冲击韧性与疲劳极限(模块一)

机械工程材料基础复习+答案机械工程材料基础复习题一、填空1.绝大多数金属的晶体结构都属于(体心立方)、(面心立方)和(密排六方)三种典型的紧密结构.2.液态金属结晶时，过冷度与其冷却速度有关。

冷却速度越快，金属的实际结晶温度越低。

此时，过冷度（更大）。

3（滑移）和（孪生）是金属塑性变形的两种基本方式4.形变硬化是一种非常重要的强化手段,特别是对那些不能用(热处理)方法来进行强化的材料.通过金属的(塑性变形)可使其(强度)、(硬度)显著提高.5.球化退火是钢中球化（渗碳体）的退火过程。

它主要用于（共析）和（过共析）钢。

其目的是（降低硬度）、改善（机加工）性能，并为后续（淬火）工艺做好准备6、大小不变或变化很慢的载荷称为静载荷，在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷称为冲击载荷，大小和方向随时间发生周期性变化的载荷称为交变载荷。

7.变形一般分为弹性变形和塑性变形。

不能随着载荷的消除而消失的变形称为塑性变形。

8.填写以下机械性能指标符号：屈服点σ冲击韧性AK，疲劳极限σ-19、渗碳零件必须采用低碳钢或低碳合金钢材料。

10.铸铁是一种含碳量大于2.11%的铁碳合金。

根据石墨在铸铁中的存在和形状，铸铁可分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁。

11、灰铸铁中，由于石墨的存在降低了铸铁的力学性能，但使铸铁获得了良好的铸造性、切削加工性、耐磨性、减抗冲击性和低缺口灵敏度。

12、高分子材料是(以高分子化合物为主要组分的材料)其合成方法有(加聚)和(缩聚)两种，按应用可分为(塑料)、（橡胶），（纤维），（粘合剂），（涂层）。

13、大分子链的几何形状为(线型)、(支链型)、(体型),热塑性塑料主要是(线型)、分子链.热固性塑料主要是(体型)分子链14、陶瓷材料分(玻璃)、(陶瓷)和(玻璃陶瓷)三类,其生产过程包括(原料的制备)、(坯料的成形)、(制品的烧结)三步15、可制备高温陶瓷的化合物是(氧化物)、(碳化物)、(氮化物)、(硼化物)和(硅化物),它们的作用键主要是(共价键）和（离子键）16、yt30是(钨钴钛类合金)、其成份由(wc)、(tic)、(co)组成,可用于制作(刀具刃部).17、木材是由(纤维素)和(木质素)组成,灰口铸铁是由(钢基体)和(石墨)组成的.18.在纤维增强复合材料中，性能较好的纤维主要是（玻璃纤维），（碳纤维），（硼纤维）和（碳化硅纤维）。

