工程材料及成形技术基础A答案

《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。

屈服强度及（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-12、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 HB2、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。

一、填空I、屈服强度是表示金属材料抵抗微量塑性变形的能力。

3、a —e的晶格类型为体心立方晶格。

4、Y Fe的晶格类型为面心立方晶格。

5、随着固溶体中溶质原子含量增加，固溶体的强度、硬度升高。

6、金属的结晶包括形核和长大两个基本过程。

7、金属的实际结晶温度低于其理论结晶温度，这种想象称为过冷。

8、理论结晶温度与实际结晶温度之差△ T称为___过冷度。

9、金属结晶时，冷却速度越快，则晶粒越细小。

10、铁素体的力学性能特点是塑性、韧性好。

II、渗碳体的力学性能特点是硬度高、脆性大。

12、碳溶解在_Y-Fe_中所形成的间隙固溶体称为奥氏体。

13、碳溶解在_ a-Fe中所形成的间隙固溶体称为铁素体。

14、珠光体的本质是铁素体和渗碳体的机械混合物。

15、共析钢的室温平衡组织为P （或珠光体）。

共析钢的退火组织为P （或珠光体）。

16、亚共析钢的含碳量越高，其室温平衡组织中的珠光体量越多。

17、在室温平衡状态下，碳钢随着其含碳量的增加，韧、塑性下降。

19、在铁碳合金的室温平衡组织中，渗碳体相的含量是随着含碳量增加而增加。

20、在退火态的20钢、45钢、T8钢、T13钢中，3和a值最高的是_20_钢。

21、共析钢加热到奥氏体状态，冷却后获得的组织取决于钢的_冷却速度__。

22、共析钢过冷奥氏体在（A〜680）C温度区间等温转变的产物是珠光体（或P）。

23、共析钢过冷奥氏体在680〜600 C温度区间等温转变的产物是索氏体（细珠光体）。

24、共析钢过冷奥氏体在（600〜550）C温度区间等温转变的产物是托氏体（或极细珠光体）。

25、共析钢过冷奥氏体在550〜350 C温度区间等温转变的产物是B上（或上贝氏体）。

26、共析钢过冷奥氏体在（350〜230）C温度区间等温转变的产物是下贝氏体（或B下）。

27、亚共析钢的正常淬火温度范围是皿+ 30〜50C。

28、过共析钢的正常淬火温度范围是A G + 30〜50 C。

工程材料及成型技术基础考试模拟题含答案一、单选题（共90题，每题1分，共90分）1、晶体中的位错属于( )A、线缺陷B、点缺陷C、面缺陷D、体缺陷正确答案：A2、可锻铸铁的石墨形态是( )A、片状B、蠕虫状C、球状D、团絮状正确答案：D3、对薄壁弯曲件,如弯曲半径过小则会引起( )A、回弹B、裂纹C、拉穿D、飞边正确答案：B4、影响金属材料可锻性的主要因素之一是( )。

A、化学成分B、锻工技术水平C、锻件大小D、锻造工序正确答案：A5、关于球墨铸铁,下列叙述中错误的是( )。

A、塑性较灰口铸铁差B、可以进行调质,以提高机械性能C、铸造性能不及灰口铸铁D、抗拉强度可优于灰口铸铁正确答案：A6、模锻无法锻出通孔,一般需在孔中留下一层厚度为4~8mm的金属,这层金属称为( )A、余块B、飞边C、加工余量D、冲孔连皮正确答案：D7、工具钢的最终热处理是()A、淬火+低温回火B、调质C、渗碳D、球化退火正确答案：A8、固溶体和它的纯金属组元相比( )A、强度低,但塑性高些B、强度高,但塑性低些C、强度高,塑性也高些D、强度低,塑性也低些正确答案：B9、锻件的纤维组织使锻件在性能上具有方向性,从而影响锻件质量,它( )。

A、不能消除也不能改变B、可用热处理消除C、只能用多次锻造使其合理分布D、可经锻造消除正确答案：C10、某厂用冷拉钢丝绳吊运出炉热处理工件去淬火,钢丝绳承载能力远超过工件的重量,但在工件吊运过程中,钢丝绳发生断裂,其断裂原因是由于钢丝绳( )。

