华南理工大学机械工程材料第三章
《机械工程材料》机械工业出版社第版内容总结
《机械工程材料》机械工业出版社第版内容总结《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=εA F / ，即EA=F/ε 纯剪切时：G=τ/γ=γτAF / ，即GA=F τ/γ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=21σe εe=E 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 ψδ、越大，材料塑性越好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。
南华大学机械工程材料考试真题+习题集答案
南华大学机械工程材料考试真题+习题集答案《机械工程材料》试题一、名词解释：3×5＝１５分⒈调质:对钢材作淬火+高温回火处理，称为调质处理。
⒉碳素钢:含碳量≤2.11%的铁碳合金。
⒊SPCD:表示冲压用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国08Al （13237）优质碳素结构钢。
二、填空题：1０×2＝２0分⒈按腐蚀过程特点，金属腐蚀可分为化学腐蚀_和电化学腐蚀___。
2．常用力学性能判据有_强度____、__韧性_、_延展性_和_弹性模量_。
3.钢中的＿硫＿＿元素引起热脆，＿磷＿＿元素引起冷脆，＿氢＿＿元素引起白点，＿氮＿＿元素引起兰脆。
4.铝合金的强化除了热处理强化外，还可以进行＿固溶时效＿强化。
5.钢在加热过程中产生的过热缺陷可以通过＿＿＿回火＿＿＿热处理来消除。
6．常用的高分子材料有_塑料_、_橡胶__和_合成纤维__。
7．铸造铝合金分为_铝铜合金_、_铝镁合金_、_铝硅合金_和_铝锌合金。
8．合金工具钢是指用于制造各种__刃具___、__模具__和__量具_用钢的总合。
9．材料渗碳的目的是为了得到__较高的零件表层硬度与耐磨性_。
10．45钢按用途分类属于___碳素结构钢_______。
三、判断题：1０×2＝２0分1.( ×)钢的淬透性主要取决于冷却速度。
2. ( √)实际的金属晶体都呈各向异性。
3. ( ×)加工硬化、固溶强化均使材料强度、硬度显著提高，塑性、韧性明显降低，故可认为它们有相同的强化机理。
4. ( √)金属材料、陶瓷材料和高分子材料的本质区别在于它们的化学键不同。
5. ( √)材料的强度、硬度越高，其塑性、韧性越差。
6. ( √)调质和正火两种热处理工艺所获得的组织分别为回火索氏体和索氏体，它们的区别在于碳化物的形态差异。
7. (×)铝合金人工时效比自然时效所获得的硬度高，且效率也高，因此多数情况下采用人工时效。
8．( ×)硬质合金可用做刀具材料，模具材料和量具材料。
华南理工大学化工原理课件 第三章 非均相机械分离
第二节
沉
降
二、离心沉降 在重力沉降中,当颗粒小时,沉降速率就小,需沉降设备就大,为 了提高其生产能力,工业上可使用离心沉降,因为离心力比重力大得多， 改用离心沉降则可大大提高沉降速度,设备尺寸也可缩小很多。 1.离心沉降速度和离心分离因数 1.1离心沉降速度:其推导方法和重力沉降速度相似，在离心沉 降设备中，当流体带着颗粒旋转时,如果颗粒的密度大于流体的密度, 则惯性离心力将会使颗粒在径向上与流体发生相对运动而飞离中心。 和颗粒在重力场中受到三个作用力相似，惯性离心力场中颗粒在径向 上也受到三个力的作用,即惯性离心力、向心力(相当于重力场中的浮 力,其方向为沿半径指向旋转中心)和阻力(与颗粒的运动方向相反,其 方向为沿半径指向中心)。如果球形颗粒的直径为dp、密度为 p ,流体 密度为 ,当颗粒与流体一起作等角速度 的圆周运动时，将受上述 合力的作用,使其由旋转中心向周边运动，在达到动态平衡时，经整 理其离心沉降速度为： （3-11） 4d p p 2
ut
u
又由于u=qv/A=qv/BH,故有H/ut≤BLH/qv，即有：
qv BLut
（3-10）
式（3-10）就是降尘室生产能力的计算公示。该式表明：降尘室生产能 力只与降尘室的底面积及颗粒的沉降速度有关，而与降尘室高度H无关。所 以降尘室一般采用扁平的几何形状，或在室内添加多层隔板,形成多层降尘 室如图3-4所示,以提高其生产能力和除尘效率。 降尘室结构简单，但设备庞大、效率低，只适用于分离粗颗粒（一般指 直径75μ m以上的颗粒），或作为预分离设备。
第二节
沉
降
联立（3-1）、（3-2）、（3-3）和（3-4）整理得
4 gd p ( p ) ut 3
华南理工大学机械工程材料课件-第十一章教程
第一节机械零件的失效形式第二节选材的基本原则
第三节热处理方案的选择及热处理技术的标注第四节预防和控制热处理变形的方法及措施第五节
典型零件选材与工艺分析
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失效分析是机械产品设计、制造的依据；
1943年美国T-2油轮发生断裂
形的情况下突然发生的脆性断裂往往会造成灾难性事故
形的情况下突然发生的脆性断裂，往往会造成灾难性事故。
