《机械工程材料(第4版)》第1章
《机械工程材料》复习习题及答案
第一章材料的性能1．1 名词解释δb δb δsδ0.2 δ-1 a k HB HRC1．2 填空题1．材料常用的塑性指标有(延伸率)和(断面收缩率)两种，其中用(延伸率)表示塑性更接近材料的真实变形。
2．检验淬火钢成品件的硬度一般用( 洛氏)硬度，检测退火件、正火件和调质件的硬度常用(布氏)硬度，检验氮化件和渗金属件的硬度采用(维氏)硬度试验。
3．材料的工艺性能是指( 铸造)性能、(锻造)性能、(焊接)性能、(切削加工)性能和(热处理)性能。
4．工程上常用金属材料的物理性能有( 熔点)、(密度)、（导电性）、(磁性)和(热膨胀性)等。
5．表征材料抵抗冲击载荷能力的性能指标是(冲击韧性ak )，其单位是( J/cm2 )。
1．3 简答题2．设计刚性好的零件，应根据何种指标选择材料?采用何种材料为宜?3．常用的硬度方法有哪几种?其应用范围如何?这些方法测出的硬度值能否进行比较?1．4 判断1．金属的熔点及凝固点是同一温度。
( 错)2．导热性差的金属，加热和冷却时会产生内外温度差。
导致内外不同的膨胀或收缩，使金属变形或开裂。
( 对)3．材料的强度高，其硬度就高，所以刚度大。
( 错)4．所有的金属都具有磁性，能被磁铁所吸引。
( 错)5．钢的铸造性比铸铁好，故常用来铸造形状复杂的工件。
( 错)1．5 选择填空1．在有关零件图图纸上，出现了几种硬度技术条件的标注方法，正确的标注是( D )。
(a)HBS650—700 (b)HBS＝250—300Kgf/mm2(c)HRCl5—20 (d) HRC 45—702．在设计拖拉机缸盖螺钉时应选用的强度指标是( a )。
(a) δb (b) δs(c) δ0.2(d) δp3．在作疲劳试验时，试样承受的载荷为( c )。
(a)静载荷(b)冲击载荷(c)交变载荷4．洛氏硬度C标尺使用的压头是( b )。
(a)淬硬钢球(b)金刚石圆锥体(c)硬质合金球5．表示金属密度、导热系数、导磁率的符号依次为( d )、( f )、( c )。
《机械工程材料(第4版)》课程大纲
“工程材料基础”课程教学大纲英文名称：Fundamentals of Engineering Materials课程编号：MATL300102（10位）学时：52 （理论学时：44 实验学时：8 上机学时：课外学时：（课外学时不计入总学时））学分：3适用对象：本科生先修课程：大学物理、材料力学使用教材及参考书：[1] 沈莲，范群成，王红洁.《机械工程材料》.北京：机械工业出版社，2007.[2] 席生岐等。
《工程材料基础实验指导书》.西安：西安交通大学出版社.2014[3] 朱张校等。
《工程材料》.北京：清华大学出版社.2009一、课程性质和目的（100字左右）性质：专业基础课目的：为机械、能动、航天、化工等学院本科生讲解材料的基础理论和工程应用，使学生了解材料的成分-组织-结构-性能的内在关系，培养学生根据零构件设计的性能指标选择合适材料，做到“知材、懂材”并能合理使用材料。
二、课程内容简介（200字左右）工程材料基础是面向机类、近机类及口腔医学专业开设的材料基础理论课程。
课程主要向学生讲授典型零件的失效方式及抗力指标、金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料、功能材料的基本知识，使学生掌握材料成分-工艺-组织-性能的内在关系，掌握工程材料实际应用的原则，培养学生“知理论、懂性能、会选材”的基本能力和素质。
课程实验主要包括金相试样制备和显微镜使用、铁碳合金组织的观察与分析、碳钢热处理与性能综合实验。
一、教学基本要求(1) 了解机械零构件的常见失效方式及其对性能指标的要求。
(2) 掌握碳钢、铸铁、合金钢、有色金属的成分、组织、热处理、性能特点及工程应用的基本知识。
(3) 掌握陶瓷材料、高分子材料、复合材料、功能材料的成分、组织、性能特点及常用材料的种类和用途。
(4) 学生具有根据零构件的服役条件、失效方式和性能要求选择材料及编写冷热加工工艺路线的基本能力。
(5) 了解新材料、新工艺的基本概况及发展趋势。
机械工程材料-绪论-第一章
二、过量变形失效
1 过量弹性变形及抗力指标
2 （1）零构件发生过量弹性变形失效： 3 Dl[Dl] (拉压或者弯曲条件下） 4 或者 q [q] （扭转条件下） 5 （2）过量弹性变形的原因：零构件的刚度不够 6 （3）抗力指标：弹性模量E或者切变模量G
.
