第一章工程材料的分类与性能1、硬度布氏硬度（HBW表示）符号前硬度值，符号后依次压头直径、载荷大小及载荷保持时间（10~15s不标注）1）钢、镍基合金、钛合金2）铸铁3）铜和铜合金4）轻金属及其合金5）铅、锡。洛氏硬度硬度值+标尺类型HRA：碳化物、硬质合金等HRB：非铁金属，退火、正火钢等HRC：淬火钢、调质钢HRD：薄钢板、中等厚度表面硬化零件维氏硬度硬度值+载荷大小和保持时间H V
2、断裂韧度主要取决于材料的成分组织和结果。Y-与裂纹形状、加载方式及式样尺寸有关的量，一般Y=1~2；____-外加拉应力Mpa，α-裂纹长度的一半。
3、工艺性能：金属材料的工艺性能是指适应某种加工的能力。按照工艺方法不同，分为铸造性能、压力加工性能、焊接性能、热处理性能和切削加工性能。
第二章金属与合金的晶体结构和二元合金相图1、三种典型的金属晶体结构1）体心立方晶格（1+8*1/8）2个，原子致密度68%，α-Fe、Cr、W、Mo、V等。2）面心立方晶格（8*1/8+6*1/2）4个，原子致密度74%，y-Fe、Cu、Al、Ag、Au、Pb、Ni等。3）密排立方晶格6个，原子致密度74%，Mg、Zn、Be、Gd等。一般金属材料都是多晶体：许多晶体组成的晶体成为多晶体。各向异性是指晶体在不同方向上所表现出来的性能不相同的现象。晶体加工缺陷：1）点缺陷-空位和间隙原子2）线缺陷-位错：晶体中某一列或若干列原子发生有规律的错排现象。3）面缺陷-晶界和亚晶界
2、结晶理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度，通常晶
粒越小，强度塑性韧性越高，获得细晶粒方法：1）提高结晶时的冷却速度，增大过冷度（无法对大体积液态金属作用）。2）变质处理（针对大体积液态金属）。3）在液态金属结晶时采用机械振动、超声波振动、电磁搅拌等方法。
3、金属的同素异晶转变：固态金属在一定温度下由一种晶体结构转变成另一种晶体结构的过程_____________________
4、铁碳合金相图三种相组成物组织组成物由1种或几种相组成物物、组成1）铁素体：碳溶入α-Fe中形成的间隙固溶体，符号F。727度溶解度最大Wc=0.0218%，室温时碳含量几乎为0。抗拉强度180~280MPa，屈服强度100~170MPa，断后伸缩率30~50%，断面收缩率70~80%，冲继吸收能量128~160HBW，硬度约80.。2）奥氏体：碳溶入y-Fe中形成的间隙固溶体，符号A。在1148度溶碳能力最大Wc=2.11%。727度最低Wc=0.77%，抗拉强度400MPa，断后伸缩率40~50%，硬度160~200HBW 3）渗碳体铁与碳形成的具有复杂晶体结构的间隙化合物，Fe3C表示，碳含量Wc=6.69，熔点很高约1227度，硬度可达800HBW，塑性和韧性几乎为零，脆性大。铁碳合金在常温下的基本相均为铁素体和渗碳体。
6、相图分析1000度以上高温部分的Fe-Fe3C相图相当于二元共晶相图（奥氏体、渗碳体）。1000度以下的部分Fe-Fe3C相图与上半部分相图为二元共析相图（铁素体、渗碳体）。铁碳合金相图中，A为纯铁的熔点，D为渗碳体的分解点，C为共晶点。
共晶转换：公式___________________→这种组织称为共晶组织，也称为莱氏体，用符号Ld表示
E点、P点分别是碳在奥氏体、铁素体中的最大溶解度；G是α-Fe←→y-Fe同素异晶转变点；Q是600度时碳在铁素体中的溶解度；S是共析点，F、K是渗碳体的成分点。
共析转变：公式___________________→S点：具有S点成分的奥氏体，在727度时从奥氏体中同时析出两种不同的固相（P F+k C Fe3）的复相组织，称为珠光体。
7、C Fe
Fe
相图中的特征线ACD为液相线，AECF为固相线，ECF 3
为共晶转变线，PSK为共析线。ES线为碳在奥氏体中的溶解度曲线，PQ线为碳在铁素体溶解度曲线，GS线为铁碳合金缓冷时由奥氏体析出铁素体开始线或加热时铁素体转变奥氏体的终了线。