防止脆断的方法：准确分析零件所受应
防止脆断的方法
力及应力集中的情况，选择满足强度要
求并具有定塑性和韧性的材料
求并具有一定塑性和韧性的材料。
断口分析：是断裂失效分析的核心，同
时又是断裂失效分析的向导，指引断裂
时又是断裂失效分析的向导指引断裂
失效分析少走弯路。
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2）初始成本↓，质量↓，附加成本↑。
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组织要求等。
C620车床主轴及热处理技术条件
建议加厚槽底
开工艺孔危险截面
攻丝凸轮及其变形情况
开艺孔
合理安排孔洞位置变不通孔为通孔
采用封闭结构采用对称结构弹簧卡头
镗杆截面
磨床顶尖45钢齿轮
汽车变速箱齿轮
3. 机床齿轮
轴的失效形式：
直升飞机螺旋桨驱动齿轮轴扭断
⑴车床主轴
C620车床主轴简图
e)时效:消除磨削应力，稳定组织及尺寸，满足精度要求；
内燃机曲轴
175A型柴油机曲轴简图
热锻模机床床身手术等
5CrNiMo热锻模、机床床身、手术刀等。
刃具材
刃具选材。
《机械工程材料》习题集参考答案(第三章-第六章)
第三章 金属的塑性变形与再结晶三、填空题 1、 滑移、孪生；滑移 2、 原子密度最大 3、 {110}、6、<111>、2、12； {111}、4、<110>、3、12；面心立方、滑移方向对塑性变形的作用比滑移面更大些 4、 λφστcos cos s k =、小、软5、 晶界、相邻晶粒、高6、 增大、增加、下降、中间退火7、 变形织构8、 回复、再结晶、晶粒长大9、 回复、250～300 10、去应力退火11、中间、消除加工硬化12、再结晶温度、在再结晶温度以下、在再结晶温度以上 13、偏析、杂质、夹杂物、热加工纤维组织（流线） 14、大四、选择题1、C2、B3、A4、B5、B6、C7、B8、C9、B 10、A11、C 12、A 13、B 14、A C五、判断题1、√2、×3、×4、×5、√6、×7、×8、×9、× 10、√11、√ 12、× 13、× 14、√ 15、√ 16、×第四章 合金的相结构与二元合金相图三、填空题1、 固溶体、金属化合物2、 溶剂、溶质、溶剂3、 溶质、溶剂、间隙固溶体、置换固溶体4、 提高、增强、降低5、 正常价化合物、电子化合物、间隙化合物6、 平衡、状态、平衡7、 合金、相界(液相和固相)8、 差、树枝、差、多、少9、 晶体结构10、三、水平11、复相组织、数量、形态、大小12、共晶、包晶、共析13、固溶强化、晶界强化、形变强化14、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ四、选择题1、B2、C3、A4、A B5、A6、C7、A8、B9、A五、判断题1、×2、√3、×4、√5、×6、√7、×8、×9、√10、×11、×12、×13、×第五章铁碳合金三、填空题1、δ-Fe、γ-Fe、α-Fe、体心立方、面心立方、体心立方2、F、Fe3C、23、五、L、δ、A、F、Fe3C4、三，HJB、ECF、PSK、包晶转变、共晶转变、共析转变5、<0.0218%、F+ Fe3CⅢ6、4.3%、40.4％、47.8％、11.8％7、0.471％8、A、热塑、塑性9、共晶、莱氏体、铸造10、88.78％、11.22％11、1.3％12、PSK、GS、ES13、碳、α-Fe、体心14、Fe3CⅡ、珠光体（P）15、铁素体、珠光体16、Mn、Si、S、P、O、H、N；P，S；P，S17、杂质P、S含量18、<0.25%、0.25～0.6％、>0.6%四、选择题1、A2、C3、B4、C5、A6、C7、C8、B9、B 10、B 11、A 12、C 13、C 14、C五、判断题1、√2、√3、√4、×5、×6、√7、√8、×9、×10、×11、√12、×13、×14、√第六章钢的热处理三、填空题1、加热、保温、冷却、内部组织结构2、扩散、扩散3、Ac1、Ac3、Accm；Ar1、Ar3、Arcm4、加热条件、原始组织、碳含量、合金元素5、快、高、长6、10、1、10、1～4、5～107、铁素体、渗碳体、片层厚度的不同8、稍低、好1、奥氏体成分、奥氏体化条件10、扩散型、半扩散型、非扩散型11、板条状、较低、高密度位错；针状、较高、孪晶12、铁素体条间、铁素体针内、好13、过冷奥氏体等温转变的温度、时间和转变量三者之间的关系、TTT；冷却速度与过冷奥氏体转变产物及其转变量之间的关系图14、晶格、成分、过饱和固溶体15、低、多16、晶格畸变程度的大小、含碳量增加17、水、油18、获得全部马氏体组织的最小冷却速度、好19、钢的含碳量；钢的化学成分、奥氏体化条件20、低温、尺寸稳定化（时效）、消除应力及稳定尺寸21、等温22、Ac3、Accm、在空气中23、M+F、偏低24、正火、球化退火、再结晶退火；去应力定型处理（又称回火）；去应力退火25、Ac1、M+Fe3C粒＋少量Aˊ；M+大量Aˊ；粒状Fe3C、Aˊ；奥氏体化温度过高引起奥氏体晶粒长大26、钢的淬透性值、距水冷端10～15mm处硬度为HRC3627、调质/正火、回火索氏体/（索氏体+铁素体）；高频感应淬火＋低温回火、回火马氏体28、Fe3C＋P、B、B+M+ Aˊ、M+ Aˊ29、M、B+M、F+B+M、F+P30、T8、T1231、淬火＋高温回火、回火索氏体32、0.4～0.5％的中碳钢33、分解、吸附、扩散34、双介质淬火法35、过共析、共析、亚共析36、0.6～0.7、0.1～0.1537、氰化、软氮化四、选择题1、C2、B3、A4、A5、B6、C7、A8、B9、C 10、B 11、B 12、A 13、C 14、B 15、C 16、A 17、B 18、C 19、B 20、A 21、A 22、C 23、B 24、A 25、A 26、D 27、B 28、D 29、A 30、C 31、C 32、A 33、A 34、A 35、C 36、A 37、C五、判断题1、×2、×3、×4、√5、×6、×7、√8、×9、×10、√11、×12、√13、√14、×15、×16、×17、√18、×19、×20、×21、√22、√23、×24、√25、×26、×27、√28、√29、×30、√31、×32、×。
华南理工大学机械工程材料课件-第七章
第一节 概述 第二节 合金元素在钢中的作用 第三节 合金结构钢 第四节 轴承钢 第五节 合金工具钢 第六节 不锈耐蚀钢和耐热钢 第七节 粉末冶金材料 1一、合金钢的概念 为了提高钢的性能（力学、工艺、物理、化学） ，在碳 钢基础上有意加入一定量合金元素，这类钢就称为合金钢。
二、钢中的合金元素 2第一节概述 三、合金钢的分类及编号方法 1、分类 (1) 按成分分类 碳钢 低碳钢 中碳钢 高碳钢 C% <0.25 0.25~0.6 >0.6 合金钢 低合金钢 中合金钢 高合金钢 Me 总量% <2.5 2.5~10 >10 (2) 按使用特性分类 3按使用特性分类 42. 编号方法 合金钢的编号能反映出该钢号的主要成分，包 括碳质量分数、合金元素及其质量分数。
编号原则：数字＋合金元素符号＋数字 ⅰ碳质量分数 ⅱ合金元素及其质量分数 如：20CrMnTi 、W18Cr4V 5数字＋合金元素符号＋数字 ¾合金结构钢: ●前面的两位数字表示钢的平均碳质量分数的万分数。
●元素符号后面的数字则表示元素平均质量分数的 百分数。
当元素质量分数小于1.50％时，编号中 只标明元素符号而不标出表示质量分数的数字。
例如：60Si2Mn 、20CrMnTi ¾铬轴承钢则属特殊， G+Cr+数字（Cr 的质量分数的千分 数），钢号前冠以专业用钢代号“G ”，不标含碳量。
例如：GCr15表示该钢Cr 的质量分数为1.5％。
2012-05-14 6 第一节概述 数字＋元素符号＋数字 ¾ 合金工具钢及不锈钢： ●前面的一位数字表示钢的平均碳质量分数的千分数。
但当钢中的碳质量分数大于或等于1.0％时，不标数字。
例 ：5CrMnMo ，1Cr18Ni9Ti ， Cr12MoV 有例外：高速工具钢W18Cr4V ， Wc 为0.7-0.8％,但不标。
● 后面数字表示方法同合金结构钢 所有合金钢的合金元素量标法相同 7 合金元素在合金钢中可能处于的三种状态： 固溶状态、化合状态及游离态。
华南理工大学机械工程材料课件第十章
第一节工程陶瓷（engineering ceramics engineering ceramics）第节高分子材料（高聚物polymer 第二节工程陶瓷（工程陶瓷（engineering ceramics engineering ceramics）第三节复合材料（复合材料（composites composites））2012-05-24高分子化合物的分子量一般>104。
高分子化合物有天然（松香、天燃橡胶等）的，也有人工合成（塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料等）的。
工业用高分子材料主要是人工合成的。
[ CH –CH z大分子链中重复结构单元(如聚乙烯中)称为[22]n 链节。
聚乙烯分子链2 、高分子材料的分类⑴按用途分：分塑料、橡胶、纤维、胶粘剂、涂料等。
⑵按聚合物反应类型分：加聚物和缩聚物加聚物和缩聚物。
⑶按聚合物的热行为分：热塑性聚合物和热固性聚合物⑷按主链上的化学组成分：碳链聚合物、杂链聚合物和元素有机聚合物2012-05-245T g -玻璃化温度；Tf-粘流温度线性非晶态高聚物的变形-温度曲线-玻璃化温度；T -粘流温度T g 玻璃化温度；T f 粘流温度线性非晶态高聚物的变形温度曲线表示。
线性非晶态高聚物的变形-温度曲线-玻璃化温度；T -粘流温度T g 玻璃化温度；T f 粘流温度线性非晶态高聚物的变形温度曲线表示。
线性非晶态高聚物的变形-温度曲线电器配件：热固性塑料2012-05-2411轮胎；内胎橡皮船；电线电缆包皮；管道密封圈应用：轮胎；内胎、橡皮船；电线、电缆包皮；管道、密封圈。
轮胎胶管密封圈景以粘土为原料，经成型、烧结而成的陶瓷。
德镇瓷器含较多杂质、玻璃相等，性能不高。
绝除日用陶瓷、瓷缘子器外，大量用于电器、化工、建筑、纺织等化、建筑、纺织等工业部门。
162012-05-24高耐蚀性化工用泵阀门等耐蚀材料•高耐蚀性：化工用泵、阀门等耐蚀材料。
•耐热(可使用到1950℃): 高温器皿、炉件等高温结构材料。
