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第7章非铁金属材料.

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第七章无机非金属类生态环境材料

第七章无机非金属类生态环境材料
（2）采用组合式结构，将拉应力状态尽可能地转化为较软的应 力状态。
五、无机非金属材料生态化改造实例
1．成分设计实例—新型粘土质复相陶瓷
粘土的主要成分是SiO2和Al2O3，假定的化学通式为 Al2O3·2SiO2·2H2O，此外还含有Fe、Ti、Mg、Ca等氧化物
3C＋SiO2SiC＋2CO 煅烧在氮气保护下进行，则最终制成Si3N4和Al2O3。
2）粉煤灰、煤矸石制备高性能陶瓷
2．建筑废料、废混凝土、废陶瓷
3．高炉渣、钢渣
7.4 生态建材
水泥、混凝土、建筑玻璃、建筑装饰装修材料等 一、建筑材料与环境
1）建筑材料对地球环境的影响 2）地球环境对建筑材料的影响 3）建筑材料对人类居住环境的影响
二、生态建材基本概念
生态建材就是赋予优异环境协调性的建 筑材料，故又称环境协调建材，这一类材 料环境协调性好，既具有优异性能，又有 益于人体健康。
材料品种示例传统无机非金属材料水泥和其他胶凝材料硅酸盐水泥铝酸盐水泥石灰石膏等陶瓷粘土质长石质滑石质和骨灰质陶瓷等耐火材料硅质硅酸盐质高铝质镁质铬镁质等玻璃硅酸盐硼酸盐氧化物硫化物和卤素化合物玻璃等搪瓷钢片铸铁铝和铜胎等铸石辉绿石玄武岩铸石等研磨材料氧化硅氧化铝碳化硅等多孔材料硅藻土沸石多孔硅酸盐和硅酸铝等碳素材料石墨焦炭和各种碳素制品等非金属矿粘土石棉石膏云母大理石水晶和金刚石等新型无机非金属材料高频绝缘材料氧化铝氧化铍滑石镁橄榄石质陶瓷石英玻璃和微晶玻璃等铁电和压电材料钛酸钡系锆钛酸铅系材料等磁性材料锰锌镍锌锰镁锂锰等铁氧体磁记录和磁泡材料等导体陶瓷钠锂氧离子的快离子导体和碳化硅等半导体陶瓷钛酸钡氧化锌氧化锡氧化钒氧化锆等过渡金属元素氧化物系材料等光学材料钇铝石榴石激光材料氧化铝氧化钇透明材料和石英系或多组分玻璃的光导纤维等高温结构陶瓷高温氧化物碳化物氮化物及硼化物等难熔化合物超硬材料碳化钛人造金刚石和立方氮化硼等人工晶体铌酸锂钽酸锂砷化镓氟金云母等生物陶瓷长石质齿材氧化铝磷酸盐骨材和酶的载体等无机复合材料陶瓷基金属基碳素基的复合材料无机非金属材料的分类二制备无机非金属材料的原料及其生态化改造对策地壳中硅酸盐和铝硅酸盐占明显优势它们和其他一些氧化物矿物是制备无机非金属材料的最主要原料

非铁金属及其合金

非铁金属及其合金
2、对滑动轴承合金性能的要求：
具有足够的强度、塑性、韧性和一定的耐磨性，以 抵抗冲击和振动；
具有较低的硬度；
具有较小的摩擦因素和良好的磨合性；
良好的导热性和耐蚀性；
抗咬合性好；
具有良好的工艺性。
四、滑动轴承合金
3、滑动轴承合金理想的组织状态是：在软的基 体上分布着硬质点，或是在硬的基体上分布着 软质点。 4、常用滑动轴承合金： 锡基滑动轴承合金 铅基滑动轴承合金 铜基滑动轴承合金 铝基滑动轴承合金。
1、非铁金属具有多种特殊的性能如：
•铝及铝合金具有密度小，耐蚀性、导电、导热、工艺性能好等 优点，因此，用于制造汽车用零件、摩托车发动机、散热器等；
•铜及铜合金具有良好的耐磨性、耐蚀性、导电、导热性能好， 装饰性好等优点，用于制造电子元件、精密仪器的齿轮、弹性 元件、滑动轴承、散热器件等，其在使用寿命、安全性、稳定 性等方面较其他金属高。
五、硬质合金
1、硬质合金是指由作为主要组元的一种或几种难 溶金属碳化物和金属粘结剂相组成的烧结材料。 2、用途：主要用于制造刀具、冷作模具、量具及 耐磨零件。 3、常用的硬质合金分三类： •钨钴类硬质合金：“YG”加数字表示，数字表示 钴的百分含量。例如：YG8， •钨钴钛类硬质合金：“YT” 加数字表示，数字表 示碳化钛的百分含量。例如：YT5。 •通用硬质合金： “YW”加顺序号表示。例如： YW1、YW2。
为紫红色，俗称紫铜。牌号：T 2. 铜合金的分类：黄铜、白铜、青铜。 3. 压力加工黄铜：代号“H”适合于冷变形加工。
加入铅可以改善黄铜的切削加工性；加入硅可 以提高黄铜的强度和硬度，改善其铸造性能； 加入锡能增加黄铜的强度和在海水中的能耐性， 因此，锡黄铜有海军黄铜之称。
4.加工白铜：牌号“B”，合金元素的加入是为了改 善白钢的力学性能、工艺性能和电热性能以及获 得某些特殊性能。

金属材料学第7-11章课后习题答案

金属材料学第7-11章课后习题答案

金属材料学习题与思考题第七章铸铁1、铸铁与碳钢相比，在成分、组织和性能上有什么区别？（1）白口铸铁：含碳量约2.5%,硅在1%以下白口铸铁中的碳全部以渗透碳体（Fe3c）形式存在，因断口呈亮白色。

故称白口铸铁，由于有大量硬而脆的Fe3c，白口铸铁硬度高、脆性大、很难加工。

因此，在工业应用方面很少直接使用，只用于少数要求耐磨而不受冲击的制件，如拔丝模、球磨机铁球等。

大多用作炼钢和可锻铸铁的坯料（2）灰口铸铁；含碳量大于4.3％，铸铁中的碳大部或全部以自由状态片状石墨存在。

断口呈灰色。

它具有良好铸造性能、切削加工性好，减磨性，耐磨性好、加上它熔化配料简单，成本低、广泛用于制造结构复杂铸件和耐磨件。

（3）钢的成分要复杂的多，而且性能也是各不相同钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。

我们通常将其与铁合称为钢铁，为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。

钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等，而且钢还根据品质分类为①普通钢（P≤0.045%，S≤0.050%）②优质钢（P、S均≤0.035%）③高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%）按照化学成分又分①碳素钢：.低碳钢（C≤0.25%）.中碳钢（C≤0.25~0.60%）.高碳钢（C≤0.60%）。

②合金钢：低合金钢（合金元素总含量≤5%）.中合金钢（合金元素总含量＞5~10%）.高合金钢（合金元素总含量＞10%）。

2、C、Si、Mn、P、S元素对铸铁石墨化有什么影响？为什么三低（C、Si、Mn低）一高（S高）的铸铁易出现白口？（1）合金元素可以分为促进石墨化元素和阻碍石墨化元素，顺序为：Al、C、Si、Ti、Ni、P、Co、Zr、Nb、W、Mn、S、Cr、V、Fe、Mg、Ce、B等。

其中，Nb为中性元素，向左促进程度加强，向右阻碍程度加强。

C和Si是铸铁中主要的强烈促进石墨化元素，为综合考虑它们的影响，引入碳当量CE = C% + 1/3Si%，一般CE≈4%，接近共晶点。

第七章功能转换材料

第七章功能转换材料

金属棒中，两端温度不同，电子扩散形成的电动势
即汤姆逊电动势。发生在同种金属两端之间。
AB (T1)
Ek
(T )
dT dl
l
0 Ek dl
T2 (T )dT
T1
A
B
回路总电动势：
AB (T1T2 ) AB (T1) AB (T2 )
T2 T1
A (T )dT
T1 T2
B
(T
金属棒 ab ，两端 T1 T2
a
I T1
T1 T2
b
T2
流过电流，棒吸热，电流反向时放热。称为汤姆逊效应。
原因：棒ab存在电动势（汤姆逊电动势）
温度高处（a）电子动能较大， a
向低温处扩散，形成电动势。非 静电力（扩散力）做负功，吸热；
T1
Ek
电流反向时，非静电力做正功，
放热。
E b
T2
还有：硫化镉，鍗化镉，砷化镓
3、光电子发射应用
光电管是利用光电子发射（外光电效应）制成。用 于光控继电器（自动报警器等）、光电光度计（光电 流反应入射光强度）
光电倍增管（非常弱的光照，产生很大电流），在 工程、天文、军事上有重要应用。
电视摄像管
7-4 热电材料
一、热电效应（温差电效应）
用不同导体构成回路，两接头保持温差，则闭合
InAs,InSb,GaAs,GaSb,Ge,Si.
光电探测器（光敏器件），光电导摄像管，固体图 像传感器。 2、结型光电二极管 （1）高速响应的光电探测器
对非结型光电探测器，光电子在外电路中产生光电 流的响应慢。光照停止时，载流子平均寿命内仍存在 光电子，故有延迟光电流产生。
对结型光电二极管，光电子主要产生于结中吸收区内。

