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“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。
机械工程材料课后习题答案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 课后习题答案大连理工版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。
机械工程材料智慧树知到课后章节答案2023年下湖南工学院绪论单元测试1.对于铜器件制备过程而言，它的前世是（）。
A:铜矿石 B:铜合金材料 C:铜器 D:熔炼工艺答案:铜矿石;铜合金材料;熔炼工艺2.不同成分的合金晶体结构一定不同。
A:错 B:对答案:错3.合金成分相同，晶体结构一定相同。
A:错 B:对答案:错4.纯铁的多晶型性表示纯铁可能在（）和（）晶体结构之间变化。
A:面心立方γ-Fe B:体心立方α-Fe C:液态 D:气态答案:面心立方γ-Fe;体心立方α-Fe5.纯铁温度从高到低，由液态依次析出δ-Fe、γ-Fe和α-Fe这一过程称为多晶型性转变。
A:对 B:错答案:错6.铜的晶体结构是（）。
A:面心立方 B:密排六方 C:复杂立方 D:体心立方答案:面心立方7.材料的微观结构有（）等多种形式。
A:显微组织 B:原子结构 C:原子键合 D:原子排列答案:显微组织;原子结构;原子键合;原子排列8.下列属于青铜的合金代号是（）。
A:Cu-Al B:Cu-Zn C:Cu D:Cu-Ni 答案:Cu-Al9.《考工记》中“金有六齐”主要说明六种用途不同的铜器的成分是不同的。
A:对 B:错答案:对10.材料发展的几个阶段分别是（）。
A:智能型材料 B:合成材料 C:传统材料 D:设计型材料答案:智能型材料;合成材料;传统材料;设计型材料1.常见的工程材料的力学性能有（）A:冲击试验 B:硬度试验 C:拉伸试验 D:疲劳试验答案:冲击试验;硬度试验;拉伸试验;疲劳试验2.根据导电能力的强弱，材料通常可分为（）A:导体 B:超导体 C:半导体 D:绝缘体答案:导体;超导体;半导体;绝缘体3.常见的硬度指标有（）A:表面硬度 B:布氏硬度 C:维氏硬度 D:洛氏硬度答案:布氏硬度;维氏硬度;洛氏硬度4.材料的延伸率可以用（）来表征A:截面变化 B:长度变化 C:韧性变化 D:强度变化答案:截面变化;长度变化5.常见的载荷形式有（）？A:压缩 B:拉伸 C:剪切 D:弯曲E:扭转答案:压缩;拉伸;剪切;弯曲;扭转6.工艺性能是指材料在加工过程中所表现的性能，包括下列的（）A:切削及机加工性能 B:热处理 C:铸造 D:锻压答案:切削及机加工性能;铸造;锻压7.低碳钢的锻压性比高碳钢的锻压性好A:错 B:对答案:对8.材料剧烈磨损阶段磨损量急剧增加，最后磨损失效A:对 B:错答案:对9.影响摩擦磨损的因素有哪些A:材料表面粗糙度 B:零件尺寸设计 C:材料 D:润滑剂的选择答案:材料表面粗糙度;材料;润滑剂的选择10.材料的（）越好，则可锻性越好。
《机械工程材料》习题参考答案刘祖其主编内容简介习题答案是根据刘祖其主编的《机械工程材料》综合练习题的习题编写的答案，答案覆盖全书各章节主要的知识点和基本的教学要求，题型种类多，应用部分章节的习题数量较多，没有难题和怪题，便于学生考前复习，也便于读者自学，还便于教师根据教学要求进行组卷。
习题答案不是唯一标准，但可供教学和学习参考用。
刘祖其2011.11第1章机械工程材料的性能参考答案一、名词解释1．答：是指材料在外力的作用下所显示的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力应变关系的性能，主要包括弹性、强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等。
2．答：是指金属材料在密度、熔点、导热性、导电性、磁性、热膨胀性及热力等物理因素作用下，其所表现出的性能或固有的属性。
3．答：是指金属材料由固态向液态并有一定潜热吸收或放出时的转变温度。
4. 答：同一温度下单位体积物质的质量称为密度(g／cm3或kg／m3)，与水密度之比叫相对密度。
5.答：是指金属在室温或高温时抵抗各种介质的化学侵蚀能力。
主要的化学性能有耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性等。
6.答：是指金属材料要制成机械零件的过程中，所要采用某种加工方法制成成品的难易程度。
7.答：是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。
8.答：是指材料在拉伸试验过程中, 拉伸力不增加(保持恒定) 仍然能继续伸长(变形)时的应力。
屈服点用符号σ0..2表示，单位为N/mm2或MPa。
9.答：抗拉强度是指材料被拉断前所能承受的最大拉应力，用符号σb表示，单位为N/mm2或MPa。
10.答：是指金属在断裂前发生不可逆永久变形的能力。
11.答：是指材料被拉断后，标距的伸长量与原始标距的百分比，用符号δ表示。
12.答：金属材料在磁场中被磁化而呈现磁性强弱的性能称为磁性或导磁性,通常用磁导率μ来表示。
13.答：是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形的能力，即抵抗硬物压入或划伤的能力，它是衡量金属材料软硬程度的一种性能指标。
