工程材料与成形技术基础12

第一章2.图1-79为五种材料的应力-应变曲线：①45钢，②铝青铜，③35钢，④硬铝，⑤纯铜。

试问：（1）当外加应力为300MPa时，各材料处于什么状态？（2）有一用35钢制作的杆，使用中发现弹性弯曲较大，如改用45钢制作该杆，能否减少弹性变形？（3）有一用35钢制作的杆，使用中发现塑性变形较大，如改用45钢制作该杆，能否减少塑性变形？答：（1）①45钢：弹性变形②铝青铜：塑性变形③35钢：屈服状态④硬铝：塑性变形⑤纯铜：断裂。

（2）不能，弹性变形与弹性模量E有关，由E=σ/ε可以看出在同样的条件下45钢的弹性模量要大，所以不能减少弹性变形。

（3）能，当35钢处于塑性变形阶段时，45钢可能处在弹性或塑性变形之间，且无论处于何种阶段，45钢变形长度明显低于35钢，所以能减少塑性变形。

4．下列符号表示的力学性能指标的名称和含义是什么？σb 、σs、σ0.2、σ-1、δ、αk、HRC、HBS、HBW答：σb抗拉强度，是试样保持最大均匀塑性的极限应力。

σs屈服强度，表示材料在外力作用下开始产生塑性变形时的最低应力。

σ0.2条件屈服强度，作为屈服强度的指标。

σ-1疲劳强度，材料循环次数N次后达到无穷大时仍不发生疲劳断裂的交变应力值。

δ伸长率，材料拉断后增加的变形长度与原长的比率。

HRC洛氏硬度，表示用金刚石圆锥为压头测定的硬度值。

HBS布氏硬度，表示用淬硬钢球为压头测定的硬度值。

HBW布氏硬度，表示用硬质合金为压头测定的硬度值。

8．什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？答：形成固溶体使金属强度和硬度提高，塑性和韧性略有下降的现象称为固溶强化。

固溶体随着溶质原子的溶入晶格发生畸变。

晶格畸变随溶质原子浓度的提高而增大。

晶格畸变增大位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度。

9．将20kg纯铜与30kg纯镍熔化后缓慢冷却到如图1-80所示温度T1，求此时：（1）两相的成分；（2）两相的重量比；（3）各相的相对重量（4）各相的重量。

一、填空题（每空1分，共20分）1. 机械设计时常用屈服强度和抗拉强度两种强度指标。

2. 纯金属的晶格类型主要有面心立方、体心立方和密排六方三种。

3. 实际金属存在点、线和面缺陷等三种缺陷。

4．F和A分别是碳在α-Fe 、γ-Fe 中所形成的间隙固溶体。

5. 加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得奥氏体组织。

6． QT600-3中,QT表示球墨铸铁，600表示抗拉强度不小于600Mpa 。

7．金属晶体通过滑移和孪生两种方式来发生塑性变形。

8．设计锻件时应尽量使零件工作时的正应力与流线方向相同 ,而使切应力与流线方向相垂直。

9．电焊条由药皮和焊芯两部分组成。

10．冲裁是冲孔和落料工序的简称。

得分二、单项选择题（每小题1分，共15分）1．在铁碳合金相图中，碳在奥氏体中的最大溶解度为（ b ）。

a、0.77%b、2.11%c、0.02%d、4.0%2．低碳钢的焊接接头中，（ b ）是薄弱部分，对焊接质量有严重影响，应尽可能减小。

a、熔合区和正火区b、熔合区和过热区c、正火区和过热区d、正火区和部分相变区3．碳含量为Wc＝4.3％的铁碳合金具有良好的（ c ）。

a、可锻性b、可焊性c、铸造性能d、切削加工性4．钢中加入除Co之外的其它合金元素一般均能使其C曲线右移,从而（ b ）b、增加淬透性c、减少其淬透性d、增大其淬硬性a、增大VK5. 高碳钢淬火后回火时,随回火温度升高其（ a ）a、强度硬度下降,塑性韧性提高b、强度硬度提高 ,塑性韧性下降c、强度韧性提高,塑性硬度下降d、强度韧性下降,塑性硬度提高6．感应加热表面淬火的淬硬深度,主要决定于因素（ d ）a、淬透性b、冷却速度c、感应电流的大小d、感应电流的频率7．珠光体是一种（ b ）a、单相间隙固溶体b、两相混合物c、Fe与C的混合物d、单相置换固溶体8．灰铸铁的石墨形态是（ a ）a、片状b、团絮状c、球状d、蠕虫状9．反复弯折铁丝，铁丝会越来越硬，最后会断裂，这是由于产生了（ a ）a、加工硬化现象b、再结晶现象c、去应力退火d、扩散退火10．下列说法不正确的是（ c ）a. 调质处理 = 淬火+高温回火。