第1章金属的结构与结晶一、填空：1、原子呈无序堆积状态的物体叫，原子呈有序、有规则排列的物体称为。

一般固态金属都属于。

2、在晶体中由一系列原子组成的平面，称为。

通过两个或两个以上原子中心的直线，可代表晶格空间排列的的直线，称为。

3、常见的金属晶格类型有、和三种。

铬属于晶格，铜属于晶格，锌属于晶格。

4、金属晶体结构的缺陷主要有、、、、、和等。

晶体缺陷的存在都会造成，使增大，从而使金属的提高。

5、金属的结晶是指由原子排列的转变为原子排列的过程。

6、纯金属的冷却曲线是用法测定的。

冷却曲线的纵坐标表示，横坐标表示。

7、与之差称为过冷度。

过冷度的大小与有关，越快，金属的实际结晶温度越，过冷度也就越大。

8、金属的结晶过程是由和两个基本过程组成的。

9、细化晶粒的根本途径是控制结晶时的及。

10、金属在下，随温度的改变，由转变为的现象称为同素异构转变。

二、判断：1、金属材料的力学性能差异是由其内部组织结构所决定的。

（）2、非晶体具有各向同性的特点。

（）3、体心立方晶格的原子位于立方体的八个顶角及立方体六个平面的中心。

（）4、金属的实际结晶温度均低于理论结晶温度。

（）5、金属结晶时过冷度越大，结晶后晶粒越粗。

（）6、一般说，晶粒越细小，金属材料的力学性能越好。

（）7、多晶体中各晶粒的位向是完全相同的。

（）8、单晶体具有各向异性的特点。

（）9、在任何情况下，铁及其合金都是体心立方晶格。

（）10、同素异构转变过程也遵循晶核形成与晶核长大的规律。

（）11、金属发生同素异构转变时要放出热量，转变是在恒温下进行的。

（）三、选择1、α—Fe是具有（）晶格的铁。

A、体心立方B、面心立方C、密排六方2、纯铁在1450℃时为（）晶格，在1000℃时为（）晶格，在600℃时为（）晶格。

A、体心立方B、面心立方C、密排六方3、纯铁在700℃时称为（），在1000℃时称为（），在1500℃时称为（）。

A、α—FeB、γ—FeC、δ—Fe4、γ—Fe转变为α—Fe时，纯铁体积会（）。

山东省轻工工程学校教案1-电机；2-皮带轮；3-摆臂；4-杆销；5-摆杆； 6-摆锤；7-试件；8-指示器；9-电源开关；10-指示灯图1 冲击试验结构及原理图摆锤在A 处所具有的势能为：E=GH=GL(1-COS α) (1) 冲断试样后，摆锤在C 处所具有的势能为：E 1=Gh=GL(1-COS β) (2) 势能之差E-E 1,即为冲断试样所消耗的冲击功A K :A K =E-E 1=GL(cos β-cos α) (3) 式中，G 为摆锤重力（N ）；L 为摆长（摆轴到摆锤重心的距离）（mm ）；α为冲断试样前摆锤扬起的最大角度；β为冲断试样后摆锤扬起的最大角度。

三﹑实验设备及试样1．JB-300/150手动冲击试验机，摆锤预扬角135°，冲击速度约5m/s 。

2．游标卡尺3．实验试样：若冲击试样的类型和尺寸不同，则得出的实验结βα果不能直接比较和换算。

因此，实验试样应严格控制其形状、尺寸精度及表面粗糙度。

试样缺口底部应光滑、无与缺口轴线平行的明显划痕。

四﹑实验步骤1．测量试样的几何尺寸及缺口处的横截面尺寸。

2．根据估计材料冲击韧性来选择试验机的摆锤和表盘。

3．试验前必须检查试验机是否处于正常状态，各运转部件及其紧固件必须安全可靠。

4．如下图安装试样。

使试样缺口背对刀刃，平放并挨紧在两个钳口支座上，用找正板找正，使试样缺口正好位于钳口跨距中间对正冲击刀刃。

5、进行试验。

将摆锤举起到高度为H处并锁住，然后释放摆锤，冲断试样后，待摆锤扬起到最大高度，再回落时，立即刹车，使摆锤停住。

值。

取下试样，观察断口。

试验6、记录表盘上所示的冲击功AKU完毕，将试验机复原。

7、冲击试验要特别注意人身的安全。

五﹑实验结果处理1.计算冲击韧性值αK.αK=(J/cm2) (4)式中，AKU 为U型缺口试样的冲击吸收功(J)；S为试样缺口处断面面积(cm2)。

冲击韧性值αK是反映材料抵抗冲击载荷的综合性能指标，它随着试样的绝对尺寸，缺口形状，试验温度等的变化而不同。

第一篇材料的力学性能第一章材料的弹性变形一、名词解释1、弹性变形：外力去除后，变形消失而恢复原状的变形。

P42弹性模量：表示材料对弹性变形的抗力，即材料在弹性变形范兩内，产生单位弹性应变的需应力。

P103、比例极限：是保证材料的弹性变形按正比例关系变化的最大应力。

P154、弹性极限：是材料只发生弹性变形所能承受的最大应力。

P155、弹性比功：是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力。

P156、包格申效应：是指金属材料经预先加载产生少量塑性变形（残余应变小于4%）, 而后再同向加载，规定残余伸长应力增加，反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。