2 过量塑性变形及抗力指标
3 （1）发生条件：塑性变形量超过允许变形量 4 （2）原因：偶而过载或者零构件本身抵抗塑
，符号为s
T
.
（2）给定温度下，在规定时间内使试样产生一
定蠕变总变形量d的应力值，符号为：s
T d
/
t
2 持久强度：材料在高温长期载荷作用下抵抗断裂的 能力。
3 表示方法：用给定温度和规定时间内试样发生 断裂时的应力表示，sTt t---时间；T----温度；
三、高温下零件的失效和防止
加工性能（切削、锻造等） 铸造性能（适合铸造与否） 焊接性能（容易焊接与否） 热处理性能（可热处理强化）
.
三、 学习《机械工程材料》的目的
（1） 获得常用的金属材料、非金属材料的基本理论知 识，了解各种机械工程材料的基本特性和应用范围；
（2）在了解材料性能和设计之间关系的基础上，可根 据零件的工作条件和失效形式，正确设计和合理选材；
.
第五节 零件的腐蚀失效
问题 1 什么是腐蚀？可分为几类？ 2 高温氧化腐蚀常发生在那些零件中？耐热
钢为什么具有抗高温氧化能力？ 3 发生电化学腐蚀的条件是什么？ 4 改善零件腐蚀抗力的主要措施是什么
.
一、腐蚀的定义和分类
1 腐蚀：材料表面和周围介质发生化学反 应或者电化学反应所引起的表面损伤现 象。
5 （2）过程：类似于疲劳断裂，是裂纹萌生和扩展过程。
汽车材料教学课件第四版第一章汽车燃料
三、课程性质与学习任务
1. 课程性质 本课程是汽车维修、汽车检测、汽车制造与装配等专业的一门重要基础课，为下 一步学习专业技术课和培养专业岗位能力而服务。
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2. 课程学习任务 通过本课程的学习，掌握汽车材料的基础知识，认识汽车常用金属与非金属材料， 了解汽车运行材料的性能、分类、品种、牌号和主要规格，并会对其进行合理选用； 了解热处理的基础知识，熟悉国家有关标准或行业标准；培养分析问题和解决问题 的能力，养成爱岗敬业的工作作风和良好的职业道德。
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常 用 汽 车 运 行 材 料 的 分 类
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1. 汽车燃料 目前汽油和柴油仍是汽车的主要燃料。汽油主要有 4种牌号： 89号、92号、95 号和 98号，柴油主要有 6种牌号： 5号、0号、-10号、-20号、-35号、-50号。 随着汽车产量的激增、全球石油资源的短缺和生态环境的恶化不断加剧，开发研 制石油替代燃料的重要性越来越突出。目前已应用的石油替代燃料主要有天然气、 液化石油气、醇类燃料（甲醇汽油、乙醇汽油）和电能等汽车新能源。下图（左） 所示为使用液化石油气的轿车，下图（右）所示为正在给车辆加注乙醇汽油。
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（1）汽油蒸发性对发动机工作的影响 汽油蒸发性越好，就越容易汽化，与空气混合越均匀，燃烧速度越快，并且燃烧 彻底，能保证发动机迅速启动、加速和正常运转，反之将导致汽油不能完全燃烧， 造成油耗增加，功率下降，同时，未燃烧尽的油滴还会附在气缸壁上破坏润滑油膜， 加剧磨损。但是，蒸发性也不宜太好，否则易使汽油在储存、运输中大量蒸发。尤 其是在夏季或高原低气压地区，汽油在油路中就蒸发为气体，在汽油泵、油管等处 形成气泡，阻碍汽油流通，使供油不畅甚至中断，造成发动机熄火，即产生“气阻” 现象。因此，要求汽油具有适宜的蒸发性。
《机械工程测试技术基础(第4版)》基本课件 第1章 绪论
1.1 测试技术概况
工程测量可分为静态测量和动态测量。 静态测量是指不随时间变化的物理量的测量， 例如机械制造中通过被加工零件的尺寸测量， 试图得到制成品的尺寸和形位误差。动态测 量是指随时间变化的物理量的测量。
图１-２中被测物理量（或信号）作为测 量系统的输入，它经传感器变成可做进一步 处理的电量，经信号调理（放大、滤波、调 制解调等）后，可以通过模数转换变成数字 信号，从而得到数字化的测量值，将其送入 计算机（或仪器控制系统）进行分析与存储， 用于各种用途。
1.1 测试技术概况
1.1.2测试技术发展概况
现代生产的发展和工程科学研究对测试及其相关技术的需求极大地推动 了测试技术的发展，而现代物理学、信息科学、计算机科学、电子与微机械 电子科学与技术的迅速发展又为测试技术的发展提供了知识和技术支持，从 而促使测试技术在近３０年来得到极大的发展和广泛应用。例如工程创新设 计，特别是动态设计对振动分析的需求促使振动测量方法、传感器和动态分 析技术与软件的迅速发展；对汽车性能和安全性要求的不断提高，使得“汽 车电子”技术得到迅速发展，这种发展是以基于总线技术的传感器网络的发 展为基础的。现代工程测试技术与仪器的发展主要表现在以下方面：
