工程材料与成型工艺
《工程材料及成型工艺》练习题(复习资料)
《工程材料及成型工艺》练习题（复习资料）绪论1、材料分为金属、__________以及复合材料三大类。
其中金属包括纯金属和__________，纯金属又包括__________金属和有色金属；而非金属材料包括____________________、无机非金属材料。
2、常用的材料成形方法有__________成形、__________成形、__________成形和非金属成形。
第一章工程材料1.2 固体材料的性能1、应力应变图横坐标表示__________，纵坐标表示__________。
p、e、s、b点应力分别表示什么？2、书P80 第1题3、书P80第2题4、机械零件在正常工作情况下多数处于（）。
A．弹性变形状态B．塑性变形状态C．刚性状态D．弹塑性状态5、在设计拖拉机气缸盖螺栓时主要应选用的强度指标是（）。
A．屈服强度B．抗拉强度C．伸长率D．断面收缩率6、用短试样做拉伸实验，根据公式，伸长率会更大，说明短试样塑性更好。
（）7、工程上希望屈强比sbσσ高一些，目的在于（）。
A．方便设计B．便于施工C．提高使用中的安全系数D．提高材料的有效利用率8、所有的金属材料均有明显的屈服现象。
（）9、下列力学性能指标中，常被作为机械设计和选材主要依据的力学性能指标是（）A．σb B．HBW C．δD．HRC10、在外力作用下，材料抵抗塑性变形和断裂的能力称为__________。
11、材料在外力去除后不能完全自动恢复而被保留下来的变形称__________。
12、金属材料抵抗硬物体压入的能力称为__________。
13、某仓库内1000根20钢和60钢热轧棒料被混在一起。
请问怎样用最简便的方法把这堆钢分开？14、常见的硬度表示方法有：__________硬度、__________硬度和维氏硬度。
15、当温度降到某一温度范围时，冲击韧性急剧下降，材料由韧性状态转变为脆性状态。
这种现象称为“__________”。
机械工程材料成型及工艺
机械工程材料成型及工艺在机械工程中，材料成型主要包括以下几个方面：锻造、压力加工、冷成型、热成型、焊接和铸造等。
这些成型方式根据材料的性质和产品的设计要求选择不同的加工方法和工艺。
锻造是一种通过加热和施加压力来改变原始材料形状的方法。
它可以改变材料的内部结构和物理性质，提高材料的强度和韧性，并将其加工成各种形状的零件。
锻造分为冷锻和热锻两种方式，冷锻适用于一些具有良好延展性的材料，而热锻主要适用于高硬度的合金材料。
压力加工是通过施加压力来使材料发生塑性变形的方法。
它主要包括拉伸、压缩、弯曲、剪切等加工过程。
压力加工可以使材料具有更高的强度、硬度和韧性，并且可以通过精确的控制来获得各种形状和尺寸的零件。
冷成型是指在常温下对金属材料进行塑性加工的方法。
它主要包括冲压、拉伸、挤压、弯曲等加工过程。
冷成型可以保持材料的硬度和强度，同时可以通过模具和设备的精确控制来得到高精度的成型零件。
热成型是指在高温下对金属材料进行塑性加工的方法。
它主要包括热挤压、热压缩、热拉伸、热弯曲等加工过程。
热成型可以使材料的塑性增加，改善材料的流动性和可塑性，从而得到复杂形状的零件。
焊接是将两个或多个材料通过加热或施加压力使其在原子层面上相互结合的方法。
它主要用于连接零件、修复损坏的零件和制造复合材料等方面。
焊接的方式有多种，包括电弧焊、气体焊、激光焊等，可根据不同的需求选择适当的焊接方式。
铸造是通过将熔融的金属或合金注入到模具中，经过冷却和凝固后得到特定形状的零件或产品的方法。
铸造是一种常用的成型方式，可以生产大批量、复杂形状的零件，同时也可以制造出内部空腔的零件。
总之，机械工程材料成型及工艺是实现产品设计和制造的重要环节。
不同的成型方式和工艺可根据材料的性质和产品的要求灵活选择，通过合理的加工和控制，可以获得高精度、高质量的零件和产品。
工程材料及热成型工艺课程设计
工程材料及热成型工艺课程设计1. 背景工程材料及热成型工艺是现代制造工业中极其重要的一部分，涉及到各行业各领域的制造和生产。
在工程离散制造过程中，这两个领域必不可少。
作为当今制造业的核心技术之一，热成型加工在不同的行业中都具有广泛的应用，如冶金、机械、航空航天等工业部门。
2. 课程设计目的本课程设计旨在深入了解相关基础知识和实际应用技术，达到以下目的：•了解不同种类的工程材料和它们的物理和化学性质。
•学习热成型加工的基本原理和其在不同工业部门中的应用。
•了解工程材料和热成型加工相互作用的影响，并学习如何优化制造过程。
•学习如何设计和选择最适合的加工工艺和设备，以满足不同的生产需求。
3. 课程内容3.1 工程材料3.1.1 材料结构和性质•基本元素和晶体结构•物理性质、机械性能和化学性质•缺陷分析和强度评估3.1.2 材料应用和选择•材料来源和加工方法•材料选型原则和应用环境•日常护理和维护3.2 热成型工艺3.2.1 加热和冷却•加热方式和设备•相变和热力学过程•冷却速率和材料变形加工3.2.2 热成型加工和应用•压力工艺和模具设计•热挤压、热轧、热拉伸和热淬火•各行业热成型加工的应用3.3 课程实践本课程将分为两个实践环节。
