焊接层数 C.焊条类型 D.电弧电压 7.关于普通螺栓级别的说法正确的是（ A ） A.A级螺栓是精致螺栓 B.C级螺栓是精致螺栓 C.A、B级均为精致螺栓 D.B级螺栓为半粗质螺栓 8.下列哪一个不是高强螺栓的连接形式（ C ） A.承压连接 B.张拉连接 C.紧固连接 D.摩擦连接 9.高强螺栓与普通螺栓之间的主要区别是：（ A ） A.是否抗剪 B.抗腐蚀性好 C.耐火性好 D.是否铆接 10. 螺栓紧固时必须从中心开始施拧，同时还要求：（ B ） A.不对称施拧 B.对称施拧 C.先松后紧施拧 D.强力一次施拧 11.检查核对钢结构材料，在材料上划出切割、铣、刨、制孔等加工位置，打冲孔，标出零件编号等的操作是（ C ）。 A.放样 B.制孔 C.号料 D.边缘加工 12.钢结构焊缝缺陷通常分为六类，弧坑缩孔属于（A ）这一类缺陷。 A.孔穴 B.固体夹渣 C.未熔合、未焊透 D.形状缺陷 13.普通螺栓孔成孔的方法是（C ）。 A.气割扩孔 B.气割成型 C.钻孔成型 D.气焊成型 14.钢结构安装采用普通螺栓连接时，对于精制螺栓（A 、B 级螺栓），螺栓孔必须是( A ）。 A . 1 类孔 B . II类孔 C.III类孔 D .IV类孔 15.钢结构采用普通螺栓连接紧固时，紧固次序应（A ）。 A .从中间开始，对称向两边进行 B .从两端开始，对称向中间进行 C ．从一端依次向另一端进行 D .根据螺栓受力情况而定 16.高强度螺栓的连接形式中，( A ）是目前广泛采用的基本连接形式。 A．摩擦连接 B.张拉连接 C.承压连接 D.抗剪连接16..钢结构的环境温度应符合涂料产品说明书的规定，说明书如无规定时，环境温度应在（ B ）之间。 A.0~38C° B.5~38C° C.20~40C° D.5~40C° 17.钢结构涂装后4h内，应保护免受（C）。 A.冻融 B.风吹 C.雨淋 D.日晒 18..钢结构的主要焊接方法有（ C ）。
第六章 自由电子论和电子的输运性质 6-1电子气的费米能和热容量 自由电子气(自由电子费米气体)：自由的、无相互作用的 、遵从泡利原理的电子气。 一 费米能量 1.模型(索末菲) (1)金属中的价电子彼此之间无相互作用； (2)金属内部势场为恒定势场(价电子各自在势能等于平均势能的势场中运动)； (3)价电子速度服从费米—狄拉克分布。 2.费米分布函数 在热平衡时，能量为E 的状态被电子占据的概率是 1 e 1)(B F )(+= -T k E E E f E F ---费米能级(等于这个系统中电子的化学势)，它的意义是在体积不变的条件下，系统增加一个电子所需的自由能。它是温度T 和晶体自由电子总数N 的函数。 随着T 的增加，f (E )发生变化的能量范围变宽，但在任何情况下，此能量范围约在E F 附近±k B T 范围内。 3.费米面 0.a =T ?? ? ??>=<<=F F F 01 )(E E E E E E E f 陡变0 .b ≠T ? ????>>=<<=F F F 0211)(E E E E E E E f
E=EF 的等能面称为费米面。 在绝对零度时，费米面以内的状态都被电子占据，球外没有电子。 T ≠0时，费米球面的半径k F 比绝对零度时费米面半径小，此时费米面以内能量离EF 约k B T 范围的能级上的电子被激发到EF 之上约k B T 范围的能级。 4.求EF 的表达式 E~E+dE 间的电子状态数：E E N )d ( E~E+dE 间的电子数：E E N E f )d ()( 系统总的电子数：? ∞ =０ E E N E f N )d ()( 分两种情况讨论： (1)在T=0K 时，上式变成：? = 0)d (F E E E N N ０ 将自由电子密度N(E)=CE 1/2代入得： () 2 30 2 103 2d ? ==F E F E C E CE N ０ 其中2 3222π2?? ? ??= m V C c () 2 30 2 3222π232F E m V N ?? ? ??= 令n=N/V ，代表系统的价电子浓度
