机械工程材料及选用 第六章有色金属

机械工程课后答案第一章1、什么是黑色金属什么是有色金属答：铁及铁合金称为黑色金属，即钢铁材料；黑色金属以外的所有金属及其合金称为有的金属。

2、碳钢，合金钢是怎样分类的答：按化学成分分类；碳钢是指含碳量在%——%之间，并含有少量的硅、锰、硫、磷等杂质的铁碳合金。

3、铸铁材料是怎样分类的应用是怎样选择答：铸铁根据石墨的形态进行分类，铸铁中石墨的形态有片状、团絮状、球状、蠕虫状四种，对应为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁。

4、陶瓷材料是怎样分类的答：陶瓷材料分为传统陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷三种。

5、常见的金属晶体结构有哪几种它们的原子排列和晶格常数各有什么特点α-Fe，γ-Fe，Al，Cu，Ni，Pb，Cr，V，Mg，Zn各属何种金属结构答：体心晶格立方，晶格常数a=b=c，α-Fe，Cr，V。

面心晶格立方，晶格常数a=b=c，γ-Fe，Ni，Al，Cu，Pb。

密排六方晶格，Mg，Zn。

6、实际金属晶体中存在哪些缺陷它们对性能有什么影响答：点缺陷、破坏了原子的平衡状态，使晶格发生扭曲，从而引起性能变化，是金属的电阻率增加，强度、硬度升高，塑性、韧性下降。

线缺陷（位错）、少量位错时，金属的屈服强度很高，当含有一定量位错时，强度降低。

当进行形变加工时，位错密度增加，屈服强度增高。

面缺陷（晶界、亚晶界）、晶界越多，晶粒越细，金属的塑性变形能力越大，塑性越好。

7、固溶体有哪些类型什么是固溶强化答：间隙固溶体、置换固溶体。

由于溶质元素原子的溶入，使晶格发生畸变，使之塑性变形抗力增大，因而较纯金属具有更高的强度、硬度，即固溶强化作用。

第二章1、在什么条件下，布氏硬度实验比洛氏硬度实验好答：布氏硬度实验主要用于硬度较低的退火钢、正火钢、调试刚、铸铁、有色金属及轴承合金等的原料和半成品的测量，不适合测定薄件以及成品。

洛氏硬度实验可用于成品及薄件的实验。

2、σ的意义是什么能在拉伸图上画出来吗答：表示对于没有明显屈服极限的塑性材料，可以将产生%塑性应变时的应变作为屈服指标，即为条件屈服极限。

沈莲主编《机械工程材料》（第2版）习题与思考题第一章 机械零件的失效分析1. 何谓失效？零件失效方式有哪些？2. 静载性能指标有哪些？并说明它们各自的含义。

3. 过量弹性变形、过量塑性变形而失效的原因是什么？如何预防？4. 何谓韧性断裂和脆性断裂的因素的哪些？5. 何谓冲击韧性？如何根据冲击韧性来判断材料的低温脆性倾向？6. 何谓断裂韧性？如何根据材料的断裂韧度KIC、零件的工作应力σ和零件中裂纹半长度a 来判断零件是否会发生低应力脆断？7. 压力容器钢的1000s MPa s =，1/2170IC K MPa m =；铝合金的400s MPa s =，1/225IC K MPa m =。

试问这两种材料制作压力容器时发生低应力脆断时裂纹的临界尺寸各是多少（设裂纹的几何形状因子Y =8. 说明典型疲劳断口的特征。

如何根据疲劳断口形态大致判断：1）循环应力大小；2）应力特循环周次多少；3）应力集中程度大小。

9. 疲劳抗力指标有哪些？影响疲劳抗力的因素有哪些？10.磨损失效类型有几种？如何防止零件的各类磨损失效？11.腐蚀失效类型有几种？如何防止零件的各类磨损失效？12.何谓蠕变极限和持久强度？零件在高温下的失效形式有哪些？如何防止？13.有一根轴向尺寸很大的轴，在500℃温度下工作，承受交变扭转载荷和交变弯曲载荷，轴颈处承受摩擦力和接触应力，试分析此轴的失效形式可能有哪几种？设计时需要考核哪几个力学性能指标？第二章 碳钢1. 何谓过冷度?为什么结晶需要过冷度?它对结晶后晶粒大小有何影响?2. 何谓晶体、单晶体、多晶体、晶体结构、点阵、晶格、晶胞?3. 金属中常见的晶体结构类型有哪几种?α-Fe、γ-Fe、A1、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn 各属何种晶体结构?4. 何谓同素异构转变?纯铁在常压下有哪几种同素异构体?各具有何种晶体结构?5. 实际晶体中的晶体缺陷有哪几种类型?它们对晶体的性能有何影响?6. 固溶体和化合物有何区别?固溶体类型有哪几种? Si、N、Cr、Mn、Ni、B、V、Ti、W 与铁和碳形成何种固溶体或化合物?7. 何谓匀晶转变、共晶转变、包晶转变、共析转变、固溶体的二次析出转变?根据Fe-Fe 3C 相图写出它们的转变反应式，并说明转变产物的名称、形态及对铁碳合金力学性能的影响。

