工程材料与热加工技术第3章

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3 第三章金属的结晶、变形与再结晶——【工程材料学】

（1）形核
形核方式有两种：均匀形核和非均匀形核。
均匀形核即晶核在液态金属中均匀的形成；非均匀形核即晶核在液态金属中非均匀的形成。
实际生产中，金属中存在杂质并且凝固过程在容器或铸型中进行，这样，形核将优先在某些固态杂质表面及容器或铸型内壁进行，这就是非均匀形核。
非均匀形核所需过冷度显著小于均匀形核，实际金属的凝固形核基本上都属于非均匀形核。
颗粒钉扎作用的电镜照片
3.2.2 塑性变形对金属组织与性能的影响
一、塑性变形对金属组织与结构的影响
1. 显微组织的变化滑移带孪晶带晶粒形状
金属在外力作用下发生塑性变形时，随着变形量的增加晶粒形状发生变化，沿变形方向被拉长或压扁。当拉伸变形量很大时，只能观察到纤维状的条纹（晶粒变成细条状），称之为纤维组织。
Hall-Pitch关系：σs =σ0 + Kyd-1/2
三、合金的塑性变形根据组织，合金可分为单相固溶体和多相混合物两种。合
金元素的存在，使合金的变形与纯金属显著不同。
奥氏体
珠光体
1. 单相固溶体的塑性变形单相固溶体合金组织与纯金属相同，其塑性变形过程也与
多晶体纯金属相似。但随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，称固溶强化。
3.1 金属的结晶及铸件晶粒大小控制
凝固
金属由液态转变为固态的过程。
结晶
结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。
3.1.1 冷却曲线及结晶一般过程
一、冷却曲线
温度
理论冷却曲线
结晶平台(是由结晶潜热导致)
Tm
Tn
△T 过冷度
实际冷却曲线
时间

工程材料与热加工判断题

判断题专项练习第一章工程材料的力学性能1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。

2.用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号HBW表示。

3.金属材料的机械性能可以理解为金属材料的失效抗力。

第二章工程材料结构（一）金属的晶体结构1. 非晶体具有各向异性。

2. 每个体心立方晶胞中实际包含有2个原子。

3. 每个面心立方晶胞中实际包含有4个原子。

4. 晶体具有各向同性。

5. 单晶体具有各向同性，多晶体具有各向异性。

6. 单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性。

7. 不同晶体结构中不同晶面、不同晶向上的原子排列方式相同而排列紧密程度不同。

8. 实际金属内部原子排列是规则的，无缺陷的。

（二）金属的结晶与相图1. 物质从液体状态转变为固体状态的过程称为结晶。

2. 金属结晶后晶体结构不再发生变化。

3. 在金属的结晶中，随着过冷度的增大，晶核的形核率N和长大率G都增大，在N/G增大的情况下晶粒细化。

4. 液态金属结晶时的冷却速度越快，过冷度就越大，形核率和长大率都增大，故晶粒就粗大。

5. 物质从液体状态转变为固体状态的过程称为凝固。

6. 液态金属冷却到结晶温度时，液态金属中立即就有固态金属结晶出来。

7.合金中各组成元素的原子按一定比例相互作用而生成的一种新的具有金属特性的物质称为固溶体。

8.合金元素在固态下彼此相互溶解或部分地溶解，而形成成分和性能均匀的固态合金称为金属化合物。

（三）铁碳合金相图1.铁素体是碳溶解在α-Fe中所形成的置换固溶体。

2.铁素体是碳溶解在γ-Fe中所形成的间隙固溶体。

3.GS线表示由奥氏体冷却时析出铁素体的开始线，通称Acm线。

4.PSK线叫共析线，通称Acm线。

5.奥氏体是碳溶解在γ-Fe中所形成的间隙固溶体。

6.ES线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线，通称Acm线。

7.在Fe-Fe3C相图中的ES线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线，通常称为A3线。

（四）高分子材料与陶瓷1. 高分子材料是良好的绝缘体。

工程材料与热加工习题参考答案

第1章习题参考答案自测题一、填空题1. 强度、刚度、硬度、塑性、韧性2. σe σs σb3. 屈服点规定残余伸长率为0.2%时的应力值塑性变形4. 断后伸长率断面收缩率断面收缩率5. 应力场强度因子断裂韧度断裂二、判断题1.（×）2.（×）3.（×）4.（×）习题与思考题1.①因为δ5=L1L0L5d0100%=1100%=25% L05d0δ10=L1L0L10d0100%=1100%=25% L010d0所以L1（5）=6.25d0同理L1（10）=12.5d0②长试样的塑性好。

设长试样为A,短试样为B,已知δ所以δ5B=δ10A，因为同一种材料，δ5〉δ10，5B=δ10A<δ5A,则δ5B<δ5A，即长试样的塑性好。

2.合格。

因为σs=FS21100268.79MP >225 MP aa S03.1425σb=Fb34500439.5 MP >372MPaa S03.1425L15d065500100%30%>27% 100%=505d0δ5=S0S15232ψ=100%64%>55% 所以，该15钢合格2S033.（1）洛氏硬度HRC；（2）洛氏硬度HRB；（3）洛氏硬度HRA；（4）布氏硬度HB；（5）维氏硬度HV。

第2章习题解答参考自测题一、填空题1. 体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格2. （1）A （2）F （3）Fe3C （4）P （5）Ld （6）Ld'3. F+P 大高低4. 过冷过冷度细好5. 固溶体金属化合物成分、组织、状态、温度6.二、判断题1.（×）2.（√）3.（×）习题与思考题1.根据晶体缺陷的几何形态特征，实际金属晶体中存在有点、线、面缺陷。

在这些缺陷处及其附近，晶格均处于畸变状态，使金属的强度、硬度有所提高。

2.(1）钢材加热到1000～1250℃时为单相奥氏体组织，奥氏体强度、硬度不高，塑性、韧性好，变形抗力小，适于热轧、锻造。

工程材料与热处理第3章作业题参考答案

1.置换固溶体中，被置换的溶剂原子哪里去了？答：溶质把溶剂原子置换后，溶剂原子重新加入晶体排列中，处于晶格的格点位置。

2.间隙固溶体和间隙化合物在晶体结构与性能上的区别何在？举例说明之。

答：间隙固溶体是溶质原子进入溶剂晶格的间隙中而形成的固溶体，间隙固溶体的晶体结构与溶剂组元的结构相同，形成间隙固溶体可以提高金属的强度和硬度，起到固溶强化的作用。

如：铁素体F是碳在α-Fe中的间隙固溶体，晶体结构与α-Fe相同，为体心立方，碳的溶入使铁素体F强度高于纯铁。

间隙化合物的晶体结构与组元的结构不同，间隙化合物是由H、B、C、N等原子半径较小的非金属元素（以X表示）与过渡族金属元素（以M表示）结合，且半径比r X/r M＞0.59时形成的晶体结构很复杂的化合物，如Fe3C间隙化合物硬而脆，塑性差。

3.现有A、B两元素组成如图所示的二元匀晶相图，试分析以下几种说法是否正确？为什么？（1）形成二元匀晶相图的A与B两个相元的晶格类型可以不同，但是原子大小一定相等。

（2）K合金结晶过程中，由于固相成分随固相线变化，故已结晶出来的固溶体中含B 量总是高于原液相中含B量.（3）固溶体合金按匀晶相图进行结晶时，由于不同温度下结晶出来的固溶体成分和剩余液相成分不相同，故在平衡态下固溶体的成分是不均匀的。

