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《机械工程材料》机械工业出版社第版内容总结《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=εA F / ，即EA=F/ε 纯剪切时：G=τ/γ=γτAF / ，即GA=F τ/γ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=21σe εe=E 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 ψδ、越大，材料塑性越好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。
南华大学机械工程材料考试真题+习题集答案《机械工程材料》试题一、名词解释：3×5＝１５分⒈调质:对钢材作淬火+高温回火处理，称为调质处理。
⒉碳素钢:含碳量≤2.11%的铁碳合金。
⒊SPCD:表示冲压用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国08Al （13237）优质碳素结构钢。
二、填空题：1０×2＝２0分⒈按腐蚀过程特点，金属腐蚀可分为化学腐蚀_和电化学腐蚀___。
2．常用力学性能判据有_强度____、__韧性_、_延展性_和_弹性模量_。
3.钢中的＿硫＿＿元素引起热脆，＿磷＿＿元素引起冷脆，＿氢＿＿元素引起白点，＿氮＿＿元素引起兰脆。
4.铝合金的强化除了热处理强化外，还可以进行＿固溶时效＿强化。
5.钢在加热过程中产生的过热缺陷可以通过＿＿＿回火＿＿＿热处理来消除。
6．常用的高分子材料有_塑料_、_橡胶__和_合成纤维__。
7．铸造铝合金分为_铝铜合金_、_铝镁合金_、_铝硅合金_和_铝锌合金。
8．合金工具钢是指用于制造各种__刃具___、__模具__和__量具_用钢的总合。
9．材料渗碳的目的是为了得到__较高的零件表层硬度与耐磨性_。
10．45钢按用途分类属于___碳素结构钢_______。
三、判断题：1０×2＝２0分1.( ×)钢的淬透性主要取决于冷却速度。
2. ( √)实际的金属晶体都呈各向异性。
3. ( ×)加工硬化、固溶强化均使材料强度、硬度显著提高，塑性、韧性明显降低，故可认为它们有相同的强化机理。
4. ( √)金属材料、陶瓷材料和高分子材料的本质区别在于它们的化学键不同。
5. ( √)材料的强度、硬度越高，其塑性、韧性越差。
6. ( √)调质和正火两种热处理工艺所获得的组织分别为回火索氏体和索氏体，它们的区别在于碳化物的形态差异。
7. (×)铝合金人工时效比自然时效所获得的硬度高，且效率也高，因此多数情况下采用人工时效。
8．( ×)硬质合金可用做刀具材料，模具材料和量具材料。
第一节机械零件的失效形式第二节选材的基本原则
第三节热处理方案的选择及热处理技术的标注第四节预防和控制热处理变形的方法及措施第五节
典型零件选材与工艺分析
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失效分析是机械产品设计、制造的依据；
1943年美国T-2油轮发生断裂
形的情况下突然发生的脆性断裂往往会造成灾难性事故
形的情况下突然发生的脆性断裂，往往会造成灾难性事故。
防止脆断的方法：准确分析零件所受应
防止脆断的方法
力及应力集中的情况，选择满足强度要
求并具有定塑性和韧性的材料
求并具有一定塑性和韧性的材料。
断口分析：是断裂失效分析的核心，同
时又是断裂失效分析的向导，指引断裂
时又是断裂失效分析的向导指引断裂
失效分析少走弯路。
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2）初始成本↓，质量↓，附加成本↑。
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组织要求等。