《机械工程材料》机械工业出版社第3版目录第一章机械零件的失效分析第二章碳钢第三章钢的热处理第四章合金钢第五章铸铁第六章有色金属及其合金第七章高分子材料第八章陶瓷材料第九章复合材料第十章功能材料第十一章材料改性新技术第十二章零件的选材及工艺路线第十三章工程材料在典型机械和生物医学上的应用第一章 机械零件的失效分析第一节 零件在常温静载下的过量变形失效：零件若失去设计要求的效能变形：材料在外力作用下产生的形状或尺寸的变化弹性变形：能够恢复的变形塑性变形：不能恢复的变形一、工程材料在静拉伸时的应力-应变行为1.低碳钢的应力-应变行为变形过程：弹性变形、屈服塑性变形、均匀塑性变形、不均匀集中塑性变形2.其他类型材料的应力-应变行为纯金属脆性材料高弹性材料二、静载性能指标1.刚度和强度指标（1）刚度指零（构）件在受力时抵抗弹性变形的能力单向拉伸（或压缩）时：E=σ/ε= ，即EA=F/εAF /纯剪切时：G=τ/γ= ，即GA=F τ/γγτAF /弹性模量E （或切变模量G ）是表征材料刚度的性能指标（2）强度指材料抵抗变形或断裂的能力指标有：比例极限σp ，弹性极限σe ，屈服强度σs ，抗拉强度σb ，断裂强度σk2.弹性和塑性指标（1）弹性指材料弹性变形大小弹性能u ：应力-应变曲线下面弹性变形阶段部分所包围的面积u=σe εe=21E e 221σ（2）塑性指材料断裂前发生塑性变形的能力断后伸长率： %10000⨯-=L L L δ断面收缩率： %10000⨯-=A A A ψ越大，材料塑性越好ψδ、3.硬度指标表征材料软硬程度的一种性能布氏硬度HBW （硬质合金球为压头）洛氏硬度HRC （锥角为120°的金刚石圆锥体为压头）维氏硬度HV （锥角为136°的金刚石四棱锥体为压头）三、过量变形失效零件的最大弹性变形量△l 或θ（扭转角）必须小于许可的弹性变形量。

即△l ≤[△l]或θ≤[θ]材料的弹性模量E(或切变模量G)越高，零件的弹性变形量越小，刚度越好通常材料的熔点越高，弹性模量也越高弹性模量对温度很敏感，随温度升高而降低第二节 零件在静载荷冲击载荷下的断裂一、韧断和脆断的基本概念韧性断裂:断裂前发生明显宏观塑性变形脆性断裂：断裂前不发生塑性变形断裂过程均包含裂纹形成和扩展两个阶段二、冲击韧性及衡量指标A K 、a K冲击韧性：材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力冲击吸收功A K ，单位J冲击韧度a K =A K /F K ，单位J ·cm -2 。

机械工程材料及热加工工艺试题及答案一、名词解释：１、固溶强化：固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。

２、加工硬化：金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。

２、合金强化：在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度和硬度４、热处理：钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。

５、细晶强化：晶粒尺寸通过细化处理，使得金属强度提高的方法。

二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法名称机床床身汽车后桥齿轮候选材料T10A,KTZ450-06,HT20040Cr,20CrMnTi,60Si2Mn选用材料HT20020CrMnTi热处理方法时效渗碳＋淬火＋低温回火最终组织P＋F＋G片表面Cm＋M＋A’心部F＋MCm＋M＋A’Cm＋M＋A’T回Cm＋M＋A’F＋Pa+SnSbAS回＋G球滚动轴承GCr15,Cr12,QT600-2GCr15球化退火＋淬火＋低温回火锉刀9SiCr,T12,W18Cr4VT12球化退火＋淬火＋低温回火汽车板簧钻头桥梁滑动轴承耐酸容器发动机曲轴45,60Si2Mn,T10W18Cr4V，65Mn,201Cr13,16Mn,Q195H70,ZSnSb11Cu6,T860Si2MnW18Cr4V16Mn,ZSnSb1 1Cu6淬火＋中温回火淬火＋低温回火不热处理不热处理固溶处理等温淬火＋高温回火Q235,1Cr18Ni9Ti,ZGMn131Cr18Ni9TiQT600-3,45,ZL101QT600-3三、（20分）车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地方为HRC20—25，其加工路线为：下料锻造正火机加工调质机加工（精）轴颈表面淬火低温回火磨加工指出：1、主轴应用的材料：45钢2、正火的目的和大致热处理工艺细化晶粒，消除应力；加热到Ac3＋50℃保温一段时间空冷3、调质目的和大致热处理工艺强度硬度塑性韧性达到良好配合淬火＋高温回火4、表面淬火目的提高轴颈表面硬度5．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。