第一个环节将关注材料表征和机械性能测试，包括拉伸试验、压缩试验、冲击试验等。
第二个实践环节将关注热成型加工过程仿真和模拟，以及材料性能和加工过程之间的关系。
4. 课程评估•成绩占比：70% 期末考试, 20% 课程作业, 10% 实践报告•期末考试：理论知识，考试时间120分•课程作业：每周一次，与课程内容相关，张贴在学生选定的博客里，提交课程学习的总结，字数不少于500字。
•实践报告：与课程实践相关，对学生的实验和模拟结果进行评估和总结。
工程材料与成型工艺期末考试题库完整
工程材料及成形技术作业题库一. 名词解释Ao.奥氏体：奥氏体是碳溶于γ-Fe中的间隙固溶体，用符号“A”表示，呈面心立方晶格。
Be.本质晶粒度：奥氏体晶粒长大的倾向。
Be.贝氏体：在含碳量过饱和α的基体上弥散分布着细小的碳化物亚稳组织。
Bi.变质处理：在浇注前向铁液中加入少量孕育剂，形成大量高度弥散的难溶质点，成为石墨的结晶核心，以促进石墨的形核从而得到细珠光体基体和细小均匀分布的片状石墨。
C. C曲线：过冷奥氏体等温冷却转变曲线。
C. CCT曲线：过冷奥氏体连续冷却转变曲线。
Ca.残余奥氏体：奥氏体在冷却过程中发生相变后在环境温度下残存的奥氏体。
Cu.淬火：将钢加热到相变温度以上，保温一定时间，然后快速冷却以获得马氏体组织的热处理工艺Cu.淬透性：在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。
Cu.淬硬性：钢淬火时得到的最大硬度。
Du.锻造比：变形前后的截面面积之比或高度之比。
Du.锻造流线：锻造流线也称流纹，在锻造时,金属的脆性杂质被打碎,顺着金属主要伸长方向呈碎粒状或链状分布；塑性杂质随着金属变形沿主要伸长方向呈带状分布, 这样热锻后的金属组织就具有一定的方向性。
Di.第一类回火脆性：淬火钢在250度到350度回火是，冲击韧度明显下降，出现脆性。
Er.二次硬化：淬火钢在回火的某个阶段硬度不下降反而升高的现象。
Go.共晶转变：在一定的温度下,一定成分的液体同时结晶出两种一定成分的固相的反应Gu.固溶强化：由于溶质原子溶入而使金属强硬度升高的现象。
Gu.固溶体：合金在固态下，组员间仍能互相溶解而形成的均匀相Gu.过冷奥氏体：在A1温度一下暂时存在的奥氏体称为过冷奥氏体。
Gu.过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。
Ha.焊接性：是指对焊接加工的适应性，即在一定的焊接工艺条件（焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数和结构形式等）下，获得优质焊接接头的难易程度。
He.合金：是由两种或两种以上的金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质Ho.红硬性：是指材料在一定温度下保持一定时间后所能保持其硬度的能力。
工程材料及成型工艺学习心得
2017-2018学年第一学期工程材料及成形工艺学习心得时光飞逝，转眼间我已是大三学生的一员了，距离毕业的时间已寥寥无几，课程也变得更加“高深莫测”，开始接触更多的专业课程。
这学期我们学习了《工程材料及成形工艺》这门课程。
作为测控技术与仪器专业的学生，我深知这门课程对我们的重要性，也对这门课程产生了极大的兴趣。
刚开课时，老师就给我们讲了这门课的重要性：身为测控专业的学生，以后绝对离不开质检方面的工作，而了解工程材料各方面的性能是必不可少的知识。
这门课程的知识点很多也很碎，老师为了让我们更好的记忆，在课堂上耐心的为我们讲解各个知识点，用生动形象的语言和例子更好的诠释知识点，是原本可能会枯燥乏味的死记硬背变得鲜活起来。
课后，老师还会给我们布置下一堂课要记忆的重点，督促我们不要松懈。
而第二堂课会让我们默写上节课的重点，循环记忆。
在老师的引导下，我们记得更牢固，学的更扎实。
人类生活在材料组成的世界里，材料是我们赖以生存并得以发展的物质基础。
而工程材料属于材料中的人造材料，主要指用于机械工程、建筑工程以及航空等领域的材料。
既然工程材料这么重要，当然首先要了解下它的分类了。
一：工程材料的分类工程材料按其化学组成分类，可以分为金属材料、高分子材料、无机非金属材料、复合材料四类。
金属材料常指工业上所使用的金属或合金的总称。
金属及合金具有下列共同的特性：①固体状态下具有晶体结构；②具有独特的金属光泽且不透明；③是电和热的良导体；④强度高。
由于金属材料具有良好的力学性能、物理性能、化学性能及加工工艺性能,能采用较简单和经济的方法制成零件,因此金属材料是目前应用最广泛的材料。
无机非金属材料主要指水泥、玻璃、陶瓷材料和耐火材料等。
它们不可燃,不老化,而且硬度高，耐压性能良好，稳定性高，在电力、建筑、机械等领域有广泛应用。