工程材料知识点

工程材料知识点

第一章材料的结构与组成1、填写出下表中三种典型金属的基本参数2、根据刚性模型，计算体心立方、面心立方及密排六方晶格的致密度。

体心立方：首先在一个晶胞中总共有8*1/8+1=2个原子，这个两个原子的体积为V1=2*4/ 3πr^3，而晶胞体积为V2=a^3。

根据晶胞中的原子分布可知，体心立方密排方向为[111]，从而可以得到4r=a*√3。

根据上述可以计算其致密度为η=V1/V2=π*√3/8=68%。

面心立方：一个胞共有8*1/8+6*1/2=4个原子，这个两个原子的体积为V1=4*4/3πr^3，而晶胞体积为V2=a^3。

面心立方密排方向为[110]，从而有4r=a*√2。

根据上述可以计算其致密度为η=V1/V2=π*√2/6=74%。

密排六方：4/3πr^6/a^3=（4/3πx（a/2）^6)/6x(√3a/4)xc=0.743、晶粒的大小对材料力学性能有哪些影响？用哪些方法可使液态金属结晶后获得细晶粒？晶粒度的大小对金属材料的力学性能有很大影响。

金属材料晶粒越小，其综合力学性能越好，即强度、硬度、塑性、韧性越高。

细化液态金属结晶晶粒的方法：增大过冷度、变质处理、振动或搅拌。

4、什么是过冷度？过冷度和冷却速度有什么关系？金属在实际结晶过程中，从液态必须冷却到理论结晶温度（T0）以下才开始结晶，这种现象称为过冷。

理论结晶温度T0和实际结晶温度T1之差△T，称为过冷度。

金属结晶时的过冷度并不是一个恒定值，而是与冷却速度有关，冷却速度越大，过冷度就越大，金属的实际结晶温度也就越低。

5、实际金属晶体存在哪些缺陷？对材料性能有何影响？晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷三种缺陷。

其中点缺陷包括空位、间隙原子、置换原子。

线缺陷包括刃型位错、螺型位错。

面缺陷包括晶体的表面、晶界、亚晶界、相界。

它们对力学性能的影响：使得金属塑性、硬度以及抗拉压力显著降低等等。

第二章材料的力学行为1、说明下列力学性能指标的名称、单位及其含义。

非铁金属材料讲解

非铁金属材料讲解

非铁金属材料
（2）统一数字代号体系 当锌的质量分数小于 32% 时， 锌可全部溶入铜中，室温下形 成锌在铜中的单相 α 固溶体； 当锌的质量分数达到 32% ～ 45% 时，普通黄铜室温组织为 α 固溶体与硬而脆的β 相组成 的两相组织； 当锌含量大于 45% 时，黄铜 组织全部是β 相。
非铁金属材料
②常用的黄铜牌号及用途 H70、H68，组织为单相α 固溶体，强度较高，塑性 较好，适用于冷、热塑性变形加工，主要适于用冲压 方法制造形状复杂、要求耐蚀性较高的零件，如弹壳、 冷凝器等；
H62 、H59为双相黄铜（α +β ），其强度较高，有一 定的耐蚀性，但在室温下，其塑性和韧性较差，不适 于冷变形加工，但在高温下具有良好的塑性和韧性， 可进行热变形加工，广泛用于制作热扎、热压的零件。
非铁金属材料
铜及铜合金
1 工业纯铜
纯铜由于表面极易被氧化形成紫红色的Cu2O，所以又 称红铜（或紫铜），密度为8.96 g/cm3 ，熔点为 1083℃，具有面心立方晶格，无同素异晶转变。 工业用纯铜铜的质量分数为99.70%～99.95%，工业纯 铜的代号用“T” 加顺序号表示，共有四个代号：T1、 T2、T3、T4。序号愈大，纯度愈低，导电性愈差。
钛合金是指在工业纯钛中加入合金元素而得到的合 金，加入的合金元素主要有铝、铜、铬、锡、钒和 钼等。
根据元素的作用不同，可将合金元素分为α 相稳定 元素和β 相稳定元素。
非铁金属材料
2. 钛合金的分类和牌号表示方法 （1）钛合金的分类
室温下，钛合金有三种基体组织：全部 α 相、全部 β 相和α +β 相。 根据基体的不同，钛合金可分为 α 钛合金、 β 钛合 金和α +β 钛合金三类

非金属材料

非金属材料

塑料的分类2
通用塑料
应用范围广，生产量大，价廉 聚氯乙烯，聚苯乙烯，聚烯烃，酚醛塑料和氨基塑料。
工程塑料
综合工程性能（机械性能，耐热耐寒性能，耐蚀性和绝 缘性等）良好。 如：聚甲醛，聚酰胺，聚碳酸酯，ABS等。
特殊塑料
可在较高温度下工作（100～200℃）耐蚀，不燃等。 如：聚四氟乙烯，聚三氟氯乙烯，有机硅树脂，环氧树 脂。
塑料制品1
塑料制品2
橡胶
橡胶：
在使用温度范围内，处于高弹性的高分子材料。 可用作弹性材料、密封材料和防震材料等。
橡胶的组成
橡胶组成：生胶+配合剂+增强材料 生胶： 天然生胶：橡树、杜仲树上流出的乳胶，经凝固干燥压片成生胶 合成生胶：用化学方法人工合成的高聚物。单体源于石油、天然气、煤。 如丁二烯、苯乙烯、顺丁-聚丁二烯等。 配合剂 硫化剂：由线性分子结构立体分子结构。 硫磺、含硫化合物、过氧化苯甲酰等。 硫化促进剂：缩短硫化时间。 活化剂：助促进剂，ZnO、MgO，减少促进剂用量。 填充剂：提高强度，降低成本，如碳黑、 ZnO、MgO 增塑剂：提高橡胶的塑性，如石腊、凡士林、硬脂酸。 防老化剂：石腊等易氧化物质，形成稳定的氧化膜。 增强材料：提高强度、硬度、耐磨性、刚性 如：纤维织物，金属丝，纺织物、钢线、细布帆布等。
次重大飞跃。
陶瓷的分类
普通陶瓷(传统陶瓷) 其原料的来源 特种陶瓷(先进陶瓷) 普通陶瓷是以天然硅酸盐矿物为原料（粘土、长石、石 英），经过原料加工、成型、烧结而成，因此又叫硅酸盐 陶瓷。 特种陶瓷是采用纯度较高的人工合成化合物（如Al2O3、 ZrO2、SiC、Si3N4、BN），经配料、成型、烧结而制得。
橡胶的性能
极好的弹性：

工程材料与热加工复习资料-学生(含部分答案)

工程材料与热加工复习资料-学生(含部分答案)

工程材料与热加工复习资料第1章材料的力学性能疲劳断口的三个区域。

疲劳源区、疲劳裂纹扩展区和最后断裂区三部分组成5．金属塑性的2个主要指标。

伸长率和断面收缩率6．金属的性能包括力学性能、_物理___性能、_化学_性能和__工艺_性能。

7．材料的工艺性能包括哪些？包括铸造性、焊接性、锻压性、切削性以及热处理性。

第2章金属的晶体结构与结晶二、问答题1．金属中常见的晶体结构有哪几种？(α-Fe、γ-Fe是分别是什么晶体结构)。

体心立方体晶格、面心立方体晶格、密排六方晶格。

α-Fe 是体心立方体晶格结构γ-Fe是面心立方体晶格结构晶体和非晶体的特点和区别。

2．实际晶体的晶体缺陷有哪几种类型？点缺陷、线缺陷、面缺陷。

3点缺陷分为：空位、间隙原子、置换原子4．固溶体的类型有哪几种?置换固溶体、间隙固溶体5．纯金属的结晶是由哪两个基本过程组成的?晶体的形成、晶体的长大6．何谓结晶温度、过冷现象和过冷度?纯金属液体在无限缓慢的冷却条件下的结晶温度，称为理论结晶温度金属的实际结晶温度低于理论结晶温度的现象称为过冷现象理论结晶温度与实际结晶温度的差叫做过冷度过冷度与冷却速度有何关系？结晶时冷却的速度越大，过冷度越大，金属的实际结晶温度就越低。

7．晶粒大小对金属的力学性能有何影响?在一般情况下，晶粒越细，金属的强度、塑性和韧性就越好。

细化晶粒的常用方法有哪几种?增加过冷度、变质处理、振动或搅拌8．什么是共析转变？在恒定温度下，有一特定成分的固相同时分解成两种成分和结构均不同的新固相的转变成为共析转变二、填空题1．珠光体是由___铁素体_____和____渗碳体_____组成的机械混合物(共析组织)。