8、0.02~2.11%的铁碳合金为钢，0.02~0.77%亚共析钢，0.77%共析钢，0.77~2.11%过共析钢。
9、2.11~6.69%为白口铸铁，2.11~4.3%为亚共晶白口铸铁，4.3%为共晶白口铸铁，4.3~6.69%为过共晶白口铸铁。
10、铁碳合金中随着含碳量增加，铁素体不断减少、渗碳体不断增多而使合金强度、硬度升高，塑性韧性降低，但当Wc>0.9%时，由于晶界中存在网状113C Fe而使强度下降。
11、共晶成分的铁碳合金熔点最低（1148度），结晶温度范围小，具有良好的铸造性。奥氏体的强度较低，塑性较好，便于塑性变形。
第三章钢的热处理1、过冷奥氏体的等温转变1）珠光体型转变：按间距大小，高温产物可分为珠光体P、索氏体S、托氏体T这三种产物的硬度随层间距的减小而增高。高温：扩散型转变2）贝氏体
（B）转变中温：半扩散型转变3）马氏体（M）转变低温：非扩散型转变。
2马氏体的性能由于碳过饱和地溶入使其晶格产生畸变，阻碍变形，引起硬度与强度的升高。并随含碳量增加，硬度与强度也提高。但当Wc>0.6%以后，硬度随碳含量增加而升高的趋势不明显。
3、Ms点（开始）与Mf点（终了）的位置与冷却速度无关，主要取决于奥氏体的成分。
4、钢的普通热处理（1）退火目的：1）降低硬度，改善切削加工性。2）消除残余内应力，稳定尺寸，减小变形与开裂倾向。种类：1）完全退火：适用于亚共析钢等。2）等温退火：用于高碳钢、合金工具钢和高合金钢。3）球化退火：适用于过共析钢。4）去应力退火（2)正火目的：1）减少碳和其他合金元素的成分偏析，2）使奥氏体晶粒细化和碳化物弥散分布。对低碳钢改善切削加工性能，可以消除过共析钢的渗碳体网状组织，为球化退火做准备。（3）淬火是将钢件加热到相变点（Ac1或Ac3）以上某一温度，保温足够时间获得奥氏体后，以大于Vk（临界冷却速度冷却获得马氏体（或下贝氏体）组织的一种热处理工艺方法。目的：为获得马氏体或下贝氏体组织，然后再配以适当的回火工艺，用以满足零件使用性能的要求。（4）回火目的：1）减少或消除淬火内应力，减小变形与开裂倾向。2）稳定工件的组织与尺寸。
5、回火种类、组织、性能与应用1）低温回火（150~250度）回火后组织为回火马氏体。2）中温回火（350~500度）回火托氏体。3）高温回火（500~650度）通常将淬火+高温回火称为调制处理。组织
为回火索氏体。为了防止高温回火脆性,一般回火后采用油冷和水冷。第一类回火脆性：250~350度，不可修复，应避免。第二类回火脆性：450~650度回火后缓冷时产生，对于大体积钢件一般加入Mo 或W，另外尽量提高合金纯度，减少N，O，P等杂质元素。
6、钢的淬硬性是指钢在正常淬火条件下马氏体达到最高硬度的能力。它由马氏体中的碳含量而决定，而与其他无关。马氏体越多，淬硬性越高
7、钢的淬透性：取决于临界冷却速度（取决于奥氏体成分和奥氏体化条件）
8、常见的热处理缺陷1）过热与过烧2）氧化与脱碳3）变形与开裂。
9、热处理工序主要目的是为了保证淬透性差的钢种表面调制层（回火索氏体）的组织不被切削掉。
整体淬火：下料→锻造→退火（或正火）→粗、半精加工（留余量）→淬火、回火（低温、中温回火）→磨削
表面淬火：下料→锻造→退火（或正火）→粗加工→调制→半精加工（留余量）→表面淬火、回火→磨削
渗碳淬火：下料→锻造→正火---------------→粗、半精加工→渗碳、淬火→低温回火→磨削
渗氮：下料→锻造→退火---------------→粗、半精加工→半精、精加工→去应力退火→粗磨→渗氮→精磨或超精磨
（热处理1）
（热处理2：总处理）
第四章工业用钢牌号：碳素结构钢Q235AF（表示屈服强度Re ≥235MPa，质量等级为A级的沸腾钢）低合金高强度结构钢（Q345) 优质碳素结构钢45Mn（平均碳含量0..45%的含锰）非合金易切削钢Y20 (Wc=0.2%) 碳素工具钢T13A（Wc=1.3%）合金工具钢