机械工程课后答案第一章1、什么是黑色金属？什么是有色金属?答：铁及铁合金称为黑色金属，即钢铁材料;黑色金属以外的所有金属及其合金称为有的金属。

2、碳钢,合金钢是怎样分类的？答：按化学成分分类；碳钢是指含碳量在0.0218％--2。

11%之间，并含有少量的硅、锰、硫、磷等杂质的铁碳合金。

3、铸铁材料是怎样分类的？应用是怎样选择？答:铸铁根据石墨的形态进行分类，铸铁中石墨的形态有片状、团絮状、球状、蠕虫状四种，对应为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁。

4、陶瓷材料是怎样分类的？答：陶瓷材料分为传统陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷三种。

5、常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数各有什么特点？α—Fe,γ-Fe,Al，Cu，Ni，Pb，Cr，V,Mg,Zn各属何种金属结构？答：体心晶格立方,晶格常数a=b=c,α-Fe，Cr,V.面心晶格立方,晶格常数a=b=c，γ-Fe，Ni,Al，Cu,Pb.密排六方晶格，Mg，Zn。

6、实际金属晶体中存在哪些缺陷？它们对性能有什么影响？答：点缺陷、破坏了原子的平衡状态,使晶格发生扭曲，从而引起性能变化，是金属的电阻率增加,强度、硬度升高，塑性、韧性下降。

线缺陷(位错）、少量位错时，金属的屈服强度很高，当含有一定量位错时，强度降低。

当进行形变加工时，位错密度增加，屈服强度增高。

面缺陷（晶界、亚晶界)、晶界越多，晶粒越细，金属的塑性变形能力越大，塑性越好。

7、固溶体有哪些类型?什么是固溶强化?答：间隙固溶体、置换固溶体。

由于溶质元素原子的溶入，使晶格发生畸变，使之塑性变形抗力增大，因而较纯金属具有更高的强度、硬度，即固溶强化作用。

第二章1、在什么条件下，布氏硬度实验比洛氏硬度实验好？答：布氏硬度实验主要用于硬度较低的退火钢、正火钢、调试刚、铸铁、有色金属及轴承合金等的原料和半成品的测量，不适合测定薄件以及成品。

洛氏硬度实验可用于成品及薄件的实验。

2、σ0。

2的意义是什么?能在拉伸图上画出来吗？答：表示对于没有明显屈服极限的塑性材料，可以将产生0。

《机械工程材料》教学教案(第一部分)一、教学目标1. 让学生了解机械工程材料的分类及性能。

2. 使学生掌握金属材料（包括黑色金属和有色金属）的基本性质和应用。

3. 培养学生对材料选择和应用的能力。

二、教学内容1. 机械工程材料的分类及性能2. 金属材料的基本性质3. 金属材料的性能与应用三、教学重点与难点1. 重点：机械工程材料的分类、性能及应用。

2. 难点：金属材料的基本性质和应用。

四、教学方法1. 采用讲授法，讲解机械工程材料的基本概念、分类、性能及应用。

2. 利用案例分析法，分析实际工程中材料的选择和应用。

3. 开展小组讨论，培养学生独立思考和团队协作的能力。

五、教学准备1. 教材：《机械工程材料》2. 课件：机械工程材料的相关图片、图表、案例等3. 教具：实物模型、样品等《机械工程材料》教学教案(第二部分)一、教学目标1. 让学生了解非金属材料的基本性质和应用。

2. 使学生掌握复合材料的特点及应用。

3. 培养学生对材料选择和应用的能力。

二、教学内容1. 非金属材料的基本性质和应用2. 复合材料的特点及应用三、教学重点与难点1. 重点：非金属材料的基本性质和应用，复合材料的特点及应用。

2. 难点：复合材料的特点及应用。

四、教学方法1. 采用讲授法，讲解非金属材料的基本概念、分类、性能及应用。

2. 利用案例分析法，分析实际工程中材料的选择和应用。

3. 开展小组讨论，培养学生独立思考和团队协作的能力。

五、教学准备1. 教材：《机械工程材料》2. 课件：非金属材料、复合材料的相关图片、图表、案例等3. 教具：实物模型、样品等《机械工程材料》教学教案(第三部分)一、教学目标1. 让学生了解材料力学性能的测试方法。

