《2018年机械工程师(中级)职称资格考试指导书》第一部分工程制图与公差配合
·工程图是设计工程师用以表达机械结构设计意图的语言和工具。它由制图标准规范和一些符号、画法规则组成。
1.1 工程制图的一般规定
图框，即图纸的规格尺寸，由图纸是否需要装订和图纸幅面的5927小确定。优先采用的图纸幅面是：
A0，A1，A2，A3，A4，A5.
粗线宽度b应按图的大小和复杂程度，在0.5～2mm之间选择b的推荐系列为0.25、0.35、0.5、0.7、1、1.4、2mm。
新标准规定，标题栏中的文字方向为看图的方向，即图样中标注尺寸、符号及说明均以标题栏的文字方向为准。
第一视角和第三视角视图两种画法的主要区别在于视图的配置关系不同。
一张工程图中，一般都包含3个基本内容：标题栏、基本视图、技术要求。
1）零件图中，如剖面线为金属材料，剖面线画成45°平行线，而且在各视图中应方向一致、间隔相等。在装配图中，相邻两金属零件的剖面线方向相反或方向相同但间隔不同；还要注意在各视图中同一零件的剖面线方向仍相同。
2）零件图中可用涂色代替剖面线，但标准中规定涂色仅能用于零件图而不可用于装配图。
3）对于狭小面积的剖面，当在图中的宽度小于或等于2mm时，可以用涂黑代替剖面线。
1.2 机械、液压、气动系统图的示意画法
能认识、绘制机械、液压、气动系统的原理图，并能运用原理图进行方案设计和分析。
1.5 尺寸、公差、配合与形位公差标注
基孔制配合是基本偏差为一定的孔的公差带，选择改变轴的公差带获得所需配合（状态）的一种装配制度。
基轴制配合是基本偏差为一定的轴的公差带，选择改变孔的公差带获得所需配合（状态）的另一种装配制度。
根据GB/T 1800.2-1998规定，标准公差采用国际标准公差代号IT表示。标准公差等级分为01，0，1，2，3，…，18共20级，分别标记为IT01，…，IT18.
标准推荐，基孔制的间隙配合、轴的基本偏差用a，b，c，d，e，f，g，h；过渡配合用js，k，m，n；过盈配合用p，r，s，t，u，v，x，y，z。
零件单一实际要素（指构成零件几何特征实际存在的点、线、面）形状所允许的变动全量称为形状公差。关联实际要素（指对其他要素有功能关系的实际要素）的位置对基准所允许的变动全量称为位置公差。形状和位置公差简称为形位公差。
表而粗糙度指已加工表面波距在lmm以下的微观几何形状误差。表面粗糙度由加工过程中的残留面积、塑性变形、积屑瘤、鳞刺以及工艺系统的高频振动等原因造成。
同一表面粗糙度值Ry＞Rz＞Ra，且Ry值约为Ra值的8倍。一般表面粗糙度标注优先采用Ra值。
尺寸链是在零件加工或机器装配过程中，由相互联接的尺寸形成的封闭尺寸组。按尺链的形成和应用场合，尺寸链可分为工艺尺寸链和装配尺寸链。在零件加工过程中，由同零件有关工序尺寸所形成的尺寸链，称为工艺尺寸链。在机器设计和装配过程中由有关零设计尺寸所形成的尺寸链，称为装配尺寸链。
按尺寸链各环的几何特征和所处空间位置，尺寸链可分为直线尺寸链、角度尺寸链、面尺寸链和空间尺
寸链。
第二部分工程材料
2.1金属材料
金属材料的主要性能包括工艺性能和使用性能。工艺性能是指金属材料使用某种工艺方法进行加工的难
易程度。使用性能是指金属材料在正常工作条件下所表现出来的力学性能、物理性能和化学性能。
力学性能是指材料在外力作用下表现出来的性能。其主要指标有硬度、强度、塑性、韧性、耐磨性和缺
口敏感性等。材料的力学性能主要取决于材料的组分和晶体结构。
硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力。
硬度是材料的重要力学性能指标。一般材料的硬度越高，其耐磨性越好。材料的强度越高，塑性变形抗
力越大，硬度值也越高。
硬度和其他力学性能之间存在一定关系。金属材料的布氏硬度HBS与抗拉强度σb在一定硬度范围内存
在线性关系，即σb=KHBS，钢铁材料和铝合金K值约为3.3～3.5，铜及铜合盆约为4.8～5.3。根据洛式硬度换算σb=－801.24＋50.08×HRC。
对于刀具、冷成型模具和粘着磨损或磨粒磨损失效的零件，其磨损抗力和材料的硬度成正比，硬度是决定耐磨性的主要性能指标。对于承受接触疲劳载荷的零件如齿轮、滚动轴承等，在一定硬度范围内提高硬度对减轻麻点剥落是有效的。用硬度作为控制材料性能的指标时，必须对热处理工艺作出明确的规定，设计零件时在图样上除注明材料外，还必须注明热处理技术条件和热处理后达到的硬度（硬度应有一定范围，一般波动为5个HRC）。
生产中常用的硬度测试方法有布氏（HB）硬度测试法、洛氏（HR）硬度试验方法和维氏（HV）硬度试验方法三种（HS-肖氏硬度）。
（一）布氏硬度试验法
布氏硬度试验法是用一直径为D的淬火钢球或硬质合金球作为压头，在载荷P（kgf或N）的作用下压入被测试金属表面，保持一定时间t后卸载，测量金属表面形成的压痕直径d，以压痕的单位面积所承受的平均压力作为被测金属的布氏硬度值。
布氏硬度指标有HBS和HBW，前者所用压头为淬火钢球，适用于布氏硬度值低于450的金属材料，如退火钢、正火钢、调质钢及铸铁、有色金属等；后者压头为硬质合金，适用于布氏硬度值为450～650的金属材料，如淬火钢等。
布氏硬度试验特别适用于测定灰铸铁、轴承合金等具有粗大晶粒或组成相的金属材料的硬度及钢件退火、正火和调质后的硬度。试验数据稳定，重复性强。检测布氏硬度时，检测面应是光滑的，表面粗糙度一般为Ra<0.8μm，试样厚度至少应为压痕直径的10倍。试验时，压痕中心应距试样边缘≥4d，当材料硬度<35HBS 时应为6d。相邻两个压痕之间的间隔必须大于压痕直径的3倍以上。布氏硬度测试法，因压痕较大，故不宜测试成品件或薄片金属的硬度。
（二）洛氏硬度试验法
洛式硬度是以测量压痕深度来表示材料的硬度值。
洛氏硬度试验法是用一锥顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为（1.558mm（1/16英寸）的淬火钢球为压头，以一定的载荷压入被测试金属材料表面，根据压痕深度可直接在洛氏硬度计的指示盘上读出硬度值。常用的洛氏硬度指标有HRA、HRB和HRC三种。
洛氏硬度测试，操作迅速、简便，且压痕小不损伤工件表面，故适于成品检验，热处理质量检验。缺点是压痕小，代表性差，所测硬度值重复性差，分散度较大。常用于检查淬火后的硬度。
（二）维氏硬度试验法
维氏硬度试验的压头是两对面夹角α为136°的金刚石四棱锥体。压头在试验力F的作用下，将试样表面压出一个四方锥形的压痕，经一定保持时间后，卸除试验力，测量出压痕对角线平均长度d，用以计算压痕的表面积A 。
l）金属维氏硬度试验方法。试验力范围为49.03～980.7N，共分六级，主要用于测定较大工件和较深表面层的硬度。
2）金属小负荷维氏硬度试验方法。试验力范围为1.961～49.03N，共分七级，主要用于测定较薄工件和具有较浅硬化层零件的表面硬度，也可测表面硬化零件的表层硬度梯度或硬化层深度。
3）金属显微硬度试验方法。试验力范围为18.07×10-3～1.961N，共分五级，主要用于测量微小件，极薄件以及具有极薄的表面层的硬度以及合金中组成相的硬度。
维氏硬度不仅试验力可任意选取，而且压痕测量精度高，硬度值准确。缺点是硬度值需通过测量压痕对角线长度后进行计算或查表，效率较低。
其他还有努氏硬度（HK）试验，它是一种显微硬度的试验方法，对表面淬硬层或镀层，渗层等薄层区域的硬度测定以及截面上的硬度分布的测定较为方便；肖氏硬度（HS）试验也是一种动载荷试验法（也称回跳硬度），较为方便，可在现场测量大型工件的硬度，其缺点是硬度测量精度较低；里氏硬度（HL）试验法，
是一种新型的反弹式硬度测量方法，便于携带，常用于测量大型铸锻件、永久组装部件等、精度较高，可自动转换成洛式硬度、布氏硬度、里氏硬度或肖氏硬度，并可直接打印出测量结果，被测表面的粗糙度应达到Ra=2μm，表面清洁，不得有油污，被测零件的重量≥100g，厚度＞5mm，硬化层深度＞0.8mm。
习题1. 材料的基本力学性能主要包括哪此内容？
答：力学性能主要指标有硬度、强度、塑性、韧性等。
硬度：制造业中，通常采用压入法测量材料的硬度，按试验方法不同，分有布氏硬度（HB）、洛式硬度（HR）、维氏硬度（HV），表达材料表面抵抗外物压入的能力。布氏硬度（HB）是用一定载荷将淬火钢球压入试样表面，保持规定时间后卸载，测得表面压痕的面积后，计算出单位面积承受的压力，为布氏硬度值（HB），单位是kgf/mm2，通常不标注；布氏硬度（HB）测试法一般用于HB<450。洛氏硬度（HR）以压痕深浅表示材料的硬度。洛式硬度有三种标尺，分别记为HRA、HRB和HRC，采用不同的压头和载荷。生产中按测试材料不同，进行选择，有色金属和正火钢，选用HRB，淬火钢选用HRC；硬质合金、表面处理的高硬层选用HRA进行测量。维氏硬度（HV）根据单位压痕表面积承受的压力定义硬度值，压头为锥角136度金钢石角锥体，载荷根据测试进行选择，适用对象普遍。肖氏硬度（HS）是回跳式硬度，定义为一定重量的具有金钢石圆头和钢球的标准冲头从一定高度落下，得到的回跳高度与下落高度的比值，适用于大型工件的表面硬度测量。
强度：常用的强度指标为屈服强度σs，通过拉伸试验确定，定义为材料开始产生塑性变形的应力，其大小表达材料抵抗塑性变形的能力，大多数金属材料在拉伸时没有明显的屈服现象，因此将试样产生0.2%塑性变形时的应力值，作为屈服强度指标，称为条件屈服强度，用σ0.2表示。
抗拉强度σb是材料产生最大均匀变形的应力。σb对设计塑性低的材料如铸铁、冷拔高碳钢丝和脆性材料，如白口铸铁、陶瓷等制作的零件具有直接意义。设计时以抗拉强度确定许用应力，即[σ]＝σb/K（K为安全系数）。
塑性：通过拉伸试验确定塑性指标，包括伸长率（δ）和断面收缩率（Ψ），分别定义为断裂后试样的长度相对伸长和截面积的相对收缩，单位是％。它们是材料产生塑性变形重新分布而减小应力集中的能力的度量。δ和Ψ值愈大则塑性愈好，金属材料具有一定的塑性是进行塑性加工的必要条件。塑性还可以提高零件工作的可靠性，防止零件突然断裂。
韧性：冲击韧度指标αk或A k表示在有缺口时材料在冲击载荷下断裂时塑性变形的能力及所吸收的功，反映了应力集中和复杂应力状态下材料的塑性，而且对温度很敏感，单位为kgf·m/cm2。
δ和ψ数值大小只能表示在单向拉伸应力状态下的塑性，不能表示复杂应力状态下的塑性，即不能反映应力集中、工作温度、零件尺寸对零件断裂强度的影响，因此不能可靠地避免零件脆断。标准件厂在螺栓或螺钉成品检验时都必须随机抽样对螺栓或螺钉实物进行偏斜拉伸试验。
冲击韧度指标αk或A k、表征在有缺口时材料塑性变形的能力，反映了应力集中和复杂应力状态下材料的塑性，而且对温度很敏感，正好弥补了δ和ψ的不足。在设计中对于脆断是主要危险的零件，冲击韧度是判断材料脆断抗力的重要性能指标。其缺点是αk或A k不能定量地用于设计，只能凭经验提出对冲击韧度值的要求。若过分追求高的αk值，结果会造成零件笨重和材料浪费。尤其对于中低强度材料制造的大型零件和高强度材料制造的焊接构件，由于其中存在冶金缺陷和焊接裂纹，此时，仅以冲击韧度值已不能评定零件脆断倾向的大小。
应当指出，在冲击载荷作用下工作的零件，实际承受的载荷是小能量多次重复冲击，这与αk值的实验条件不同，因此材料承受小能量多次重复冲击的能力主要决定于强度，而无需过高的冲击韧度。
材料经受无数次重复交变应力作用而不致引起断裂的最大应力，此种应力称为疲劳强度，用σ-l表示弯曲疲劳强度。
试验规范规定：钢的循环次数以107为基数，非铁合金或某些超高强度钢取108为基数。
疲劳断裂的原因是由于材料内部缺陷，表面伤痕及在工作中零件局部应力集中，导致微裂纹的产生。这些微裂纹在交变应力作用下，随循环次数增加而逐渐扩展，使零件有效截面减小，从而导致突然断裂。
为了提高零件的疲劳强度，在设计时可通过改变零件结构的形状，避免应力集中。加工时改善表面粗糙度，采取表面处理、滚压和喷丸等措施，以提高材料的疲劳强度。
习题5. 常用材料硬度的测定法有哪三种？它们主要适应于检验什么材料？
答：（1）硬度（HB）测定法：布氏硬度测定是用一定直径D（mm）的钢球或硬质合金球为压头，测量压痕球形面积A（mm2）。布氏硬度（HB）就是试验力F除以压痕球形面积A所得的商。布氏硬度试验特别适用于测定灰铸铁、轴承合金等具有粗大晶粒或组成相的金属材料的硬度及钢件退火、正火和调质后的硬度。
（2）洛式硬度（HR ）试验：洛式硬度是以测量压痕深度来表示材料的硬度值。洛式硬度试验所用的压头有两种。一种是圆锥角ɑ＝120°的金钢石圆锥体；另一种是一定直径的小淬火钢球。常的三种洛式硬度如表2.1-2所示。洛氏硬度试验常用于检查淬火后的硬度。
标尺 符号 压头类型 总试验力F （N ） 测量硬度范围 应用举例
A HRA 金钢石圆锥 5.884 22-88 硬质合金、表面薄层硬化钢
B HRB Φ1.558钢球 980.7 20-100 低碳钢、铜合金、铁素体可锻铸铁
C HRC 钢金石圆锥 1471 20-70 淬火钢、高硬铸件、珠光体可锻铸铁