2019-2020学年度第六章金属测试题 可能用到的相对原子质量：C—12 O—16 H—1 Zn—65 Fe—56 一、选择题（本题包括20小题，每小题2分，共40分，每小题有四个选项，其中只有一个选项符合题意。） 1.下列应用在高铁列车上的材料，不属于金属材料的是（） A.不锈钢 B.玻璃 C.铝合金 D.铜线 2.下列有关金属和金属材料的说法不正确的是（） A.不锈钢的抗腐蚀性强，可用来制作炊具、医疗器械 B.黄铜属于合金，它的硬度比铜小 C.铁的导热性好，可以制成锅 D.铝表面易形成致密的氧化膜，可阻止铝进一步被氧化 3.下列关于金属利用的说法错误的是（） A.用铝制高压电线 B.用钨制灯丝 C.用纯铁制机床底座 D.用铝粉制防锈漆 4.下列说法正确的是（） A.铁在潮湿的空气中容易生锈 B.金属的活动性：Zn＞Ag＞Cu C.合金属于纯净物 D.铝是地壳中含量最多的元素 5.新农村建设如火如荼，许多村庄道路两侧安装了太阳能路灯，关于太阳能路灯所用材料的叙述不正确的是（） A.铝合金灯柱属于金属材料 B.透明的塑料灯罩属于有机合成高分子材料 C.灯泡中填充氮气做保护气 D.硅电池板中的硅元素是地壳中含量最多的金属元素 6.下列有关合金的说法正确的是（） A.一般来说，合金的硬度比其纯金属大 B.一般来说，合金的熔点比其纯金属高 C.合金的性能都比纯金属好 D.合金是只由金属熔合而成的混合物 7.下表是一些金属熔点的数据： 金属锡铅铋镉 熔点/ 231.9 327.5 271.3 320.9 日常所用保险丝由铋、铅、锡、镉等金属组成，其熔点约为( ) A.300-320℃ B.230-250℃ C.60-80℃ D.20-40℃ 8.下列对金属和金属材料的认识中，错误的是（）
第六章 金属电子论 思 考 题 1.如何理解电子分布函数)(E f 的物理意义是: 能量为E 的一个量子态被电子所占据的平均几率? [解答] 金属中的价电子遵从费密-狄拉克统计分布, 温度为T 时, 分布在能级E 上的电子数目 1/)(+=-T k E E B F e g n , g 为简并度, 即能级E 包含的量子态数目. 显然, 电子分布函数 11)(/)(+=-T k E E B F e E f 是温度T 时, 能级E 的一个量子态上平均分布的电子数. 因为一个量子态最多由一个电子所占据, 所以)(E f 的物理意义又可表述为: 能量为E 的一个量子态被电子所占据的平均几率. 2.绝对零度时, 价电子与晶格是否交换能量? [解答] 晶格的振动形成格波，价电子与晶格交换能量，实际是价电子与格波交换能量. 格波的能量子称为声子, 价电子与格波交换能量可视为价电子与声子交换能量. 频率为i ω的格波的声子数 11/-=T k i B i e n ω . 从上式可以看出, 绝对零度时, 任何频率的格波的声子全都消失. 因此, 绝对零度时, 价电子与晶格不再交换能量. 3.你是如何理解绝对零度时和常温下电子的平均动能十分相近这一点的? [解答] 自由电子论只考虑电子的动能. 在绝对零度时, 金属中的自由(价)电子, 分布在费密能级及其以下的能级上, 即分布在一个费密球内. 在常温下, 费密球内部离费密面远的状态全被电子占据, 这些电子从格波获取的能量不足以使其跃迁到费密面附近或以外的空状态上, 能够发生能态跃迁的仅是费密面附近的少数电子, 而绝大多数电子的能态不会改变. 也就是说, 常温下电子的平均动能与绝对零度时的平均动能一定十分相近. 4.晶体膨胀时, 费密能级如何变化? [解答] 费密能级 3 /222 0)3(2πn m E F =, 其中n 是单位体积内的价电子数目. 晶体膨胀时, 体积变大, 电子数目不变, n 变小, 费密能级降低. 5.为什么温度升高, 费密能反而降低? [解答] 当0≠T 时, 有一半量子态被电子所占据的能级即是费密能级. 