工程材料与机械制造基础

工程材料与机械制造基础第二版课后练习题含答案第一章金属材料选择题1.金属的基本结构单位是（）。

A. 原子 B. 分子 C. 离子 D. 高分子2.金属的导电性好，是因为（）。

A. 金属原子共用周围电子形成了一个电子云 B. 金属原子之间的原子序数很大 C. 金属原子之间的距离很远D. 金属原子的原子半径很大3.现代材料科学的研究表明，金属的显微结构主要包括（）两种结构。

A. 晶体和非晶体B. 多晶和单晶C. 非晶体和薄层结构D. 单晶和二晶轴4.在常温下铁、钨属于（）。

A. 非晶态材料 B. 晶态材料 C. 二相材料 D. 单晶体材料5.劈铅试验所测试的是材料（）。

A. 塑性 B. 韧性 C. 硬度 D. 强度简答题1.什么是金属材料？金属材料具有哪些特点？2.金属的结晶状态有哪些？请简述它们的特点。

3.介绍一下金属断裂的过程。

4.解释一下热处理和强化的含义。

答案选择题：1. A 2. A 3. B 4. B 5. D简答题：1.金属材料是一类以金属元素为主要组成成分的工程材料，具有一系列特点，如：密度大，强度高，塑性良好，导电导热性好等。

同时，也具有一些不足之处，如：易受腐蚀，疲劳寿命相对较短等。

2.金属的结晶状态主要有三种，分别为单晶、多晶以及非晶态。

单晶指的是具有完整晶格结构的材料，其具有优异的物理性能，但制造成本较高。

而多晶则指晶粒较小、有多个晶粒构成的材料。

这类材料具有低成本、高韧性等特点。

非晶态指材料的内部没有固定的原子排列方式，呈无序状态。

这类材料具有高强度、低应力腐蚀等特点。

3.金属断裂的过程主要包括两个阶段，分别为起始裂纹形成阶段和扩展裂纹阶段。

在起始裂纹形成阶段，由于外力作用，材料内部会出现微小的损伤，如缺陷、气孔等，这些损伤会在外力作用下产生应力集中。

当应力集中超过材料强度极限时，就会出现一条裂纹。

在扩展裂纹阶段，裂纹会不断扩大，细微损伤逐渐聚集，最终导致材料破裂。

《工程材料与机械制造基础》课程（工程材料及成形部分）学习要点教材：《现代工程材料成形与机械制造基础》（上册）孙康宁、张景德主编，高等教育出版社，第2版工程材料与机械制造基础（课程）是一门重要的工科大平台课，是工科各专业了解本专业以外工程知识的主要来源。

由于涉及知识面宽，基本概念多，各部分内容联系相对松散，有些同学学习初期感觉有一定的难度，为此建议同学们学习时注意掌握以下基本概念、基本要求和知识要点，并深入理解各部分之间的联系，包括材料与成形工艺之间的联系，成分、结构、性能、工艺之间的联系，各成形工艺之间的联系等等。

第一章绪论材料制造材料的发展趋势制造技术发展趋势第二章材料的力学性能基本概念力学性能:强度、塑性、硬度、冲击韧度、断裂韧性、疲劳强度及其衡量指标材料学基础:材料结构（晶体、非晶体）性能、成分、工艺与结构之间关系晶体点阵、晶胞、晶格常数体心立方晶体结构(bcc)面心立方晶体结构(fcc)密排六方晶体结构(hcp)晶体缺陷结晶：过冷度同素异构转变合金的相与相结构、组织相结构：固溶体、金属化合物铁碳合金的相结构：固溶体（铁素体、奥氏体），金属化合物:（渗碳体）组织（机械混合物）：珠光体、莱氏体冷却曲线！相图！！（点线面、用途）会画会填图，会分析，要背过。

共析钢、亚共析钢、过共析钢共晶白口铸铁、亚共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁工程材料的分类、编号及用途：钢铁、有色金属选材的基本原则第三章热处理与表面工程技术材料改性、目的、方法；什么是热处理？分析共析钢在加热和冷却时的组织及性能转变；最常用的热处理工艺（退火、正火、淬火、回火）特点及选用。