复合材料是由两种以上物理、化学性质不同的物质经人工合成的多相材料。
复合材料的组成包括基体和增强材料两个部分。
工程材料及成形工艺基础试题
工程材料及热成型工艺复习题习题一一、填空题1．工程材料按成分特点可分为金属材料、、；金属材料又可分为和两类；非金属材料主要有、；复合材料是指。
2．炼铁的主要设备是炉，炼钢炉主要有转炉和，转炉主要用于冶炼钢。
3．钢材的主要品种有钢板、、、等，钢板是采用方法生产的，其种类有厚板、中板、薄板，它们的厚度分别为、、。
4．金属材料的力学性能主要包括强度、、、等；强度的主要判据有和，强度和可以用拉伸试验来测定；测量方法简便、不破坏试样，并且能综合反映其它性能，在生产中最常用。
5．铜、铝、铁、铅、钨、锡这六个金属，按密度由高至低排列为，按熔点由高至低排列为。
6．晶体是指，晶体结构可用晶格来描述，常见金属晶格有、和；金属Cu、Al、γ-Fe等金属的晶格类型为，α-Fe、β-Ti、Cr、W等金属的晶格类型为。
7．合金是的物质，合金相结构主要有和；其中常作为合金的基体相，少量、弥散分布时可强化合金，常作为强化相。
8．实际金属的结晶温度总是低于结晶温度，这种现象称为过冷现象，一般情况下金属的冷却速度越快，过冷度越，结晶后的晶粒越，金属的强度越，塑性和韧性越。
二、选择题1．三种材料的硬度如下，其中硬度最高的是（ C ），硬度最低的是（ B ）(a)40HRC (b)250HBS （c）800HV2．在设计机械零件时，一般用（ AB ）作为设计的主要依据。
（a）σ b (b) σs (c) σ-1 (d)δ3．硬度在235~255HBS的成品轴，抽检性能时应采用（ B ）。
（a）HBS (b) HRC (c) HRB4．高温下的铁冷却过程中，在1394℃由γ-Fe转变为α-Fe时，其体积会（ A ）。
（a）膨胀 (b) 缩小(c)不变三、金属的晶粒大小对力学性能有何影响？生产中有哪些细化晶粒的措施？答：在室温下，一般情况是晶粒越细，其强度、硬度越高，韧性、塑性越好，这种现象称为细化晶粒。
措施：（1）.增加过冷度；（2）.变质处理；（3）.附加振动。
工程材料与成型工艺教学大纲
《工程材料及成型工艺》教学大纲（Engineering Material and Forming Technology）课程代码：31010280学位课程/非学位课程：非学位课学时/学分：60/4适用专业：机械工程专业课程简介：《工程材料及成形工艺》是研究工程材料及其成形工艺方法的一门综合性专业技术基础课。
本课程以材料的成分、加工工艺、组织结构与性能之间的关系为主线，重点介绍材料的本质，提出有关的理论和描述，说明材料结构是如何与其成分、加工工艺、性能以及行为相联系的。
使学生获得常用工程材料的种类、成分、组织、性能和改性、成形方法的基本知识。
一、教学目标1、知识水平教学目标通过本课程的教学，使学生了解工程材料与热加工工艺技术在机械制造过程中的地位和作用，熟悉工程材料的种类、牌号、成分、性能、改性方法和用途；了解常用热加工工艺方法的基本知识。
了解与本课程有关的新材料、新工艺、新技术及其发展趋势。
2、能力培养目标通过本课程的教学，使学生具有现代机械制造过程的完整概念。
能运用工程材料及改性的知识，正确选用零件材料和改性方法的初步能力；能综合运用热加工工艺知识，选用毛坯成形方法；初步具有运用工程材料与热加工工艺新技术、新工艺解决实际问题的能力。
3、素质培养目标培养热爱科学、求真务实的学风和对机械技术工作的奉献精神。
二、教学重点与难点1、教学重点：铁碳合金相图、钢的热处理、工业用钢、铸造。
2、教学难点：铁碳合金相图、钢的热处理、工业用钢、铸造。
三、教学方法与手段采用启发式教学，调动学生学习的主观能动性，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，以“少而精”为原则，精选教学内容，使学生对机械制造的新材料、新工艺、新技术有所了解。
采用多媒体教学，充分利用课件中的影音文件和图片资料，增强直观性，加深理解。
同时注重每个章节的小结，帮助学生将课程内容结构化，有助于记忆。
四、教学内容、学习目标与学时分配教学内容教学目标课时分配（60学时，其中实验8学时）绪论了解0.51．金属材料的力学性能 1.51.1刚度、强度、塑性掌握 11.2冲击韧性掌握1.3疲劳强度了解 0.51.4硬度理解2．金属及合金的结构与结晶 42.1金属的结构与结晶理解 22.2合金的结构与相图掌握 23．铁碳合金相图 43.1铁碳合金的组元及基本相理解 13.2 Fe-Fe3C相图掌握 2.53.3含碳量对碳钢组织与性能的影响了解 0.54．钢的热处理 104.1钢在加热时的转变理解 14.2钢在冷却时的转变掌握 34.3钢的退火与正火掌握 14.4钢的淬火与回火掌握 24.5钢的淬透性与淬硬性理解 14.6钢的表面热处理掌握 25．工业用钢 65.1概述理解 25.2结构钢掌握 25.3工具钢掌握 1.55.4特殊性能钢理解 0.5 6．有色金属及其合金 26.1铝及铝合金了解 16.2铜及铜合金了解 0.56.3滑动轴承合金了解 0.5 8．铸造 108.1合金的铸造性能理解 28.2常用铸造合金掌握 28.3砂型铸造掌握 28.4铸件工艺的制定原则及结构了解 28.5特种铸造了解 2 9．金属压力加工 89.1金属塑性成形理解 29.2锻造掌握 49.3板料冲压掌握 2 10．焊接 610.1金属熔焊掌握 210.2电弧焊掌握 110.3其他焊接方法了解 110.4常用金属材料的焊接掌握 110.5焊接结构设计了解 1实验项目与学时分配表五、作业要求（宋体小四号加粗）1、课外作业：每章结束后，要求布置作业一次，以综合应用题为主。
