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机械工程材料复习第一部分基本知识一、概述1.目的掌握常用工程材料的种类、成分、组织、性能和改性方法的基本知识（性能和改性方法是重点）。
具备根据零件的服役条件合理选择和使用材料；具备正确制定热处理工艺方法和妥善安排工艺路线的能力。
2复习方法以“材料的化学成分-加工工艺-组织、结构-性能-应用”之间的关系为主线，掌握材料性能和改性的方法，指导复习。
二、材料结构与性能：1•材料的性能：①使用性能：机械性能（刚度、弹性、强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性）；②工艺性能：热处理性能、铸造性能、锻造性能、机械加工性能等。
2.材料的晶体结构的性能：纯金属、实际金属、合金的结构（第二章）；纯金属：体心立方（-F e ）、面心立方（-F e ）,各向异性、强度、硬度低；塑性、韧性高实际金属：晶体缺陷（点：间隙、空位、置换；线：位错；面：晶界、压晶界）-各向同性；强度、硬度增高；塑性、韧性降低。
合金：多组元、固溶体与化合物。
力学性能优于纯金属。
单相合金组织：合金在固态下由一个固相组成；纯铁由单相铁素体组成多相合金组织：由两个以上固相组成的合金。
多相合金组织性能：较单相组织合金有更高的综合机械性能，工程实际中多采用多相组织的合金。
3.材料的组织结构与性能⑴。
结晶组织与性能：F、P、A、Fe3G Ld;1）平衡结晶组织平衡组织：在平衡凝固下，通过液体内部的扩散、固体内部的扩散以及液固二相之间的扩散使使各个晶粒内部的成分均匀，并一直保留到室温。
2）成分、组织对性能的影响①硬度（HBS）:随C%!,硬度呈直线增加，HBS值主要取决于组成相F63C的相对量。
②抗拉强度（b） : C%v 0.9%范围内，先增加，C%> 0.9〜1.0 %后，b值显着下降。
③钢的塑性（）、韧性（a k）:随着C%!,呈非直线形下降。
3）硬而脆的化合物对性能的影响：第二相强化: 硬而脆的化合物，若化合物呈网状分布: 则使强度、塑性下降;若化合物呈球状、粒状（球墨铸铁）:降低应力集中程度及对固溶体基体的割裂作用，使韧性及切削加工性提高;呈弥散分布于基体上: 则阻碍位错的移动及阻碍晶粒加热时的长大，使强度、硬度增加，而塑性、韧性仅略有下降或不降即弥散强化;呈层片状分布于基体上：则使强度、硬度提高，而塑性、韧性有所下降。
公差配合与精度复习总结绪论二、重点知识与规律总结1、基本知识互换性误差公差标准测量优先数系2、重点内容1）互换性的意义、种类和作用2）加工误差、公差、测量和互换性的关系3、规律总结1）公差越大，允许的加工误差越大，互换的范围越广，由此造成的结果是加工成本低，装配精度低2）优先数系的公比即10的开方数；公比越小，数值分布越密第一章尺寸公差及配合二、重点知识与规律总结1、基本知识孔与轴基本尺寸实际尺寸极限尺寸极限偏差尺寸公差公差带图间隙或过盈间隙配合过盈配合过渡配合配合公差标准公差基本偏差基孔制基轴制2、重点内容1)公差带图的绘制和分析2)实际尺寸与极限尺寸的关系3)标准公差和基本偏差的意义及数值确定4)配合类型的判别5)基准制的意义及选择3、规律总结1）从孔与轴公差带的位置关系判别配合的类型2）公差带的大小——标准公差——公差等级越低（大），标准公差越大（基本尺寸不变）公差带的位置——基本偏差——上半个喇叭是孔的，下半个喇叭是轴的（基本偏差的形状是一喇叭，其中H或h为分界点3）基孔制——孔（位置）不变，轴（位置）改变基轴制——轴（位置）不变，孔（位置）改变第二章形状和位置公差二、重点知识与规律总结1、基本知识形位误差形位公差要素形位公差带的四要素直线度平面度圆度圆柱度平行度垂直度同轴度对称度圆跳动全跳动（作用尺寸