温度升高, 费密面附近的电子从格波获取的能量就越大, 跃迁到费密面以外的电子就越多, 原来有一半量子态被电子所占据的能级上的电子就少于一半, 有一半量子态被电子所占据的能级必定降低. 也就是说, 温度升高, 费密能反而降低. 6.为什么价电子的浓度越大, 价电子的平均动能就越大? [解答] 由于绝对零度时和常温下电子的平均动能十分相近，我们讨论绝对零度时电子的平均动能与电子浓度的关系. 价电子的浓度越大价电子的平均动能就越大, 这是金属中的价电子遵从费密-狄拉克统计分布的必然结果. 在绝对零度时, 电子不可能都处于最低能级上, 而是在费密球中均匀分布. 由式
第一部分章节习题 第一章金属的力学性能 一、填空题 1、金属工艺学是研究工程上常用材料性能和___________的一门综合性的技术基础课。 2、金属材料的性能可分为两大类：一类叫_____________，反映材料在使用过程中表现出来的特性， 另一类叫__________，反映材料在加工过程中表现出来的特性。 3、金属在力作用下所显示与弹性和非弹性反应相关或涉及力—应变关系的性能，叫做金属________。 4、金属抵抗永久变形和断裂的能力称为强度，常用的强度判断依据是__________、___________等。 5、断裂前金属发生不可逆永久变形的能力成为塑性，常用的塑性判断依据是________和_________。 6、常用的硬度表示方法有__________、___________和维氏硬度。 二、单项选择题 7、下列不是金属力学性能的是（） A、强度 B、硬度 C、韧性 D、压力加工性能 8、根据拉伸实验过程中拉伸实验力和伸长量关系，画出的力——伸长曲线（拉伸图）可以确定出金 属的（） A、强度和硬度 B、强度和塑性 C、强度和韧性 D、塑性和韧性 9、试样拉断前所承受的最大标称拉应力为（） A、抗压强度 B、屈服强度 C、疲劳强度 D、抗拉强度 10、拉伸实验中，试样所受的力为（） A、冲击 B、多次冲击 C、交变载荷 D、静态力 11、属于材料物理性能的是（） A、强度 B、硬度 C、热膨胀性 D、耐腐蚀性 12、常用的塑性判断依据是（） A、断后伸长率和断面收缩率 B、塑性和韧性 C、断面收缩率和塑性 D、断后伸长率和塑性 13、工程上所用的材料，一般要求其屈强比（） A、越大越好 B、越小越好 C、大些，但不可过大 D、小些，但不可过小 14、工程上一般规定，塑性材料的δ为（） A、≥1% B、≥5% C、≥10% D、≥15% 15、适于测试硬质合金、表面淬火刚及薄片金属的硬度的测试方法是（） A、布氏硬度 B、洛氏硬度 C、维氏硬度 D、以上方法都可以 16、不宜用于成品与表面薄层硬度测试方法（） A、布氏硬度 B、洛氏硬度 C、维氏硬度 D、以上方法都不宜 17、用金刚石圆锥体作为压头可以用来测试（） A、布氏硬度 B、洛氏硬度 C、维氏硬度 D、以上都可以 18、金属的韧性通常随加载速度提高、温度降低、应力集中程度加剧而（） A、变好 B、变差 C、无影响 D、难以判断 19、判断韧性的依据是（） A、强度和塑性 B、冲击韧度和塑性 C、冲击韧度和多冲抗力 D、冲击韧度和强度 20、金属疲劳的判断依据是（） A、强度 B、塑性 C、抗拉强度 D、疲劳强度 21、材料的冲击韧度越大，其韧性就（） A、越好 B、越差 C、无影响 D、难以确定
Chapter 6 Metallic Materials 1.名词解释：Explain the concepts: 1）黑色金属: 指铁、铬、锰金属及其合金，以铁及铁合金为主。Blank metals: refers to Fe, Cr, Mn and their alloys, mainly are Fe and its alloy. 2）有色金属：除铁、铬、锰以外的金属成为有色金属。Non-ferrous metals: refers to metals except iron, chromium, manganese and their alloys. 