工程材料与成型工艺基础习题答案
16. GCr9、GCr15钢按化学成分分类，它们属于结构钢中的 合金钢题
1.材料的常用力学性能指标有那些？若某种材料的零件在使 用过程中突然发生断裂，是由于那些力学性能指标不足所造 成的？
7.细化金属材料的晶粒，可使金属的强度、硬度 提高，塑性、 韧性 提高 ；在生产中常用的细化晶粒的方法有增大过冷度、 变质处理、机械搅拌和振动；压力加工再结晶；热处理。
8.合金的晶体结构有固溶体和金属化合物，其中固溶体具有 良好的塑性，金属化合物具有高的硬度和脆性。
9.在铁碳合金的基本组织中，珠光体属于复相结构，它由铁 素体和渗碳体按一定比例组成，珠光体用符号P表示。
金属材料成形基础作业（2）
一、填空题 1．液态金属的充型能力主要取决于合金的流动性。流动 性不好的合金铸件易产生浇不足和冷隔、气孔、夹渣等 铸造缺陷。 2．影响液态合金流动性的主要因素有合金的化学成分、 合金的物理性质、合金的温度、不溶杂质和气体等。合 金的凝固温度范围越宽，其流动性越 差 。 3．任何一种液态金属注入铸型以后，从浇注温度冷却至 室温都要经历三个相互联系的收缩阶段，即 液态收缩 、 凝固收缩 和 固态收缩 。导致铸件产生缩孔和缩松的根 本原因是液态收缩和凝固收缩 ；导致铸件产生应力、变
图2-3 铸铁顶盖的两种设计方案
（1）方案a易于生产； （2）由于铸件的尺寸很大，壁厚较薄，属于大平面结构。铸 件上的大平面极易产生浇不足、夹砂、夹渣、气孔等缺陷， 图（a）的方案，一方面避免了上述不利因素，还因为具有了 一定的结构斜度，有利于造型。
8.分析图2-4所示零件分型方案的优缺点，并选择其中与零 件生产类型相适应的分型方案。
工程材料及成型工艺实验指导书
《工程材料及成型工艺》实验指导书二零一零年九月实验须知1. 实验前应仔细阅读实验指导书和有关教材，认真做好预习。
教师发现无充分准备者，可停止其进行实验。
2. 学生应准时进入实验室，在教师讲解实验内容之前不得擅自操作实验仪器等。
各项实验内容应有始有终独立完成。
3. 实验过程保持严肃、安静、整洁、遵守操作规程、注意安全、例行节约。
若发现故障，应立即报告教师酌情处理，不要擅自拆修。
4. 实验用的一切物品（如试样、图片、试剂和工具等）不准带出实验室。
5. 实验完毕将仪器物品收拾整齐，恢复原状并作好室内外卫生工作。
6. 每次实验后须完成书面实验报告，于下次实验前交给老师，实验报告成绩作为课程考核总评成绩的一部分。
7. 实验报告统一用报告纸撰写，字迹清楚。
8. 进入实验室应遵守实验室的一切规章制度。
实验一 硬度计的结构原理及使用方法一、实验目的1、了解布氏硬度计、洛氏硬度计及维氏硬度计的基本原理及其结构；2、熟悉并掌握洛氏硬度计的使用方法； 二、实验原理概述金属材料的硬度可以认为是金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种能力。
硬度测量能够给出金属材料软硬程度的数量概念。
由于在金属表面以下不同深处材料所承受的应力和所发生的变形程度不同；因而硬度值可以综合地反映压痕附近局部体积内金属的弹性，微量塑变抗力，形变强化能力以及大量形变抗力。
由于硬度试验简单易行，又无损于零件，而且可以近似的推算出材料的其它机械性能，因此在生产和科研中应用广泛。
硬度试验方法很多，机械工业普遍采用压入法来测定硬度，压入法又分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。
(一)、布氏硬度1、基本原理及结构根据 GB231-84规定，布氏硬度试验法是用直径为D 的淬火钢球（或硬质合金球），以相应的试验力F 压入被测材料的表面，保持规定的时间后，卸掉试验力，用读数显微镜测出材料表面的压痕直径d 。
计算压痕单位面积上所受的力，即为被测金属的布氏硬度值HBS （或HBW ）。
工程材料与成型工艺教学设计
工程材料与成型工艺教学设计一、课程设计背景工程材料与成型工艺是机械工程专业必修课程之一，其主要内容包括材料的性能、结构与应用，以及材料成型工艺与工具。
通过本课程的学习，学生能够掌握材料的基本性能与特点，了解不同材料的应用范围与制造工艺，以及掌握常见的成型工艺和工具的使用方法。
