工程材料及成型工艺基础
工程材料及成型工艺基础
工程材料
1. 金属材料
金属材料是各种工程材料中使用最广泛的一类，其具有较高的强度和
韧性，良好的导电导热性能，以及良好的可加工性。常见的金属材料
包括钢材、铝材、铜材和锌材等。
2. 非金属材料
非金属材料的应用范围也非常广泛，包括了塑料、陶瓷、橡胶、玻璃、复合材料等。这类材料的主要特点是密度小，比强度高，电绝缘性能好，耐腐蚀能力强。
3. 复合材料
复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的材料，常见的包
括碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等。它具有较高的强度、韧性、耐腐蚀能力以及耐磨性，但价格较高。
成型工艺
1. 焊接
焊接是两个工件通过熔化，使两个工件之间形成稳定的结合方式。常
见的焊接方法包括电弧焊、气体保护焊和激光焊等。
2. 铸造
铸造是将液态金属或合金注入到预制的模具中，冷却凝固形成所需形状的成型方法。常见的铸造形式有砂型铸造、永久模铸造和压铸等。
3. 塑料加工
塑料加工是指将塑料在加热的状态下挤压、吹塑、注塑等方式在模具中成型。常用的加工方法有挤出成型、挤压成型以及注塑成型等。
4. 机械加工
机械加工是指通过旋转或移动切削工具对工件进行切削、加工和成型的过程。常见的机械加工方法包括车削、铣削和钻孔等。
5. 热处理
热处理是通过加热和冷却的方式改变金属材料的组织结构和性能，可以使金属材料具有更好的耐腐蚀性、韧性和强度。常见的热处理方法包括淬火、退火和正火等。
工程材料及成型基础知识点整理教材
PPT填空题和简答题 1一、填空题 1、金属结晶包括形核与长大两个过程。 3、晶粒和晶粒之间的界面称为晶界。 4、在结晶过程中，细化晶粒的措施有提高冷却速度、变质处理、振动。 5、由于溶质原子的溶入，固溶体发生晶格畸变，变形抗力增大，使金属的强度、硬度升高的现象称为固溶强化。 6、常见的金属晶格类型体心立方、面心立方和密排立方。 7、在晶体缺陷中，点缺陷主要有空位、间隙原子、置换原子，线缺陷主要有刃型位错、螺型位错，面缺陷主要有晶界、亚晶界 8、金属结晶时，实际结晶温度必须低于理论结晶温度，结晶过冷度主要受冷却速度影响。 9、当金属化合物呈细小颗粒均匀分布在固溶体基体上时，将使合金的强度、硬度及耐磨性明显提高，这一现象称为固溶强化。 10.再结晶退火的前提是冷变形＋足够高的温度，它与重结晶的区别在于无晶体结构转变。 1.奥氏体的晶格类型是面心立方。 2.铁素体的晶格类型是体心立方。 11.亚共析钢的室温组织是F+P 。 1.钢的淬透性是指钢淬火时所能达到的最高硬度值。 23．渗碳钢渗碳后的热处理包括淬火和低温回火，以保证足够的硬度。 24.在光学显微镜下观察，上贝氏体显微组织特征是羽毛状，下贝氏体显微组织特征呈针状。 5.零件失效的基本类型为_表面损伤、过量变形、断裂。 2.线型无定型高聚物的三种力学状态为玻璃态、高弹态、粘流态。 1、一个钢制零件，带有复杂形状的内腔，该零件毛坯常用铸造方法生产。 2、金属的流动性主要决定于合金的成分 3、流动性不好的铸件可能产生冷隔和浇不足缺陷。 4、铸造合金充型能力不良易造成冷隔和浇不足等缺陷， 12.过共析钢的室温组织是P+Fe3C 。 13.共晶反应的产物是Ld 1. 20钢齿轮、45钢小轴、T12钢锉的正火的目的分别是：提高硬度，满足切削加工的要求、作为最终热处理，满足小轴的使用要求、消除网状渗碳体。 