A、超载B、形成带状组织C、产生加工硬化D、发生再结晶正确答案：D11、对压铸而言,下列说法正确的是( )。

A、可浇厚大件B、铸件可通过热处理来提高强度C、可浇高熔点合金D、铸件不能热处理正确答案：D12、普通灰铸铁件生产时,工艺上一般采取的凝固原则是( )。

A、逐层凝固B、糊状凝固C、同时凝固D、定向凝固正确答案：C13、共析钢奥氏体化后,在A1~680℃范围内等温,其转变产物是( )。

工程材料及成形技术作业题库一. 名词解释1.间隙固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格间隙所形成的固溶体。

2.过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。

3..同素异构性：同一合金在不同温度下晶格类型不同的现象。

4.同素异构性：同一合金在不同温度下晶格类型不同的现象。

5.再结晶：金属发生重新形核和长大而晶格类型没有改变的结晶过程。

6.枝晶偏析：结晶后晶粒内成分不均匀的现象。

7.淬透性：钢淬火时获得淬硬层深度的能力。

8.淬硬性：钢淬火时得到的最大硬度。

9.临界冷却速度：奥氏体完全转变成马氏体的最低冷却速度。

10.热硬性：钢在高温下保持高硬度的能力。

11.时效强化：经固溶处理后随着时间的延长强度不断提高的现象。

12.形变强化：由于塑性变形而引起强度提高的现象。

13.调质处理：淬火+高温回火得到回火索氏体的热处理工艺。

14.变质处理：在浇注是向金属液中加入变质剂，使其形核速度升高长大速度减低，从而实现细化晶粒的处理工艺。

15.顺序凝固原则：铸件时使金属按规定从一部分到另一部分逐渐凝固的原则。

16.同时凝固原则：17.孕育铸铁：经过孕育处理的铸铁。

18.热固性塑料：19.热塑性塑料：二. 判断正误并加以改正1.细化晶粒虽能提高金属的强度,但增大了金属的脆性. （╳）改正：细化晶粒不但能提高金属的强度，也降低了金属的脆性。

2.结构钢的淬透性,随钢中碳含量的增大而增大. （╳）改正：结构钢的淬硬性，随钢中碳含量的增大而增大。

3.普通低合金结构钢不能通过热处理进行强化。

（√）4. 单晶体必有各向异性. （√）5. 普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的. （╳）改正：普通钢和优质钢是按钢中有害杂质硫、磷的含量来划分的。

6. 过热钢经再结晶退火后能显著细化晶粒. （√）7. 奥氏体耐热钢也就是奥氏体不锈钢。

（╳）改正：奥氏体耐热钢不是奥氏体不锈钢。

8. 马氏体的晶体结构和铁素体的相同. （√）9. 面心立方金属的塑性比体心立方金属的好. （╳）10. 铁素体是置换固溶体. （╳）改正：铁素体是碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体体。

工程材料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.1-21-3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：HB1-4公式HRC=10HBS,90HRB=210HBS,HV=HBS800HV>45HRC>240HBS>90HRB1-7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。

工程材料及成形技术习题答案《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HB2、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。

20 年 月 日A4打印 / 可编辑x2040251工程材料及成型技术基础课程教学大纲x2040251工程材料及成型技术基础课程教学大纲课程名称：工程材料及成型技术基础英文名称：Engineering Materials and Moulding Technology Foundation课程编码：x2040251学时数：48其中实践学时数：4 课外学时数：学分数：3.0适用专业：机械设计制造及其自动化机械电子工程机械工程过程装备与控制工程一、课程简介《工程材料及成型技术基础》是机械类专业学生的一门重要专业基础课，与先修课程《工程训练》、后续课程《机械制造技术基础》共同探讨机械制造全过程——即从选择材料、制造毛坯、直到加工出零件所涉及的各个方面内容。

要求学生了解机械工程材料的一般知识，掌握常用材料的成分、组织、性能与加工工艺之间的关系及其用途，使学生具有合理选用材料、正确确定加工方法的能力，并初步掌握零件的结构工艺性，为学生今后的学习、设计、工作打下必备的基础。