机械工程材料老师给的复习题华南理工大学广州学院答案
一、名词解释1.奥氏体：碳溶于γ-Fe中的间隙固溶体，以符号A表示。
2.回复：当加热温度不高时，冷变形金属的显微组织无明显变化，力学性能也变化不大，但残余应力显著降低，物理和化学性能部分地恢复到变形前的情况，这一阶段称为回复。
3.固溶体：溶质原子溶入固态的溶剂中，并保持溶剂晶格类型而形成的相。
4.自然时效：将铸件长时间置于室温环境下消除应力的时效处理方法。
5.加工硬化：随着冷变形程度的增加，金属材料所有强度和硬度指标都有所提高，但塑性、韧性有所下降的现象。
6.固溶强化：通过溶入溶质元素形成固溶体，使金属材料的强度、硬度升高的现象。
7.细晶强化：通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法称为细晶强化。
8.过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差△T。
△T=T0-Tn.9.淬硬性：指钢在正常淬火条件下其马氏体所能达到的最高硬度。
10.淬透性：指钢在淬火时能获得淬硬深度的能力。
二、填空题1.石墨为片状的灰口铸铁为普通灰铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁为可锻铸铁，石墨为球状的灰口铸铁为球墨铸铁。
其中，球墨铸铁的韧性最高，因而可以锻造。
（片普团可锻球墨韧最高）2.工程中常用的特殊性能钢有不锈钢、耐磨钢、耐热钢等。
（特不耐磨热）3.金属的断裂形式有延性断裂和脆性断裂两种。
（脆延断）4.金属元素在钢中形成的碳化物可分为合金渗碳体、特殊碳化物两类。
5.常见的金属晶体结构有体心立方晶核、面心立方晶格和密排立方晶格三种。
（体面心密排）6.常用的回火方法有低温回火、中温回火和高温回火。
7.影响石墨化的主要因素有化学成分和冷却速度。
8.马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，其形态主要有板状马氏体、针状马氏体。
其中，高碳针状马氏体硬度高、塑性差。
9.共析钢过冷奥氏体等温转变曲线三个转变区的转变产物是奥氏体、珠光体、共析渗碳体。
10.共析钢淬火形成M+A’后，在低温、中温、高温回火后的产物分别为M回+A’、T回、S回。
11.钢在加热过程中产生的过热缺陷可通过扩散退火热处理来消除。
华南理工大学大二机械专业材料力学试卷及答案
,考试作弊将带来严重后果！华南理工大学期中考试《 材 料 力 学 》试卷 20XX A 卷1. 考前请将密封线内各项信息填写清楚； 所有答案请直接答在试卷上；．考试形式：闭卷；考试日期：2008年6月16日（每小题5分 共35分）1．如图所示是一枚被称为“孔方兄”的中国古钱币，设圆的直径为d ，挖去的正b ，若/2b d =，求该截面的弯曲截面系数。
2．已知某点处的赢利状态如图所示，60MPa τ=，100MPa σ=，弹性模量200GPa Ε=，泊松比0.25ν=，求该点处的三个主营立即最大正应变。
3．试画出低碳钢拉伸时的应力-应变曲线，划分出弹性、屈服、强化、颈缩四个阶段，并在图上标出4个极限应力鱼延伸率。
4．如图所示, 重为Q 的物块在高度H 处自由下落冲击悬臂梁的B 点。
梁的抗弯刚度EI 为常量，若Q 、EI 、l 、h 均已知，试写出B 端的转角B 。
AQ5．图示两根材料相同的简支梁，求两梁中点的挠度之比。
6. 超静定结构如图所示，所有杆件不计自重，AB 为刚性杆，试问该结构属于几次超静定，并写出变形协调方程。
P7．两块相同的钢板用5个铆钉连接如图，已知铆钉直径为d ，钢板厚度为t ，宽度为b ，求铆钉所受的最大切应力，并画出钢板的受力图。
二、已知q 、a ，试作图示梁的剪力图和弯矩图，并确定其危险面。
qa2CPF三、铸铁量的载荷及截面尺寸如图所示，其中157.5mm C y =。
46012.5cm z I =，已知许用拉应力为[]40MPa t σ=，许用压应力为[]160MPa c σ=。
是按正应力条件校核量的强度。
若载荷不变，但将截面倒置，问是否合理，为什么？。
四. 位于水平面内的圆截面弯杆ABC ()90ABC ∠=, 如图所示. 已知28kN/m q =,40kN F = (作用在AB 的中点，方向平行BC ) ,0.5m L =, 杆的许用应力[]160MPa σ=。
指出危险截面, 并按第三强度理论设计杆的直径 d 。
06本科考试试卷-《机械工程材料》B
,考试作弊将带来严重后果！ 华南理工大学期末考试 《机械工程材料》试卷B （闭卷部分） 1. 考前请将密封线内填写清楚； 2. 所有答案请直接答在试卷上(或答题纸上)； 3．考试形式：开 + 闭卷；. 填空题 ( 30分， 每格0.5分) 在BCC 和FCC 晶格中，单位晶胞内的原子数分别为 和 ，其致密度分别为 和 。
在一个立方晶胞（右图）中绘出)011(-晶面和]010[- 已知纯金属铝的原子半径为0.1434nm ，则其晶格常数为 nm 。
金属结晶过程是 与 的过程，这是结晶的基本规律。
液态金属总是在过冷的条件下结晶，其冷却速度越快，则过冷度越 ，结晶后的晶粒便越 ，其强度越 ，塑性和韧性越 。
