PPT填空题和简答题
1一、填空题
1、金属结晶包括形核与长大两个过程。
3、晶粒和晶粒之间的界面称为晶界。
4、在结晶过程中，细化晶粒的措施有提高冷却速度、变质处理、振动。
5、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。
6、常见的金属晶格类型体心立方、面心立方和密排立方。
7、在晶体缺陷中，点缺陷主要有空位、间隙原子、置换原子，线缺陷主要有刃型位错、螺型位错，面缺陷主要有晶界、亚晶界
8、金属结晶时，实际结晶温度必须低于理论结晶温度，结晶过冷度主要受冷却速度影响。
9、当金属化合物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，这一现象称为固溶强化。
10.再结晶退火的前提是冷变形＋足够高的温度，它与重结晶的区别在于无晶体结构转变。
1.奥氏体的晶格类型是面心立方。
2.铁素体的晶格类型是体心立方。
11.亚共析钢的室温组织是 F+P 。
1.钢的淬透性是指钢淬火时所能达到的最高硬度值。
23．渗碳钢渗碳后的热处理包括淬火和低温回火，以保证足够的硬度。
24.在光学显微镜下观察，上贝氏体显微组织特征是羽毛状，下贝氏体显微组织特征呈针状。
5.零件失效的基本类型为_表面损伤、过量变形、断裂。
2.线型无定型高聚物的三种力学状态为玻璃态、高弹态、粘流态。
1、一个钢制零件，带有复杂形状的腔，该零件毛坯常用铸造方法生产。
2、金属的流动性主要决定于合金的成分
3、流动性不好的铸件可能产生冷隔和浇不足缺陷。
4、铸造合金充型能力不良易造成冷隔和浇不足等缺陷，
12.过共析钢的室温组织是 P+Fe3C 。
13.共晶反应的产物是 Ld
1. 20钢齿轮、45钢小轴、T12钢锉的正火的目的分别是：提高硬度，满足切削加工的要求、作为最终热处理，满足小轴的使用要求、消除网状渗碳体。
2、在正火态的20钢、45钢、T8钢；、T13钢中， T8 钢的σb值最高。
3、在正火态的20钢、45钢、T8钢；、T13钢中， T13钢的HBS值最高。
4、为使钢得到理想的耐磨性，应进行淬火加低温回火。
5、为使钢获得理想的弹性，应进行淬火加中温回火。
6、为保证钢的综合性能，淬火后应进行高温回火。
7.为改善低碳钢的切削性能，常采用的热处理为正火或退火。
8.为改善高碳钢的切削性能，常采用的热处理为退火。
9.轴类等重要零件的最终热处理常为调质。
10.冷冲模等常用的最终热处理为淬火加低温回火。
11.汽车变速齿轮等常用的最终热处理为渗碳、淬火加低温回火。
12.机床变速齿轮等常用的最终热处理为调质加表面淬火。
13.钢的常规热处理（四把火）是指退火、正火、淬火、回火。
14.影响奥氏体晶粒长大的因素有加热温度和碳含量。
15.马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，其力学性能的主要特点是具有高的硬度强度。
21.钢的淬硬性是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力，
5、缩松主要出现在最后凝固部位。
6、一般灰铸铁的碳当量处在共晶点附近，究其原因是流动性好，收缩小。
7、影响合金充型性的因素是成分和浇注条件。
8、定向凝则主要适用于液态收缩大的合金，其目的是防止缩孔。
9、同时凝则主要适用于固态收缩大的合金，其目的是减少残余应力。
10、铸铁中缩孔和缩松是在液态收缩和凝固收缩两个阶段形成。
11、防止铸件变形的方法有：设计时应使壁厚均匀，工艺上采用同时凝则。
12、粗大厚实的铸件冷却到室温时，铸件的表层呈压应力，心部呈拉应力。
2、浇注位置的选择，主要保证铸件的质量；而分型面的选择主要考虑简化操作。
3、铸件上质量要求高的面，在浇铸时应该尽量使其处于铸型的下面或侧面
4、制定铸造工艺时，一般从保证质量发，确定浇铸位置；从简化操作出发确定分型面。
1、钢锭经适当锻造后，力学性能大为改善，这是由于锻造后使晶粒细化，且使组织致密。
2、实际晶体的点缺陷表现为空位和间隙原子。
3、金属塑性变形后强度增加，塑性下降的现象称为冷变形强化。
4、锻造前金属加热的目的是提高塑性、降低变形抗力。
5、锻造流线的存在，使得材料的力学性能具有方向性，因此设计和制造零件时，应使零件工作时最大的正应力方向与流线方向一致，最大剪应力方向与流线方向垂直。
6、合金材料的锻造性常采用材料的变形抗力(σs ) 和塑性两个指标来衡量。
7.锻造流线的明显程度与变形量有关，锻造流线使锻件的力学性能出现各向异性。
1、锻造高度小、截面积大的工件一般采用镦粗工序，而锻造长而截面积小的工件如轴时常采用拔长工序。
2.模膛根据其功能不同可分为制坯模膛和模锻模膛。
3.在绘制工件锻件图时，除了考虑锻件的余量以外，还要考虑锻件的公差及余块。
1、拉深时，为防止起皱及拉穿应控制压边力及拉深系数
2、拉深时通常用拉伸系数控制变形程度，此值越小，变形程度越大。
3.冲孔工序中，凸模刃口尺寸取决于孔的尺寸，落料模凹模刃口尺寸取决于落料件的尺寸。
4.弯曲变形程度受最小弯半径的限制，一般塑性好的材料最小弯半径可以小些；变形方向与流线方向平行时，最小弯半径可以小些。
5.拉深时通常用拉深系数来控制变形程度，此值越小，变形程度越大。
1、焊接接头中熔合区和过热区对焊接接头质量影响最大。
2、焊接电弧中阳极区产生的热量最多，而弧柱区温度最高。
3、消除焊接应力的有效方法是焊后进行去应力退火处理。消除焊接热影响区粗晶的有效方法是焊后进行退火或正火。
4、在生产中减少焊接应力和变形的有效方法是焊前预热焊后缓冷(或去应力退火)
5、评价钢焊接性常用碳当量公式估算，45钢、20钢及T8钢中以20钢焊接性最好。
6、估计碳钢焊接性的主要依据是碳当量。另外，工件厚度也有一定的影响，厚度越大，焊接性越差。
7.按焊接过程特点，焊接方法可分为熔焊、压焊和钎焊三大类。
1、埋弧焊适于批量焊接、平直焊缝及大环形焊缝。
2.按焊条药皮性质可分为酸性焊条和碱性焊条。
3.CO2气体保护焊适用于碳钢和普通低合金钢焊接。
4.焊接碳钢和低合金结构钢时应选用结构钢焊条，焊接耐热钢和不锈钢等特殊性能钢时，为保证接头的特殊性能，应使焊缝和焊件具有相同或相近的成分。
二、简答题
1.金属晶体的常见晶格有哪几种？体心立方、面心立方、密排立方
