第1章工程材料
一、判断题
1．冲击韧性就是试样断口处单位面积所消耗的功。（√）
2．一般来说，金属材料的强度越高，则其冲击韧性越低。（√）
3．一般来说，材料的硬度越高，耐磨性越好。（√）
4．HBW是洛氏硬度的硬度代号。（×）
5．金属材料的使用性能包括力学性能、铸造性能。（×）
6．硬度试验中，布氏硬度测量压痕的深度。（×）
7．硬度试验中，洛氏硬度测量试样表面压痕直径大小。（×）
8．断后伸长率和断面收缩率越大，表示材料的塑性越好。（√）
9．布氏硬度用于测量淬火后零件的硬度。（×）
10．洛氏硬度用于测量退火后零件的硬度。（×）
11．晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。（√）
12．理想晶体的内部都或多或少地存在有各种晶体缺陷。（×）
13．室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越低。（×）
14．纯金属结晶时形核率随过冷度的增大而不断增加。（×）
15．金属型浇注比砂型浇注得到的铸件晶粒粗大。（×）
16．铸成薄壁件与铸成厚壁件晶粒粗大。（×）
17．厚大铸件的表面部分与中心部分晶粒粗大。（×）
18．α-Fe属于面心立方晶格晶格类型。（×）
19．金属Cu、Al都是面心立方晶格。（√）
20．金属实际结晶温度小于理论结晶温度。（√）
21．在铁碳合金平衡结晶过程中，只有成分为0.77%C的合金才能发生共析反应。（×）22．一般来说，金属中的固溶体塑性较好，而金属间化合物的硬度较高。（√）
23．铁素体和奥氏体都是碳在α-Fe中的间隙固溶体。（×）
24．奥氏体是硬度较低、塑性较高的组织，适用于压力加工成形。（√）
25．渗碳体是硬而脆的相。（√）
26．铁和碳以化合物形式组成的组织称为莱氏体。（×）
27．铁素体是固溶体，有固溶强化现象，所以性能为硬而脆。（×）
28．钢铆钉一般用高碳钢制作。（×）
29．金属在固态下由于温度的改变而发生晶格类型转变的现象，称为同素异构转变。（√）30．纯铁在770℃时发生同素异构转变。（×）
31．表面淬火既能改变钢的表面化学成分，也能改善心部的组织与性能。（×）
32．共析钢加热奥氏体后，冷却时所形成的组织主要取决于钢的加热温度。（×）
33．低碳钢或高碳钢件为便于进行机械加工，可预先进行球化退火。（×）
34．在退火状态，45钢比20钢的强度和硬度都高。（√）
35．正火的冷却速度比退火快，得到的组织细、强度、硬度高。（√）
36．球化退火主要用于过共析成分的碳钢和合金钢。（√）
37．淬火钢重新加热到Ac1点以上某一温度，保温、空冷称为回火。（×）
38．表面淬火和化学热处理都能改变钢的表面成分和组织。（×）
39．渗碳钢渗碳后不需要进行淬火处理。（×）
40．淬火+低温回火称调质。（×）
41．Q275与Q295均是碳素结构钢。（×）
＜0.45%为中碳钢。（×）
42．
c
43．45Mn钢是合金结构钢。（×）
44．钢中合金元素越多，则淬火后硬度越高。（×）
45．08F是优质碳素结构钢。（√）
46．所有合金元素都能提高钢的淬透性。（×）
47．制造手用锯条应选用T12钢淬火+低温回火。（√）
48．T8与20MnVB相比，淬硬性和淬透性都较低。（×）
49．Cr12钢是一种不锈钢。（×）
50．在不锈钢中，随着钢的碳的的质量分数增加，耐腐蚀性能增加。（×）
51．可锻铸铁在高温时可以进行锻造加工。（×）
52．普通灰铸铁通过球化退火可变成球墨铸铁。（×）
53．铸铁的减震性比钢好。（√）
54．灰铸铁中的碳，主要以渗碳体形式存在。（×）
55．蠕墨铸铁牌号以RuT表示。（√）
56．当铝合金加热到α相区，保温后在水中快速冷却，其强度和硬度并没有明显升高，而塑性却得到改善，这种热处理称为固溶热处理。（√）
57．固溶处理后铝合金的强度和硬度随时间而发生显著提高的现象，称为时效强化或沉淀硬化。
（√）
58．铝合金在不同温度下进行人工时效时，其效果也不同。（√）
59．普通黄铜是由铜与锌组成的二元合金。（√）
60．普通黄铜有单相黄铜和双相黄铜之分。（√）
二、单项选择题
1．布氏硬度值用＿ A 表示。
A. HBW
B. HBS
C. HRA
D. HRC
2．最合适用HRC来表示其硬度值的材料是＿C。
A.铝合金
B.铜合金
C.淬火钢
D.调质钢
3．在图纸上出现以下几种硬度技术条件的标注，其中＿ B 是正确的。
A．500HBS B.230HBW C.12～15HRC D.799HV
4．耐蚀性是金属材料的 C 。
A.力学性能
B.物理性能
C.化学性能
5．布氏硬度测量压痕的 A 。
A.直径
B.深度
C.对角线长度
6. 强度、塑性测量 A 在特制的标准试样上进行。
A.需要
B.不需要
7.强度是金属材料的 A 。
A.力学性能
B.物理性能
C.化学性能
8．塑性是指金属材料在静载荷作用于下，产生 B 而不破坏的能力。
A.弹性变形
B.塑性变形
9.HV是 D 的硬度代号。
A.布氏硬度
B.洛氏硬度
C.肖氏硬度
D.维氏硬度
10．洛氏硬度值用＿D表示。
A. HBW
B. HBS
C. HV
D. HRC
11．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
12．金属随温度的改变，由一种晶格类型转变为另一种晶格类型的过程，称为＿C转变。
A．物理 B．化学 C．同素异构
13．α-Fe和γ-Fe分别属于＿B晶格类型。
A.面心立方晶格和体心立方晶格
B.体心立方晶格和面心立方晶格
C.均为面心立方晶格
D.体心立方晶格
14．金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将 A 。
A．越低 B.越高 C.越接近理论结晶温度 D.不受影响
15．为细化晶粒，可采用 C 。
A．快速浇注 B.低温浇注 C.加变质剂 D.以砂型代金属型
16．金属实际结晶温度 C 理论结晶温度。
A.高于
B.等于
C. 小于
17．金属Cu的晶体结构是 B 。
A.体心立方晶体结构
B. 面心立方晶体结构
C.密排立方晶体结构
18．在体心立方晶体结构中，晶胞中的原子数为 A 个。
A.2
B. 4
C.6
19．铁素体的晶体结构为 A 。
A.体心立方晶体结构
B. 面心立方晶体结构
C.密排立方晶体结构
20．奥氏体的晶体结构为 B 。
A.体心立方晶体结构
B. 面心立方晶体结构
C.密排立方晶体结构
21．金属间化合物的特点是＿D。
A．溶点高，硬度低 B.熔点低，硬度高
B．熔点低，硬度低 D.熔点高，硬度高
22．在铁碳合金相图中，发生共析转变后组织为 A 。
A．珠光体 B. 奥氏体 C.莱氏体 D. 铁素体
23．奥氏体是碳在＿A固溶体。
A．Y-Fe中的间隙 B. α-Fe中的间隙 C.α-Fe中的有限 D．Y-Fe中的无限
24．铁素体的力学性能特点是＿C。
A.强度高，塑性好，硬度低
B.强度低，塑性差，硬度低
C.强度低，塑性好，硬度低
D.强度高，塑性好，硬度高
25．渗碳体的力学性能特点是＿ B 。
A．硬而韧 B.硬而脆 C.软而韧 D.软而脆
26．具有共晶反应的二元合金，其中共晶成分的＿ A 性能好。
A．铸造 B.锻造 C.焊接 D.热处理
27．钢铆钉一般用 C 制作。
A．高碳钢 B.中碳钢 C.低碳钢 D.铸钢