随着塑性变形量的增大，金属的强度和硬度升高，塑性和韧性下降的现象称为 ，这种现象可通过 处理加以消除。
金属的塑性变形在大多数情况下是以 的方式进行的，它是在 作用下发生，常沿晶体中 的晶面及晶向发生。
8.合金中的基本相结构，有和两类。
9.根据相律，纯金属的结晶过程是等温转变，二元合金的匀晶转变是转变。
二元合金相图中最多可有相共存，在相图中表现为线。
10.铁碳合金按其碳的质量分数及室温平衡组织分为三大类，即、和。
11.共析钢加热时奥氏体化形成是、、等四个基本过程所组成。
12.碳钢中马氏体组织形态主要有、两种，其中强韧性较好。
13.所谓正火，就是将钢件加热至_________________或______________以上30~50℃, 保温后在________中冷却的一种操作。
14.除Co外，大多数合金元素溶入奥氏体后，总是不同程度地使“C”曲线向移动，使钢临界冷却速度V K，淬透性。
15.右图为T8钢的等温冷却转变C曲线，若以V1、V2和V3冷却方式冷却，得到的组织是：a)V1，b)V2，c)V3。
16.为了获得良好的切削加工性，20、38CrMoAlA和GCr15的预先热处理应分别采用火、火和火。
华工09本科考试试卷-《机械工程材料》 -
,考试作弊将带来严重后果！华南理工大学期末考试《机械工程材料》试卷（闭卷部分）100分， 考试时间120分钟。
题 号 一 二 三四五总分得 分 评卷人分， 每格0.5分)γ-Fe 的晶体结构是 ，一个晶胞里面有 个原子，其致密度是 。
马氏体是碳在 中的过饱和固溶体，其晶体结构通常是 。
体心立方晶格中原子密度最大的晶面是{ }，在晶格中有 个，在该晶面上原子密度最大的晶向是< >，有 个，因此其滑移系数为 。
右图为一立方晶胞，设O 为原点，A 和B C 为顶点，则 ABC 的晶面指数为（ ）， CB 的晶向指数为 [ ]。
冷深冲件出现“制耳”现象, 是由于原板材在轧制时组织出现了＿＿＿＿＿＿＿＿。
纯铜的熔点是1083, ℃所以它的最低再结晶温度为 。
钢的淬硬性主要取决于____________________，而淬透性主要取决于________________和奥氏体化条件。
fcc 40.74α-Fe bcc1,1,061,1,1212fcc {1,1,1}<1,1,0>7. 对于共析钢，其奥氏体形成的基本过程包括、、和。
8. 在20CrMnTi 钢中合金元素Ti主要起作用；在1Cr18Ni9Ti钢中合金元素Ti主要起作用。
10.根据铝合金的成分及生产工艺特点， 可将其分为铝合金和铝合金两大类。
11. Cu-Zn合金一般称为铜, 而Cu-Sn合金一般称为铜。
12. 选择适宜材料并说明常用的热处理方法及最终组织：名称候选材料选用材料热处理方法最终组织汽车齿轮 40Cr, 20CrMnTi, T10 20CrMnTi 渗碳+淬火+低温回火表层：高碳M回+碳化物+A′心部：低碳M回滚动轴承 GCr15, Cr12, QT600-2 汽车板簧 45, 60Si2Mn, 5CrMnMo二. 选择题 (15分, 每题 1 分, 答案写在括号中 )1.实际金属中存在许多缺陷, 其中晶界属于( )。
机械工程材料习题集答案华南理工大学
机械工程材料习题集答案-华南理工大学习题集参考答案Ch1 金属的晶体结构 三、1. bcc 、fcc 、hcp ，bcc 、fcc 、hcp 。
2. 致密度，配位数3. 2/a 2 、1.4/a 2、2.31/a 2 ；1/a 、 1.4/a 、 0.58/a 。
{111}、<110>。
4. 多、晶体缺陷。
5. fcc 、hcp 。
6. 4、42a 、12、0.74。
7. 空位、间隙原子；位错；晶界和亚晶界。
8. [121]、（121）9. 畸变，升高，下降。
10.晶体中已滑移的部分，未滑移部分。
11.⊥、∥12.位错线和b 。
1；无数。
Ch2纯金属的结晶三、 1. 低于理论结晶温度才结晶，理论结晶温度-实际结晶温度。
2. 形核与长大。
3. 大、细、高、好。
4. 液、固相自由能差，液相过冷。
5. 平面、密排面。
6. 表面细等轴晶、柱状晶、中心粗等轴晶。
7. 偏析、疏松、气孔、夹杂物。
8. （1）细，（2）细，（3）细。
四、五、1Ch3 金属的塑性变形与再结晶 三、1. 滑移、孪生，滑移2. 原子密度最大。
3. {110}，6,<111>,2,12；{111}，4，<110>，3，12。
Fcc ，滑移方向较多。
4. λφστcos cos s k =或λφτσcos cos ks =，小，软位向。
5. 晶界、晶体位向差，较高。
6. 提高，升高，下降。
再结晶退火。
7. 织构。
8. 回复、再结晶、晶粒长大。
9. 去应力退火，200-3000C 。
10. 去应力退火。
11. 再结晶退火，降低硬度、恢复塑性。
12. 再结晶温度。
低于再结晶温度，高于再结晶温度。
13. 偏析、杂质、夹杂物，热加工纤维组织（流线）。
14. 优于。
Ch4 合金的相结构与二元合金相图 三、 1. 固溶体；金属化合物2. 溶剂，溶质，溶剂。
3. 溶质，溶剂；置换固溶体、间隙固溶体。