2.固溶体有几种类型?铁素体属何种固溶体？固溶体：有间隙固溶体和置换固溶体两类，铁素体属于间隙固溶体。
3.什么是细晶强化？给出三种细化晶粒的措施。通过细化晶粒来提高材料力学性能的方法称为细晶强化。细化措施：1）变质处理；2）提高冷却速度3）振荡
6.为什么过冷度越大，结晶后得到的金属晶粒越细小?过冷度越大，形核越迅速，晶粒越多，自然就越细小
1.试用多晶体塑性变形的过程说明细晶强化的机理。多晶体滑移阻力大，故强度比单晶体高，且晶粒越细，强度越高，硬度越大。另一方面，因晶粒越细，变形被分散到更多的晶粒进行，每个晶粒的变形也较均匀，所以塑性、韧性也较好。
2.在一定围，为什么冷变形度越大，再结晶后得到的金属晶粒越细小?过冷度对铸件晶粒大小影响是通过冷却速度实现的。因为过冷度的大小与冷却速度密切相关，冷却速度越快，实际结晶温度就越低，过冷度就越大；反之冷却速度越慢，过冷度就越小，实际结晶温度就更接近理论结晶温度。当冷却速度大时，铸件的晶粒较细；当冷却速度较慢时，铸件晶粒容易长大，表现为粗大的柱状晶。由此可知，过冷度大，晶粒就细小；过冷度小，晶粒就粗大。但是，过冷度过于大的话，有可能激冷来不及凝固成晶体，形成非晶体。
3.导线常用冷拔铜丝为材料，试分析冷拔的目的和冷拔后的处理。冷拔的目的：冷变形强化；冷拔后的处理：去应力退火。
4.简述金属材料强化的基本机理？固溶强化：即形成固溶体而强化，也就是合金化。细晶强化：晶粒细小，晶界增多，阻止位错滑移。加工硬化：增加位错和亚结构细化。弥散强化：第二相强化，成弥散分布。沉淀硬化：析出第二相强化。
5.何谓冷变形强化？有何利弊？金属进行塑性变形时金属的强度和硬度升高而其塑性和韧性下降的现象称为冷变形强化。利弊：材料的强度、硬度增加，但进一步变形困难。
1、纤维组织对材料的性能有何影响，举例说明在零件成形中如何利用这一特性。纤维组织存在各向异性。如齿轮毛坯的镦粗、轧制齿轮，重要轴类零件毛坯的拔长等。
2.室温下Fe-C合金中基本相有哪些？基本组织有哪些？基本相有：铁素体、渗碳体。基本组织有：铁素体、渗碳体、珠光体、莱氏体。
3.根据铁碳合金相图分析说明制造汽车外壳多用低碳钢（C<0.2%），制造机器零件（如机床主轴）多用中碳钢，制造工具（如锉刀）多用高碳钢，而C>1.3%的铁碳合金工业上很少应用的原因低碳钢组织以F为主，塑性好。中碳钢组织以P为主，终合性能好。高碳钢组织为P+渗碳体，硬度高。C>1.3%时，渗碳体成网严重，性能变变脆。
4. 为什么T12钢比T8钢硬度高，但强度低？T12组织中渗碳体含量比T8高，故硬度高；但渗碳体成网，强度低。
1. 现有形状相同的三块平衡态铁碳合金，分别为20，T12，HT200请设法将它们区分开。首先敲击，声音低沉的是HT200，然后剩下两个对划，有划痕的是20。
1. 根据铁碳合金退火后室温下的显微组织，说明T8钢比40钢的强度、硬度高，但塑性、韧性差的原因。T8钢组织为P，Fe3C比40钢多，且分布合理，σ、HB高，但δ、ak低
2. 何谓调质处理？淬火后高温回火的热处理方法为调质处理
3.简要说明钢为什么能通过热处理改变其性能？钢铁材料能够进行热处理的依据是纯铁具有同素异构现象
4.试从工艺、组织形貌和性能等方面简述索氏体与回火索氏体有何不同？工艺：索氏体正火，
回火索氏体调质。组织形貌：索氏体中碳化物为片状，回火索氏体中碳化物为粒状。性能：回火索氏体的塑性和韧性优于索氏体。
5.试从工艺、组织形貌和性能等方面简述托氏体与回火托氏体的区别。工艺：托氏体风冷，回火托氏体调质淬火+中温回火。组织形貌：托氏体中碳化物为片状，回火托氏体中碳化物为粒状。性能：回火托氏体的塑性和韧性优于托氏体。
6.为什麽渗氮处理和表面淬火前应进行调质处理，而渗碳前不进行调质处理？渗氮处理和表面淬火后心部组织不变，而渗碳后心部组织发生了改变。
8.淬火的目的是什么？淬火方法有几种？淬火的目的是获得M或B下组织，从而获得较高的强度和硬度。淬火方法有：单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火。
9.试述C%对钢C曲线的影响。亚共析钢随C%增加，C曲线左移；过共析钢随C%增加，C曲线右移。
10.回火工艺的分类、目的、组织与应用。回火工艺分为：低温回火、中温回火、高温回火。目的：淬火+低温回火为获得高硬度和耐磨性，组织为M回+Cm+A残。淬火+中温回火为获得高硬度弹性和韧性，组织为T回。淬火+高温回火为获得良好的综合性能，组织为S回。1、试述灰铸铁、可锻铸铁及球墨铸铁主要区别。主要区别在石墨形貌，灰铸铁中石墨为片状、可锻铸铁中石墨为团絮状及球墨铸铁中石墨为球状。
6、分别确定获得如下性能的钢件常用强化热处理方法及组织1.为使钢得到理想的耐磨性。淬火+低温回火。2. 为使钢获得理想的弹性。淬火+中温回火。 3. 为保证钢的综合性能淬火+高温回火。
8.锉刀要求62—64HRC，问应在下列材料中选择哪种材料？应选何种最终热处理。
Q195、45、20CrMnTi、QT600-1、T12A、60Si2Mn
答：T12A、淬火+低温回火。
9.为什么常选灰铸铁制造机床床身？灰铸铁具有良好的抗压、减振和减摩性。
10.请举出一个“以铸代锻、以铁代钢”的应用实例。轻型汽车发动机曲轴用球铁代铸钢。
15.举例说明铝合金的应用？主要应用于金属制品需要轻量化的部分。如门窗、汽车摩托车零部件。
1.制造汽车、拖拉机变速箱齿轮，齿面硬度要求58-62HRC，心部要求30-45HRC，Ak：40-50J，从下列材料中选择合适的材料（35，40，40Cr，20CrMnTi，60Si2Mn，1Cr18Ni9Ti）；根据所选材料拟订加工工艺路线；说明每一步热处理的作用。1. 20CrMnTi。
2.下料→锻造→正火（退火）→粗加工→渗碳+淬火+低温回火→精加工
3. 正火（退火）：改善切削加工性能；渗碳+淬火+低温回火：提高表面硬度和耐磨性，保证心部良好的韧性。
1、限制铸件最小壁厚的原因是什么？由于薄壁件中金属充型性低，易产生冷隔和浇不足。
2、灰铸铁的体收缩率比钢小的主要原因是什么？因为灰铸铁凝固时的石墨析出膨胀
3.铸件为实现顺序凝固，应如何设置冒口和冷铁，冒口和冷铁各有什么作用？为实现顺序凝固，冒口和冷铁的设置应保证远离冒口部分至冒口形成正的温度梯度。冒口作用：提供补缩金属液；冷铁作用：增加冷却速度，配合冒口实现顺序凝固
1、试简述熔模铸造工艺过程。制蜡模→造壳型→浇铸