28．碳钢中的Fe
C是 A 。
3
A．金属化合物 B.间隙固溶体 C.置换固溶体 D. 纯金属
29．铁素体和渗碳体组成的机械混合物称为 A 。
A．珠光体 B. 奥氏体 C.莱氏体 D. 铁素体
30．在简化铁碳平衡图中，ECF线是 A 线。
A.共晶线
B. 共析线
C.溶解度曲线
D.液相线
31．为使低碳钢便于机械加工，常预先进行＿ B 。
A.淬火
B.正火
C.球化退火
D.回火
32．为使高碳钢便于机械加工，常预先进行＿C 。
A.淬火
B.表面处理
C.球化退火
D.回火
33．完全退火适用于＿ A 。
A.亚共析钢
B.共析钢
C.过共析钢
34．为使65钢具有高的弹性，应进行＿B 。
A.淬火+低温回火
B. 淬火+中温回火
C. 淬火+高温回火
D.直接油冷
35．为使T8钢得到回火马氏体，应进行＿ A 。
A.淬火+低温回火
B. 淬火+中温回火
C. 淬火+高温回火
D.直接油冷
36．用低碳钢制造在工作中受较大冲击载荷和表面磨损较大零件，应采用＿B 表面热处理。
A.表面淬火
B.渗碳
C.氮化
D.氮化离子
37．为提高切削加工性能，45钢应采用 A 热处理工艺。
A.完全退火
B.球化退火
C.回火
D.淬火＋低温回火
38．为提高切削加工性能，T10钢应采用 B 热处理工艺。
A.完全退火
B.球化退火
C.回火
D.淬火＋低温回火
39．为提高钢的强度和硬度GCr15钢应采用 D 热处理工艺。
A.完全退火
B.球化退火
C.正火
D.淬火＋低温回火
40．低碳钢和低碳合金钢，经过表面渗碳后，再进行 A 。
A.淬火+低温回火
B.回火
C.淬火+中温回火
D. 调质
41．制造手用锯条应选用＿ A 。
A．T12钢淬火+低温回火 B．Cr12MoV钢淬火+低温回火 C．65钢淬火+低温回火
42．汽车、拖拉机齿轮要求表面高耐磨性，心部有良好的强韧性，应选用＿A 。
A．20CrMnTi钢渗碳淬火+低温回火 B.40Cr钢淬火+高温回火 C.55钢渗碳+淬火
43．60Si2Mn板簧的热处理工艺是＿B 。
A．淬火+低温回火 B.淬火+中温回火 C.淬火+高温回火 D.再结晶退火 44．一般机床主轴宜采用以下那种材料 D 。
A.W18Cr4V
B.HT300
C.YG3
D. 40
45．在下列刀具材料中，硬质合金材料牌号是 C 。
A.W18Cr4V
B.T8
C.YG3
46．在下列刀具材料中，滚齿刀材料牌号是 A 。
A.W18Cr4V
B.T8
C.YG3
47．滚动轴承钢的牌号为 C ；
A.T12
B. T8A
C.GCr15
D.20CrMnTi
48．现需制造一汽车传动齿轮，要求表面具有高的硬度、耐磨性和高的接触疲劳强度，心部具有良好韧性，应采用以下哪种材料及工艺： C 。
A.T10钢经淬火+低温回火；
B.45钢经调质处理；
C.20钢经渗碳+淬火+低温回火。
49．要制造直接25mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合力学性能，应选用＿B 。
A．45钢正火处理 B.40钢调质处理 C.60Si2Mn钢淬火和中温回火
50．汽轮机叶片的材料应选用＿ A 。
A．1Cr13 B.40Cr C.65Mn D.W18Cr4V
51．固溶处理后铝合金的强度和硬度随时间而 B 。
A．不变 B．增大 C．减小
52．普通黄铜由 A 组成的二元合金。
A．铜与锌 B．铁与碳 C．铜与镍 D．铜与锡
53．固溶处理后铝合金的强度和硬度随时间而发生显著提高的现象，称为 A 。
A．时效强化 B．固溶强化 C．淬火强化 D．水韧处理
54．机床导轨用灰铸铁制造,为了提高其耐磨性可采用＿。
A．渗氮处理 B.整体淬火 C.渗碳处理 D.表面淬火
55．．机架应选用＿ B 。
A．白口铸铁 B.灰口铸铁 C．麻口铸铁 D.可锻铸铁
56．蠕墨铸铁牌号以＿D 表示。
A．HT B．QT C．KT D．RuT
57．普通车床床身一般采用＿ B 作为毛坯件。
A．锻件 B．铸件 C．焊接件 D．型材
58．灰口铸铁中，石墨的形态是＿A 。
A.片状
B.球状
C.团絮状
59．可锻铸铁中，石墨的形态是＿C 。
A.片状
B.球状
C.团絮状
60．为了提高灰铸铁的力学性能，生产上常采用 C 处理。
A．表面淬火 B．高温回火 C．孕育 D．固溶
第2 章铸造
一、判断题
1．合金的结晶温度范围越大，液相线和固相线距离越宽，流动性也越差。（√）
2．不同合金的流动性差别较大，铸钢的流动性最好，铸铁的流动性最差。（×）
3．减小和消除铸造内应力的主要方法是对铸件进行时效处理。（√）
4．常用金属材料在铸造时，灰口铸铁收缩率最大，有色金属次之，铸钢最小。（×）
5．共晶成分的合金流动性比非共晶合金好。（√）
6.铸造圆角的主要作用是美观。（×）
7. 金属型铸型能一型多次使用适用于有色金属的大批量生产。（√）
8．为了保证良好的铸造性能，铸造合金，如铸造铝合金和铸铁等，往往选用接近共晶成分的合金。
（√）
9．在过热度等条件都相同的情况下，共晶成分的铁碳合金流动性最好，收缩也小。（√）
10．铸型材料的导热性越大，则合金的流动性越差。（√）
二、单项选择题
1. 不同合金的流动性差别较大，___C___的流动性最差。
A.铸铁；
B.硅黄铜；
C.铸钢。
2. 常用金属材料在铸造时，___C____ 收缩最小。
A.有色金属；
B.铸钢；
C.灰口铸铁。
3. 分模造型时，如果上、下砂箱未对准，或者上、下半模有错移，会造成__A____铸造缺陷。
A.错型；
B.偏型；
C.变形；
D.冷隔。
4．合金的流动性差，可能使铸件产生的缺陷是 C 。
A．粘砂B．偏析C．冷隔D．裂纹
5. 手工砂型铸造时，___A___用于造型，以形成铸型型腔。
A.木模；
B.零件；
C. 芯盒；
D.型芯。
6. ___C___是生产管、套类铸件的主要方法。
A.熔模铸造；
B.压力铸造；
C.离心铸造；
D.砂型铸造。
7. 在铸造生产的各种方法中最基本的方法是 D 。
A．金属型铸造 B．熔模铸造 C．压力铸造 D．砂型铸造
8.砂型铸造时，造型方法可分为： C
A. 整模造型和分模造型
B. 挖砂造型和刮板造型
C. 手工造型和机器造型
9．砂型铸造时，铸件的尺寸___C ___。
A.等于模样的尺寸；
B.大于模样的尺寸；
C.小于模样的尺寸。
10．铸铁的铸造工艺性比铸钢的要好，其主要原因是： B 。
A．铸铁的浇注温度高，凝固温度范围小，收缩率大
B．铸铁的浇注温度低，凝固温度范围小，收缩率小
C．铸铁的浇注温度低，凝固温度范围大，收缩率小
D．铸铁的浇注温度高，凝固温度范围大，收缩率大
第3章锻造
一、判断题
1. 碳钢中碳的质量分数愈低，可锻性就愈差。（×）
2. 冲孔和落料都是属于变形基本工序。（×）
3. 自由锻的精整（修整）工序是使金属产生一定程度的塑性变形以达到所需形状和尺寸的工艺过
程，如镦粗、延伸（拨长）、切割和冲孔等。（×）
4. 金属在其再结晶温度以下进行的变形称为热变形。（×）
5．再结晶能够消除冷变形时产生的加工硬化现象。（√）
6. 金属铸件可以通过再结晶退火来细化晶粒。（×）
7．冲压件材料应具有良好的塑性。（√）
8．锻造时始锻温度太高会出现过热、过烧现象，故应使始锻温度越低越好。（×）
9．细晶粒组织的可锻性优于粗晶粒组织。（√）