工程材料与成形技术基础工程材料是指用于工程结构和设备制造的材料，包括金属材料、非金属材料和复合材料等。

而成形技术则是指将原材料加工成所需形状和尺寸的工艺技术。

工程材料与成形技术是工程制造的基础，对于提高产品质量、降低成本、提高生产效率具有重要意义。

首先，工程材料的选择对产品的性能和质量有着至关重要的影响。

不同的工程材料具有不同的物理、化学和力学性能，因此在工程设计中需要根据产品的使用环境和要求来选择合适的材料。

例如，在高温环境下需要使用耐热材料，而在腐蚀性环境中需要使用耐腐蚀材料。

因此，工程材料的选择需要综合考虑材料的性能、成本和加工工艺等因素。

其次，成形技术对产品的成型质量和生产效率有着直接影响。

成形技术包括铸造、锻造、冲压、焊接等多种工艺，每种工艺都有其适用的材料和产品类型。

在实际生产中，需要根据产品的形状、尺寸和要求来选择合适的成形技术，并结合材料的性能和加工工艺来进行生产。

例如，在金属材料的成形过程中，需要考虑材料的塑性变形性能、热处理工艺和成形设备的选型等因素。

此外，工程材料与成形技术的发展也在不断推动着工程制造技术的进步。

随着材料科学和加工技术的不断发展，新型工程材料和先进成形技术不断涌现，为工程制造提供了更多的选择和可能。

例如，复合材料的应用和先进成形技术的发展，使得产品的轻量化、高强度化和精密化成为可能，推动了航空航天、汽车制造、船舶制造等领域的发展。

综上所述，工程材料与成形技术是工程制造的基础，对产品的质量、成本和生产效率有着重要的影响。

在工程设计和生产中，需要充分考虑材料的选择和成形技术的应用，以实现产品的性能优化和工艺优化。

同时，工程材料与成形技术的不断发展也为工程制造技术的进步提供了新的动力和可能，推动着工程制造向着更高质量、更高效率和更环保的方向发展。

工程材料与成形技术基础主要内容1、工程材料的分类工程材料一般可分为金属材料、高分子材料、陶瓷材料和复合材料等几大类。

2、金属材料的主要性能（1）力学性能是金属材料重要的使用性能，主要有：弹性、塑性、刚度、强度、硬度、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性等，要求掌握各种性能的定义。

（2) 常用的力学性能指标有：弹性极限（σe ）、屈服强度（σs ，σ0.2 ）、抗拉强度（σb ）、延伸率（δ）、断面收缩率（φ）、冲击韧性（αk ）、硬度（HB ，HRC ，HV ）和疲劳强度（σ-1）等。

3、掌握金属材料的物理性能、化学性能和工艺性能的概念。

4、名词解释：（1）、合金（2）组元（3）固溶体（4）相图（5）金属化合物（6）结晶（7）晶体（8）晶格（9）晶面（10）晶胞（11）固溶强化（12）金属热处理（13）退火（14）正火（15）淬火（16）回火（17）调质处理5、铁碳合金的基本组织：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体。