4. 升高，提高，下降。
华南理工机械工程材料答案
说在最前面的话对考华工机械材料加工方向，并选择考“金属学与热处理”科目的，个人觉得难度并非很大，拿到130分并非难事。
但今年达到这个分数的人似乎并不多，个人觉得其他人是因为看过真题后产生掉以轻心的邪念！才导致悲剧的发生！确实，稍微复习就能很轻松上100分，但110分以下的分数都是相当于考砸的分数！材料加工这个专业录取分数高，原因就是专业课容易拿高分！如果这科拿不到高分，上线就危险了！即使勉强上线，奖学金也是危险！（另外还必须拿到高分的就是数学了。
）要得到事半功倍的复习效果，应该防范两种极端。
极端一：杀鸡用牛刀。
为取得理想分数，就要准备充分，把要考到的知识点都复习到位。
但是如果是关于这门课的资料的都看，就连和华工考相同的专业课的其他学校的资料也找来看的话，那就是小题大做了！这样做将会花费大量的时间，虽然把知识学到了，但对考华工一点帮助都没有。
以过来人的身份，我可以很负责任的说：考华工需要的资料并不多，就是：指定教材，PPT课件，十年真题。
如果还要说需要什么的话，就是这份盛行于网上的《华南理工机械工程材料答案》。
除此四样的其他资料，一眼都不要看！这个断言大概到10月份接触真题的时候你就可以自己印证了。
但十月份才发现这个事实，你就追悔莫及了！极端二：掉以轻心。
预先看过真题的人都会觉得这些年真题都不难，每题都好像会做，所以这样的考生容易给专业课安排复习时间较少！或则开始复习时间较晚！经常的表现为：暑假前还未买到教材，开学前还未把教材看过几遍；专业课复习时间比政治复习时间少！真题出题规律研究较少，复习流于表面。
所以，建议有这样心理的同学尽快端正态度，否则专业课就得拉总分的后腿了！个人建议就是：九月份把教材、PPT课件看熟，多看几遍，特别是根据PPT讲义把握《机械工程材料》的脉络，《机械工程材料》和PPT讲义一定要多熟，《金属学与热处理》看两遍就可以了。
十月份把十年真题全部做完，答案以《机械工程材料》为落脚点，因为真题答案都是在这本教材上直接抄写出来，建议在课本相应的地方划出了，方便最后冲刺的时候看，用我教材复印件的就可以看到我不仅在课本上标示出答案，还在旁边把年份也标了出来，这对研究华工出题规律极有好处。
《机械工程材料》教案
《机械工程材料》教案第一章：金属材料1.1 金属的晶体结构介绍金属晶体的类型：面心立方、体心立方、六方最密堆积等。
讲解金属键的特性及其对金属性质的影响。
1.2 金属的加工工艺解析金属的铸造、锻造、轧制、拉拔等加工过程。
讨论金属加工中的变形和强化机制。
第二章：陶瓷材料2.1 陶瓷的定义与分类阐述陶瓷的定义，介绍陶瓷材料的分类及特点。
分析陶瓷的晶体结构和烧结过程。
2.2 陶瓷的性能与应用探讨陶瓷的机械、热、电等性能。
举例介绍陶瓷在机械工程领域的应用，如轴承、密封件等。
第三章：高分子材料3.1 高分子的基本概念解释高分子的概念，介绍高分子材料的分类及性能。
分析高分子的合成方法及其影响因素。
3.2 高分子材料的性能与应用探讨高分子材料的力学、热、电等性能。
举例介绍高分子材料在机械工程领域的应用，如橡胶、塑料等。
第四章：复合材料4.1 复合材料的定义与分类阐述复合材料的定义，介绍复合材料的分类及特点。
分析复合材料的制备方法及其影响因素。
4.2 复合材料的性能与应用探讨复合材料的力学、热、电等性能。
举例介绍复合材料在机械工程领域的应用，如碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料等。
第五章：功能材料5.1 功能材料的定义与分类阐述功能材料的定义，介绍功能材料的分类及特点。
分析功能材料的制备方法及其影响因素。
5.2 功能材料的应用探讨功能材料在机械工程领域的应用，如传感器、执行器、电磁材料等。
举例介绍功能材料在现代机械设备中的重要作用。
第六章：材料的选择与评估6.1 材料选择的原则介绍材料选择的基本原则，包括性能、成本、加工工艺、环境适应性等。
解析在机械设计过程中如何综合考虑这些因素。
6.2 材料评估的方法讲解常用的材料评估方法，如力学性能测试、耐久性测试、环境影响评估等。
介绍如何通过实验数据和模拟分析来评估材料的性能。
第七章：材料的失效与预防7.1 材料失效的模式分析材料在机械应用中可能出现的失效模式，如疲劳、腐蚀、磨损、变形等。
华南理工大学机械工程材料第四章
第一节 合金的相结构
二、金属化合物 影响金属化合物形成及结构的主要因素有电负性、电子
浓度、原子尺寸等。每一种影响因素都对应着一类化合物。
1、正常价化合物： 具有严格的化合比，符合原子价规律，成 分固定，可用化学式表示。受电负性因素控制
电子化合物具有很高的熔点和硬度，但脆性很大。
第一节 合金的相结构
二、金属化合物
3、间隙化合物：受组元的原子尺寸因素控制，通常是由过渡 族金属与原子半径很小的非金属元素(如H、N、C、B等)组成。 ● 原子半径比rx/rm<0.59：间隙相 简单结构的间隙化合物，金属原子位于晶格的正常结点上， 非金属原子则位于晶格的间隙位置。化学成分满足简单化学 式(M4X, M2X, MX, MX2)，但成分可在一定范围内变化。 熔点、硬度↑，是高合金工具钢和硬质合金的重要强化相 (WC,TiN）。 ● 原子半径比rx/rm >0.59：复杂结构的间隙化合物（ Fe3C) 间隙化合物也具有很高的熔点和硬度，但比间隙相要低些， 而且加热时也较易分解，是合金钢中的重要组成相。