2．莱氏体是由_____奥氏体___和____渗碳体_____组成的机械混合物(共晶组织)。

3．奥氏体在1148℃时碳的质量分数可达____2.11%______，在727℃时碳的质量分数为____0.77%___。

4. 根据室温组织的不同，钢可分为___共_____钢、____亚共____钢和____过共___钢。

金属材料学

金属材料学

备课笔记绪论一、本课程主要内容金属材料可分为五类，即钢铁材料、非铁金属材料、金属功能材料、金属间化合物材料和金属基复合材料，本课程学习前两类金属材料，其余的金属材料在别的课程中学习。

1、钢铁材料(1)合金化原理①合金元素在钢中与Fe，C的相互作用。

②合金元素在相变中的作用。

(2)各类钢铁材料2、非铁金属材料介绍铜合金、铝合金、镁合金、钛合金的特点及应用。

二、研究思路使用条件→性能要求→组织结构→化学成分↑生产工艺1、化学成分：碳含量；合金元素种类及含量。

2、生产工艺：(1) 材料生产的全过程。

(2) 不同钢种生产过程中的特殊问题。

如工程结构钢的带状组织，轴承钢的夹杂物，高碳钢的碳化物不均匀性等。

(3) 不同钢种的热处理特点。

不同的合金元素，对淬火加热温度、冷却方式、回火温度、回火冷却方式等热处理工艺制度的不同影响。

3、金属材料的性能金属材料，尤其是钢铁材料，之所以对人类文明发挥那样重要的作用，一方面是由于它本身具有比其它材料远为优越的性能；另一方面是由于它那始终孕育着在性能方面以及数量、质量方面的巨大潜在能力，能随着日益增长的要求，不断更新、发展。

(1) 使用性能：金属材料在使用时抵抗外界作用的能力。

①力学性能：如强度、塑性、韧性等。

②化学性能：如抗腐蚀、抗氧化等。

③物理性能：如电磁性能等。

(2) 工艺性能：金属材料适应实际生产工艺要求的能力。

主要包括：铸造性；锻造性；深冲性；冷弯性；切削性；淬透性；焊接性等。

如建造九江长江大桥15MnVN钢的焊接性。

使用性能是保证能不能使用，而工艺性能是保证能不能生产和制造的问题。

两者既有联系又有不同，有时是一致的，有时互相矛盾。

例如，一些要求高强度、高硬度、耐高温的材料，常给铸造、压力加工、机械加工带来困难，有时甚至否定材料。

因此，一方面需要改进加工工具或加工制作方法，另一方面要改善材料的工艺性能。

如含铜时效钢06MnNiCuNb，用于制造大型舰船，采用厚板焊接，要求淬透性好，强韧性好，可焊性好，采用低碳加铜时效。

机械工程材料第七章

机械工程材料第七章



8. 螺栓、铆钉等冷镦零件 9. 汽车用塑料 （1）汽车内饰用塑料 （2）汽车用工程塑料 （3）汽车外装机结构件用纤维增强塑料复合材料 10.汽车用橡胶 11.汽车用陶瓷材料
二、机床零件用材
常用的机床零部件有机座、轴承、导轨、齿轮、弹簧、紧固件、
刀具等。

1. 机身、底座用材
首选材料当为灰铸铁、孕育铸铁，球墨铸铁也可使用。HT150、 HT200，HT250，HT300，QT400-17，QT600-2等等。
（2）主要失效形式 1）疲劳断裂。主要发生在齿根。它是齿轮最严重的失效形式。 2）齿面磨损。3）齿面接触疲劳破坏 。4）过载断裂。
疲劳断裂、齿面磨损、齿面接触疲劳破坏 、过载断裂
（3）齿轮用材性能要求
1）高的弯曲疲劳强度
2）高的接触疲劳强度和耐磨性 3）齿轮心部要有足够的强度和韧性

2. 齿轮零件的选材 3. 典型齿轮选材举例
一、齿轮类零件的选材

1. 齿轮的工作条件、失效形式及性能要求
齿轮是机械工业中应用最广的零件之一，主要用于传递扭矩和调 节速度。 （1）工作时的受力情况 1）由于传递扭矩，齿根承受较大的交变弯曲应力。 2）齿面相互滑动和滚动，承受较大的接触力，并发生强烈的摩擦。
3）由于换档、启动或啮合不良，齿部承受一定的冲击。

3. 活塞、活塞销和活塞环——活塞组
对活塞用材的要求是热强度高、导热性好、吸热性差、膨胀系数 小、密度小，减磨性、耐磨性、耐蚀性和工艺性好等。目前很难 找到完全满足要求的材料。常用的活塞材料是铝硅合金。 活塞销材料一般用20钢或20Cr等低碳合金钢。 活塞环材料多用以珠光体为基的灰铸铁或在其上添加Cu、Cr、 Mo的合金铸铁制造。

机械工程材料教学课件第7章常用金属材料

机械工程材料教学课件第7章常用金属材料
（1）形成合金铁素体，合金铁素体对钢具有固溶强化的作用。
7.3 合金钢
（2）形成合金碳化物
合金元素按其与钢中碳的亲和力的大小，可分为碳化物形成元 素和非碳化物形成元素两大类。
碳化物形成元素：常见碳化物形成元素有Mn、Cr、W、V、 Nb、Zr、Ti等（按形成的碳化物的稳定性程度由弱到强的次序排 列），它们在钢中一部分固溶于基体相中，一部分形成合金渗碳体， 含量高时可形成新的合金碳化物。
7.4.1低合金高强度结构钢
1. 化学成分及性能特点 低合金高强度结构钢的含碳量较低，一般不超过0.2%，合金
元素的含量不超过3%，因含碳量较低，所以其塑性、韧性和焊接 性能较好，此类钢中常加入的元素有Mn、Si、V、Nb、Ti、Al、 Mo和N等，其中以Mn最为常用。
C：在钢中形成珠光体或弥散析出的合金碳化物，使钢得到强 化。在合金钢中为来形成一定量的碳－氮化物，碳的含量只需要 0.01~0.02％，所以降碳是这类钢发展的必然趋势，从而可大大改善 钢的韧性和焊接性能。
7.1.4 P对钢性能的影响
磷由炼钢时由矿石带入到钢中，它能够增加钢的强度和硬度， 但对塑性变形、冲击韧性的负面作用更加明显，[但对塑性变形、 冲击韧性的负面作用更加明显，]特别是在低温时，它使钢材显著 变脆，这种现象称为"冷脆"。冷脆使钢材的冷加工及焊接性能变 坏，含磷越高，冷脆性越大，故钢中对含磷量控制较严，所以一般 说磷也是有害元素。
Mn：Mn/C比值越高，越有助于提高钢的屈服强度和冲击韧性。 锰降低了γ→α 转变温度，有利于针状铁素体的形核；另外，在加 热过程中可增大碳-氮化物形成元素在γ-Fe中的溶解度，从而增加 铁素体中碳化物的弥散析出量。高锰还可以导致钢的应力-应变特 性的变化，可以抵消晶格效应的强度损失。

工程材料与热加工(习题)

工程材料与热加工(习题)