实体尺寸实效尺寸理想边界独立原则包容要求最大实体要求最小实体要求可逆要求）2、重点内容1）要素的类别2）形位公差带的四要素3）形位公差带的代号及标注4）形状公差5）位置公差6）常用形位公差带的定义3、规律总结1）公差带的形状◆被测要素是直线（直线度、平行度、垂直度、同轴度、倾斜度、位置度）给定平面内：两平行平面在一个方向：两平行平面在互相垂直的两个方向：四棱柱任意方向：一圆柱◆被测要素是平面（平面度、平行度、垂直度、对称度、倾斜度）两平行平面◆被测要素是圆柱面（圆柱度、全跳动）两同心圆柱面◆被测要素是圆（圆度、圆跳动、全跳动）径向：两同心圆轴向：两平行平面◆被测要素是点（位置度）给定平面内：一个圆任意方向：一个球2）标注◆被测要素的指引线（或基准代号的连线）指在可见轮廓线或其延长线上，并明显地与尺寸线错开，◆则被测要素（或基准）为轮廓要素；若与尺寸线对齐，则被测要素（或基准）为中心要素◆形位公差框格内公差数值前没有符号，公差带之间为一距离值；公差数值前有φ，公差带形状为一圆或一圆柱；公差数值前有Sφ，公差带形状为一球。
第一章材料的性能1．1 名词解释δb δb δsδ0.2 δ-1 a k HB HRC1．2 填空题1．材料常用的塑性指标有(延伸率)和(断面收缩率)两种，其中用(延伸率)表示塑性更接近材料的真实变形。
2．检验淬火钢成品件的硬度一般用( 洛氏)硬度，检测退火件、正火件和调质件的硬度常用(布氏)硬度，检验氮化件和渗金属件的硬度采用(维氏)硬度试验。
3．材料的工艺性能是指( 铸造)性能、(锻造)性能、(焊接)性能、(切削加工)性能和(热处理)性能。
4．工程上常用金属材料的物理性能有( 熔点)、(密度)、（导电性）、(磁性)和(热膨胀性)等。
5．表征材料抵抗冲击载荷能力的性能指标是(冲击韧性ak )，其单位是( J/cm2 )。
1．3 简答题2．设计刚性好的零件，应根据何种指标选择材料?采用何种材料为宜?3．常用的硬度方法有哪几种?其应用范围如何?这些方法测出的硬度值能否进行比较?1．4 判断1．金属的熔点及凝固点是同一温度。
( 错)2．导热性差的金属，加热和冷却时会产生内外温度差。
导致内外不同的膨胀或收缩，使金属变形或开裂。
( 对)3．材料的强度高，其硬度就高，所以刚度大。
( 错)4．所有的金属都具有磁性，能被磁铁所吸引。
( 错)5．钢的铸造性比铸铁好，故常用来铸造形状复杂的工件。
( 错)1．5 选择填空1．在有关零件图图纸上，出现了几种硬度技术条件的标注方法，正确的标注是( D )。
(a)HBS650—700 (b)HBS＝250—300Kgf/mm2(c)HRCl5—20 (d) HRC 45—702．在设计拖拉机缸盖螺钉时应选用的强度指标是( a )。
(a) δb (b) δs(c) δ0.2(d) δp3．在作疲劳试验时，试样承受的载荷为( c )。
(a)静载荷(b)冲击载荷(c)交变载荷4．洛氏硬度C标尺使用的压头是( b )。
(a)淬硬钢球(b)金刚石圆锥体(c)硬质合金球5．表示金属密度、导热系数、导磁率的符号依次为( d )、( f )、( c )。
机械工程材料复习第一部分 基本知识一、概述以“材料的化学成分→加工工艺→组织、结构→性能→应用” 之间的关系为主线，掌握材料性能和改性的方法，指导复习。
二、材料结构与性能：⒈材料的性能：①使用性能：机械性能（刚度、弹性、强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性）； ②工艺性能：热处理性能、铸造性能、锻造性能、机械加工性能等。
⒉材料的晶体结构的性能：纯金属、实际金属、合金的结构（第二章）；纯金属：体心立方（e F -α）、面心立方（e F -γ），各向异性、强度、硬度低；塑性、韧性高实际金属：晶体缺陷（点：间隙、空位、置换；线：位错；面：晶界、压晶界）→各向同性；强度、硬度增高；塑性、韧性降低。