图1-1
1.1 测试技术概况
在产品开发或其他目的的试验中，一般要在被测对象运行过程中或试验激励 下，测量或记录各种随时间变化的物理量，通过随后的进一步处理或分析，得到 所要求的定量的试验结果。在运行监测或控制系统中，实时测量的各种时间变量 则用于过程参数监视、故障诊断或者作为控制系统的控制、反馈变量。不同的用 途对测量过程和结果的要求也不同，例如在反馈控制系统中，可能要求测量系统 的输出以很小的滞后（理想的情况是没有滞后）不失真地跟踪以一定速率变化的 被测物理量。如果只要求不失真地测量和显示物理量的变化过程，则对滞后就没 有要求。因此，用途和要求不同，测量系统的组成环节及其构成方式也不同。
《机械工程材料(第4版)》第8章
《工程材料基础》课后测试试卷《工程材料基础》课后测试试卷第八章一、单项选择题1、下列材料中，最适合制造汽车火花塞绝缘体的是（）A. Al2O3B. 聚苯乙烯C. 聚丙烯D. 饱和聚酯答案：A解题过程：需要在高温下工作，选择陶瓷材料。
2、下列材料中，蠕变抗力最高的是（）A. 金属B. 有机高分子C. 陶瓷D.热塑性玻璃钢答案：C解题过程：陶瓷高温性能好，蠕变抗力高。
3、下列材料中，韧性最好的是（）A. 金属B. 有机高分子C. 陶瓷D.热塑性玻璃钢答案：A解题过程：略。
4、硬质合金材料一般情况下被归结为（）A. 金属材料B. 陶瓷材料C. 高分子材料D. 复合材料答案：B解题过程：硬质合金是金属陶瓷的一种。
5、一般陶瓷材料的硬度都很高，其原因是（）A. 存在玻璃相B. 烧结温度高C. 结合键强D. 有适量气孔答案：C解题过程：略。
6、下列材料中弹性模量最小的是（）A. 陶瓷B. 金属C. 复合材料D.高分子答案：D解题过程：高分子材料结合力弱，弹性模量小。
7、下列哪一项是决定陶瓷材料性能的主要组织（）A.玻璃相B. 晶相C.气孔答案：B解题过程：晶相是陶瓷材料的主要组成相，对陶瓷性能起决定性作用。
8、氧化铝陶瓷的结合键是（）A. 共价键B. 离子键C. 金属键D. 分子键答案：B解题过程：略。
9、碳化硅陶瓷的主要结合键是（）A. 共价键B. 离子键C. 金属键D. 分子键答案：A解题过程：略。
10、下列材料中，高温强度最好的是（）A. 金属B. 有机高分子C. 陶瓷D. 热塑性玻璃钢答案：C解题过程：略。
11、下列抗氧化性能最好的陶瓷是（）A. 硼化物陶瓷B.氮化物陶瓷C.氧化物陶瓷D.碳化物陶瓷答案：C解题过程：略。
12、陶瓷材料基体中晶粒愈细，陶瓷的强度（）A. 越高B. 越低C.不确定答案：A解题过程：陶瓷中也存在细晶强化的现象。
机械工程材料 第1章 金属的晶体结构
常见的化学键
离子键 共价键 分子键 金属键
化学键的特性决定材料的组织结构和性能
第一节 材料的化学键
1.金属键
金属正离子和自由电子之间的相互吸引力而使金属原子结合的方式。
金属特性：导电、导热性，塑性，强度，金属光泽。
金属键模型
正离子与自由电子之间的吸引力
第一节 材料的化学键
2. 结合力和结合能
双原子作用模型
第四节 合金的相结构
(2) 按固溶度 有限固溶体、无限固溶体
(3) 按相对分布 有序固溶体、无序固溶体
无序分布
偏聚分布
短程有序分布
第四节 合金的相结构
2、固溶体的性能
溶入溶质原子形成固溶体而使金属强度、硬度升高而塑性、 韧性下降的现象。——固溶强化 溶质原子含量↑，σb、HB↑，ψ、αk↓ 固溶强化效果：间隙固溶体＞置换固溶体。
可影响合金相的类型。
第四节 合金的相结构
1、固溶体——固态下组元间相互溶解而形成的相。 溶剂：原子分数多者，其晶格保持不变的组元。 溶质：原子分数少者。
溶剂
溶质
特点：所形成的固相晶体结构仍然保持溶剂晶格类型
第四节 合金的相结构
固溶体的分类：(1) 按溶质原子在晶格中的位置
置换固溶体 、间隙固溶体
x
第二节 材料晶体结构的概念
4、晶格特征参数
晶格常数：描述晶胞几何形状与大小的参数。如立方晶胞： 三棱边a、b、c； 三棱边夹角α、β、γ
晶胞所占原子数： 指一个晶胞所占的原子总数
配位数： 指晶体结构中与任何一个原子最近领且等距离的原子数目
致密度： 晶胞中原子所占体积与晶胞体积之比
其中配位数和致密度可衡量晶胞中原子排列的紧密程度
《机械工程材料》-机械工业出版社-第3版内容总结