第1章材料的力学的性能习题一、选择题1.表示金属材料屈服强度的符号是 B ..A、；B、；C、；D、；1.金属材料在静载荷作用下;抵抗变形和破坏的能力称为 C ..A、塑性；B、硬度；C、强度；D、弹性；2.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 B ..A、HBS；B、HRC；C、HV；D、HBW；3.做疲劳试验时;试样承受的载荷为 B ..A、静载荷；B、交变载荷；C、冲击载荷；D、动载荷；二、填空题1.材料的力学性能通常是指在载荷作用下材料抵抗变形或断裂的能力..2.金属塑性的指标主要有断后伸长率和断面收缩率两种..3.金属的性能包括物理性能、化学性能、力学性能和工艺性能..4.常用测定硬度的方法有布氏硬度测试法、洛氏硬度测试法和维氏硬度测试法..5.疲劳强度是表示材料经无限次循环应力作用而不发生断裂的最大应力值..6.材料的工艺性能包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能、热处理性能等..7.零件的疲劳失效过程可分为疲劳裂纹产生、疲劳裂纹扩展、瞬时断裂三个阶段..三、判断题1.拉伸试验可以测定材料的强度、塑性等性能指标;因此材料的力学性能都可以通过拉伸试验测定.. ×2.用布氏硬度测试法测量硬度时;压头为钢球;用符号HBS表示.. ×3.金属材料的力学性能可以理解为金属材料的失效抗力.. ×4.材料的断裂韧度大于材料的应力场强度因子的;材料的宏观裂纹就会扩展而导致材料的断裂.. ×四、练习与思考1.说明下列符号的意义和单位..1σe；2σs或σ0.2；3σb；4δ；5ψ；6σ－1；7A K；2.在测定强度指标时;σ0.2和σs有什么不同3.拉伸试样的原标距长度为50 mm;直径为10 mm..试验后;将已断裂的试样对接起来测量;标距长度为73 mm;颈缩区的最小直径为5.1 mm..试求该材料的延伸率和断面收缩率的值..4.材料的弹性模量E的工程含义是什么它和零件的刚度有何关系5.将6500 N的力施加于直径为10 mm、屈服强度为520 MPa的钢棒上;试计算并说明钢棒是否会产生塑性变形..6.塑性指标在工程上有哪些实际意义7.下列材料或零件采用什么硬度测试法较合适1锉刀；2黄铜轴套；3硬质合金刀片；4一般淬火钢；8.工程材料有哪些物理性能和化学性能第2章金属的晶体结构与结晶习题一、名词解释晶体、单晶体、多晶体、晶格、晶胞、晶粒、晶界、合金、组元、相、组织、共晶转变二、如果其它条件相同;试比较下列铸造条件下铸件晶粒的大小：1.金属型铸造与砂型铸造..2.高温浇注与低温浇注..3.浇注时采用振动与不采用振动..4.厚大铸件的表面与心部..三、问答题1.金属中常见的晶体结构有哪几种2.实际晶体的晶体缺陷有哪几种类型它们对晶体的力学性能有何影响3.固溶体与化合物有何区别固溶体的类型有哪几种4.何谓金属的结晶纯金属的结晶是由哪两个基本过程组成的5.何谓过冷现象和过冷度过冷度与冷却速度有何关系6.晶粒大小对金属的力学性能有何影响细化晶粒的常用方法有哪几种7.什么是共晶转变共晶转变有何特点8.什么是共析转变共晶转变与共析转变有何异同第3章铁碳合金相图习题一、名词解释1. 铁素体；2. 奥氏体；3. 渗碳体；4.珠光体；5. 莱氏体；6. 低温莱氏体；7. 同素异晶转变；8. 铁碳合金状态图；二、填空题1.珠光体是由F和Fe3C组成的机械混合物共析组织..2.莱氏体是由A和Fe3C组成的机械混合物共晶组织..3.奥氏体在1148℃时碳的质量分数可达2.11%;在727℃时碳的质量分数为0.77%..4.根据室温组织的不同;钢可分为亚共析钢、共析钢和过共析钢..5.共析钢的室温组织为P；亚共析钢的室温组织为F+P；过共析钢的室温组织为P+Fe3CII ..6.碳的质量分数为0.77%的铁碳合金称为共析钢;其奥氏体冷却到S点727℃时会发生共析转变;从奥氏体中同时析出F和Fe3C的混合物;称为P..7.奥氏体和渗碳体组成的共晶产物称为Ld;其碳的质量分数为4.3%..8.亚共晶白口铸铁碳的质量分数为2.11%～4.3%;其室温组织为P+Fe3CII+Ld′..9.过晶白口铸铁碳的质量分数为4.3%～6.69%;其室温组织为Ld′+Fe3CI ..10.过共析钢碳的质量分数为0.77%～2.11%;其室温组织为P+Fe3CII ..11.亚共析钢碳的质量分数为0.0218%～0.77%;其室温组织为F+P..三、选择题1.铁素体为 A 晶格;奥氏体为 B 晶格;渗碳体为 D 晶格..A、体心立方；B、面心立方；C、密排六方；D、复杂的；2.Fe-FeC状态图上的ES线;用代号 B 表示;PSK线用代号 A 表示..3A、A1；B、A cm；C、A3；D、其它；3.Fe-FeC状态图上的共析线是 C ;共晶线是 A ..3A、ECF线；B、ACD线；C、PSK线；D、GSK线四、判断题1.金属化合物的特性是硬而脆;莱氏体的性能也是硬而脆;故莱氏体属于金属化合物..×2.渗碳体碳的质量分数为6.69%.. √3.Fe-FeC状态图中;A3温度是随碳的质量分数增加而上升的.. ×34.碳溶于α-Fe中所形成的间隙固溶体称为奥氏体.. ×五、简答题1.何为金属的同素异构转变试画出纯铁的结晶冷却曲线和晶体结构变化图..2.简述碳的质量分数为0.4%和1.2%的铁碳合金从液态冷却至室温时的结晶过程..3.把碳的质量分数为0.45%的钢和白口铸铁都加热到高温1000～1200℃;能否进行锻造为什么第4章钢的热处理习题1.何谓钢的热处理常用的热处理工艺有哪些2.简述共析钢加热时奥氏体形成的过程..3.为什么要控制奥氏体晶粒大小如何控制奥氏体晶粒的大小4.解释下列名词：1 珠光体、索氏体、托氏体、贝氏体、马氏体；2 奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体；3 退火、正火、淬火、回火、表面淬火；4 临界淬火冷却速度v c、淬透性、淬硬性；5 单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火..5.珠光体类型组织有哪几种它们的形成条件、组织形态和性能方面有何特点6.影响C曲线的主要因素有哪些试比较共析纲、亚共析钢和过共析钢的C曲线..7.简述贝氏体的组织特征和性能特点..8.马氏体组织有哪两种它们与钢的化学成分有何关系组织形态和性能方面有何特点9.生产中常用的退火方法有哪几种各适用于什么场合10.甲、乙两厂生产同一批零件;材料均选用45钢;硬度要求为220～250HBS;其中甲厂采用正火;乙厂采用调质;都达到硬度要求..试分析甲、乙两厂产品的组织和性能差别..11.某活塞用45钢制造;由于形状复杂;按正常淬火加热温度840℃加热后水冷;大约有40%出现淬火裂纹..请分析原因并改进该工件的淬火工艺..12.一块厚度为5 mm的45钢钢板;先经840℃加热淬火;硬度为55HRC;随后从一端加热;依靠热传导;使钢板上各点达到如图4-29所示的温度..试问：1 各点部位的组织是什么2 整个钢板自图示各温度缓冷到室温后各点部位的组织是什么3 整个钢板自图示各温度水淬快冷到室温后各点部位的组织是什么图4-29 题12图13.举例说明钢的淬透性、淬硬深度和淬硬性三者之间的区别..14.分析单液淬火、双液淬火、分级淬火、贝氏体等温淬火等方法对淬火应力带来的影响..15.试为以下钢件选择预先热处理工艺：1 20CrMnTi汽车变速箱齿轮锻造毛坯晶粒粗大；2 T12锻造后有网状渗碳体；3 T12钢锉刀毛坯改善切削加工性和热处理工艺性能..16.回火的目的是什么淬火钢在回火过程中显微组织发生哪些变化17.什么叫回火脆性生产中如何防止回火脆性18.分析以下说法是否正确;并说明理由..1 钢的淬火冷却速度愈快;所获得的硬度愈高;淬透性也愈好..2 钢的合金元素越多;淬火后的硬度越高..3 淬火钢回火后的性能主要取决于回火后的冷却速度..19.何谓表面热处理表面淬火的目的是什么常用的表面淬火有哪几种20.感应加热表面淬火的加热原理是什么淬火后的淬透层深度与什么有关21.渗碳的主要目的是什么试分析20钢渗碳缓慢冷却后的表层和心部组织;以及渗碳缓慢冷却后;加热到780℃淬火、180℃回火后的表层和心部组织..22.渗氮后的性能特点是什么渗氮后为何不进行淬火23.比较钢经表面淬火、渗碳淬火、渗氮热处理后的性能和应用范围等方面有何不同..24.某一用40Cr钢制造的齿轮;其加工路线如下：备料→锻造→正火→机械粗加工→调质→机械精加工→高频感应加热表面淬火与低温回火→磨削..请说明各热处理工序的目的及热处理后的显微组织..第5章工业用钢习题一、选择题1.40MnB钢中;微量元素B的作用是 B ..A、强化铁素体；B、提高淬透性；C、提高淬硬性；D、提高回火稳定性；2.欲要提高铬镍不锈钢的强度;主要采用 B ..A、时效强化方法；B、固溶强化方法；C、冷加工硬化方法；D、马氏体强化方法；3.20CrMnTi钢根据其组织和力学性能;在工业上主要作为一种 A 使用..A、合金渗碳钢；B、合金弹簧钢；C、合金调质钢；D、滚动轴承钢；4.大多数合金元素均在不同程度上有细化晶粒的作用;其中细化晶粒作用最为显著的有 C ..A、Mn、P；B、Mn、Ti；C、Ti、V； D．V、P5.除 A 元素外;其它合金元素溶于奥氏体后;均能增加过冷奥氏体的稳定性..A、Co； B．Cr； C．Mn； D．Ti；6.用40Cr钢制造的齿轮;锻造后的典型热处理工艺应是 A ..A、调质处理；B、高温回火；C、完全退火；D、正火处理；二、指出下列各钢牌号的名称及各符号的含义08 45 65Mn T12A ZG230-450 Q235A Q345 40Cr 20CrMnTi 60Si2Mn GCr9 CrWMn 9SiCr Cr12MoV W6Mo5Cr4V2 3Cr2Mo 1Cr13 0Cr19Ni9 4Cr9Si2 ZGMn13三、填空题1.高速工具钢经高温淬火加多次回火后;具有很高的硬度和较好的耐磨性..2.不锈钢按其金相显微组织不同;常用的有以下三类：马氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢和奥氏体型不锈钢..3.含碳量对钢的性能影响很大;低碳钢、中碳钢和高碳钢的含碳量分别为≤0.25%、0.25%～0.60%、≥0.60%..4.钢中常存的杂质元素为Mn、Si、S、P;钢的质量等级主要以S和P的多少划分..5.合金钢按主要用途可分为合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢三大类..四、判断题1.高锰钢加热到1000～1100℃;淬火后可获得单相马氏体组织.. ×2.40钢的含碳量为0.40%;而T10钢的含碳量为10%.. ×3.Si和Mn通常是钢中的有益元素;因此钢中Si和Mn的含量要尽量高.. ×4.不锈钢的含碳量影响钢的耐蚀性;含碳量越高;则耐蚀性越好.. ×5.20CrMnTi钢是合金渗碳钢;GCr15是专用的合金工具钢.. ×6.1Cr13和40Cr钢中的Cr都是为了提高钢的淬透性.. ×7.大多数合金钢比含碳量相同的碳素钢热处理加热温度高;保温时间长.. √8.高速工具钢含大量合金元素;在热轧或锻造之后空冷就可获得马氏体组织.. ×五、问答题1.合金元素在钢中的存在形式有哪些其主要作用有哪些2.比较40Cr、T12、20CrMnTi的淬硬性和淬透性..3.制造某齿轮原用45钢;现想用Q235代替..能否代替为什么4.高速钢的主要性能要求是什么它的成分和热处理有什么特点5.冷作模具钢和热作模具钢的性能要求有什么不同6.为什么机床变速齿轮采用45或40Cr制造;而汽车变速箱齿轮常采用20CrMnTi7.不锈钢中含Cr通常大于12%;Cr12MoV、1Cr13是否是不锈钢为什么六、为下列机械零件选材1. 