合金：多组元、固溶体与化合物。
力学性能优于纯金属。
单相合金组织：合金在固态下由一个固相组成；纯铁由单相铁素体组成。
多相合金组织：由两个以上固相组成的合金。
多相合金组织性能：较单相组织合金有更高的综合机械性能，工程实际中多采用多相组织的合金。
⒊材料的组织结构与性能⑴。
结晶组织与性能：F 、P 、A 、Fe3C 、Ld ；1）平衡结晶组织平衡组织：在平衡凝固下，通过液体内部的扩散、固体内部的扩散以及液固二相之间的扩散使使各个晶粒内部的成分均匀，并一直保留到室温。
2）成分、组织对性能的影响①硬度(HBS)：随C ﹪↑,硬度呈直线增加， HBS 值主要取决于组成相C F e3的相对量。
②抗拉强度(b σ)：C ﹪＜0.9%范围内，先增加，C ﹪＞0.9～1.0％后，b σ值显着下降。
③钢的塑性(δϕ)、韧性(k a )：随着C ﹪↑,呈非直线形下降。
3）硬而脆的化合物对性能的影响：第二相强化：硬而脆的化合物，若化合物呈网状分布：则使强度、塑性下降；若化合物呈球状、粒状（球墨铸铁）：降低应力集中程度及对固溶体基体的割裂作用，使韧性及切削加工性提高；呈弥散分布于基体上：则阻碍位错的移动及阻碍晶粒加热时的长大，使强度、硬度增加，而塑性、韧性仅略有下降或不降即弥散强化；呈层片状分布于基体上：则使强度、硬度提高，而塑性、韧性有所下降。
第一章材料的种类与性能1.学习本课程的主要目的是什么？为什么工程材料的知识对于机械制造工作者来说是必须具备的？2.本课程主要包括那几方面内容，其基本要求是什么？3.比较强度极限s b，屈服极限s s与s0。
2的异同，强度与刚度有何不同?4.解释下列常用机械性能指标:d，y，a k和A k，HB，HRC，HRA，HRB，HV5.硬度有何实用意义?为什么在生产图纸的技术要求中常用硬度来表示对零件的性能要求?HB与HRC分别使用哪些范围？6.为什么要研究材料的工艺性能？7.在有关工件的图纸上,出现了以下几种硬度技术条件的标注方法，这种标注是否正确？（1）600～650 HB (2）HB=200~250 kgf/mm2(3）5~10 HRC （4）70~75 HRC1.拉力试验、疲劳试验、冲击试验在试样承受的应力类型、测定的性能指标，试验的适合场合等方面区别何在？2.材料的性能包括那几方面？材料的性能与其成分、组织和加工工艺之间有什么关系？3.拉力试样的原标距长度为50mm，直径为10mm，经拉力试验后，将已断裂的试样对接起来测量,若最后的标距长度为79mm，颈缩区的最小直径为4.9mm，试求该材料的延伸率和断面收缩率的值?4.下列各工件应该采用何种硬度试验方法测定其硬度？5.（1）锉刀（2）黄铜轴套（3)供应状态的各种碳钢钢材（4)硬质合金的刀片第二章金属的结构与结晶一、名词解释晶体、非晶体；晶格、晶胞、晶格常数、致密度、配位数；晶面、晶向、晶面指数、晶向指数;单晶体的各向异性、各向同性;点缺陷、线缺陷、面缺陷、亚晶粒、亚晶界、位错;单晶体、多晶体;过冷度;变质处理、变质剂二、判断是非1.不论在什么条件下，金属晶体缺陷总是使金属强度降低。
2.工业上常用金属中的原子排列是完整的、规则的，晶格位向也是完全一致的。
3.金属结晶时的冷却速度愈慢，过冷度愈小，金属的实际结晶温度愈接近理论结晶温度。
4.位错是晶体中常见的缺陷，在常见的工业金属中位错密度愈小，其强度愈高.5.在金属结晶过程中,晶体成长常以树枝状方式进行的,但结晶以后一般情况下看不到树枝状晶体。