（3）维氏硬度（HV ）试验：维氏硬度试验适用于常规材料，其压头是两对面夹角ɑ＝136°的金钢石四棱锥体。测量出压痕对角线平均长度并计算压痕的表面积A （mm 2），得到HV ＝0.1891F ÷d 2。
强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。强度指标一般用单位面积所承受的载荷即力表示，符号为σ，单位为MPa 。
工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。屈服强度是指金属材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力，或开始出现塑性变形时的最低应力值，用σs 表示。抗拉强度是指金属材料在拉力的作用下，被拉断前所能承受的最大应力值，用σb 表示。
对于大多数机械零件，工作时不允许产生塑性变形，所以屈服强度是零件强度设计的依据；对于因断裂而失效的零件，而用抗拉强度作为其强度设计的依据。
从图2.1-1可看出，钢在低于弹性极限σe 的应力下，应力和
应变成正比，服从虎克定律，即σ=E ξ称为线弹性变形，式中E
为拉伸杨式模量。显然比例极限σp 是应力和应变成正比的最大应
力，而弹性极限σe 则是不产生塑性变形的最大应力。当应力超过
弹性极限σe 后，在继续发生弹性变形的同时，开始发生塑性变形
并出现屈服现象，即外力不增加，但变形继续进行。显然，屈服
极限σs 是材料开始产生塑性变形的应力。当应力超过屈服极限
σs 后，随着应力增加，塑性变形逐渐增加，并伴随加工硬化，即
塑性变形需要不断增加外力才能继续进行，产生均匀塑性变形，
直至应力达到抗拉强度σb 后均匀塑性变形阶段结束，试样开始产
生不均匀集中塑性变形，产生缩颈，变形量迅速增大至K 点而发
生断裂。显然，抗拉强度σb 是材料产生最大均匀变形的应力，而
断裂强度σK 则是材料发生断裂的应力。除低碳钢外，正火、调质
态的中碳钢或低、中碳合金钢和有些铝合金及某些高分子材料也
具有上述类似的应力—应变行为。
σs 是强度设计中应用最多的性能指标，设计中规定零件工作应力σ必须小于许用应力[σ]。即
K s
σσσ=≤][ K —安全系数。
按此式计算材料的屈服强度σs 愈高，承载能力愈大，零件的寿命越长。实际上不能一概而论。对于纯剪或纯拉伸的零件，例如螺栓，σs 可直接作为设计的依据，并取K=1.1～1.3；对于承受交变接触应力的零件，由于表面经热处理强化（渗碳、渗氮、感应加热淬火），疲劳裂纹多发生在表面硬化层和心部交界处，因而适当提高零件心部屈服强度对提高接触疲劳性能有利；对于低应力脆断零件，其承载能力已不是由材料的屈服强度来控制，而是决定于材料的韧性，此时应适当降低材料屈服强度；对于承受弯曲和扭转的轴类零件，由于工作应力表层最高，心部趋于零，因此只要求一定的淬硬层深度，对于零件心部的屈服强度不需过高的要求。需要指出的是大多数金属材料在拉伸时没有明显的屈服现象，因此将试样产生0.2%塑性变形时的应力值，作为屈服强度指标，称为条件屈服强度，用σ0.2表示。
抗拉强度对设计塑性低的材料如铸铁、冷拔高碳钢丝和脆性材料，如白口铸铁、陶瓷等制作的零件具有直接意义。设计时以抗拉强度确定许用应力，即[σs ]=σb /K 。而对于塑性材料制作的零件，σb 虽然在设计中没有直接意义，但由于大多数断裂事故都是由疲劳断裂引起的，疲劳强度σ-1与抗拉强度σb 有一定关系。对于钢，当σb <1400MPa 时，σ-1/σb =0.5；对于灰铸铁σ-1/σb =0.4；有色金属σ-1/σb =0.3～0.4。通常以抗拉强度来衡量材料疲劳强度的高低，提高材料的抗拉强度对零件抵抗高周疲劳断裂有利。此外，抗拉强度对材料的成分和组织很敏感。两种材料的成分或热处理工艺不同，有时尽管硬度相同，但抗拉强度不同，因此可用
抗拉强度作为两种不同材料或同一种材料两种不同热处理状态的性能比较标准，这样可以弥补硬度作为检验标准的不足之处。
习题2. 设计中的许用应力[σ]与材料的强度有何关系？如何确定设计中的许用应力？
答：设计中规定零件工作应力σ必须小于许用应力[σ]，即屈服强度除以安全系数的值σ≤[σ]＝σs÷K，式中K—安全系数，σb对设计塑性低的材料，如铸铁、冷拔高碳钢丝和脆性材料，如白口铸铁、陶瓷等制作的具有直接意义。设计时以抗拉强度σb确定许用应力，即[σ]＝σb÷K（K为安全系数）。
弹性模量（E）（等于弹性应力，即弹性模量是产生100%弹性变形所需的应力）
刚度是指零件在受力时抵抗弹性变形的能力。工程中弹性模量E被称为材料的刚度，表征金属材料对弹性变形的抗力，其值愈大，则在相同应力下产生的弹性变形就愈小。设计弹性零件必须考虑弹性极限和弹性模量。
金属材料的主要物理性能有密度、熔点、热膨胀性、导电性、导热性、磁性等。导热差的材料，在经热处理或锻压工艺加工的加热速度应缓慢些，以防止产生裂纹。
金属材料的化学性能是指金属及合金在常温或高温时抵抗各种化学作用的能力。
金属材料的工艺性能包括铸造性能、压力加工性能、焊接性能、机械加工性能和热处理工艺性能。
晶体中的原子或分子，在三维空间中是按照一定的几何规则作周期性的重复排列；非晶体中的这些质点，则是杂乱无章的堆积在一起无规则可循。这就是晶体和非晶体的根本区别。
晶体有一定的熔点且性能呈各向异性，而非晶体与此相反。
在自然界中，除普通玻璃、松香、石蜡等少数物质以外，包括金属和合金在内的绝大多数固体都是晶体。
最典型、最常见的三种晶体结构类型：体心立方结构、面心立方结构和密排六方结构。
晶体缺陷分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三大类。
最常见的点缺陷是空位和间隙原子，因为这些点缺陷的存在，会使其周围的晶格发生畸变，引起性能的变化。
晶体中晶格空位和间隙原子都处在不断地运动和变化之中，晶格空位和间隙原子的运动是金属中原子扩散的主要方式之一，这对热处理过程起着重要的作用。
晶体中的线缺陷通常是各种类型的位错。所谓位错就是在晶体中某处有一列或若干列原子发生了某种有规律的错排现象。
位错密度愈大，塑性变形抗力愈大。因此，目前通过塑性变形，提高位错密度，是强化金属的有效途径之一。
面缺陷即晶界和亚晶界。晶界实际上是不同位向晶粒之间原子无规则排列的过渡层。晶粒内部的晶格位向也不是完全一致的，每个晶粒皆是有许多位向差很小的小晶块互相镶嵌而成的，这些小晶块称为亚组织。亚组织之间的边界称为亚晶界。亚晶界实际上是由一系列刃型位错所形成的小角度晶界。晶界和亚晶界处表现出有较高的强度和硬度。晶粒越细小晶界和亚晶界越多，它对塑性变形的阻碍作用就越大，金属的强度、硬度越高。晶界还有耐蚀性低、熔点低，原子扩散速度较快的特点。晶粒越细，金属材料的强度和硬度便越高。对于在较低温度下使用的金属材料，一般总是希望获得细小的晶粒。
在常温下的细晶粒金属比粗晶粒金属具有较高的强度、硬度、塑性和韧性。
金属由液态转变为固态晶体的过程叫做结晶。而一般非晶体由液态向固态的转变则称为凝固。
每种金属都有一个平衡结晶温度，也称理论结晶温度。只有金属的实际结晶温度低于理论结晶温度才能结晶，这种现象称为过冷现象，理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度。因此认为：金属要结晶就必须有过冷度，即过冷度是结晶的必要条件，冷却速度愈快，则过冷度愈大。
生产中，细化晶粒的方法如下：
1）增加过冷度。结晶时增加过冷度ΔT会使结晶后晶粒变细。增加过冷度，就是要提高金属凝固的冷却转变速度。实际生产中常常是采用降低铸型温度和采用导热系数较大的金属铸型来提高冷却速度。但是，对大型铸件，很难获得大的过冷度，而且太大的冷却速度，又增加了铸件变形与开裂的倾向。因此工业生产中多用变质处理方法细化晶粒。
2）变质处理。变质处理是在浇注前向液态金属中加入一些细小的难熔的物质（变质剂），在液相中起附加晶核的作用，使形核率增加，晶粒显著细化。如往钢液中加入钛、锆、铝等。
3）附加振动。金属结晶时，利用机械振动、超声波振动，电磁振动等方法，既可使正在生长的枝晶熔断成碎晶而细化，又可使破碎的枝晶尖端起晶核作用，以增大形核率。
纯金属在固态下的转变有两种，一种是同素异晶转变，一种是磁性转变。
纯铁的同素异晶转变是：1538～1394℃时为体心立方晶格称δ-Fe；在1394～912℃时为面心立方晶格，称γ-Fe；在912℃以下时为体心立方晶格，称α-Fe。晶格改变，其性能随之变化，这就是钢能利用热处理方法改变性能的原因所在。
面心立方结构的金属塑性最好，可加工成极薄的金属箔，体心立方结构的金属塑性次之，密封六方结构的金属塑性最差。具有同素异晶转变的金属有铁、锡、钛、锰等。
磁性转变与同素异晶转变有着原则上的区别，不发生晶格类型转变，而是发生磁性和无磁性的转变。铁、钻、镍均具有磁性转变特性。纯铁的磁性转变温度为768℃，低于768℃的铁才具有磁性。
合金是由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属组成的具有金属特性的物质。相是指合金中成分、结构均相同的组成部分，相与相之间具有明显的界面。通常把合金中相的晶体结构称为相结构，而把在金相显微镜下观察到的具有某种形态或形貌特征的组成部分总称为组织。所以合金中的各种相是组成合金的基本单元，而合金组织则是合金中各种相的综合体。
一种合金的力学性能不仅取决于它的化学成分，更取决于它的显微组织。通过对金属的热处理可以在不改变其化学成分的前提下而改变其显微组织，从而达到调整金属材料力学性能的目的。
根据构成合金的各组元之间相互作用的不同，固态合金的相结构可分为固溶体和金属化合物、机械混合物三大类。
合金在固态下，组元间仍能互相溶解而形成的均匀相，称为固溶体。形成固溶体后，晶格保持不变的组元称溶剂，晶格消失的组元称溶质。固溶体的晶格类型与溶剂组元相同。
根据溶质原子在溶剂晶格中所占据位置的不同，可将固溶体分为置换固溶体和间隙固溶体两种。置换固溶体如铜镍二元合金，铁碳合金中，铁素体和奥氏体皆为间隙固溶体。
由于溶质原子的溶入，固溶体发生晶格畸变，变形抗力增大，使金属的强度、硬度升高的现象称为固溶强化。它是强化金属材料的重要途径之一。
金属化合物是合金组元间发生相互作用而生成的一种新相，其晶格类型和性能不同于其中任一组元，又因它具有一定的金属性质，故称金属化合物。如碳钢中的Fe3C、黄铜中的CuZn等。
金属化合物具有复杂的晶体结构，熔点较高、硬度高、而脆性大、电阻高。当它呈细小颗粒均匀分布在固溶体基体上时，将使合金的强度、硬度及耐磨性明显提高，这一现象称为弥散强化。因此金属化合物在合金中常作为强化相存在。它是许多合金钢、有色金属和硬质合金的重要组成相。
机械混合物具有比单一固溶体更高的硬度、强度、耐磨性和良好的切削加工性，但其塑性和抗蚀性较差，如锡、锑、铜组成的轴承合金。
Fe-Fe3C相图（铁碳合金相图）
相图中各主要点的温度、碳的质量分数及意义如表2.1一1所示。
一、铁碳合金中的基本相
铁碳合金相图实际上是Fe-Fe3C相图，铁碳合金的基本组元也应该是纯铁和Fe3C。铁存在着同素异晶转变，即在固态下有不同的结构。不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体，Fe-Fe3C相图上的固溶体都是间隙固溶体。由于α-Fe和γ-Fe晶格中的孔隙特点不同，因而两者的溶碳能力也不同。
1，铁素体（ferrite）
铁素体是碳在α-Fe中的间隙固溶体，用符号"F"（或α）表示，体心立方晶格；铁素体的性能与纯铁相似，硬度低而塑性高，并有铁磁性。
铁素体的力学性能特点是塑性，韧性好，而强度，硬度低。
δ=30%～50%，A KU=128～160J，σb=180～280MPa，50～80HBS。
铁素体的显微组织与纯铁相同，用4%硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现明亮的多边形等轴晶粒，在亚共析钢中铁素体呈白色块状分布，但当含碳量接近共析成分时，铁素体因量少而呈断续的网状分布在珠光体的周围。
2，奥氏体（Austenite ）
奥氏体是碳在γ-Fe中的间隙固溶体，用符号"A"（或γ）表示，面心立方晶格；
虽然FCC的间隙总体积较小，但单个间隙体积较大，所以它的溶碳量较大，最多有2.11%（1148℃时），727℃时为0.77%。
在一般情况下，奥氏体是一种高温组织，稳定存在的温度范围为727～1394℃，故奥氏体的硬度低，塑性较高，通常在对钢铁材料进行热变形加工，如锻造，热轧等时，都应将其加热成奥氏体状态，所谓"趁热打铁"正是这个意思。σb=400MPa，170～220HBS，δ=40%～50%。
另外奥氏体还有一个重要的性能，就是它具有顺磁性，可用于要求不受磁场的零件或部件。
奥氏体的组织与铁素体相似，但晶界较为平直，且常有孪晶存在。
3，渗碳体（Cementite）
渗碳体是铁和碳形成的具有复杂结构的金属化合物，用化学分子式"Fe3C"表示。它的碳质量分数Wc=6.69%，熔点为1227℃，
质硬而脆，耐腐蚀。用4%硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈白色，如果用4%苦味酸溶液浸蚀，渗碳体呈暗黑色。
