机械制造基础(专)--学案答案概要

《机械制造基础》（专科）学案课程名称: 机械制造基础考核方式：过程性考核，学生根据学案学习完每章节内容后，完成每章节练习题，并在期末考试期间上交完成的学案。

第一章金属材料的力学性能一、本章内容概述材料的性能包括使用性能和工艺性能，使用性能决定了金属材料的应用范围、可靠性和使用寿命，分为物理性能、化学性能和力学性能；工艺性能是材料对某种加工工艺的适应性，决定了是否易于加工。

二、学习目标1.了解材料的力学性能。

2.掌握金属的强度、硬度、韧性的表征方法及意义。

三、本章知识点1.强度、塑性概念。

2.低碳钢的拉伸曲线的意义，各个阶段发生的变化。

3.强度指标：弹性极限、屈服强度、抗拉强度表征意义。

4.塑性指标：断后伸长率、断面收缩率的表征及意义。

4.布氏、洛氏、维氏硬度的实验方法，主要特点、应用范围及优、缺点。

5.金属冲击试验-冲击韧性的表征及意义。

6.交变应力作用下疲劳试验的原理及应用，疲劳破坏产生的原因，采取措施。

7.低应力脆断产生的原因，断裂韧度的表征及意义。

四、本章习题1.什么是应力？什么是应变？材料发生形变时内部产生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力，定义单位面积上的这种反作用力为应力。

或物体由于外因(受力、湿度变化等)而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。

在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力当材料在外力作用下不能产生位移时，它的几何形状和尺寸将发生变化，这种形变称为应变。

一、本章内容概述材料性能上的差异主要取决于金属原子排列的规律和结构缺陷，本章主要介绍金属晶体结构及晶体缺陷对材料物理性能的影响、相图的建立及分析、铁碳合金相图等。

二、学习目标1.掌握钢在结晶过程中的组织转变2.掌握铁碳合金相图。

三、本章知识点1. 晶体结构概念：晶格、晶胞、体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格2. 晶体缺陷类型：点、线、面缺陷，晶体缺陷类型对材料性能的影响3. 金属结晶过程：晶核形成、晶核长大；晶粒度大小对性能的影响和控制方法4. 合金、组元、相、合金相结构、固溶体、金属化合物等概念和彼此间的关系5. 合金的晶体结构特点和基本组织类型，固溶体和金属化合物的性能6. 二元合金状态图建立方法和匀晶状态图、共晶状态图、包晶状态图的构成特点和分析7. 铁碳合金的基本组织及性能特点8. Fe-Fe3C状态图的特性点、特性线和区域构成特点、应用9. 铁碳合金相图的结晶过程分析：合金组织状态随温度的变化规律和其室温组织性能随成分的变化规律10.杂质元素对碳钢的影响：有利、不利11.碳素结构钢、优质碳素结构钢和碳素工具钢的牌号、组织性能特点及应用12.铸铁的石墨化过程、铸铁的分类13.灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁的牌号、组织性能特点及应用四、本章习题1.常见的晶体结构类型？答：（1）NaCl晶体（2）CsCl晶体（3）CO2晶体（4）金刚石晶体（5）石墨晶体一、本章内容概述钢的热处理可以改善钢材的性能，其原因在于加热和冷却过程中规律性的组织结构转变二、学习目标1.了解热处理的目的。

2.初步掌握热处理的四个基本环节。

3. 初步掌握钢的热处理工艺。

4.过冷奥氏体的转变特点三、本章知识点1. 热处理的概念2. 钢在加热时的组织转变特点—奥氏体化的过程及奥氏体晶粒度的概念3. 钢在冷却时过冷奥氏体的转变方式和转变特点、转变产物的组织和性能4. 常用的退火、正火、淬火和回火等的工艺特点目的及应用5. 表面淬火、化学热处理等工艺方法的特点及应用6. 其他热处理及热处理新技术四、本章习题1. 过冷奥氏体等温转变图中各线的意义。