二、课程目标与毕业要求关系表三、课程教学内容、基本要求、重点和难点（一）工程材料的结构与性能1. 教学内容晶体材料的原子排列；合金的晶体结构；工程材料的性能2. 基本要求（1）了解部分：晶体结构及缺陷的形式；单晶体和多晶体；相与组织之间的关系；固溶体和化合物性能；机械性能的概念；材料物理化学性能的概念；陶瓷和高聚物的结构（2）理解部分：刚度、强度、塑性、韧性与材料之间的关系应用；材料工艺性能的含义（3）掌握部分：晶体结构缺陷与材料性能之间的关系；合金的相的种类及对性能的影响；硬度的测量、表示方法及应用（4）熟练掌握：材料强化方式3. 重点和难点（1）重点：金属的三种典型晶体结构；实际金属中的三类晶体缺陷；合金的相结构；材料的力学性能指标σS、σb、δ、αk、HB、HRC及与材料之间的关系（2）难点：材料强化方式（二）金属材料的凝固与固态相变1. 教学内容金属结晶过程的基本规律；二元合金相图的分析；铁碳相图的分析；钢在加热和冷却时的转变2. 基本要求（1）了解部分：金属结晶过程的基本规律及影响因素；铁的同素异构转变；二元相图的意义和基本类型；钢在加热时的转变（2）理解部分：细化晶粒的方法；二元相图的基本类型和结晶过程特点；相图与材料使用性能和工艺性能之间关系；连续冷却转变曲线；钢在冷却时的转变产物及性能特点（3）掌握部分：杠杆定律；匀晶相图；共晶转变；包晶转变；共析转变（4）熟练掌握：铁碳相图的规律及应用3. 重点和难点（1）重点：铁碳合金的基本相；碳钢室温下的平衡组织组成；含碳量对铁碳合金的组织及性能的影响；铁碳相图的应用（2）难点：铁碳相图（三）金属材料的塑性变形1. 教学内容金属的塑性变形；塑性变形对金属组织和性能的影响；回复与再结晶；冷、热变形；金属的可锻性2. 基本要求（1）了解部分：单晶体与多晶体金属的塑性变形特点；加工硬化现象；残余应力的危害及消除（2）理解部分：塑性变形金属在加热时组织与性能的变化；金属可锻性的概念及影响因素（3）掌握部分：加工硬化现象的应用；回复与再结晶的特点；冷、热变形的对比；纤维组织对性能的影响及应用（4）熟练掌握：无3. 重点和难点（1）重点：加工硬化现象的应用；回复与再结晶的应用；冷、热变形的选择；纤维组织对性能的应用（2）难点：无（四）金属材料热处理1. 教学内容钢的热处理工艺（退火、正火、淬火、回火、渗碳、感应加热表面淬火）2. 基本要求（1）了解部分：热处理的分类及工序安排；固溶处理和时效强化；热处理零件结构工艺性；先进热处理工艺；渗氮的特点和应用（2）理解部分：退火、正火、淬火、回火的工艺；感应加热表面淬火的参数选择；渗碳过程（3）掌握部分：退火、正火、淬火、回火、渗碳、感应加热表面淬火的目的、组织及应用（4）熟练掌握：退火、正火、淬火、回火、渗碳、感应加热表面淬火的目的、组织及应用3. 重点和难点（1）重点：退火、正火、淬火、回火、渗碳、感应加热表面淬火的目的，组织和应用（2）难点：无（五）金属表面改性处理1. 教学内容金属表面改性处理的目的、意义、特点和方法2. 基本要求（1）了解部分：金属表面改性处理的意义（2）理解部分：转化膜、电镀、离子沉积、热喷涂、涂装、表面着色等工艺的特点和应用场合（3）掌握部分：无（4）熟练掌握：无3. 