什么是马氏体？什么是过冷奥氏体？什么是表面淬火与化学热处理,工艺特点？淬火后材料强度硬度一定会增强吗？玻璃钢化机理是什么?什么是表面工程技术，主要技术分类？常见表面工程技术有哪些？第四章液态成形弄懂以下基本概念及基础知识:什么是液态成形？液态成形的特点？何为金属铸造(砂型铸造, 特种铸造)？一、砂型铸造(弄清楚零件、铸件、毛坯、木模、混砂、芯子、造型、型腔、分型面、合箱、浇注、清砂之间的关系)1. 充型能力流动性螺旋试样影响流动性因素: 成分浇注条件(温度压力) 铸型特性(铸型材料结构)2. 凝固逐层凝固体积凝固中间凝固影响凝固因素: 合金成分、组织、冷却方式（温度梯度）3 合金收缩性液态收缩凝固收缩固态收缩影响因素：成分、温度、铸型条件等收缩造成缺陷：（1）缩孔缩松顺序凝固冒口冷铁逐层凝固体积凝固（2）铸造应力、变形和裂纹热应力、机械应力，同时凝固原则（3）合金的吸气性及气孔、析出性气孔、侵入性气孔、反应性气孔4．常用铸造合金的铸造性能特点（铸铁铸钢有色金属）5.砂型铸造常见缺陷（缩孔缩松浇不足冷隔应力变形气孔等）二、特种铸造1．金属型铸造工艺特点2．溶模铸造及工艺特点3．压力铸造及工艺特点4．低压铸造及工艺特点5．离心铸造及工艺特点6．消失模铸造及工艺特点铸造方法选择三、铸件结构工艺性（要求：根据图纸会判断结构设计是否合理！）1．铸件结构应利于避免或减少铸件缺陷2．铸件结构应利于简化铸造工艺3．铸件结构要便于后续加工第五章塑性成形技术1.弄懂以下基本概念及基础知识:什么是塑性成形,基本要素是什么？与液态成形相比有何不同?常见塑性成形方法: 锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔压力加工（挤压、轧制、拉拔）: 靠孔型获得所需截面型材塑性变形的机制(晶内变形+晶间变形)晶内变形(滑移+孪生) 晶间变形(滑移+转动)（1）变形引起的性能变化及相关概念:加工硬化: 强度、硬度提高，但塑性、韧性下降回复（及特点）: T回=(0.25-0.3)T熔（K）再结晶（及特点）: T再=0.4T熔(K)冷变形、热变形、温变形（2）变形引起的组织变化及相关概念:晶粒细化、锻造流线(锻造纤维组织)、变形程度、锻造比变形程度、锻造比、锻造流线关系(锻造比衡量变形程度大小,变形程度越大,锻造流线越显著)锻造流线对性能的影响，锻造流线如何利用？（3）最小阻力定律及应用体积不变条件（定律）及应用（4）材料的塑性成形性（可锻性）衡量可锻性指标：变形抗力、塑性影响因素：成分、组织、温度、变形速度、应力状态2．金属塑性成形方法基本概念与基础知识锻造？自由锻？模锻？板料冲压？冲裁？落料？冲孔？变形工序？拉伸？弯曲？翻边？胀型？（1）自由锻基本工序：镦粗、拔长、冲孔各有何特点？自由锻工艺规程：锻件图（加工余量、锻造公差、余块）、锻造成形工艺方案、计算毛坯重量和尺寸、确定锻造温度范围、制订自由锻工艺规程卡。