C620车床主轴及热处理技术条件
建议加厚槽底
开工艺孔危险截面
攻丝凸轮及其变形情况
开艺孔
合理安排孔洞位置变不通孔为通孔
采用封闭结构采用对称结构弹簧卡头
镗杆截面
磨床顶尖45钢齿轮
汽车变速箱齿轮
3. 机床齿轮
轴的失效形式：
直升飞机螺旋桨驱动齿轮轴扭断
⑴车床主轴
C620车床主轴简图
e)时效:消除磨削应力，稳定组织及尺寸，满足精度要求；
内燃机曲轴
175A型柴油机曲轴简图
热锻模机床床身手术等
5CrNiMo热锻模、机床床身、手术刀等。
刃具材
刃具选材。
第三章 金属的塑性变形与再结晶三、填空题 1、 滑移、孪生；滑移 2、 原子密度最大 3、 {110}、6、<111>、2、12； {111}、4、<110>、3、12；面心立方、滑移方向对塑性变形的作用比滑移面更大些 4、 λφστcos cos s k =、小、软5、 晶界、相邻晶粒、高6、 增大、增加、下降、中间退火7、 变形织构8、 回复、再结晶、晶粒长大9、 回复、250～300 10、去应力退火11、中间、消除加工硬化12、再结晶温度、在再结晶温度以下、在再结晶温度以上 13、偏析、杂质、夹杂物、热加工纤维组织（流线） 14、大四、选择题1、C2、B3、A4、B5、B6、C7、B8、C9、B 10、A11、C 12、A 13、B 14、A C五、判断题1、√2、×3、×4、×5、√6、×7、×8、×9、× 10、√11、√ 12、× 13、× 14、√ 15、√ 16、×第四章 合金的相结构与二元合金相图三、填空题1、 固溶体、金属化合物2、 溶剂、溶质、溶剂3、 溶质、溶剂、间隙固溶体、置换固溶体4、 提高、增强、降低5、 正常价化合物、电子化合物、间隙化合物6、 平衡、状态、平衡7、 合金、相界(液相和固相)8、 差、树枝、差、多、少9、 晶体结构10、三、水平11、复相组织、数量、形态、大小12、共晶、包晶、共析13、固溶强化、晶界强化、形变强化14、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ四、选择题1、B2、C3、A4、A B5、A6、C7、A8、B9、A五、判断题1、×2、√3、×4、√5、×6、√7、×8、×9、√10、×11、×12、×13、×第五章铁碳合金三、填空题1、δ-Fe、γ-Fe、α-Fe、体心立方、面心立方、体心立方2、F、Fe3C、23、五、L、δ、A、F、Fe3C4、三，HJB、ECF、PSK、包晶转变、共晶转变、共析转变5、<0.0218%、F+ Fe3CⅢ6、4.3%、40.4％、47.8％、11.8％7、0.471％8、A、热塑、塑性9、共晶、莱氏体、铸造10、88.78％、11.22％11、1.3％12、PSK、GS、ES13、碳、α-Fe、体心14、Fe3CⅡ、珠光体（P）15、铁素体、珠光体16、Mn、Si、S、P、O、H、N；P，S；P，S17、杂质P、S含量18、<0.25%、0.25～0.6％、>0.6%四、选择题1、A2、C3、B4、C5、A6、C7、C8、B9、B 10、B 11、A 12、C 13、C 14、C五、判断题1、√2、√3、√4、×5、×6、√7、√8、×9、×10、×11、√12、×13、×14、√第六章钢的热处理三、填空题1、加热、保温、冷却、内部组织结构2、扩散、扩散3、Ac1、Ac3、Accm；Ar1、Ar3、Arcm4、加热条件、原始组织、碳含量、合金元素5、快、高、长6、10、1、10、1～4、5～107、铁素体、渗碳体、片层厚度的不同8、稍低、好1、奥氏体成分、奥氏体化条件10、扩散型、半扩散型、非扩散型11、板条状、较低、高密度位错；针状、较高、孪晶12、铁素体条间、铁素体针内、好13、过冷奥氏体等温转变的温度、时间和转变量三者之间的关系、TTT；冷却速度与过冷奥氏体转变产物及其转变量之间的关系图14、晶格、成分、过饱和固溶体15、低、多16、晶格畸变程度的大小、含碳量增加17、水、油18、获得全