机械制造基础(专)--学案答案

《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。