9CrWMn(平均碳量0.91%含Cr，W，Mn）滚动轴承钢GCr15（平均Gr含量1.5%）不锈钢和耐热钢06Cr19Ni10（碳含量不大于0.08%，Cr为18%~20%，Ni为8%~11%）铸钢ZG230-450(屈服强度不小于230MPa，抗拉强度不小于450MPa的工程用铸钢）ZG15Cr1Mo1V（碳0.15%，Cr0.9%~1.4%，Mo<0.9%~1.4%,V<0.9%的铸造合金钢）
合金元素对钢热处理除Mn外，合金元素阻止加热时奥氏体经历的长大钢冷却转变 1.除Co，Al外，合金元素稳定奥氏体，使等温转变图右移 2.除Co，Al外合金元素降低Ms点，使残余奥氏体量增加钢回火转变合金元素提高耐回火性，淬火后在500~600℃回火时，由于特殊碳化物弥散析出，使回火硬度升高（二次硬化）残余奥氏体在回火时析出碳化物使Ms点上升，致使残余奥氏体在回火冷却时转变为马氏体使硬度升高（二次淬火）含Mn，Cr，Ni，V的钢在高温回火（500~600℃）后缓冷时，使钢的韧性下降（回火脆性）加入Mo，W来降低此脆性。碳素结构钢，低合金高强度结构钢一般不进行热处理合金渗碳钢性能经渗碳，淬火-低温回火后，表面有较高的硬度耐磨性，心部有足够的强度塑性韧性成分特点低碳，加入Cr，W，Mo，V，Ti提高淬透性和细化晶粒热处理特点预先热处理采用正火处理，最终热处理采用渗碳淬火-低温回火工艺
钢中常有杂质如Si和Mn（有益）、P和S（有害）及一些非金属杂
质
调质钢性能良好的综合力学性能合适的淬透性成分特点中碳加入Mn，Si提高淬透性强化铁素体细化晶粒热处理特点预先，若为珠光体，正火处理；若马氏体，高温回火处理。最终，淬火后在500~600℃高温回火工艺即调质处理工艺合金弹簧结构钢高的弹性极限，屈强比，疲劳强度，塑形，韧性油淬回火钢丝，冷却中温回火
滚动轴承钢高硬度高耐磨，足够弹性极限和韧性，预先，球化退火最终，淬火低温回火非合金工具钢高硬度高耐磨，切削工艺好，淬透性低易变形，预先，球化退火，最终，淬火低温回火合金量具刀具钢预先，锻后正火消除网状渗碳体然后球化退火，最终，淬火低温回火
高速工具钢较高热硬性高的耐磨性。铸态经铸造后组织为马氏体莱式体残留奥氏体珠光体大量碳化物，成分组织严重不均，碳化物不能用热处理消除必须反复锻造预先热处理，球化处理（Ac1+30~50℃)，最终热处理，淬火，在560~580℃三次回火以消除内应力减少残余奥氏体。热作模具钢中碳奥氏体不锈钢只能用形变强化
第五章铸铁铸铁是碳的质量分数大于2.1%的一系列由铁、碳、硅等元素组成的合金的总成。分类：1）白口铸铁2）灰铸铁3）可锻铸铁4）球墨铸铁5）蠕墨铸铁
1、铸铁的热处理（1）灰铸铁的热处理：1）去应力退火。2）消除铸件白口的退火。3）正火。4）表面热处理。（2）球墨铸铁的热处理：1）退火：目的是为了去除铸态组织中的自由渗碳体及获得
铁素体球墨铸铁。2）高温退火。3）低温退火。4）正火：目的在于增加金属基体中珠光体的含量并使其细化，提高强度、硬度和耐磨度。影响石墨化因素：化学成分和结晶的冷却速度。化学成分影响：
碳、硅促进石墨化，碳硅增加组织由珠光体转向铁素体 Mn阻碍石墨化，S是有害元素。冷却速度影响：冷速大，白口组织，得厚壁；冷速小，灰口组织，的薄壁。孕育剂：硅铁、硅钙、硅
锶、石墨灰铸铁牌HT100(100为最低抗拉强度)可锻铸铁用于
形状复杂的薄壁件，牌号（KTZ,KTH,KTB）球墨铸铁牌号QT350-22L(最低抗拉强度，断后申长率)蠕墨铸铁用于抗热疲劳件，牌号
RuT420。
第六章非铁金属材料与硬质合金1、铝及铝合金铝合金的分类：变形铝合金与铸造铝合金铝合金的固溶与时效是铝合金热处理强化的主要工艺（时效强化）。强化效果还与加热温度和保温时间有关。铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金。适量硅铜锰镁锌等可提高铝合金强度。铝合金热处理固溶与时效是铝合金主要热处理
工艺。固溶处理：将可热处理强化的合金加热至α相区经保温形成单相的固溶体，然后快冷，使溶质原子来不及析出，至室温获得过饱和的α固溶体。时效处理：由于过饱和的α固溶体是不稳定的，随着时间的延长，其中将形成众多的溶质原子富集区，进而析出细小弥散分布且与母相共格的第二相或第二相的过度相引起晶格严重畸变阻碍