《工程材料学》习题一、解释下列名词1．淬透性与淬硬性; 2．相与组织; 3．组织应力与热应力；4．过热与过烧； 5. 回火脆性与回火稳定性 6. 马氏体与回火马氏体7. 实际晶粒度与本质晶粒度 8.化学热处理与表面热处理淬透性：钢在淬火时获得的淬硬层深度称为钢的淬透性，其高低用规定条件下的淬硬层深度来表示淬硬性：指钢淬火后所能达到的最高硬度，即硬化能力相：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：又叫耐回火性，即淬火钢在回炎过程中抵抗硬度下降的能力。
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。
本质晶粒度：钢在加热时奥氏体晶粒的长大倾向称为本质晶粒度实际晶粒度：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。
二、判断题1. （）合金的基本相包括固溶体、金属化合物和这两者的机械混合物。
错。
根据结构特点不同，可将合金中相公为固溶体和金属化合物两类。
2. （）实际金属是由许多位向不同的小晶粒组成的。
对。
3. （）为调整硬度，便于机械加工，低碳钢，中碳钢和低碳合金钢在锻造后都应采用正火处理。
机械工程材料课程考试复习题及参考答案一、判断题（１）：1.奥氏体与渗碳体均为面心立方晶格。
×]2.Ｆ与Ｐ是亚共析钢中室温时的主要组成相。
× ]3.金属的加工硬化是指金属在塑性变形后强度.硬度提高，塑性.韧性下降的现象。
[√ ]4.钢淬火时的冷却速度越快，马氏体的硬度越高。
5.合金中，一个晶粒内的成分不均匀现象称枝晶偏析。
√ ]6.一种合金的室温组织为α+βⅡ+（α+β），它由三相组成。
7.当把亚共析钢加热到Ac1和Ac3之间的温度时，将获得由铁素体和奥氏体构成的两相组织，在平衡条件下，其中奥氏体的碳含量总是大于钢的碳含量。
√ ]8.在铁碳合金平衡结晶过程中只有成分为4.3%C 的铁碳合金才能发生共晶反应。
[9.20钢比T12钢的碳含量要高。
10.再结晶能够消除加工硬化效果，是一种软化过程。
√ ] 11.过共析钢中，网状渗碳体的存在使钢的硬度和塑性均上升。
12.正火是将钢件加热至完全奥氏体化后空冷的热处理工艺 。
√ ] 13.65Mn 是合金调质结构钢。
14.回火索氏体的性能明显优于奥氏体等温冷却直接所得到的片层状索氏体的性能。
[√ ] 15.T10A 和60 号钢均属于高碳钢。
16.晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。
√ ] 17.位错是实际金属晶体的一种面缺陷。
18.体心立方晶格的致密度为 74%。
19.塑性变形指的是外载荷撤销后变形不能恢复的变形。
√ ] 20.当过冷度较大时，纯金属晶体主要以平面状方式长大。
21.室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越好。
√ ] 22.一般来说，钢的强度高于铸铁的强度。
√ ] 23.65Mn 的淬透性比65 号钢的淬透性差。
24.从C 曲线中分析可知，共析钢的过冷奥氏体在A 1-550℃的范围内发生贝氏体转变。
[ ]25.共析反应就是在某一温度时，从一种固相中同时结晶析出两种不同的固相。
[√ ] 26.包晶偏析可以通过回火的热处理方法消除。
性能㈠使用性能1、力学性能⑴刚度：材料抵抗弹性变形的能力。
指标为弹性模量：E= /⑵强度：材料抵抗变形和破坏的能力。
指标：抗拉强度 b—材料断裂前承受的最大应力。
屈服强度 s—材料产生微量塑性变形时的应力。
条件屈服强度 0.2—残余塑变为0.2%时的应力。
疲劳强度 -1—无数次交变应力作用下不发生破坏的最大应力。
⑶塑性：材料断裂前承受最大塑性变形的能力。
指标为 、 。
⑷硬度：材料抵抗局部塑性变形的能力。
指标为HB、HRC、HV。
⑸冲击韧性：材料抵抗冲击破坏的能力。
指标为αk.材料的使用温度应在冷脆转变温度以上。