部马氏体组织的最小冷却速度、好19、钢的含碳量；钢的化学成分、奥氏体化条件20、低温、尺寸稳定化（时效）、消除应力及稳定尺寸21、等温22、Ac3、Accm、在空气中23、M+F、偏低24、正火、球化退火、再结晶退火；去应力定型处理（又称回火）；去应力退火25、Ac1、M+Fe3C粒＋少量Aˊ；M+大量Aˊ；粒状Fe3C、Aˊ；奥氏体化温度过高引起奥氏体晶粒长大26、钢的淬透性值、距水冷端10～15mm处硬度为HRC3627、调质/正火、回火索氏体/（索氏体+铁素体）；高频感应淬火＋低温回火、回火马氏体28、Fe3C＋P、B、B+M+ Aˊ、M+ Aˊ29、M、B+M、F+B+M、F+P30、T8、T1231、淬火＋高温回火、回火索氏体32、0.4～0.5％的中碳钢33、分解、吸附、扩散34、双介质淬火法35、过共析、共析、亚共析36、0.6～0.7、0.1～0.1537、氰化、软氮化四、选择题1、C2、B3、A4、A5、B6、C7、A8、B9、C 10、B 11、B 12、A 13、C 14、B 15、C 16、A 17、B 18、C 19、B 20、A 21、A 22、C 23、B 24、A 25、A 26、D 27、B 28、D 29、A 30、C 31、C 32、A 33、A 34、A 35、C 36、A 37、C五、判断题1、×2、×3、×4、√5、×6、×7、√8、×9、×10、√11、×12、√13、√14、×15、×16、×17、√18、×19、×20、×21、√22、√23、×24、√25、×26、×27、√28、√29、×30、√31、×32、×。
第一节 概述 第二节 合金元素在钢中的作用 第三节 合金结构钢 第四节 轴承钢 第五节 合金工具钢 第六节 不锈耐蚀钢和耐热钢 第七节 粉末冶金材料 1一、合金钢的概念 为了提高钢的性能（力学、工艺、物理、化学） ，在碳 钢基础上有意加入一定量合金元素，这类钢就称为合金钢。
二、钢中的合金元素 2第一节概述 三、合金钢的分类及编号方法 1、分类 (1) 按成分分类 碳钢 低碳钢 中碳钢 高碳钢 C% <0.25 0.25~0.6 >0.6 合金钢 低合金钢 中合金钢 高合金钢 Me 总量% <2.5 2.5~10 >10 (2) 按使用特性分类 3按使用特性分类 42. 编号方法 合金钢的编号能反映出该钢号的主要成分，包 括碳质量分数、合金元素及其质量分数。
编号原则：数字＋合金元素符号＋数字 ⅰ碳质量分数 ⅱ合金元素及其质量分数 如：20CrMnTi 、W18Cr4V 5数字＋合金元素符号＋数字 ¾合金结构钢: ●前面的两位数字表示钢的平均碳质量分数的万分数。
●元素符号后面的数字则表示元素平均质量分数的 百分数。
当元素质量分数小于1.50％时，编号中 只标明元素符号而不标出表示质量分数的数字。
例如：60Si2Mn 、20CrMnTi ¾铬轴承钢则属特殊， G+Cr+数字（Cr 的质量分数的千分 数），钢号前冠以专业用钢代号“G ”，不标含碳量。
例如：GCr15表示该钢Cr 的质量分数为1.5％。
2012-05-14 6 第一节概述 数字＋元素符号＋数字 ¾ 合金工具钢及不锈钢： ●前面的一位数字表示钢的平均碳质量分数的千分数。
但当钢中的碳质量分数大于或等于1.0％时，不标数字。
例 ：5CrMnMo ，1Cr18Ni9Ti ， Cr12MoV 有例外：高速工具钢W18Cr4V ， Wc 为0.7-0.8％,但不标。
● 后面数字表示方法同合金结构钢 所有合金钢的合金元素量标法相同 7 合金元素在合金钢中可能处于的三种状态： 固溶状态、化合状态及游离态。
第一节工程陶瓷（engineering ceramics engineering ceramics）第节高分子材料（高聚物polymer 第二节工程陶瓷（工程陶瓷（engineering ceramics engineering ceramics）第三节复合材料（复合材料（composites composites））2012-05-24高分子化合物的分子量一般>104。