机床主轴2. 汽车变速齿轮3. 汽车板簧4. 地脚螺栓5. 滚珠6. 大型冷冲模7. 手术刀8. 坦克履带9. 硝酸槽 10. 发动机连杆第6章铸铁习题一、填空题1.铸铁与钢相比;具有良好的铸造性能、良好的减摩性、较低的缺口敏感性、良好的切削加工性和良好的减摩性等优点..2.碳在铸铁中主要有渗碳体和石墨两种存在形式..3.影响石墨化的因素是化学成分和冷却速度..4.铸铁的力学性能主要取决于基体的性能和石墨的数量、形状、大小及分布状况..5.常用的合金铸铁有耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁等..二、选择题1.为提高灰铸铁的表面硬度和耐磨性;采用 A 热处理方法效果较好..A、表面淬火；B、等温淬火；C、渗碳后淬火加低温回火；D、淬火加高温回火；2.球墨铸铁经 A 可获得铁素体基体组织;经 C 可获得下贝氏体基体组织..A、退火；B、正火；C、贝氏体等温淬火；D、调质；3.为下列零件正确选材：机床床身 D ；汽车后桥外壳 C ；柴油机曲轴B ；排气管 A ..A、RuT300；B、QT700-2；C、KTH350-10；D、HT300；三、判断题1.热处理可以改变灰铸铁的基体组织;但不能改变石墨的形状、大小和分布情况..√2.可锻铸铁比灰铸铁的塑性好;因此可以进行锻压加工.. ×3.厚壁铸铁件的表面硬度总比其内部高.. ×4.可锻铸铁一般只适用于制造薄壁小型铸件.. √5.白口铸铁件的硬度适中;易于进行切削加工.. ×6.铸件壁厚大小是影响石墨化的最主要因素.. ×四、简答题1.什么是铸铁它与钢相比有什么优点2.影响铸铁石墨化的因素有哪些3.灰铸铁是否可通过热处理来提高力学性能球墨铸铁和可锻铸铁又如何为什么4.球墨铸铁是如何获得的它与相同基体的灰铸铁相比;其突出性能特点是什么5.可锻铸铁和球墨铸铁;哪种适宜制造薄壁铸件为什么6.下列牌号各表示什么铸铁牌号中的数字表示什么意义1 HT2502 QT700-23 KTH330-084 KTZ450-065 RuT420第7章非铁金属习题一、判断题1.不锈钢属于非铁金属.. ×2.铝及其合金具有良好的耐酸、碱、盐腐蚀能力.. ×3.铝及其合金都无法用热处理强化.. ×4.颜色呈紫红色的铜属于纯铜.. √5.钛是目前惟一可以在超低温条件下工作的金属工程材料.. ×6.滑动轴承合金越软;减摩性越好.. √7.镁合金是目前使用的密度最小的金属工程材料.. √8.硬质合金除了磨削;无法用其它常规机械加工方法加工.. √9.纯铜无法进行热处理强化.. √二、填空题1.白铜是铜和金属镍组成的的合金..2.青铜是除锌和镍元素以外;铜和其它元素组成的合金..3.目前常用的滑动轴承合金组织有软基体硬质点组织和硬基体软质点组织两大类..4.通用硬质合金又称万能硬质合金..5.在钨钴类硬质合金中;碳化钨的含量越多;钴的含量越少;则合金的硬度、红硬性及耐磨性越高;但强度和韧性越低..三、问答题1.固溶强化、弥散强化、时效强化的区别有哪些2.滑动轴承合金应具有怎样的性能和理想组织3.制作刃具的硬质合金材料有哪些类别比较一下它们有何差别..4.变形铝合金与铸造铝合金在成分选择上和组织上有什么不同5.为什么防锈铝不能通过热处理强化6.时效温度和时效时间对合金强度有何影响7.金属材料的减摩性和耐磨性有何区别它们对金属组织和性能要求有何不同四、理解题1.试从机理、组织与性能变化上对铝合金淬火和时效处理与钢的淬火和回火处理进行比较..2.铝合金的变质处理和灰铸铁的孕育处理有何异同之处3.用已时效强化的2A12硬铝制造的结构件;若使用中撞弯;应怎样校直为什么第8章常用非金属材料习题一、名词解释1. 高分子化合物2. 非金属材料3. 工程塑料二、简答题1.何谓热固性塑料和热塑性塑料举例说明其用途..2.塑料由哪些组成物组成其性能如何举例说明工程塑料的应用实例..3.何谓橡胶其性能如何举出三种常用橡胶在工业中的应用实例..4.何谓陶瓷其性能如何举出三种常用陶瓷在工业中的应用实例..5.何谓复合材料其性能如何举出三种常用复合材料在工业中的应用实例..第9章铸造习题一、名词解释1. 铸造2. 砂型铸造3. 造型4. 造芯5. 浇注系统6. 流动性7. 收缩性8. 特种铸造9. 压力铸造二、填空题1.特种铸造包括金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造等..2.型砂和芯砂主要由型砂、粘结剂、附加物、旧砂和水组成..3.造型材料应具备的性能有可塑性、耐火性、透气性、退让性、溃散性等..4.手工造型方法有：整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱造型、活块造型、三箱造型和刮板造型等..5.浇注系统由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成..三、问答题1.铸造生产有哪些优缺点2.零件、铸件和模样三者在形状和尺寸上有哪些区别3.选择铸件分型面时;应考虑哪些原则4.绘制铸造工艺图时应确定哪些主要的工艺参数5.铸件上产生缩孔的根本原因是什么顺序凝固为什么能避免缩孔缺陷6.冒口有什么作用如何设置冒口7.设计铸件结构时应遵循哪些原则8.比较铸铁、铸钢、铸造有色金属的铸造性能..第10章锻压习题一、名词解释1．冷变形强化 2. 再结晶 3. 余块 4. 热加工 5. 可锻性6. 锻造流线7. 锻造比二、填空题1.塑性与变形抗力是衡量锻造性优劣的两个主要指标;塑性愈高;变形抗力愈小;金属的可锻性就愈好..2.随着金属冷变形程度的增加;材料的强度和硬度升高;塑料和韧性下降;使金属的可锻性变差..3.金属塑性变形过程的实质就是位错沿着滑移面的运动过程..随着变形程度的增加;位错密度增加;塑性变形抗力增大..4.自由锻零件应尽量避免带楔形、曲线形、锥形的表面、肋板和凸台、圆柱体与圆柱体相贯结构..5.弯曲件弯曲后;由于有回弹现象;因此弯曲模角度应比弯曲零件弯曲角度小于一个回弹角α..三、判断题1.细晶粒组织的可锻性优于粗晶粒组织.. √2.非合金钢碳素钢中碳的质量分数愈低;可锻性就愈差.. ×3.零件工作时的切应力应与锻造流线方向一致.. ×4.常温下进行的变形为冷变形;加热后进行的变形为热变形.. ×5.因锻造之前进行了加热;所以任何材料均可以进行锻造.. ×6.冲压件材料应具有良好的塑性.. √7.弯曲模的角度必须与冲压弯曲件的弯曲角度相同.. ×8.落料和冲孔的工序方法相同;只是工序目的不同.. √四、简答题1.如何确定锻造温度的范围为什么要“趁热打铁”2.冷变形强化对锻压加工有何影响如何消除3.自由锻零件结构工艺性有哪些基本要求4.试比较自由锻、锤上模锻、胎模锻造的优缺点..5.对拉深件如何防止皱折和拉裂五、分析题1．叙述绘制图10-29所示零件的自由锻件图应考虑的因素..图10-29 C618K车床主轴零件图2．改正图10-30所示模锻零件结构的不合理处;并说明理由..图10-30 模锻零件结构六、课外研究观察生活或生产中小金匠锻制金银首饰的操作过程;分析整个操作过程中各个工序的作用或目的;并编制其制作工艺流程..第11章焊接习题一、判断题1.从本质上讲;钎焊不属于焊接.. √2.压力焊都是固相焊接.. ×3.采用碱性焊条焊接时;焊缝的含氢量低是由于焊条药皮含氢量低所致的.. ×4.埋弧焊不适宜焊接铝、钛等活泼性金属.. √气体保护焊的飞溅.. √5.不论采取何种措施;都无法根绝CO26.电渣焊后;一般都要进行细化晶粒热处理.. √7.当焊缝中存在气孔时;X光探伤后底片上相应部位呈白色.. ×二、填空题1.焊条由焊芯和焊条药皮两部分组成..2.焊接电弧包括阳极区、阴极区和弧柱区三部分..3.按焊条熔渣的碱度;可以将焊条分为酸性焊条和碱性焊条两大类..4.按照钎料的熔点不同;可以将钎焊分为硬钎焊和软钎焊两类..5.高碳钢焊接时;预热温度应控制在350ºC以上..6.外观检查是指用肉眼或用不超过30倍的放大镜对焊件进行检查..7.磁粉探伤后必须进行去磁处理..8.焊接接头包括焊缝和热影响区两部分..9.低碳钢的焊接热影响区包括过热区、正火区、部分相变区和再结晶区四个区域..三、问答题1.钎焊与焊接在本质上有何区别2.酸性焊条与碱性焊条有何不同3.叙述常见焊接方法的工艺特点..4.钎剂的作用是什么对钎剂和钎料都有哪些基本要求5.高碳钢焊接工艺有什么特点6.铸铁焊补时容易出现哪些焊接缺陷焊接铸铁的方法有哪些焊接时应注意什么问题7.焊接铜时容易出现哪些焊接缺陷为什么焊接时应采取哪些工艺措施8.常用的控制和矫正焊接变形的方法有哪些9.常用的降低和消除焊接应力的方法有哪些10.机械法矫正焊接变形有什么缺点火焰法矫正焊接变形有什么缺点11.焊接热影响区分几个组织变化区各有哪些特点12.焊接铝时容易出现哪些焊接缺陷焊接时应采取哪些工艺措施13.常见的焊接缺陷有哪些什么缺陷危害性最大14.常见的焊接检验方法有哪些各自的检查机理和应用范围是什么四、理解题1.为什么用碳当量法判断钢材的焊接性只是一种近似的方法2.在实际焊接生产中;为什么常把超声波探伤和X光探伤联合使用第12章零件材料与毛坯的选择习题一、填空题1.零件选材的一般原则是在满足使用性能的前提下;再考虑工艺性能、经济性..2.零件的工作条件分析应从受力状况、环境状况、特殊功能等几方面分析..3.零件的变形失效包括弹性变形失效、塑性变形失效、蠕变变形失效等..4.零件常用的毛坯包括铸件、锻件、焊接结构件、冲压件、型材或板材下料等..5.零件毛坯选择的依据包括力学性能、零件形状、尺寸、质量、零件材料、生产批量等..二、热处理应用1.某齿轮要求具有良好的综合力学性能;表面硬度为50～55HRC;选择45钢制造..加工工艺路线为：下料—→锻造—→热处理—→机械粗加工—→热处理—→机械精加工—→热处理—→精磨..试说明工艺路线中各热处理工序的名称、目的..2.拟用T12钢制成锉刀;其工艺路线如下：锻打—→热处理—→机械加工—→热处理—→精加工..试写出各热处理工序的名称;并制定最终热处理工艺..三、指出下列工件在选材与热处理技术中的错误;说明理由;并提出改正意见..1.用45钢制作表面耐磨的凸轮;淬火、回火要求60～63HRC..2.用40Cr制作直径30 mm、要求良好综合力学性能的传动轴;采用调质要求40～45HRC..3.用45钢制作直径15 mm的弹簧丝;淬火、回火要求55～60HRC..4.制造转速低、表面耐磨性及心部强度要求不高的齿轮选用45钢;渗碳淬火要求58～62HRC..5.选用9SiCr制造M10板牙;热处理技术条件为淬火、回火要求50～55HRC..6.选用T12钢制作钳工用的凿子;淬火、回火要求60～62HRC..7.一根直径100 mm、心部强度要求较高的传动轴;选用45钢;采用调质要求220～250HBS..8.大批量生产直径5 mm的塞规;以检验零件的内孔;选用T7钢;淬火、回火要求60～64HRC..四、综合练习1.大型矿山载重汽车变速箱齿轮;传递功率大;受到大的冲击、极大的摩擦;对齿轮的要求为：心部应有很高的冲击韧性及强度;齿轮表面应有高的硬度、耐磨性及高的疲劳强度..其材料为合金钢20CrMnTi..试选择毛坯类型并安排工艺路线;说明热处理工序的作用..2.某轴类零件承受较大的冲击力、变动载荷;其失效形式主要是：过量变形与疲劳断裂;要求材料具有高的强度、疲劳强度、较好的塑性与韧性;即要求较好的综合力学性能;轴上有一部位应耐磨、耐疲劳..试选择材料及毛坯并安排热处理工序位置..3.制造一件齿轮减速器箱体;试选择材料及毛坯..如果成批生产减速箱;这时你又如何考虑材料与毛坯五、思考题1.零件失效的原因一般包括哪些方面2.零件毛坯选择的基本原则是什么3.生产批量对零件毛坯的选择有什么影响4.为什么齿轮多用锻件毛坯;而手轮、带轮多用铸件做毛坯六、调研汽车上各个零件的材料;分析零件的毛坯..。