《机械工程材料》机械工业出版社第3版目录第一章机械零件的失效分析第二章碳钢第三章钢的热处理第四章合金钢第五章铸铁第六章有色金属及其合金第七章高分子材料第八章陶瓷材料第九章复合材料第十章功能材料第十一章材料改性新技术第十二章零件的选材及工艺路线第十三章工程材料在典型机械和生物医学上的应用第一章 机械零件的失效分析第一节 零件在常温静载下的过量变形失效：零件若失去设计要求的效能变形：材料在外力作用下产生的形状或尺寸的变化弹性变形：能够恢复的变形塑性变形：不能恢复的变形一、工程材料在静拉伸时的应力-应变行为1.低碳钢的应力-应变行为变形过程：弹性变形、屈服塑性变形、均匀塑性变形、不均匀集中塑性变形2.其他类型材料的应力-应变行为纯金属脆性材料高弹性材料二、静载性能指标1.刚度和强度指标（1）刚度指零（构）件在受力时抵抗弹性变形的能力单向拉伸（或压缩）时：E=σ/ε= ，即EA=F/εAF /纯剪切时：G=τ/γ= ，即GA=F τ/γγτAF /弹性模量E （或切变模量G ）是表征材料刚度的性能指标（2）强度指材料抵抗变形或断裂的能力指标有：比例极限σp ，弹性极限σe ，屈服强度σs ，抗拉强度σb ，断裂强度σk2.弹性和塑性指标（1）弹性指材料弹性变形大小弹性能u ：应力-应变曲线下面弹性变形阶段部分所包围的面积u=σe εe=21E e 221σ（2）塑性指材料断裂前发生塑性变形的能力断后伸长率： %10000⨯-=L L L δ断面收缩率： %10000⨯-=A A A ψ越大，材料塑性越好ψδ、3.硬度指标表征材料软硬程度的一种性能布氏硬度HBW （硬质合金球为压头）洛氏硬度HRC （锥角为120°的金刚石圆锥体为压头）维氏硬度HV （锥角为136°的金刚石四棱锥体为压头）三、过量变形失效零件的最大弹性变形量△l 或θ（扭转角）必须小于许可的弹性变形量。
即△l ≤[△l]或θ≤[θ]材料的弹性模量E(或切变模量G)越高，零件的弹性变形量越小，刚度越好通常材料的熔点越高，弹性模量也越高弹性模量对温度很敏感，随温度升高而降低第二节 零件在静载荷冲击载荷下的断裂一、韧断和脆断的基本概念韧性断裂:断裂前发生明显宏观塑性变形脆性断裂：断裂前不发生塑性变形断裂过程均包含裂纹形成和扩展两个阶段二、冲击韧性及衡量指标A K 、a K冲击韧性：材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力冲击吸收功A K ，单位J冲击韧度a K =A K /F K ，单位J ·cm -2 。
工程材料 第1章-金属材料的力学性能解读
F0 F1 100% 断面收缩率： F0
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
断裂后
第二节 硬度
材料抵抗其他更硬物质压入其表 面的能力，是表面局部变形的能力。 1、布氏硬度HB
HB 0.102 2P
D( D D 2 d 2 )
布 氏 硬 度 计
压头为钢球时，布氏硬度用符号 HBS表示，适用于布 氏硬度值在450以下的材料。 压头为硬质合金球时，用符号HBW表示，适用于布氏 硬度在650以下的材料。
体心立方金属具有韧脆转
变温度，而大多数面心立 方金属没有。
韧脆转变温度。
建造中的Titanic 号
TITANIC
TITANIC的沉没
与船体材料的质量
直接有关
Titanic 号钢板（左图）和近代船用钢板 （右图）的冲击试验结果
Titanic
近代船用钢板
第四节 疲劳强度
疲劳：材料在低于s的重复交变应力作用下发生断裂 的现象。
式中，σ—应力，单位MPa ;
F—外力，单位N; S—横截面积，单位mm2。
材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称为 变形。 外力去除后能够恢复的变形称为弹性变形。 外力去除后不能恢复的变形称为塑性变形。
五万吨水压机
第一节 强度和塑性
强度：材料在外力作用下抵
抗变形和破坏的能力。 屈服强度s：材料发生微 量塑性变形时的应力值。 单位是Mpa。
显微维氏硬度计 小 负 荷 维 氏 硬 度 计
第三节 冲击韧性
是指材料抵抗冲击载荷作 用而不破坏的能力。
指标为冲击
韧性值Ak(通
过冲击实验
测得)。
韧脆转变温度
材料的冲击韧性随温度 下降而下降。在某一温 度范围内冲击韧性值急 剧下降的现象称韧脆转 变。发生韧脆转变的温
《机械工程材料(第4版)》第6-7章
《工程材料基础》课后测试试卷《工程材料基础》课后测试试卷第六、七章一、单项选择题1、下列材料中，适合作盛放氢氟酸容器的是（）A. 聚四氟乙烯B.1Cr17C. 1Cr18Ni9D.玻璃钢答案：A解题过程：聚四氟乙烯不受任何化学试剂的侵蚀，有“塑料王”之称。
2、下列材料中，适合作汽车轮胎的是（）A. 顺丁橡胶B. 硅橡胶C. 氟橡胶D.丁腈橡胶答案：A解题过程：顺丁橡胶主要用于制造轮胎。