3）奥氏体：碳溶解在γ－Fe中的间隙固溶体，它仍保持γ－Fe的面心立方晶格，晶界比较直，呈规则多边形。Austenite: interstitial solid solution formed by carbon dissolves in γ-Fe, it remains face-centered cubic lattice of γ-Fe, the grain boundary is relatively straight, and is regular polygon. 4）马氏体：碳在α－Fe中的过饱和固溶体，晶体结构为体心四方结构，中高碳钢中加速冷却通常能够得到这种组织。Martensite: supersaturated solid solution formed by the carbon dissolves in α-Fe, the crystal structure is body-centered tetragonal structure, it can be obtained by accelerated cooling the high-carbon steel. 5）超耐热合金：在700～1200℃高温下能长时间保持所需力学性能，具抗氧化、抗腐蚀能力，且能满意工作的金属材料。Super heat-resistant alloys: materials that can maintain the required mechanical properties at high temperature of 700 to 1200 ℃ for a long time. They are antioxidant, corrosion resistant and can work satisfactory. 6）金属固溶体：指一种溶质元素（金属或非金属）原子溶解到另一种溶剂金属元素（较大量的）的晶体中形成的一种均匀的固态溶液。Metal solid solutions: refers to a homogeneous solid solution that formed by a solute elements (metal or nonmetal) atoms dissolve into a solvent metal element (relatively large). 7）金属间化合物：指金属和金属之间，类金属和金属原子之间以共价键形式结合生成的化合物，具有不同于其组成元素的长程有序晶体结构和金属基本特性。Intermetallic compounds: refers to compounds that formed between the metal and the metal atoms by covalent binding. They have basic characteristics of metal and long-range ordered crystal structure. 2.简述形状记忆合金原理。Describe the principle of shape memory alloys. 答：形状记忆合金是指具有一定初始形状的材料经形变并固定成另一形状后，通过热、光、电等物理刺激或化学刺激的处理又可恢复成初始形状的合金。其形状记忆效应源于某些特殊
第六章金属结构工程 一、说明 （一）本章包括：钢网架，钢屋架及钢桁架，钢柱，钢梁，钢板楼板及墙板，钢构件，金属制品，金属结构探伤，金属结构现场除锈及其他9节共101个子目。（二）金属结构构件均以工厂制品为准编制，单价中已包括加工损耗和加工厂至安装地点的运输费用。 （三）定额中钢材是按照Q235B考虑，设计与定额材质不同时，构件价格可进行换算。 （四）各种钢构件（除网架外）安装均按刚接与铰接综合考虑，执行中不得调整。（五）单榀重量≤1t的钢屋架执行轻钢屋架定额子目，单榀重量＞1t的钢屋架执行桁架定额子目；建筑物间的架空通廊执行钢桥架定额子目。 （六）实腹钢柱（梁）、空腹钢柱（梁）、型钢混凝土组合结构钢柱（梁）的相关说明： 1．实腹钢柱（梁）是指H形，T形，L形，十字形，组合形等。 2．空腹钢柱（梁）是指箱形，多边形，格构形等。 3．型钢混凝土组合结构钢柱（梁）形式包括H形，O形，箱形，十字形，组合形等。 （七）金属构件安装定额子目中除另有说明外均不包含工程永久性高强螺栓连接副、机制螺栓、销轴等紧固连接件，发生时材料费另行计算。 （八）螺栓球节点网架中的球节点、锥头、封板、杆件及与杆件连接的高强螺栓、顶丝已包括在网架的构件价格中。 （九）型钢混凝土内钢柱（梁）、压型钢板楼板等构件中不包括栓钉，栓钉另行计算执行相应定额子目。 （十）钢网架、钢屋架、钢桁架、钢桥架等大型构件需要现场拼装时，除执行相应的安装子目外，还应执行现场拼装定额子目。 （十一）埋人式（或与预埋件焊接）钢筋踏棍安装套用零星钢构件定额子目。（十二）定额中金属构件安装均按建筑物跨内吊装考虑，若需跨外吊装时，按相应定额综合工日乘以系数1.15。
第五章金属及合金的塑性变形与断裂一名词解释 固溶强化，应变时效，孪生，临界分切应力，变形织构 固溶强化：固溶体中的溶质原子溶入基体金属后使合金变形抗力提高，应力－应变曲线升高，塑性下降的现象； 应变时效：具有屈服现象的金属材料在受到拉伸等变形发生屈服后，在室温停留或低温加热后重新拉伸又出现屈服效应的情况； 孪生：金属塑性变形的重要方式。晶体在切应力作用下一部分晶体沿着一定的晶面（孪晶面）和一定的晶向（孪生方向）相对于另外一部分晶体作均匀的切变，使相邻两部分的晶体取向不同，以孪晶面为对称面形成镜像对称，孪晶面的两边的晶体部分称为孪晶。形成孪晶的过程称为孪生； 临界分切应力：金属晶体在变形中受到外力使某个滑移系启动发生滑移的最小
分切应力； 变形织构：多晶体中位向不同的晶粒经过塑性变形后晶粒取向变成大体一致，形成晶粒的择优取向，择优取向后的晶体结构称为变形织构，织构在变形中产生，称为变形织构。 二填空题 1．从刃型位错的结构模型分析，滑移的 移面为{111}，滑移系方向为<110>，构成12 个滑移系。P166. 3. 加工硬化现象是指随变形度的增 大，金属强度和硬度显著 提高而塑性和韧性显著下降的现象 ，加工硬化的结果，使金属对塑性变形的抗力增大，造成加工硬化的
根本原因是位错密度提高，变形抗 力增大。 4．影响多晶体塑性变形的两个主要因素是晶界、晶格位向差。 5．金属塑性变形的基本方式是滑移和孪生，冷变形后金属的 强度增大，塑性降低。6．常温下使用的金属材料以细小晶粒为好，而高温下使用的金属材 料以粗一些晶粒为好。对于在高温下工作的金属材料，晶粒应粗一些。因为在高温下原子沿晶界 的扩散比晶内快，晶界对变形的阻 力大为减弱而致 7．内应力可分为宏观内应力、微观内应力、点阵畸变三种。 三判断题 1．晶体滑移所需的临界分切应力实测值比理论值小得多。（√） 2 在体心立方晶格中，滑移面为｛111｝×6，滑移方向为〈110〉×2，所以其滑
第六章金属结构工程 说明 一、金属结构制作、安装。 1.本定额适用于金属构件采用现场制作或施工企业附属加工厂制作的情况。 2.构件制作项目中钢材按钢号Q235编制，构件制作设计使用的钢材强度等级、型材组成比例与定额中不同时，可按设计图纸进行调整；配套焊材单价相应调整，用量不变。 3.本定额构件制作项目中钢材损耗率为8％，包括了切割和制作损耗。 4.构件制作项目已包括加工厂预装配所需的人工、材料、机械台班用量及预拼装平台摊销费用。 5.钢网架制作、安装项目按平面网格结构编制，如设计为筒壳、球壳及其他曲面结构的，其制作项目人工、机械乘以系数1.3，安装项目人工、机械乘以系数1.2。 6.钢桁架制作、安装项目按直线型桁架编制，如设计为曲线、折线型桁架，其制作项目人工、机械乘以系数1.3，安装项目人工、机械乘以系数1.2。 7.构件制作项目中焊接H型钢构件均按钢板加工焊接编制，如实际采用成品H型钢的，主材按成品价格进行换算，人工、