⑹断裂韧性：材料抵抗内部裂纹扩展的能力。
指标为K1C。
2、化学性能⑴耐蚀性：材料在介质中抵抗腐蚀的能力。
⑵抗氧化性：材料在高温下抵抗氧化作用的能力。
3、耐磨性：材料抵抗磨损的能力。
㈡工艺性能1、铸造性能：液态金属的流动性、填充性、收缩率、偏析倾向。
2、锻造性能：成型性与变形抗力。
3、切削性能：对刀具的磨损、断屑能力及导热性.4、焊接性能：产生焊接缺陷的倾向。
5、热处理性能：淬透性、耐回火性、二次硬化、回火脆性。
晶体结构㈠纯金属的晶体结构1、理想金属⑴晶体：原子呈规则排列的固体。
晶格：表示原子排列规律的空间格架。
晶胞：晶格中代表原子排列规律的最小几何单元。
⑶立方晶系的晶面指数和晶向指数①晶面指数：晶面三坐标截距值倒数取整加（）②晶向指数：晶向上任一点坐标值取整加[ ]立方晶系常见的晶面和晶向⑷晶面族与晶向族指数不同但原子排列完全相同的晶面或晶向。
⑸密排面和密排方向——同滑移面与滑移方向在立方晶系中，指数相同的晶面与晶向相互垂直。
⑴多晶体结构：由多晶粒组成的晶体结构。
晶粒：组成金属的方位不同、外形不规则的小晶体.晶界：晶粒之间的交界面。
⑵晶体缺陷—晶格不完整的部位空位：晶格中的空结点。
间隙原子：挤进晶格间隙中的原子。
置换原子：取代原来原子位置的外来原子。
②线缺陷——位错晶格中一部分晶体相对另一部分晶体沿某一晶面发生局部滑移，滑移面上滑移区与未滑移区的交接线。
《机械工程材料》复习内容第一章金属材料的性能21. 简述低碳钢在拉伸试验中拉伸至断裂时要经过几个阶段？答：要经过弹性变形、屈服、变形强化、颈缩与断裂四个阶段。
22. 金属的力学性能主要有哪些？答：主要有强度、硬度、塑性、韧性和疲劳强度等。
23. 何谓强度？答：强度是指材料在载荷作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。
24. 何谓韧性？答：韧性是指材料在断裂前吸收变形能量的能力。
25. 何谓应力？答：单位面积上的内力称为应力。
26. 何谓循环应力？答：循环应力是指力的大小、方向随时间发生周期性变化的一类应力。
27. 金属的工艺性能有哪些？答：有铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能和切削加工性能等。
28. 常用硬度的测试方法有哪些？答：有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。
29. 何谓应变？答：是指由外力所引起的物体原始尺寸或形状的相对变化。
30. 强度指标主要有哪些？答：主要有屈服点、规定残余伸长应力、抗拉强度等。
第二章材料的结构50. 常见的晶格类型有哪些？答：有体立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。
51. 晶体缺陷主要有哪些？答：主要有点缺陷、面缺陷、线缺陷。
52. 合金的晶体结构有哪些？答：有固溶体、金属化合物、混合物。
53. 何谓组元？答：组成合金最基本的、独立的单元（元素或稳定化合物）称为组元。
54. 何谓固溶体？答：在固态下，合金的组元相互溶解而形成的均匀固相，称为固溶体。
55. 何谓合金？答：由两个或两个以上的组元所形成的固溶体、金属化合物和混合物称为合金。
56. 何谓结构？答：原子的排列位置和空间分布称为结构。
答：材料在各个方向上的力学性能和物理性能指标呈现差异的特性称为各向异性。
58. 何谓各向同性？答：材料在各个方向上的力学性能和物理性能指标相同的特性称为各向同性。
59. 点缺陷存在的意义？答：点缺陷的存在，提高了材料的强度和硬度，降低了材料的塑性和韧性。
60. 金属化合物的一般特点是什么？答：金属化合物的一般特点是熔点高、硬度高、脆性大。