答：（1）错：Cu-Ni合金形成匀晶相图，但两者的原子大小相差不大。

（2）对：在同一温度下做温度线，分别与固相和液相线相交，过交点，做垂直线与成分线AB相交，可以看出与固相线交点处B含量高于另一点。

(3)错：虽然结晶出来成分不同，由于原子的扩散，平衡状态下固溶体的成分是均匀的。

4.共析部分的Mg-Cu相图如图所示：(1)填入各区域的组织组成物和相组成物。

在各区域中是否会有纯Mg相存在？为什么？答: Mg-Mg2Cu系的相组成物如下图：（α为Cu在Mg中的固溶体）Mg-Mg2Cu系的组织组成物如下图：（α为Cu在Mg中的固溶体，）在各区域中不会有纯Mg相存在，此时Mg以固溶体形式存在。

[材料科学]工程材料第三章热处理ppt课件

先在奥氏体晶界上构成，在长大过程中，其两侧奥
氏体的含碳量下降，促进了铁素体形核，两者相间形核并长大，构成一个珠光体团。
珠光体转变是分散型转变(铁、碳原子均分散〕。
二、贝氏体转变
1、贝氏体的组织形状及性能
过冷奥氏体在550℃230℃ (Ms)间将转变为贝氏体类型组织，贝氏体用符号B表示。
物，根据片层厚薄不同,又细分为珠光体、索氏体和屈氏体(或托氏体).
屈氏体
珠光体索氏体
⑴ 珠光体：
构成温度为A1-650℃，片层较厚，500倍光镜下可辨，用符号P表示.
⑵ 索氏体
电镜形貌
光镜形貌
构成温度为650-600℃, 片层较薄，800-1000 倍光镜下可辨，用符号S 表示。
转变〔碳原子分散，铁原子不分散〕。
上贝氏体贝氏体组织的透射电镜形貌
下贝氏体
三、马氏体转变
当奥氏体过冷到Ms以下将转变为马氏体类型组织。
马氏体转变是强化钢的重要途径之一。
1、马氏体的晶体构造碳在-Fe中的过饱和固溶
体称马氏体，用M表示。
马氏体组织
马氏体转变时，奥氏体中的碳全部保管到马氏体中.
和Fe3C方向长大。
第三步剩余Fe3C溶解: 铁素体的成分、构造更接近于奥氏体，因此先消逝。剩余的Fe3C随保温时间延伸继续溶解直至消逝。
第四步奥氏体成分均匀化：Fe3C溶解后，其所在部位碳含量仍很高，经过长时间保温使奥氏体成分趋于均匀。
亚共析钢和过共析钢的奥氏体化过程与共析钢根本一样。但由于先共析或二次Fe3C的存在，要获得全部奥氏体组织，必需相应加热到Ac3或Accm 以上.
冷却是热处置更重要的工序。过冷奥氏体的转变产物及转变过程: 处于临界点A1以下的奥氏体称过冷奥氏体。过冷奥

工程材料与热加工

工程材料与热加工简介工程材料是指用于制造机械、设备和其他工业产品的各种材料，包括金属、非金属和合成材料等。

而热加工则是指通过加热改变材料的形状、组织和性能的过程。

在工程领域中，热加工是一项重要的工艺，它能够改善材料的力学性能、加工性能和耐用性，从而提高制造产品的质量和性能。

工程材料金属材料金属材料是工程中最常用的材料之一，它具有优良的导电性、导热性和可塑性。

常见的金属材料包括钢、铝、铜和镁等。

钢是一种重要的结构材料，它具有高强度和耐腐蚀性，广泛应用于制造船舶、桥梁和建筑等领域。

铝是一种轻质金属，具有良好的导热性和耐腐蚀性，广泛用于汽车、航空航天和电子器件等领域。

非金属材料非金属材料包括陶瓷、塑料、橡胶和复合材料等。

陶瓷材料具有优良的耐热性、耐磨性和绝缘性，常用于制作高温工具和电气绝缘件。

塑料是一种轻质、易加工的材料，广泛应用于包装、建筑和家居用品等领域。

橡胶是一种弹性材料，具有良好的密封性和抗震性，被广泛运用于汽车、机械和建筑等领域。

复合材料是由不同材料组合而成的材料，具有高强度、轻质和耐腐蚀性。

合成材料是指通过人工合成的材料，具有特殊的性能和用途。

常见的合成材料包括聚合物、纤维素和石墨烯等。

聚合物是由多个小分子单体通过化学反应连接而成的高分子化合物，具有良好的绝缘性和耐热性，被广泛用于塑料、橡胶和纤维等领域。

纤维素是一种由纤维素纤维组成的材料，具有优良的抗拉强度和耐热性，常用于制作纸张、织物和纤维板等产品。

石墨烯是一种由碳原子组成的二维材料，具有极高的导电性和导热性，被视为未来材料领域的重要发展方向。

热加工热处理热处理是一种通过改变材料的组织和性能来提高材料性能的方法。

常见的热处理方法包括退火、淬火和回火等。

退火是将金属材料加热到一定温度，然后缓慢冷却，以减少内部应力和提高材料的塑性。

淬火是将金属材料加热到临界温度，然后迅速冷却，以增加材料的硬度和强度。

回火是将已淬火的金属材料再次加热到一定温度，然后冷却，以减少材料的脆性和提高韧性。

司乃钧版工程材料与热加工工艺课件1-3章

5）应用范围
可用于成品和薄件，但不宜测量组织粗大不均匀的材料；适用于测量硬度较高的材料，如淬火钢件、硬质合金等材料。
（注：布氏硬度值和洛氏硬度值之间的关系大致为10HBS=1HRC）。
3.冲击韧度（韧性）(impact toughness) 定义：材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定。测得试样冲击吸收功,用符号 Ak 表示，Ak = mgH - mgh (J)，冲击韧度值ak 就是试样缺口
工程材料与热加工
讲课学时： 44 考试分值分配：4：6 闭卷考试

讲课人：王伟华
绪论（Introduction）
“工程材料与热加工”是研究从原材料到产品热成型制造过程的学问。
工程材料：用于制造工程构件、机械零件、工具等。成形工艺：改变材料的形状、尺寸和性能的加工过程。
一、工程材料及成形工艺的发展历史
一、金属材料的性能
使用性能金属材料的性能
力学性能物理性能化学性能
铸造性可锻性可焊性切削加工性热处理性
工艺性能
二、金属材料的力学性能
出来的性能。
定义：指材料在各种载荷（静载荷、动载荷）下表现
1.强度（strength）和塑性（plasticity）
金属材料的强度、塑性指标是在万能拉伸试验机上通过拉伸试验测定的。拉伸试验
金属材料
按成分分类
Metallic Materials
高分子材料
Polymeric Materials
陶瓷材料
按成分分类
Ceramic Materials
复合材料
Composite Materials
四者的关系
第二节工程材料的力学性能

工程材料与热加工复习资料-学生(含部分答案)