重点和难点（1）重点：无（2）难点：无（六）金属材料1. 教学内容合金钢的概述；合金元素的作用；结构钢；工具钢；特殊性能钢；铸铁2. 基本要求（1）了解部分：合金钢的分类、编号方法、化学成分和主要用途；特殊性能钢（主要是不锈钢）的性能特点、热处理工艺及主要用途；有色金属和新型金属材料（2）理解部分：合金元素对钢的组织和性能影响规律（3）掌握部分：工具钢、灰铸铁的性能特点及应用；弹簧钢、轴承钢、易切削钢成分、性能特点及主要用途（4）熟练掌握：普通碳素结构钢和普通低合金结构钢、调质钢、渗碳钢成分、性能特点、热处理工艺、典型牌号及应用3. 重点和难点（1）重点：普通碳素结构钢和普通低合金结构钢、调质钢、渗碳钢成分、性能特点、热处理工艺、典型牌号及应用（2）难点：无（七）铸造1. 教学内容合金铸造性能；砂型铸造工艺；特种铸造；铸件结构设计；常用合金铸造生产2. 基本要求（1）了解部分：特种铸造的特点和应用；铸造技术新进展（2）理解部分：砂型铸造工艺选择（3）掌握部分：砂型铸造工艺和常用合金的铸造生产（4）熟练掌握：合金的铸造性能；灰铸铁的铸造性能；铸件结构设计3. 重点和难点（1）重点：合金的铸造性能；灰铸铁的铸造生产；铸件结构设计（2）难点：无（八）压力加工1. 教学内容自由锻；模锻；板料冲压；压力加工件结构设计2. 基本要求（1）了解部分：自由锻的工序；模锻的工序；挤压、轧制、拉拔方法；塑性加工新进展（2）理解部分：自由锻、模锻的特点及应用；板料冲压的工序、特点及应用（3）掌握部分：自由锻工艺规程制订；模锻工艺规程制订（4）熟练掌握：压力加工件结构设计3. 重点和难点（1）重点：压力加工件结构设计（2）难点：无（九）焊接1. 教学内容电弧焊；电阻焊；摩擦焊；焊接件结构工艺性；常用金属材料的焊接2. 基本要求（1）了解部分：电阻焊、摩擦焊、压力焊的特点；焊接技术新进展（2）理解部分：电弧焊接基本原理；焊接接头形式；铸铁的焊接；铜、铝合金的焊接（3）掌握部分：电弧焊方法及应用；碳钢和合金钢的焊接性（4）熟练掌握：焊接结构设计3. 重点和难点（1）重点：电弧焊方法及应用；碳钢和合金钢的焊接性；焊接结构设计（2）难点：无（十）机械零件材料及成型工艺的选用1. 教学内容工程材料及成型工艺选用的基本原则；具体成型方法及改性工艺的选用；典型零件的材料及成型工艺选择2. 基本要求（1）了解部分：无（2）理解部分：无（3）掌握部分：工程材料及成型工艺选用的基本原则；具体成型方法及改性工艺的选用（4）熟练掌握：典型零件的材料及成型工艺选择3. 重点和难点（1）重点：典型零件的材料及成型工艺选择（2）难点：无四、教学方式及学时分配五、课程其他教学环节要求（一）实验教学课：实验一铁碳合金平衡组织的显微分析要求：观察和识别铁碳合金在平衡状态下的显微组织，掌握铁碳合金的成分、组织和性能之间的对应关系实验二碳钢热处理的性能与组织分析要求：掌握钢的退火、正火、淬火、回火工艺；掌握含碳量、加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响；了解碳钢热处理的基本组织。