2、在正火态的20钢、45钢、T8钢；、T13钢中，T8 钢的σb值最高。 3、在正火态的20钢、45钢、T8钢；、T13钢中，T13钢的HBS值最高。 4、为使钢得到理想的耐磨性，应进行淬火加低温回火。 5、为使钢获得理想的弹性，应进行淬火加中温回火。 6、为保证钢的综合性能，淬火后应进行高温回火。 7.为改善低碳钢的切削性能，常采用的热处理为正火或退火。 8.为改善高碳钢的切削性能，常采用的热处理为退火。 9.轴类等重要零件的最终热处理常为调质。 10.冷冲模等常用的最终热处理为淬火加低温回火。 11.汽车变速齿轮等常用的最终热处理为渗碳、淬火加低温回火。 12.机床变速齿轮等常用的最终热处理为调质加表面淬火。 13.钢的常规热处理（四把火）是指退火、正火、淬火、回火。
工程材料及成形技术基础
工程材料及成形技术基础 工程材料及成形技术作业题库 一. 名词解释 1.间隙固溶体:溶质原子分布于溶剂的晶格间隙中所形成的固溶体。 2.过冷度:实际结晶温度Tn与理论结晶温度下Tm的差值称为过冷度 3.再结晶:金属发生重新形核和长大而不改变其晶格类型的结晶过程。 4.同素异构性:同一金属在不同温度下具有不同晶格类型的现象。 5.晶体的各向异性:晶体由于其晶格的形状和晶格内分子间距的不同，使晶体在宏观上表现出在不同方向上各种属性的不同。 6.枝晶偏析:金属结晶后晶粒内部的成分不均匀现象。 7.本质晶粒度:指奥氏体晶粒的长大倾向。 8.淬透性:指钢淬火时获得马氏体的能力。 9.淬硬性:指钢淬火后所能达到的最高硬度。 10.临界冷却速度:钢淬火时获得完全马氏体的最低冷却速度。 11.热硬性:指金属材料在高温下保持高硬度的能力。 12.共晶转变:指具有一定成分的液态合金,在一定温度下,同时结晶出两种不同的固相的转变。 13.时效强化:固溶处理后铝合金的强度和硬度随时间变化而发生显著提高的现象。 14.固溶强化:因溶质原子溶入而使固溶体的强度和硬度升高的现象。 15.形变强化:着塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象。 16.调质处理: 指淬火及高温回火的热处理工艺。 指淬火及高温回火的热处理工艺。 17.过冷奥氏体:将钢奥氏体化后冷却至A温度之下尚未分解的奥氏体。 1
18.变质处理:在金属浇注前添加变质剂来改变晶粒的形状或大小的处理方法。 19.C曲线:过冷奥氏体的等温冷却转变曲线。 20.孕育处理:在浇注前加入孕育剂，促进石墨化，减少白口倾向，使石墨片细化并均匀分布，改善组织和性能的方法。 21.孕育铸铁:经过孕育处理后的灰铸铁。 22.冒口:作为一种补给器，向金属最后凝固部分提供金属液… 23.熔模铸造:熔模铸造又称"失蜡铸造"，通常是在蜡模表面涂上数层耐火材料，待其硬化干燥后，将其中的蜡模熔去而制成型壳，再经过焙烧，然后进行浇注，而获得铸件的一种方法，由于获得的铸件具有较高的尺寸精度和表面光洁度，故又称"熔模精密铸造"。 24.锻造比:锻造前的原材料(或预制坯料)的截面积与锻造后的成品截面积的比叫锻造比。 25.拉深系数:拉深系数是本工序圆筒形拉深件直径与前工序拉深件直径的比值。对于第一道拉深,拉深系数是拉深件直径与展开直径的比值。 26.熔化焊:利用局部加热手段，将工件的焊接处加热到熔化状态，形成熔池，人后冷却结晶，形成焊缝的焊接方法。 27.压力焊:在焊接过程中对工件加压形成焊接的方法。 28.钎焊:利用熔点比母材低的金属填充材料熔化以后，填充接头间隙并与固态的母材相互扩散实现连接的焊接方法。 二. 判断正误并加以改正 1.细化晶粒虽能提高金属的强度,但增大了金属的脆性. ( ? ) 改正:细化晶粒不但能提高金属的强度，也降低了金属的脆性。 2.结构钢的淬透性,随钢中碳含量的增大而增大. ( ? ) 改正:结构钢的淬硬性，随钢中碳含量的增大而增大。 3. 单晶体必有各向异性. ( ? )