2、金属型铸造为何能改善铸件的力学性能？灰铸铁用金属型铸造时，可能会遇到什么问题？
①因为冷却速度快，晶粒细小、组织致密②白口
4.简述金属型铸造与砂型铸造的区别。从以下三方面回答：铸型不同；工艺区别；适应性不同
1、什么是冷变形强化？说明其对金属组织及性能的影响。随着冷变形的增加，其强度、硬度增加，塑性下降的现象称为冷变形强化。导致材料的强度、硬度增加，但进一步变形困难。
2、简述冷变形和热变形的区别？冷热变形的主要区别是视金属变形后是否产生塑变强化。
3、吊车大钩，可用铸造、锻造、板料切割制造，问用何种方法制得的大钩拖重能力大？为什么？锻造，因为流线分布合理且组织致密、晶粒细小。
4、与相同材料的铸件相比，锻件的显著特点是什么？试举出两个采用锻压件作毛坯的例子。锻件显著优点：强韧好、可靠性好
5、试举出几种齿轮毛坯的制造方法？汽车变速齿轮应选哪一种毛坯？锻造、铸造，受重载的重要齿轮采用锻造毛坯。
1、自由锻锻件图应考虑哪些问题？①余块②加工余量③公差
2.简述预锻模膛与终锻模膛的主要区别。模锻圆角和斜度大，可以没有飞边槽
3.选择锤上模锻分型面的原则有那些？1)应保证模锻件能从模膛中取出来。分模面应选在模锻件的最大截面处；2)使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致; 3) 使模腔的深度最小，而宽度最大;4）使零件上所加的余块最少； 5)分模面最好是一个平面
4.简述模锻与自由锻的区别。模锻时，金属在锻模模膛变形，金属流动受到模膛壁的限制；而自由锻时，金属水平流动不受限制。
5.落料模磨损后，能否作为同样直径工件的拉深模？为什么？可以，因为落料模的凹凸模间隙小于拉深模的凸凹模间隙。
1、熔焊、压焊、钎焊三者的区别？熔焊被焊接接头处熔化，不施压。压焊加热（被焊接接头处达塑性或局部熔化状态）或不加热，必施压。钎焊被焊件变化不大，仅钎料熔化
2、简述低碳钢焊接接头热影响区的组织和性能。过热区:粗大的过热组织，韧性差，易产生焊接裂纹。正火区：细小而均匀的组织，力学性能较好。部分相变区：晶粒大小不均匀，力学性能稍差
3、试举出五种熔焊方法，并按热影响区大→小排列。如：气焊、电渣焊、电弧焊、等离子弧焊、电子束焊
4、有很宽和很窄的两块钢板如果用相同规在板中心堆焊一条焊缝，问哪块钢板焊后产生的变形和应力大？很宽的钢板变形和应力大
5.为什么说焊接接头中熔合区是焊接接头中最薄弱的环节？熔合区中晶粒粗大且合金化效果不大。
6.试列举三种预防焊接变形的措施。刚性固定法、反变形法、合理焊接顺序、合理焊接工艺规
1、比较钨极氩弧焊与熔化极氩弧焊的不同之处。①电极材料不同②适应板厚不同
2.焊条药皮的作用是什么？稳弧、保护、渗合金、脱O、S、P
3.举出三种常见焊接接头的形式。对接接头、角接接头、T型接头、搭接接头
4.熔化焊、压力焊、钎焊三者的区别是什么？现要大批焊接：（1）大型油灌环形焊缝；2）硬质合金车刀刀头与碳素钢刀体间的焊接；（3）圆管间的焊接A、煤气包环形焊缝； B、汽车油箱； C、常见自行车车架的焊接；问：各选用何种焊接方法？熔焊被焊接接头处熔化，不施压。压焊加热（被焊接接头处达塑性或局部熔化状态）或不加热，必施压
钎焊被焊件变化不大，仅钎料熔化。大型油灌环形焊缝用埋弧焊。硬质合金车刀刀头与碳素钢刀体间的焊接用硬钎焊（铜焊）。圆管间的焊接用摩擦焊。煤气包环形焊缝用埋弧焊。汽车油箱用缝焊。自行车车架的焊接用硬钎焊
指出下面零件的毛坯制造方法。1) 机床主轴：锻造。2）汽车覆盖件：冲压。3) 批量生产大直径铸铁污水管：离心铸造。4）壁厚小于30mm锅炉筒体的批量生产：埋弧焊。5) 大批量生产汽车发动机铝活塞：挤压铸造。6）麻花钻刀体部分和夹持部分的连接：摩擦焊（答焊接也可）。7）齿轮箱体：铸造。8）45钢刀体与硬质合金刀片的连接：硬钎焊。9）受力复杂的齿轮：锻造。10）石油液化气罐：冲压+（埋弧）焊。11）汽轮机及燃汽轮机的叶片：熔模铸造。12) 减速箱箱体：铸造。13）汽车半轴：锻造。4）中压容器焊接。 15) 起重
吊钩：锻造。 16) 壁厚为2mm的汽车油箱的批量生产：冲压+缝焊。17) 成批生产汽轮机叶片：熔模铸造。
1-10练习简答题
1.简述金属键的基本结构，说明金属的性能和其之间的关系。
答：金属键的基本结构为：正离子＋电子云；金属是由金属键键合而成，因此其导电性、导热性及具有良好塑性均与该结构有关；如金属键受外力作用时，正离子间发生相对位置移动，而金属键的结合形式不被破坏，因此具有良好塑性。
2.何为柔顺性，影响柔顺性的因素有哪些？
答：柔顺性是指大分子能由构象变化获得不同卷曲程度的特性。影响大分子柔顺性的因素主要有主链结构、取代基及交联程度等。
3.简述晶界的结构及特性。
答：多晶体中晶粒之间的过渡区称作晶界，晶界处原子十分混乱，晶格畸变程度较大；晶界是晶体的一种面缺陷，除增大金属的塑性变形抗力之外，还使硬度、强度增高，同时能够协调相邻晶粒间的塑性变形。
4.简述在那些情况下，零件的工作应力低于材料的屈服强度时，材料也会发生塑性变形甚至断裂；这种场合中应考虑材料的那些性能？
答：①当材料在高温或者低温下工作时。高温应考虑材料的蠕变强度、持久强度；低温应考虑材料的冷脆转变温度等。②当材料承、受动载荷时，比如交变载荷作用。应考虑材料的疲劳强度。
５．１合金元素对回火过程主要有哪些影响？
合金元素对回火过程的影响有提高回火稳定性，产生二次硬化现象，增大回火脆性。５．２说明９ＳｉＣｒ刚的种类，大致化学成分，热处理方法及主要应用场合。
该刚属于工具钢中低合金刃具钢，其大致化学成分为ω（C）=0.9％ω（Si），ω（Cr）＜1.5％，热处理方法为球话退火，猝火+低温回火，主要用于制造低俗加工刀具如铰刀，丝锥等。5.3试分析石墨对铸铁性能的影响。
石墨强度，韧性极低，相当于钢基体上的裂纹或空洞，他减小集体的有效截面，并引起应力集中。普通灰铸铁和孕育铸铁的石墨呈片状，对基体的严重割裂作用就使其抗拉强度的塑性都很低。球墨铸铁的石墨呈球状，对基体的割裂作用显著降低，具有很高的强度，又有良好的塑性和韧性，期综合机械性能接近于钢。蠕墨铸铁的石墨形态为蠕虫状，虽与灰铸铁的片状石墨类似，但石墨片的长厚比较小。端部较钝，对基体的割裂作用都减小，它的强度接近于球墨铸铁，且具有一定的韧性，较高的耐磨性。可锻铸铁的石墨呈团絮状，对基体的割裂作用较小，具有较高的强度，一定的延伸率。