渗碳体是钢中的强化相，根据生成条件不同渗碳体有条状，网状，片状，粒状等形态，它们的大小，数量，分布对铁碳合金性能有很大影响。
总结：
在铁碳合金中一共有三个相，即铁素体，奥氏体和渗碳体。但奥氏体一般仅存在于高温下，所以室温下所有的铁碳合金中只有两个相，就是铁素体和渗碳体。由于铁素体中的含碳量非常少，所以可以认为铁碳合金中的碳绝大部分存在于渗碳体中。这一点是十分重要的。
铁碳合金在固态下的几种基本组织：铁素体（F）、珠光体（P）、渗碳体（Fe3C）、奥氏体（A）和莱氏体（Ld）。
铁和碳可以形成一系列化合物，如Fe3C，Fe2C，FeC等，有实用意义并被深入研究的只是Fe-Fe3C部分，通常称其为Fe-Fe3C相图，此时相图的组元为Fe和Fe3C。
由于实际使用的铁碳合金其含碳量多在5%以下，因此成分轴从0～6.69%。所谓的铁碳合金相图实际上就是Fe-Fe3C相图。
二、铁碳合金相图分析
1铁碳相图分析
Fe-Fe3C相图看起平比较复杂，但它仍然是由一些基本相图组成的，我们可以将Fe-Fe3C相图分成上下两个部分来分析。
1，上半部分——共晶转变
在1148℃，4.3%C的液相发生共晶转变：Lc 1148℃γE＋Fe3C，转变的产物称为莱氏体，用符号Ld表示。
存在于1148℃～727℃之间的莱氏体称为高温莱氏体，用符号L d表示，组织由奥氏体和渗碳体组成；存在于727℃以下的莱氏体称为变态莱氏体或称低温莱氏体，用符号L dˊ表示，组织由渗碳体和珠光体组成。
低温莱氏体是由珠光体，Fe3CⅡ和共晶Fe3C组成的机械混合物。经4%硝酸酒精溶液浸蚀后在显微镜下观察，其中珠光体呈黑色颗粒状或短棒状分布在Fe3C基体上，Fe3CⅡ和共晶Fe3C交织在一起，一般无法分辨。
2，下半部分——共析转变
在727℃，0.77%的奥氏体发生共析转变：γS727℃αp＋Fe3C，转变的产物称为珠光体。
共析转变与共晶转变的区别是转变物是固体而非液体。
3，相图中的一些特征点
相图中应该掌握的特征点有：A，D，E，C，G（A3点），S（A1点），它们的含义一定要搞清楚。
4，铁碳相图中的特性线
相图中的一些线应该掌握的线有：ECF线，PSK线（A1线），GS线（A3线），ES线（Acm线）
水平线ECF为共晶反应线。碳质量分数在2.11%～6.69%之间的铁碳合金，在平衡结晶过程中均发生共晶反应。
水平线PSK为共析反应线。碳质量分数为0.0218%～6.69%的铁碳合金，在平衡结晶过程中均发生共析反应。PSK线亦称A1线。
水平线HJB为包晶转变线。L B＋δH1495℃γJ。
GS线是合金冷却时自A中开始析出F的临界温度线，通常称A3线。
ES线是碳在A中的溶解度曲线（固溶线），通常叫做Acm线。由于在1148℃时A中溶碳量最大可达2.11%，而在727℃时仅为0.77%，因此碳质量分数大于0.77%的铁碳合金自1148℃冷至727℃的过程中，将从A 中析出Fe3C。析出的渗碳体称为二次渗碳体（Fe3C II）。Acm线亦为从A中开始析出Fe3C II的临界温度线。
PQ线是碳在F中溶解度曲线（固溶线）。在727℃时F中溶碳量最大可达0.0218%，室温时仅为0.0008%，因此碳质量分数大于0.0008%的铁碳合金自727℃冷至室温的过程中，将从F中析出Fe3C。析出的渗碳体称为三次渗碳体（Fe3C III）。PQ线亦为从F中开始析出Fe3C III的临界温度线。Fe3C III数量极少，往往予以忽略。
例根据铁碳合金相图分析亚共析钢的结晶过程及组织转变？
解以含碳量Wc为0.4%的合金为例。当液相冷却至BC线时，液相中开始析出奥氏体晶粒，在温度不断下降过程中。奥氏体量不断增加，当温度降到JE线时，液相全部变为单一均匀奥氏体。在温度为JE线与GS线之间时仍为奥氏体。当冷却到GS线时，奥氏体中开始析出铁素体。随着温度不断降低，铁素体量逐渐增多，奥氏体量逐渐减少。当温度降到A1线（727℃）时，奥氏体的含碳量Wc升至0.77%则发生共析反应而转变为珠光体。继续冷却至室温合金的组织为铁素体和珠光体。所有的亚共析钢，其室温组织都是由铁素体和珠光体组成的，不同之处在于铁素体和珠光体的相对量不同。含碳量愈高，组织中珠光体量愈多，而铁素体量愈少。因此，可根据亚共析钢缓冷下的室温组织估计其碳含量Wc=Sp×0.77%。
式中Wc—钢中C的质量分数；Sp—珠光体在显微组织中所占的面积百分比；0.77%—珠光体的C的质量分数。
三、含碳量对铁碳合金组织和性能的影响
1．含碳量对铁碳合金平衡组织的影响
按杠杆定律计算，可总结出含碳量与铁碳合金室温时的组织组成物和相组成物间的定量关系。
当碳的质量分数增高时，不仅其组织中的渗碳体数量增加，而且渗碳体的分布和形态发生如下变化：Fe3C III（沿铁素体晶界分布的薄片状）共析Fe3C（分布在铁素体内的层片状）Fe3C II（沿奥氏体晶界分布的网状）共晶Fe3C（为莱氏体的基体）Fe3C I（分布在莱氏体上的粗大片状）。
2．含碳量对机械性能的影响
渗碳体含量越多，分布越均匀，材料的硬度和强度越高，塑性和韧性越低；但当渗碳体分布在晶界或作为基体存在时，则材料的塑性和韧性大为下降，且强度也随之降低。
低碳钢的组织多为铁素体，强度、硬度较低，而塑性、韧性很高。随着含碳量的增加，钢的组织中铁素体量不断减少，而珠光体量不断增加，导致强度、硬度提高，而塑性、韧性下降，当钢的含碳量增加至0.9%
时，其组织大多数为珠光体，且有尚未成为网状的渗碳体作为强化相，使其强度达到最大值。当Wc ＞1.0%时，由于网状Fe 3C II 出现，导致钢的强度下降。为了保证工业用钢具有足够的强度、硬度和适宜的塑性、韧性，其Wc 一般不超过1.3%～1.4%。
3．含碳量对工艺性能的影响
对切削加工性来说，一般认为中碳钢的塑性比较适中，硬度在HB200左右，切削加工性能最好。含碳量过高或过低，都会降低其切削加工性能。
对可锻性而言，低碳钢比高碳钢好。由于钢加热呈单相奥氏体状态时，塑性好、强度低，便于塑性变形，所以一般锻造都是在奥氏体状态下进行。锻造时必须根据铁碳相图确定合适的温度，始轧和始锻温度不能过高，以免产生过烧；始轧和始锻温度也不能过低，以免产生裂纹。
对铸造性来说，铸铁的流动性比钢好，易于铸造，特别是靠近共晶成分的铸铁，其结晶温度低，流动性也好，更具有良好的铸造性能。从相图的角度来讲，凝固温度区间越大，越容易形成分散缩孔和偏析，铸造性能越差。
一般而言，含碳量越低，钢的焊接性能越好，所以低碳钢比高碳钢更容易焊接。
习题3. 简述低碳钢、中碳钢和高碳钢的划分标准及其各自的性能特点。
答：低碳钢（Wc 为0.10％～0.25％），若零件要求塑性、韧性好，焊接性能好，例如建筑结构、容器等，应选用低碳钢；中碳钢（Wc 为0.25％～0.60），若零件要求强度、塑性、韧性都较好，具有综合机械性能，便如轴类零件，应选用中碳钢；高碳钢（Wc 为0.60％～1.30％），若零件要求强度硬度高、耐磨性好，例如工具等，应选用高碳钢。
习题4. 简述铁碳相图的应用。
（1）为选材提供成份依据 Fe-Fe 3C 相图描述了铁碳合金的平衡组织随碳的质量分数的变化规律，合金性能和碳的质量分数关系，这就可以根据零件性能要求来选择不同成份的铁碳合金。
（2）为制订热加工工艺提供依据 Fe-Fe 3C 相图总结了不同成份的铁碳合金在缓慢冷却时组织随温度变化的规律，这就为制订热加工工艺提供了依据。
a. 铸造 根据Fe-Fe 3C 相图可以找出不同成份的钢或铸铁的熔点，确定铸造温度。
根据相图中液相线和固相线之间的距离估计铸造性能的好坏，距离越小，铸造性能越好，例如纯铁、共晶成分或接近共晶成分的铸铁铸造性能比铸钢好。因此，共晶成分的铸铁常用来浇注铸件，其流动性好，分散缩孔小，显微偏析少。
b. 锻造 根据Fe-Fe 3C 相图可以确定锻造温度。始轧和始锻温度不能过高，以免钢材氧化严重和发生奥氏体晶界熔化（称为过烧）。一般控制在固相线以下100～200℃。一般对亚共析钢的终轧和终锻温度控制在稍高于GS 线（A 3线）；过共析钢控制在稍高于PSK 线（A 1线）。实际生产中各处碳钢的始锻和始轧温度为1150～1250℃，终轧和终锻温度为750～850℃。
c. 焊接 由焊缝到母材在焊接过程中处于不同温度条件，因而整个焊缝区出现不同组织，引起性能不均匀，可根据相图来分析碳钢的焊接组织，并用适当热处理方法来减轻或消除组织不均匀性和焊接应力。
d. 热处理 热处理的加热温度都以相图上的临界点A 1、A 3、Acm 为依据。
由相图可知，任何成分的钢加热到A 1温度以上时，都会发生珠光体向奥氏体的转变。将共析钢、亚共析钢和过共析钢分别加热到A 1、A 3、Acm 以上时，都完全转变为单相奥氏体，通常把这种加热转变称为奥氏体化。显然加热的目的就是为了使钢获得奥氏体组织，并利用加热规范控制奥氏体晶粒大小。钢只有处于奥氏体状况才能通过不同的冷却方式使其转变为不同的组织，从而获得所需要的性能。
拉力试验是用来测定金属材料的强度、塑性。金属材料试验机可以做抗拉试验，还可进行弯曲、压缩、伸长率、断面收缩率等项目的试验。
材料的抗拉强度（σb ）按下式计算：0
b A F b =σ 式中F b —试样拉断前承受的最大外力（N ）。A 0—试样原始横截面积（mm 2）。
为了测定材料在受拉力状态下对缺口的敏感程度，还可做缺口拉伸试验。
对于在服役条件下承受附加弯曲的零件如螺栓等，必要时做缺口偏斜拉伸试验。缺口偏斜拉伸试验是在试验机的拉伸夹具中加一个带一定斜度的垫圈，常用的偏斜角为4°或8°，相应的缺口强度标记为4bN σ或
8
。
bN
为了测定某些特殊材料在一定高温下的强度指标，在拉伸试验机上加一个电阻加热或感应加热的加热装置即可。低温试验则需安装一个低温箱，用干冰或液氮做为冷却剂。一些先进的材料试验机，本身带有高温和低温拉伸试验装置。
对于脆性材料和低塑材料可进行弯曲试验和压缩试验。
对于检测表面强化试件的力学性能进行扭转试验最为合适。
冲击试验是将冲击试样放在冲击试验机的支座上，使试样的缺口背向摆锤的冲击方向，再将具有一定质量的摆锤，由一定高度自由落下，测得一次冲击试样缺口处单位面积所消耗的功，称为冲击韧度（αk）。
冲击试验主要用于结构钢。对于脆性材料（如铸铁、铸铝等）和塑性很好的材料（如铜、黄铜和奥氏体钢等）一般均不采用冲击试验。
为了测定材料的韧脆转变温度，以判断材料的冷脆性或回火脆性，常常采用系列冲击试验。即通过不同温度下的冲击试验测得一系列的冲击值而得到材料冲击韧度随试验温度变化曲线，然后以（αk max＋αk min）/2相当的温度或50%纤维断口相当的温度确定为韧脆转变温度T k。
测定金属材料化学成分的常用方法有化学分析法、火花鉴别法、光谱分析法和看谱镜法。
1. 化学分析法
（1）测定钢铁中的含碳量其原理是首先在高温下将钢铁试样中的碳燃烧生成二氧化碳后再进行测定。较常用的是气体容量定碳法：将试样在高温（1100～1300℃）的氧气流中燃烧，使碳燃烧生成二氧化碳，硫燃烧生成二氧化硫，再把混合气体经除硫后收集于量气管中，用氢氧化钾溶液吸收二氧化碳，以吸收前后的体积之差测出二氧化碳的体积，通过换算确定碳的含量。此方法适用于含碳量约0. 10%～2.00%的碳钢及合金钢试样。
（2）钢铁中含锰量的测定方法亚砷酸钠—亚硝酸钠容量法（过硫酸铵容量法）是将试样经酸溶解，在硫酸—磷酸混合酸介质中以硝酸银为催化剂，用过硫酸铵将二价锰氧化成七价，再用亚砷酸钠一亚硝酸钠标准液滴定。此方法适用于普通钢、铸铁及含铬质量分数为2%以上、含锰质量分数为3%以下的合金钢与合金铸铁。
（3）含铬量的测定方法一般测试含铬质量分数为1%以下的低合金钢多采用二苯卡巴肼比色法，而对于高含铬量的合金钢则采用过硫酸铵银盐容量法。
（4）含钼量的测定方法硫氰酸盐直接比色法可适用于含钼质量分数为0.1%～2.0%的钢和合金铸铁。
（5）含钨量的测定方法硫氰酸盐直接比色法可适用于含钨质量分数为0.05%～1.0%的碳钢和合金钢。
2. 火花鉴别法
依靠观察材料被砂轮磨削时产生的流线、节点、苞花、爆花和尾花及色泽特征、形态来鉴别钢铁牌号。
砂轮片宜采用中硬度46～60号普通氧化铝砂轮，不宜使用碳化硅或白色氧化铝砂轮。火花鉴别法只能定性和半定量地对碳钢和合金元素含量较高的合金钢进行鉴别，适宜于生产现场初步判断钢种。
3.光谱分析法
大型精密光谱仪适用中央实验室，对于热处理现场，一般可使用台式光谱仪或便携式光谱仪。
4.看谱镜法
通常的化学分析法、光谱分析法和火花鉴别法只能测出材料的平均成分，无法测定微观尺度上元素分布不均或沉淀相及夹杂物的化学成分。目前微区化学成分分析的主要方法有电子探针X射线分析、离子探针显微分析、俄歇电子能谱分析以及激光显微光谱分析等。
金相分析包含以下三个方面：原材料缺陷的低倍检验、断口分析和显微组织检验。
钢的低倍检验通常是用肉眼或低倍放大后观察判断的，因此也称为宏观检验。钢材进厂前或使用前必须进行缺陷检查。低倍检验的内容一般包括疏松、缩孔、偏析、白点、夹杂和裂纹等。低倍检验的一般方法有：酸浸蚀方法，包括冷浸蚀、热浸蚀和电解浸蚀。评级标准参照《结构钢低倍组织缺陷评级图》。钢中若硫化物和磷化物偏析严重，最方便的检验方法是印痕法（硫印法和磷印法）。