1350
1300
1250 1200 1150
L3
L1 L2t3
t2 a3
t1 a2
a1
1100
1050
1000
950
Cu 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Ni
第三节 匀晶相图
二、合金的平衡结晶过程 ● 形核和长大的过程。 ● 两相区中两相成分分别沿两边界改变。
固溶体形核的条件： 结构起伏：近程有序原子集团在液相中不断变化。 能量起伏：指体系中每个微小体积所实际具有的能量， 会偏离体系平均能量水平而瞬时涨落的现象。 成分起伏：由于原子热运动和扩散，每一瞬间液体中某些 微小体积的成分高于或低于平均成分的现象。
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这种切变不会改变晶体的点阵类型，但可使变形部分的位向
发生变化。 变形部分与未变形部分的晶体以孪晶面为分界面构成镜面对 称的位向关系。通常把对称的两部分晶体称为孪晶或双晶。 形成孪晶的过程称为孪生。
31
第二节 金属的塑性变形
一、单晶体的塑性变形——孪生
与滑移相比：
孪生使晶格位向发生改变； 所需切应力比滑移大得多, 变形速度极快, 接近声速;
23
第二节 金属的塑性变形
一、单晶体的塑性变形——滑移的特点
(3) 滑移是由于滑移面上的位错运动造成的 额外半原子面 额外半原子面
额外半原子面
位错运动方向
滑移线： 因位错滑移导致大量的位错线不断 移出而在晶体表面形成的滑移台阶。
24
第二节 金属的塑性变形
一、单晶体的塑性变形——滑移的特点
晶体通过位错运动产生滑移时，只在位错中心的少数
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
金属的变形特性和常用力学性能指标 金属的塑性变形 塑性变形对组织和性能的影响 回复与再结晶 金属的热加工
1
第三章 金属的塑性变形与再结晶
铸态组织： 晶粒粗大、组织不均匀、成分偏析及组织疏松 压力加工（塑性变形）： 1、得到预期外形的工件 2、改善金属内部组织，提高金属的强度和韧性
T0—金属熔点温度
45
第四节 回复与再结晶
二、再结晶——再结晶过程
T↑↑，原子活动能力↑↑ ●显微组织明显变化→新的等轴晶 ●加工硬化↓↓， 力学性能和物理性能恢复 再结晶退火：消除加工硬化
重结晶：固态金属及合金在加热(或冷 却)通过相变点时，从一种晶体结构转 变为另一种晶体结构的过程。 再结晶与重结晶的异同： ① 都是形核与长大的过程 ② 再结晶的晶格类型、成分不变，在一个温度范围内进行 ③ 重结晶的晶格类型变化——相变过程，恒温进行
(1) 宏观内应力（第一类）——各部分变形不均匀而造成
(2) 微观内应力（第二类）—— 各晶粒或亚晶粒内变形不
均匀而造成 (3) 点阵畸变(第三类）——缺陷（位错和空位）↑↑ ① 强度、硬度↑ ② 变形金属能量↑ ——热力学不稳定状态 “回复与再结晶”驱动力
41
第三节 塑性变形对组织和性能的影响
4、残留内应力和点阵畸变
位错进一步运动→变形抗力↑
意 义： 1.使压力加工制品截面均匀；
2.提高金属强度、硬度和耐磨性。
——不能热处理强化的纯金属和某些合金
3.不利于继续变形—须用再结晶退火消除之。
38
第三节 塑性变形对组织和性能的影响
3、变形织构
当变形量↑↑↑时，因晶粒转动而使各晶粒的取向会趋于一致 而形成的结构。 ● 某晶面（晶向）//外力方向：板（丝）织构； ● 产生织构后：性能有方向性，纵优于横， 一般不利（如冲压时的制耳现象 有时可利用，如硅钢片〈100〉丝织构，导磁率↑
——晶界强化
细晶强化——工业生产中重要的强化方法； (2) 塑性、韧性↑：变形分散、均匀，变形量↑→塑性、 韧性↑； (3) 内应力↓。
34
第三节 塑性变形对组织和性能的影响
1、晶粒变形
（1）纤维组织： 金属经塑性变形后晶粒沿变形方向拉长、压扁，当变形
量↑↑时, 成细条状或纤维状 ——性能具有明显的方向性
二、多晶体的塑性变形
基本形式：滑移、孪生 不同点：晶界、位向差 ● 特点: (1) 不同时性——逐批进行
立体图 前视图
(2) 相互协调性——变形抗力比单晶体高
(3) 不均匀性——造成内应力
33
第二节 金属的塑性变形
二、多晶体的塑性变形 ● 晶粒大小的影响
晶粒细而均匀：
(1) σb↑: 晶界↑，塑变抗力↑，强度↑
2
第二节 金属的塑性变形
一、单晶体的塑性变形—滑移、孪生
滑移——主要变形方式
晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面(滑移面)和晶
向(滑移方向)发生相对位移。
锌 单 晶 的 拉 伸 照 片
单晶体滑移示意图
16
第二节 金属的塑性变形
一、单晶体的塑性变形——滑移的特点
(1) 只能在切应力作用下发生。
产生滑移的最小切应力称临界
切应力. 外力分解：
切应力：平行于滑移面。 使晶格在发生弹性歪扭之后 进一步造成滑移。 正应力：垂直于滑移面， 使晶格弹性伸长，甚至进一 步把晶体拉断（正断）。