工程材料与热加工复习资料第1章材料的力学性能疲劳断口的三个区域。

疲劳源区、疲劳裂纹扩展区和最后断裂区三部分组成5．金属塑性的2个主要指标。

伸长率和断面收缩率6．金属的性能包括力学性能、_物理___性能、_化学_性能和__工艺_性能。

7．材料的工艺性能包括哪些？包括铸造性、焊接性、锻压性、切削性以及热处理性。

第2章金属的晶体结构与结晶二、问答题1．金属中常见的晶体结构有哪几种？(α-Fe、γ-Fe是分别是什么晶体结构)。

体心立方体晶格、面心立方体晶格、密排六方晶格。

α-Fe 是体心立方体晶格结构γ-Fe是面心立方体晶格结构晶体和非晶体的特点和区别。

2．实际晶体的晶体缺陷有哪几种类型？点缺陷、线缺陷、面缺陷。

3点缺陷分为：空位、间隙原子、置换原子4．固溶体的类型有哪几种?置换固溶体、间隙固溶体5．纯金属的结晶是由哪两个基本过程组成的?晶体的形成、晶体的长大6．何谓结晶温度、过冷现象和过冷度?纯金属液体在无限缓慢的冷却条件下的结晶温度，称为理论结晶温度金属的实际结晶温度低于理论结晶温度的现象称为过冷现象理论结晶温度与实际结晶温度的差叫做过冷度过冷度与冷却速度有何关系？结晶时冷却的速度越大，过冷度越大，金属的实际结晶温度就越低。

7．晶粒大小对金属的力学性能有何影响?在一般情况下，晶粒越细，金属的强度、塑性和韧性就越好。

细化晶粒的常用方法有哪几种?增加过冷度、变质处理、振动或搅拌8．什么是共析转变？在恒定温度下，有一特定成分的固相同时分解成两种成分和结构均不同的新固相的转变成为共析转变二、填空题1．珠光体是由___铁素体_____和____渗碳体_____组成的机械混合物(共析组织)。

2．莱氏体是由_____奥氏体___和____渗碳体_____组成的机械混合物(共晶组织)。

3．奥氏体在1148℃时碳的质量分数可达____2.11%______，在727℃时碳的质量分数为____0.77%___。

4. 根据室温组织的不同，钢可分为___共_____钢、____亚共____钢和____过共___钢。

工程材料与热加工（习题）

⼯程材料与热加⼯（习题）第1章材料的⼒学的性能（习题）⼀、选择题1.表⽰⾦属材料屈服强度的符号是（ B ）。

A、；B、；C、；D、；1.⾦属材料在静载荷作⽤下，抵抗变形和破坏的能⼒称为( C )。

A、塑性；B、硬度；C、强度；D、弹性；2.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、HBS；B、HRC；C、HV；D、HBW；3.做疲劳试验时，试样承受的载荷为( B )。

A、静载荷；B、交变载荷；C、冲击载荷；D、动载荷；⼆、填空题1.材料的⼒学性能通常是指在载荷作⽤下材料抵抗（变形）或（断裂）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.⾦属的性能包括（物理）性能、（化学）性能、（⼒学）性能和（⼯艺）性能。

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（⽆限次循环应⼒）作⽤⽽（不发⽣断裂）的最⼤应⼒值。

6.材料的⼯艺性能包括（铸造性能）、（锻造性能）、（焊接性能）、（切削加⼯性能）、（热处理性能）等。

7.零件的疲劳失效过程可分为（疲劳裂纹产⽣）、（疲劳裂纹扩展）、（瞬时断裂）三个阶段。

三、判断题1.拉伸试验可以测定材料的强度、塑性等性能指标，因此材料的⼒学性能都可以通过拉伸试验测定。

（×）2.⽤布⽒硬度测试法测量硬度时，压头为钢球，⽤符号HBS表⽰。

（×）3.⾦属材料的⼒学性能可以理解为⾦属材料的失效抗⼒。

（×）4.材料的断裂韧度⼤于材料的应⼒场强度因⼦的，材料的宏观裂纹就会扩展⽽导致材料的断裂。

（×）四、练习与思考1.说明下列符号的意义和单位。

（1）σe；（2）σs或σ0.2；（3）σb；（4）δ；（5）ψ；（6）σ－1；（7）A K；2.在测定强度指标时，σ0.2和σs有什么不同？3.拉伸试样的原标距长度为50 mm，直径为10 mm。

试验后，将已断裂的试样对接起来测量，标距长度为73 mm，颈缩区的最⼩直径为5.1 mm。

机械工程材料与热加工工艺试题与答案

一、名词解释：１、固溶强化：固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。

２、加工硬化：金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。

２、合金强化：在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度和硬度４、热处理：钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。

５、细晶强化：晶粒尺寸通过细化处理，使得金属强度提高的方法。

二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法三、（20分）车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地方为HRC20—25，其加工路线为：下料锻造正火机加工调质机加工（精）轴颈表面淬火低温回火磨加工指出：1、主轴应用的材料：45钢2、正火的目的和大致热处理工艺细化晶粒，消除应力；加热到Ac3＋50℃保温一段时间空冷3、调质目的和大致热处理工艺强度硬度塑性韧性达到良好配合淬火＋高温回火4、表面淬火目的提高轴颈表面硬度5．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。

去除表面淬火热应力，表面M＋A’心部S回四、选择填空（20分）１．合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（d）（a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大（b）均强烈促进奥氏体晶粒长大（c）无影响（d）上述说法都不全面２．适合制造渗碳零件的钢有（c）。

（a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12（c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi３．要制造直径16mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（c ）（a）45钢经正火处理（b）60Si2Mn经淬火和中温回火（c）40Cr钢经调质处理4．制造手用锯条应当选用（a ）（a）T12钢经淬火和低温回火（b）Cr12Mo钢经淬火和低温回火（c）65钢淬火后中温回火5．高速钢的红硬性取决于（b ）（a）马氏体的多少（b）淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量（c）钢中的碳含量6．汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用（c ）（a）60钢渗碳淬火后低温回火（b）40Cr淬火后高温回火（c）20CrMnTi渗碳淬火后低温回火7．65、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c ）（a）工具钢，淬火+低温回火（b）轴承钢，渗碳+淬火+低温回火（c）弹簧钢，淬火+中温回火8. 二次硬化属于（d）（a）固溶强化（b）细晶强化（c）位错强化（d）第二相强化9. 1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（b）（a）获得单一的马氏体组织，提高硬度和耐磨性（b）获得单一的奥氏体组织，提高抗腐蚀性，防止晶间腐蚀（c）降低硬度，便于切削加工１０.推土机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击，应选择用（b ）（a）20Cr渗碳淬火后低温回火（b）ZGMn13—3经水韧处理（c）W18Cr4V淬火后低温回火五、填空题(20分)1、马氏体是碳在a-相中的过饱和固溶体，其形态主要有板条马氏体、片状马氏体。

第3章铁碳合金相图

珠光体（P）
Pearlite
HBS＝170～230 （纯铁HBS＝50～80）
工程材料及热加工
莱氏体奥氏体（珠光体）与渗碳体的机械混合物
含碳量:4.3% 共晶反应式:
L 4 .3 % C (A+Fe3C)
1148 C
性能：硬度高，塑性、韧性差
莱氏体(L)
Ledeburite
工程材料及热加工
珠光体中的渗碳体称共析渗碳体。
工程材料及热加工

合金液体在 1-2点间转变为。到S点发生共析转变：
S⇄P+Fe3C, 全部转变
为珠光体。
工程材料及热加工
4)过共析钢结晶动态示意图液相
奥氏体
析出
奥氏体+二次渗碳体
共析转变
珠光体+二次渗碳体
从奥氏体中析出的Fe3C称二次渗碳体, 用Fe3CⅡ表示
组成物标注区别主要在+ Fe3C和

+Fe3C两个相区. + Fe3C相区中有
四个组织组成物
区， +Fe3C 相区
+ Fe3C
+ Fe3C
中有七个组织组
成物区。
工程材料及热加工

A
H
L+
温N A+ 度
A
J
B
L
D
L+A
E S
P A+ Fe3CⅡ P+ Fe3CⅡ
C A+ Fe3C
工程材料及热加工
第三章铁碳合金相图
第一节铁碳合金的组元及基本相第二节 Fe-Fe3C相图第三节含碳量对碳钢组织与性能的影响