5.4轴承合金在性能上有何要求？在组织上有何特点？
轴承合金的性能要求一般有：一定强度和疲劳抗力，足够的塑性和韧性，较小的摩擦系数，良好的磨合能力和储油能力，良好的导热性、抗蚀性和低的膨胀系数；为满足上述要求，轴承合金的组织特点为软硬兼有，或者是软基体上均匀分布着硬质点，或者是硬基体上均匀分布着软质点。
6.1简评作为工程材料的高分子材料的优缺点（与金属材料比较）。
优点：相对密度小，耐腐蚀性能较好，优良的电绝缘性能，优良的减振隔声性能，耐电弧性和极小，易老化，热膨胀系数大，高温下易发生蠕变且最高使用温度不超过300℃，导热性差，易燃等。
6.2什么是橡胶的硫化处理？其意义何在？橡胶的主要原料为生胶。生橡胶是由线性大分子
、单项选择题（每小题1分，共15 分） 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、丫-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 ） a 、增大V K b、增加淬透性c、减少其淬透性d、增大其淬硬性
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 9. 反复弯折铁丝，铁丝会越来越硬，最后会断裂，这是由于产生了（ a ）
第一章：工程材料的分类及力学性能 1、强度：材料抵抗外力作用下变形和断裂的能力（MPa ） （1）弹性限度0e S Fe = σ（2）屈服点0 s S Fs =σ 屈服阶段特点：负荷F 不变，或略有升高，伸长量L ?继续显著增加 （3）条件屈服极限2.0σ（无明显屈服现象） （4）抗拉强度b σ（材料能抵抗最大塑性变形和断裂的能力） 2、塑性：在外力作用下，材料产生永久性变形而不破坏的能力（柔软性） 断后伸长率δ= 00L L L u -断面收缩率ψ=0 0S S S u -。 ψδ，越大塑性越好 3、硬度（耐磨性）：材料抵抗变形特别是压痕或划痕行成的永久变形的能 力。 （1）布氏硬度HBW /HBS ：以式样压痕的表面积A 去除符合下所得的商 压头：硬质合金头/淬火钢球 HBW=F/A 优点：能准确反映试样的真实硬度。缺点：不适于检验小件薄件和成品件。 350HBW10/1000/30：用直径10mm 的硬质合金钢球在9.807KN 试验力作用 下保持30s 测得的布氏硬度值为350。 （2）洛氏硬度HR ：以残余压痕的大小作为计量硬度的依据。 压头：金刚石圆锥、钢球或硬质合金球 HR=100-n/0.002 60HRBW/s ：用硬质合金球/钢球压头在B 标尺上测得洛氏硬度值为60。 优点：压痕面积小，可检测成品小件和薄件，测量范围大，测量简便迅速。缺点：对内部组织和性能不均匀的材料测量不准确。 4、冲击韧性k a ：在冲击再和作用下抵抗冲击力的作用而不被破坏的能力。 5、疲劳强度：b 12 1 σσ= -材料在规定N 次的交变载荷作用下，而不致引起断裂的最大应力称为疲劳强度。 6、断裂韧度IC K ：是指带微裂纹的材料或零件阻止裂纹扩展的能力。
《机械工程材料》 基础篇 一：填空 1. 绝大多数金属具有体心立方、面心立方、和密排立方三种类型，α－Fe是体心立方类型，其实际原子数为 2 。 2．晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、和面缺陷。 3．固溶体按溶质原子在晶格位置分为置换固溶体、间隙固溶体。 4．铸造时常选用接近共晶成分（接近共晶成分、单相固溶体）的合金。5．金属的塑性变形对金属的组织与性能的影响晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性、晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化、织构现象的产生。6．金属磨损的方式有粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损。 7.金属铸件否（能、否）通过再结晶退火来细化晶粒。 8．疲劳断裂的特点有应力低于抗拉极限也会脆断、断口呈粗糙带和光滑带、塑性很好的材料也会脆断。 9．钢中含硫量过高的最大危害是造成热脆。 10．珠光体类型的组织有粗珠光体、索氏体、屈氏体。 11．正火和退火的主要区别是退火获得平衡组织；正火获得珠光体组织。 12. 淬火发生变形和开裂的原因是淬火后造成很大的热应力和组织应力。 13. 甲、乙两厂生产同一批零件，材料均选用45钢，甲厂采用正火，乙厂采用调质，都达到硬度要求。甲、乙两厂产品的组织各是铁素体＋珠光体、回火索氏体。 14．40Cr，GCr15，20CrMo，60Si2Mn中适合制造轴类零件的钢为 40Cr 。15．常见的普通热处理有退火、正火、淬火、回火。 16．用T12钢制造车刀，在切削加工前进行的预备热处理为正火、 球化退火。 17．量具钢加工工艺中，在切削加工之后淬火处理之前可能的热处理工序为调质（退火、调质、回火）。 18．耐磨钢的耐磨原理是加工硬化。 19．灰口铸铁铸件薄壁处出现白口组织，造成切削加工困难采取的热处理措施为高温退火。 20、材料选择的三原则一般原则，工艺性原则，经济性原则。 21．纯铁的多晶型转变是α-Fe→γ-Fe→δ-Fe 。 22．面心立方晶胞中实际原子数为 4 。 23．在立方晶格中，如果晶面指数和晶向指数的数值相同时，那么该晶面与晶向间存在着晶面与晶向相互垂直关系。 24．过冷度与冷却速度的关系为冷却速度越大过冷度越大。 25．固溶体按溶质原子在晶格中位置可分为间隙固溶体、置换固溶体。26．金属单晶体滑移的特点是滑移只能在切应力下发生、滑移总是沿原子密度最大的晶面和晶向进行、滑移时必伴随着晶体向外力方向转动。 27．热加工对金属组织和性能的影响有消除金属铸态组织的缺陷、改变内部夹杂物的形态与分布。