因此，本文档旨在针对工程材料与成型工艺这一课程进行教学设计。
二、课程设计目标1. 知识目标•掌握金属、非金属、复合材料的主要性能参数和应用领域；•了解不同材料的制造和加工工艺；•掌握金属、非金属材料的常用成型工艺和工具及其适用范围。
2. 能力目标•能够根据不同要求选择合适材料并进行加工；•能够使用金属、非金属的成型工具进行加工。
3. 情感目标•培养学生对工程材料和成型工艺的兴趣；•激发学生的学习热情。
三、教学内容1. 材料的性能、结构与应用1.1. 金属材料的性能及应用：•材料的力学性能（强度、硬度、塑性、韧性等）；•材料的物理性能（导电性、导热性等）；•材料的化学性能（腐蚀性、耐高温性等）；•材料的结构和组织；•金属材料的应用领域。
1.2. 非金属材料的性能及应用：•陶瓷材料；•高分子材料；•复合材料。
1.3. 材料的加工和制造：•铸造；•锻造；•压力加工；•焊接；•切削。
2. 材料成型工艺和工具2.1. 金属材料的成型工艺和工具：•拉伸（拉力试验机）；•挤压（挤压机）；•压缩（压力机）；•弯曲（弯曲试验机）；•冲压（数控冲床）；•粉末冶金（压制机）。
2.2. 非金属材料的成型工艺和工具：•热压（高温烧结炉）；•热塑性处理（注塑机）；•挤压（挤压机）；•拉伸（拉力试验机）。
四、教学方法本课程采用讲授与实践相结合的教学方法，主要通过以下方式进行：1. 理论授课：1.1. 视频授课：通过视频讲解材料的性能、结构与应用，以及材料成型工艺和工具的使用方法。
1.2. 课堂讲解：通过教师讲解材料的性能参数和应用范围、成型工艺和工具及其适用范围，对学生进行理论掌握和知识的补充。
工程材料及热成型工艺
工程材料及热成型工艺
工程材料是指在工程领域中用于制造构件或构造物的材料，包括金属、非金属、合金和复合材料等。
这些材料必须具有足够的强度、硬度和耐磨性等特性，以满足工程制造的要求。
热成型工艺是指通过加热材料到一定温度，利用材料的可塑性使其变形成所需形状的工艺。
主要有以下几种热成型工艺：
1. 热轧成型：将金属坯料加热到高温后，通过辊轧使其变形成薄板、薄壁管等形状。
2. 热挤压：将金属坯料加热到高温后，通过挤压机将其挤压成所需形状的材料。
3. 热冲压：将金属板材加热到一定温度后，利用模具进行冲压，使其承受大变形，形成复杂的形状。
4. 热拉伸：将金属坯料加热到高温后，通过拉伸使其变形成细丝或丝状材料。
5. 热淬火：将金属件加热到高温后迅速冷却，使其获得高硬度和高强度。
这些热成型工艺在工程制造中广泛应用，能够使材料获得良好的力学性能和形状。
同时，不同的工程材料和工艺可以相互配合，以满足不同工程的要求。
工程材料与成型工艺说课课件ppt
课程目标
明确课程的教学目标，如提高学生的材料选用能力、成型 工艺设计能力等。
强调课程对学生的综合素质和能力的培养，如创新思维、 实践能力等。
课程内容
介绍课程的主要内容，包括工程材料的种类、性能和选用原则，以及各种成型工 艺的原理和应用范围等。
强调课程内容的实用性和针对性，以帮助学生更好地掌握实际应用技能。
02
工程材料
工程材料的分类
按化学成分
金属材料、非金属材料、复合材料
按用途
结构材料、功能材料
按物理性能
金属材料、高分子材料、复合材料、无机非金属 材料
工程材料的性能
01
02
03
使用性能
强度、硬度、韧性、耐磨 性、耐腐蚀性等
工艺性能
可塑性、可焊性、铸造性 、切削加工性等
经济性能
成本、资源利用、环境影 响等
03
成型工艺
成型工艺的分类
• 铸造工艺 • 砂型铸造 • 精密铸造 • 压力铸造 • 锻压工艺 • 自由锻 • 模锻 • 板料冲压 • 焊接工艺 • 电弧焊 • 激光焊 • 超声波焊 • 注塑工艺 • 立式注塑 • 卧式注塑 • 精密注塑
成型工艺的特点
• 铸造工艺 • 可以制造形状复杂的零件 • 成本低，易于批量生产 • 但存在废品率高、质量不稳定的缺点 • 锻压工艺 • 可制造出高精度、高质量的零件 • 生产效率高，易于实现自动化生产 • 但模具成本高，对材料要求高 • 焊接工艺 • 适用于批量小、形状复杂的零件 • 设备简单，操作灵活 • 但对操作技能要求高，质量不稳定 • 注塑工艺 • 可制造出形状复杂、尺寸精确的零件 • 生产效率高，易于实现自动化生产 • 但模具成本高，对材料要求高
智能材料
机械工程材料成型及工艺
•机械工程材料成型及工艺
d）具有大平面的铸件，应将铸件的大平面朝下。
e）尽量减少型芯的数目，最好使型芯位于下型以便下芯 和检查，同时应保证型芯在铸型中安放牢靠、排气通畅。
•机械工程材料成型及工艺
（2）分型面的选择
分型面为铸型组元间的接合面，选择分型面应考 虑以下原则：
a）分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型， 并应尽量选在最大截面上，以简化模具制造和造型工 艺。
•机械工程材料成型及工艺
（二）机器造型
机器造型是指用机器全部完成或至少完成紧砂操 作的造型工序。机器造型铸件尺寸精确、表面质量好、 加工余量小，但需要专用设备，投资较大，适合大批 量生产。