材料成形技术基础第一章 1-1 一、铸造的实质、特点与应用 铸造：将熔融的液体浇注到与零件的形状相适应的铸型型腔中，冷却后获得逐渐的工艺方法。 1、铸造的实质 利用了液体的流动形成。 2、铸造的特点 A适应性大（铸件重量、合金种类、零件形状都不受限制）； B成本低 C工序多，质量不稳定，废品率高 D力学性能较同样材料的锻件差。力学性能差的原因是：铸造毛胚的晶粒粗大，组织疏松，成分不均匀 3、铸造的应用 铸造毛胚主要用于受力较小，形状复杂（尤其是腔内复杂）或简单、重量较大的零件毛胚。 二、铸造工艺基础 1、铸件的凝固 （1）铸造合金的结晶结晶过程是由液态到固态晶体的转变过程。它由晶核的形成和长大两部分组成。通常情况下，铸件的结晶有如下特点： A以非均质形核为主 B以枝状晶方式生长为主。 结晶过程中，晶核数目的多少是影响晶粒度大小的重要因素，因此可通过增加晶核数目来细化晶粒。晶体生长方式决定了最终的晶体形貌，不同晶体生长方式可得到枝状晶、柱状晶、等轴晶或混合组织等。 （2）铸件的凝固方式 逐渐的凝固方式有三种类型：A逐层凝固B糊状凝固C中间凝固 2、合金的铸造性能 （1）流动性合金的流动性即为液态合金的充型能力，是合金本身的性能。它反映了液态金属的充型能力，但液态金属的充型能力除与流动性有关，还与外界条件如铸型性质、浇注条件和铸件结构等因素有关，是各种因素的综合反映。 生产上改善合金的充型能力可以从一下各方面着手： A选择靠近共晶成分的趋于逐层凝固的合金，它们的流动性好； B 提高浇注温度，延长金属流动时间； C 提高充填能力 D 设置出气冒口，减少型内气体，降低金属液流动时阻力。 （2）收缩性 A 缩孔、缩松形成与铸件的液态收缩和凝固收缩的过程中。对于逐层凝固的合金由于固液两相共存区很小甚至没有，液固界面泾渭分明，已凝固区域的收缩就能顺利得到相邻液相的补充，如果最后凝固出的金属得不到液态金属的补充，就会在该处形成一个集中的缩孔。适当控制凝固顺序，让铸件按远离冒口部分最先凝固，然后朝冒口方向凝固，最后才是冒口本身的凝固（即顺序凝固方式），就把缩孔转移到最后凝固的部位——冒口中去，而去除冒口后的铸件则是所要的致密铸件。 具有宽结晶温度范围，趋于糊状凝固的合金，由于液固两相共存区很宽甚至布满整个断
工程材料与成型技术基础 1.材料强度是指材料在达到允许的变形程度或断裂前所能承受的最大 应力。 2.工程上常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。 3.弹性模量即引起单位弹性变形所需的应力。 4.载荷超过弹性极限后，若卸载，试样的变形不能全部消失，将保留 一部分残余成形，这种不恢复的参与变形，成为塑性变形。 5.产生塑性变形而不断裂的性能称为塑性。 6.抗拉强度是试样保持最大均匀塑性变形的极限应力，即材料被拉断 前的最大承载能力。 7.发生塑性变形而力不增加时的应力称为屈服强度。 8.硬度是指金属材料表面抵抗其他硬物体压入的能力，是衡量金属材 料软硬程度的指标。 9.硬度是检验材料性能是否合格的基本依据之一。 10. 11.布氏硬度最硬，洛氏硬度小于布氏硬度，维氏硬度小于前面两 种硬度。 12.冲击韧性：在冲击试验中，试样上单位面积所吸收的能量。 13.当交变载荷的值远远低于其屈服强度是发生断裂，这种现象称 为疲劳断裂。 14.疲劳度是指材料在无限多次的交变载荷作用而不会产生破坏的 最大应力。
熔点。 16.晶格：表示金属内部原子排列规律的抽象的空间格子。 晶面：晶格中各种方位的原子面。 晶胞：构成晶格的最基本几何单元。 17.体心立方晶格:α-Fe 、鉻（Cr）、钼（Mo）、钨（W）。 面心立方晶格：铝（Al）、铜（Cu）、银（Ag）、镍(Ni)、金（Au）。 密排六方晶格：镁（Mg）、锌（Zn）、铍（Be）、镉（Cd）。18.点缺陷是指长、宽、高三个方向上尺寸都很小的缺陷，如：间 隙原子、置换原子、空位。 19.线缺陷是指在一个方向上尺寸较大，而在另外两个方向上尺寸 很小的缺陷，呈线状分布，其具体形式是各种类型的位错。 20.面缺陷是指在两个方向上尺寸较大，而在另一个方向上尺寸很 小的缺陷，如晶界和亚晶界。 21.原子从一种聚集状态转变成另一种规则排列的过程，称为结晶。 结晶过程由形成晶核和晶核长大两个阶段组成。 22.纯结晶是在恒温下进行的。 23.实际结晶温度Tn低于理论结晶温度Tm的现象，称为过冷，其 差值称为过冷度ΔT,即ΔT=Tm﹣Tn。 24.同一液态金属，冷却速度愈大，过冷度也愈大。 25.浇注时，向液态金属中加入一些高熔点、溶解度的金属或合金， 当其结构与液态金属的晶体结构相似时使形核率大大提高，获得均匀细小的晶粒。这种方法称为变质处理。 26.液态金属结晶后获得具有一定晶格结构的晶体，高温状态下的 晶体，在冷却过程中晶格结构法发生改变的现象，称为同素异构转变，又称重结晶。 27.一种金属具有两种或两种以上的晶体结构，称为同素异构性。 28.当溶质原子溶入溶剂晶格，使溶剂晶格发生畸变，导致固溶体 强度、硬度提高，塑性和韧性略有下降的下降，称为固溶强化。
第一章工程材料 1）固体材料的主要性能包括力学性能、物理性能、化学性能、工艺性能 力学性能包括弹性、强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度、蠕变和磨损 2）材料强度是指材料在达到允许的变形程度或断裂前所能承受的最大应力 最常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度 固态物质按原子的聚集状态分为晶体和非晶体 常见的晶格类型:体心立方格，面心立方格，密排六方晶格 3）晶格缺陷:点缺陷，面缺陷，线缺陷 4）细化液态金属结晶晶粒的方法:增加过冷度，变质处理，附加振动 5）合金:由两种或两种以上的金属或金属与非金属组成的具有金属性质的物质 组元:组成合金的最基本、最独立的物质 二元合金:由两种组元组成的合金 相:合金中成分相同、结构相同，并与其他部分以界面分开的均匀组成部分 组织:一种或多种相按一定方式相互结合所构成的整体 6）固态合金中的相可分为固溶体和金属化合物 固溶体分为间隙固溶体和置换固溶体 7）固溶强化:当溶质原子溶入溶剂晶格，使溶剂晶格发生畸变，导致固溶体强度、硬度提高，塑性和韧性略有下降的现象 弥散强化:金属化合物呈细小颗粒均匀分布在固溶体基体上时，使合金的强度、硬度、耐热性和耐磨性明显提高 8）铁碳合金的基本相有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体和低温莱氏体 9）铸铁的类型 铸铁分为一般工程应用铸铁和特殊性能铸铁 一般工程性能铸铁按石墨形貌不同分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁 10）影响石墨化的因素主要有化学成分和冷却速度 11）钢的热处理:将固态钢采用适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需组织结构与性能的一种工艺 热处理分为普通热处理（退火、正火、淬火和回火）、表面热处理（表面淬火、渗碳、渗氮、碳氮共渗）及特殊热处理（形变热处理等） 12）铁碳合金相图（分析题）P32 第二章铸造成形 1）铸件的生产工艺方法 按充型条件不同分为重力铸造、压力铸造、离心铸造 按形成铸件的铸型分为砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、壳型铸造、陶瓷型铸造、消失模铸造、磁型铸造等 2）影响金属充型能力的因素和原因 ①合金的流动性②浇注温度③充型能力④铸型中的气体⑤铸型的传热系数⑥铸型温度⑦浇注系统的结构⑧铸件的折算厚度⑨铸件复杂程度 影响原因①流动性好，易于浇出轮廓清晰，薄而复杂的铸件，有利于非金属夹杂物和气体的上浮和排除，易于对铸件补缩 ②浇注温度越高，充型能力越强 ③压力越大，充型能力越强，但压力过大或充型速度过高会发生喷射、飞溅和冷隔④铸型中的气体能产生气膜，减少摩擦阻力 ⑤传热系数越大，铸型的激冷能力越强，金属液于其中保持液态的时间越短，充型能力下降