《工程材料及其成型基础》课程教学大纲（Fundamentals of Engineering Material and Their Manufacturing Technology） 课程编号：011103 学分：4 学时：78 （其中：讲课学时：68 实验学时：10 上机学时：0 ）先修课程：画法几何与机械制图 后续课程：机械设计、金属切削原理与刀具、机械制造工艺学 适用专业：机械设计制造及其自动化 开课部门：机械工程学院 一、课程的性质与目标 《工程材料及其成型基础》课程是以材料成形与加工工艺为主的工艺技术性基础课。它是对工科大学生进行现代机械工程制造技术和综合工程素质教育的重要基础课程。 通过本课程学习，应达到以下基本要求： 1、掌握常用工程材料的性能、结构、牌号和应用范围。 2、熟悉铁碳合金状态图，并能据图分析碳钢成分、组织和性能之间的关系。 3、了解金属热处理的基本原理，熟悉常用热处理方法及其应用。 4、了解常用非金属材料的组成、特性及应用； 5、熟悉铸造、压力加工和焊接方法的基本原理、现代技术、工艺特点和应用范围。 6、了解零件结构工艺性的基本知识，能改进较明显不合理的结构设计。 7、了解选择材料及加工方法的经济性，具有选择材料、毛坯和制定简单零
件加工工艺规程的能力。 二、课程的主要内容及基本要求 第0章绪论（2学时） [知识点] 机械制造基础课程主要内容和机械制造技术发展概况，机械产品生产全过程概念，材料成形与加工在机械工业中的地位和作用，学习本课程的要求和方法。 [重点] 机械产品生产全过程概念，材料成形与加工在机械工业中的地位和作用。 [难点] 机械产品生产全过程概念，材料成形与加工在机械工业中的地位和作用。 [基本要求] 明确本课程的作用与学习内容和方法。 第1章金属材料的力学性能（3学时） [知识点] 材料的力学性能：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等。 [重点] 强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度的概念。 [难点] 强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度的区分理解。 [基本要求] 掌握机械行业中常用金属材料的力学性能指标。 [实践与练习] 本部分内容建议开设“硬度实验”。通过实验让学生进一步理解硬度测量的原理，掌握布氏硬度、洛氏硬度的测量方法。 1、弹性模量E的工程含义是什么？它和零件的刚度有什么关系？ 2、何谓硬度？简述布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度的试验原理及应用范围。
机械工程材料基本知识 1.1 金属材料的力学性能 任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式外力的作用。如起重机上的钢索，受到悬吊物拉力的作用；柴油机上的连杆，在传递动力时，不仅受到拉力的作用，而且还受到冲击力的作用；轴类零件要受到弯矩、扭力的作用等等。这就要求金属材料必须具有一种承受机械荷而不超过许可变形或不破坏的能力。这种能力就是材料的力学性能。金属表现来的诸如弹性、强度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料材料在外力作用下表现出力学性能的指标。 1.1.1强度 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c,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③ 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c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。 1.1.2塑性 塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。 工程中常用的塑性指标有伸长率和断面收缩率。伸长率指试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分率，用符号S表示。断面收缩率指试样拉断后，断面缩小的面积与原来截面积之比，用表示。 伸长率和断面收缩率越大，其塑性越好；反之，塑性越差。良好的塑性是金属材料进行压力加工的必要条件，也是保证机械零件工作安全，不发生突然脆断的必要条件。 1.1.3 硬度 硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力。硬度的测试方法很多，生产
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
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
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？
车削使用范围广，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、加工范围广、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，故加工范围广、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 2、切削用量三要素是指什么？
1.工程材料按属性分为：金属材料、陶瓷材料、碳材料、高分子材料、复合材料、半导体材料、生物材料。 2.零维材料：是指亚微米级和纳米级（1—100nm）的金属或陶瓷粉末材料，如原子团簇和纳米微粒材料； 一维材料：线性纤维材料，如光导纤维； 二维材料：就是二维薄膜状材料，如金刚石薄膜、高分子分离膜； 三维材料：常见材料绝大多数都是三位材料，如一般的金属材料、陶瓷材料等； 3.工程材料的使用性能就是在服役条件下表现出的性能，包括：强度、塑性、韧性、耐磨性、耐疲劳性等力学性能，耐蚀性、耐热性等化学性能，及声、光、电、磁等功能性能；工程材料按使用性能分为：结构材料和功能材料。 4.金属材料中原子之间主要是金属键，其特点是无方向性、无饱和性； 陶瓷材料中的结合键主要是离子键和共价键，大多数是离子键，离子键赋予陶瓷材料相当高的稳定性； 高分子材料的结合键是共价键、氢键和分子键，其中，组成分子的结合键是共价键和氢键，而分子间的结合键是范德瓦尔斯键。尽管范德瓦尔斯键较弱，但由于高分子材料的分子很大，所以分子间的作用力也相应较大，这使得高分子材料具有很好的力学性能； 半导体材料中主要是共价键和离子键，其中，离子键是无方向性的，而共价键则具有高度的方向性。 5.