6、掌握铁碳合金相图中的特性点和特性线的含义,要求默画铁碳合金相图。

7、了解铁碳合金中典型合金的结晶过程分析。

8、掌握铁碳合金的成分、组织和性能的变化规律。

9、掌握金属热处理的定义及作用。

10、重点掌握常用的金属热处理工艺方法的定义、目的、特点及应用。

常用热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火及表面热处理和表面化学热处理。

11、了解钢在加热和冷却时的转变过程。

12、掌握常用金属材料的分类。

重点掌握碳钢的分类（按质量、用途、含碳量）、铸铁的分类（两种分类法）和合金钢的分类。

13、掌握碳钢、铸铁、合金钢的编号方法、成分、性能和应用。

能正确选用螺栓、齿轮、轴、床身、箱体、弹簧、模具、刀具等典型零件的相关材料（名称和编号)。

14、了解机械零件选材的一般原则。

第二部分材料成形工艺基础一、铸造1、了解合金的铸造性能及相关影响因素。

2、了解常见铸件缺陷及产生的主要原因。

3、掌握砂型铸造的工艺过程及应用范围。

一、填空题（共20空，每空1分，共计20分）1. 共析碳钢奥氏体化过程包括奥氏体核的形成、奥氏体核的长大、残余渗碳体的溶解和奥氏体成分的均匀化。

2. 晶体中的缺陷，按照其几何形状特征可分为_点缺陷_、___线缺陷___和_面缺陷_三种。

3. 液态金属结晶时，冷却速度越小，则过冷度越小，结晶后晶粒越粗大。

4. 金属塑性变形主要通过滑移和孪生是两种方式进行。

5. 塑性变形后的金属经加热将发生回复、再结晶、晶粒长大的变化。

6. 白口铸铁中碳主要是以Fe3C 的形式存在，灰口铸铁中碳主要以石墨形式存在。

7. 固溶体出现枝晶偏析后，可用扩散退火加以消除。

8. 影响碳钢焊接性能的主要因素是碳含量，所以常用碳当量来估算碳钢焊接性的好坏。

9. 普通灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁中石墨的形态分别为片状、棉絮状、球状和蠕虫状。

二、选择题（共10小题，每小题1分，共计10分）1. 钢经调质处理后获得的组织是（ C ）。

A. 回火马氏体B. 回火屈氏体C. 回火索氏体D. 贝氏体2. 在铸造模型的厚薄过渡处或锐角处做成圆角是为了（ B ）。

A. 增加模具强度B. 减小铸件内应力C. 方便模具制造D. 便于和型芯组装3. 下列合金中，铸造性能最差的是（A ）。

A. 铸钢B. 铸铁C. 铸铜D. 铸铝4. 奥氏体向珠光体转变是（ A ）。

A. 扩散型转变B. 非扩散型转变C. 半扩散型转变D. 切变转变5. 金属冷塑性变形后，强度和塑性（ C ）。

A. 都增加B. 都降低C. 强度增加，塑性降低D. 强度降低，塑性增加6. 在多工序冷拔钢丝过程中，插有中间退火工序，这是为了消除（C ）。

A. 纤维组织B. 回弹现象C. 加工硬化D. 化学成分偏析7. 固溶体的晶体结构与（ A ）。

A. 溶剂相同B. 溶质相同C. 既与溶剂相同也与溶质相同D. 与二者都不同8. 下列材料中，锻造性能最好的材料是（A ）。

A. 低碳钢B. 中碳钢C. 灰口铸铁D. 可锻铸铁9. 对于可热处理强化的铝合金，其热处理的方法是（D ）。

工程材料及成形技术作业题库一. 名词解释1.间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂的晶格间隙中所形成的固溶体。

2.过冷度：实际结晶温度Tn及理论结晶温度下Tm的差值称为过冷度3.再结晶：金属发生重新形核和长大而不改变其晶格类型的结晶过程。

4.同素异构性：同一金属在不同温度下具有不同晶格类型的现象。

5.晶体的各向异性：晶体由于其晶格的形状和晶格内分子间距的不同，使晶体在宏观上表现出在不同方向上各种属性的不同。

6.枝晶偏析：金属结晶后晶粒内部的成分不均匀现象。

7.本质晶粒度：指奥氏体晶粒的长大倾向。

8.淬透性：指钢淬火时获得马氏体的能力。

9.淬硬性：指钢淬火后所能达到的最高硬度。

10.临界冷却速度：钢淬火时获得完全马氏体的最低冷却速度。

11.热硬性：指金属材料在高温下保持高硬度的能力。

12.共晶转变：指具有一定成分的液态合金,在一定温度下,同时结晶出两种不同的固相的转变。

13.时效强化：固溶处理后铝合金的强度和硬度随时间变化而发生显著提高的现象。

14.固溶强化：因溶质原子溶入而使固溶体的强度和硬度升高的现象。

15.形变强化：着塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象。

16.调质处理：指淬火及高温回火的热处理工艺。

17.过冷奥氏体：将钢奥氏体化后冷却至A1温度之下尚未分解的奥氏体。

18.变质处理：在金属浇注前添加变质剂来改变晶粒的形状或大小的处理方法。

19.C曲线：过冷奥氏体的等温冷却转变曲线。

20.孕育处理：在浇注前加入孕育剂，促进石墨化，减少白口倾向，使石墨片细化并均匀分布，改善组织和性能的方法。

21.孕育铸铁：经过孕育处理后的灰铸铁。

22.冒口：作为一种补给器，向金属最后凝固部分提供金属液…23.熔模铸造：熔模铸造又称"失蜡铸造"，通常是在蜡模表面涂上数层耐火材料，待其硬化干燥后，将其中的蜡模熔去而制成型壳，再经过焙烧，然后进行浇注，而获得铸件的一种方法，由于获得的铸件具有较高的尺寸精度和表面光洁度，故又称"熔模精密铸造"。