断口分析主要用于失效分析、原材料缺陷分析、零件加工缺陷分析、热处理质量分析、使用环境分析。常用的断口分析方法有：宏观观察分析、光学显微镜分析、电子显微镜分析。典型的断口形貌特征可分为：韧性断口、解理型和准解理型脆性断口、沿晶开裂的脆性断口、疲劳断口、氢脆断口、应力腐蚀断口等。
显微组织检验：光学显微镜分析方法、定量金相分析方法、晶粒度测定方法、电子显微镜分析方法。
采用X射线探伤法可检验焊缝和铸钢件的内部缺陷，如焊缝中较宽的裂缝未熔合、未焊透、夹渣、气孔
及铸钢件中的冷隔和缩孔等，但对于零件内部的裂纹不宜采用此法。对于焊缝中的裂纹、未熔合、未焊透，锻件及轧材中的白点、夹渣、缩孔等采用超声波探伤法其灵敏度和穿透深度都超过射线探伤法。
检查截面均一的型材、管材、棒材和线材等金属材料表面和内部的缺陷采用涡流探伤法，检验速度快。该方法多用于流水生产线上自动进行探伤。
磁粉探伤和莹光探伤多用于检验材料零件表面上的缺陷（如裂纹）；莹光及着色探伤多用于不锈钢及有色金属等非磁性材料的表面缺陷探伤。
钢按用途分类：碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。
碳素结构钢普通碳素结构钢如Q195、Q215，Q235，Q255，Q275等。一般情况下都不经热处理，而在供应状态下直接使用。优质碳素结构钢主要用于制造机器零件，一般都要经过热处理以提高力学性能。15、20、25钢用于制做尺寸较小、负荷较轻、表面要求耐磨、心部强度要求不高的渗碳零件，如活塞销、样板等；
30、35、40、45、50钢经热处理调质后用于制做（受力不大的）轴类零件；50、55、65钢经淬火＋中温回火后具有高的弹性极限，常用于制做负荷不大、尺寸较小（截面尺寸小于12mm）的弹簧。
碳素工具钢T7、T7A钢经淬火＋低温回火热处理后制造承受振动与冲击载荷、要求较高韧性的工具，如凿子、打铁用模、各种锤子、木工工具等；T8、T8A钢经热处理后制造承受振动与冲击载荷、要求足够韧性和较高硬度的各种工具，如简单模子、冲头、剪切金属用剪刀、木工工具、煤矿用凿等；T10、T10A钢用于制造不受突然振动、在刃口上要求有少许韧性的工具、如刨刀、冲模、丝锥、板牙、手锯锯条、卡尺等；T12、T12A钢等用于制造不受振动，要求极高硬度的工具，如钻头、丝锥、锉刀、刮刀等。
低合金结构钢16Mn钢经热轧空冷后σs≥325MPa，广泛用于制做桥梁、船舶及车辆等结构件；14CrMnMoVB钢经调质处理后σs≥650MPa，用于制做中温高压容器（＜560℃）。
合金渗碳钢经过渗碳热处理后使用的低合金钢主要用于制造在摩擦力、交变接触应力和冲击条件下工作的零件，表面要求高的硬度及高的接触疲劳强度，心部则要求有良好的韧性。低淬透性合金渗碳钢
（σb=800～1000MPa）如20MnZ、20MnV、20Cr、20CrV钢等，用于制造尺寸较小的零件，如小齿轮、活塞销等；中淬透性合金渗碳钢（σb=1000～1200MPa）如20CrMn、20CrMnTi、20MnTiB、20CrMnMo钢等，应用最广泛的是20CrMnTi钢，用于制造受高速、中速、冲击和在剧烈摩擦条件下工作的零件，如汽车、拖拉机的变速齿轮、离合器轴等；高淬透性合金渗碳钢（σb＞1200MPa）如18Cr2Ni4W A钢等，用于制造大截面、高负荷以及要求高耐磨性及良好韧性的重要零件，如飞机、坦克的曲轴、齿轮及内燃机车的主动牵引齿轮等。
合金调质钢主要用于制造受力复杂，要求综合力学性能的重要零件。这些零件在工作过程中承受弯曲、扭转或拉—压交变载荷与冲击载荷的复合作用，它们既要有高强度，又要有高的塑性、韧性、良好的综合力学性能。低淬透性合金调质钢如40Cr、40MnB钢等，用于制造截面尺寸较小或载荷较小的连杆螺栓、机床主轴等零件；中淬透性合金调质钢，如35CrMo、38CrSi钢等，用于制造截面尺寸较大的火车发动机曲轴、连杆等；高淬透性合金调质钢，如38CrMoA1A、40CrNiMoA钢等，用于制造截面尺寸大，载荷大的零件，如精密机床主轴、汽轮机主轴、航空发动机曲轴、连杆等。
合金弹簧钢弹簧应具有高的弹性极限和屈服强度，以保证其吸收大量的弹性能而不发生塑性变形。此外，还应具有较高的疲劳强度和足够的塑性、韧性，以防止弹簧发生疲劳断裂和冲击断裂。合金弹簧钢65、65Mn、60Si2Mn、70Si3MnA钢主要用于制造截面＜25mm的各种螺旋弹簧、板弹簧；50CrV A、50CrMnA、60SiZMnWA、55SiMnMoVNb、60Si2MnBRe、65Si2MnWA钢等用于制造截面尺寸≤30mm，并在350～400℃工作的重载弹簧，如阀门弹簧、内烧机的汽阀弹簧等。
滚珠轴承钢主要用于制造滚珠、滚针和套圈等，也可用于制造精密量具、冷冲模、机床丝杠及精密偶件如针阀体、柱塞、柱塞套等。滚珠轴承在工作时，承受高达3000～5000MPa的交变接触压应力及很大的摩擦力，还会受到大气、润滑油的浸蚀。因此，滚珠轴承应具有高的接触疲劳强度和高而均匀的硬度和耐磨性及一定的韧性和耐腐蚀性能。GCr9、GCr15淬透性较低，用于制做中、小型滚动轴承及冷冲模、量具、丝杠等；GCr9SiMn、GCr15SiMn钢用于制做大型滚动轴承。
合金工具钢各类工具大多数在工作中既要承受很大的局部压力与磨损，又要承受冲击、振动与热的作用。因此，工具既要有高的硬度和耐磨性，又要有足够的韧性，对于刃口或型腔温度高的工具还应有高的热稳定性或耐疲劳性。9Mn2V、9CrSi、Cr2、CrWMn等高碳低合金工具钢，主要用于制做低速、中速切削刀具（板牙、丝锥、钻头、铰刀等）、中等负荷的冷成形模具（冷冲模冷轧辊、冷压模、冷轧辊等）及量具；5CrMnMo 钢、5CrNiMo钢用于制做热锻模；3Cr2W8V钢用于制做高应力压模、铆钉或螺钉热压模、压铸模等；Cr12MoV 钢用于制做冷切剪刀、圆锯、切边模、滚边模、标准工具与量规、拉丝模、螺纹滚模等。高速钢W18Cr4、W6Mn5Cr4V2等主要用于制造车刀、刨刀、钻头、铣刀等，还广泛应用于冷、热变形模具。
铸铁与钢相比，虽然抗拉强度、塑性、韧性较低，但都具有优良的铸造性、可切削加工性、减振性，生产成本较低，在工业上得到广泛应用。
灰铸铁具有高的抗压强度、优良的耐磨性和消振性，低的缺口敏感性。H150、HT200、HT250、HT300、HT350等主要用于制造汽车、拖拉机中的气缸、气缸套、机床的床身等承受压力及振动的零件。若将液态灰铸铁进行孕育处理即孕育铸铁或变质铸铁。可制造压力机的机身、重负荷机床的床身、高压液压筒等机件。
球墨铸铁既具有灰铸铁优点，又具有中碳钢的抗拉强度、弯曲疲劳强度及良好的塑性与韧性。此外，还可以通过合金化及热处理来提高它的性能。QT400-18、QT400-15、QT450-10铁素体球铁主要制做汽车、拖拉机底盘零件及1600～6400MPa阀门的阀体和阀盖；QT500-7球铁用于制造机油泵齿轮；QT600-3、QT700-2、QT800-2等球铁主要制做曲轴、机床主轴、空压机、冷冻机缸体、缸套等；QT900-2球铁用于制造传动齿轮。
可锻铸铁由于可锻铸铁中的石墨呈团絮状，对基体的切割作用小，故其强度、塑性及韧性均比灰铸铁高，尤其是珠光体可锻铸铁可与铸钢媲美，但不能锻造。KTH300-06适用于制造弯头、三通等管件；KTH330-08适用于制造螺丝扳手、犁刀、犁柱、车轮壳等；KTH350-10、KT370-12用于制造汽车、拖拉机前后轮壳、减速器壳、转向节壳、制动器等；KTZ450-06、KTZ550-04、KTZ650-02、KTZ700-02等可用于制造凸轮轴、连杆、齿轮、活塞环、轴套、耙片、万向接头、扳手、传动链条等。白心可锻铸铁因工艺复杂，常用黑心可锻铸铁代替，生产上应用较少。
蠕墨铸铁其抗拉强度、塑性、疲劳强度等均优于灰铸铁，而接近铁素体基体的球铁。此外，它的导热性、铸造性、可切削加工性均优于球铁，与灰铸铁相近。
有色金属及其合金与钢铁材料相比具有许多优良特性，如特殊的电、磁、热性能，耐腐蚀性及高的比强度等。
铸造铝合金主要有Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系及Al-Zn系四类。其中以Al-Si系应用最多。常用代号ZL101、ZL104、ZL105、ZL107、ZL109、ZL111等。这类合金用于制造低、中强度的形状复杂铸件，如缸体、风机叶片、变速箱体等。尤其是ZL108和ZL109合金，由于密度小、抗蚀性好、线膨胀系数小、强度和硬度高，耐磨性和耐热性较好，因而常用于制造活塞。
变形铝合金分为防锈铝合金和硬铝合金。防锈铝合金主要是Al-Mn和Al-Mg合金。
铜及铜合金铜具有良好的导电性、导热性和抗蚀性，在冷态或热态下具有良好的塑性。
铝黄铜强度很高，塑性良好，抗蚀性也较高，如HA159-3-2铝黄铜可用来制做在常温下工作的高强度及高化学稳定性零件，在造船、电机及化学土业中广泛应用。
锡青铜主要有QSn4-3、QSn6.5-0.4、ZCuSn10P1等主要用于制造弹性元件、轴承等耐磨零件、抗磁及耐蚀零件。
铝青铜。低铝青铜QA15、QA17主要用于制造要求高耐蚀性的弹簧及弹性元件；QA19-4、QAl10-3-1.5、ZCuA18Mn13Fe3Ni2等高铝青铜主要用于制造船舶、飞机及仪器中的高强度、耐磨和耐蚀零件，如齿轮、轴承、蜗轮、阀座、轴套、螺旋浆等。
铍青铜具有高的硬度、强度、耐磨性、弹性极限、抗蚀性、导电性、并有耐低温性、无磁性、受冲击不起火花，以及良好的冷、热加工性能等优良特性，并具有强烈的淬火时效硬化效应，可用于制造各种精密仪表的重要弹性元件、耐磨零件（如钟表、齿轮、高温高压高速工作的轴承和轴套）和其他重要零件（电焊机电机、航海罗盘、防爆工具等）。常用的铍青铜有QBe2、QBe1.7、QBe1.9。
要求零件具有高导电性和导热性，应选铜、铝等金属材料；要求零件具有好的绝缘性，则应选高分子材料和陶瓷材料；要求零件耐腐蚀或抗氧化，则应选不锈钢或耐热钢和陶瓷材料；要求零件质量轻，则应选用铝合金、钛合金或纤维增强复合材料等。
碳纤维复合材料（CFRP）具有最好的强度、刚度和比强度、比刚度、质量轻、尺寸小，是制做梁的最佳材料，但价格昂贵。
习题6. 请画表列出常金属材料的分类。
答：钢
碳素结构钢合金结构钢碳素工具钢合金工具钢不锈钢耐热钢耐磨钢低合金结构钢合金渗碳钢（合金渗碳钢主要用来制造工作中承受较强烈的冲击作用和磨损条件下的渗碳零件。例如，制作承受动载荷和重载荷的汽车变速箱齿轮、汽车后桥齿轮和内燃机里的凸轮轴、活塞销等。这类钢经渗碳、淬火和低温回火后表面具有高的硬度和耐磨性，心部具有较高的强度和足够韧性的零件。）合金调质钢（合金调质钢指调质处理后使用的合金结构钢，其基本性能是具有良好的综合力学性能。）合金弹簧钢（弹簧应具有高的弹性极限和屈服强度，以保证其吸收大量的弹性能而不发生塑性变形。此外，还应具有较高的疲劳强度和足够的
塑性、韧性，以防止弹簧发生疲劳断裂和冲击断裂。）滚珠轴承钢；
铸铁：灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁蠕墨铸铁合金铸铁；
铝合金：铸造铝合金变速铝合金超硬铝合金锻铝合金防锈铝合金硬铝合金；
铜合金：黄铜青铜锌黄铜铝黄铜锰黄铜锰铁黄铜锡青铜铝青铜铍青铜。
习题7. 材料选用的主要依据是什么？
答：在设计和制造工程结构和机构零件时，考虑材料的使用性能、材料的工艺性能和经济性。
（1）根据材料的使用性能选材：使用性能是零件工作过程中所应具备的性能（包括力学性能、物理性能、化学性能），它是选材最主要的依据。在选材时，首先必须准确地判断零件所要求的使用性能，然后再确定所选材料的主要性能指标及具体数值并进行选材。具体方法如下：
a. 分析零件的工作条件，确定使用性能；
b. 进行失效分析，确定零件的主要使用性能。失效分为三大类：过量变形、断裂、表面损伤；
c. 根据零件使用性能要求提出对材料性能（力学性能、物理性能、化学性能）的要求。通过分析、计算转化成某些可测量的实验室性能指标和具体数值，按这些性能指标数据查找手册中各类材料的性能数据和大致应用范围进行选材。
（2）根据材料的工艺性能选材：工艺性能表示材料加工的难易程序。材料应具有良好的工艺性能，即工艺简单，加工成形容易，能源消耗少，材料利用率高，产品质量好。主要应考虑以下工艺性：
a. 铸造性能，主要指流动性、收缩、偏析、吸气性等。接近共晶成分的合金铸造性能最好。铸造性能较好的金属材料有铸铁、铸钢、铸造铝合金和铜合金等，铸造铝合金和铜合金优于铸铁，而铸铁又优于铸钢。
b. 压力加工性能，主要指冷、热压力加工时的塑性和变形抗力及可热加工的温度范围，抗氧化性和加热、冷却要求等。变形铝合金、低碳钢和低碳合金钢的塑性好，有较好的冷压力加工性能，铸铁和铸造铝合金不能进行冷、热压力加工，变形铝合金和铜合金、低碳合金钢有较好的冷压力加工性能。
c. 机械加工性能，主要指切削加工性、磨削加工性等。铝及铝合金的机械加工性能较好，钢中以易切削钢的切削性能最好，而奥氏体不锈钢及高碳高合金钢的切削加工性能较差。