工程材料与机械制造基础第二版答案第一章：工程材料的概述1.定义：工程材料是指用于制造各种工程产品和构件的原料，包括金属材料、非金属材料和合成材料。

2.金属材料分类：金属材料按照基本组织可分为晶体、多晶体和非晶体。

按照化学成分可分为金属元素和合金。

按照制备方式可分为熔炼和粉末冶金方法。

3.非金属材料分类：非金属材料包括陶瓷材料、高分子材料和复合材料。

陶瓷材料可分为无机非金属材料和有机非金属材料。

高分子材料是由高分子化合物制成的材料。

复合材料由两种或以上的基础材料组成。

4.合成材料分类：合成材料指人工合成的新材料，包括金属基复合材料、陶瓷基复合材料和高分子基复合材料。

第二章：金属材料的组织和性能1.金属的晶体结构：金属的晶体结构可分为体心立方结构、面心立方结构和六方最密堆积结构。

2.晶体缺陷：晶体缺陷包括点缺陷、线缺陷和面缺陷。

点缺陷包括金属原子的不可替代缺陷和可替代缺陷。

线缺陷包括位错和抱线。

3.金属的力学性能：金属的力学性能包括强度、硬度、韧性、可塑性和延展性等。

4.金属的热学性能：金属的热学性能包括热膨胀系数、热导率和比热容等。

第三章：金属材料的制备与加工1.金属的提炼和精炼：金属的提炼过程包括冶炼和精炼。

冶炼是将矿石中的金属氧化物还原为金属的过程。

精炼是去除金属中的杂质，提高金属纯度的过程。

2.金属的凝固：金属的凝固过程包括液相凝固、凝固过程中的晶体生长和固相变形。

3.金属的成形加工：金属的成形加工包括锻造、压力加工、热处理和冷加工等。

4.金属的热处理：金属的热处理包括退火、淬火、回火和时效等。

第四章：非金属材料的组织和性能1.陶瓷材料的组织和性能：陶瓷材料的组织包括晶体和非晶体结构，性能包括强度、硬度和热稳定性等。

2.高分子材料的组织和性能：高分子材料的组织包括聚合物链和结晶结构，性能包括高分子材料的强度、弹性和耐热性等。

3.复合材料的组织和性能：复合材料的组织包括增强相和基体相，性能包括强度、刚度和耐热性等。

第一章材料的种类与性能1.2 材料的性能1 使用性能：在正常使用的条件下能保证安全可靠工作所必备的性能，其中包括材料的力学性能（机械性能）、物理性能、化学性能等。