工程材料及成形技术基础一、工程材料的分类工程材料是指用于建筑、道路、桥梁、机械等工程领域的材料。

根据其性质和用途，可以分为以下几类：1. 金属材料：包括钢铁、铜、铝等，具有高强度和良好的可塑性。

2. 非金属材料：包括水泥、玻璃、陶瓷等，具有耐腐蚀性和耐高温性。

3. 复合材料：由两种或两种以上不同的材料组成，如玻璃钢等。

4. 塑料材料：包括聚乙烯、聚氯乙烯等，具有轻质和绝缘性能。

5. 纤维素材料：如木材、纸张等，具有良好的韧性和抗压能力。

二、工程材料的选用原则在选择工程材料时，需要考虑以下几个方面：1. 强度和刚度：根据使用环境和承受力量大小选择合适的强度和刚度。

2. 耐久性：考虑使用寿命长短以及环境因素对耐久性的影响。

3. 耐腐蚀性：根据使用环境选择具有良好耐腐蚀性的材料。

4. 经济性：在满足使用要求的前提下，尽可能选择成本低廉的材料。

5. 可加工性：考虑材料的可塑性和可加工性，以便进行成形和加工。

三、常用的成形技术1. 锻造：通过对金属材料进行高温加热和压制，使其产生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的零部件。

2. 拉伸：将金属材料拉伸至所需长度，并在拉伸过程中使其产生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的零部件。