晶胞：是指从晶格中取出的具有整个晶体全部几何特征的最小几何单元；在三维空间中，用晶胞的三条棱边长a、b、c（晶格常数）和三条棱边的夹角α、β、γ这六个参数来描述晶胞的几何形状和大小。 6.晶体结构主要分为7个晶系、14种晶格； 7.晶向是指晶格中各种原子列的位向，用晶向指数来表示，形式为[uvw]； 晶面是指晶格中不同方位上的原子面，用晶面指数来表示，形式为（hkl）。 8.实际晶体的缺陷包括点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷，其中体缺陷有气孔、裂纹、杂质和其他相。 9.实际金属结晶温度Tn总要偏低理论结晶温度T0一定的温度，结晶方可进行，该温差ΔT=T0—Tn即称为过冷度；过冷度越大，形核速度越快，形成的晶粒就越细。 10.通过向液态金属中添加某些符合非自发成核条件的元素或它们的化合物作为变质剂来细化晶粒，就叫变质处理；如钢水中常添加Ti、V、Al等来细化晶粒。 11.加工硬化是指随着塑性变形增加，金属晶格的位错密度不断增加，位错间的相互作用增强，提高了金属的塑性变形抗力，使金属的强度和硬度明显提高，塑性和韧性明显降低，也即形变强化；加工硬化是一种重要的强化手段，可以提高金属的强度并使金属在冷加工中均匀变形；但金属强度的提高往往给进一步的冷加工带来困难，必须进行退火处理，增加了成本。 12.金属学以再结晶温度区分冷加工和热加工：在再结晶温度以下进行的塑性变形加工是冷加工，在再结晶温度以上进行的塑性变形加工即热加工；热加工可以使金属中的气孔、裂纹、疏松焊合，使金属更加致密，减轻偏析，改善杂质分布，明显提高金属的力学性能。 13.再结晶是指随加热温度的提高，加工硬化现象逐渐消除的阶段；再结晶的晶粒度受加热温度和变形度的影响。 14.相:是指合金中具有相同化学成分、相同晶体结构并由界面与其他部分隔开的均匀组成部分； 合金相图是用图解的方法表示合金在极其缓慢的冷却速度下，合金状态随温度和化学成分的变化关系； 固溶体：是指在固态下，合金组元相互溶解而形成的均匀固相； 金属间化合物：是指俩组元组成合金时，产生的晶格类型和特性完全不同于任一组元的新固相。 15.固溶强化：是指固溶体的晶格畸变增加了位错运动的阻力，使金属的塑性和韧性略有下降，强度和硬度随溶质原子浓度增加而略有提高的现象； 弥散强化：是指以固溶体为主的合金辅以金属间化合物弥散分布，以提高合金整体的强度、硬度和耐磨性的强化方式。 16.匀晶反应：是指两组元在液态和固态都能无限互溶，随温度的变化，形成成分均匀的液相、固相或满足杠杆定律的中间相的固溶体的反应； 共晶反应：是指由一种液态在恒温下同时结晶析出两种固相的反应； 包晶反应：是指在结晶过程先析出相进行到一定温度后，新产生的固相大多包围在已有的固相周围生成的的反应； 共析反应：一定温度下，由一定成分的固相同时结晶出一定成分的另外两种固相的反应。 17.铁素体（F）：碳溶于α-Fe中形成的体心立方晶格的间隙固溶体；金相在显微镜下为多边形晶粒；铁素体强度和硬度低、塑性好，力学性能与纯铁相似，770℃以下有磁性； 奥氏体（A）:碳溶于γ-Fe中形成的面心立方晶格的间隙固溶体；金相显微镜下为规则的多边形晶粒；奥氏体强度和硬度不高，塑性好，容易压力加工，没有磁性； 渗碳体（Fe3C）：含碳量为6.69%的复杂铁碳间隙化合物；渗碳体硬度很高、强度极低、脆性非常大； 珠光体（P）：铁素体和渗碳体的共析混合物；珠光体强度较高，韧性和塑性在渗碳体和铁素体之间； 莱氏体（Ld）：奥氏体和渗碳体的共晶混合物；莱氏体中渗碳体较多，脆性大、硬度高、塑性很差。 18.包晶反应：1495℃时发生，有δ-Fe（C=0.10%）、γ-Fe（C=0.17%或0.18%，图中J点）、液相（C=0.53%或0.51%，图中B点）三相共存；δ-Fe（固体）+L（液体）=γ-Fe（固体） 共晶反应：1148℃时发生，有A（C=2.11%）、Fe3C（C=6.69%）、液相L（C=4.3%）三相共存；Ld→Ae+Fe3Cf（恒温1148℃） 共析反应：727℃时发生，有A（C=0.77%）、F（C=0.0218%）、Fe3C（C=6.69%）三相共存；As→Fp+Fe3Ck(恒温727℃)
《工程材料及成形技术》课程习题集班级：________________ 姓名：________________ 学号：________________ 2013年2月——5月
习题一工程材料的性能 一、名词解释 σs：σb：δ：ψ：E：σ-1：αk： HB： HRC： 二、填空题 1、材料常用的塑性指标有（δ）和（ψ）两种，其中用（ψ）表示塑性更接近材料的真实变形。 2、检验淬火钢成品的硬度一般用（洛氏硬度HRC），而布氏硬度是用于测定（较软）材料的硬度。 3、零件的表面加工质量对其（疲劳）性能有很大影响。 4、表征材料抵抗冲击载荷能力的性能指标是（ak ），其单位是（ J/cm2 ）。 5、在外力作用下，材料抵抗（塑性变形）和（断裂）的能力称为强度。屈服强度与（抗拉强度）比值，工程上成为（屈强比）。 三、选择题 1、在设计拖拉机缸盖螺钉时，应选用的强度指标是（ A ） A．σs b．σb c．σ-1 2、有一碳钢支架刚性不足，解决办法是（ C ） A．用热处理方法强化 b．另选合金钢 c．增加截面积 3、材料的脆性转化温度应在使用温度（ B ） A．以上 b．以下 c．相等 4、在图纸上出现如下硬度技术条件标注，其中哪种是正确的？（ B ）A．HB500 b．HRC60 c．HRC18
四、简答题 1、下列各种工件应采取何种硬度试验方法来测定其硬度？（写出硬度符号） 锉刀： HRC 黄铜轴套：HB 供应状态的各种非合金钢钢材： HB 硬质合金刀片：HV 耐磨工件的表面硬化层： HV 调质态的机床主轴：HRC 铸铁机床床身：HB 铝合金半成品 HB 2、在机械设计中多用哪两种强度指标？为什么？ 常用σs ： σb ： 原因：大多数零件工作中不允许有塑性变形。但从零件不产生断裂的安全考虑，同时也采用抗拉强度。 3、设计刚度好的零件，应和什么因素有关？ （1）依据弹性模量E 选材，选择E 大的材料 （2）在材料选定后，主要影响因素是零件的横截面积，不能使结构件的横截面积太小。一些横截面积薄弱的零件，要通过加强筋或支撑等来提高刚度。 交作业时间： ε σe E =0A P e =σ0L L ?=ε00EA PL L =?