[工学]材料加工原理第7章-加工引起的内应力和冶金质量问题

[工学]材料加工原理第7章-加工引起的内应力和冶金质量问题

1、微观偏析
2、宏观偏析
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1、微观偏析
微观偏析是指微小范围（约一个晶粒范围）内的化学 成分不均匀现象，按位置不同可分为：
晶内偏析（枝晶偏析） 晶界偏析 微观偏析的影响因素与消除措施
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晶内偏析
晶内偏析是在一个晶粒内出现的成分不均匀现 象，常产生于具有结晶温度范围、能够形成固溶 体的合金中。
固溶体合金按树枝晶方式生长时，先结晶的枝
负偏析
图7-5 铸锭产生V形和逆V形 30 偏析部位示意图
二、非金属夹杂物
1、夹杂物的来源及分类 2、夹杂物对金属性能的影响
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1、夹杂物的来源及分类
外来夹杂 主要 来源 内生夹杂
炉料中的杂质
焊材、母材中的杂质
熔炼过程反应产物 与周围介质（气、固、 液态）间的反应产物
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2、夹杂物对金属性能的影响
框形铸件中的动态应力分析
7
2、分析下列铸件内的纵向残余应力：
厚壁筋板内拉伸应力 薄壁筋板内压缩应力
中心近轴线部位受拉 外部近圆周部位受压
8
例2、金属框架的局部加热与冷却
只对框架的中心杆件加热， 如果加热产生的应力超过 如果加热温度不高，加热 但实际上，框架两侧的杆件 两侧的杆件不加热，中心杆由 于温度上升而伸长，但其伸长 材料的屈服极限，则中心杆 阻碍着中心杆件的收缩，从 过程中的应力值始终低于 受到两侧杆件的阻碍而不能自 件将产生压缩塑性变形；当 而使中心杆件受到拉应力的 由进行，故中心杆件受压缩作 材料的屈服极限，则框架 用，产生压应力；
焊接熔池凝固时，随着柱状晶体的长大和固-液界面的
推进，会将溶质或杂质赶向焊缝中心。当焊接速度较大 时，成长的柱状晶会在焊缝中心相遇，在中心形成正偏 析。在拉伸应力作用下，焊缝极易产生纵向裂纹。

