《机械工程材料(第4版)》第1章

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 )。

“工程材料基础”课程教学大纲英文名称：Fundamentals of Engineering Materials课程编号：MATL300102（10位）学时：52 （理论学时：44 实验学时：8 上机学时：课外学时：（课外学时不计入总学时））学分：3适用对象：本科生先修课程：大学物理、材料力学使用教材及参考书：[1] 沈莲，范群成，王红洁.《机械工程材料》.北京：机械工业出版社，2007.[2] 席生岐等。

《工程材料基础实验指导书》.西安：西安交通大学出版社.2014[3] 朱张校等。

《工程材料》.北京：清华大学出版社.2009一、课程性质和目的（100字左右）性质：专业基础课目的：为机械、能动、航天、化工等学院本科生讲解材料的基础理论和工程应用，使学生了解材料的成分-组织-结构-性能的内在关系，培养学生根据零构件设计的性能指标选择合适材料，做到“知材、懂材”并能合理使用材料。

二、课程内容简介（200字左右）工程材料基础是面向机类、近机类及口腔医学专业开设的材料基础理论课程。

课程主要向学生讲授典型零件的失效方式及抗力指标、金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料、功能材料的基本知识，使学生掌握材料成分-工艺-组织-性能的内在关系，掌握工程材料实际应用的原则，培养学生“知理论、懂性能、会选材”的基本能力和素质。

课程实验主要包括金相试样制备和显微镜使用、铁碳合金组织的观察与分析、碳钢热处理与性能综合实验。

一、教学基本要求(1) 了解机械零构件的常见失效方式及其对性能指标的要求。

(2) 掌握碳钢、铸铁、合金钢、有色金属的成分、组织、热处理、性能特点及工程应用的基本知识。

(3) 掌握陶瓷材料、高分子材料、复合材料、功能材料的成分、组织、性能特点及常用材料的种类和用途。

(4) 学生具有根据零构件的服役条件、失效方式和性能要求选择材料及编写冷热加工工艺路线的基本能力。

(5) 了解新材料、新工艺的基本概况及发展趋势。

《工程材料基础》课后测试试卷《工程材料基础》课后测试试卷第八章一、单项选择题1、下列材料中，最适合制造汽车火花塞绝缘体的是（）A. Al2O3B. 聚苯乙烯C. 聚丙烯D. 饱和聚酯答案：A解题过程：需要在高温下工作，选择陶瓷材料。

2、下列材料中，蠕变抗力最高的是（）A. 金属B. 有机高分子C. 陶瓷D.热塑性玻璃钢答案：C解题过程：陶瓷高温性能好，蠕变抗力高。

3、下列材料中，韧性最好的是（）A. 金属B. 有机高分子C. 陶瓷D.热塑性玻璃钢答案：A解题过程：略。

4、硬质合金材料一般情况下被归结为（）A. 金属材料B. 陶瓷材料C. 高分子材料D. 复合材料答案：B解题过程：硬质合金是金属陶瓷的一种。

5、一般陶瓷材料的硬度都很高，其原因是（）A. 存在玻璃相B. 烧结温度高C. 结合键强D. 有适量气孔答案：C解题过程：略。

6、下列材料中弹性模量最小的是（）A. 陶瓷B. 金属C. 复合材料D.高分子答案：D解题过程：高分子材料结合力弱，弹性模量小。

7、下列哪一项是决定陶瓷材料性能的主要组织（）A.玻璃相B. 晶相C.气孔答案：B解题过程：晶相是陶瓷材料的主要组成相，对陶瓷性能起决定性作用。

8、氧化铝陶瓷的结合键是（）A. 共价键B. 离子键C. 金属键D. 分子键答案：B解题过程：略。

9、碳化硅陶瓷的主要结合键是（）A. 共价键B. 离子键C. 金属键D. 分子键答案：A解题过程：略。

10、下列材料中，高温强度最好的是（）A. 金属B. 有机高分子C. 陶瓷D. 热塑性玻璃钢答案：C解题过程：略。

11、下列抗氧化性能最好的陶瓷是（）A. 硼化物陶瓷B.氮化物陶瓷C.氧化物陶瓷D.碳化物陶瓷答案：C解题过程：略。

12、陶瓷材料基体中晶粒愈细，陶瓷的强度（）A. 越高B. 越低C.不确定答案：A解题过程：陶瓷中也存在细晶强化的现象。

《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 。

《工程材料基础》课后测试试卷《工程材料基础》课后测试试卷第六、七章一、单项选择题1、下列材料中，适合作盛放氢氟酸容器的是（）A. 聚四氟乙烯B.1Cr17C. 1Cr18Ni9D.玻璃钢答案：A解题过程：聚四氟乙烯不受任何化学试剂的侵蚀，有“塑料王”之称。