17
第二节 金属的塑性变形
一、单晶体的塑性变形——滑移的特点
(2) 沿晶体中原子密度最大的晶面(滑移面)和晶向(滑移方向)发生 因为最密排晶面之间的面间距和最密排晶向之间的原子列间 距最大，因而原子结合力最弱，所以在最小的切应力下便能引起 它们之间的相对滑动。 沿其发生滑移的晶面和晶向分别叫做滑移面和滑移方向。通 常是晶体中的密排面和密排方向。 在体心立方晶格中，具有最大原子密度的晶面是{110}，具有 最大原子密度的晶向是<111> 在面心立方晶格中，具有最大原子密度的晶面是{111}，具有 最大原子密度的晶向是<110>
18
第二节 金属的塑性变形
一、单晶体的塑性变形——滑移的特点
滑 移 系：一个滑移面和其上的一个滑移方向组成一个滑移系。 滑移系数：滑移面数×滑移面上的滑移方向数
滑移系数↑（滑移系相同时滑移方向↑），塑性↑
晶体结构 面心立方 体心立方
材料 Al、Cu、Ni α-Fe Mo、Nb、Ta
滑移面 {1 1 1} {1 1 0}{1 1 2}{1 2 3} {1 1 0} {0 0 0 1} {1 0 1 0}
在常温下，由于金属原子的活动能力很弱，这种恢复 过程很难进行。如对塑性变形的金属进行加热，则因原子 活动能力增强，就会发生，一系列组织与性能的变化。 随着加热温度的升高，这种变化过程可分为回复、 再结晶及晶粒长大三个阶段。
43
第四节 回复与再结晶
温度↑ ，保温时间 ↑ → 回复、再结晶和晶粒长大
变形金属在加热时组织与性能变化示意图
铁的变形织构示意图
39
3、变形织构
形变织构使金属呈现各向异性，在深冲零件时，易产生
“制耳”现象，使零件边缘不齐，厚薄不匀。但织构可提高
硅钢片的导磁率。
无
有
各向异性导致的铜板 “制耳”
40
第三节 塑性变形对组织和性能的影响
4、残留内应力和点阵畸变
金属塑性变形时，外力所作的功大部分转化为热能，还有一小部分 (<10%)保留在金属内部，成为储存能，表现为残留内应力和点阵畸变。
44
第四节 回复与再结晶
一、回复——去应力退火
特点：组织、性能变化不大，但电阻率和微观内应力显著降低 随T↑，分两个阶段： 1. 点缺陷密度↓:点缺陷运动→晶界、位错或相互作用消失 电阻率↓ 。 2. 多边形化：位错从高能量混乱排列→低能量规则排列，成 小角度亚晶界 内应力↓ ↓
回复温度 = (0.25~0.3) T0
29
第二节 金属的塑性变形
一、单晶体的塑性变形——孪生
在切应力的作用下晶体的一部分沿一定的晶面 (孪生面) 和一定的晶向(孪生方向)相对于另一部分作均匀切变。
孪生变形示意图
30
第二节 金属的塑性变形
一、单晶体的塑性变形——孪生
在切变区域内，与孪晶面平行的每层原子的切变量与它距孪 晶面的距离成正比，并且不是原子间距的整数倍。
滑移的临界分切应力—开始滑移所需要的最小分切应力
设 ：一圆柱形单晶体受到轴向拉力 F的
作用，晶体的横截面积为A，F与滑移方 向 的 夹 角为 Φ ， 那么 滑 移 面的 面 积 为 A/cosΦ，F在滑移方向上的分力为Fcosλ。
外力F在滑移方向上的分切应力为：
F cos F cos Φ cos A / cos Φ A
hcp
hcp: {0001} 1 × <1120> 3 = 3
21
第二节 金属的塑性变形
一、单晶体的塑性变形——滑移的特点 bcc: {110} 6 × <111> 2 = 12 fcc: {111} 4 × <110> 3 = 12 hcp: {0001} 1 × <1120> 3 = 3
三种典型金属晶格的滑移系
原子发生移动，它们移动的距离远小于一个原子间距，
因而所需临界切应力小，这种现象称作 位错的易动性 。
当一根位错移动到晶体表面时，便产生一个原子间距
的滑移量，同一滑移面上，若有大量位错移出，则在
晶体表面形成一条滑移线。 滑移带：多根滑移线构成一条滑移带。
25
第二节 金属的塑性变形
一、单晶体的塑性变形——滑移的特点
一、单晶体的塑性变形——滑移的特点
(4) 滑移的同时伴随着晶体的转动。 外力作用在单晶体上，它在某晶面 上所分解的切应力使晶体发生滑移， 而正应力则组成一力偶，使晶体滑 移面向外力方向转动，滑移方向向 最大切应力方向转动。 转动的原因：晶体滑移后 使正应力分量和切应力分 量组成了力偶。
F A
0
A
1
F
孪生时相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距。
密排六方晶格金属滑移系少，常以孪生方式变形。体心立方
晶格金属只有在低温或冲击作用下才发生孪生变形。面心立
方晶格金属，一般不发生孪生变形，但常发现有孪晶存在， 这是由于相变过程中原子重新排列时发生错排而产生的，称
退火孪晶。
32
第二节 金属的塑性变形
一、单晶体的两种塑性变形比较
原晶粒 原晶粒
变形晶粒 变形晶粒
新形成的小晶粒 新形成的小晶粒
全部新晶粒 全部新晶粒
残留的变形晶粒 残留的变形晶粒
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第三节 塑性变形对组织和性能的影响
工业纯铁不同变形度的显微组织