工程材料与技术成型基础课后习题答案 第一章 1-1由拉伸试验可以得出哪些力学性能指标?在工程上这些指标是如何定义的? 答:强度和韧性.强度(σb)材料抵抗塑性变形和断裂的能力称为强度;塑性(δ)材料在外力作用下产生永久变形而不被破坏的能力.强度指标里主要测的是:弹性极限,屈服点,抗拉强度等.塑性指标里主要测的是:伸长率,断面收缩率. 1-2 1-3锉刀:HRC 黄铜轴套:HB 供应状态的各种非合金钢钢材：HB 硬质合金刀片：HRA,HV 耐磨工件的表面硬化层：HV 调质态的机床主轴：HRC 铸铁机床床身：HB 铝合金半成品：HB 1-4公式HRC=10HBS,90HRB=210HBS,HV=HBS 800HV>45HRC>240HBS>90HRB 1-7材料在加工制造中表现出的性能，显示了加工制造的难易程度。包括铸造性，锻造性，切削加工性，热处理性。 第二章 2-2 答:因为γ-Fe为面心立方晶格,一个晶胞含4个原子,致密度为0.74;γ-Fe冷却到912°C后转变为α-Fe后，变成体心立方晶格，一个晶胞含2个原子，致密度为0.68，尽管γ-Fe的晶格常数大于α-Fe的晶格常数，但多的体积部分抵不上因原子排列不同γ-Fe变成
α-Fe体积增大的部分，故γ-Fe冷却到912℃后转变为α-Fe时体积反而增大。 2-3.答：（1）过冷度理论结晶温度与实际结晶温度只差。 （2）冷速越快则过冷度越大，同理，冷速越小则过冷度越小 （3）过冷度越大则晶粒越小，同理，过冷度越小则晶粒越大。过冷度增大，结晶驱动力越大，形核率和长大速度都大，但过冷度过大，对晶粒细化不利，结晶发生困难。 2-4：答：（1）在一般情况下，晶粒越小，其强度塑性韧性也越高。 （2）因为晶粒越小则晶界形成就越多，产生晶体缺陷，在晶界处晶格处于畸变状态，故晶界能量高因此晶粒的大小对金属的力学性能有影响。 （3）在凝固阶段晶粒细化的途径有下列三种： ①提高结晶时的冷却速度增加过冷度 ②进行变质处理处理：在液态金属浇筑前人工后加入少量的变质剂，从而形成大量非自发结晶核心而得到细晶粒组织。 ③在液态金属结晶时采用机械振动，超声波振动，电磁搅拌等。 2-5答：（1）固溶体是溶质原子溶于溶剂晶格中而保持溶剂晶格类型的合金相。 （2）固溶体中溶剂由于溶质原子的溶入造成固溶体晶格产生畸变，使合金的强度与硬度提高，而塑性与韧性略有下降。 （3）通过溶入原子，使合金强度与硬度提高的办法称之为固溶强化。 2-6答(1)金属化合物是指合金组元之间相互作用形成具有金属特征的物质;
《工程材料及成形技术基础》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？。3铸造应力分为哪几类？4减小和消除铸造应力的主要方法。5绘制自由锻件图主要考虑哪些问题？。6何谓拉深系数？有何意义？ 8.焊接的实质。9. 碱性焊条的最主要优点。 10.焊接接头由哪几部分组成？11.低碳钢焊接热影响区的划分。12.焊接变形的基本形式。13.防止和消除焊接应力的措施。14.如何根据碳当量的高低评估钢的焊接性？为什么？15.工程材料及成形工艺选用的基本原则。 题库 一、名词解释 1．固溶强化；2．结晶；3．加工硬化；4．屈服强度； 5、过冷度；6．钢的热处理；7．再结晶；8、马氏体；9、钢的淬火…… 10、铸造……11疲劳现象.; 12.同素异构转变; 二、填空题： 1、根据溶质原子在溶剂晶格中分布情况的不同，固溶体可分（间隙固溶体）和（置换固溶体）。 2、金属中三种常见的晶格类型是（体心立方）、（面心立方）和（密排六方）。 3、固态金属中的相有两种：（固溶体）和（化合物）。 4、液态金属结晶时，冷却速度大，过冷度则越（大）。结晶后，晶粒（细小）。 5.、普通热处理是指（退火）、（正火）、（淬火）、（回火） 6、金属结晶后的晶粒大小主要取决于结晶时的（形核率）和（长大速率）。 7 . 铁碳合金在从液态冷却到固态的结晶过程中，细化晶粒的具体操作方法有（快速冷却）、（加入变质剂）和（机械搅拌）。 8、铸造应力分为：（热应力）和（机械应力）,其中( 热应力 )属残余应力。 9、铸铁具有良好的耐磨性和消振性,是因为其组织中有( 石墨 )存在。 10. 手工电弧焊焊条按药皮组成分为酸性焊条和碱性焊条两
工程材料与成形工艺基础习题与答案 一、填空题（每空0.5分，共20分） 2、填出下列力学性能指标的符号：屈服强度________，洛氏硬度Ｃ标尺________，冲击韧性________。2、σs HRC ak 1.常用的金属材料强度指标有_____ ___和____ ____两种。屈服点（或屈服强度、σs）；抗拉强度（或σb） 3.金属材料常用塑性指标有________和________，分别用符号_____和_____ 表示。断后伸长率，断面收缩率，δ，ψ。 3.碳在γ-Fe的间隙固溶体称为________，它具有________晶体结构，在1148℃时碳具有最大溶解度为________%。奥氏体（或A）；面心立方；2.11%。 晶体与非晶体最根本的区别是________。原子排列是否规则 3、常见金属的晶格类型有________ 、________、________等。α-Fe属于________晶格，γ-Fe属于________晶格。3、体心立方面心立方密排六方体心立方面心立方