机器造型方法分类： 常用的机器造型方法有：压实紧实、高压紧实、 震击紧实、震压紧实、微震紧实、抛砂紧实、射压紧 实、射砂紧实。
一、砂型铸造
用型砂紧实成型的铸造方法称为砂型铸造。砂型铸造 是应用最广泛的一种铸造方法，其主要工序包括：制 造模样，制备造型材料、造型、造芯、合型、熔炼、 浇注、落砂、清理与检验等。
砂型铸造的生产工艺流程
•机械工程材料成型及工艺
二、造型方法的选择
用造型材料及模样等工艺装备制造铸型的过程称 为造型。造型是砂型铸造的最基本工序，通常分为手 工造型和机器造型两大类。 （一）手工造型
•机械工程材料成型及工艺
活块造型
活块造型是在制模时将铸件上的妨碍起模的小凸 台，肋条等这些部分作成活动的（即活块）。起模时， 先起出主体模样，然后再从侧面取出活块。其造型费 时，工人技术水平要求高。主要用于单件、小批生产 带有突出部分、难以起模的铸件。
•机械工程材料成型及工艺
刮板造型
刮板造型是用刮板代替实体模样造型，它可降低 模样成本，节约木材，缩短生产周期。但生产率低， 工人技术水平要求高。用于有等载面或回转体的大、 中型铸件的单件、小批生产、如带轮、铸管、弯头等。
工程材料与成型工艺基础
三、断裂韧度的应用
当 KⅠ≥KⅠc时，裂纹就会扩展而导致低应力脆断。根据这个 条件：
（1)确定对材料所要求的断裂韧度K1c，作为选材的依据。 （2)估算断裂时的临界裂纹长度a ,作为裂纹探伤的依据。
c
（3)确定构件断裂时的临界应力σc 。 （4）判断构件的安全性。
ac
（ K1C
Y
）2
c
K1C Ya
第一节 材料在载荷作用下的力学行为
一、弹性变形、塑性变形和断裂 材料在载荷作用下的行为，称之为力学行 为。当外力作用在固体物质上时，随外力 增加，物体会逐渐改变其原始形状和尺寸 而发生变形，外力增加到一定数值后，物 体将发生断裂，所以变形和断裂是固体物 质受载时，随外力的增加而产生的普遍现 象。
二、应力和应变
屈服强度σs，抗拉强度σb ，弹性模量E， 断后伸长率δ和断面收缩率Ψ。
Fs σs =
S0
试样屈服时的载荷( N )
( M pa ) 试样原始横截面积( mm2)
F0.2 σ0.2 =
S0
试样产生0.2%残余塑性变 ( M pa ) 形时的载荷(N) 试样原始横截面( mm2)
Fb σb =
S0
试样断裂前的最大载荷(N)
应力：单位面积上所受的力。 应变：单位长度的伸长量。
第二节 材料的静态力学性能
一、拉伸试验及材料的强度与塑性
左图为拉伸试验机
下图为拉伸试验过 程中试样的变形及 断裂。
由上图可知：在拉伸载荷作用下，试样的变形 分为三个阶段：弹性变形阶段；塑性变形阶段； 断裂阶段。在拉伸试验过程中，可测定的主要 力学性能指标有：
( M pa )
试样原始横截面积( mm2)
S0 - S k
工程材料与热成型工艺期末试卷及参考答案
一、填空题1、材料的使用性能是指材料在使用过程中所表现出来的性能，主要包括力学性能、物理性能和化学性能等。
2、材料在外力去除后不能完全自动恢复而被保留下来的变形称为塑性变形。
3、纯铁在室温时为体心立方晶格，而加热至912℃以上则转变为面心立方晶格。
c相图反映了钢铁材料的组织随成分和温度变化的规律，在工4、Fe-Fe3程上为正确选材、用材及制定热加工工艺提供了重要的理论依据。
5、铁碳合金中的珠光体组织是由F和Fe3CII组成的机械混合物。
6、把工件表层迅速加热到淬火温度然后快速冷却进行淬火的热处理工艺称为表面淬火。
7、主要用于制造要求综合力学性能良好的机械零件、一般需经调质处理后使用的合金钢称为合金调质钢。
8、钢牌号"60SiMn”中，其中“60”表示Wc = 0.6% ,按用途这是一种合金2弹簧钢。
9、工程上常用的特殊性能钢主要包括不锈钢和耐热钢两大类。
二、判断题1、金属材料的力学性能差异是由其化学成分和组织结构决定的。
（V ）2、某些机械零件在工作过程中即使承受的应力远小于材料的屈服点也有可s能发生突然性断裂。
（V ）3、常见的固态金属一般都是非晶体，其内部原子排列是不规则的。
4、铁碳合金中的铁素体组织是碳溶解于a-Fe中形成的间隙固溶体。
（V ）5、Wc=0.45%的碳素钢其室温平衡组织是珠光体。
（X ）就是钢在淬火时为抑制非马氏体转变所需的6、所谓马氏体临界冷却速度Vk最小冷却速度。
（V ）7、铁碳合金中的含碳量越高，其强度越高。
（X ）8、过共析钢的预备热处理应采用完全退火。
（X ）9、贝氏体等温淬火是将钢件加热到奥氏体化后，随即快速连续冷却到室温的热处理工艺。
（X ）10、在规定条件下，决定钢材淬硬层深度和硬度分布的特性称为钢的淬透性，通常以钢在规定条件下淬火时获得的淬硬层深度的能力来衡量。
（V ）11、在碳含量相同的情况下，一般合金钢具有比碳素钢更高的淬透性。
（V ）12、5CrNiMo是一种Wc=0. 50%的合金调质钢。
工程材料与成型工艺