《工程材料》复习思考题参考答案第一章金属的晶体结构与结晶1．解释下列名词点缺陷,线缺陷,面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体，过冷度,自发形核，非自发形核,变质处理,变质剂.答：点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小,主要指空位间隙原子、置换原子等。

线缺陷:原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小.如位错。

面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大,而另一方向上的尺寸很小.如晶界和亚晶界.亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内,晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒,称亚晶粒。

亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。

刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。

滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。

如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面，多余半原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口，故称“刃型位错”。

单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致,则称这块晶体为单晶体。

多晶体:由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。

过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。

自发形核:在一定条件下,从液态金属中直接产生,原子呈规则排列的结晶核心.非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。

变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒,造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率,细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。

变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂.2.常见的金属晶体结构有哪几种？α—Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？答：常见金属晶体结构:体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；α－Fe、Cr、V属于体心立方晶格；γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格；Mg、Zn属于密排六方晶格；3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？答:用来说明晶体中原子排列的紧密程度。

工程材料及成形技术基础课课后习题参考答案第一章：1-1 机械零件在工作条件下可能承受哪些负荷？这些负荷对零件产生什么作用？答：机械零件在工作条件下可能承受到力学负荷、热负荷或环境介质的作用（单负荷或复合负荷的作用）。

力学负荷可使零件产生变形或断裂；热负荷可使零件产生尺寸和体积的改变，产生热应力，热疲劳，高温蠕变，随温度升高强度降低（塑性、韧性升高），承载能力下降；环境介质可使金属零件产生腐蚀和摩擦磨损两个方面、对高分子材料产生老化作用。

1-3 σs、σ0.2和σb含义是什么？什么叫比强度？什么叫比刚度？答：σs－P s∕F0,屈服强度，用于塑性材料。

σ0.2－P0.2∕F0,产生0.2％残余塑性变形时的条件屈服强度，用于无明显屈服现象的材料。

σb－P b∕F0,抗拉强度，材料抵抗均匀塑性变形的最大应力值。

比强度－材料的强度与其密度之比。

比刚度－材料的弹性模量与其密度之比。

思考１－１、１－２.2-3 晶体的缺陷有哪些？可导致哪些强化？答：晶体的缺陷有：⑴点缺陷——空位、间隙原子和置换原子，是导致固溶强化的主要原因。

⑵线缺陷——位错，是导致加工硬化的主要原因。

⑶面缺陷——晶界，是细晶强化的主要原因。

2-5 控制液体结晶时晶粒大小的方法有哪些？答：见P101.3.4.2液态金属结晶时的细晶方法。

⑴增加过冷度；⑵加入形核剂（变质处理）；⑶机械方法（搅拌、振动等）。

2-8 在铁-碳合金中主要的相是哪几个？可能产生的平衡组织有哪几种？它们的性能有什么特点？答：在铁-碳合金中固态下主要的相有奥氏体、铁素体和渗碳体。

可能产生的室温平衡组织有铁素体加少量的三次渗碳体（工业纯铁），强度低塑性好；铁素体加珠光体（亚共析钢），珠光体（共析钢），珠光体加二次渗碳体（过共析钢），综合性能好；莱氏体加珠光体加二次渗碳体（亚共晶白口铸铁），莱氏体（共晶白口铸铁），莱氏体加一次渗碳体（过共晶白口铸铁），硬度高脆性大。

思考题1. 铁-碳合金相图反映了平衡状态下铁-碳合金的成分、温度、组织三者之间的关系，试回答：⑴随碳质量百分数的增加，铁-碳合金的硬度、塑性是增加还是减小？为什么？⑵过共析钢中网状渗碳体对强度、塑性的影响怎样？⑶钢有塑性而白口铁几乎无塑性，为什么？⑷哪个区域的铁-碳合金熔点最低？哪个区域塑性最好？﹡⑸哪个成分结晶间隔最小？哪个成分结晶间隔最大？答：⑴随碳质量百分数的增加，硬度增加、塑性减小。

文件编号：18・DD ・26・51・A0X2040251工程材料及成型技术基础课□ E攵纟因20文件编号：18・DD・26・51・A0 X2040251工程材料及成型技术基础课程教学大纲课程名称：工程材料及成型技术基础英文名称：Engineering Materials and Moulding Technology Foundation课程编码：X2O4O251学时数：48其中实践学时数：4 课外学时数：学分数：3.0适用专业：机械设讣制造及其自动化机械电子工程机械工程过程装备与控制工程一、课程简介《工程材料及成型技术基础》是机械类专业学生的一门重要专业基础课，与先修课程《工程训练》、后续课程《机械制造技术基础》共同探讨机械制造全过程——即从选择材料、制造毛坯、直到加工出零件所涉及的各个方而内容。

要求学生了解机械工程材料的一般知识，掌握常用材料的成分、组织、性能与加工工艺之间的关系及苴用途，使学生具有合理选用材料、正确确左加工方法的能力，并初步掌握零件的结构工艺性，为学生今后的学习、设计、工作打下必备的基础。