课程名称：工程材料及成形技术基础 总学时： 64/48学时 (理论学时56/40) 适用专业：机械设计制造及其自动化、机械电子工程/汽车服务工程 一、课程的性质与任务 《工程材料及成型技术基础》是研究机械零件的材料、性能及成形方法的综合性课程，是高等工科师范院校机械工程专业必修的专业基础课，其内容包括工程材料和成形技术基础两部分。 本课程是在修完高等数学、大学物理（含实验）和机械制图等课程的基础上开设的。其任务是使学生掌握工程材料及成形技术的基本知识，为后继学习机械设计、模具制造工艺、先进制造技术和毕业设计等课程，培养专业核心能力；为今后从事职业学校机械类专业相关课程的教学，奠定必要的专业基础。 本课程教学开设了实验教学。通过实验教学，在巩固和验证课程的基本理论知识的同时，拓展学生的创新思维，着重培养学生实践动手能力和创新能力。 二、课程教学基本要求 1、获得有关材料学的基本理论与工程材料的一般知识，掌握常用工程材料的成分、热加工工艺与组织、性能及应用之间的相互关系，熟悉常用工程材料的种类、牌号与特点，使学生具备合理选用工程材料、热处理方法、妥善安排热处理工艺路线的基本能力。 2、初步掌握工程材料主要成形方法的基本原理与工艺特点，获得具有初步选择常用工程材料、成形方法的能力和进行工艺分析的能力。 3、具有综合运用工艺知识，初步分析零件结构工艺性的能力。 4、初步了解新材料、新技术、新工艺的特点和应用。 四、本课程的教学内容 绪论 一、材料科学的发展与地位：材料科学的发展通常是和人类文明联系在一起的。 古代文明：人类的发展史上，最先使用的工具是石器；新石器时代(公元前6000年～公元前5000年)烧制成陶器；东汉时期发明了瓷器；到了西汉时期, 炼铁技术又有了很大的提高，采用煤作为炼铁的燃料，这要比欧洲早1700多年。在河南巩县汉代冶铁遗址中，发掘出20
《工程材料与成形技术》课复习提纲 一、工程材料部分 1.常见金属晶格类型。 2. 三种晶体缺陷。 3. 相的概念。 4.固态合金有哪些相。 5.过冷度的概念。 6.过冷度与晶粒度的关系。 7.结晶过程的普遍规律。8.控制晶粒度的方法。 9.同素异构转变的概念。 10.绘制铁碳合金相图（各线、特殊点、成份、温度、组织、相）。 11.分析钢从奥氏体缓冷至室温时的结晶过程，画出典型铁碳合金（钢）显微组织示意图。 12.共晶反应式和共析反应式。 13.金属塑性变形的两种方式。14.加工硬化的概念。 15再结晶温度的计算。16热加工与冷加工的区别。 17.钢的热处理概念。18.热处理工艺分类。 19.过冷奥氏体转变的产物。20.决定奥氏体转变产物的因素。 21.马氏体的概念。 22会分析过冷奥氏体转变曲线。知道淬透性与C曲线的关系。 23.退火和正火的目的。24.淬火的概念。 25.一般怎样确定碳钢的淬火温度？26.影响淬透性的因素。 27.回火的目的。28.何为回火脆性？ 29.回火的种类。 30.一般表面淬火的预备热处理方法和表面淬火后的组织。 31渗碳的主要目的。32.钢按化学成分分类。 33.钢按质量分类。34 钢按用途分类。 35.机器结构钢的分类。36 钢中S、P杂质的影响。 37合金元素在钢中的作用。38.结构钢牌号表示的含义。 39.能区别渗碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢的牌号和一般采用的热处理方法。40按刃具钢的工作条件，提出哪些性能要求？ 41.根据碳钢在铸铁中存在形式及石墨形态，铸铁的分类。 二、材料成形技术部分 1、铸造工艺参数主要包括哪些内容？ 2、流动性对铸件质量的影响。 3、什么合金易于形成缩孔、什么合金易于形成缩松？。 4、铸造应力分为哪几类？ 5、减小和消除铸造应力的主要方法。 6、绘制自由锻件图主要考虑哪些问题？。 7、何谓拉深系数？有何意义？8.焊接的实质。
第二章铸造成形 问答题： 合金的流动性（充型能力）取决于哪些因素？提高液态金属充型能力一般采用哪些方法？答：因素及提高的方法： （1）金属的流动性：尽量采用共晶成分的合金或结晶温度范围较小的合金，提高金属液的品质； （2）铸型性质：较小铸型与金属液的温差； （3）浇注条件：合理确定浇注温度、浇注速度和充型压头，合理设置浇注系统； （4）铸件结构：改进不合理的浇注结构。 影响合金收缩的因素有哪些？ 答：金属自身的化学成分，结晶温度，金属相变，外界阻力（铸型表面的摩擦阻力、热阻力、机械阻力） 分别说出铸造应力有哪几类？ 答：（1）热应力（由于壁厚不均、冷却速度不同、收缩量不同） （2）相变应力（固态相变、比容变化） （3）机械阻碍应力 铸件成分偏析分为几类？产生的原因是什么？ 答：铸件成分偏析的分类：（1）微观偏析 晶内偏析：产生于具有结晶温度范围能形成固溶体的合金内。（因为不平衡结晶） 晶界偏析：（原因：(两个晶粒相对生长，相互接近、相遇；(晶界位置与晶粒生长方向平行。）（2）宏观偏析 正偏析（因为铸型强烈地定向散热，在进行凝固的合金内形成一个温度梯度） 逆偏析 产生偏析的原因：结晶速度大于溶质扩散的速度 铸件气孔有哪几种？ 答：侵入气孔、析出气孔、反应气孔 如何区分铸件裂纹的性质（热裂纹和冷裂纹）？ 答：热裂纹：裂缝短，缝隙宽，形状曲折，缝内呈氧化颜色 冷裂纹：裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金属光泽或轻微氧化色。 七：什么是封闭式浇注系统？什么是开放式浇注系统？他们各组元横截面尺寸的关系如何？答：封闭式浇注系统：从浇口杯底孔到内浇道的截面逐渐减小，阻流截面在直浇道下口的浇注系统。(ΣF内<ΣF横
一、填空 I、屈服强度是表示金属材料抵抗微量塑性变形的能力。 3、a —e的晶格类型为体心立方晶格。 4、Y Fe的晶格类型为面心立方晶格。 5、随着固溶体中溶质原子含量增加，固溶体的强度、硬度升高。 6、金属的结晶包括形核和长大两个基本过程。 7、金属的实际结晶温度低于其理论结晶温度，这种想象称为过冷。 8、理论结晶温度与实际结晶温度之差△ T称为___过冷度。 9、金属结晶时，冷却速度越快，则晶粒越细小。 10、铁素体的力学性能特点是塑性、韧性好。 II、渗碳体的力学性能特点是硬度高、脆性大。 12、碳溶解在_Y-Fe_中所形成的间隙固溶体称为奥氏体。 13、碳溶解在_ a-Fe中所形成的间隙固溶体称为铁素体。 14、珠光体的本质是铁素体和渗碳体的机械混合物。 15、共析钢的室温平衡组织为P （或珠光体）。 共析钢的退火组织为P （或珠光体）。 16、亚共析钢的含碳量越高，其室温平衡组织中的珠光体量越多。 17、在室温平衡状态下，碳钢随着其含碳量的增加，韧、塑性下降。 19、在铁碳合金的室温平衡组织中，渗碳体相的含量是随着含碳量增加而增加。 20、在退火态的20钢、45钢、T8钢、T13钢中，3和a值最高的是_20_钢。 21、共析钢加热到奥氏体状态，冷却后获得的组织取决于钢的_冷却速度__。 22、共析钢过冷奥氏体在（A?680）C温度区间等温转变的产物是珠光体（或P）。 23、共析钢过冷奥氏体在680?600 C温度区间等温转变的产物是索氏体（细珠光体）。 24、共析钢过冷奥氏体在（600?550）C温度区间等温转变的产物是托氏体（或极细珠光 体）。 25、共析钢过冷奥氏体在550?350 C温度区间等温转变的产物是B上（或上贝氏体）。 26、共析钢过冷奥氏体在（350?230）C温度区间等温转变的产物是下贝氏体（或B下）。 27、亚共析钢的正常淬火温度范围是皿+ 30?50C。 28、过共析钢的正常淬火温度范围是A G + 30?50 C。 29、钢经__等温_淬火可获得下贝氏体组织，使钢具有良好的—强度和韧性_性能。 30、淬火钢的回火温度越高，钢的抗拉强度和硬度越_低0