工程材料与热加工(习题)

第1章材料的力学的性能习题一、选择题1.表示金属材料屈服强度的符号是 B ..A、；B、；C、；D、；1.金属材料在静载荷作用下;抵抗变形和破坏的能力称为 C ..A、塑性；B、硬度；C、强度；D、弹性；2.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、HBS；B、HRC；C、HV；D、HBW；3.做疲劳试验时;试样承受的载荷为 B ..A、静载荷；B、交变载荷；C、冲击载荷；D、动载荷；二、填空题1.材料的力学性能通常是指在载荷作用下材料抵抗变形或断裂的能力..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.金属的性能包括物理性能、化学性能、力学性能和工艺性能..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限次循环应力作用而不发生断裂的最大应力值..6.材料的工艺性能包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能、热处理性能等..7.零件的疲劳失效过程可分为疲劳裂纹产生、疲劳裂纹扩展、瞬时断裂三个阶段..三、判断题1.拉伸试验可以测定材料的强度、塑性等性能指标;因此材料的力学性能都可以通过拉伸试验测定.. ×2.用布氏硬度测试法测量硬度时;压头为钢球;用符号HBS表示.. ×3.金属材料的力学性能可以理解为金属材料的失效抗力.. ×4.材料的断裂韧度大于材料的应力场强度因子的;材料的宏观裂纹就会扩展而导致材料的断裂.. ×四、练习与思考1.说明下列符号的意义和单位..1σe；2σs或σ0.2；3σb；4δ；5ψ；6σ－1；7A K；2.在测定强度指标时;σ0.2和σs有什么不同3.拉伸试样的原标距长度为50 mm;直径为10 mm..试验后;将已断裂的试样对接起来测量;标距长度为73 mm;颈缩区的最小直径为5.1 mm..试求该材料的延伸率和断面收缩率的值..4.材料的弹性模量E的工程含义是什么它和零件的刚度有何关系5.将6500 N的力施加于直径为10 mm、屈服强度为520 MPa的钢棒上;试计算并说明钢棒是否会产生塑性变形..6.塑性指标在工程上有哪些实际意义7.下列材料或零件采用什么硬度测试法较合适1锉刀；2黄铜轴套；3硬质合金刀片；4一般淬火钢；8.工程材料有哪些物理性能和化学性能第2章金属的晶体结构与结晶习题一、名词解释晶体、单晶体、多晶体、晶格、晶胞、晶粒、晶界、合金、组元、相、组织、共晶转变二、如果其它条件相同;试比较下列铸造条件下铸件晶粒的大小：1.金属型铸造与砂型铸造..2.高温浇注与低温浇注..3.浇注时采用振动与不采用振动..4.厚大铸件的表面与心部..三、问答题1.金属中常见的晶体结构有哪几种2.实际晶体的晶体缺陷有哪几种类型它们对晶体的力学性能有何影响3.固溶体与化合物有何区别固溶体的类型有哪几种4.何谓金属的结晶纯金属的结晶是由哪两个基本过程组成的5.何谓过冷现象和过冷度过冷度与冷却速度有何关系6.晶粒大小对金属的力学性能有何影响细化晶粒的常用方法有哪几种7.什么是共晶转变共晶转变有何特点8.什么是共析转变共晶转变与共析转变有何异同第3章铁碳合金相图习题一、名词解释1. 铁素体；2. 奥氏体；3. 渗碳体；4.珠光体；5. 莱氏体；6. 低温莱氏体；7. 同素异晶转变；8. 铁碳合金状态图；二、填空题1.珠光体是由F和Fe3C组成的机械混合物共析组织..2.莱氏体是由A和Fe3C组成的机械混合物共晶组织..3.奥氏体在1148℃时碳的质量分数可达2.11%;在727℃时碳的质量分数为0.77%..4.根据室温组织的不同;钢可分为亚共析钢、共析钢和过共析钢..5.共析钢的室温组织为P；亚共析钢的室温组织为F+P；过共析钢的室温组织为P+Fe3CII ..6.碳的质量分数为0.77%的铁碳合金称为共析钢;其奥氏体冷却到S点727℃时会发生共析转变;从奥氏体中同时析出F和Fe3C的混合物;称为P..7.奥氏体和渗碳体组成的共晶产物称为Ld;其碳的质量分数为4.3%..8.亚共晶白口铸铁碳的质量分数为2.11%～4.3%;其室温组织为P+Fe3CII+Ld′..9.过晶白口铸铁碳的质量分数为4.3%～6.69%;其室温组织为Ld′+Fe3CI ..10.过共析钢碳的质量分数为0.77%～2.11%;其室温组织为P+Fe3CII ..11.亚共析钢碳的质量分数为0.0218%～0.77%;其室温组织为F+P..三、选择题1.铁素体为 A 晶格;奥氏体为 B 晶格;渗碳体为 D 晶格..A、体心立方；B、面心立方；C、密排六方；D、复杂的；2.Fe-FeC状态图上的ES线;用代号 B 表示;PSK线用代号 A 表示..3A、A1；B、A cm；C、A3；D、其它；3.Fe-FeC状态图上的共析线是 C ;共晶线是 A ..3A、ECF线；B、ACD线；C、PSK线；D、GSK线四、判断题1.金属化合物的特性是硬而脆;莱氏体的性能也是硬而脆;故莱氏体属于金属化合物..×2.渗碳体碳的质量分数为6.69%.. √3.Fe-FeC状态图中;A3温度是随碳的质量分数增加而上升的.. ×34.碳溶于α-Fe中所形成的间隙固溶体称为奥氏体.. ×五、简答题1.何为金属的同素异构转变试画出纯铁的结晶冷却曲线和晶体结构变化图..2.简述碳的质量分数为0.4%和1.2%的铁碳合金从液态冷却至室温时的结晶过程..3.把碳的质量分数为0.45%的钢和白口铸铁都加热到高温1000～1200℃;能否进行锻造为什么第4章钢的热处理习题1.何谓钢的热处理常用的热处理工艺有哪些2.简述共析钢加热时奥氏体形成的过程..3.为什么要控制奥氏体晶粒大小如何控制奥氏体晶粒的大小4.解释下列名词：1 珠光体、索氏体、托氏体、贝氏体、马氏体；2 奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体；3 退火、正火、淬火、回火、表面淬火；4 临界淬火冷却速度v c、淬透性、淬硬性；5 单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火..5.珠光体类型组织有哪几种它们的形成条件、组织形态和性能方面有何特点6.影响C曲线的主要因素有哪些试比较共析纲、亚共析钢和过共析钢的C曲线..7.简述贝氏体的组织特征和性能特点..8.马氏体组织有哪两种它们与钢的化学成分有何关系组织形态和性能方面有何特点9.生产中常用的退火方法有哪几种各适用于什么场合10.甲、乙两厂生产同一批零件;材料均选用45钢;硬度要求为220～250HBS;其中甲厂采用正火;乙厂采用调质;都达到硬度要求..试分析甲、乙两厂产品的组织和性能差别..11.某活塞用45钢制造;由于形状复杂;按正常淬火加热温度840℃加热后水冷;大约有40%出现淬火裂纹..请分析原因并改进该工件的淬火工艺..12.一块厚度为5 mm的45钢钢板;先经840℃加热淬火;硬度为55HRC;随后从一端加热;依靠热传导;使钢板上各点达到如图4-29所示的温度..试问：1 各点部位的组织是什么2 整个钢板自图示各温度缓冷到室温后各点部位的组织是什么3 整个钢板自图示各温度水淬快冷到室温后各点部位的组织是什么图4-29 题12图13.举例说明钢的淬透性、淬硬深度和淬硬性三者之间的区别..14.分析单液淬火、双液淬火、分级淬火、贝氏体等温淬火等方法对淬火应力带来的影响..15.试为以下钢件选择预先热处理工艺：1 20CrMnTi汽车变速箱齿轮锻造毛坯晶粒粗大；2 T12锻造后有网状渗碳体；3 T12钢锉刀毛坯改善切削加工性和热处理工艺性能..16.回火的目的是什么淬火钢在回火过程中显微组织发生哪些变化17.什么叫回火脆性生产中如何防止回火脆性18.分析以下说法是否正确;并说明理由..1 钢的淬火冷却速度愈快;所获得的硬度愈高;淬透性也愈好..2 钢的合金元素越多;淬火后的硬度越高..3 淬火钢回火后的性能主要取决于回火后的冷却速度..19.