位错运动合金强度硬度提高，这就是时效强化。效果与加热温度和保温时间有关（过高过长时会下降）。防锈铝合金只用冷变形加工提高强度。2、铜及铜合金1）纯铜又称为紫铜2）黄铜是以
锌为主要合金的铜合金，加工普通黄铜的牌号用H加数字表示3）青铜现工业上除了黄铜和白铜（铜-镍合金）之外的铜合金均称为青铜代号用Q、主加合金元素符号及质量分数、其他合金元素质量分数构成。纯铜通过加工变形强化。普通黄铜（铜和锌）牌号
H68表示Wcu=68% 铸造黄铜ZCuZn38为Wzn=38%。铸造特殊黄铜ZCuZn31Al2表示Wzn=31%WAl=2%。特殊黄铜：HMn58-2表示
WCu=58%WMn=2%其余为锌的锰黄铜。青铜：QSn4-3表示WSn=40%，其他合金元素WZn=3%其余为铜的锡青铜。铸造青铜：ZCuAl10Fe3代表WAl=10%，WFe=3%，其余为铜的铸造铝青铜。锡青铜的特点及用途：耐蚀耐磨性，弹性好。用于弹性元件，耐蚀，抗磁零件。铝青铜：高强度，耐蚀耐磨性，能热处理强化。耐蚀零件，弹性元件。铍青铜：用于精密仪器，仪表的弹性元件
第八章铸造成型分为砂型铸造和特种铸造1、铸造合金的收缩1）液态收缩：从浇筑温度到凝固开始温度（即液相线温度）的收缩。2）凝固收缩：从凝固开始温度到凝固终止温度（即固相线温度）的收缩。3）固态收缩：从凝固终止温度到室温的收缩。
3、缩孔和缩松两者区别：缩孔产生的基本原因是合金的液态收缩和凝固收缩大于固态收缩，且得不到补偿。缩孔产生的部位在铸件最后凝固区域，如璧上部或中心处。缩松是较宽液相凝固过程中各处固体不断长大，直至相互接触，此时合金背分割为许多小的封闭区，封闭区内液体凝固收缩时，因得不到补充而形成许多小而分散的孔洞。
浇注温度高，合金的缩孔倾向大。防止铸件产生缩
孔缩松的方法：1）合理选用铸造和金。2）采用顺序凝固原则。
4、铸造应力1）热应力（永久的）：铸件在凝固和冷却过程中，由于不同部位不均衡的收缩而引起的应力称为热应力。2）收缩应力（机械应力：临时的）：铸件在固态收缩时，因受到铸型、型芯、浇冒口、箱带等外力的阻碍而产生的应力称为收缩应力。3）相变应力（机械应力：临时的）：铸件由于固态相变，各部分体积发生不均衡变化而引起的应力为相变应力。铸件的裂纹与防止1）热裂：热裂是高温下形成的裂纹，其形状特征是裂纹短、缝隙宽、形状曲折、缝内呈氧化色。2）冷裂：是指在低温下形成的裂纹，其形状特征与热裂不同吗，冷裂纹细小。呈连续直线状，缝内干净，有时呈轻微氧化色。
5、铸件中的气孔分为析出性气孔、侵入性气孔和反应性气孔。离心铸造主要用于生产回转体的中空铸件：套筒类、圆形的。
第九章金属压力加工成形1、压力加工：1）轧制2）挤压3）拉拔4）自由锻5）模锻6）板料冲压。金属塑性变形的实质是晶体内部产生滑移的结果。
2、塑性变形对金属组织和性能的影响1）加工硬化：随变形程度增大，强度和硬度上升而塑性下降的现象称为冷变形强化，又称为加工硬化。2）回复温度：t回=（0.25~0.3）t熔。3）再结晶温度：当温度继续升高到该金属熔点的0.4倍时，金属原子开始以某些碎晶或杂质为核心，按变形前的晶格结构结晶形成新的晶粒，从而消除了全部冷变成强化现象的过程。t再=0.4t熔。把高于金属再结晶温度的加工叫热加工。4）温变形温度：t温=（0.3~0.4）t熔。
3、金属的可锻性（体积不变性）：（1）金属的本身（内因）：1）化学成分影响。2）金属组织影响。（2）外因：1）变形温度的影响。2）变形素的的影响。（3）应力状态的影响。
第十章焊接与胶接成形1、焊接三大类：1）熔焊2）压焊3）钎焊。
2、常用焊接方法：（1）焊条电弧焊。（2）埋弧焊。（3）气体保护电弧焊：氩弧焊、CO2气体保护焊。（4）电渣焊。（5）等离子弧焊接与切割等等
第十三章材料与成形工艺的选择选材的基本原则使用性原则、工艺性原则、经济性原则及环保型原则
、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 ）