d. 焊接性能，主要指焊缝区形成冷裂或热裂及气孔的倾向。铜合金和铝合金焊接性能不好，高碳钢的焊接性能差，低碳钢的焊接性能好。
e. 热处理工艺性能，主要指加热温度范围、氧化和脱碳倾向、淬透性、变形开裂倾向等。大多数钢和铝合金、钛合金都可进行热处理强化，少数铜合金可进行热处理强化。合金钢的热处理工艺性能比碳钢好，故对结构形状复杂或尺寸较大且强度要求高的重要零件都要用合金钢制造。
（3）根据材料的经济性选材：选材必须考虑经济性，使生产零件的总成本降低。零件的总成本包括制造成本（材料价格、零件自重、零件的加工费、试验研究费）和附加成本（零件寿命，即更换零件和停机损失费及维修费等）。
·2.2 其他工程材料
按材料组成物质属性的特点将材料划分为三大类，即金属材料（原子主要是以金属键相结合）、高分子材料（原子则是以共价键和分子键相结合）、陶瓷材料（原子主要是以离子键相结合）。
常用的高分子材料包括工程塑料和橡胶材料。
习题1. 工程塑料一般具有哪些特性和主要用途？
工程塑料是指在工程中做结构材料的塑料，这类塑料一般具有较高的机械强度，或具备耐高温、耐腐蚀、耐磨性等良好性能，因而可代替金属做某些机械零件。
常用热塑性工程塑料
聚酞胺（商品名称为尼龙或锦龙）具有较高的强度和韧性，低的摩擦系数，有自润滑性，其耐磨性比青铜还好，适于制造耐磨的机器零件。但尼龙吸水性大，影响尺寸稳定性，新品种尼龙已克服了这一缺点。一般尼龙使用温度在100℃以下。常用的尼龙有尼龙6、尼龙66、尼龙1010等几十个品种。尼龙后面的数字代表链节中碳原子个数。尼龙1010是我国独创的一种工程塑料，用蓖麻油做原料，提取癸二胺及癸二酸再缩合而成的。成本低、经济效果好、自润滑性和耐磨性极好、耐油性好，脆性转化温度低（约在-60℃），机械强度较高，广泛用于机械零件和化工、电气零件。铸造尼龙（MC尼龙）也称单体浇铸尼龙，力学性能和物理性能都比尼龙6高。可制作几十千克的齿轮、蜗轮、轴承和导轨等。芳香尼龙是由芳香胺和芳香酸缩合而成。具有耐磨、耐热、耐辐射和突出的电绝缘性能，在95%相对湿度下不受影响，能在200℃下长期工作，
是尼龙中耐热性最好的一种。可用于在高温下工作的耐磨零件、绝缘材料和宇宙服。
聚甲醛是一种高强度工程塑料。其耐疲劳性在热塑性塑料中是最高的。其弹性模量高于尼龙66、ABS、聚碳酸脂，同时具有优良的耐磨性和自润滑性，对金属的摩擦系数小。此外，还有好的耐水、耐油、耐化学腐蚀和绝缘性。缺点是热稳定性差、易燃，长期在大气中曝晒会老化。尤其适用于制造不允许使用润滑油的齿轮轴承和衬套。
聚碳酸脂具有优异的冲击韧度和尺寸稳定性，较好的耐低温性能，使用温度范围为-100～130℃，良好的绝缘性和加工成型性。聚碳酸脂透明，具有高透光率。缺点是化学稳定性差，易受碱、胺、脂、酮、芳香烃的浸蚀，在四氯化碳中会发生“应力开裂”现象。聚碳酸脂用途十分广泛，可制做机械零件，还可制做防弹玻璃、灯罩、防护面罩、安全帽及其他高级绝缘零件。
ABS塑料具有高的硬度和强度，高的弹性、韧性和耐冲击，耐油性和耐蚀性好，并具有良好的绝缘性、着色性和成型加工性。使ABS塑料成为一种“质坚、性韧、刚性大”的优良工程塑料。缺点是耐高温、耐低温性能差，易燃，不透明。ABS塑料在工业上应用广泛，汽车的方向盘、仪表盘、飞机舱内的装饰板窗框、隔音板，机械中的手柄、齿轮、泵叶轮等。
聚四氟乙烯（塑料王）聚四氟乙烯是线型晶态高聚合物，结晶度为55%～75%，理论熔点为327℃，具有极优越的化学稳定性、热稳定性和良好的电性能。它不受任何化学试剂的浸蚀，即使在高温下的强酸（王水）、强碱、强氧化剂中也不受腐蚀。它的热稳定性和耐寒性都好，在-195～250℃内长期使用，其力学性能不发生变化。它的摩擦系数小（0.04），并有自润滑性。它的吸水性小，在潮湿的条件下仍能保持良好的绝缘性能，它的介电性能既与频率无关，也不随温度而改变。缺点是强度较低，尤其是耐压强度不高。在温度高于390℃时，它分解挥发出有毒气体。加工成型性较差，加热至450℃也不会从高弹态变为粘流态，因此不能用注射法成型。
常用热固性工程塑料
酚醛塑料具有一定强度，层压塑料抗拉强度可达140MPa，刚度大，制品尺寸稳定。有良好的耐热性，可在110～140℃下使用。具有较好的耐磨性、耐蚀性和良好的绝缘性。用于制作电器开关、插头、外壳等各种电气绝缘零件；还可制做齿轮、凸轮、皮带轮、手柄等；此外还可做为化工用耐酸泵等。但是酚醛塑料（电木）性脆易碎，抗冲击强度低，在阳光下易变化，因此多做成黑色、棕色等。
环氧塑料具有比强度高、耐热性、绝缘性和加工成型性好等特点。缺点是成本高，所用的固化剂有毒性。主要用于制造塑料模具、精密量具和各种绝缘器件，也可制做层压塑料、浇注望料等。
工程塑料的应用
1.一般结构件一般机械上的外壳、手柄、手轮、支架，仪器仪表的底座、罩壳、盖板等。这些构件使用时负荷小，只要求一定的机械强度和耐热性。一般选用价格低廉，成型性好的塑料，如聚氯乙稀、聚丙烯、聚苯乙烯、ASS等。若制品常与热水或蒸汽接触或稍大的壳体构件要求有刚性时，可选用聚碳酸醋、聚砜等，如要求透明的零件，可选用有机玻璃、聚碳酸脂等。
2.普通传动零件机器上的齿轮、凸轮、蜗轮等，这类零件要求有较高的强度、韧性、耐磨性和耐疲劳性及尺寸稳定性。可选用尼龙、MC尼龙、聚甲醛、聚碳酸脂、夹布酚醛、增强聚丙烯等。大型齿轮和蜗轮，可选用MC尼龙浇注成型；需要高的疲劳强度时选用聚甲醛；在腐蚀介质中工作的可选用聚氯醚；聚四氟乙烯充填的聚甲醛可用于有重载摩擦的场合。
3.摩擦零件轴承、轴套、导轨和活塞环等要求强度一般，但要求摩擦系数小和良好的自润滑性，一定的耐油性和热变形温度，导热率低，可选用尼龙1010、MC尼龙、聚甲醛、聚四氟乙烯。由于塑料的线膨胀系数大，因此，只有在低负荷、低速条件下才适宜选用。
4.耐蚀零件全塑结构的耐蚀零件，还要求较高的强度和抗热变形的性能。常用的耐蚀塑料有：聚丙烯、填充聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、聚三氟氯乙烯等。还有耐蚀工程结构采用塑料涂层结构或多种材料的复合结构。通常选用热膨胀系数小、粘附性好的树脂及玻璃钢做衬里材料。
5.电器零件用于工频、低压下工作的普通电器元件可选用酚醛塑料、氨基塑料、环氧塑料等；对于高压电器的绝缘材料，要求耐压强度高、介电常数小、抗电晕及优良的耐候性，则常用：聚碳酸脂、氟塑料和环氧塑料；用于高频设备中的绝缘材料可选用聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯等热固性塑料，也可选用聚酞亚胺、聚砜、聚丙烯等。
陶瓷是无机非金属材料，是用天然的或人工合成的粉状化合物，通过成型和高温烧结而制成的多晶固体材料。目前己同金属材料、高分子材料合称为三大固体材料。陶瓷材料具有高硬度（＞1500HV）、耐高温（熔点＞2000℃）、抗氧化（在1000℃高温下不氧化）、耐腐蚀（对酸、碱、盐有良好的耐蚀性）以及其他优良的物理、化学性能（优于金属的高温强度和高温蠕变能力，热膨胀系数小。热导率低，电阻率高，是良好的绝
缘体，化学稳定性高等）。陶瓷材料是脆性材料，故其抗冲击韧度和断裂韧度都很低。陶瓷材料的抗压强度比其抗拉强度大得多（约为抗拉强度的10～40倍），大多数工程陶瓷材料的弹性模量都比金属高。由于工程陶瓷材料硬度高，常采用洛式硬度HRA、HT45N、小负荷维氏硬度或努氏硬度表示。陶瓷材料按原料来源，一般可分为普通陶瓷和特种陶瓷。特种陶瓷又分为氧化铝瓷、氮化硅瓷、氮化硼瓷、氧化镁瓷、碳化硅瓷、氧化铍瓷和氧化锆瓷等。（习题3）
氧化铝陶瓷强度高于普通陶瓷2～3倍，抗拉强度达250MPa；硬度高，仅次于金刚石、碳化硅、立方氮化硼和碳化硼而居第五位；耐高温，可在1600℃高温下长期工作；有高的蠕变能力，在空气中最高使用温度为1980℃；耐蚀性和绝缘性好。缺点是脆性大，不能承受环境温度的突然变化。氧化铝陶瓷主要用于制做内燃机的火花塞，火箭、导弹的导流罩，石油化工泵的密封环，坩埚、热电偶套管、刀具和拉丝模具等。
氮化硅陶瓷热压烧结/反应烧结氮化硅陶瓷。硬度高，摩擦系数小（0.1～0.2），并有自润滑性，是极好的耐磨材料；蠕变抗力高，热膨胀系数小，抗热振性在陶瓷中最好；化学稳定性好，能耐各种酸（除氢氟酸）、王水和碱液的腐蚀；还具有优异的电绝缘性能。氮化硅陶瓷主要用于耐磨，耐腐蚀、耐高温零件，如石油、化工泵的密封环、电磁泵管道、阀门，热电偶套管，转子发动机刮片，高温轴承，刀具等。
碳化硅陶瓷最大优点是高温强度高，在1400℃时，其抗弯强度仍保持500～600MPa，工作温度可达到1600～1700℃，导热性好；其稳定性、抗蠕变能力、耐磨性、耐蚀性好；而且耐放射元素的幅射。碳化硅陶瓷主要用于制做火箭尾喷管的喷嘴，浇注金属的浇道口、热电偶套管、炉管，气轮叶片，高温轴承，热交换器及核燃料包封材料等。
氮化硼陶瓷具有良好的耐热性和导热性，其热导率与不锈钢相当，膨胀系数比金属和其他陶瓷低得多，故其抗热振性和热稳定性好；高温绝缘性好，在2000℃仍是绝缘体；化学稳定性好，能抗铁、铝、镍等金属的侵蚀，其硬度较其他陶瓷低，可进行切削加工；有自润滑性，耐磨性好。氮化硼陶瓷常用于制做热电偶套管，熔炼半导体、金属的坩埚和冶炼用高温容器的管道，高温轴承，玻璃制品成型模，高温绝缘材料等。
金属陶瓷具有某些金属性质的陶瓷，它是制造刀具、模具和耐磨零件的重要材料。
光学纤维亦称光纤，是一种非常细的可弯曲的光导材料。单根光纤的直径约为几到几十微米，它是由内层材料（芯料）和包层材料（涂层）组成的复合结构。为了保护其不受损坏，最外面再加一层塑料套管。
光纤按其结构可分为阶跃型和梯度型两种。按光的传输模式可分为单模光纤和多模光纤，按制造光纤芯子的材料可分为石英玻璃芯子光纤、多组分玻璃芯子光纤、晶伴芯子光纤和塑料芯子光纤。按制造光纤包层的材料又可将其分为石英玻璃包层光纤、多组分玻璃包层光纤和塑料包层光纤。光纤按其用途可分为用于传递信息的光导纤维和用于传递能量的导光纤维两种。
光导纤维的用途是传输信息，它主要有两方面的用途，一是光纤通信，二是光纤传感。导光纤维的用途是传输能量。
添加纳米粉体的材料与相同组成的普通粉体材料相比，材料的成分本身虽然并未改变，但活性增强，主要表现为高抗菌、防污、耐磨、强度加大，材料重量只是钢的十分之一，但是它的强度却是钢的100倍。人们通过改变塑料、石油、纺织物的原子、分子排列，使它们具有透气、耐热、高强度和良好的弹性等特征。
例简述碳纳米管的主要性能与用途。
解碳纳米管只有头发丝的十万分之一，但是导电率是铜的1万倍；强度是钢的100倍，而重量只有钢的六分之一。由于其强度是其他纤维的200倍，具有经受10万MPa而不破碎的奇异效果。广泛应用于金属、水泥、塑料、纤维等复合材料领域，在军事工业可制做防弹衣不仅轻巧而且具有防火、防毒、防辐射、防刀枪、防化学毒剂的功能，清洗简单；还可用于计算机领域和信息领域进行高密度信息存贮，一个DVD光盘可以看1000部电影。在医疗领域可以对癌症早期诊断、早期发现、早期治疗。
习题2. 简述工程塑料零件的工艺流程。
5.什么是纳米材料？纳米材料有哪些主要的特性？
答：纳米是一个长度计量单位，一纳米相当于十亿分之一米。当物质颗粒小到纳米级后，这种物质就可称为纳米材料。
由于纳米颗粒在磁、光、电、敏感等方面呈现常规材料不具备的特性，因此在陶瓷增韧、磁性材料、电子材料和光学材料等领域具有广泛的应用前景。
机密 启用前 2014年11月机械工程师资格考试 综合素质与技能（第一单元） (共120分） 注意事项： 第一单元包含单项选择题和简答题两种题型，全部为必答题。考试时间为180分钟。请用签字笔或钢笔将答案写在答题纸的相应位置。 一、单项选择题（1～80题，每小题1分，共计80分，请将答案写在答题纸上） 1．以剖视图表示内、外螺纹的连接时，外螺纹的牙顶圆和内螺纹的牙底圆线型分别是 A ）粗实线和虚线 B ）粗实线和细实线 C ）粗实线和点划线 D ）细实线和粗实线 2．在零件图中，角度数值的标注方向是 A ）水平 B ）垂直 C ）垂直、水平均可 D ）与尺寸线一致 3．一般减速箱中，用键连接的齿轮孔与轴的常用配合为 A ）H7P6 B ）H8n7 C ）H7h6 D ）H9d9 4．普通圆柱螺旋压缩弹簧的外径?36，内径?30，在装配图上一般标注为 A ）?36×3 B ）?33×3 C ）?30×3 D ）?33×6 5．高精度机床主轴锥孔和顶尖圆锥面的表面粗糙度推荐值为 A ）和 B ）和 C ）和 D ）和 6．孔公差带位于轴公差带之上时，轴与孔的装配关系是 A ）间隙配合 B ）过渡配合 C ）过盈配合 D ）以上三种配合均有可能 7．?60 0 的柱塞长150，圆柱度公差值可取为 A ） B ）0.03 C ） D ） 8．曲轴主轴颈?60h6，长80，其圆度及圆柱度推荐标注为 A ） B ） C ） D ） 9．装配图的技术要求应包括 A ）基本件、标准件的外购件要求 B ）热处理、调整和检验要求 C ）装配、检验和使用要求 D ）加工、调整和装配要求 10．机械行业中，使用国家标准、国际标准和国际单位标准的代号分别为 A ）G B 、ISO 和IE C B ）GB 、ISO 和SI C ）JB 、IEC 和CE D ）JB 、ISO 和SI 11． 检查铸件中的白点、夹渣、缩孔等缺陷，宜选用 A ）X 射线探伤法 B ）磁粉探伤法 C ）着色探伤法 D ）超声波探伤法 12．检查合金中组成相的显微硬度，宜选用