何谓表面热处理表面淬火的目的是什么常用的表面淬火有哪几种20.感应加热表面淬火的加热原理是什么淬火后的淬透层深度与什么有关21.渗碳的主要目的是什么试分析20钢渗碳缓慢冷却后的表层和心部组织;以及渗碳缓慢冷却后;加热到780℃淬火、180℃回火后的表层和心部组织..22.渗氮后的性能特点是什么渗氮后为何不进行淬火23.比较钢经表面淬火、渗碳淬火、渗氮热处理后的性能和应用范围等方面有何不同..24.某一用40Cr钢制造的齿轮;其加工路线如下：备料→锻造→正火→机械粗加工→调质→机械精加工→高频感应加热表面淬火与低温回火→磨削..请说明各热处理工序的目的及热处理后的显微组织..第5章工业用钢习题一、选择题1.40MnB钢中;微量元素B的作用是 B ..A、强化铁素体；B、提高淬透性；C、提高淬硬性；D、提高回火稳定性；2.欲要提高铬镍不锈钢的强度;主要采用 B ..A、时效强化方法；B、固溶强化方法；C、冷加工硬化方法；D、马氏体强化方法；3.20CrMnTi钢根据其组织和力学性能;在工业上主要作为一种 A 使用..A、合金渗碳钢；B、合金弹簧钢；C、合金调质钢；D、滚动轴承钢；4.大多数合金元素均在不同程度上有细化晶粒的作用;其中细化晶粒作用最为显著的有 C ..A、Mn、P；B、Mn、Ti；C、Ti、V； D．V、P5.除 A 元素外;其它合金元素溶于奥氏体后;均能增加过冷奥氏体的稳定性..A、Co； B．Cr； C．Mn； D．Ti；6.用40Cr钢制造的齿轮;锻造后的典型热处理工艺应是 A ..A、调质处理；B、高温回火；C、完全退火；D、正火处理；二、指出下列各钢牌号的名称及各符号的含义08 45 65Mn T12A ZG230-450 Q235A Q345 40Cr 20CrMnTi 60Si2Mn GCr9 CrWMn 9SiCr Cr12MoV W6Mo5Cr4V2 3Cr2Mo 1Cr13 0Cr19Ni9 4Cr9Si2 ZGMn13三、填空题1.高速工具钢经高温淬火加多次回火后;具有很高的硬度和较好的耐磨性..2.不锈钢按其金相显微组织不同;常用的有以下三类：马氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢和奥氏体型不锈钢..3.含碳量对钢的性能影响很大;低碳钢、中碳钢和高碳钢的含碳量分别为≤0.25%、0.25%～0.60%、≥0.60%..4.钢中常存的杂质元素为Mn、Si、S、P;钢的质量等级主要以S和P的多少划分..5.合金钢按主要用途可分为合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢三大类..四、判断题1.高锰钢加热到1000～1100℃;淬火后可获得单相马氏体组织.. ×2.40钢的含碳量为0.40%;而T10钢的含碳量为10%.. ×3.Si和Mn通常是钢中的有益元素;因此钢中Si和Mn的含量要尽量高.. ×4.不锈钢的含碳量影响钢的耐蚀性;含碳量越高;则耐蚀性越好.. ×5.20CrMnTi钢是合金渗碳钢;GCr15是专用的合金工具钢.. ×6.1Cr13和40Cr钢中的Cr都是为了提高钢的淬透性.. ×7.大多数合金钢比含碳量相同的碳素钢热处理加热温度高;保温时间长.. √8.高速工具钢含大量合金元素;在热轧或锻造之后空冷就可获得马氏体组织.. ×五、问答题1.合金元素在钢中的存在形式有哪些其主要作用有哪些2.比较40Cr、T12、20CrMnTi的淬硬性和淬透性..3.制造某齿轮原用45钢;现想用Q235代替..能否代替为什么4.高速钢的主要性能要求是什么它的成分和热处理有什么特点5.冷作模具钢和热作模具钢的性能要求有什么不同6.为什么机床变速齿轮采用45或40Cr制造;而汽车变速箱齿轮常采用20CrMnTi7.不锈钢中含Cr通常大于12%;Cr12MoV、1Cr13是否是不锈钢为什么六、为下列机械零件选材1. 机床主轴2. 汽车变速齿轮3. 汽车板簧4. 地脚螺栓5. 滚珠6. 大型冷冲模7. 手术刀8. 坦克履带9. 硝酸槽 10. 发动机连杆第6章铸铁习题一、填空题1.铸铁与钢相比;具有良好的铸造性能、良好的减摩性、较低的缺口敏感性、良好的切削加工性和良好的减摩性等优点..2.碳在铸铁中主要有渗碳体和石墨两种存在形式..3.影响石墨化的因素是化学成分和冷却速度..4.铸铁的力学性能主要取决于基体的性能和石墨的数量、形状、大小及分布状况..5.常用的合金铸铁有耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁等..二、选择题1.为提高灰铸铁的表面硬度和耐磨性;采用 A 热处理方法效果较好..A、表面淬火；B、等温淬火；C、渗碳后淬火加低温回火；D、淬火加高温回火；2.球墨铸铁经 A 可获得铁素体基体组织;经 C 可获得下贝氏体基体组织..A、退火；B、正火；C、贝氏体等温淬火；D、调质；3.为下列零件正确选材：机床床身 D ；汽车后桥外壳 C ；柴油机曲轴B ；排气管 A ..A、RuT300；B、QT700-2；C、KTH350-10；D、HT300；三、判断题1.热处理可以改变灰铸铁的基体组织;但不能改变石墨的形状、大小和分布情况..√2.可锻铸铁比灰铸铁的塑性好;因此可以进行锻压加工.. ×3.厚壁铸铁件的表面硬度总比其内部高.. ×4.可锻铸铁一般只适用于制造薄壁小型铸件.. √5.白口铸铁件的硬度适中;易于进行切削加工.. ×6.铸件壁厚大小是影响石墨化的最主要因素.. ×四、简答题1.什么是铸铁它与钢相比有什么优点2.影响铸铁石墨化的因素有哪些3.灰铸铁是否可通过热处理来提高力学性能球墨铸铁和可锻铸铁又如何为什么4.球墨铸铁是如何获得的它与相同基体的灰铸铁相比;其突出性能特点是什么5.可锻铸铁和球墨铸铁;哪种适宜制造薄壁铸件为什么6.下列牌号各表示什么铸铁牌号中的数字表示什么意义1 HT2502 QT700-23 KTH330-084 KTZ450-065 RuT420第7章非铁金属习题一、判断题1.不锈钢属于非铁金属.. ×2.铝及其合金具有良好的耐酸、碱、盐腐蚀能力.. ×3.铝及其合金都无法用热处理强化.. ×4.颜色呈紫红色的铜属于纯铜.. √5.钛是目前惟一可以在超低温条件下工作的金属工程材料.. ×6.滑动轴承合金越软;减摩性越好.. √7.镁合金是目前使用的密度最小的金属工程材料.. √8.硬质合金除了磨削;无法用其它常规机械加工方法加工.. √9.纯铜无法进行热处理强化.. √二、填空题1.白铜是铜和金属镍组成的的合金..2.青铜是除锌和镍元素以外;铜和其它元素组成的合金..3.目前常用的滑动轴承合金组织有软基体硬质点组织和硬基体软质点组织两大类..4.通用硬质合金又称万能硬质合金..5.在钨钴类硬质合金中;碳化钨的含量越多;钴的含量越少;则合金的硬度、红硬性及耐磨性越高;但强度和韧性越低..三、问答题1.固溶强化、弥散强化、时效强化的区别有哪些2.滑动轴承合金应具有怎样的性能和理想组织3.制作刃具的硬质合金材料有哪些类别比较一下它们有何差别..4.变形铝合金与铸造铝合金在成分选择上和组织上有什么不同5.为什么防锈铝不能通过热处理强化6.时效温度和时效时间对合金强度有何影响7.金属材料的减摩性和耐磨性有何区别它们对金属组织和性能要求有何不同四、理解题1.试从机理、组织与性能变化上对铝合金淬火和时效处理与钢的淬火和回火处理进行比较..2.铝合金的变质处理和灰铸铁的孕育处理有何异同之处3.用已时效强化的2A12硬铝制造的结构件;若使用中撞弯;应怎样校直为什么第8章常用非金属材料习题一、名词解释1. 高分子化合物2. 非金属材料3. 工程塑料二、简答题1.何谓热固性塑料和热塑性塑料举例说明其用途..2.塑料由哪些组成物组成其性能如何举例说明工程塑料的应用实例..3.何谓橡胶其性能如何举出三种常用橡胶在工业中的应用实例..4.