3、汽车油刹车制动软管应选用（）A. 铝合金管B. 塑料C. 热塑性玻璃钢D. 丁腈橡胶答案：D解题过程：丁腈橡胶主要用于制作耐油制品。
4、制造内燃机曲轴轴瓦内衬的合适材料是（）A. ZSnSb4Cu4B. HT200C. GCr15D. 20钢答案：A解题过程：应知道滑动轴承材料的牌号规律。
5、耐腐蚀性能最好的工程塑料是（）A. 聚砜B. 聚四氟乙烯C. 聚甲醛D. 聚碳酸脂答案：B解题过程：略。
6、高分子材料分子主干链上原子的主要结合方式是（）A. 共价键B. 二次键C. 金属键D. 离子键答案：A解题过程：链与链之间的结合方式为二次键。
7、制造滑动轴承的合适材料是（）A. GCr15B. HT200C. ZCuSn5Pb5Zn5D. Cr12MoV答案：C解题过程：略。
8、典型的铝合金相图中的恒温转变是（）A.匀晶转变B.共析转变C.共晶转变D.包晶转变答案：C解题过程：应熟悉典型的铝合金相图。
9、下列哪个属于热固性塑料（）A.尼龙B.聚碳酸酯C.环氧塑料D.氟塑料答案：C解题过程：了解常见的热塑性塑料和热固性塑料都有哪些。
10、如下金属中具有面心立方晶体结构的是（）A. AlB. α-FeC. α-TiD. β-Ti答案：A解题过程：α-Fe（BCC），α-Ti（HCP），β-Ti（BCC）。
二、判断题1、高分子化合物是由高分子链聚集而成，高分子链之间的作用力为共价力。
（）答案：N解题过程：高分子链之间的作用力为范德华力和氢键。
《机械工程测试技术基础(第4版)》基本课件第4章
目录
4.1 常用传感器分类 4.2 机械式传感器及仪器 4.3 电阻式、电容式与电感式传感器 4.4 磁电式、压电式与热电式传感器 4.5 光电传感器
目录
4.6 光纤传感器 4.7 半导体传感器 4.8 红外测试系统 4.9 激光测试传感器 4.10 传感器的选用原则
物性型传感器是依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换的。例 如,水银温度计是利用了水银的热胀冷缩性质;压力测力计利用的是石英晶体的压电 效应等。
结构型传感器则是依靠传感器结构参数的变化而实现信号转变的。例如,电容 式传感器依靠极板间距离变化引起电容量的变化;电感式传感器依靠衔铁位移引起 自感或互感的变化。
弹性元件具有蠕变、弹性后效等现象。材料的蠕变与承载时间、载荷大 小、环境温度等因素有关。而弹性后效则与材料应力-松弛和内阻尼等因素 有关。这些现象最终都会影响到输出与输入的线性关系。因此,应用弹性元 件时,应从结构设计、材料选择和处理工艺等方面采取有效措施来改善上述 诸现象产生的影响。
4.2 机械式传感器及仪器
近年来,在自动检测、自动控制技术中广泛应用的微型探测开关亦被 看作机械式传感器。这种开关能把物体的运动、位置或尺寸变化,转换为 接通、断开信号。图4-4表示这种开关中的一种。它由两个簧片组成,在 常态下处于断开状态。当它与磁性块接近时,簧片被磁化而接合,成为接通 状态。只有当钢制工件通过簧片和电磁铁之间时,簧片才会被磁化而接合, 从而表达了有一件工件通过。这类开关,可用于探测物体有无、位置、尺 寸、运动状态等。
工程测量中通常把直接作用于被测量,并能按一定方式将其转换成同种或别种 量值输出的器件,称为传感器。
传感器是测试系统的一部分,其作用类似于人类的感觉器官。它把被测量,如力、 位移、温度等物理量转换为易测信号或易传输信号,传送给测试系统的调理环节。 因而也可以把传感器理解为能将被测量转换为与之对应的,易检测、易传输或易处 理信号的装置。直接受被测量作用的元件称为传感பைடு நூலகம்的敏感元件。
电子教案-机械基础(第4版_刘跃南)电子教案-1.机械工程材料
1-1 概述
20世纪后期以来，由于电子信息、航空航天等尖端技术的迅速发展，对新材料的研究与开发起到了很大 的刺激与促进作用，以高温超导材料、精细陶瓷材料、纳米材料为代表的新材料与新材料技术不断涌现。但 存在一个较为普遍的问题，即新材料研制与制备加工工艺开发的非同步发展。高温超导材料、金属陶瓷梯度 功能材料等，作为先进材料的优越性与实用价值非常明显，但尚缺少高效、低成本的制备与加工技术。
表１－１ 金属材料强度与塑性的新、旧标准名词和符号对照
1-2 金属材料的主要性能
在拉伸试验过程中，通过自动记录或绘图装置得到的表示试样所受载荷F和伸长量Δl的关系曲线称为拉伸 曲线；经计算，可得到表示试样所受应力σ和应变ε的关系曲线，称为应力－应变曲线。图1-1所示分别为低 碳钢试样的拉伸曲线和应力－应变曲线。
1-1 概述