在连续冷却过程中，过冷奥氏体同样能进行等温转变时所发生的几种转变，即：珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变等，而且各个转变的温度区也与等温转变时的大致相同。

在连续冷却过程中，不会出现新的在等温冷却转变时所没有的转变。

但是，奥氏体的连续冷却转变不同于等温转变。

因为，连续冷却过程要先后通过各个转变温度区，因此可能先后发生几种转变。

而且，冷却速度不同，可能发生的转变也不同，各种转变的相对量也不同，因而得到的组织和性能也不同。

所以，连续冷却转变就显得复杂一些，转变规律性也不像等温转变那样明显，形成的组织也不容易区分。

过冷奥氏体等温转变的规律可以用C曲线来表示出来。

同样地，连续冷却转变的规律也可以用另一种C曲线表示出来，这就是“连续冷却C曲线”，也叫作“热动力学曲线”。

根据英文名称字头，又称为“CCT曲线”。

过冷奥氏体等温转变动力学曲线是表示不同温度下过冷奥氏体转变量与转变时间关系的曲线。

由于通常不需要了解某时刻转变量的多少，而比较注重转变的开始和结束时间，因此常常将这种曲线绘制成温度—时间曲线，简称C曲线。

第四章合金钢一、本章内容概述合金钢即在碳钢基础上有目的地加入合金元素二、学习目标1.了解合金钢的分类、牌号、性能和用途。

2.掌握各种材料的性能。

3.合金元素对钢的作用三、本章知识点1.合金钢的分类2.合金钢的编号3.合金元素对钢基本相的影响和对钢的热处理的影响4.低合金结构钢、合金结构钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、耐磨钢、耐热钢的成分、牌号、性能及用途四、本章习题1.识别16MnCu，15Cr，20CrMnTi，40MnVB，35CrMo各属于哪类钢，并说明判别理由16MnCu是低合金钢的一种，碳含量<0.2%，主要强化元素Mn<1.8%加入Cu主要是抗大气腐蚀15Cr这是一种常用的低碳合金渗碳钢，在渗碳时可显著地增加表面含碳量，增大渗碳深度，但在高温长时间渗碳时有晶粒长大倾向及形成网状碳化物的倾向；对形状简单、要求不高的零件，渗碳后可直接降温淬火，但热处理后变形较大，又有回火脆性，钢的淬透性较15号碳钢高，在油中临界淬透直径为2～15mm，在水中临界淬透直径为6～29mm。

此外，钢的冷变形塑形高，焊接性良好，在退火状态下可切削性甚好20CrMnTi是渗碳钢，渗碳钢通常为含碳量为0.17%-0.24%的低碳钢。

40MnVB，合金结构钢在油中临界淬透直径达27.5～43.5mm。

热处理时过热敏感性较小，另外冷拔、切削、滚丝、攻丝等工艺性能也均优良35CrMo合金结构钢，有很高的静力强度、冲击韧性及较高的疲劳极限，淬透性较40Cr高，高温下有高的蠕变强度与持久强度，长期工作温度可达 500℃；冷变形时塑性中等，焊接性差。

第五章有色金属一、本章内容概述除钢铁外的其他金属及其合金也具有特殊的物理、化学和力学性能二、学习目标1．了解铝合金固溶时效强化方法，各种合金的分类和编号方法2．掌握各种（铝、铜、轴承、硬质、粉末）合金的主要用途三、本章知识点1. 铝的特点、性质及应用2. 铝合金分类及热处理方式—固溶+时效3. 变形铝合金、铸造铝合金的牌号、性能特点及应用4. 铜的性能及应用5. 铜合金的分类，常用加工黄铜、加工青铜、铸造铜合金的成分、牌号、性能特点及应用6. 铸造轴承合金的组织特点和常用铸造轴承合金的牌号，性能特点及应用四、本章习题1.何谓黄铜？其力学性能与什么有关？黄铜中由于含锌量不同，机械性能也不一样，图7是黄铜的机械性能随含锌量不同而变化的曲线。