何谓陶瓷其性能如何举出三种常用陶瓷在工业中的应用实例..5.何谓复合材料其性能如何举出三种常用复合材料在工业中的应用实例..第9章铸造习题一、名词解释1. 铸造2. 砂型铸造3. 造型4. 造芯5. 浇注系统6. 流动性7. 收缩性8. 特种铸造9. 压力铸造二、填空题1.特种铸造包括金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造等..2.型砂和芯砂主要由型砂、粘结剂、附加物、旧砂和水组成..3.造型材料应具备的性能有可塑性、耐火性、透气性、退让性、溃散性等..4.手工造型方法有：整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱造型、活块造型、三箱造型和刮板造型等..5.浇注系统由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成..三、问答题1.铸造生产有哪些优缺点2.零件、铸件和模样三者在形状和尺寸上有哪些区别3.选择铸件分型面时;应考虑哪些原则4.绘制铸造工艺图时应确定哪些主要的工艺参数5.铸件上产生缩孔的根本原因是什么顺序凝固为什么能避免缩孔缺陷6.冒口有什么作用如何设置冒口7.设计铸件结构时应遵循哪些原则8.比较铸铁、铸钢、铸造有色金属的铸造性能..第10章锻压习题一、名词解释1．冷变形强化 2. 再结晶 3. 余块 4. 热加工 5. 可锻性6. 锻造流线7. 锻造比二、填空题1.塑性与变形抗力是衡量锻造性优劣的两个主要指标;塑性愈高;变形抗力愈小;金属的可锻性就愈好..2.随着金属冷变形程度的增加;材料的强度和硬度升高;塑料和韧性下降;使金属的可锻性变差..3.金属塑性变形过程的实质就是位错沿着滑移面的运动过程..随着变形程度的增加;位错密度增加;塑性变形抗力增大..4.自由锻零件应尽量避免带楔形、曲线形、锥形的表面、肋板和凸台、圆柱体与圆柱体相贯结构..5.弯曲件弯曲后;由于有回弹现象;因此弯曲模角度应比弯曲零件弯曲角度小于一个回弹角α..三、判断题1.细晶粒组织的可锻性优于粗晶粒组织.. √2.非合金钢碳素钢中碳的质量分数愈低;可锻性就愈差.. ×3.零件工作时的切应力应与锻造流线方向一致.. ×4.常温下进行的变形为冷变形;加热后进行的变形为热变形.. ×5.因锻造之前进行了加热;所以任何材料均可以进行锻造.. ×6.冲压件材料应具有良好的塑性.. √7.弯曲模的角度必须与冲压弯曲件的弯曲角度相同.. ×8.落料和冲孔的工序方法相同;只是工序目的不同.. √四、简答题1.如何确定锻造温度的范围为什么要“趁热打铁”2.冷变形强化对锻压加工有何影响如何消除3.自由锻零件结构工艺性有哪些基本要求4.试比较自由锻、锤上模锻、胎模锻造的优缺点..5.对拉深件如何防止皱折和拉裂五、分析题1．叙述绘制图10-29所示零件的自由锻件图应考虑的因素..图10-29 C618K车床主轴零件图2．改正图10-30所示模锻零件结构的不合理处;并说明理由..图10-30 模锻零件结构六、课外研究观察生活或生产中小金匠锻制金银首饰的操作过程;分析整个操作过程中各个工序的作用或目的;并编制其制作工艺流程..第11章焊接习题一、判断题1.从本质上讲;钎焊不属于焊接.. √2.压力焊都是固相焊接.. ×3.采用碱性焊条焊接时;焊缝的含氢量低是由于焊条药皮含氢量低所致的.. ×4.埋弧焊不适宜焊接铝、钛等活泼性金属.. √气体保护焊的飞溅.. √5.不论采取何种措施;都无法根绝CO26.电渣焊后;一般都要进行细化晶粒热处理.. √7.当焊缝中存在气孔时;X光探伤后底片上相应部位呈白色.. ×二、填空题1.焊条由焊芯和焊条药皮两部分组成..2.焊接电弧包括阳极区、阴极区和弧柱区三部分..3.按焊条熔渣的碱度;可以将焊条分为酸性焊条和碱性焊条两大类..4.按照钎料的熔点不同;可以将钎焊分为硬钎焊和软钎焊两类..5.高碳钢焊接时;预热温度应控制在350ºC以上..6.外观检查是指用肉眼或用不超过30倍的放大镜对焊件进行检查..7.磁粉探伤后必须进行去磁处理..8.焊接接头包括焊缝和热影响区两部分..9.低碳钢的焊接热影响区包括过热区、正火区、部分相变区和再结晶区四个区域..三、问答题1.钎焊与焊接在本质上有何区别2.酸性焊条与碱性焊条有何不同3.叙述常见焊接方法的工艺特点..4.钎剂的作用是什么对钎剂和钎料都有哪些基本要求5.高碳钢焊接工艺有什么特点6.铸铁焊补时容易出现哪些焊接缺陷焊接铸铁的方法有哪些焊接时应注意什么问题7.焊接铜时容易出现哪些焊接缺陷为什么焊接时应采取哪些工艺措施8.常用的控制和矫正焊接变形的方法有哪些9.常用的降低和消除焊接应力的方法有哪些10.机械法矫正焊接变形有什么缺点火焰法矫正焊接变形有什么缺点11.焊接热影响区分几个组织变化区各有哪些特点12.焊接铝时容易出现哪些焊接缺陷焊接时应采取哪些工艺措施13.常见的焊接缺陷有哪些什么缺陷危害性最大14.常见的焊接检验方法有哪些各自的检查机理和应用范围是什么四、理解题1.为什么用碳当量法判断钢材的焊接性只是一种近似的方法2.在实际焊接生产中;为什么常把超声波探伤和X光探伤联合使用第12章零件材料与毛坯的选择习题一、填空题1.零件选材的一般原则是在满足使用性能的前提下;再考虑工艺性能、经济性..2.零件的工作条件分析应从受力状况、环境状况、特殊功能等几方面分析..3.零件的变形失效包括弹性变形失效、塑性变形失效、蠕变变形失效等..4.零件常用的毛坯包括铸件、锻件、焊接结构件、冲压件、型材或板材下料等..5.零件毛坯选择的依据包括力学性能、零件形状、尺寸、质量、零件材料、生产批量等..二、热处理应用1.某齿轮要求具有良好的综合力学性能;表面硬度为50～55HRC;选择45钢制造..加工工艺路线为：下料—→锻造—→热处理—→机械粗加工—→热处理—→机械精加工—→热处理—→精磨..试说明工艺路线中各热处理工序的名称、目的..2.拟用T12钢制成锉刀;其工艺路线如下：锻打—→热处理—→机械加工—→热处理—→精加工..试写出各热处理工序的名称;并制定最终热处理工艺..三、指出下列工件在选材与热处理技术中的错误;说明理由;并提出改正意见..1.用45钢制作表面耐磨的凸轮;淬火、回火要求60～63HRC..2.用40Cr制作直径30 mm、要求良好综合力学性能的传动轴;采用调质要求40～45HRC..3.用45钢制作直径15 mm的弹簧丝;淬火、回火要求55～60HRC..4.制造转速低、表面耐磨性及心部强度要求不高的齿轮选用45钢;渗碳淬火要求58～62HRC..5.选用9SiCr制造M10板牙;热处理技术条件为淬火、回火要求50～55HRC..6.选用T12钢制作钳工用的凿子;淬火、回火要求60～62HRC..7.一根直径100 mm、心部强度要求较高的传动轴;选用45钢;采用调质要求220～250HBS..8.大批量生产直径5 mm的塞规;以检验零件的内孔;选用T7钢;淬火、回火要求60～64HRC..四、综合练习1.大型矿山载重汽车变速箱齿轮;传递功率大;受到大的冲击、极大的摩擦;对齿轮的要求为：心部应有很高的冲击韧性及强度;齿轮表面应有高的硬度、耐磨性及高的疲劳强度..其材料为合金钢20CrMnTi..试选择毛坯类型并安排工艺路线;说明热处理工序的作用..2.某轴类零件承受较大的冲击力、变动载荷;其失效形式主要是：过量变形与疲劳断裂;要求材料具有高的强度、疲劳强度、较好的塑性与韧性;即要求较好的综合力学性能;轴上有一部位应耐磨、耐疲劳..试选择材料及毛坯并安排热处理工序位置..3.制造一件齿轮减速器箱体;试选择材料及毛坯..如果成批生产减速箱;这时你又如何考虑材料与毛坯五、思考题1.零件失效的原因一般包括哪些方面2.零件毛坯选择的基本原则是什么3.生产批量对零件毛坯的选择有什么影响4.为什么齿轮多用锻件毛坯;而手轮、带轮多用铸件做毛坯六、调研汽车上各个零件的材料;分析零件的毛坯..。