P207、内耗：在加载变形过程中，被材料吸收的功称为内耗。

P21二、填空题1、金属材料的力学性能是指在载荷作用下其抵抗（变形）和（断裂）的能力。

P22、低碳钢拉伸试验的过程可以分为（弹性变形）、（塑性变形）和（断裂）三个阶段。

P2三、选择题1、表示金属材料刚度的性能指标是（B ）。

P10A比例极限B弹性模量C弹性比功2、弹簧作为广泛应用的减振或储能元件，应具有较高的（C ）<> P16A塑性B弹性模量C弹性比功D硬度3、下列材料中（C ）最适宜制作弹簧。

A 08 钢B 45 钢C 60Si:Mn C T12 钢4、下列因素中，对金属材料弹性模量影响最小的因素是（D ）。

A化学成分B键合方式C晶体结构D晶粒大小四、问答题影响金属材料弹性模量的因素有哪些？为什么说它是组织不敬感参数？答：影响金属材料弹性模量的因素有：键合方式和原子结构、晶体结构、化学成分、温度及加载方式和速度。

弹性模量是组织不敬感参数，材料的晶粒大小和热处理对弹性模量的影响很小。

因为它是原子间结合力的反映和度量。

P11第二章材料的塑性变形一、名词解释1、塑性变形：材料在外力的作用于下，产生的不能恢复的永久变形。

P242、塑性：材料在外力作用下，能产生永久变形而不断裂的能力。

P523、屈服强度：表征材料抵抗起始塑性变形或产生微量塑性变形的能力。

一、1、强度，塑性，硬度，冲击韧性，2、拉伸及压缩，扭转，弯曲；3、大；4、螺栓联接、双头螺柱联接；5、平键、半圆键，花键；6、流量、压力、速度；7、直线往复、旋转；8、2、2；9、3、4 ；10、溢流；11、手柄和连接杆；12、手持式、头歉式；13、圆度、平行度；14、红丹粉、蓝油；二、1、B；2、AC；3、B；4、C；5、C；6、A；7、C；8、A；9、A；10、C；三、1、×；2、×；3、×；4、√；5、√；6、×；7、√；8、√；9、√；10、√；四、答：1、Q235AF：表示屈服强度为235MPa、磷、硫含量最高的采用沸腾方法脱氧的碳素结构钢。

QT400—18：表示最低抗拉强度为400MPa、最低延伸率为18%的球墨铸铁；35：表示平均含碳量为0.35%的优质碳素结构钢。

40Mn：表示平均含碳量为0.40%、含锰量为0.7%～1.2%的优质碳素结构钢。

HT200：表示最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁；2、深沟球轴承，轻窄系列，轴承内径为60mm；细牙，公称直径为10，螺距为1，右旋，公差带代号为5g6g，旋合长度为短形；五、1、为了保证从动轴的转速保持不变，通常是将万向联轴节成对使用，并使中间轴的两个叉子位于同一平面内，且中间轴与主动轴的夹角和从动轴的夹角相等，主动轴的转速与从动轴的转速可保持恒等。

在汽车等机械中一般都是用双万向联轴器来传递相交轴之间的转动。

2、定向离合器也有多种形式，应用较广的是滚柱式定向离合器，主要由星轮1、外圈2、滚柱3和弹簧顶杆4组成。

弹簧顶杆4的作用是将滚柱压向星轮的楔形槽内，与星轮、外圈相接触。

星轮及外圈均可作为主动件它的工作原理是：当星轮为主动件并作顺时针旋转时，滚柱受磨擦力的作用于被楔紧在槽内，因而带动外圈一起转动，这时离合器处于接合状态；当星轮反转时，滚柱受磨擦力的作用，被子推到楔槽较宽的部分，这时离合器处于分离状态，防止了从动件的逆转，从而实现单向传动。