固体物理学：第七章-第九节-反铁磁性

固体物理学：第七章-第九节-反铁磁性

A代表自旋三重态(S=1，铁磁)，而b代表自旋单重态 (S=0，反铁磁)。他们的能量分别为（直接是Mn和O的 格点能相加），两者能量相等：
超交换作用可以看做中介氧离子的电子参与的虚跃迁 过程，并且导致动态交换。首先不考虑多体效应，计 算电子通过氧离子在两个Mn格位间的有效单电子跃迁 矩阵元，它对应于以下的跃迁过程：
初态
中间态
终态
上述过程的跃迁矩阵元为： 称为电荷转移能，
由于跃迁是通过氧离子作为媒介完成的，跃迁的最 后结果是氧离子的状态未发生变化，但是Mn离子之 间确完成了一个跃迁，跃迁矩阵元为teff，这样计算 三重态和单重态的电子跃迁图像简化为：
上述的零级基态能量是简并的，由于氧离子状态未变， 所以可以不考虑氧离子的能量。
但是当0<T<TN时，计算表明随着温度升高，平行磁 化率平滑地增加，在奈耳点：
下图是MnF2的实验结果
3. 超交换作用(superexchange)
过渡金属的盐类，比如MnO，磁性Mn离子中间存在 氧离子，所以两个Mn相距较远，波函数不能重叠，因 此海森堡的交换作用（直接交换）极其微弱。Kramers 提出磁性离子的交换作用可以通过中间的非磁性离子 作为媒介而产生，称为超交换作用。
2. 反铁磁序
反铁磁体的定压比热容Cp在奈耳点出现反常，似乎 表明反铁磁体在奈耳点有一个从磁有序到有序的二 级相变。
X射线衍射表明，MnO具有NaCl结构，晶格参数 0.443纳米。但是慢中子衍射表明，在奈耳温度以上， 两者衍射峰没什么区别。但是在奈耳温度以下，中 子衍射出现了一些X射线没有的峰，此时得到的晶格 常数为0.885纳米，相当于元胞扩大一倍。
变价、铁磁、金属
3种典型的反铁磁结构
区别在于中子具有自旋，它不但能检测晶体结构， 还能检测磁结构。所以可以肯定在奈耳温度以下， 相邻的Mn原子出现了反平行的磁矩，相当于两个Mn 原子不等价了，所以元胞扩大了一倍。

第7章-环境材料

第7章-环境材料
伦敦烟雾事件的主要原因是: 居民冬季取暖烧煤和工业排放的烟雾， 生成CO, SO2, NO2等有害气体，将伦敦变成了一个毒气室。直 到20世纪70年代后，伦敦改用煤气和电力，并将火电站迁出城外， 烟雾事件才没有继续发生。
2007年太湖蓝藻事件
从2007年5月29日开始，无锡市太湖区域大规模爆发蓝藻，导致 自来水无法饮用。中国科学院的研究的结果显示: 工业污染增加、 农业面源污染扩大、城市生活污水直接入湖和渔业养殖规模急速 扩张是造成太湖水环境恶化的主要原因。
“这个事件反映出太湖已经非常脆弱了，自我调节能力已经严重 丧失，人类过度地使用自然必然遭到自然的报复。”
本章主要内容
1
环境材料概述
2
环境材料的研究内容
3
环境材料的设计
4 环境材料的评价判据与方法
5
金属材料的生态化改造
6
金属环境材料
7.1 环境材料概述
材料, 为人类文明做出重大贡献, 却也严重 破坏了人类家园。从原材料的开采、提炼、生产、 加工、使用一直到废弃的过程, 无不以资源和能 源的极大消耗, 生态环境的严重污染为代价。
7.5 金属材料的生态化改造
双辊薄带连铸工艺示意图
7.5 金属材料的生态化改造
（4）金属材料表面优化: 缘由: 金属材料因表面受腐蚀、磨损而失效导致金属材料制品
部分甚至全部功能丧失，造成金属资源和能源的损失。 金属材料表面优化技术的评价: 引入环境负荷的概念: ELV=R+E+P 其中: ELV－环境负荷值，单位g/cm2； R－表面处理过程中
（2）在评价范围上, LCA只考虑已经发生了或一定会发生的 环境影响因素, 没有考虑可能发生的环境风险和危害。
（3）在评估方法上, LCA既包括客观成分, 也包括主观假设 等成分, 如计算方法模型、权重的选择等, 都需要详细说明。

热处理手册

热处理手册

热处理：热处理是指材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。

在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。

热处理手册：工艺基础：《热处理手册(第1卷):工艺基础》是一产热恋处理专业的综合工具书，共4卷。

《热处理手册(第1卷):工艺基础》共11章，内容包括基础资料、金属热处理的加热、金属热处理的冷却、钢铁件的整体热处理、表面加热热处理、化学热处理、形变热处理、非铁金属的热处理、铁基粉末冶金件及硬质合金的热处理、功能合金的热处理、其他热处理技术。

内容简介：《热处理手册(第1卷):工艺基础》可供热处理工程技术人员、质量检验和生产管理人员使用，也可供热处理人员、质量检验和生产管理人员使用，也可供科研人员、设计人员、相关专业的在校师生参考。

图书目录：前言第1章基础资料1.1 金属热处理分类及代号1.2 合金相图1.3 现行热处理标准题录参考文献第2章金属热处理的加热2.1 金属和合金相变过程中的元素扩散2.2 钢的加热转变2.3 加热介质和金属与介质的作用2.4 加热计算公式及常用图表2.5 加热节能措施2.6 可控气氛2.7 加热熔盐和液态床2.8 真空中的加热参考文献第3章金属热处理的冷却3.1 钢的过冷奥氏体转变3.2 钢件热处理冷却过程3.3 淬火冷却介质3.4 淬火冷却介质参考文献第4章钢铁件的整体热处理4.1 钢的热处理4.2 铸铁的热处理参考文献第5章表面加热热处理5.1 感应加热热处理5.2 火焰淬火5.3 激光、电子束热处理5.4 其他表面热处理方式参考文献第6章化学热处理6.1 钢的渗碳6.2 钢的碳氮共渗6.3 渗氮及以氮为主的共渗6.4 渗金属及碳氮之外的非金属6.5 离子化学热处理6.6 气相沉积与离子注入技术参考文献第7章形变热处理7.1 概述7.2 低温形变热处理7.3 高温形变热处理7.4 表面形热处理7.5 形变化学热处理参考文献第8章非铁金属的热处理8.1 铜及铜合金的热处理8.2 铝及铝合金的热处理8.3 镁合金的热处理8.4 钛及钛合金的热处理8.5 高温合金的热处理8.6 贵金属及其合金的热处理参考文献第9章铁基粉末冶金件及硬质合金的热处理9.1 概论9.2 铁基粉末冶金件及其热处理9.3 钢结硬质合金及其热处理9.4 粉末高速钢及其热处理9.5 硬质合金及其热处理参考文献第10章功能合金的热处理10.1 电性合金及其热处理10.2 磁性合金的热处理10.3 膨胀合金的热处理10.4 弹性合金的热处理10.5 形状记忆合金及其定形热处理参考文献第11章其他热处理技术11.1 磁场热处理11.2 强烈淬火11.3 微弧氧化参考文献。