工程材料及其成形技术基础课作业参考答案 1-1 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？ 答：机械零件在工作条件下可能承受到力学负荷、热负荷或环境介质的作用（单负荷或复合负荷的作用）。力学负荷可使零件产生变形或断裂；热负荷可使零件产生尺寸和体积的改变，产生热应力，热疲劳，高温蠕变，随温度升高强度降低（塑性、韧性升高），承载能力下降；环境介质可使金属零件产生腐蚀和摩擦磨损两个方面、对高分子材料产生老化作用。 2-9 从铁-碳相图的分析中回答： ⑴随碳质量百分数的增加，硬度、塑性是增加还是减小？ ⑵过共析钢中网状渗碳体对强度、塑性的影响怎样？ ⑶为何钢有塑性而白口铁几乎无塑性？ ⑷哪个区域熔点最低？哪个区域塑性最好？ ⑸哪个成分结晶间隔最小？哪个成分结晶间隔最大？ 答：⑴随碳质量百分数的增加，硬度、增加塑性减小。 ⑵过共析钢中网状渗碳体对强度、塑性均降低。 ⑶塑性主要与铁-碳合金中的铁素体相含量多少有关，铁素体相含量越多塑性越好。钢含碳量低（ωc＜2.11％）铁素体相含量多为基体而有塑性，白口铁含碳量高（ωc＞2.11％）,渗碳体相含量高为基体而几乎没有塑性。 ⑷共晶点熔点最低，奥氏体区塑性最好。 ⑸ C点共晶成分（ωc＝4.3％）结晶间隔最小（为零），E点（ωc＝2.11％）成分结晶间隔最大。 3-1 什么是珠光体、贝氏体、马氏体？它们的组织及性能有何特点？ 答：珠光体（P）—铁碳合金平衡状态下，在PSK线（727℃）发生共析转变的转变产物，即铁素体片和渗碳体片交替排列的机械混合物组织。强度比铁素体和渗碳体都高，塑性、韧性和硬度介于铁素体和渗碳体之间。热处理后可得到在铁素体基体上分布着粒状渗碳体的粒状珠光体，综合性能更好。 贝氏体（B）—从550℃到Ms范围内中温转变、半扩散型转变的非平衡组织，即含过饱和碳的铁素体和渗碳体的非片层状混合物组织。按组织形态不同分羽毛状的上贝氏体（B上）和针片状的下贝氏体（B下）。上贝氏体脆性大无实用价值，下贝氏体的铁素体针细小，过饱和度大，碳化物弥散度大，综合性能好。 马氏体（M）—Ms-Mf之间低温转变、非扩散型转变的非平衡组织，即过饱和碳的α固溶体。体心正方晶格，分板条马氏体（低碳马氏体ωc＜0.20％,位错马氏体），强韧性较好；针状马氏体（高碳马氏体ωc＞1.0％，孪晶马氏体），大多硬而脆；ωc在0.2％～1.0％之间为两者的混合组织。马氏体的含碳量越多，硬度越高，马氏体有弱磁性。A→M,体积要膨胀，产生较大的内应力。 3-12 钢淬火后为什么一定要回火？说明回火的种类及主要应用范围。 答：钢淬火后一般不能直接使用，因为：①零件处于高应力状态（＞300～500MPa），放置或使用时很容易变形和开裂；②淬火态的组织（M＋A）是极端非平衡的亚稳定状态，有向稳
工程材料及成形技术作业题库 一. 名词解释 1.间隙固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格间隙所形成的固溶体。 2.过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。 3..同素异构性：同一合金在不同温度下晶格类型不同的现象。 4.同素异构性：同一合金在不同温度下晶格类型不同的现象。 5.再结晶：金属发生重新形核和长大而晶格类型没有改变的结晶过程。 6.枝晶偏析：结晶后晶粒内成分不均匀的现象。 7.淬透性：钢淬火时获得淬硬层深度的能力。 8.淬硬性：钢淬火时得到的最大硬度。 9.临界冷却速度：奥氏体完全转变成马氏体的最低冷却速度。 10.热硬性：钢在高温下保持高硬度的能力。 11.时效强化：经固溶处理后随着时间的延长强度不断提高的现象。 12.形变强化：由于塑性变形而引起强度提高的现象。 13.调质处理：淬火+高温回火得到回火索氏体的热处理工艺。 14.变质处理：在浇注是向金属液中加入变质剂，使其形核速度升高长大速度减低，从而实现细化晶粒的 处理工艺。 15.顺序凝固原则：铸件时使金属按规定从一部分到另一部分逐渐凝固的原则。 16.同时凝固原则： 17.孕育铸铁：经过孕育处理的铸铁。 18.热固性塑料： 19.热塑性塑料： 二. 判断正误并加以改正 1.细化晶粒虽能提高金属的强度,但增大了金属的脆性. （╳） 改正：细化晶粒不但能提高金属的强度，也降低了金属的脆性。 2.结构钢的淬透性,随钢中碳含量的增大而增大. （╳） 改正：结构钢的淬硬性，随钢中碳含量的增大而增大。 3.普通低合金结构钢不能通过热处理进行强化。（√） 4. 单晶体必有各向异性. （√） 5. 普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的. （╳） 改正：普通钢和优质钢是按钢中有害杂质硫、磷的含量来划分的。 6. 过热钢经再结晶退火后能显著细化晶粒. （√） 7. 奥氏体耐热钢也就是奥氏体不锈钢。（╳） 改正：奥氏体耐热钢不是奥氏体不锈钢。 8. 马氏体的晶体结构和铁素体的相同. （√） 9. 面心立方金属的塑性比体心立方金属的好. （╳） 10. 铁素体是置换固溶体. （╳） 改正：铁素体是碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体体。
工程材料及成型技术基础考试题目 一、填空 1、常见的金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排立方晶格。 2、晶体缺陷可分为：点缺陷、线缺陷、面缺陷。 3、点缺陷包括：空位、间隙原子、置换原子。 线缺陷包括：位错。位错的最基本的形式是：刃型位错、螺型位错。 面缺陷包括：晶界、亚晶界。 4、合金的相结构可分为：固溶体、化合物。 5、弹性极限：σe 屈服极限：σs 抗拉强度：σb弹性模量：E 6、低碳钢的应力应变曲线有四个变化阶段：弹性阶段、屈服阶段、抗拉阶段（强化阶段）、 颈缩阶段。 7、洛氏硬度HRC 压印头类型：120°金刚石圆锥、总压力：1471N或150kg 8、疲劳强度表示材料经无数次交变载荷作用而不致引起断裂的最大应力值。 9、冲击韧度用在冲击力作用下材料破坏时单位面积所吸收的能量来表示。 10、过冷度影响金属结晶时的形核率和长大速度。 11、以纯铁为例α– Fe为体心立方晶格（912℃以下） γ– Fe为面心立方晶格（1394℃以下）、δ– Fe为体心立方晶格（1538℃以下） 12、热处理中，冷却方式有两种，一是连续冷却，二是等温冷却。 13、单晶体的塑性变形主要通过滑移和孪生两种方式进行。 14、利用再结晶退火消除加工硬化现象。 15、冷变形金属在加热时的组织和性能发生变化、将依次发生回复、再结晶和晶粒长大。 16、普通热处理分为：退火、正火、淬火、回火。 17、退火可分为:完全退火、球化退火、扩撒退火、去应力退火。 18、调质钢含碳量一般为中碳、热处理为淬火+高温回火。 19高速钢的淬火温度一般不超过1300℃、高速钢的淬火后经550~570℃三次回火。 三次回火的目的：提高耐回火性，为钢获得高硬度和高热硬性提供了保证。 高速钢的淬火回火后的组织是：回火马氏体、合金碳化物、少量残余奥氏体。 20、铸铁的分类及牌号表示方法。P142