高分子化合物有天然（松香、天燃橡胶等）的，也有人工合成（塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料等）的。
工业用高分子材料主要是人工合成的。
[ CH –CH z大分子链中重复结构单元(如聚乙烯中)称为[22]n 链节。
聚乙烯分子链2 、高分子材料的分类⑴按用途分：分塑料、橡胶、纤维、胶粘剂、涂料等。
⑵按聚合物反应类型分：加聚物和缩聚物加聚物和缩聚物。
⑶按聚合物的热行为分：热塑性聚合物和热固性聚合物⑷按主链上的化学组成分：碳链聚合物、杂链聚合物和元素有机聚合物2012-05-245T g -玻璃化温度；Tf-粘流温度线性非晶态高聚物的变形-温度曲线-玻璃化温度；T -粘流温度T g 玻璃化温度；T f 粘流温度线性非晶态高聚物的变形温度曲线表示。
线性非晶态高聚物的变形-温度曲线-玻璃化温度；T -粘流温度T g 玻璃化温度；T f 粘流温度线性非晶态高聚物的变形温度曲线表示。
线性非晶态高聚物的变形-温度曲线电器配件：热固性塑料2012-05-2411轮胎；内胎橡皮船；电线电缆包皮；管道密封圈应用：轮胎；内胎、橡皮船；电线、电缆包皮；管道、密封圈。
轮胎胶管密封圈景以粘土为原料，经成型、烧结而成的陶瓷。
德镇瓷器含较多杂质、玻璃相等，性能不高。
绝除日用陶瓷、瓷缘子器外，大量用于电器、化工、建筑、纺织等化、建筑、纺织等工业部门。
162012-05-24高耐蚀性化工用泵阀门等耐蚀材料•高耐蚀性：化工用泵、阀门等耐蚀材料。
•耐热(可使用到1950℃): 高温器皿、炉件等高温结构材料。
一、名词解释1.奥氏体：碳溶于γ-Fe中的间隙固溶体，以符号A表示。
2.回复：当加热温度不高时，冷变形金属的显微组织无明显变化，力学性能也变化不大，但残余应力显著降低，物理和化学性能部分地恢复到变形前的情况，这一阶段称为回复。
3.固溶体：溶质原子溶入固态的溶剂中，并保持溶剂晶格类型而形成的相。
4.自然时效：将铸件长时间置于室温环境下消除应力的时效处理方法。
5.加工硬化：随着冷变形程度的增加，金属材料所有强度和硬度指标都有所提高，但塑性、韧性有所下降的现象。
6.固溶强化：通过溶入溶质元素形成固溶体，使金属材料的强度、硬度升高的现象。
7.细晶强化：通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法称为细晶强化。
8.过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差△T。
△T=T0-Tn.9.淬硬性：指钢在正常淬火条件下其马氏体所能达到的最高硬度。
10.淬透性：指钢在淬火时能获得淬硬深度的能力。
二、填空题1.石墨为片状的灰口铸铁为普通灰铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁为可锻铸铁，石墨为球状的灰口铸铁为球墨铸铁。
其中，球墨铸铁的韧性最高，因而可以锻造。
（片普团可锻球墨韧最高）2.工程中常用的特殊性能钢有不锈钢、耐磨钢、耐热钢等。
（特不耐磨热）3.金属的断裂形式有延性断裂和脆性断裂两种。
（脆延断）4.金属元素在钢中形成的碳化物可分为合金渗碳体、特殊碳化物两类。
5.常见的金属晶体结构有体心立方晶核、面心立方晶格和密排立方晶格三种。
（体面心密排）6.常用的回火方法有低温回火、中温回火和高温回火。
7.影响石墨化的主要因素有化学成分和冷却速度。
8.马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，其形态主要有板状马氏体、针状马氏体。
其中，高碳针状马氏体硬度高、塑性差。
9.共析钢过冷奥氏体等温转变曲线三个转变区的转变产物是奥氏体、珠光体、共析渗碳体。
10.共析钢淬火形成M+A’后，在低温、中温、高温回火后的产物分别为M回+A’、T回、S回。