二、课程目标与毕业要求关系表三、课程教学内容、基本要求、重点和难点（一）工程材料的结构与性能1.教学内容晶体材料的原子排列；合金的晶体结构：工程材料的性能2.基本要求（1）了解部分：晶体结构及缺陷的形式：单晶体和多晶体：相与组织之间的关系；固溶体和化合物性能：机械性能的概念：材料物理化学性能的概念：陶瓷和髙聚物的结构（2）理解部分：刚度、强度、塑性、韧性与材料之间的关系应用：材料工艺性能的含义（3）掌握部分：晶体结构缺陷与材料性能之间的关系：合金的相的种类及对性能的影响；硬度的测量、表示方法及应用（4）熟练掌握：材料强化方式3.重点和难点（1）重点：金属的三种典型晶体结构；实际金属中的三类晶体缺陷：合金的相结构：材料的力学性能指标Os、©b、§、Ok、HB、HRC及与材料之间的关系（2）难点：材料强化方式（二）金属材料的凝固与固态相变1.教学内容金属结晶过程的基本规律；二元合金相图的分析：铁碳相图的分析：钢在加热和冷却时的转变2.基本要求（1）了解部分：金属结晶过程的基本规律及影响因素：铁的同素异构转变：二元相图的意义和基本类型：钢在加热时的转变（2）理解部分：细化晶粒的方法；二元相图的基本类型和结晶过程特点：相图与材料使用性能和工艺性能之间关系；连续冷却转变曲线；钢在冷却时的转变产物及性能特点（3）掌握部分：杠杆定律：匀晶相图：共晶转变：包晶转变；共析转变（4）熟练掌握：铁碳相图的规律及应用3.重点和难点（1）重点：铁碳合金的基本相：碳钢室温下的平衡组织组成：含碳量对铁碳合金的组织及性能的影响：铁碳相图的应用（2）难点：铁碳相图（三）金属材料的塑性变形1.教学内容金属的塑性变形；塑性变形对金属组织和性能的影响；回复与再结晶：冷、热变形：金属的可锻性2.基本要求（1）了解部分：单晶体与多晶体金属的塑性变形特点；加工硬化现象：残余应力的危害及消除（2）理解部分：塑性变形金属在加热时组织与性能的变化：金属可锻性的概念及影响因素（3）掌握部分：加工硬化现象的应用：回复与再结晶的特点：冷、热变形的对比：纤维组织对性能的影响及应用（4）熟练掌握：无3.重点和难点（1）重点：加工硬化现象的应用：回复与再结晶的应用：冷、热变形的选择：纤维组织对性能的应用（2）难点：无（四）金属材料热处理1.教学内容钢的热处理工艺（退火、正火、淬火、回火、渗碳、感应加热表面淬火）2.基本要求（1）了解部分：热处理的分类及工序安排；固溶处理和时效强化：热处理零件结构工艺性: 先进热处理工艺；渗氮的特点和应用（2）理解部分：退火、正火、淬火、回火的工艺；感应加热表面淬火的参数选择；渗碳过程（3）掌握部分：退火、正火、淬火、回火、渗碳、感应加热表而淬火的目的、组织及应用（4）熟练掌握：退火、正火、淬火、回火、渗碳、感应加热表而淬火的目的、组织及应用3.重点和难点（1）重点：退火、正火、淬火、回火、渗碳、感应加热表而淬火的目的，组织和应用（2）难点：无（五）金属表面改性处理1.教学内容金属表面改性处理的目的、意义、特点和方法2.基本要求（1）了解部分：金属表而改性处理的意义（2）理解部分：转化膜、电镀、离子沉积、热喷涂、涂装、表而着色等工艺的特点和应用场合（3）掌握部分：无（4）熟练掌握：无3.