2. 使学生掌握材料力学性能的主要指标。

3. 培养学生对材料力学性能的理解和应用能力。

二、教学内容1. 材料力学性能的测试方法2. 材料力学性能的主要指标三、教学重点与难点1. 重点：材料力学性能的测试方法，材料力学性能的主要指标。

机械工程材料的选用机械制造与自动化专业一班姓名边嘉琦学号33021701004摘要：机械行业的发展为社会经济起着保障性的作用。

机械工程中材料的合理选用有着相当重要的作用。

文章从选材的意义、原则、步骤、方法等方面，结合实际，步步深入地进行了探讨。

希望能够对相关工作起到一定的借鉴意义。

关键词：机械设计、材料、性能、选材1选材的意义现代化的工业进程对机械设计行业提出了新的要求。

机械设计中,材料的选择是非常重要的。

合理选用机械工程材料对充分发挥工程材料本身的性能潜力，保证材料具有良好的加工工艺性能，获得理想的使用性能，提高产品零件的质量，节省工程材料，降低生产成本等方面起着重大影响。

实际工作中，往往由于选材不当，使机械零件的使用性能达不到规定的技术要求．从而导致机械零件在使用过程中发生早期损坏如产生变形、断裂或磨损等等，给生产生活造成了损失。

可见材料的选择是机械设计中的重点问题，材料选择合理与否直接影响到机械设计的质量和功能。

因此，必须加强机械设计中材料选择的工作力度。

下面就如何合理选用机械工程材料的问题谈谈我个人的看法，提出来与各位同仁商讨。

2选材的原则我们知道，选材的一般原则是：由工作条件确定使用性能的要求，这是材料选用的基本出发点。

其次是要考虑材料的加工工艺性。

第三是要考虑材料的经济性。

力争使各项花费的总和达到最低值。

最终做到：“材料的使用性能足够、工艺性能良好、供应上能保证、经济性应合理”[1]。

2.1选材的一般使用原则材料的使用原则在于用所选材料制造出的机械零件能否保证其使用性能。

材料的使用性能是指机械零件在正常工作情况下材料应具备的性能。

包括力学性能和物理、化学性能等。

零件的使用性能是保证其工作安全可靠、经久耐用的必要条件。

是选材时考虑的最主要的依据。

不同零件所要求材料的使用性能是不一样的，有的要求强度高，有的要求硬度高，有的要求耐磨性高，有的无严格的性能要求，只需保证一定形式的外表即可。

在大多数情况下应首先考虑零件的使用性能，对一般机械零件来说，则要考虑其力学性能[2]。

江苏省XY中等专业学校2022-2023-1教案教学内容（二）分类、铝合金按其成分和加工方法又分为变形铝合金和铸造铝合金。

1、变形铝合金是先将合金配料熔铸成坯锭，再进行塑性变形加工，通过轧制、挤压、拉伸、锻造等方法制成各种塑性加工制品。

变形铝合金是以各种压力加工方法制成的管、棒、线、型等半成品铝合金。

根据其用途又可分为防腐铝合金、超硬铝、特殊铝、硬铝、锻铝5类。

常用的防锈铝合金中主要合金元素是锰和镁，加锰可提高其抗蚀能力，加镁使其强化并降低比重，其特点是耐腐蚀，抛光性好，可长时间保持光亮表面，强度比纯铝高，多用于制造与液体接触的零件、管道、日用品、装饰品等；硬铝又称杜拉铝，是铝、铜、镁合金，并含少量锰。

铜、镁在铝中溶解度较大，有强化效应，锰使其耐蚀。

硬铝根据其合金元素含量不同可分别制造铆钉、飞机的螺旋桨及飞机上的高强度零件；超硬铝是含有锌的硬铝，其硬度、强度均比硬铝高，不同品种的超硬铝用于制造各种结构零件、高载荷零件，是航空工业的重要材料之一；锻铝在一般状态下具有高的塑性，强度大，用来制造各种锻件或冲压件，如内燃机活塞等; 特殊铝是在特定情况下使用的，组分不同，各有用途。

教学内容2、铸造铝合金是将配料熔炼后用砂模、铁模、熔模和压铸法等直接铸成各种零部件的毛坯。

铸造铝合金是用来直接浇铸各种形状的机械零件的铝合金。

按加入的主要元素不同又可分为Al-Si系合金、Al-Zn系合金、Al-Mg系合金。

每个系统各有牌号，较为复杂。

（三）、发展历史铝合金研究与发展的初期主要是和航空工业联系在一起的，只有近百年的历史，但发展得很快，用途范围不断扩大，在金属材料中其产量在钢铁之后居第二位，在有色金属材料中居首位。

铝合金将有很大的发展：采用更新的工艺方法，改进原有合金，发展新合金，赋予更新更加完善的使用性能，扩大使用范围，增大使用量。

1908年美国铝业公司发明电工铝合金1050，并制成钢芯铝绞线，开创高压远程输电先锋。