工程材料与成型工艺工程材料与成型工艺是现代工程领域中非常重要的一部分，它们在各种工程项目中都发挥着至关重要的作用。
工程材料是指用于各种工程结构和设备中的材料，包括金属材料、非金属材料和复合材料等。
而成型工艺则是指将原材料加工成所需形状和尺寸的过程，包括铸造、锻造、压力加工、焊接、切削加工等各种加工方法。
本文将就工程材料与成型工艺的相关内容进行探讨，以便更好地了解它们在工程中的应用和意义。
首先，工程材料的选择对工程项目的质量和性能有着直接的影响。
不同的工程项目对材料的性能要求各不相同，因此在选择工程材料时需要考虑到其力学性能、耐热性、耐腐蚀性、导热导电性等各项指标。
例如，在制造高速列车的轨道时，需要选用具有良好耐磨性和高强度的特种钢材料；在建筑领域，需要选用具有良好耐候性和耐腐蚀性的建筑材料。
因此，工程材料的选择需要根据具体工程项目的要求来进行综合考虑，以确保工程项目的质量和安全。
其次，成型工艺在工程制造中扮演着至关重要的角色。
成型工艺的选择直接影响着工件的精度、表面质量和加工效率。
不同的工程材料和工件形状需要采用不同的成型工艺来加工。
例如，对于形状复杂的工件，可以采用数控加工技术来进行加工，以保证工件的精度和表面质量；而对于大型铸件，则需要采用铸造工艺来进行生产。
因此，成型工艺的选择需要根据工程材料的性能和工件形状来进行综合考虑，以确保工件的加工质量和生产效率。
此外，工程材料与成型工艺的发展也在不断推动着工程领域的进步。
随着科学技术的不断发展，新型工程材料和成型工艺不断涌现，为工程领域的发展带来了新的机遇和挑战。
例如，高性能复合材料的应用大大提高了航空航天领域的性能和安全性；先进的数控加工技术则大大提高了工件的加工精度和生产效率。
因此，工程材料与成型工艺的不断创新和进步为工程领域的发展注入了新的活力和动力。
总之，工程材料与成型工艺在现代工程领域中具有非常重要的地位和作用。
它们的选择和应用直接影响着工程项目的质量和性能，同时也推动着工程领域的不断发展和进步。
工程材料与成型工艺
工程材料与成型工艺工程材料是指用于工程结构和零部件制造的材料，它们具有一定的力学性能、物理性能和化学性能。
在工程设计和制造中，材料的选择和成型工艺的应用对产品的质量、性能和成本都有着重要的影响。
本文将从工程材料和成型工艺两个方面进行探讨。
首先，工程材料的选择对产品的性能和成本有着直接的影响。
不同的工程材料具有不同的力学性能和化学性能，因此在产品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。
比如，在汽车制造中，发动机零部件需要使用耐高温、耐磨损的材料，而车身结构则需要轻质、高强度的材料。
材料的选择需要综合考虑产品的使用要求、成本和加工性能等因素，以达到最佳的性能和成本效益。
其次，成型工艺是将选定的材料加工成产品的过程，它直接影响着产品的精度、表面质量和生产效率。
不同的工程材料需要采用不同的成型工艺来实现产品的加工和制造。
比如，金属材料可以采用铸造、锻造、热处理等工艺，而塑料材料则可以采用注塑、挤出、吹塑等工艺。
成型工艺的选择需要考虑产品的形状复杂度、尺寸精度要求、生产批量和成本等因素，以实现高效、稳定的生产。
在工程材料和成型工艺的选择过程中，需要充分考虑产品的设计要求、使用环境和经济性等因素，以实现最佳的性能和成本效益。
同时，还需要不断关注新材料和新工艺的发展，以应对市场的需求和技术的变革。
总之，工程材料与成型工艺是工程制造中的重要环节，它们直接影响着产品的质量、性能和成本。
在产品设计和制造过程中，需要综合考虑材料的选择和成型工艺的应用，以实现最佳的性能和成本效益。
随着科技的不断进步，工程材料和成型工艺也将不断发展和完善，为工程制造提供更多的选择和可能性。
工程材料及成型工艺基础
工程材料及成型工艺基础
工程材料
1. 金属材料
金属材料是各种工程材料中使用最广泛的一类，其具有较高的强度和
韧性，良好的导电导热性能，以及良好的可加工性。
常见的金属材料
包括钢材、铝材、铜材和锌材等。
2. 非金属材料
非金属材料的应用范围也非常广泛，包括了塑料、陶瓷、橡胶、玻璃、复合材料等。
这类材料的主要特点是密度小，比强度高，电绝缘性能好，耐腐蚀能力强。
3. 复合材料
复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的材料，常见的包
括碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等。
它具有较高的强度、韧性、耐腐蚀能力以及耐磨性，但价格较高。
成型工艺
1. 焊接
焊接是两个工件通过熔化，使两个工件之间形成稳定的结合方式。
常
见的焊接方法包括电弧焊、气体保护焊和激光焊等。
2. 铸造
铸造是将液态金属或合金注入到预制的模具中，冷却凝固形成所需形状的成型方法。
常见的铸造形式有砂型铸造、永久模铸造和压铸等。
3. 塑料加工
塑料加工是指将塑料在加热的状态下挤压、吹塑、注塑等方式在模具中成型。