一.单选题（共20题,52.0分） 1 ? A强度高,塑性也高些 ? B强度低,但塑性高些 ? C强度低,塑性也低些 ? D强度高,但塑性低些 正确答案：D 2 如果钢件有严重的碳化物网,应先进行_____________消除碳化物,然后再球化退火。 ? A去应力退火 ? B正火 ? C完全退火 ? D淬火 正确答案：B 3 弹簧的热处理工艺为_____________ 。 ? A淬火+中温回火
? B淬火+低温回火 ? C淬火+高温回火 正确答案：A 4 亚共析钢的正常淬火加热温度是_____________。 ? A Acm十(30-50℃) ? B Ac3十(30-50℃) ? C Ac1十(30-50℃) ? D Ac1一(30-50℃) 正确答案：B 5 45钢经过调质处理后得到的组织_________. ? A回火M ? B回火T ? C回火S ? D S 正确答案：C 6 GCr15是一种滚动轴承钢,其_________。
? A碳的含量为1%,Cr的含量为15% ? B碳的含量为0.1%,Cr的含量为15% ? C碳的含量为1%,Cr的含量为1.5% ? D碳的含量为0.1%,Cr的含量为1.5% 正确答案：C 7 金属型铸造主要适用于浇注的材料是_________。 ? A铸铁 ? B有色金属 ? C铸钢 正确答案：B 8 下列哪种铸造方法生产的铸件不能进行热处理,也不适合在高温下使用_________。 ? A金属型铸造 ? B压力铸造 ? C熔模铸造 正确答案：B 9
在冲裁过程中,能保证凸模与凹模之间间隙均匀,保证模具各部分保持良好的运动状态作用的零件是_________ 。。 ? A定位板 ? B卸料板 ? C导柱 ? D上模座板 正确答案：C 10 在测量薄片工件的硬度时,常用的硬度测试方法的表示符号是____________________。 ? A HB ? B HR ? C HV ? D HS 正确答案：C 11 过冷度越大,则____________________。 ? A N增大,所以晶粒细小 ? B N增大,所以晶粒粗大 ? C N减少,所以晶粒细小
第一章 1、按照零件成形的过程中质量 m 的变化，可分为哪三种原理？举例说明。 按照零件由原材料或毛坯制造成为零件的过程中质量m的变化，可分为三种原理 △m＜0（材料去除原理）； △m＝0（材料基本不变原理）； △m＞0（材料累加成型原理）。 2、顺铣和逆铣的定义及特点。 顺铣：铣刀对工件的作用力在进给方向上的分力与工件进给方向相同的铣削方式。 逆铣；铣刀对工件的作用力在进给方向上的分力与工件进给方向相反的铣削方式。 顺铣时，每个刀的切削厚度都是有小到大逐渐变化的 逆铣时，由于铣刀作用在工件上的水平切削力方向与工件进给运动方向相反，所以工作台丝杆与螺母能始终保持螺纹的一个侧面紧密贴合。而顺铣时则不然，由于水平铣削力的方向与工件进给运动方向一致，当刀齿对工件的作用力较大时，由于工作台丝杆与螺母间间隙的存在，工作台会产生窜动，这样不仅破坏了切削过程的平稳性，影响工件的加工质量，而且严重时会损坏刀具。 逆铣时，由于刀齿与工件间的摩擦较大，因此已加工表面的冷硬现象较严重。 顺铣时的平均切削厚度大，切削变形较小，与逆铣相比较功率消耗要少些。 3、镗削和车削有哪些不同？ 车削使用围广，易于保证零件表面的位置精度，可用于有色金属的加工、切削平稳、成本低。镗削是加工外形复杂的大型零件、加工围广、可获得较高的精度和较低的表面粗糙度、效率低，能够保证孔及孔系的位置精度。 4、特种加工在成形工艺方面与切削加工有什么不同？ （1）加工时不受工件的强度和硬度等物理、机械性能的制约，故可加工超硬脆材料和精密微细零件。 （2）加工时主要用电能、化学能、声能、光能、热能等去除多余材料，而不是靠机械能切除多余材料。 （3）加工机理不同于切削加工，不产生宏观切屑，不产生强烈的弹塑性变形，故可获得很低的表面粗糙度，其残余应力、冷作硬化、热影响度等也远比一般金属切削加工小。 （4）加工能量易于控制和转换，故加工围广、适应性强。 （5）各种加工方法易复合形成新工艺方法，便于推广。 第二章 1、什么是切削主运动和进给运动？车削、铣削、镗削及磨削时主运动及进给运动都是什么运动？ 主运动是切削多余金属层的最基本运动，它的速度最高，消耗的功率最大，在切削过程中主运动只能有一个；进给运动速度较低，消耗的功率较小，是形成已加工表面的辅助运动，在切削过程中可以有一个或几个。 车削工件的旋转运动车刀的纵向、横向运动 铣削铣刀的旋转运动工件的水平运动 磨削砂轮的旋转运动工件的旋转运动 镗削镗刀的旋转运动镗刀或工件的移动
工程材料与成形技术基础 主要内容
1、工程材料的分类 工程材料一般可分为金属材料、高分子材料、陶瓷材料和复合材料等几大类。 2、金属材料的主要性能 （1）力学性能是金属材料重要的使用性能，主要有：弹性、塑性、刚度、强度、硬度、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性等，要求掌握各种性能的定义。 （2) 常用的力学性能指标有：弹性极限（σe ）、屈服强度（σs ，σ0.2 ）、抗拉强度（σb ）、延伸率（δ）、断面收缩率（φ）、冲击韧性（αk ）、硬度（HB ，HRC ，HV ）和疲劳强度（σ-1）等。
3、掌握金属材料的物理性能、化学性能和工艺性能的概念。 4、名词解释：（1）、合金（2）组元（3）固溶 体（4）相图（5）金属化合物（6）结晶（7）晶 体（8）晶格（9）晶面（10）晶胞（11）固溶 强化（12）金属热处理（13）退火（14）正火（15）淬火（16）回火（17）调质处理 5、铁碳合金的基本组织：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体。
6、掌握铁碳合金相图中的特性点和特性线的含义,要求默画铁碳合金相图。 7、了解铁碳合金中典型合金的结晶过程分析。 8、掌握铁碳合金的成分、组织和性能的变化规律。 9、掌握金属热处理的定义及作用。 10、重点掌握常用的金属热处理工艺方法的定义、目的、特点及应用。常用热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火及表面热处理和表面化学热处理。 11、了解钢在加热和冷却时的转变过程。
12、掌握常用金属材料的分类。重点掌握碳钢的分类（按质量、用途、含碳量）、铸铁的分类（两种分类法）和合金钢的分类。 13、掌握碳钢、铸铁、合金钢的编号方法、成分、性能和应用。能正确选用螺栓、齿轮、轴、床身、箱体、弹簧、模具、刀具等典型零件的相关材料（名称和编号)。 14、了解机械零件选材的一般原则。