重点和难点（1）重点：无（2）难点：无（A）金属材料1.教学内容合金钢的槪述；合金元素的作用：结构钢；工具钢；特殊性能钢：铸铁2.基本要求（1）了解部分：合金钢的分类、编号方法、化学成分和主要用途：特殊性能钢（主要是不锈钢）的性能特点、热处理工艺及主要用途：有色金属和新型金属材料（2）理解部分：合金元素对钢的组织和性能影响规律（3）掌握部分：工具钢、灰铸铁的性能特点及应用；弹簧钢、轴承钢、易切削钢成分、性能特点及主要用途（4）熟练掌握：普通碳素结构钢和普通低合金结构钢、调质钢、渗碳钢成分、性能特点、热处理工艺、典型牌号及应用3.重点和难点（1）重点：普通碳素结构钢和普通低合金结构钢、调质钢、渗碳钢成分、性能特点、热处理工艺、典型牌号及应用（2）难点：无（七）铸造1.教学内容合金铸造性能；砂型铸造工艺；特种铸造；铸件结构设计；常用合金铸造生产2.基本要求（1）了解部分：特种铸造的特点和应用：铸造技术新进展（2）理解部分：砂型铸造工艺选择（3）掌握部分：砂型铸造工艺和常用合金的铸造生产（4）熟练掌握：合金的铸造性能：灰铸铁的铸造性能：铸件结构设汁3.重点和难点（1）重点：合金的铸造性能：灰铸铁的铸造生产：铸件结构设计（2）难点：无（八）压力加工1.教学内容自由锻；模锻；板料冲压：压力加工件结构设计2.基本要求（1）了解部分：自由锻的工序；模锻的工序；挤压、轧制、拉拔方法；塑性加工新进展（2）理解部分：自由锻、模锻的特点及应用：板料冲压的工序、特点及应用（3）掌握部分：自由锻工艺规程制订：模锻工艺规程制订（4）熟练掌握：压力加工件结构设计3.重点和难点（1）重点：压力加工件结构设计（2）难点：无（九）焊接1.教学内容电弧焊：电阻焊：摩擦焊：焊接件结构工艺性：常用金属材料的焊接2.基本要求（1）了解部分：电阻焊、摩擦焊、压力焊的特点：焊接技术新进展（2）理解部分：电弧焊接基本原理；焊接接头形式；铸铁的焊接：铜、铝合金的焊接（3）掌握部分：电弧焊方法及应用；碳钢和合金钢的焊接性（4）熟练掌握：焊接结构设汁3.重点和难点（1）重点：电弧焊方法及应用；碳钢和合金钢的焊接性：焊接结构设计（2）难点：无（十）机械零件材料及成型工艺的选用1.教学内容工程材料及成型工艺选用的基本原则：具体成型方法及改性工艺的选用：典型零件的材料及成型工艺选择2.基本要求（1）了解部分：无（2）理解部分：无（3）掌握部分：工程材料及成型工艺选用的基本原则；具体成型方法及改性工艺的选用（4）熟练掌握：典型零件的材料及成型工艺选择3.重点和难点（1）重点：典型零件的材料及成型工艺选择（2）难点：无四、教学方式及学时分配五、课程其他教学坏节要求（一）实验教学课：实验一铁碳合金平衡组织的显微分析要求：观察和识别铁碳合金在平衡状态下的显微组织，掌握铁碳合金的成分、组织和性能之间的对应关系实验二碳钢热处理的性能与组织分析要求：掌握钢的退火.正火、淬火、回火工艺：掌握含碳量.加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响：了解碳钢热处理的基本组织。