第一次工业革命时期（18世纪60年代——19世纪中期），人类开始进入蒸汽机时代，材料加工的特点是 以机器取代人力，以大规模工厂化生产取代个体工场手工生产。随着蒸汽机的广泛使用，以及随之出现的矿 山、冶金、轮船和机车等大型机械的发展，需要成形加工和切削加工的金属零件越来越多，所用的金属材料 由铜、铁，发展到以钢为主。材料加工包括锻造、冲压、钣金工、焊接、热处理等技术及其装备，以及切削 技术和机床、刀具、量具等得到了迅速发展。
1-2 金属材料的主要性能
3.静载荷拉伸试验 金属材料的强度、塑性可通过静拉伸试验来确定。 目前金属材料室温拉伸试验方法采用GB/T—2002，由于目前原有的金属材料力学性能 数据是采用旧标准进行测定和标注的，所以原有旧标准GB/T228—1987仍然沿用，本教材为叙述方便采用旧标 准。关于金属材料强度与塑性的新、旧标准名词和符号对照见表1-1。
第一章
机械工程材料 第一章 材料的内部结构
第一章 材料的内部结构
原子结构
结 构
原子的空间排列
晶态和非晶态。晶体结构显 著影响材料的各种性能和功 能。
显微组织
第一章 材料的内部结构
原子结构
结 构
原子的空间排列
显微组织
晶粒（原子集团）的形态、大 小、合金相的种类、数量和分 布等参数 。
第一章 材料的内部结构
1.1 原子键合及其特性 1.2材料的原子排列 1.3 金属的典型晶体结构 1.4 合金相结构 1.5 陶瓷的相结构
1.2材料的原子排列
晶面及晶面指数
晶面是指晶体原子堆垛质心平面
晶面指数的确定方法 ①在以晶胞的边长作 为单位长度的右旋坐 标系中取该晶面在各 坐标轴上的截距。 ②取截距的倒数。 ③将倒数约成互质整 数，加一圆括号。
1.2材料的原子排列 六方晶系
第一章 材料的内部结构
1.1 原子键合及其特性 1.2材料的原子排列 1.3 金属的典型晶体结构 1.4 合金相结构 1.5 陶瓷的相结构
第一章 材料的内部结构
电子结构
结 构
原子的空间排 列
显微组织
本周，班长 或课代表到 空间材料实 验室9号楼 104室找肖 景东老师确 定试验时间
第一章 材料的内部结构
电子结构
结 构
原子的空间排列
显微组织
原子核外电子的排布 方式显著影响材料的 电、磁、光和热性能， 还影响到原子彼此结 合的方式，从而决定 材料的类型
1.1材料的原子键合及其特性
黑色金属： 铁和以铁为基的合金
金属材料
钢 铸铁 铁基合金
有色金属： 黑色金属以外的所有金属及其合金， 如铝（Al）、铜（Cu）等 （应用最广的是黑色金属，重点学习） • 简单金属原子之间的结合键完全为金属键； • 过渡族金属原子的结合键以金属键为主，但也有共价键成分； • 由于金属键没有方向性,原子之间也没有选择性,所以在受外力 作用而发生相对移动时金属键不会破坏； • 以金属为主体的工程金属材料不仅具有较高的弹性模量、硬度 和强度，而且具有很好的塑性、韧性、导电和导热性能。
工程材料习题与辅导第四版答案(1)(1)
工程材料习题与辅导（第4版）————————清华大学出版社GAGGAGAGGAFFFFAFAF1.2 习题2.填空题同非金属相比，金属的主要特性是（良好的导电性和导热性）晶体与非晶体结构上最根本的区别是（晶体中原子（离子或分子）规则排列）。
非晶体中原子(离子或分子)无规则排列）γ_Fe的一个晶胞内的原子数为（4）线型非晶态高聚物在不同温度下的三种物理状态是（玻璃态）·(高弹态)和（粘流态）3. 选择正确答案晶体中的位错属于（c）a.体缺陷b.面缺陷c.线缺陷d.点缺陷4)固溶体的晶体结构：（a）GAGGAGAGGAFFFFAFAFa.与溶剂相同b.与溶质相同c.与溶剂，溶质都不相同d. 与溶剂，溶质都相同5)间隙相的性能特点是：（c）a. 熔点高，硬度低b.硬度高，熔点低c. 硬度高，熔点高d.硬度低，熔点低4. 综合分析题（1）在立方晶胞中画出（110），（120）晶面和[211],[120]晶向。
解：GAGGAGAGGAFFFFAFAF(2)α-Fe，Al, Cu, Ni, V, Mg, Zn各属何种晶体结构？体心立方晶格：α-Fe，V。
面心立方晶格：Al, Cu, Ni。
密排六方晶格：Mg, Zn。
已知α-Fe 的晶格常数m,试求出α-Fe的原子半径和致密常数。
解：r原子=a= 1.24（m）GAGGAGAGGAFFFFAFAF=在常温下，已知铜原子的直径d=2.55m,求铜的晶格常数。
解：r原子=a1/2 d原子= a = a(m)2.2 习题(1) 结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个过程是( 形核 )和（晶核长大）。
(2) 当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是( 增加晶核数量，或阻碍晶粒长大 )。