一、填空题（每空1分，共20分） 1. 机械设计时常用屈服强度和抗拉强度两种强度指标。 2. 纯金属的晶格类型主要有面心立方、体心立方和密排六方三种。 3. 实际金属存在点、线和面缺陷等三种缺陷。 4．F和A分别是碳在α-Fe 、γ-Fe 中所形成的间隙固溶体。5. 加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得奥氏体组织。 6． QT600-3中,QT表示球墨铸铁，600表示抗拉强度不小于600Mpa 。7．金属晶体通过滑移和孪生两种方式来发生塑性变形。 8．设计锻件时应尽量使零件工作时的正应力与流线方向相同 ,而使切应力与流线方向相垂直。 9．电焊条由药皮和焊芯两部分组成。 10．冲裁是冲孔和落料工序的简称。 1．在铁碳合金相图中，碳在奥氏体中的最大溶解度为（ b ）。 a、0.77% b、2.11% c、0.02% d、4.0% 2．低碳钢的焊接接头中，（ b ）是薄弱部分，对焊接质量有严重影响，应尽可能减小。 a、熔合区和正火区 b、熔合区和过热区 c、正火区和过热区 d、正火区和部分相变区 3．碳含量为Wc＝4.3％的铁碳合金具有良好的（ c ）。 a、可锻性 b、可焊性 c、铸造性能 d、切削加工性 4．钢中加入除Co之外的其它合金元素一般均能使其C曲线右移,从而（ b ） b、增加淬透性 c、减少其淬透性 d、增大其淬硬性 a、增大V K 5. 高碳钢淬火后回火时,随回火温度升高其（ a ） a、强度硬度下降,塑性韧性提高 b、强度硬度提高 ,塑性韧性下降 c、强度韧性提高,塑性硬度下降 d、强度韧性下降,塑性硬度提高 6．感应加热表面淬火的淬硬深度,主要决定于因素（ d ） a、淬透性 b、冷却速度 c、感应电流的大小 d、感应电流的频率 7．珠光体是一种（ b ） a、单相间隙固溶体 b、两相混合物 c、Fe与C的混合物 d、单相置换固溶体8．灰铸铁的石墨形态是（ a ） a、片状 b、团絮状 c、球状 d、蠕虫状
课程名称：工程材料及成形技术基础 总学时 : 64/48学时 (理论学时56/４0) 适用专业：机械设计制造及其自动化、机械电子工程/汽车服务工程 一、课程的性质与任务 《工程材料及成型技术基础》是研究机械零件的材料、性能及成形方法的综合性课程,是高等工科师范院校机械工程专业必修的专业基础课，其内容包括工程材料和成形技术基础两部分。 本课程是在修完高等数学、大学物理(含实验)和机械制图等课程的基础上开设的。其任务是使学生掌握工程材料及成形技术的基本知识，为后继学习机械设计、模具制造工艺、先进制造技术和毕业设计等课程，培养专业核心能力；为今后从事职业学校机械类专业相关课程的教学，奠定必要的专业基础。 本课程教学开设了实验教学。通过实验教学,在巩固和验证课程的基本理论知识的同时,拓展学生的创新思维,着重培养学生实践动手能力和创新能力。 二、课程教学基本要求 1、获得有关材料学的基本理论与工程材料的一般知识,掌握常用工程材料的成分、热加工工艺与组织、性能及应用之间的相互关系，熟悉常用工程材料的种类、牌号与特点，使学生具备合理选用工程材料、热处理方法、妥善安排热处理工艺路线的基本能力。 ２、初步掌握工程材料主要成形方法的基本原理与工艺特点，获得具有初步选择常用工程材料、成形方法的能力和进行工艺分析的能力。 3、具有综合运用工艺知识,初步分析零件结构工艺性的能力。 ４、初步了解新材料、新技术、新工艺的特点和应用。 四、本课程的教学内容 绪论 一、材料科学的发展与地位:材料科学的发展通常是和人类文明联系在一起的。 古代文明：人类的发展史上，最先使用的工具是石器;新石器时代(公元前6000年~公元前5000年)烧制成陶器;东汉时期发明了瓷器;到了西汉时期,炼铁技术又有了很大的提高,采用煤作为炼铁的燃料，这要比欧洲早17０0多年。在河南巩县汉代冶铁遗址中,发掘出20多座冶铁炉和锻炉。炉型庞大,结构复杂，并有鼓风装置和铸造坑。可见当年生产规模之壮观。
工程材料与成形技术基础概念定义原理规律小结 一、材料部分 材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力称为材料的强度。 材料在外力作用下显现出的塑性变形能力称为材料的塑性。 拉伸过程中,载荷不增加而应变仍在增大的现象称为屈服。拉伸曲线上与此相对应的点应力σ ， S 称为材料的屈服点。 称为材料的抗拉强度,它表明了试样被拉断前所能承载的最大应力。 拉伸曲线上D点的应力σ b 硬度是指材料抵抗其他硬物压入其表面的能力,它是衡量材料软硬程度的力学性能指标。一般情况下,材料的硬度越高,其耐磨性就越好。 韧性是指材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能力,它是材料塑性和强度的综合表现。材料在交变应力作用下发生的断裂现象称为疲劳断裂。疲劳断裂可以在低于材料的屈服强度的应力下发生,断裂前也无明显的塑性变形，而且经常是在没有任何先兆的情况下突然断裂，因此疲劳断裂的后果是十分严重的。 工艺性能是指金属材料接受某种加工过程的难易程度。主要是铸造性能;锻造性；焊接性;热处理性能；切削加工性。 晶体的结构:在晶体中，原子（或分子)按一定的几何规律作周期性地排列;晶体表现出各向异性；具有的凝固点或熔点。而在非晶体中,原子（或分子)是无规则地堆积在一起。常见的有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格。体心立方晶格的致密度比面心立方晶格结构的小。 晶体的缺陷（低要求）:１）点缺陷２)线缺陷3)面缺陷 1）点缺陷—空位和间隙原子 在实际晶体结构中，晶格的某些结点，往往未被原子所占据,这种空着的位置称为空位。同时又可能在个别空隙处出现多余的原子,这种不占有正常的晶格位置,而处在晶格空隙之间的原子称为间隙原子。 2）线缺陷—位错 晶体中,某处有一列或若干列原子发生有规律的错排现象，称为位错。其特征是在一个方向上的尺寸很长，而另两个方向的尺寸很短。晶体中位错的数量通常用位错密度表示,位错密度是指单位体积内,位错线的总长度。 3）面缺陷——晶界和亚晶界 实际金属材料是多晶体材料,则在晶体内部存在着大量的晶界和亚晶界。晶界和亚晶界实际上是一个原子排列不规则的区域,该处晶体的晶格处于畸变状态,能量高于晶粒内部,在常温下强度和硬度较高，在高温下则较低,晶界容易被腐蚀等。 结晶概念:1、凝固：物质由液态转变成固态的过程;２、结晶：物质由液态转变成固态晶体的过程;3、理论结晶温度与实际结晶温度之差成为过冷度。（实际液态金属的结晶总是在有过冷度的条件下才进行的。) 金属的结晶都要经历晶核的形成和晶核的长大两个过程。 晶粒大小与性能之间的关系:一般情况下,晶粒越小，其强度、塑性、韧度越好。 晶粒大小的控制方法: 1)提高冷却速度，增加过冷度， 2)增加形核的数量,从而细化晶粒; 3) 针对大体积的液态金属进行变质处理或者孕育,加入人工晶核(非自发形核）; 4)采用机械振动、超声波振动、电磁搅拌等，使枝晶破碎。