2、下列材料中，适合作汽车轮胎的是（）A. 顺丁橡胶B. 硅橡胶C. 氟橡胶D.丁腈橡胶答案：A解题过程：顺丁橡胶主要用于制造轮胎。

3、汽车油刹车制动软管应选用（）A. 铝合金管B. 塑料C. 热塑性玻璃钢D. 丁腈橡胶答案：D解题过程：丁腈橡胶主要用于制作耐油制品。

4、制造内燃机曲轴轴瓦内衬的合适材料是（）A. ZSnSb4Cu4B. HT200C. GCr15D. 20钢答案：A解题过程：应知道滑动轴承材料的牌号规律。

5、耐腐蚀性能最好的工程塑料是（）A. 聚砜B. 聚四氟乙烯C. 聚甲醛D. 聚碳酸脂答案：B解题过程：略。

6、高分子材料分子主干链上原子的主要结合方式是（）A. 共价键B. 二次键C. 金属键D. 离子键答案：A解题过程：链与链之间的结合方式为二次键。

7、制造滑动轴承的合适材料是（）A. GCr15B. HT200C. ZCuSn5Pb5Zn5D. Cr12MoV答案：C解题过程：略。

8、典型的铝合金相图中的恒温转变是（）A.匀晶转变B.共析转变C.共晶转变D.包晶转变答案：C解题过程：应熟悉典型的铝合金相图。

9、下列哪个属于热固性塑料（）A.尼龙B.聚碳酸酯C.环氧塑料D.氟塑料答案：C解题过程：了解常见的热塑性塑料和热固性塑料都有哪些。

10、如下金属中具有面心立方晶体结构的是（）A. AlB. α-FeC. α-TiD. β-Ti答案：A解题过程：α-Fe（BCC），α-Ti（HCP），β-Ti（BCC）。

二、判断题1、高分子化合物是由高分子链聚集而成，高分子链之间的作用力为共价力。

（）答案：N解题过程：高分子链之间的作用力为范德华力和氢键。

工程材料习题与辅导（第4版）————————清华大学出版社GAGGAGAGGAFFFFAFAF1.2 习题2.填空题同非金属相比，金属的主要特性是（良好的导电性和导热性）晶体与非晶体结构上最根本的区别是（晶体中原子（离子或分子）规则排列）。

非晶体中原子(离子或分子)无规则排列）γ_Fe的一个晶胞内的原子数为（4）线型非晶态高聚物在不同温度下的三种物理状态是（玻璃态）·(高弹态)和（粘流态）3. 选择正确答案晶体中的位错属于（c）a.体缺陷b.面缺陷c.线缺陷d.点缺陷4)固溶体的晶体结构：（a）GAGGAGAGGAFFFFAFAFa.与溶剂相同b.与溶质相同c.与溶剂，溶质都不相同d. 与溶剂，溶质都相同5)间隙相的性能特点是：（c）a. 熔点高，硬度低b.硬度高，熔点低c. 硬度高，熔点高d.硬度低，熔点低4. 综合分析题（1）在立方晶胞中画出（110），（120）晶面和[211],[120]晶向。

解：GAGGAGAGGAFFFFAFAF(2)α-Fe，Al, Cu, Ni, V, Mg, Zn各属何种晶体结构？体心立方晶格：α-Fe，V。

面心立方晶格：Al, Cu, Ni。

密排六方晶格：Mg, Zn。

已知α-Fe 的晶格常数m,试求出α-Fe的原子半径和致密常数。

解：r原子=a= 1.24（m）GAGGAGAGGAFFFFAFAF=在常温下，已知铜原子的直径d=2.55m,求铜的晶格常数。

解：r原子=a1/2 d原子= a = a(m)2.2 习题(1) 结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个过程是( 形核 )和（晶核长大）。