工程材料与热加工习题

第2章金属的晶体结构与结晶第3章二元合金相图及应用第4章金属的塑性变形与再结晶第5章钢的热处理第6章合金钢第7章铸铁第8章有色金属第9章其他工程材料第10章机械零件的失效分析与选材第11章铸造第12章锻压第13章焊接第14章毛坯的选择习题1. 简答题(1) 根据化学成分、结合键的特点，工程材料是如何分类的？主要差异表现在哪里？(2) 什么是材料的力学性能，力学性能主要包括哪些指标?(3) 什么是强度？什么是塑性？衡量这两种性能的指标有哪些？各用什么符号表示?(4) 什么是硬度，HBS、HBW、HRA、HRB、HRC 各代表用什么方法测出的硬度?各种硬度测试方法的特点有何不同？(5) 什么是冲击韧度？(6) 什么是疲劳现象？什么是疲劳强度？(7) 简述各力学性能指标是在什么载荷作用下测试的？(8) 用标准试样测得的材料的力学性能能否直接代表材料制成零件的力学性能，为什么？2. 计算题现有标准圆形长、短试样各一根，原始直径d0=10mm，经拉伸试验测得其伸长率δ5、δ10均为25%，求两试样拉断时的标距长度？这两试样中哪一个塑性较好？为什么？第2章金属的晶体结构与结晶习题1. 名词解释(1) 晶格；(2) 过冷度；(3) 同素异构转变；(4) 相；(5) 组织；(6) 固溶强化。

2. 简答题(1) 常见的金属晶格结构有哪几种？Cr、Mg、Zn、W、V、Fe、Al、Cu 等各具有哪种晶格结构？(2) 实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对金属的性能有哪些影响？(3) 简述固溶体、金属化合物在晶体结构与力学性能方面的特点？第3章二元合金相图及应用习题1. 名词解释(1) 相图；(2) 枝晶偏析；(3) 共晶反应；(4) 共析反应。

2. 简答题(1) 二元合金相图表达了合金的哪些关系？各有哪些实际意义？(2) 试分析共晶反应、包晶反应和共析反应的异同点。

(3) 说明珠光体和莱氏体在含碳量、相结构及其相对量、显微组织和性能上有何不同。

工程材料及成型技术基础第3章金属的塑性变形

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吊钩内部的纤维组织（左：合理；右：不合理，应使纤维流线方向与零件工作时所受的最大拉应力的方向一致）
43
3）热加工常会使复相合金中的各个相沿着加工变形方向交替地呈带状分布，称为带状组织。带状组织会使金属材料的力学性能产生方向性，特别是横向塑性和韧性明显降低。一般带状组织可以通过正火来消除。
滑移面 +
滑移方向
=
滑移系
原子排列密度最大的晶面
滑移面和该面上的一个滑移方向
三种典型金属晶格的滑移系
晶格滑移面 {110}
体心立方晶格 {111} {110}
面心立方晶格
密排六方晶格
{111}
滑移方向
滑移系
6个滑移面
×
2个滑移方向
=
12个滑移系
BCC
4个滑移面
×
3个滑移方向
=
12个滑移系
35
这是因为此时的变形量较小，形成的再结晶核心较少。当变形度大于临界变形度后,则随着变形度的增大晶粒逐渐细化。当变形度和退火保温时间一定时，再结晶退火温度越高，再结晶后的晶粒越粗大。
36
再结晶晶粒大小随加热温度增加而增加。
临界变形度处的再结晶晶粒特别粗大
变形度大于临界变形度后,随着变形度的增大晶粒逐渐细化
41
(2) 出现纤维组织在热加工过程中铸态金属的偏析、夹杂物、第二相、晶界等逐渐沿变形方向延展，在宏观工件上勾画出一个个线条，这种组织也称为纤维组织。纤维组织的出现使金属呈现各向异性，顺着纤维方向强度高，而在垂直于纤维的方向上强度较低。在制订热加工工艺时，要尽可能使纤维流线方向与零件工作时所受的最大拉应力的方向一致。