常用的加工方法有挤出成型、挤压成型以及注塑成型等。
4. 机械加工
机械加工是指通过旋转或移动切削工具对工件进行切削、加工和成型的过程。
常见的机械加工方法包括车削、铣削和钻孔等。
5. 热处理
热处理是通过加热和冷却的方式改变金属材料的组织结构和性能，可以使金属材料具有更好的耐腐蚀性、韧性和强度。
常见的热处理方法包括淬火、退火和正火等。
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课前案例分析
箱体
为满足减速器的设计要求， 各组成零件应选择什么样的 材料和成型方法？
怎样合理的选择材料？
传动轴
底座
齿轮
5.1 毛坯及成型方法的选择
毛坯种类：铸件、锻件、焊接件、型材及板料等。 成型方法：铸造、锻压、焊接或非金属材料成形。
ZL202、HT200、QT600-2 45钢、LD7
经济性原则
考虑材料的价格 、国家资源、零件总成本等因素
5.1 毛坯及成型方法的选择
二、毛坯成型方法选择
1）铸件
对形状较复杂的毛坯，一般可用铸造方法制造。 ✓目前大多数铸件采用砂型铸造； ✓对尺寸精度要求较高的小型铸件，可采用特种铸造。
2）锻件
因其力学性能较好，常用于受力复杂的重要钢质零件。 ✓自由锻件精度和生产率低，用于小批生产和大型锻件； ✓模型锻造件尺寸精度和生产率高，用于中小型锻件。
选用低碳合金渗碳钢，如20Cr、20CrMnTi等。
5.2 典型零件选材
工作机条床件齿：轮转速中等，载荷不大，工作平稳，无强烈冲击 性能指标：心部220~250HBS，齿面硬度≥52HRC 选材：45、40Cr 工艺路线 ：锻造→正火→粗加工→调质→精加工→轮齿高
频淬火及低温回火→精磨
5.2 典型零件选材
可用40Cr或35SiMn等合金钢进行调质处理；
③强度和韧性均要求较高、表面要求耐磨的轴：
用20Cr、20CrMnTi进行渗碳、淬火、回火处理；
5.2 典型零件选材
机床主轴：
工作条件与性能要求：受交变弯曲和扭转复合应力，载
荷和转速不高，冲击载荷不大； 接触面要较高硬度和耐磨性。
选材：45 工艺：锻造→正火→粗加工→调质→精加工→轴颈
5.2 典型零件选材
1.零件选材的步骤
分析零件工作条件和工作环境。 确定零件失效主要形式 确定材料应具备的性能 选用最佳材料
5.2 典型零件选材
特点2：.典轴型向工尺件寸远的大选于材径向尺寸。如实心轴、曲轴、杆件等 ①比➢较轴重杆要类或零承件载较大的轴：常用40、45、50等 ②承载较大而无很大冲击的重要轴：
5.2 典型零件选材
➢盘套类零件
特点：轴向尺寸和径向尺寸相差不大 （1）齿轮
① 低速、低载齿轮：选用Q255、Q275、40等。 ② 低速、中载、轻微冲击的齿轮：
选用中碳调质钢，如45、40Cr、50Mn等，
③ 中速、中载、承受一定冲击的齿轮：
选用中碳合金调质钢，可采用40Cr、35CrMo等。
④ 高速、中载或重载、承受较大冲击的齿轮：
汽车板簧 工作➢条典件型和弹性能簧要选求材：承受很大交变应力和冲击载荷，需要
高屈服强度和疲劳强度。 选材：轻型汽车65Mn、60Si2Mn；中型或重型汽车50CrMn 工艺： 下料 → 压力成型→淬火+中温回火→喷丸强化
板弹簧
拉伸螺旋弹簧
5.2 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ型零件选材
举例
选择普通车床C6140型的变速箱齿轮所用材料 工作条件：
表面淬火＋低温回火→磨削
5.2 典型零件选材
连杆 性能要求：承受多种力的作用，要求综合性能好 选材：45、40Cr、球墨铸铁 工艺：锻造→正火→粗加工→调质→精加工
手工刃具 性能要求：高硬度、高耐磨性，红硬性和韧性要求不高 选材：T8、T10、T12等 工艺：锻造→球化退火→机加工→淬火+低温回火
5.2 典型零件选材
参赛作品
5.1 毛坯及成型方法的选择
3）焊接件
焊接件主要用于单件小批生产和大型零件等。 ✓优点：制造简单、生产周期短、节省材料、减轻重量。 ✓缺点：抗振性较差，变形大，需时效处理后才能机加工。
4）其它毛坯
粉末冶金件适合于制造有特殊性能要求的材料和形状较 复杂的中、小型零件
冲压件是制造质量轻、刚度好零件和形状复杂的壳体首选
Q235、08钢等板、带材 塑料、陶瓷零件
非金属材料成型 锻压 铸造
冲压或焊接成形
5.1 毛坯及成型方法的选择
一、毛坯选择的原则
总原则：应在满足使用要求的前提下，尽可能地降低
生产成本，在市场上具有竞争能力。
使用性能原则
根据零件的工作条件、失效形式，确定使用性能要求
工艺性能原则
应满足生产工艺（铸、锻、焊、热处理等）的要求
承受载荷不大，转速中等，工作较平稳，无强 烈冲击。 性能要求：
齿面：50~53HRC；心部220~245HBS； 请问： （1）选何种材料(选45还是40Cr)； （2）写出加工工艺路线； （3）说明各热处理工艺的作用。
5.2 典型零件选材
2010年辽宁省首届大学生工程训练综合能力竞赛 命题的主题：“无碳小车”。