2 静载时材料的力学性能强度：强度是指材料在外力的作用下，材料抵抗变形和断裂的能力。

弹性极限：在弹性变形范围内所对应的弹性阶段的最大应力，称为弹性极限。

弹性模量：表示材料产生弹性变形的难易程度。

屈服强度：材料在外力作用下开始发生塑性变形的最低应力值。

抗拉强度：试样拉断前所能承受的最大应力值。

塑性：断裂前材料产生塑性变形的能力。

伸长率：试样断裂时的相对伸长量。

断面收缩率：试样断裂后截面的相对收缩量。

硬度：材料抵抗硬物压入其表面的能力。

布氏硬度：压痕面积大，不受微小不均匀硬度的影响，实验数据稳定，重复性好。

但不适用于成品零件和薄壁零件的硬度检测。

洛氏硬度：将一个标准压头压入式样表面，再根据压痕的深度来确定式样的硬度。

操作迅速、简便，压痕面积小，适用于成品检验，但由于接触面积小，当硬度不均匀时，数值波动较大。

需要多打几个点。

取其平均值。

维氏硬度：将四棱锥体的金刚石压入式样表面，再测量压痕对角线长度，再根据所加压力和对角线平均长度查表得到硬度值。

测量精度、硬度测量范围大，尤其能很好的测量薄试样的硬度。

其他载荷作用下的力学性能冲击韧度：材料抵抗冲击载荷的能力。

断裂能力：材料抵抗裂纹裂纹扩展的能力。

疲劳强度磨损：机器运转时，任何零件在接触状态下的相对运动都会产生摩擦。

导致零件磨损，最后失效。

第二章材料的组织结构晶胞：晶体是周期性重复排列的，通常取出晶格中的一个基本单元来描述晶体构造。

晶格：用假想的直线将原子中心连接起来所形成的三维空间格架。

直线的交点（原子中心）称结点。

由结点形成的空间点的阵列称空间点阵。

体心立方晶格：体心立方晶格的晶胞如图所示，在立方体的8个顶角上和立方体中心各有1个原子。

面心立方晶格：面心立方晶格的晶胞如图所示，在立方体的8个顶角上和6个面的中心各有1个原子。

第一章材料的种类与性能1．强度：强度是指在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的能力。

2．屈服强度：材料在外力作用下开始发生塑性变形的最低应力值。

3．弹性极限：产生的变形是可以恢复的变形的点对应的弹性变形阶段最大应力称为弹性极限。

4．弹性模量：材料在弹性变形范围内的应力与应变的比值称为弹性模量。

5．抗拉强度：抗拉强度是试样拉断前所能承受的最大应力值。

6．塑性：断裂前材料产生的塑性变形的能力称为塑性。

7．硬度：硬度是材料抵抗硬物压入其表面的能力。

8．冲击韧度：冲击韧度是材料抵抗冲击载荷的能力。

9．断裂韧度：断裂韧度是材料抵抗裂纹扩展的能力。

10．疲劳强度：疲劳强度是用来表征材料抵抗疲劳的能力。

11．黏着磨损：黏着磨损又称咬合磨损，其实质是接触面在接触压力作用下局部发生黏着，在相对运动时黏着处又分离，使接触面上有小颗粒被拉拽出来，反复进行造成黏着磨损。

12．磨粒磨损：磨粒磨损是当摩擦副一方的硬度比另一方大的多时，或者在接触面之间存在着硬质粒子是所产生的磨损。

13．腐蚀磨损：腐蚀磨损是由于外界环境引起金属表面的腐蚀物剥落，与金属表面之间的机械磨损相结合而出现的磨损。

14．功能材料：是具有某种特殊的物理性能，化学性能，生物性能以及某些功能之间可以相互转化的材料。

15．使用性能：是指在正常使用条件下能保证安全可靠工作所必备的性能，包括材料的力学性能，物理性能，化学性能等。

16．工艺性能：是指材料的可加工性，包括可锻性，铸造性能，焊接性，热处理性能及切削加工性。

17．交变载荷：大小，方向随时间呈周期性变化的载荷作用。

18．疲劳：是机械零件在循环或交变载荷作用下，经过较长时间的工作而发生断裂的现象。

20．蠕变：固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。

21．脆断：在拉应力状态下没有出现塑性变形而突然发生脆性断裂的现象。

22．应力松弛：是指承受弹性应变的零件在工作过程中总变形量保持不变，但随时间的延长，工作应力自行逐渐衰减的现象。

⼯程材料与机械制造基础课后习题答案《⼯程材料及机械制造基础》习题答案齐乐华主编第⼀章材料的种类与性能（P7）１、⾦属材料的使⽤性能包括哪些？⼒学性能、物理性能、化学性能等。

２、什么是⾦属的⼒学性能？它包括那些主要⼒学指标？⾦属材料的⼒学性能：⾦属材料在外⼒作⽤下所表现出来的与弹性和⾮弹性反应相关或涉及⼒与应变关系的性能。

主要包括：弹性、塑性、强度、硬度、冲击韧性等。

３、⼀根直径10mm的钢棒，在拉伸断裂时直径变为8.5mm，此钢的抗拉强度为450Mpa，问此棒能承受的最⼤载荷为多少？断⾯收缩率是多少？F=35325N ψ=27.75%４、简述洛⽒硬度的测试原理。

以压头压⼊⾦属材料的压痕深度来表征材料的硬度。

5、什么是蠕变和应⼒松弛？蠕变：⾦属在长时间恒温、恒应⼒作⽤下，发⽣缓慢塑性变形的现象。

应⼒松弛：承受弹性变形的零件，在⼯作过程中总变形量不变，但随时间的延长，⼯作应⼒逐渐衰减的现象。

6、⾦属腐蚀的⽅式主要有哪⼏种？⾦属防腐的⽅法有哪些？主要有化学腐蚀和电化学腐蚀。

防腐⽅法：1）改变⾦属的化学成分；2）通过覆盖法将⾦属同腐蚀介质隔离；3）改善腐蚀环境；4）阴极保护法。

第⼆章材料的组织结构（P26）1、简述⾦属三种典型结构的特点。

体⼼⽴⽅晶格：晶格属于⽴⽅晶系，在晶胞的中⼼和每个顶⾓各有⼀个原⼦。

每个体⼼⽴⽅晶格的原⼦数为：2个。

塑性较好。

⾯⼼⽴⽅晶格：晶格属于⽴⽅晶系，在晶胞的8个顶⾓和6个⾯的中⼼各有⼀个原⼦。

每个⾯⼼⽴⽅晶格的原⼦数为：4个。

塑性优于体⼼⽴⽅晶格的⾦属。

密排六⽅晶格：晶格属于六⽅棱柱体，在六棱柱晶胞的12个项⾓上各有⼀个原⼦，两个端⾯的中⼼各有⼀个原⼦，晶胞内部有三个原⼦。

每个密排六⽅晶胞原⼦数为：6个，较脆2、⾦属的实际晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对性能有什么影响？存在点缺陷、线缺陷和⾯缺陷。