机械工程师资格考试模拟试题（全）答案附录 机械工程师资格考试模拟试题（全） 答案附录 1尺寸线，尺寸边界线，螺纹牙底线及齿轮线均用（）画出。 2 采用第一视角投影法表示工件视图时，后视图在左视图的最（）。 3 金属材料的剖面线一般是与水平方向成45度的平行线，但在（）时，可画成与水平方向30度或45度的平行线。 4尺寸公差是指（）。 5 在金属及合金中，主要是（），但有时也不同程度混有其他键。 6 晶体的只要特征是具有一定的熔点，另一个特征是（）。 7 铁碳合金相图中，共析转变温度为（）。 8 含碳量〈（）为碳钢，〉（）为铸铁。 9 碳钢调质处理后获得的组织应为（）。 10 高速钢片铣刀淬火后其变形应采用（）最为有效。 11 中碳结构钢铸件、锻、轧件以及焊接件中出现的魏氏组织、粗大晶粒等地热缺陷和带状组织，通过（）处理可以消除这些缺陷。 12 38CrMoAl钢膛杆通嘸采用（）化学热处理。 13 汽车变速齿轮一般采用（）化学热处理。 14 碳钠米管的强度是钢的（）倍。 15 导光纤维的用途是（）。
16 可以进行切削加工、锻造、焊接、热处理的硬质合金是 （）。 17 汽车方向盘、飞机舱内的装饰板、隔音板窗框等最后使用质坚、性韧、钢度大的工程塑料（）。 18 内燃机火花塞选用（）陶瓷材料。 19 化工管道泵等要求耐腐蚀耐老化性能的零件，可选用（）工程塑料。 20 三大固体材料是指（） 21 测定金属材料化学成分最传统、较准确的方法是（）。 22 测定灰铸铁、轴承合金等具有粗大晶粒或组成相的金属材料的硬度及钢件退火、正火和调质后的硬度，多采用（）硬度计。 23 机床床身通常采用（）。 24 铁碳相图中有三条恒温转变线分别表示（）。 25 钢的淬硬性高低取决于（）。 26 淬火油槽的温度一般控制在（）以下。 27 铍青铜可采用（）强化。 28 为避免和减少钢件热处理时的氧化、脱氧最好采用（）。 29 高速钢直柄麻花钻采用（）化学热处理，耐用度最高。 30 65Mn钢弹簧类零件常用的强韧化的方法是（）。 31 机床导轨表面硬化最后采用（）热处理。 32 灰铸铁拉延模必须进行（）强韧化处理，才能显著提高模具寿命。 33 球墨铸铁制作拉延模时，经正火、回火后，还需进行（）化学热处理。 34 车床上加工外圆及孔时出现混乱波纹，是由于（）。 35 下述工件加工时哪一种（）采用顺铣方式较为适合。
申报条件： 一、助理职称： （1）大学本科毕业，从事专业技术工作一年以上。 （2）大学专科毕业，从事专业技术工作二年以上。 （3）中专毕业，从事专业技术工作三年以上。 （4）高中毕业，从事专业技术工作七年以上。 （5）初中以下学历人员，从事专业技术工作十年以上，同时应具备员级职务 二、中级职称： （1）大学本科毕业，从事专业技术工作五年以上，担任助理职务四年以上。 （2）大学专科毕业，从事专业技术工作六年以上，担任助理职务四年以上。 （3）中专（高中）毕业，从事专业技术工作十年以上，担任助理职务四年以上。 （4）初中以下学历人员须从事专业技术工作十五年以上，担任助理职务四年以上。 三、.高级职称： （1）大学本科毕业，从事专业工作十年以上，担任中级职务五年以上。 （2）大学专科毕业，从事专业技术工作十五年以上，并担任中级职务五年以上。 （3）中专、高中毕业，从事专业技术工作二十年以上，并担任中级职务五年以上。 凡符合上述申报条件的人员，还必须遵纪守法，具有良好职业道德，能认真履行岗位职责，在本专业岗位上做出显著成绩，且具备相应的 专业理论水平和实际工作能力。 申报专业： A、建工类：工民建工程师、建筑工程师、建设设计工程师、建筑施工工程师、测量工程师、地质勘测工程师、建筑预算工程师、建筑管理工程 师、道路与桥梁工程师、土木工程工程师、市政工程师、公路工程师、土建工程师、土建结构工程师、造价工程师、建筑监理工程师、路桥工 程师 B、机械、自动化类：机械工程师、自动化工程师、机电设备工程师、机械设计工程师、铸造设计工程师、机械制造工程师、采矿工程师、机 电一体化工程师 C、装饰设计类：环境艺术设计工程师、建筑装饰工程师 D、水暖、化工类：建筑水电安装工程师、消防水电工程师、给排水工程师、水利水电工程师、暖通工程师、热处理工程师、暖通空调工程师、 化工工程师 E、建筑电气：电气工程师、电气设备工程师 F、计算机、电子、通信：计算机工程师、电子仪表工程师、通信工程工程师、电子信息工
机械工程师资格考试试题及答案
机械工程师资格考试 综合素质与技能（第一单元） 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷两部分。第Ⅰ卷1至7页，第Ⅱ卷8至11页，共120分。考试时间为180分钟。 第Ⅰ卷（共80分） 注意事项： 1．答第Ⅰ卷前，考生务必将密封线内的项目填清楚。2．每小题选出答案后，直接将答案填写在括号中，请务必填写清楚，不填或填写不清楚将不得分。 一、单项选择题（1～20题，每小题1分， 21～50题，每小题2分，共计80分， 请将正确选项填在题后空格处） 1．在轴向视图中螺纹有效的终止界限（螺纹终止线）的表示应采用（）。 A．细实线B．虚线 C．点划线D．粗实线 2．图样中虚线与点画线重叠时应画（）。 A．点画线B．虚线
3．对同一表面进行粗糙度测定时，评定参数Ra、Ry、Rz的数值大小关系是（）。 A．Ra>Ry>Rz B．Ra
一、初级、高级、中级职称评定申报条件说明 1.助理职称评定条件： （1）大学本科毕业，从事专业技术工作一年以上。 （2）大学专科毕业，从事专业技术工作二年以上。 （3）中专毕业，从事专业技术工作三年以上。 （4）高中毕业，从事专业技术工作七年以上。 （5）初中以下学历人员，从事专业技术工作十年以上，同时应具备员级职务。 2.中级职称评定条件： （1）大学本科毕业，从事专业技术工作五年以上，担任助理职称四年以上。 （2）大学专科毕业，从事专业技术工作六年以上，担任助理职称四年以上。 （3）中专（高中）毕业，从事专业技术工作十年以上，担任助理职称四年以上。 （4）初中以下学历人员须从事专业技术工作十五年以上，担任助理职称四年以上。 3.高级职称评定条件： （1）大学本科毕业，从事专业工作十年以上，担任中级职称职务五年以上。 （2）大学专科毕业，从事专业技术工作十五年以上，并担任中级职称职务五年以上。 （3）中专、高中毕业，从事专业技术工作二十年以上，并担任中级职称职务五年以上。 二、申报条件及任职年限要求 1. 中专毕业:在同专业或相近专业岗位上见习期满1年,可认定为技术员, 再从事专业技术工作4年可认定助理工程师。 2. 大专毕业: 在同专业或相近专业岗位上见习期满1年,可认定为技术员,再从事专业技术工作2年,可认定为助理工程师。 3. 大学本科毕业: 在同专业或相近专业岗位上见习期满1年, 可认定为助理工程师,再从事专业技术工作 4年可晋升工程师(中级)。 4. 双学士学位获得者,可认定为助理工程师, 再从事专业技术工作3年,可晋升工程师(中级)。 5. 硕士学位获得者,在本专业工作1.5-3年,可认定为工程师(中 级). 凡符合上述申报条件的人员，还必须遵纪守法，具有良好职业道德，能认真履行岗位职责，在本专业岗位上做出显著成绩，且具备相应的专业理论水平和实际工作能力。此外一般还需要参加职称英语、职称计算机考试，同时必须有相关论文。 三、专业分类： 工程类职称 工程类职称专业分类如下：（助理、中级、高级） 1、建工类：工民建工程师、建筑工程师、建设设计工程师、建筑施工工程师、测量工程师、地质勘测工程师、建筑预算工程师、建筑管理工程师、道路与桥梁工程师、土木工程工程师、市政工程师、公路工程师、土建工程师、土建结构工程师、造价工程师、建筑监理工程师、路桥工程师 2、机械、自动化类：机械工程师、自动化工程师、机电设备工程师、机械设计工程师、铸造设计工程师、机械制造工程师、采矿工程师、机电一体化工程师 3、装饰设计类：环境艺术设计工程师、建筑装饰工程师 4、水暖、化工类：建筑水电安装工程师、消防水电工程师、给排水工程师、水利水电工程师、暖通工程师、热处理工程师、暖通空调工程师、化工工程师 5、建筑电气：电气工程师、电气设备工程师 6、计算机、电子、通信：计算机工程师、电子仪表工程师、通信工程工程师、电子信息工程工程师、计算机及应用工程师、电子技术工程师、光电子技术工程师、电子信息工程师
技能资格考试 一、单项选择题（1～20题，每小题1分，21～50题，每小题2分，共计80分，请将正 确选项填在题后空格处） 1．在轴向视图中螺纹有效的终止界限（螺纹终止线）的表示应采用（ D ）。 A．细实线B．虚线 C．点划线D．粗实线 2．图样中虚线与点画线重叠时应画（ B ）。 A．点画线B．虚线 C．不划线D．粗实线 3．对同一表面进行粗糙度测定时，评定参数Ra、Ry、Rz的数值大小关系是（ D ）。 A．Ra>Ry>Rz B．Ra
2007年11月机械工程师资格考试 综合素质与技能（第一单元） 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷。共120分。考试时间为180分钟。 第Ⅰ卷（共80分） 一、单项选择题（1～20题，每小题1分，21～50题，每小题2分，共计80分） 1．在工程图样上，齿轮分度圆的线型为 A）细点划线B）粗点划线C）细实线D）细虚线 2．尺寸Ф50H7的 A）上偏差、下偏差均大于0 B）上偏差为0，下偏差为负值 C）上偏差、下偏差均小于0 D）上偏差为正值，下偏差为0 3．图样上四个相同螺纹孔尺寸标注的正确方法是 A）4×M6 B）M6×4 C）4－M6 D）M6－4 4．表面粗糙度R a的数值是 A）以mm为单位B）以μm为单位 C）以nm为单位D）百分比数值 5．共析钢的室温金相组织为 A）珠光体B）渗碳体C）铁素体D）莱氏体 6．在大批量生产中，为减轻劳动强度、提高产品质量和生产效率，常用的热处理炉是 A）盐浴炉B）箱式炉C）保护气氛连续炉D）井式炉7．在液压系统中，控制油缸活塞运动的速度，一般采用 A）溢流阀B）调压阀C）节流阀D）单向阀
8．用于连接的普通螺纹与用于传动的丝杠相比较，其主要设计特点的差别是 A）强度高B）自锁性好C）效率高D）便于加工 9．当零件的两个加工表面的尺寸精度与形状精度的要求均很高，同时它们之间的位置精度要求也很高，在设计工艺过程和选择精基准时，遵循的基准选择原则是 A）基准重合B）基准统一C）自为基准D）互为基准 10．某机床主轴材料为38CrMoAlA，需渗氮处理。在进行该主轴工艺路线设计时，渗氮处理应安排在 A）粗加工前B）粗加工与半精车之间 C）粗磨与精磨之间D）半精车与粗磨之间 11．钎焊工艺方法是 A）钎料和焊件都熔化B）钎料和焊件都不熔化 C）钎料熔化，焊件不熔化D）钎料不熔化，焊件熔化 12．属于压焊的焊接方法是 A）摩擦焊B）气焊C）电弧焊D）埋弧焊 13．下列中属于技术发明的知识产权是 A）专利权B）著作权C）版权D）商标权 14．ISO14000标准是 A）环境管理领域的标准B）质量管理领域的标准 C）技术管理领域的标准D）工业管理领域的标准 15．加工一批轴类零件，比较理想的工序能力指数C P值是 A）0.6 B）1 C）1.33 D）2
申请应提交的材料明细 1、中国机械工程学会会员证书；（咨询机械工程学会（总部或各省、地方分机构） 申请加入） 2、机械工程师资格认证申请表；（有机械工程师与专业机械工程师两类） 3、大学及以上毕业证书，大学以下学历须有从事15年机械工程工作实践证明； 4、工程师外语水平达标证明（学位证书，或外语等级考试四级以上合格证书，或国家人事 部门组织的工程师外语考试合格证明，或中国机械工程学会备案培训机构组织的外语培训考试合格证书）； 5、计算机应用技术达标证明（学位证书，或等效计算机等级考试合格证书，或国家人事部 门组织的工程师计算机考试合格证明，或中国机械工程学会备案培训机构组织的计算机培训考试合格证书）； 6、全国机械工程师“综合素质与技能”考试合格证书； 7、有效的继续教育证书；（申请前须参加中国机械工程学会系统组织的机械工程师继续 教育课程培训并达到要求。） 8、工作总结报告。 附件： 中国机械工程学会