11.钢在加热过程中产生的过热缺陷可通过扩散退火热处理来消除。
,考试作弊将带来严重后果！华南理工大学期中考试《 材 料 力 学 》试卷 20XX A 卷1. 考前请将密封线内各项信息填写清楚； 所有答案请直接答在试卷上；．考试形式：闭卷；考试日期：2008年6月16日（每小题5分 共35分）1．如图所示是一枚被称为“孔方兄”的中国古钱币，设圆的直径为d ，挖去的正b ，若/2b d =，求该截面的弯曲截面系数。
2．已知某点处的赢利状态如图所示，60MPa τ=，100MPa σ=，弹性模量200GPa Ε=，泊松比0.25ν=，求该点处的三个主营立即最大正应变。
3．试画出低碳钢拉伸时的应力-应变曲线，划分出弹性、屈服、强化、颈缩四个阶段，并在图上标出4个极限应力鱼延伸率。
4．如图所示, 重为Q 的物块在高度H 处自由下落冲击悬臂梁的B 点。
梁的抗弯刚度EI 为常量，若Q 、EI 、l 、h 均已知，试写出B 端的转角B 。
AQ5．图示两根材料相同的简支梁，求两梁中点的挠度之比。
6. 超静定结构如图所示，所有杆件不计自重，AB 为刚性杆，试问该结构属于几次超静定，并写出变形协调方程。
P7．两块相同的钢板用5个铆钉连接如图，已知铆钉直径为d ，钢板厚度为t ，宽度为b ，求铆钉所受的最大切应力，并画出钢板的受力图。
二、已知q 、a ，试作图示梁的剪力图和弯矩图，并确定其危险面。
qa2CPF三、铸铁量的载荷及截面尺寸如图所示，其中157.5mm C y =。
46012.5cm z I =，已知许用拉应力为[]40MPa t σ=，许用压应力为[]160MPa c σ=。
是按正应力条件校核量的强度。
若载荷不变，但将截面倒置，问是否合理，为什么？。
四. 位于水平面内的圆截面弯杆ABC ()90ABC ∠=, 如图所示. 已知28kN/m q =,40kN F = (作用在AB 的中点，方向平行BC ) ,0.5m L =, 杆的许用应力[]160MPa σ=。
指出危险截面, 并按第三强度理论设计杆的直径 d 。
,考试作弊将带来严重后果！ 华南理工大学期末考试 《机械工程材料》试卷B （闭卷部分） 1. 考前请将密封线内填写清楚； 2. 所有答案请直接答在试卷上(或答题纸上)； 3．考试形式：开 + 闭卷；. 填空题 ( 30分， 每格0.5分) 在BCC 和FCC 晶格中，单位晶胞内的原子数分别为 和 ，其致密度分别为 和 。
在一个立方晶胞（右图）中绘出)011(-晶面和]010[- 已知纯金属铝的原子半径为0.1434nm ，则其晶格常数为 nm 。
金属结晶过程是 与 的过程，这是结晶的基本规律。
液态金属总是在过冷的条件下结晶，其冷却速度越快，则过冷度越 ，结晶后的晶粒便越 ，其强度越 ，塑性和韧性越 。
随着塑性变形量的增大，金属的强度和硬度升高，塑性和韧性下降的现象称为 ，这种现象可通过 处理加以消除。
金属的塑性变形在大多数情况下是以 的方式进行的，它是在 作用下发生，常沿晶体中 的晶面及晶向发生。
8.合金中的基本相结构，有和两类。
9.根据相律，纯金属的结晶过程是等温转变，二元合金的匀晶转变是转变。
二元合金相图中最多可有相共存，在相图中表现为线。
10.铁碳合金按其碳的质量分数及室温平衡组织分为三大类，即、和。
11.共析钢加热时奥氏体化形成是、、等四个基本过程所组成。
12.碳钢中马氏体组织形态主要有、两种，其中强韧性较好。
13.所谓正火，就是将钢件加热至_________________或______________以上30~50℃, 保温后在________中冷却的一种操作。
14.除Co外，大多数合金元素溶入奥氏体后，总是不同程度地使“C”曲线向移动，使钢临界冷却速度V K，淬透性。
15.右图为T8钢的等温冷却转变C曲线，若以V1、V2和V3冷却方式冷却，得到的组织是：a)V1，b)V2，c)V3。
16.为了获得良好的切削加工性，20、38CrMoAlA和GCr15的预先热处理应分别采用火、火和火。