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。
《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。
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。
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、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 ）
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。
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;
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
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
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
《工程材料及成型技术基础》模拟试卷二 一、填空题 1、金属材料的性能可分为两大类：一类叫_____________，反映材料在使用过程中表现出来的特性，另一类叫__________，反映材料在加工过程中表现出来的特性。 2、金属抵抗永久变形和断裂的能力称为强度，常用的强度判断依据是__________、___________等。 3、自然界的固态物质，根据原子在内部的排列特征可分为_____和________两大类。 4、金属的晶格类型主要有___________、___________、____________三大类。 5、铁碳合金状态图中，最大含碳量为__________。 6、钢的热处理工艺曲线包括_____________、_____________和冷却三个阶段。 7、为了去除工件中由于塑性变形加工，切削加工或焊接等造成的和铸件内存残余应力而进行的退火叫____________退火。 8、为填充型腔和冒口开设于铸型中的系列通道称为浇注系统，通常由________、___________、__________、___________四部分组成。 9、锻压是__________和_________的总称。 10、焊条电弧焊的焊条由__________ 和________两部分构成 11、对于机械零件和工程构件最重要的使用性能是__________性能。 二、单项选择题 1、拉伸实验中，试样所受的力为（）。 A、冲击 B、多次冲击 C、交变载荷 D、静态力
2、属于材料物理性能的是（）。 A、强度 B、硬度 C、热膨胀性 D、耐腐蚀性 3、共析转变的产物是（）。 A、奥氏体 B、渗碳体 C、珠光体 D、莱氏体 4、共析钢的含碳量为（）。 A、ωc=% B、ωc>% C、ωc<% D、ωc=% 5、钢的含碳量一般在（） A、%以下 B、%以下 C、%以下 D、%以下 6、正火是将钢材或钢材加热保温后冷却，其冷却是在（）。 A、油液中 B、盐水中 C、空气中 D、水中 7、淬火后高温回火得到的组织为（）。 A、马氏体 B、贝氏体 C、回火托氏体 D、回火索氏体 8、为保证较好的综合力学性能，对轴、丝杠、齿轮、连杆等重要零件，一般采用的热处理方式是（）。 A、淬火 B、正火 C、退火 D、调质 9、45钢是( )。 A、碳素结构钢 B、优质碳素结构钢 C、碳素工具钢 D、优质碳素工具钢 10、合金钢要充分显示出良好的特性，必须进行( ) A、渗氮 B、渗碳 C、加工硬化 D、热处理 11、可锻铸铁中，石墨的存在形式是( ) A、粗大片状 B、团絮状 C、球状 D、蠕虫状 12、铸造的特点是（）。
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。