机械工程师资格考试大纲 （试行/2010年版） 前言 《中国机械工程学会机械工程师资格考试大纲（试行/2010年版）》（以下简称《大纲（试行/2010年版）》），于2011年4月发布并实施。 《大纲（试行/2010年版）》是中国机械工程学会为开展我国机械工程技术人员技术资格认证工作制定的考试标准文件之一。它是机械工程师技术资格认证申报者参加“综合素质与综合技能”考试的备考依据，是资格考试命题的依据，也是修订和编写《机械工程师资格考试指导书（2版）》等学习教材和助学辅导的依据。 《大纲（试行/2010年版）》共分四个部分：Ⅰ．基本要求，Ⅱ．考试内容，Ⅲ．有关规定和说明，Ⅳ．样题示例。 《大纲（试行/2010年版）》的第Ⅰ部分所述基本要求旨在表明，作为一名合格的机械工程师，应与时共进，积极适应当今世界制造业全球化、信息化、绿色化、智能化和服务化的发展趋势，努力和不断提高自身的综合素质和综合技能，成为具有良好职业道德和创新理念，掌握机械工程技术，懂得经济、管理知识以及有关国际通则和法律法规的新一代机械工程专业技术人员。 《大纲（试行/2010年版）》的第Ⅱ部分所列考试内容旨在体现，一名合格的机械工程师除应具备《工程教育专业认证标准（试行）》所规定的主要基础知识与专业知识外，更重要的是申报者工作后运用这些知识所应获得的实践经验与技能，还涉及大学毕业后应扩展的新知识，是对申报者综合素质和综合技能的全面考核。因此，申报者欲达到《大纲（试行/2010年版）》提出的基本要求并通过资格考试，必须要有较扎实的大学基础、毕业后踏实的工作实践和工作期间接受继续教育的不断积累。 《大纲（试行/2010年版）》的第Ⅲ部分所列有关规定和说明旨在规范，资格考试的考试形式、时间、注意事项和考试试卷的结构、试题分布、题型题量、难易程度等方面，并对有关规定予以说明。 《大纲（试行/2010年版）》的第Ⅳ部分所述第一单元“综合素质考试”和第
《2018年机械工程师(中级)职称资格考试指导书》第一部分工程制图与公差配合 ·工程图是设计工程师用以表达机械结构设计意图的语言和工具。它由制图标准规范和一些符号、画法规则组成。 1.1 工程制图的一般规定 图框，即图纸的规格尺寸，由图纸是否需要装订和图纸幅面的5927小确定。优先采用的图纸幅面是：A0，A1，A2，A3，A4，A5. 粗线宽度b应按图的大小和复杂程度，在0.5～2mm之间选择b的推荐系列为0.25、0.35、0.5、0.7、1、1.4、2mm。
新标准规定，标题栏中的文字方向为看图的方向，即图样中标注尺寸、符号及说明均以标题栏的文字方向为准。 第一视角和第三视角视图两种画法的主要区别在于视图的配置关系不同。 一张工程图中，一般都包含3个基本内容：标题栏、基本视图、技术要求。
1）零件图中，如剖面线为金属材料，剖面线画成45°平行线，而且在各视图中应方向一致、间隔相等。在装配图中，相邻两金属零件的剖面线方向相反或方向相同但间隔不同；还要注意在各视图中同一零件的剖面线方向仍相同。 2）零件图中可用涂色代替剖面线，但标准中规定涂色仅能用于零件图而不可用于装配图。 3）对于狭小面积的剖面，当在图中的宽度小于或等于2mm时，可以用涂黑代替剖面线。
1.2 机械、液压、气动系统图的示意画法 能认识、绘制机械、液压、气动系统的原理图，并能运用原理图进行方案设计和分析。
1.5 尺寸、公差、配合与形位公差标注 基孔制配合是基本偏差为一定的孔的公差带，选择改变轴的公差带获得所需配合（状态）的一种装配制度。 基轴制配合是基本偏差为一定的轴的公差带，选择改变孔的公差带获得所需配合（状态）的另一种装配制度。 根据GB/T 1800.2-1998规定，标准公差采用国际标准公差代号IT表示。标准公差等级分为01，0，1， 2， 3，…，18共20级，分别标记为IT01，…，IT18. 标准推荐，基孔制的间隙配合、轴的基本偏差用a，b，c，d，e，f，g，h；过渡配合用js，k，m，n；过盈配合用p，r，s，t，u，v， x，y，z。 零件单一实际要素（指构成零件几何特征实际存在的点、线、面）形状所允许的变动全量称为形状公差。关联实际要素（指对其他要素有功能关系的实际要素）的位置对基准所允许的变动全量称为位置公差。形状和位置公差简称为形位公差。
机械工程师资格考试模拟试题一 1．尺寸线，尺寸边界线，螺纹牙底线及齿轮线均用（）画出。 【答案】细实线 2．采用第一视角投影法表示工件视图时，后视图在左视图的最（）。 【答案】右侧 3．金属材料的剖面线一般是与水平方向成45度的平行线，但在（）时，可画成与水平方向30度或45度的平行线。 【答案】主要轮廓线与水平方向成45度 4．尺寸公差是指（）。 【答案】允许尺寸的变动量 5．在金属及合金中，主要是（），但有时也不同程度混有其他键。 【答案】金属键 6．晶体的只要特征是具有一定的熔点，另一个特征是（）。 【答案】各向异性 7．铁碳合金相图中，共析转变温度为（）。 【答案】727℃ 8．含碳量<（）为碳钢，>（）为铸铁。 【答案】2.11%，2.11% 9．碳钢调质处理后获得的组织应为（）。 【答案】索氏体 10．高速钢片铣刀淬火后其变形应采用（）最为有效。 【答案】回火矫正法 11．中碳结构钢铸件、锻、轧件以及焊接件中出现的魏氏组织、粗大晶粒等地热缺陷和带状组织，通过（）处理可以消除这些缺陷。 【答案】正火 12．38CrMoAl钢膛杆通常采用（）化学热处理。 【答案】渗氮 13．汽车变速齿轮一般采用（）化学热处理。 【答案】渗碳 14．碳钠米管的强度是钢的（）倍。 【答案】100 15．导光纤维的用途是（）。 【答案】传输能量 16．可以进行切削加工、锻造、焊接、热处理的硬质合金是（）。 【答案】钢结硬质合金 17．汽车方向盘、飞机舱内的装饰板、隔音板窗框等最后使用质坚、性韧、钢度大的工程塑料（）。 【答案】ABS塑料
18．内燃机火花塞选用（）陶瓷材料。 【答案】氧化铝 19．化工管道泵等要求耐腐蚀耐老化性能的零件，可选用（）工程塑料。 【答案】聚四氟乙烯 20．三大固体材料是指（） 【答案】金属材料，陶瓷材料，高分子材料 21．测定金属材料化学成分最传统、较准确的方法是（）。 【答案】化学分析法 22．测定灰铸铁、轴承合金等具有粗大晶粒或组成相的金属材料的硬度及钢件退火、正火和调质后的硬度，多采用（）硬度计。 【答案】布氏 23．机床床身通常采用（）。 【答案】灰铸铁 24．铁碳相图中有三条恒温转变线分别表示（）。 【答案】包晶转变，共析转变，共晶转变 25．钢的淬硬性高低取决于（）。 【答案】钢的含碳量 26．淬火油槽的温度一般控制在（）以下。 【答案】80℃ 27．铍青铜可采用（）强化。 【答案】固溶时效 28．为避免和减少钢件热处理时的氧化、脱氧最好采用（）。 【答案】真空炉 29．高速钢直柄麻花钻采用（）化学热处理，耐用度最高。 【答案】氧硫碳氮硼共渗 30．65Mn钢弹簧类零件常用的强韧化的方法是（）。 【答案】等温淬火 31．机床导轨表面硬化最后采用（）热处理。 【答案】超音频淬火 32．灰铸铁拉延模必须进行（）强韧化处理，才能显著提高模具寿命。 【答案】铬铌共渗 33．球墨铸铁制作拉延模时，经正火、回火后，还需进行（）化学热处理。 【答案】氮碳共渗 34．车床上加工外圆及孔时出现混乱波纹，是由于（）。 【答案】车床主轴轴向窜动大 35．下述工件加工时哪一种（）采用顺铣方式较为适合。 【答案】不易夹紧的平板类工件 36．哪一种因素最可能引起外圆磨削时工件表面烧伤（）。
历年各部分考题分析 目录 第一部分工程制图与公差配合 试题统计分析：五年平均：25分，逐年增加1．分析2004年试题： （1）单项选择题共4+3道，10分 （2）简答题1道5分 共15分，约占8% 2．分析2005年试题： （1）单项选择题共3＋3道，9分 （2）简答题2道10分 共19分约占10%； 3．分析2006年试题： （1）单项选择题6＋3道，12分 （2）简答题1道5分；另外综合一、三章题目1道10分，共20分。 共27分，约占13.5%； 4．分析2007年试题：
（1）单项选择题4＋5道，14分 （2）简答题1道5分 （3）简答应用题1道10分 共29分，约占14.5%； 5.分析2008年试题： （1）单项选择题4＋4道，12分（2）简答题1道5分 （3）综合应用题1道20分 共37分，约占18.5%； 2008年试题 1．在工程图样上，齿轮齿根圆的线型为A)细实线 B)粗实线 C)细点划线 D)细虚线 2．尺寸φ50h7的 A)上偏差、下偏差均大于0 B)上偏差为正值，下偏差为0 C)上偏差、下偏差均小于0 D)上偏差为0，下偏差为负值 3．图样上四个相同光孔的尺寸标注正确的为 A)4 x φ10H6 B)4xφh6
C)4-φ10H6 D)4-φ10h6 4．表面粗糙度Rz的数值为 A)以mm为单位 B)μm为单位 C)以nm为单位 D)百分比数值 21．轴线垂直相交的圆柱与圆锥，下图中 相贯线画法正确的是 22．平键与轴键槽之间的 A)键宽尺寸为基孔制配合 B)键高尺寸为基轴制配合 c)键宽尺寸为基轴制配合 D)键高尺寸为基孔制配合 23．为保证齿轮副侧隙，圆柱齿轮公法线长度偏差的
机械工程师理论开始题库 一、判断题： 1.给水系统中最容易发生金属腐蚀的是氧腐蚀。( √ ) 2.油管道的法兰垫片，不管压力的高低，都应采用耐油材料。（√） 3.氧气管道安装时不能同油管、电缆及可燃气体管道在同一沟道内敷设。( √ ) 4.在任何情况下，严格禁止用人身重力来平衡吊运物件或以人力支撑物件起吊，可以站在物件上同 时吊运。( X ) 5.为了防止产生热裂纹和冷裂纹，应该使用酸性焊条。( X ) 6.开坡口的目的主要是保证焊件可以在厚度方向上全部焊透。(√) 7.无论焊接哪能种金属，焊接火焰选用中性最为合适。(×) 8.中碳钢焊件为消除焊接应力，一般要进行完全退火处理。(×) 9.电焊机外壳必须牢靠接零或接地。(√) 10.圆柱销一般依靠过盈固定在孔中，用以定位和连接。(√) 11.电动装置的允许输出转矩与阀门的最大需用转矩相匹配，并有约50%的富裕量。（×） 12.在压紧阀门填料盖时，应留有供以后压紧的间隙δ，Dn＜100阀门，δ≈3㎜，Dn＞100，阀门δ ≈10㎜。（×） 13.给水调节阀是借圆筒形的阀芯和阀座的相对回转，改变阀芯上的窗口面积来改变流量的。 （√） 14.由于法兰的合金钢螺栓用于高压高温处，所以在安装时应用火焰加热进行热紧。（×） 15.根据三通的应力分布，。应力在主管和支管的衔接部位，从纵剖面上以肩部为最大，在三通腹部 两弧线的交战的外壁部位是另一应力最大处。（√） 16.同材质同规格的管子，螺旋卷缝管比直缝钢管较优越；无缝钢管比有缝钢管优越。（√） 17.弯管的外侧壁厚减薄和弯曲失圆是弯管工艺的必然结果，问题在于控制其不超标。（√） 18.给水系统中最容易发生金属腐蚀的是氧腐蚀。( √ ) 19.氧气管道安装时不能同油管、电缆及可燃气体管道在同一沟道内敷设。( √ ) 20.为了防止产生热裂纹和冷裂纹，应该使用酸性焊条。( X ) 21.配合制是指同一极限制的孔和轴组成配合的一种制度。(√) 22.外径千分尺测量精度通常都是0.05mm。(×) 23.细螺纹主要用于连接。(×)
机械工程师资格认证考试大纲 前 言 Ⅰ.基本要求 Ⅱ.考试内容 Ⅲ.有关规定和说明 Ⅳ、样题示例 前 言 《机械工程师资格考试大纲》（试行）是中国机械工程学会、教育部考试中心为开展我国机械工程技术人员技术资格认证工作制订的考试标准文件之一。它是机械工程师资格认证申报者参加“综合素质与技能”考试的复习备考的依据，是编写《机械工程师资格考试指导书》等学习教材的依据，是各地开展助学辅导的依据，是资格考试命题的依据。 本大纲共分四个部分：Ⅰ.基本要求，Ⅱ.考试内容，Ⅲ.有关规定和说明，Ⅳ.样题示例。 基本要求部分旨在表明，作为一名合格的机械工程师，应积极适应当今世界制造业全球化、信息化、绿色化、服务化的发展趋势，努力提高自身的综合素质，成为具有良好职业道德和创新理念，掌握机械制造技术，懂得经济、管理知识以及有关国际通则的新一代机械工程专业技术人员。 大纲所列考试内容，体现了一名合格的机械工程师应具备的八个方面的基本知识、相关知识与技能。这些考试内容不仅涵盖了大学所学的主要基础与专业知识，更重要的是包
含了应考者工作后运用这些知识所应获得的实践经验与能力，还涉及大学毕业后应扩展的新知识，是对应考者综合素质的全面考核。因此，应考者欲通过资格考试达到大纲提出的基本要求，必须要有较扎实的大学基础、毕业后踏实的工作实践和边工作边接受继续教育的不断积累。 大纲的第Ⅲ部分，是对资格考试的考试形式、时间、注意事项和考试试卷的结构、试题分布、题型题量、难易程度等方面的有关规定和说明。 大纲的第Ⅳ部分，提供了第一单元考试和第二单元考试的样题示例。 本大纲尚待通过一个阶段的考试实践后，再进一步改进和完善。希望广大使用者提出意见和建议。 Ⅰ.基本要求 1．熟练掌握工程制图标准和表示方法。掌握公差配合的选用和标注。 2．熟悉常用金属材料的性能、试验方法及其选用。掌握钢的热处理原理，熟悉常用金属材料的热处理方法及其选用。了解常用工程塑料、特种陶瓷、光纤和纳米材料的种类及应用。 3．掌握机械产品设计的基本知识与技能，能熟练进行零、部件的设计。熟悉机械产品的设计程序和基本技术要素，能用电子计算机进行零件的辅助设计，熟悉实用设计方法，了解现代设计方法。 4．掌握制订工艺过程的基本知识与技能，能熟练制订典型零件的加工工艺过程，并能分析解决现场出现的一般工艺