工程材料及热加工工艺基础课件

高分子材料
共
以分子键和共价键为
价
键
主
塑性、耐蚀性、电绝
缘性、减振性好，密
度小
分
包括塑料、橡胶及合
子
成纤维等
键
高分子材料在机械、电气、纺织、汽车、飞机、轮船等制造工业和化学、交通运输、航空航天等工业中被广泛应用。
烯丙酰氯-苯乙烯
复合材料
是把两种或两种以上不同性质或不同构造的材料以微观或宏观的形式组合在一起而形成的材料。
灰铸铁的显微组织
Pb-Sn共晶组织
1912年发现了X-射线对晶体的作用并在随后被用于晶体衍射分析，使人们对固体材料微观构造的认识从最初的假想到科学的现实。
Si表面的重构图象
X-射线衍射仪
1932年创造了电子显微镜，把人们带到了微观世界的更深层次〔10-7m〕
光镜下
电镜下
透射电子显微镜
扫描电子显微镜
高分子材料
纤维橡胶塑料
无机非金属材料
水泥玻璃耐火材料陶瓷
复合材料
树脂基金属基陶瓷基
颗粒增强纤维增强晶须增强编织构造增强
1、金属材料
黑色金属有色金属—轻金属,重金属,贵金属,稀有金属
以金属键结合为主良好的导电性、导热性、
延展性和金属光泽用量最大、应用最广泛
无机非金属材料
塑料，橡胶链与链 → 范德华力硬度<金属耐热性差，不具有导电能力
机械零件加工工艺
铸造
锻压材
料
焊接
型材
粉末冶金
毛
热处理
零
坯
件
切削加工
3、金属键金属原子外层电子数较少
电离能很小

工程材料习题和考点第三章

单选题（本大题共43小题，每小题1分，共43分）1. 钢的低温回火的温度为（）。

A.550℃B.450℃C.350℃D.250℃本题答案：D2. 可逆回火脆性的温度范围是（）。

A.150℃～200℃B.250℃～400℃C.400℃～500℃D.500℃～650℃本题答案：D3. 不可逆回火脆性的温度范围是（）。

A.150℃～200℃B.250℃～400℃C.400℃～550℃D.550℃～650℃本题答案：B4. 加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得（）。

A.均匀的基体组织B.奥氏体组织C.均匀的珠光体组织D.均匀的马氏体组织本题答案：B单选题（本大题共43小题，每小题1分，共43分）1. 钢的高温回火的温度为（）。

A.500℃B.450℃C.400℃D.350℃本题答案：A2. 碳钢的中温回火的温度为（）。

A.400℃B.300℃C.250℃D.200℃本题答案：A3. 碳钢的淬火工艺是将其工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（）。

A.随炉冷却B.在风中冷却C.在空气中冷却D.在水中冷却本题答案：D4. 正火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（）。

A.随炉冷却B.在油中冷却C.在空气中冷却D.在水中冷却本题答案：C单选题（本大题共43小题，每小题1分，共43分）1. 完全退火主要用于（）。

A.亚共析钢B.共析钢C.过共析钢D.所有钢种本题答案：A2. 共析钢在奥氏体的连续冷却转变产物中，不可能出现的组织是（）。

A.PB.SC.BD.M本题答案：C3. 退火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（）。

A.随炉冷却B.在油中冷却C.在空气中冷却D.在水中冷却本题答案：A4. 钢的本质晶粒度是指（）。

A.钢在加热过程中刚完成奥氏体转变时的奥氏体晶粒大小B.钢在各种具体热加工后的奥氏体晶粒大小C.钢在规定加热条件下奥氏体晶粒长大倾向性的高低D.钢在供应状态下的晶粒大小本题答案：C单选题（本大题共43小题，每小题1分，共43分）1. T8钢加热为奥氏体后，在580℃等温转变完成后的组织为（）。

工程材料与热加工技术课件

焊接技术应用
焊接技术广泛应用于机械、建筑、船舶、航空等制造业领域，是实现金属结构连接的重要工艺方法之一。
热处理技术
热处理技术定义
热处理技术是一种通过加热、保温和冷却金属材料，改变其内部组织结构，从而获得所需性能的工艺过程。
热处理技术分类
热处理技术可分为退火、正火、淬火、回火等不同类型，根据材料和性能要求选择合适的热处理方法。
回火
将淬火后的金属加热至低于临界点温度，保温一段时间后冷却，以稳定组织、降低内应力并提高韧性。
金属材料的腐蚀与防护
腐蚀类型
金属材料的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是指金属与周围介质直接发生化学反应而引起的腐蚀；电化学腐蚀则是金属与电解质溶液发生原电池反应而引起的腐蚀。
腐蚀防护
为了防止金属材料的腐蚀，可采取表面涂层、电化学保护和改变金属内部结构等措施。常用的表面涂层材料有油漆、镀锌、镀铬等；电化学保护包括阳极保护和阴极保护。
热加工技术如热处理、锻造、焊接等在汽车零部件制造中起到关键作用，确保零部件的强度和稳定性。
新能源领域的应用
新能源领域对高效、环保的材料需求迫切，工程材料与热加工技术在新能源领域中具有广阔的应用前景。
太阳能光伏产业中，高效率光伏材料的研发和生产过程中涉及多种工程材料与热加工技术。
风力发电领域中，大型风电叶片的制造需要高性能复合材料和先进的热加工技术。
中。
高强度轻质合金、复合材料等高性能材料在飞机机身、机翼、发动机等关键部位得到广泛应用。
热加工技术如熔炼、铸造、焊接等在航空航天领域中起到至关重要的作用，确保零部件的精度和
可靠性。
汽车工业的应用
汽车工业对材料性能和加工工艺要求严格，工程材料与热加工技术在汽车制造中占据重要地位。

大学课件-《工程材料与热加工工艺》-李书伟(完整)

L1—试样拉断后的标距伸长量 L0—试样原始标距
力学性能
2. 断面收缩率（ψ）
断面收缩率是指试样拉断后, 缩颈处截面积的最大缩减量与原始横断面积的百分比，即 ψ =(F0-F1)/F0
F1—试样断裂处的最小横断面积 F0—试样原始横断面积
特别提示：δ或ψ越大，表示材料的塑性越好。
力学性能
三、硬度
材料抵抗裂纹失稳扩展断裂的能力叫断裂韧性。
式中：Y__裂纹的几何形状因子;
σ__外加应力（N/mm2）； a__裂纹的半长（mm）； K1__ 强度因子（MPa·m1/2或MN·m-3/2）
当K1达到临界值K1C时，零件内裂纹将发生失稳扩展而出现低应力脆性断裂，而K1＜K1C时，零件安全可靠。
力学性能物理性能
化学性能
制造：指将原材料变成产品的全过程。材料对其所涉及的加工工艺的适应能力——工艺性能
锻造性能加工性能
焊接性能
热处理性能
§1.2 材料的使用性能 ——力学性能
力学性能是指材料在受力作用下所表现出的性能。
力学性能的类型
1.按加载方式不同：拉伸、压缩、弯曲、扭转与剪切等 2.按载荷变化特性：静载荷力学性能和动载荷力学性能
形状记忆合金内
部的微观结构会
(c)
加热后恢复
发生晶相转变，宏观就表现为自
身形状的改变。
形状记忆效应简易演示实验
提起陶瓷，大家并不陌生，我们每天都在与陶瓷打交道：吃饭的碗，喝水的茶杯，贴墙的瓷砖，建筑水泥，玻璃……
陶瓷是我国古代劳动人民的一大发明。陶瓷诞生的确切年月，已无从考证。从现有的考古材料看，可以断定陶瓷与中华文明几乎同时诞生。在英文单词中，“china”一词代表中国，当这个单词的开头字母用小写字母时，则代表陶瓷器，可见中国人发明了