第一阶段练习题 考试科目:《工程材料与成型基础》第一章至第四章（总分100分） 学习中心（教学点）批次：层次： 专业：学号：身份证号： 姓名：得分： 一、单项选择题（本题共10小题，每小题1分，共10分。在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在括号内。） 1. 工程中常根据（）确定材料许用应力。 A．弹性极限B．抗拉强度R m C．屈服强度R p0.2D．疲劳强度S-1 2．拉伸试验时，低碳钢拉伸曲线上应力超过最高点后表明试样开始产生（）变形。 A．均匀弹性B．不均匀弹性 C．均匀塑性D．不均匀塑性 3．测定铸铁的硬度，应采用（）。 A．HBW B．HRC C．HRA D．HV 4．承受交变应力的零件选材应以材料的（）为依据。 A．弹性极限B．抗拉强度R m C．屈服强度R p0.2D．疲劳强度S-1 5．金属化合物与一般化合物日的不同之处是具有（）。 A．低的硬度B．良好的综合力学性能 C．良好的加工性能D．金属特性 6．工程上使用的金属材料一般是（）的。 A．各向同性B．各向异性 C．伪各向同性D．伪各向异性 7．金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将（）。 A．越高B．越低 C．越接近理论结晶温度D．不受冷却速度影响 8．铁素体的力学性能特点是具有良好的（）。 A．硬度和强度B．综合力学性能 C．塑性和韧性D．耐磨性 9．二次渗碳体是从（）中析出的。 A．钢液B．铁素体 C．奥氏体D．莱氏体 10．具有匀晶型相图的单相固溶体合金（）。 A．铸造性能好B．锻造性能好 C．热处理性能好D．切削性能好 二、多项选择题(本题共5小题，每小题2分，共10分。在每小题列出的五个选项中有2至5个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在括号内。多选、少选、错选均无分。) 1. 工程材料按其使用功能分为（）（）（）（）（）等几大类。
《工程材料及成型技术基础》复习要点 第一章 （铁碳合金的）刚度、强度、塑性、硬度的基本测量方法、表示方法及影响因素。选材的依据。 第二章 常见金属的晶格类型；实际金属的晶体缺陷；什么叫结晶？合金的结晶过程（形核、长大）；铁碳合金的两个典型反应：共晶、共析反应的表达式及意义；铁的同素异构体；铁碳合金固态常见的相及性能；常见铁碳合金的组织性能及代号；室温下钢的平衡组织组成及显微组织示意图；铁碳合金状态图的作用。 第三章 结晶时细化晶粒的途径；C曲线图的作用；热处理的工艺组成（热处理过程）、热处理的目的、钢的“四把火”的定义及处理后的组织、性能（尤其是淬火及回火）；共析钢三种等温转变产物及特性；淬透性概念及影响因素；淬硬性概念及影响因素；马氏体的特性及奥氏体向马氏体转变的特点；（注意三个图：P61图3-28、P67图3-42、P72图3-48） 第四章 钢的主要分类方法；钢中常存杂质有哪几种？对钢性能有什么影响？合金元素对钢的性能的影响。掌握以下几类钢的编号、成分特点、性能特点、热处理特点、应用场合：碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢（含合金工具钢，主要是高速钢，尤其注意P119图4-9多次回火的目的）、合金调质钢、合金渗碳钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢。灰口铸铁种类及石墨形状、性能特点（另外注意灰铸铁及球墨铸铁的牌号表示法、热处理特点、应用场合）、铸铁与铸钢的性能的比较。 第六章 铸造生产的特点及应用；铸造工艺性的概念，影响因素及如何影响。铸造工艺性不好会出现哪些铸造缺陷？两种凝固原则的应用；，浇注系统的组成及作用；为什么要规定铸件的合理壁厚？铸件的结构工艺性要求；铸件与锻件的性能比较。 第七章 锻造生产的特点及应用；锻造工艺性的概念，影响因素及如何影响。自由锻的基本工序有哪些？锻造坯料加热时易出现哪些加热缺陷？自由锻锻件的结构工艺