使⾦属抵抗塑性变形的能⼒提⾼，从⽽使⾦属强度、硬度提⾼，但防腐蚀能⼒下降。

3、合⾦元素在⾦属中存在的形式有哪⼏种？各具备什么特性？存在的形式有固溶体和⾦属化合物两种。

工程材料及机械制造基础教材《工程材料与机械制造基础》是一本综合性的教材，主要分为三篇。

第一篇为工程材料，主要介绍了金属材料的主要性能、金属的晶体结构与结晶、铁碳合金、钢的热处理以及常用金属材料等内容。

其中，着重讲述了钢铁材料和热处理的内容。

第二篇为热成形工艺基础，主要介绍铸造成形、锻压成形、焊接成形等内容。

此外，还系统阐述各种热加工工艺方法、特点、规律、应用与结构工艺性等内容。

第三篇为冷成形工艺基础，主要介绍金属切削的基础知识、常用加工方法综述、典型表面加工分析等内容。

本篇综合介绍了各种机加工方法、特点、应用等内容。

第四篇：机械制造工艺与装备这一部分主要介绍了机械制造的基本工艺，包括切削工具、夹具、量具和机床等基础知识。

同时，还会涉及到现代制造技术，如数控加工、柔性制造系统、计算机辅助制造等。

第五篇：工程材料的应用与选择这一部分将从工程应用的角度，介绍如何根据实际需要选择和使用工程材料。

包括材料的选用原则、材料性能与成本的综合考虑、材料的可加工性、耐腐蚀性、耐磨性等方面的内容。

第六篇：质量控制与检测这一部分将介绍质量控制的基本原理和方法，包括统计过程控制、抽样检验等。

同时，还将介绍常用的检测技术和方法，如无损检测、硬度测试、金相分析等。

附录：实验指导与习题这一部分将提供一系列的实验指导和习题，帮助学生巩固和应用所学知识。

实验指导部分将详细介绍实验的步骤、方法和注意事项；习题部分则将涵盖教材中的各个知识点，供学生练习和巩固。

《工程材料与机械制造基础》可以满足教学计划60~90课时的教学需要，可作为高等学校机电类应用型本科教学用书，也可作为高职高专、夜大等学生的教材，并可供工程技术人员参考。

总的来说，《工程材料与机械制造基础》是一本综合性的教材，旨在为学生提供全面的工程材料和机械制造基础知识。

通过学习和实践，学生可以掌握基本的工程材料和机械制造技术，为未来的学习和工作打下坚实的基础。

工程材料与机械制造基础课程学习要点课程概述本课程主要介绍工程材料和机械制造基础知识，包括工程材料的基本性质、制备方式和应用，机械制造的基本工艺以及基础性能评价方法等。

工程材料基础工程材料基本性质工程材料的基本性质包括力学性能、物理性能、化学性能和其他性能等。

其中，力学性能包括弹性模量、屈服强度、断裂强度等；物理性能包括热膨胀系数、热导率、电学性能等；化学性能包括腐蚀性、氧化性等；其他性能包括防腐性、耐磨性等。

工程材料制备方式工程材料的制备方式主要有铸造、轧制、锻造、粉末冶金、热喷涂、电化学沉积、半导体制备等。

其中，铸造是指将熔融金属或合金倒入模具中，在冷却固化后得到工件的过程；轧制是指用金属材料通过轧辊进行加工，制造成所需形状和尺寸的过程；锻造是指通过降低金属材料的临界变形温度，通过重复的变形操作来制造所需形状和尺寸的过程；粉末冶金则是指将金属粉末或非金属粉末的混合物通过压缩成型和高温烧结等过程制备成所需形状和尺寸的过程。

工程材料应用工程材料的应用非常广泛，包括航空航天、汽车制造、机械制造、建筑材料等领域。

目前，随着新材料、新工艺和新技术的出现，工程材料的应用范围越来越广泛。

机械制造基础机械加工基本工艺机械加工的基本工艺包括车削、钻削、铣削、磨削、锯割、切割、焊接、表面处理等。

其中，车削是指利用车床旋转切削工件，在不断移动的过程中加工出所需的形状和尺寸；钻削是指利用钻床旋转切削工件，在钻头不断向下穿过的过程中加工出所需孔径和深度；铣削是指将旋转的铣刀放置在工件上进行切削，加工出所需的形状和尺寸；磨削是指利用磨粒对工件进行切削和磨削，实现高精度的加工；锯割是指利用锯条对工件进行切割；切割是指利用激光、等离子等工艺对工件进行切割；焊接则是将两个或多个工件通过热能和压力连接在一起；表面处理则是对工件表面进行各种处理，包括喷涂、镀层、抛光等。

机械制造基础性能评价机械制造基础性能评价包括工件的精度、表面质量、尺寸稳定性等基本性能指标。