3. 压力加工：将金属材料置于模具中，在施加压力的同时进行变形，从而得到所需形状和尺寸的零部件。

4. 焊接：通过将两个或多个金属材料相互连接，在连接处产生化学键或物理结合，从而得到所需结构和尺寸的零部件。

5. 铸造：通过将液态金属倒入模具中，在冷却凝固后得到所需形状和尺寸的零部件。

四、工程材料的应用1. 钢铁材料：广泛应用于建筑、桥梁、机械等领域，如钢结构、钢管等。

2. 水泥材料：主要用于建筑和道路建设，如混凝土、水泥砖等。

3. 陶瓷材料：主要用于制作陶器、瓷器等装饰品和工业领域中的耐腐蚀零部件。

4. 塑料材料：广泛应用于包装、电子设备外壳等领域。

5. 玻璃材料：主要用于建筑和装饰领域，如玻璃幕墙、玻璃门窗等。

第1章工程材料一.判断题1．冲击韧性就是试样断口处单位面积所消耗的功。

（√）2.一般来说，金属材料的强度越高，则其冲击韧性越低。

（√）3. 碳钢的塑性和强度都随着含碳量的增加而降低。

（×）4.一般来说，对于组织均匀的材料，其硬度越高，耐磨性越好。

（√）5.HBW是洛氏硬度的硬度代号。

（×）6.金属材料的使用性能包括力学性能.铸造性能。

（×）7.硬度试验中，布氏硬度测量压痕的深度。

（×）8.布氏硬度适用于毛坯和组织不均匀材料，洛氏硬度适用于成品件的硬度。

（√）9.生产中常用于测量退货刚.铸铁及有色金属的硬度方法是布氏硬度法。

（√）10.硬度试验中，洛氏硬度测量试样表面压痕直径大小。

（×）11.材料的硬度越高，其强度也越高，这是所有材料都具有的特性。

（×）12.断后伸长率和断面收缩率越大，表示材料的塑性越好。

（√）13.布氏硬度用于测量淬火后零件的硬度。

（×）14.洛氏硬度用于测量退火后零件的硬度。

（×）15.材料抵抗小能量多次冲击的能力主要取决于材料的强度。

（×）16.只要零件的工作应力低于材料的屈服强度，材料不会发生塑性变形更不会断裂。

17.晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。

（√）18.理想晶体的内部都或多或少地存在有各种晶体缺陷。

（×）19.室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越低。

（×）20.纯金属结晶时形核率随过冷度的增大而不断增加。

（×）21.金属型浇注比砂型浇注得到的铸件晶粒粗大。

（×）22.铸成薄壁件与铸成厚壁件晶粒粗大。

（×）23.厚大铸件的表面部分与中心部分晶粒粗大。

（×）24.一个合金的室温组织为α+β11+（α+β），则它由三相组成。

（×）25.α-Fe属于面心立方晶格晶格类型。

（×）26.金属Cu.Al都是面心立方晶格。

一、填空1、屈服强度是表示金属材料抵抗微量塑性变形的能力。

3、α —Fe的晶格类型为体心立方晶格。

4、γ —Fe的晶格类型为面心立方晶格。

5、随着固溶体中溶质原子含量增加，固溶体的强度、硬度__升高__。

6、金属的结晶包括形核和长大两个基本过程。

7、金属的实际结晶温度___低于_其理论结晶温度，这种想象称为过冷。

8、理论结晶温度与实际结晶温度之差△T称为___过冷度___。

9、金属结晶时，冷却速度越快，则晶粒越__细小__。

10、铁素体的力学性能特点是塑性、韧性好。

11、渗碳体的力学性能特点是硬度高、脆性大。

12、碳溶解在_γ -Fe__中所形成的间隙固溶体称为奥氏体。

13、碳溶解在_α -Fe__中所形成的间隙固溶体称为铁素体。

14、珠光体的本质是铁素体和渗碳体的机械混合物。

15、共析钢的室温平衡组织为 P（或珠光体）。

共析钢的退火组织为 P（或珠光体）。

16、亚共析钢的含碳量越高，其室温平衡组织中的珠光体量越多。

17、在室温平衡状态下，碳钢随着其含碳量的增加，韧、塑性下降。

19、在铁碳合金的室温平衡组织中，渗碳体相的含量是随着含碳量增加而增加。

20、在退火态的20钢、45钢、T8钢、T13钢中，δ 和α K值最高的是 20 钢。

21、共析钢加热到奥氏体状态，冷却后获得的组织取决于钢的_冷却速度__。

22、共析钢过冷奥氏体在（A1～680）℃温度区间等温转变的产物是珠光体(或P) 。

23、共析钢过冷奥氏体在680～600℃温度区间等温转变的产物是索氏体（细珠光体）。

24、共析钢过冷奥氏体在（600～550）℃温度区间等温转变的产物是托氏体(或极细珠光体)。

25、共析钢过冷奥氏体在550～350℃温度区间等温转变的产物是B 上（或上贝氏体）。

26、共析钢过冷奥氏体在（350～230）℃温度区间等温转变的产物是下贝氏体(或B 下)。

27、亚共析钢的正常淬火温度范围是 Ac3 + 30～50℃ 。

28、过共析钢的正常淬火温度范围是 Ac1 + 30～50℃ 。

工程材料与成型技术基础1.材料强度是指材料在达到允许的变形程度或断裂前所能承受的最大应力。

2.工程上常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。

3.弹性模量即引起单位弹性变形所需的应力。

4.载荷超过弹性极限后，若卸载，试样的变形不能全部消失，将保留一部分残余成形，这种不恢复的参与变形，成为塑性变形。

5.产生塑性变形而不断裂的性能称为塑性。

6.抗拉强度是试样保持最大均匀塑性变形的极限应力，即材料被拉断前的最大承载能力。

7.发生塑性变形而力不增加时的应力称为屈服强度。

8.硬度是指金属材料表面抵抗其他硬物体压入的能力，是衡量金属材料软硬程度的指标。

9.硬度是检验材料性能是否合格的基本依据之一。

10.11.布氏硬度最硬，洛氏硬度小于布氏硬度，维氏硬度小于前面两种硬度。

12.冲击韧性：在冲击试验中，试样上单位面积所吸收的能量。

13.当交变载荷的值远远低于其屈服强度是发生断裂，这种现象称为疲劳断裂。

14.疲劳度是指材料在无限多次的交变载荷作用而不会产生破坏的最大应力。

熔点。

16.晶格：表示金属内部原子排列规律的抽象的空间格子。

晶面：晶格中各种方位的原子面。

晶胞：构成晶格的最基本几何单元。

17.体心立方晶格:α-Fe 、鉻（Cr）、钼（Mo）、钨（W）。

面心立方晶格：铝（Al）、铜（Cu）、银（Ag）、镍(Ni)、金（Au）。

密排六方晶格：镁（Mg）、锌（Zn）、铍（Be）、镉（Cd）。

18.点缺陷是指长、宽、高三个方向上尺寸都很小的缺陷，如：间隙原子、置换原子、空位。

19.线缺陷是指在一个方向上尺寸较大，而在另外两个方向上尺寸很小的缺陷，呈线状分布，其具体形式是各种类型的位错。

20.面缺陷是指在两个方向上尺寸较大，而在另一个方向上尺寸很小的缺陷，如晶界和亚晶界。

21.原子从一种聚集状态转变成另一种规则排列的过程，称为结晶。

结晶过程由形成晶核和晶核长大两个阶段组成。

22.纯结晶是在恒温下进行的。

23.实际结晶温度Tn低于理论结晶温度Tm的现象，称为过冷，其差值称为过冷度ΔT,即ΔT=Tm﹣Tn。