机械及除主材外的其他材料乘以系数0.6。 8.定额中圆(方)钢管构件按成品钢管编制，如实际采用钢板加工而成的，主材价格调整，加工费用另计。 9.构件制作按构件种类及截面形式不同套用相应项目，构件安装按构件种类及质量不同套用相应项目，构件安装项目中的质量指按设计图纸所确定的构件单元质量。 10.轻钢屋架是指单榀质量在1t以内，且用角钢或圆钢、管材作为支撑、拉杆的钢屋架。 11.实腹钢柱(梁)是指H形、箱形、T形、L形、十字形等，空腹钢柱是指格构形等。 12.制动梁、制动板、车挡套用钢吊车梁相应项目。 13.柱间、梁间、屋架间的H形或箱形支撑，套相应的钢柱或钢梁制作、安装项目；墙架柱、墙架梁和相配套连接杆件套用钢墙架相应项目。 14.型钢混凝土组合结构中的钢构件套用本章相应的项目，制作项目人工、机械乘以系数1.15。 15.钢栏杆(钢护栏)定额适用于钢楼梯、钢平台及钢走道板等与金属结构相连的栏杆，其他部位的栏杆、扶手应套用装饰工程计价定额“第六章其他装饰工程”相应项目。 16.基坑围护中的格构柱套用本章相应项目，其中制作项目(除主材外)乘以系数0.7，安装项目乘以系数0.5。 17.单件质量在25kg以内的加工铁件套用本章定额中的零星构件。需埋入混凝土中的铁件及螺栓套用本定额第五章混凝土及钢筋混凝土工程相应项目。
金属工艺学课程教学大纲 英文名称：Metallurgical Technology 课程编码：01110230 学时：32 学分：2 课程性质：学科基础课课程类别：理论课 先修课程：高等数学、金工实习、机械制图 开课学期：第四学期或第五学期 适用专业：石油工程、工业工程、金属材料工程、无机非金属材料工程 一、课程的性质及任务： 本课程是高等学校本科工业工程专业的学科基础课，主要研究常用机械零件的坯料制造、结构工艺、加工方法和加工工艺。通过本课程的学习使学生具备零件毛坯制造及机械加工工艺知识，为后续相关课程学习、课程设计和毕业设计等提供工艺理论支持。 二、教学目标与要求 本课程学习与金工实习联系密切，通过本课程的学习，根据所加工零件的性能要求，具有选择零件毛坯的制造方法和制定制造结构工艺的初步能力，具有选择零件毛坯的加工方法及制定加工工艺的初步能力。 三、课程内容及学习方法： 第一章铸造 [教学目的与要求]： 通过本章节的讲授，使学习者了解铸造的优缺点及其应用，能够对零件毛坯进行铸造工艺分析。了解合金的铸造性能对铸件质量的影响，掌握缩孔及缩松的预防措施，理解铸造应力和变形的产生及危害，掌握砂型铸造，了解特种铸造的特点及应用。 [本章主要内容]： 1.1 铸造工艺基础 1.2 常用合金铸件的生产 1.3 砂型铸造 1.4 特种铸造 1.5 铸件结构设计 [本章重点]： 1．铸件的凝固与收缩 2．铸造内应力、变形和裂纹 3．铸件质量控制 4．造型方法 5．浇注位置和分型面选择
6．铸件结构设计 [本章难点]： 1．铸件的凝固与收缩 2．铸造内应力、变形和裂纹 3．浇注位置和分型面选择 第二章金属压力加工 [教学目的与要求]： 通过本章节的讲授，使学习者能够理解金属塑性变形的实质，理解金属塑性变形对金属组织和性能的影响，了解锻造方法特点及工艺，了解板料冲压的特点及应用。 [本章主要内容]： 2.1 金属的塑性变形 2.2 锻造 2.3 板料冲压 2.4 特种压力加工方法简介 [本章重点]： 1．塑性变形对金属组织和性能的影响 2．自由锻和模锻 3．锻造工艺规程制定 4．锻件结构的工艺性 5．板料冲压的分离工序 6．板料冲压的变形工序 [本章难点]： 1．塑性变形对金属组织和性能的影响 2．锻造工艺规程制定 3．板料冲压分离和变形工序 第三章焊接 [教学目的与要求]： 通过本章节的讲授，使学习者了解焊接的概念及电弧的结构，理解焊接接头的组织与性能，了解焊接应力与变形，了解电焊条的组成、作用、种类及选用原则，了解常用的焊接方法及特点。[本章主要内容]： 3.1 电弧焊 3.2 其他常用焊接方法 3.3 常用金属材料的焊接 3.4 焊接结构设计 [本章重点]： 1．焊接接头的组织与性能 2．焊接应力与变形 3．电焊条的选用原则