第一章 2.图1-79为五种材料的应力-应变曲线：①45钢，②铝青铜，③35钢，④硬铝，⑤纯铜。试问： （1）当外加应力为300MPa时，各材料处于什么状态？ （2）有一用35钢制作的杆，使用中发现弹性弯曲较大，如改用45钢制作该杆，能否减少弹性变形？ （3）有一用35钢制作的杆，使用中发现塑性变形较大，如改用45钢制作该杆，能否减少塑性变形？ 答：（1）①45钢：弹性变形②铝青铜：塑性变形③35钢：屈服状态④硬铝：塑性变形⑤纯铜：断裂。 （2）不能，弹性变形与弹性模量E有关，由E=σ/ε可以看出在同样的条件下45钢的弹性模量要大，所以不能减少弹性变形。 （3）能，当35钢处于塑性变形阶段时，45钢可能处在弹性或塑性变形之间，且无论处于何种阶段，45钢变形长度明显低于35钢，所以能减少塑性变形。 4．下列符号表示的力学性能指标的名称和含义是什么？ σb 、σs、σ0.2、σ-1、δ、αk、 HRC、HBS、HBW 答：σb抗拉强度，是试样保持最大均匀塑性的极限应力。 σs屈服强度，表示材料在外力作用下开始产生塑性变形时的最低应力。 σ0.2条件屈服强度，作为屈服强度的指标。 σ-1疲劳强度，材料循环次数N次后达到无穷大时仍不发生疲劳断裂的交变应力值。 δ伸长率，材料拉断后增加的变形长度与原长的比率。 HRC洛氏硬度，表示用金刚石圆锥为压头测定的硬度值。 HBS布氏硬度，表示用淬硬钢球为压头测定的硬度值。 HBW布氏硬度，表示用硬质合金为压头测定的硬度值。 8．什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？ 答：形成固溶体使金属强度和硬度提高，塑性和韧性略有下降的现象称为固溶强化。 固溶体随着溶质原子的溶入晶格发生畸变。晶格畸变随溶质原子浓度的提高而增大。晶格畸变增大位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度。 9．将20kg纯铜与30kg纯镍熔化后缓慢冷却到如图1-80所示温度T1，求此时： （1）两相的成分；（2）两相的重量比；（3）各相的相对重量（4）各相的重量。
1.为改善低碳钢的切削加工性应进行哪种热处理（D ） A.等温退火 B.完全退火 C.球化退火 D.正火 2.高碳钢淬火后回火时,随回火温度升高其（A） A.强度硬度下降,塑性韧性提高 B.强度硬度提高,塑性韧性下降 C.强度韧性提高,塑性硬度下降 D.强度韧性下降,塑性硬度提高 3.在Fe-Fe3C合金的退火组织中,含珠光体量最多的合金的碳含量为（B） BA.0.02%B.0.77%C.2.11%D.4.3% 4.对球墨铸铁进行高温正火的目的是为了得到下列哪种组织（C） A.F+G B.F+P+G C.P+G D.Ld+G 5.下列二元合金的恒温转变中,哪个是共析转变（C） A. L+α→β B. L→α+β C. γ→α+β D. α+β→γ 6.为防止拉深件被拉穿,采取下列哪种方式最有效?（A） A.增大拉深系数 B.减少拉深系数 C.采用压边圈 D.减少凸凹模间隙 7.下列各铸铁中,铸造性能最好的是（D） A.普通灰口铸铁 B.孕育铸铁 C.可锻铸铁 D.球墨铸铁 8.铸铁的浇注温度应该（） A.愈高愈好 B.高于液相线100---150 C.高于液相线300-400 D.高于液相线30--50 9.焊接热影响区的存在使焊接接头（A） A.塑性增加 B.弹性增加 C.脆性增加 D.刚性增加 10.预锻模膛与终锻模膛相比,它的（C） A.圆角和斜度应大些 B.带有飞边槽 C.圆角应大些,斜度应小些 D.应有冲孔连皮 金属的变形包括滑移和孪晶。 金属的塑性变形是在切应力作用下,主要通过滑移来进行的。 防止铸件产生铸造应力的措施是设计时应使壁厚,在铸造工艺上应采取凝固原则,铸件成形后可采用热处理以消除应力。 金属结晶时晶粒的大小主要决定于其过冷度,可通过增加过冷度和变质处理来细化晶粒。 淬火加高温回火的双重热处理称为调质处理。 金属的理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度
1、判断下列说法是否正确： （1）钢在奥氏体化后，冷却时形成的组织主要取决于钢的加热温度。错误，取决于钢的冷却速度。 （2）低碳钢与高碳钢工件为了便于切削加工，可预先进行球化退火。错误 （3）钢的实际晶粒度主要取决于钢在加热后的冷却速度。错误，取决于钢的加热温度。（4）过冷奥氏体冷却速度快，钢冷却后的硬度越高。错误，钢的硬度主要取决于含碳量。（5）钢中合金元素越多，钢淬火后的硬度越高。错误，钢的硬度主要取决于含碳量。 （6）同一钢种在相同加热条件下，水淬比油淬的淬透性好，小件比大件的淬透性好。正确。（7）钢经过淬火后是处于硬脆状态。正确 （8）冷却速度越快，马氏体的转变点Ms和Mf越低。正确。 （9）淬火钢回火后的性能主要取决于回火后的冷却速度。错误，取决于回火温度。 （10）钢中的含碳量就等于马氏体的含碳量。错误 2、将含碳量为1.2%的两个试件，分别加热到760℃和900℃，保温时间相同，达到平衡状态后以大于临界冷速的速度快速冷却至室温。问： （1）哪个温度的试件淬火后晶粒粗大。900℃粗大，处于完全奥氏体化区，对于过共析钢易造成晶粒粗大。 （2）哪个温度的试件淬火后未溶碳化物较少。900℃，处于完全奥氏体化区。 （3）哪个温度的试件淬火后马氏体的含碳量较多。900℃，处于完全奥氏体化区，奥氏体的含碳量即为马氏体含碳量。 （4）哪个温度的试件淬火后残余奥氏体量多。900℃，奥氏体的含碳量越高，Ms和Mf就越低，残余奥氏体量就越多。 （5）哪个试件的淬火温度较为合理，为什么？760℃，处于部分奥氏体化区，加热组织为奥氏体+未溶碳化物（阻碍晶粒长大），晶粒细小。同时控制了奥氏体含碳量，也就控制了马氏体含碳量，降低了马氏体脆性。淬火组织：马氏体+未溶碳化物+残余奥氏体，保证了强度、硬度。 3、将20钢和60钢同时加热到860℃,并保温相同的时间,问那种钢奥氏体晶粒粗大些? 20钢和60钢都属于亚共析钢，一般加热时要求完全奥氏体化，加热温度应在A3以上。依据铁碳相图，20钢含碳量低，A3点高，60钢，含碳量高，A3点低，因此，同样加热到860℃,并保温相同的时间,60钢过热度大，晶粒容易粗大。 5、指出下列钢件正火的主要目的： 20钢齿轮， 45钢小轴， T12钢锉刀 20钢齿轮：20钢，含碳量低，硬度低，通过正火（空冷）使得珠光体片间距减小即形成索氏体或屈氏体，以提高硬度（HB200左右），满足切削加工的要求。 45钢小轴：45钢，含碳量适中，综合机械性能好，因此利用正火，即可作为最终热处理，满足小轴的使用要求。 T12钢锉刀：含碳量1.2%，若采用退火会产生网状渗碳体，一般采用正火，利用快冷（空冷），使得渗碳体网析出不完整，再配合球化退火，以彻底消除网状渗碳体。 8、45钢调质后的硬度为240HBS，若再进行200℃回火，硬度能否提高? 为什么? 该钢经淬火和低温回火后硬度57HRC，若再进行高温回火，其硬度可否降低，为什么? 45钢调质后的硬度为240HBS，若再进行200℃回火，不能提高硬度。因为，回火温度越高，硬度下降越多，而调质工艺就是淬火+高温回火，碳化物已经析出，铁素体回复，硬度已经下降了，不能再升高。 该钢经淬火和低温回火后硬度57HRC，若再进行高温回火，硬度可以。因为，回火温度越高，硬度下降越多。该钢经低温回火，组织是回火马氏体，碳化物还未析出，存在过饱和，因此，可继续提高回火温度，使得硬度降低。这也是为何经低温回火处理的碳素工具钢，不能使用很高的切削速度的原因。高速切削，摩擦生热，切削温度高于低于回火温度后，就相当于继续回火。 9、T12钢经760℃加热后，按照图3-26所示的冷却方式进行冷却。问它们各获得何种组织？并比