应聘机械工程师试题 姓名：得分： 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷。共100分。考试时间为60分钟。 第Ⅰ卷（共60分） 一、单项选择题（每小题1.5分，共计45分） 1．在工程图样上，齿轮分度圆的线型为（） A）细点划线B）粗点划线C）细实线D）细虚线 2．尺寸Ф50H7的（） A）上偏差、下偏差均大于0 B）上偏差为0，下偏差为负值 C）上偏差、下偏差均小于0 D）上偏差为正值，下偏差为0 3．图样上四个相同螺纹孔尺寸标注的正确方法是（） A）4×M6 B）M6×4 C）4－M6 D）M6－4 4．表面粗糙度R a的数值是（） A）以mm为单位B）以μm为单位 C）以nm为单位D）百分比数值 5．共析钢的室温金相组织为（） A）珠光体B）渗碳体C）铁素体D）莱氏体 6．工业废水中的主要污染物是（） A )重金属、有机物、悬浮物、放射性物质、色度、氨、氮、磷及油类 B) 重金属、碳化钙微生物 C) 细菌、悬浮物、放射性物质 D) 碳化钙、重金属、细菌、放射性物质 7．在液压系统中，控制油缸活塞运动的速度，一般采用（）
A）溢流阀B）调压阀C）节流阀D）单向阀 8．用于连接的普通螺纹与用于传动的丝杠相比较，其主要设计特点的差别是（） A）强度高B）自锁性好C）效率高D）便于加工9．当零件的两个加工表面的尺寸精度与形状精度的要求均很高，同时它们之间的位置精度要求也很高，在设计工艺过程和选择精基准时，遵循的基准选择原则是（） A）基准重合B）基准统一C）自为基准D）互为基准10．某机床主轴材料为38CrMoAlA，需渗氮处理。在进行该主轴工艺路线设计时，渗氮处理应安排在（） A）粗加工前B）粗加工与半精车之间 C）粗磨与精磨之间D）半精车与粗磨之间 11．钎焊工艺方法是（） A）钎料和焊件都熔化B）钎料和焊件都不熔化 C）钎料熔化，焊件不熔化D）钎料不熔化，焊件熔化 12．在《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》中，国家对固体废物污染环境的防治采用的“三化”治理原则为（） A）填埋化、覆盖化、和无害化 B）全部减量化、全部资源利用化和全部处理无害化原则 C）减量化、资源化、无害化，即实行减少固体废物的产生，充分合理利用固体废物和无害化的处理固体废物的原则。 D）减量化、资源化、无害化，即实行减少废渗滤液的产生，充分合理利用渗滤液和无害化的处理固体废物的原则
机械工程师考试试题及答案 机械工程师资格考试模拟试题(全) 1尺寸线，尺寸边界线，螺纹牙底线及齿轮线均用( 细实线)画出。 2采用第一视角投影法表示工件视图时，后视图在左视图的最(右侧)。3 4 5 6 7 8 9 1238CrMoAl 钢膛杆通呒采用(渗氮)化学热处理。 13汽车变速齿轮一般采用(渗碳)化学热处理。 14碳钠米管的强度是钢的(100)倍。 15导光纤维的用途是(传输能量)。
16可以进行切削加工、锻造、焊接、热处理的硬质合金是(钢结硬质合金)。 17汽车方向盘、飞机舱内的装饰板、隔音板窗框等最后使用质坚、性韧、 钢度大的工
程塑料(ABS 塑料)。 18内燃机火花塞选用(氧化铝)陶瓷材料。 19化工管道泵等要求耐腐蚀耐老化性能的零件，可选用(聚四氟乙烯)工程塑料。 20三大固体材料是指(金属材料陶瓷材料高分子材料) 31机床导轨表面硬化最后采用(超音频淬火)热处理。 32灰铸铁拉延模必须进行(铬铌共渗)强韧化处理，才能显着提高模具寿命。
33球墨铸铁制作拉延模时，经正火、回火后，还需进行(氮碳共渗)化学热处理。 34车床上加工外圆及孔时出现混乱波纹，是由于(车床主轴轴向窜动大)。 35下述工件加工时哪一种(不易夹紧的平板类工件)采用顺铣方式较为适合。
37(部分互换装配法)装配方法应按照概率法求解装配尺寸。 38为保证机床主轴中心高与尾座顶尖中心高的同轴度精度，应选择哪一种装配方法(修配装配法)。 39机床主轴运转时出现了哪一种现象就表明其支承的滚动轴承工作游隙过 46自由锻分为手工锻造和机器锻造两种，目前采用最多的是机器锻，产生的锻件形状和尺寸主要由(操作工的技术水平)决定。 47冲压工艺使用的原材料多属于(可塑性)较好的金属材料，如普通低碳钢，铜，铝合
机械工程师资格考试题及答案 机械工程师资格考试 综合素质与技能（第一单元） 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷。共120分。考试时间为180分钟。 第Ⅰ卷（共80分） 一、单项选择题（1～20题，每小题1分，21～50题，每小题2分，共计80分） 1．在工程图样上，齿轮分度圆的线型为A A）细点划线 B）粗点划线 C）细实 线 D）细虚线 2．尺寸Ф50H7的D A）上偏差、下偏差均大于0 B）上偏差为0，下偏差为负值 C）上偏差、下偏差均小于0 D）上偏差为正值，下偏差为0 3．图样上四个相同螺纹孔尺寸标注的正确方法是A A）4×M6 B） M6×4 C）4－M6 D）M6－4 4．表面粗糙度R a的数值是B A）以mm为单 位 B）以μm 为单位 C）以nm为单 位 D）百分比数值 5．共析钢的室温金相组织为 A）珠光体 B）渗碳体 C）铁素 体 D）莱氏体 6．在大批量生产中，为减轻劳动强度、提高产品质量和生产效率，常用的热处理炉是
A）盐浴炉 B）箱式炉 C）保护气氛连续 炉 D）井式炉 7．在液压系统中，控制油缸活塞运动的速度，一般采用 C A）溢流阀 B）调压阀 C）节流 阀 D）单向阀 8．用于连接的普通螺纹与用于传动的丝杠相比较，其主要设计特点的差别是D A）强度高 B）自锁性好 C）效率 高 D）便于加工 9．当零件的两个加工表面的尺寸精度与形状精度的要求均很高，同时它们之间的位置精度要求 也很高，在设计工艺过程和选择精基准时，遵循的基准选择原则是 D A）基准重合 B）基准统一 C）自为基 准 D）互为基准 10．某机床主轴材料为38CrMoAlA，需渗氮处理。在进行该主轴工艺路线设计时，渗氮处理应安 排在 C A）粗加工 前 B）粗加工与半精车之间 C）粗磨与精磨之 间 D）半精车与粗磨 之间 11．钎焊工艺方法是 C A）钎料和焊件都熔化 B）钎 料和焊件都不熔化 C）钎料熔化，焊件不熔化 D）钎料不熔化，焊件熔化 12．属于压焊的焊接方法是 A A）摩擦焊 B）气 焊 C）电弧焊 D）埋弧焊 13．下列中属于技术发明的知识产权是 A A）专利权 B）著作权 C）版
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改改更健康 2007年11月机械工程师资格考试 综合素质与技能（第一单元） 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷。共120分。考试时间为180分钟。 第Ⅰ卷（共80分） 一、单项选择题（1～20题，每小题1分，21～50题，每小题2分，共计80分）1．在工程图样上，齿轮分度圆的线型为 A）细点划线 B）粗点划线 C）细实线 D）细虚线 2．尺寸Ф50H7的 A）上偏差、下偏差均大于0 B）上偏差为0，下偏差为负值 C）上偏差、下偏差均小于0 D）上偏差为正值，下偏差为0 3．图样上四个相同螺纹孔尺寸标注的正确方法是 A）4×M6 B）M6×4 C）4－M6 D）M6－4 4．表面粗糙度R a的数值是 A）以mm为单位 B）以μm为单位 C）以nm为单位 D）百分比数值 5．共析钢的室温金相组织为 A）珠光体 B）渗碳体 C）铁素体 D）莱氏体 6．在大批量生产中，为减轻劳动强度、提高产品质量和生产效率，常用的热处理炉是 A）盐浴炉 B）箱式炉 C）保护气氛连续炉 D）井式炉 7．在液压系统中，控制油缸活塞运动的速度，一般采用 A）溢流阀 B）调压阀 C）节流阀 D）单向阀 8．用于连接的普通螺纹与用于传动的丝杠相比较，其主要设计特点的差别是 A）强度高 B）自锁性好 C）效率高 D）便于加工 9．当零件的两个加工表面的尺寸精度与形状精度的要求均很高，同时它们之间的位置精度要求也很高，在设计工艺过程和选择精基准时，遵循的基准选择原则是 A）基准重合 B）基准统一 C）自为基准 D）互为基准 10．某机床主轴材料为38CrMoAlA，需渗氮处理。在进行该主轴工艺路线设计时，渗氮处理应安排在
机械工程师资格考试试题及解析答案
技能资格考试 一、单项选择题（1～20题，每小题1分，21～50题， 每小题2分，共计80分，请将正确选项填在题后空格处） 1．在轴向视图中螺纹有效的终止界限（螺纹终止线）的表示应采用（ D ）。 A．细实线B．虚线 C．点划线D．粗实线 2．图样中虚线与点画线重叠时应画（ B ）。A．点画线B．虚线 C．不划线D．粗实线3．对同一表面进行粗糙度测定时，评定参数Ra、Ry、Rz的数值大小关系是（ D ）。 A．Ra>Ry>Rz B．Ra
6．常见于测定钢件淬火后硬度的仪器是（D ）。A．布氏硬度计B．维氏硬度计C．显微硬度计D．洛式硬度计7．为了不过于严重削弱轴和轮毂的强度，两个切向键一般应布置成（ C ）。 A．在轴的同一母线上B．相互错开170°～180° C．相互错开120°～130°D．相互错开80°～90° 8．变频调速的方法适用于（ A ）。 A．异步电动机B．直流电动机 C．同步电动机D．伺服电动机9．印刷线路板上通孔应采用（ C ）。 A．镀锌层B．镀镍层 C．镀铜层D．镀铬层 10．下列铸造合金中，线收缩率最小的是（ A ）。A．灰铸铁B．碳钢 C．奥氏体钢D．青铜 11．影响切削力波动最小的切屑形态是（ A ）。 A．带状切屑B．单元切屑 C．挤裂切屑D．崩碎切屑
机械工程师资格考试 综合素质与技能（第一单元） 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷两部分。第Ⅰ卷1至7页，第Ⅱ卷8至11页，共120分。考试时间为180分钟。 第Ⅰ卷（共80分） 注意事项： 1．答第Ⅰ卷前，考生务必将密封线内的项目填清楚。 80 。 C．同步电动机D．伺服电动机 9．印刷线路板上通孔应采用（）。 A．镀锌层B．镀镍层 C．镀铜层D．镀铬层 10．下列铸造合金中，线收缩率最小的是（）。 A．灰铸铁B．碳钢 C．奥氏体钢D．青铜 11．影响切削力波动最小的切屑形态是（）。 A．带状切屑B．单元切屑 C．挤裂切屑D．崩碎切屑 12．夹具上工件定位元件所能限制的工件自由度少于按照相关工艺规程要求所必须限制的自由度，
称为（）。 A．完全定位B．不完全定位 C．欠定位D．过定位 13．属于预测性保养特征的是（）。 A．使用各种传感器监测设备机件的磨损状况 B．制订设备调整计划 C．制订设备检查计划 D．定期强迫更换设备中易损件 14．机械工厂下列废水中重金属污染物主要来源于（）。 A．涂装废水B．电镀、阳极氧化、印制电路板制作等生产废水C．机械加工废切削液D．锅炉房冲渣废水 15 A C 16 A C 17． A C 18 A C 19 A C 20 A C 21 A B C D 22 A C．H7/s6，S7/h6 D．D9/h8，N7/h6 23．零件图中表示位置公差的一组项是（）。 A．圆柱度、直线度B．平行度、垂直度 C．圆度、同轴度D．平面度、倾斜度 24．用于制造桥梁、建筑结构的钢筋材料是（）。 A．Q195钢B．Q255钢 C．15钢D．20钢 25．用于制造安全帽的工程塑料是（）。 A．环氧塑料B．酚醛塑料 C．聚碳酸脂D．聚四氟乙烯 26．反映材料局部塑性变形能力的性能参数是（）。
机械工程师资格考试 一、填空题 1 尺寸线，尺寸边界线，螺纹牙底线及齿轮线均用（细实线）画出。 2 采用第一视角投影法表示工件视图时，后视图在左视图的最（右侧）。 3 金属材料的剖面线一般是与水平方向成45 度的平行线，但在（主要轮廓线与水平方向成45 度）时，可画成与水平方向30 度或45 度的平行线。 4 尺寸公差是指（尺寸允许变动量）。 5 在金属及合金中，主要是（金属键），但有时也不同程度混有其他键。 6 晶体的只要特征是具有一定的熔点，另一个特征是（各向异性）。 7 铁碳合金相图中，共析转变温度为（727℃）。 8 含碳量〈（0.62%）为碳钢，〉（2.11%）为铸铁。 9 碳钢调质处理后获得的组织应为（索氏体）。 10 高速钢片铣刀淬火后其变形应采用（回火矫正法）最为有效。 11 中碳结构钢铸件、锻、轧件以及焊接件中出现的魏氏组织、粗大晶粒等地热缺陷和带状组织，通过（正火）处理可以消除这些缺陷。 12 38CrMoAl钢膛杆通常采用（渗氮）化学热处理。 13 汽车变速齿轮一般采用（渗碳）化学热处理。 14 碳钠米管的强度是钢的（100）倍。 15 导光纤维的用途是（传输能量）。 16 可以进行切削加工、锻造、焊接、热处理的硬质合金是（钢结硬质合金）。 17 汽车方向盘、飞机舱内的装饰板、隔音板窗框等最后使用质坚、性韧、钢度大的工程塑料（ABS 塑料）。 18 内燃机火花塞选用（氧化铝）陶瓷材料。 19 化工管道泵等要求耐腐蚀、耐老化性能的零件，可选用（聚四氟乙烯）工程塑料。 20 三大固体材料是指（金属材料、陶瓷材料、高分子材料） 21 测定金属材料化学成分最传统、较准确的方法是（化学分析法）。 22 测定灰铸铁、轴承合金等具有粗大晶粒或组成相的金属材料的硬度及钢件退火、正火和调质后的硬度，多采用（布氏）硬度计。 23 机床床身通常采用（灰铸铁）。