(2) 当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是( 增加晶核数量，或阻碍晶粒长大 )。

(3) 液态金属结晶时，结晶过程的推动力是( 能量差 )，阻力是( 表面能 )。

GAGGAGAGGAFFFFAFAFGAGGAGAGGAFFFFAFAF(4) 过冷度是指(理论结晶温度 - 开始结晶温度)，其表示符号为( T ∆ )。

第1章材料的性能一、选择题3.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.HB B.HRC C.HV D.HS4.金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（A ） A.强度 B.硬度 C.塑性 D.弹性二、填空1.金属材料的强度是指在载荷作用下其抵抗（塑性变形）或（破坏）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.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。

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（无数次交变应力循环）作用而（不发生断裂时）的最大应力值。

三、是非题1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。

是四、改正题1. 疲劳强度是表示在冲击载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。

将冲击载荷改成交变载荷2. 渗碳件经淬火处理后用HB硬度计测量表层硬度。

将HB改成HR3. 受冲击载荷作用的工件，考虑机械性能的指标主要是疲劳强度。

将疲劳强度改成冲击韧性5. 冲击韧性是指金属材料在载荷作用下抵抗破坏的能力。

将载荷改成冲击载荷五、简答题1.说明下列机械性能指标符合所表示的意思：σs、σ0.2、HRC、σ-1、σb、δ5、HBS。

σs: 屈服强度σ0.2：条件屈服强度HRC：洛氏硬度（压头为金刚石圆锥）σ-1: 疲劳极限σb: 抗拉强度σ5：l0=5d0时的伸长率（l0=5.65s01/2）HBS:布氏硬度（压头为钢球）第2章材料的结构一、选择题1. 每个体心立方晶胞中包含有（B）个原子 A.1 B.2 C.3 D.42. 每个面心立方晶胞中包含有（D）个原子 A.1 B.2 C.3 D.43. 属于面心立方晶格的金属有（C） A.α-Fe,铜B.α-Fe,钒 C.γ-Fe,铜 D.γ-Fe,钒4. 属于体心立方晶格的金属有（B） A.α-Fe,铝B.α-Fe,铬 C.γ-Fe,铝 D.γ-Fe,铬6. 在立方晶系中,指数相同的晶面和晶向(B)A.相互平行B.相互垂直C.相互重叠D.毫无关联二、是非题1. 金属或合金中,凡成分相同、结构相同，并与其他部分有界面分开的均匀组成部分称为相。

机械工程材料课后习题参考答案1-1、可否通过增加零件尺寸来提高其弹性模量。

解：不能，弹性模量的大小主要取决于材料的本性，除随温度升高而逐渐降低外，其他强化材料的手段如热处理、冷热加工、合金化等对弹性模量的影响很小。

所以不能通过增大尺寸来提高弹性模量。

1-2、工程上的伸长率与选取的样品长度有关，为什么？解：伸长率等于，当试样(d)不变时，增加，则伸长率δ下降，只有当/为常数时，不同材料的伸长率才有可比性。

所以伸长率与样品长度有关。

1-3、和两者有什么关系？在什么情况下两者相等？解：为应力强度因子，为平面应变断裂韧度，为的一个临界值，当增加到一定值时，裂纹便失稳扩展，材料发生断裂，此时，两者相等。

1-4、如何用材料的应力-应变曲线判断材料的韧性？解：所谓材料的韧性是指材料从变形到断裂整个过程所吸收的能量，即拉伸曲线（应力-应变曲线）与横坐标所包围的面积。

2-1、从原子结构上说明晶体与非晶体的区别。

解：原子在三维空间呈现规则排列的固体称为晶体，而原子在空间呈无序排列的固体称为非晶体。

晶体长程有序，非晶体短程有序。

2-2、立方晶系中指数相同的晶面和晶向有什么关系？解：相互垂直。

2-4、合金一定是单相的吗？固溶体一定是单相的吗？解：合金不一定是单相的，也可以由多相组成，固溶体一定是单相的。

3-1、说明在液体结晶的过程中晶胚和晶核的关系。

解：在业态经书中存在许多有序排列飞小原子团，这些小原子团或大或小，时聚时散，称为晶胚。

在以上，由于液相自由能低，晶胚不会长大，而当液态金属冷却到以下后，经过孕育期，达到一定尺寸的晶胚将开始长大，这些能够连续长大的晶胚称为晶核。

3-2、固态非晶合金的晶化过程是否属于同素异构转变？为什么？解：不属于。

同素异构是物质在固态下的晶格类型随温度变化而发生变化，而不是晶化过程。

3-3、根据匀晶转变相图分析产生枝晶偏析的原因。

解：①枝晶偏析：在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内，成分不均匀的现象叫做枝晶偏析。