工程材料复习资料

《工程材料及机械制造基础》

第一篇工程材料

第一章金属力学性能与结构

１、什么是金属材料的力学性能？包括那些内容？

金属材料的力学性能：金属材料在外力作用下所表现出来的性能。主要包括：弹性、塑性、强度、硬度、冲击韧性等。

２、拉伸实验可以测定那些性能？

1、弹性强度（弹性极限）

2、屈服强度（屈服极限）

3、抗拉强度（强度极限）

4、伸长率

5、断面收缩率

３、解释下列力学性能指标的含义：σb、σ、σ0.2、σ-1、δ、ψ、HBS、HBW、HBC。

s

σb抗拉强度：指材料抗拉伸时断裂前承受的最大应力。

σs屈服强度：指材料产生屈服现象时的应力。σ0.2：条件屈服强度。

σ-1疲劳强度：材料经交变应力无数次循环作用而不发生断裂的最大应力为材料的疲劳强度。

δ伸长率：试样拉断后标距增长量ΔL与原长L。

ψ断面收缩率：试样拉断后断口处横截面积的改变量与原始横截积之比。

HBS：用淬火钢球测量的布氏硬。

HBW：用硬质合金球测量的布氏硬。

HBC：使用顶角为120°的金刚石圆锥体试验的压头测量的洛氏硬度。

４、什么叫冲击韧性？

冲击韧性：指金属材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力。

５、什么叫疲劳强度？

疲劳强度：材料经交变应力无数次循环作用而不发生断裂的最大应力为材料的疲劳强度。６、有一紧固螺栓使用后发现有塑性变形，试分析材料的哪些性能指标达不到要求？

σs屈服强度

７、用含碳量0.45%的碳钢制造一种轴，零件图要求热处理后硬度达到220HBS~250HBS，实际热处理后测得硬度为22HRC，是否符合要求？

８、选择下列材料的硬度测试方法？（1）调质钢；（2）手用钢锯条；（3）硬质合金刀片；（4）非铁金属；（5）铸铁件

（1）调质钢——HRC；（2）手用钢锯条——HRA；

（3）硬质合金刀片——HRA；

（4）非铁金属——HRB、HBS；（5）铸铁件——HRS

９、下列硬度标注方法是否正确？如何改正？（1）HBS210~HBS240；（2）450HBS~480HBS；（3）180HRC~210HRC；

(4)HRC20~HRC25；(5)HBW150~HBW200 （1）210HBS~240HBS；（2）450HBS~480HBS；（3）180HBS~210HBS；(4) 20HRC~25HRC；(5) 150HBS~200HBS

１０、断裂韧度与其他常规力学性能指标的根本区别是什么？

断裂韧度是衡量材料中存在缺陷时的力学性能指标，而其他常规力学性能指标是将材料内部看成处处均匀时衡量材料力学性能的指标。１１、比较铁、铜、镁三种金属材料的力学性能与晶格结构，你认为金属的力学性能与金属的微观结构有什么关系？

铁为体心立方晶格，塑性较好；铜为面心立方晶格，塑性最好；镁为密排六方晶格，较脆。金属的力学性能与金属的微观结构有着密切的关系，晶格类型不同、原子大小和原子间距不同，其性能不同。

１２、试述细晶强化和固溶强化的原理，并说明它们的区别。

细晶强化：利用细化晶粒的方法来提高合金强度、硬度。

固溶强化：因形成固溶体而引起合金强度、硬度升高的现象。

１３、试比较、区别下列名词：金属与合金；晶粒与晶胞；单晶体与多晶体。

金属是所有金属材料的总称，包括黑色金属、有色金属及其合金；而合金是两种或两种以上的金属元素或金属元素与非金属元素组成的具有金属性质的新金属材料，是金属的一种类型。

晶粒是互相接触而外形不规则的晶体。晶胞是晶格中能够代表晶格特征的最小几何单元。单晶体：在晶体内部，晶格位向完全一致的晶体。多晶体：由许多晶粒组成的晶体（晶体内晶格位向不相同的晶体）。

１４、分析点缺陷、线缺陷、面缺陷的异同之处。

点缺陷：以某个点为中心、在它的周围造成原子排列不规则，产生晶格畸变相的晶体缺陷。线缺陷：晶体中某一列或若干列原子发生

了有规律的错排现象。面缺陷：晶界和亚晶界。相同之处：导致金属变形，互相作用，使位错的阻力增大，从而使金属强度提高。

１５、合金的结构和纯金属的结构有什么不同？合金的力学性能为什么优于纯金属？

合金是两种或两种以上的金属元素或金属元素与非金属元素组成的具有金属性质的新金属材料。合金元素在金属形成固溶体、金属化合物、机械混合物，起到固溶强化、第二相弥散强化等强化作用。

第二章铁碳合金

１、什么是铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体？说明它们的符号及性能特点。铁素体：碳原子固溶到α—Fe中形成的间隙固溶体。常用“F”或“α”表示。特点：１、含碳量很小，其力学性能与纯铁极为相近。２、强度和硬度低，而塑性和韧性好。３、铁素体在770℃以下具有磁。

奥氏体：碳溶于面心立方晶格的γ-Fe 比中所形成的间隙固溶体。用符号“A”或“γ”表示。

特点：１、具有一定强度和硬度，良好的韧性，

低的塑性形变抗力。２、易于高温锻压成型。渗碳体：铁与碳形成的具有复杂晶格的间隙化合物。分子式是Fe3C。特点：１、渗碳体的力学性能特点是硬度高(800HBS)。２、而塑性、冲击韧度几乎等于零。

珠光体：铁素体和渗碳体均匀分布的两相机械混合物。代号为“P”。特点：１、有较高的强度，硬度适中。２、具有一定的塑性和足够的韧性。

莱氏体：奥氏体和渗碳体呈均匀分布的机械混合物。也称高温莱氏体，用符号Ld表示。

特点：１、硬度高。２、塑性很差。

２、绘出简化后的Fe-Fe3C相图，指出图中S、C、E、G、GS、SE、ESF、PSK各点、线、面的意义，并标出各相区组成物。

S：共析点；C：共晶点；E：碳在γ-Fe(A)中最大溶解度，钢与铁分界点；G：纯铁的同素异构转变点；GS（A3线）：含碳量小于0.77%的奥氏体开始析出铁素体的温度线；SE（A cm 线）：碳在奥氏体中的溶解度曲线； ESKF ：Fe3C+A双相区；PSK线（A1)：共析线。

３、简述Fe-Fe3C相图中共晶反应、共析反应，写出反应式，注出含碳量及温度。