对于α黄铜，随着含锌量的增多，σb和δ均不断增高。

对于（α+β）黄铜，当含锌量增加到约为45%之前，室温强度不断提高。

若再进一步增加含锌量，则由于合金组织中出现了脆性更大的r相（以Cu5Zn8化合物为基的固溶体），强度急剧降低。

（α+β）黄铜的室温塑性则始终随含锌量的增加而降低。

所以含锌量超过45%的铜锌合金无实用价值第六章其他材料一、本章内容概述金属材料不可避免的存在一些缺点、多种材料越累越多地应用到各个领域中。

二、本章知识点1. 粉末冶金材料的冶金工艺过程2. 常用硬质合金的牌号，性能特点及应用3. 常用高分子材料的分类、性能特点及应用4. 陶瓷材料、复合材料、功能材料的分类、组织性能特点及应用三、本章习题1. 简述塑料的种类及工程塑料的特点和用途塑料的种类有：ABS：俗名工程塑料 PP：俗名聚丙烯 PVC：俗名聚氯乙烯 PU：俗名聚氨酯POM：俗名赛钢 PA：俗名尼龙 PMMA：有机玻璃 PC：俗称聚碳酸酯工程塑料特点：1、综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好.2、与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理.3、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。

4、流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。

用途：适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件.工程塑料可用于连接件、座椅背、座板，它是塑料中能进行电镀（水镀）主要原料。

第七章机械工程材料的选用一、学习目标1. 掌握选用材料的原则：使用性能、工艺性能、经济性2. 掌握典型零件的选材：工作条件、失效形式及性能要求二、本章习题1. 机械零件选材的基本原则是什么？1 使用要求（或称使用性能原则，首要考虑因素）2 工艺要求（也称工艺性能原则，决定成本利润的关键）3、经济性要求（也称经济性原则，不是越便宜越好）另外，还要考虑国家资源政策、国际市场动态和当地材料的供应情况等等。

一、学习目标1.掌握铸件结构与铸造工艺性的关系。

2.掌握合理设计铸件的壁厚及铸件壁的联结。

二、本章知识点1. 铸造的概念及优缺点2. 金属的流动性、收缩性概念及影响因素，2. 砂型铸造的工艺过程，手工造型、机器造型的基本方法、特点及应用3. 砂型铸造工艺设计基础，工艺设计主要内容：浇注位置、分裂面、主要工艺参数、浇注系统4. 金属型铸造、压力铸造、熔模铸造、离心铸造、陶瓷型铸造、实型铸造的基本原理、特点和应用5. 了解一些新型的造型技术6. 快速成型技术的基本原理和几种典型快速成型技术7. 铸件结构设计的基本知识、铸造工艺对结构的影响三、本章习题1.常用的特种铸造方法有哪些？常用的特种铸造方法有熔模精密铸造、石膏型精密铸造、陶瓷型精密铸造、消失模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、差压铸造、真空吸铸、挤压铸造、离心铸造、连续铸造、半连续铸造、壳型铸造、石墨型铸造、电渣熔铸等。

一、学习目标1.掌握金属的塑性变形、可锻性及影响可锻性的因素。

2.掌握板料冲压的特点3.掌握冲压的基本工序4.掌握工艺设计时需要注意的问题二、本章知识点1.塑性变形概念，金属的塑性变形基本过程和基本规律2.冷加工和热加工变形对金属的组织和性能的影响3.常用的锻压工艺和合金的锻造性能的影响因素4.了解自由锻造、锤上模锻、胎模锻造的基本方法、工艺规程制定内容5.冲压工序变形特点、应用及基本工序6.自由锻、模锻、冲压机构设计时注意问题，设计时的原则7.了解几种新型的加工方法基本原理、特点及应用三、本章习题1.生活用品中有哪些是由板料冲压而成的？试举例说明日常生活中所见到的东西有很多配件是冲压制成的，基本上看到是金属材料的除铸造的和挤压的大概都是冲压的，例如门窗合页、拉手、家用电器里的各种五金、汽车摩托车的金属件、工具农具等有很多。