一、填空题（）1。

机械零件在工作条件下可能受到力学负荷、热负荷和环境介质三种负荷的作用。

2.金属塑性的指标主要有延伸率和断面收缩率两种.3。

金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗变形或断裂的能力。

4。

刚度是指材料在外力作用下抵抗弹性变形的能力。

5.强度是指材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力.6。

常用测定硬度的方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度测试法.7。

材料按化学成分分为金属材料、高分子材料、陶瓷材料和复合材料四大类。

8。

金属材料的加工工艺性能包括铸造性、可锻性、可焊性、切削加工性和热处理工艺性。

9。

常见的晶体结构有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格三种.10。

晶体缺陷按其几何特征可分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三种。

11。

固溶体的晶体结构与溶剂晶体结构相同。

12。

当合金溶液凝固后，由于组元间的相互作用不同,可形成固溶体和金属化合物两种形式。

13。

铁从高温液态向室温冷却时发生的变化: . 14。

珠光体是铁素体相与渗碳体混合在一起形成的机械混合物。

15. 碳溶解在α—Fe中所形成的间隙固溶体称为铁素体.16。

在Fe—Fe3C相图中，共晶点的含碳量为4。

3% ,共析点的含碳量为0.77％17。

低温莱氏体是珠光体和渗碳体组成的机械混合物.18。

金属结晶的过程包括晶核形成和晶粒长大两个过程。

19。

晶核的形成包括自发形核和非自发形核两种形式.20。

晶核的长大包括枝晶长大和平面长大两种形式。

21.金属铸锭的宏观组织是由三个晶区组成，由外向内分别是细等轴晶离区、柱状晶粒区和中心等轴晶粒区。

22。

.铸锭的缺陷包括缩孔与缩松、气孔、非金属夹杂物和成分偏析。

23。

焊缝的组织是金属组织.24。

焊接接头是由焊缝和热影响区构成。

25.冷变形后金属在加热中，随温度的升高或加热时间的延长，其组织和性能一般经历回复、再结晶和晶粒长大三个阶段的变化。

26。

.细化晶粒的方法包括增大过冷度、加入形核剂和机械方法.二、名词解释）1。

1.工程材料力学性能：强度、硬度、刚度、塑性、粘弹性、断裂韧性、冲击韧性、疲劳极限。

2. s:屈服强度。

0.2：试件标距范围内产生0.2%塑性变形时的应力值作为该材料的屈服强度。

ｂ：抗拉强度。

比强度：ｂ／ｐ．比刚度：Ｅ／ｐ．3.工程材料理化性能：密度、熔点、热膨胀性、导电性、导热性、磁学性能、光学性能、抗腐蚀性、耐磨性。

4.金属材料加工工艺性：铸造性、可锻性、可焊性、切削加工性、热处理工艺性。

5.晶体结构有3种：⑴体心立方：－Fe、Cr、V⑵面心立方：－Fe、Al、Cu、Ni⑶密排六方：Mg。

6.材料原子排列缺陷：空位；位错；晶界。

几何特征：排列不规律、形成以塌移区、排列不规律并且存在缺陷。

7.过冷：液态金属冷却至理论结晶温度时并不能立即开始结晶，而必须冷却至T。

以下某温度T1才开始结晶的现象。

过冷度：T。

-T1.金属结晶必须存在过冷度。

8.影响晶粒大小因素：形核率、长大速度。

9.晶粒细化方法：增大过冷度、加入形核剂、机械方法。

10.晶粒大小对机械性能影响：相同材料相同变形条件下晶粒越细晶界数就越多，晶界对塑性变形抗力越大，同时晶粒的变形越均匀，致使强度、硬度越高，塑性、韧性越好。

11.铸锭组织：表面细等轴晶区、柱状晶区、中心等轴晶区。

12.铸锭缺陷：缩孔与缩松、气孔、非金属夹杂物、成分偏析。

13.加工硬化：金属在塑性变形过程中，随着变形程度增加，强度、硬度上升，塑性韧性下降的现象。

影响：加大了金属进一步变形的抗力，甚至使金属开裂，对压力加工产生不利影响。

14.奥氏体形成：A形核、Ａ长大、残余Ｆｅ３Ｃ溶解、A均匀化。

15.钢材冷却方式：（1）将奥氏体急冷到A1以下某一温度进行等温转变，再冷却到室温。

（2）将奥氏体在连续冷却条件下进行转变。

16.预先热处理目的：改善毛坯或半成品的组织性能，为最终热处理及其它终加工处理做好组织准备。

种类：退火、正火、调质。

调质：淬火+高温回火。

17.最终热处理目的：为了大幅度提高钢材性能，获得最大程度的硬化。