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复习与思考题
7-1 试从组织与性能变化上比较铝合金固溶处理+时效处理与钢 的淬火；铝合金的变质处理与灰铸铁的变质处理的异同处。 7-2下列牌号中何种材料？说明其符号、数字所代表的意义 A199、2A10、2A50、ZL40l、T2、HPb59-1、H68、、 ZPbSb16Sn16Cu2 7-3简述纯铝及各类铝合金的牌号表示方法、性能特点及应用。 7-4简述纯铜及各类铜合金的牌号表示方法、性能特点及应用。
3）其它铸造铝合金 •A1-Cu铸造铝合金耐热性好，但由于其铸造性能不好，有热裂和疏松倾
向，耐蚀性差，比强度低于一般优质硅铝明，故有被其它铸造铝合金取 代的趋势。常用牌号有ZL201、ZL202。 •A1-Mg铸造铝合金耐蚀性好，强度高，密度小(为2.55×103kg/m3)，但 其铸造性能差，耐热性低，熔铸工艺复杂，时效强化效果小，常用牌号 有ZL301，ZL302。
•A1-Zn铸造铝合金铸造性能好，铸态下可自然时效，是一种铸态下高强
度合金，价格是铝合金中最便宜的，但耐蚀性差，热裂倾向大，有应力 腐蚀断裂倾向，密度大。常用牌号有ZL40l、ZL402。
7.2铜及铜合金 7.2.1工业纯铜
铜是贵重有色金属。工业纯铜又称紫铜，密度为8.96×103kg/m3，熔点 为l083℃。纯铜具有良好的导电、导热性，其晶体结构为面心立方晶格， 因而塑性好，容易进行冷热加工。同时纯铜有较高的耐蚀性，在大气、 海水中及不少酸类中皆能耐蚀。但其强度低，强度经冷变形后可以提高， 但塑性显著下降。
2、青铜
青铜原指Cu-Sn合金。但逐渐地把除锌以外的其它元素的铜基合金， 也称为青铜。 所以青铜包含有锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜和铅青铜等。
1）青铜牌号的表示方法
青铜的代号为： “Q(青)+主加元素符号及其质量分数+其它元素符号及质量分数” 铸造青铜则在代号（牌号）前加“ZCu”。
2）锡青铜
7.1.2铝合金分类 （1）变形铝合金
变形铝合金按其主要性能特点可分为防锈铝、硬铝、超硬铝与锻铝等。 通常由冶金厂加工成各种规格的型材（板、带、线、管等）产品供应。
1）变形铝合金牌号的表示方法
变形铝合牌号用（GB/T16474—1996规定）2×××～8×××系列表示。 牌号第一位数字表示组别，按铜、锰、硅、镁、镁和硅、锌，其它元 素的顺序来确定合金组别；牌号第二位的字母表示原始合金的改型情况。
如果牌号第二位的字母是A，表示为原始合金，如果是B~Y的其它字母， 则表示为原始合金的改型合金；牌号的最后两位数字没有特殊意义，仅 用来区分同一组中不同的铝合金。
2）防锈铝合金
防锈铝合金属于热处理不能强化的铝合金，常采用冷变形方法提 高其强度。主要有A1-Mn、A1-Mg合金。锰的作用是固溶强化和提 高抗蚀性能，镁的作用是固溶强化与降低合金的密度。这类铝合 金具有适中的强度、优良的塑性和良好的焊接性，并具有很好的 抗蚀性，故称为防锈铝合金，常用于制造油罐、各式容器，防锈 蒙皮等。常用牌号有5A05等。
工业纯铝分未加压力加工产品（铝锭）和压力加工产品（铝材）： 按GB1196-88规定，铝锭的牌号有： A199.7、A199.6、A199.5、A199、A198五种。铝的质量分数不低于 99.0％的铝材为纯铝， 按GB/T16474-1996规定，铝材的牌号有： 1070A、1060、1050A、1035、1200等。（即化学成分近似于旧牌号 L1、L2、L3、L4、L5），牌号中数字越大，表示杂质的含量越高。
3）铝青铜
铝青铜是以铝为主加元素的铜合金，它不仅价格低廉，且强度、耐磨性、 耐蚀性及耐热性比黄铜和锡青铜都高，还可进行热处理(淬火、回火)强化。 当含A1量小于5％时，强度很低，塑性高；当含A1量达到12％时，塑性已很 差，加工困难。故实际应用的铝青铜的Al一般在5～10％之间。当Al＝ 5～7％时，塑性最好，适于冷变形加工。当Al＝10％左右时，常用于铸 造。 铝青铜在大气、海水、碳酸及大多数有机酸中具有比黄铜和锡青铜更 高的抗蚀性。因此铝青铜是无锡青铜中应用最广的一种，也是锡青铜 的重要代用品，缺点是其焊接性能较差。铸造铝青铜常用来制造强度 及耐磨性要求较高的摩擦零件，如齿轮、轴套、蜗轮等。
•工业纯铜按杂质含量可分为T1、T2、T3、T4四种。“T”为铜的汉语
拼音字头，其后数字越大，纯度越低。如T1的Cu＝99.95％，而T4的 Cu＝99.50％，余为杂质含量。
•纯铜一般不作结构材料使用，主要用于制造电线、电缆、导热零件
及配制铜合金。
7.2.2铜合金
1、黄铜
黄铜是以锌为主要合金元素的铜锌合金。 按化学成分分为普通黄铜和特殊黄铜两类：
1）铸造铝合金牌号的表示方法
铸造铝合金代号用“ZL”（铸铝）及三位数字表示。第一位数字表示 合金类别（如1表示铝-硅系，2表示铝-铜系，3表示铝-镁系，4表 示铝-锌系等）；后两位数字为顺序号，顺序号不同，化学成分不同。
2）Al-Si系合金
A1-Si系铸造铝合金又称硅铝明，是铸造铝合金中应用最广泛 的一类。这种合金流动性好，熔点低，热裂倾向小，耐蚀性和 耐热性好，易气焊。但粗大的硅晶体严重降低合金的机械性能。 因此生产中常采用“变质处理”提高合金的机械性能。
4）锻铝合金
锻铝合金大多是A1-Mg-Si-Cu系，含合金元素较少，有良好的热 塑性和耐蚀性，适于用压力加工来制造各种零件，有较高的机械 性能。一般锻造后再经固溶处理和时效处理。常用牌号2A50、 2A70等。
（2）铸造铝合金
铸造铝合金中有一定数量的共晶组织，故具有良好的铸造性能，但塑性 差，常采用变质处理和热处理的办法提高其机械性能。铸造铝合金可分 为A1-Si系、A1-Cu系、A1-Mg系和A1-Zn系四大类。
4）铍青铜
铍青铜的含Be量很低，约Be＝1.7～2.5％，Be在Cu中的溶解度随温度而变 化，故它是唯一可以固溶时效强化的铜合金，经固溶处理及人工时效后， 其性能可达σb＝1200MPa， δ＝2～4％，330～400HBS。 铍青铜还有较高的耐蚀性和导电、导热性，无磁性。此外，有良好的工 艺性，可进行冷、热加工及铸造成型。通常制作弹性元件及钟表、仪表、 罗盘仪器中的零件，电焊机电极等7.1铝及铝合金
7.1.1工业纯铝
纯铝为面心立方晶格，无同素异构转变，呈银白色。塑性好(80％)、强度 低(b＝80～100MPa)，一般不能作为结构材料使用，可经冷塑性变形使其强 化。铝的密度较小(约2.7×103Kg/m3)，仅为铜的三分之一；熔点660℃；磁 化率低，接近非磁材料；导电导热性好，仅次于银、铜、金而居第四位。铝 在大气中其表面易生成一层致密的Al2O3薄膜而阻止进一步的氧化，故抗大气 腐蚀能力较强。纯铝主要用于制作电线、电缆，配制各种铝合金以及制作要 求质轻、导热或耐大气腐蚀但强度要求不高的器具。
•普通黄铜由铜与锌组成的二元合金。它的色泽美观，对海水和大气腐蚀有
很好的抗力。黄铜的机械性能与含Zn量有关。当Zn≤30～32％时，组织为 α单相黄铜。单相黄铜塑性好，适宜于冷、热压力加工。当Cu≥32％后， 组织为α＋ 双相黄铜，适宜于热压力加工。当Cu≥45％后，铜合金组织 全部为相，强度与塑性急剧下降，此时的合金已无使用价值。 常用的单相黄铜有H80、H70等。“H”为“黄”的汉语拼音字首，数字 表示平均含Cu量。H80色泽好，可以用来制造装饰品。H70强度高、塑性 好，可用深冲压的方法制造弹壳、散热器、垫片等零件。常用的+双 相黄铜有H62、H59，它们具有较高的强度与耐蚀性，且价格便宜，主要 用于热压、热轧零件。
•为改善黄铜的某些性能，常加入少量A1、Mn、Sn、Si、Pb、Ni等合金元素，
形成特殊黄铜。合金元素能分别提高铜合金的机械性能(A1、Mn、Si)、耐蚀 性(A1、Mn、Sn)和抗磨性(当Si和Pb共存时)等。Pb还能改善切削加工性，Fe 可细化晶粒，Ni能使铜合金的应力腐蚀开裂倾向降低。 特殊黄铜的代号是在“H”之后标以主加元素的化学符号，并在其后标以 铜及合金元素的质量分数。例HPb59-1表示Cu=59％、Pb=1％，余量为 Zn的铝黄铜。
是以Sn为主加入元素的铜合金。锡青铜的机械性能与含Sn量有关。当 Sn≤5～6％时，随着含Sn量的增加，合金的强度和塑性都增加。当Sn ＞6％时，强度还继续增高，但塑性急剧下降。当含Sn量大于20％时，强 度显著下降，合金变得很脆，故工业用锡青铜的Sn一般等于3～14％。 Sn≤5％的锡青铜具有良好的塑性和一定的强度，适于压力加工。 Zn≥10％的锡青铜，由于塑性差只适于铸造。 锡青铜的耐腐蚀性比纯铜和黄铜都高，特别是在大气、海水等环境中。 抗磨性能也高，多用于制造轴瓦、轴套等耐磨零件。
3）硬铝、超硬铝
硬铝、超硬铝都属于热处理能强化的铝合金，其中硬铝属于A1-CuMg系，超硬铝属于Al-Cu-Mg-Zn系。铝中加入铜、镁、锌等是为了 得到热处理所必须的强化相。牌号2A01硬铝有很好的塑性，大量用 于制造铆钉。飞机上常用铆钉的硬铝牌号为2A10。它比2A01铜的含 量稍高，镁的含量低，塑性好，且孕育期长，又有较高的抗剪强度。 牌号2A11硬铝既有相当高的硬度又有足够的塑性，在仪器、仪表及 飞机制造成中获得广泛的应用。牌号为7A04超硬铝，多用于制造飞 机上受力大的结构零件，如起落、大梁等。