(3) 液态金属结晶时，结晶过程的推动力是( 能量差 )，阻力是( 表面能 )。
GAGGAGAGGAFFFFAFAFGAGGAGAGGAFFFFAFAF(4) 过冷度是指(理论结晶温度 - 开始结晶温度)，其表示符号为( T ∆ )。
机械工程材料_专升本习题集答案(1)
第1章材料的性能一、选择题3.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.HB B.HRC C.HV D.HS4.金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（A ） A.强度 B.硬度 C.塑性 D.弹性二、填空1.金属材料的强度是指在载荷作用下其抵抗（塑性变形）或（破坏）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.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、（塑性变形）和（断裂）三个阶段。
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（无数次交变应力循环）作用而（不发生断裂时）的最大应力值。
三、是非题1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。
是四、改正题1. 疲劳强度是表示在冲击载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。
将冲击载荷改成交变载荷2. 渗碳件经淬火处理后用HB硬度计测量表层硬度。
将HB改成HR3. 受冲击载荷作用的工件，考虑机械性能的指标主要是疲劳强度。
将疲劳强度改成冲击韧性5. 冲击韧性是指金属材料在载荷作用下抵抗破坏的能力。
将载荷改成冲击载荷五、简答题1.说明下列机械性能指标符合所表示的意思：σs、σ0.2、HRC、σ-1、σb、δ5、HBS。
σs: 屈服强度σ0.2：条件屈服强度HRC：洛氏硬度（压头为金刚石圆锥）σ-1: 疲劳极限σb: 抗拉强度σ5：l0=5d0时的伸长率（l0=5.65s01/2）HBS:布氏硬度（压头为钢球）第2章材料的结构一、选择题1. 每个体心立方晶胞中包含有（B）个原子 A.1 B.2 C.3 D.42. 每个面心立方晶胞中包含有（D）个原子 A.1 B.2 C.3 D.43. 属于面心立方晶格的金属有（C） A.α-Fe,铜B.α-Fe,钒 C.γ-Fe,铜 D.γ-Fe,钒4. 属于体心立方晶格的金属有（B） A.α-Fe,铝B.α-Fe,铬 C.γ-Fe,铝 D.γ-Fe,铬6. 在立方晶系中,指数相同的晶面和晶向(B)A.相互平行B.相互垂直C.相互重叠D.毫无关联二、是非题1. 金属或合金中,凡成分相同、结构相同，并与其他部分有界面分开的均匀组成部分称为相。
机械工程材料(于永泗_齐民)课后习题答案(全)
机械工程材料课后习题参考答案1-1、可否通过增加零件尺寸来提高其弹性模量。
解：不能，弹性模量的大小主要取决于材料的本性，除随温度升高而逐渐降低外，其他强化材料的手段如热处理、冷热加工、合金化等对弹性模量的影响很小。
所以不能通过增大尺寸来提高弹性模量。
1-2、工程上的伸长率与选取的样品长度有关，为什么？解：伸长率等于，当试样(d)不变时，增加，则伸长率δ下降，只有当/为常数时，不同材料的伸长率才有可比性。
所以伸长率与样品长度有关。
1-3、和两者有什么关系？在什么情况下两者相等？解：为应力强度因子，为平面应变断裂韧度，为的一个临界值，当增加到一定值时，裂纹便失稳扩展，材料发生断裂，此时，两者相等。
1-4、如何用材料的应力-应变曲线判断材料的韧性？解：所谓材料的韧性是指材料从变形到断裂整个过程所吸收的能量，即拉伸曲线（应力-应变曲线）与横坐标所包围的面积。
2-1、从原子结构上说明晶体与非晶体的区别。
解：原子在三维空间呈现规则排列的固体称为晶体，而原子在空间呈无序排列的固体称为非晶体。
晶体长程有序，非晶体短程有序。
2-2、立方晶系中指数相同的晶面和晶向有什么关系？解：相互垂直。
2-4、合金一定是单相的吗？固溶体一定是单相的吗？解：合金不一定是单相的，也可以由多相组成，固溶体一定是单相的。
3-1、说明在液体结晶的过程中晶胚和晶核的关系。
解：在业态经书中存在许多有序排列飞小原子团，这些小原子团或大或小，时聚时散，称为晶胚。
在以上，由于液相自由能低，晶胚不会长大，而当液态金属冷却到以下后，经过孕育期，达到一定尺寸的晶胚将开始长大，这些能够连续长大的晶胚称为晶核。
3-2、固态非晶合金的晶化过程是否属于同素异构转变？为什么？解：不属于。