工程材料及成‎形技术基础课‎课后习题参考‎答案第一章：1-1 机械零件在工‎作条件下可能‎承受哪些负荷‎？这些负荷对零‎件产生什么作‎用？答：机械零件在工‎作条件下可能‎承受到力学负‎荷、热负荷或环境‎介质的作用（单负荷或复合‎负荷的作用）。

力学负荷可使‎零件产生变形‎或断裂；热负荷可使零‎件产生尺寸和‎体积的改变，产生热应力，热疲劳，高温蠕变，随温度升高强‎度降低（塑性、韧性升高），承载能力下降‎；环境介质可使‎金属零件产生‎腐蚀和摩擦磨‎损两个方面、对高分子材料‎产生老化作用‎。

1-3 σs、σ0.2和σb含义‎是什么？什么叫比强度‎？什么叫比刚度‎？答：σs－P s∕F0,屈服强度，用于塑性材料‎。

σ0.2－P0.2∕F0,产生0.2％残余塑性变形‎时的条件屈服‎强度，用于无明显屈‎服现象的材料‎。

σb－P b∕F0,抗拉强度，材料抵抗均匀‎塑性变形的最‎大应力值。

比强度－材料的强度与‎其密度之比。

比刚度－材料的弹性模‎量与其密度之‎比。

思考１－１、１－２.2-3 晶体的缺陷有‎哪些？可导致哪些强‎化？答：晶体的缺陷有‎：⑴点缺陷——空位、间隙原子和置‎换原子，是导致固溶强‎化的主要原因‎。

⑵线缺陷——位错，是导致加工硬‎化的主要原因‎。

⑶面缺陷——晶界，是细晶强化的‎主要原因。

2-5 控制液体结晶‎时晶粒大小的‎方法有哪些？答：见P101.3.4.2液态金属结‎晶时的细晶方‎法。

⑴增加过冷度；⑵加入形核剂（变质处理）；⑶机械方法（搅拌、振动等）。

2-8 在铁-碳合金中主要‎的相是哪几个‎？可能产生的平‎衡组织有哪几‎种？它们的性能有‎什么特点？答：在铁-碳合金中固态‎下主要的相有‎奥氏体、铁素体和渗碳‎体。

可能产生的室‎温平衡组织有‎铁素体加少量‎的三次渗碳体‎（工业纯铁），强度低塑性好‎；铁素体加珠光‎体（亚共析钢），珠光体（共析钢），珠光体加二次‎渗碳体（过共析钢），综合性能好；莱氏体加珠光‎体加二次渗碳‎体（亚共晶白口铸‎铁），莱氏体（共晶白口铸铁‎），莱氏体加一次‎渗碳体（过共晶白口铸‎铁），硬度高脆性大‎。

⼯程材料及成形技术题库答案⼯程材料及成形技术题库答案《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？。

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。

一、填空题（共20空，每空1分，共计20分）1. 共析碳钢奥氏体化过程包括奥氏体核的形成、奥氏体核的长大、残余渗碳体的溶解和奥氏体成分的均匀化。

2. 晶体中的缺陷，按照其几何形状特征可分为_点缺陷_、___线缺陷___和_面缺陷_三种。

3. 液态金属结晶时，冷却速度越小，则过冷度越小，结晶后晶粒越粗大。

4. 金属塑性变形主要通过滑移和孪生是两种方式进行。

5. 塑性变形后的金属经加热将发生回复、再结晶、晶粒长大的变化。

6. 白口铸铁中碳主要是以Fe3C 的形式存在，灰口铸铁中碳主要以石墨形式存在。

7. 固溶体出现枝晶偏析后，可用扩散退火加以消除。

8. 影响碳钢焊接性能的主要因素是碳含量，所以常用碳当量来估算碳钢焊接性的好坏。

9. 普通灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁中石墨的形态分别为片状、棉絮状、球状和蠕虫状。

二、选择题（共10小题，每小题1分，共计10分）1. 钢经调质处理后获得的组织是（ C ）。

A. 回火马氏体B. 回火屈氏体C. 回火索氏体D. 贝氏体2. 在铸造模型的厚薄过渡处或锐角处做成圆角是为了（ B ）。

A. 增加模具强度B. 减小铸件内应力C. 方便模具制造D. 便于和型芯组装3. 下列合金中，铸造性能最差的是（A ）。

A. 铸钢B. 铸铁C. 铸铜D. 铸铝4. 奥氏体向珠光体转变是（ A ）。

A. 扩散型转变B. 非扩散型转变C. 半扩散型转变D. 切变转变5. 金属冷塑性变形后，强度和塑性（ C ）。

A. 都增加B. 都降低C. 强度增加，塑性降低D. 强度降低，塑性增加6. 在多工序冷拔钢丝过程中，插有中间退火工序，这是为了消除（C ）。

A. 纤维组织B. 回弹现象C. 加工硬化D. 化学成分偏析7. 固溶体的晶体结构与（ A ）。

A. 溶剂相同B. 溶质相同C. 既与溶剂相同也与溶质相同D. 与二者都不同8. 下列材料中，锻造性能最好的材料是（A ）。

A. 低碳钢B. 中碳钢C. 灰口铸铁D. 可锻铸铁9. 对于可热处理强化的铝合金，其热处理的方法是（D ）。

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。