1.实际金属中存在有________、________和________三类晶体缺陷。点缺陷； 线缺陷（位错）；面缺陷（晶界） 6、在亚共析碳钢中，钢的力学性能随含碳量的增加其强度提高而________下降，这是由于平衡组织中________增多而________减少的缘故。6、塑性（韧性）渗碳体铁素体 2.钢中常存的元素中，有害元素有________和________两种。S；P 4、钢的热处理是通过钢在固态下的________、________和________的操作来改变其________，从而改善钢的________的一种工艺方法。4、加热保温冷却内部组织性能 10.热处理工艺过程包括________、________、________三个阶段。升温，保温，冷却。 某钢材淬火后存在较大的残余应力，可采用________加以消除。低温回火13.表面淬火常用加热方法有________和________。.感应加热，火焰加热。 金属材料可分为________和________两大类。其中C≤0.02%的钢铁材料称之
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。 得分 二、单项选择题（每小题1分，共15分） 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 9．反复弯折铁丝，铁丝会越来越硬，最后会断裂，这是由于产生了（ a ）
更多资料请访问.（．...．) 名词解释： 淬透性:淬透性指钢在淬火时获得M的能力,其大小是用规定条件下淬硬层深度来表示。 淬硬性：表示钢淬火时的硬化能力，用淬成马氏体可能得到的最高硬度表示。 相：金属或合金中，凡成分相同、结构相同，并与其它部分有晶只界分开的均匀组成部分称为相 组织:显微组织实质是指在显微镜下观察到的各相晶粒的形态、数量、大小和分布的组合。组织应力：由于工件内外温差而引起的奥氏体(γ或A)向马氏体（M)转变时间不一致而产生的应力 热应力：由于工件内外温差而引起的胀缩不均匀而产生的应力 过热:由于加热温度过高而使奥氏体晶粒长大的现象
过烧:由于加热温度过高而使奥氏体晶粒局部熔化或氧化的现象 回火脆性：在某些温度范围内回火时,会出现冲击韧性下降的现象，称为回火脆性 回火稳定性:淬火钢在回火时,抵抗强度、硬度下降的能力称为回火稳定性。 马氏体：碳在α-Fe 中的过饱和固溶体称为马氏体。 回火马氏体：在回火时,从马氏体中析出的ε-碳化物以细片状分布在马氏体基础上的组织称为回火马氏体。 共晶反应:恒温下,某一成分液相同时结晶出两个成分不同的固相的反应。 共析反应：一定成分的固相,某一恒温下同时分解成两个成分与结构均不相同的固相反应。本质晶粒度：表示在一定加热条件下,奥氏体晶粒长大倾向性的高低。 实际晶粒度：在给定温度下奥氏体的晶粒度称为实际晶粒度,它直接影响钢的性能。 化学热处理:将工件置于待定介质中加热保温,使介质中活性原子渗入工件表层，从而改变工件表层化学成分与组织，进而改变其性能的热处理工艺。 表面淬火：指在不改变钢的化学成分及心部组织的情况下,利用快速加热将表面奥氏休化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。 固溶强化:固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属强度、硬度升高的现象 弥散强化:倘若脆性第二相颗粒呈弥散状均匀分布在基体相上,由于第二相粒子与位错的交互作用阻碍了位错运动从而提高了合金塑性变形抗力,则可显著提高合金的强度的现象 细晶强化：通过细化晶粒来同时提高金属的强度、硬塑性和韧性的方法 热加工:凡是在材料再结晶温度以上所进行的塑性变形加工叫做热加工 冷加工：凡是在再结晶温度以下所进行的塑性变形加工叫做冷加工 冷处理:将淬火钢继续冷却到-７0～-80℃（或更低温度），并保持一段时间,使残余奥氏体在继续冷却中转变为马氏体。 调质处理：淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。 过冷度:理论结晶温度与实际结晶温度的差T0-Tn＝称过冷度。 枝晶偏析：由于固溶体结晶一般按树枝状长大,使这种晶内偏析也呈树枝状分布。 加工硬化:随着变形量增大，由于晶粒破碎和位错密度增加，晶体塑性变形能力迅速增大,强度硬度明显升高,塑形和韧性下降。 回复:冷塑性变形的金属材料在加热温度较低时,其光学显微组织发生改变前晶体内部所产生的某些变化。 再结晶：这一过程也是一个形核和核长大的过程,因其新旧晶粒的晶格类型完全相同，只是晶粒形态发生了变化,所以称之为再结晶。 二次硬化：某些铁碳合金(如高速钢)须经许多次回火后,才进一步提高其硬度。这种硬化现象为二次硬化。 退火:将钢加热至适当温度保温,然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺。 正火：亚共析钢加热到Ac3+3０~ 50℃，共析钢加热到Ac１＋3０~50℃,过共析钢加热到Accm+３0~ 50℃，保温后空冷的工艺。 淬火：淬火是将钢加热到临界点Ac1或Ａc3以上，保温后以大于临界冷却速度Ｖk冷却,使奥氏体转变为Ｍ或B下的热处理工艺。 回火:回火是指将淬火钢加热到Ac1以下的某温度保温后冷却的工艺。 回火脆性:在某些温度范围内回火时，淬火钢会出现冲击韧度显著下降的现象。第一类回火脆性：低温回火脆,火钢在250-35０℃回火时出现的脆性。第二类回火脆性:高温回火脆，淬火钢在５00-650℃范围内回火后缓冷时出现的脆性。 不锈钢晶间腐蚀:晶间腐蚀是沿晶粒周界发生腐蚀的现象。它是不锈钢某一温度下加热或冷
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
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。