同素异构是物质在固态下的晶格类型随温度变化而发生变化，而不是晶化过程。
3-3、根据匀晶转变相图分析产生枝晶偏析的原因。
解：①枝晶偏析：在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内，成分不均匀的现象叫做枝晶偏析。
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《工程材料基础》课后测试试卷
《工程材料基础》课后测试试卷第一章
一、名词解释
1、弹性：________________________________________________________________________。
答案：弹性是指材料弹性变形的大小。
通常用弹性变形时吸收的弹性能（又称弹性比功）来表示
2、塑性：________________________________________________________________________。
答案：塑性是指材料断裂前发生塑性变形的能力。
3、韧性断裂：____________________________________________________________________。
答案：韧性断裂是断裂前发生明显宏观塑性变形。
4、冲击韧度：___________________________________________________________________。
答案：冲击韧性是指材料在冲击荷载作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力，常用标准试样的冲击功A K表示，若将A K除以试样断口处截面积F K即得材料的冲击韧度a K。
5、蠕变：________________________________________________________________________。
答案：材料在长时间恒应力作用下缓慢产生塑性变形的现象。
6、疲劳极限：____________________________________________________________________。
答案：表示材料经受无限多次应力循环而不断裂的最大应力。
7、磨损：____________________________________________________________________。
答案：在摩擦过程中零件表面发生的尺寸变化和物质耗损现象称为磨损。
8、断裂韧度K IC：_________________________________________________________________。
答案：是评定材料抵抗脆性断裂的力学性能指标，是材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。
9、应力腐蚀：____________________________________________________________________。
答案：材料在拉应力和特定介质联合作用下产生的低应力脆性断裂。
10、过量塑性变形：_______________________________________________________________。
答案：一定载荷下不允许发生塑性变形的零件发生了塑性变形或塑性变形量超过了规定值。
11、持久强度：___________________________________________________________________。
答案：高温长期载荷作用下，材料对抵抗断裂的能力。
12、粘着磨损：___________________________________________________________________。
答案：在滑动摩擦条件下，摩擦副的接触面发生金属粘着，在相对滑动中粘着处被破坏，有金属屑粒被拉拽下来或者是金属表面被擦伤的一种磨损形式。
13、比例极限：___________________________________________________________________。
答案：材料应力和应变成正比的最大应力。
二、判断题
1、金属的弹性模量很难通过合金化、热处理改变。
（）
答案：Y
解题过程：金属材料的弹性模量主要取决于基体金属性质，对成分、显微组织不敏感。
2、采用异类材料匹配可以显著减轻粘着磨损。
（）
答案：Y
解题过程：实践证明，异类材料配对比同类材料配对磨损量小。
3、温度降低、加载速率增加都使材料脆性断裂的倾向增大。
（）
答案：Y
解题过程：降低温度和增加加载速度都会引起材料脆化。