工程材料及成型技术基础模考试题(含答案)
工程材料及成型技术基础模考试题（含答案） 一、单选题（共90题，每题1分，共90分） 1、模锻件上平行于锤击方向(垂直于分模面)的表面必须有斜度,其原因是( )。 A、增加可锻性 B、防止产生裂纹 C、便于从模膛取出锻件 D、飞边易清除 正确答案：C 2、为了改善高速钢铸态组织中的碳化物不均匀性,应进行( )。 A、正火 B、锻造加工 C、完全退火 D、球化退火 正确答案：B 3、可锻铸铁适宜制造薄壁小件,这是由于浇注时其( ) A、易得到白口组织 B、石墨化完全 C、收缩较小 D、流动性较好 正确答案：A 4、T10钢锻坯切削加工前,应进行的预备热处理是( )。 A、完全退火 B、去应力退火 C、球化退火 D、再结晶退火 正确答案：C 5、铸件的壁厚越厚,铸件强度越低,这是因为壁厚越厚( ) A、易产生气孔 B、易产生浇不足、冷隔 C、易产生缩孔、晶粒粗大 D、易产生白口组织 正确答案：C 6、过共析钢正常的淬火加热温度是( )。
A、Ac1+30~70℃ B、Accm+30~70℃ C、Ac3+30~70℃ D、Ac1-30~70℃ 正确答案：A 7、平衡状态下抗拉强度最高的材料是() A、20 B、45 C、65 D、T9 正确答案：D 8、铸件同时凝固主要适用于( )。 A、铸铝件 B、铸钢件 C、灰口铸铁件 D、球墨铸铁件 正确答案：C 9、选择金属材料生产锻件毛坯时,首先应满足( )。 A、硬度高 B、塑性好 C、无特别要求 D、强度高 正确答案：B 10、亚共析钢常用的退火方法是( )。 A、完全退火 B、球化退火 C、等温退火 D、均匀化退火 正确答案：A 11、锻造加热温度过高会产生过热、过烧。过热指的是( )。 A、晶界物质氧化 B、含碳量下降 C、晶粒急剧长大 D、表层氧化
工程材料与成型技术基础复习总结
工程材料与成型技术基础 1.材料强度是指材料在达到允许的变形程度或断裂前所能承受的最大 应力。 2.工程上常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。 3.弹性模量即引起单位弹性变形所需的应力。 4.载荷超过弹性极限后，若卸载，试样的变形不能全部消失，将保留 一部分残余成形，这种不恢复的参与变形，成为塑性变形。 5.产生塑性变形而不断裂的性能称为塑性。 6.抗拉强度是试样保持最大均匀塑性变形的极限应力，即材料被拉断 前的最大承载能力。 7.发生塑性变形而力不增加时的应力称为屈服强度。 8.硬度是指金属材料表面抵抗其他硬物体压入的能力，是衡量金属材 料软硬程度的指标。 9.硬度是检验材料性能是否合格的基本依据之一。 10. 11.布氏硬度最硬，洛氏硬度小于布氏硬度，维氏硬度小于前面两 种硬度。 12.冲击韧性：在冲击试验中，试样上单位面积所吸收的能量。 13.当交变载荷的值远远低于其屈服强度是发生断裂，这种现象称 为疲劳断裂。 14.疲劳度是指材料在无限多次的交变载荷作用而不会产生破坏的 最大应力。
熔点。 16.晶格：表示金属内部原子排列规律的抽象的空间格子。 晶面：晶格中各种方位的原子面。 晶胞：构成晶格的最基本几何单元。 17.体心立方晶格:α-Fe 、鉻（Cr）、钼（Mo）、钨（W）。 面心立方晶格：铝（Al）、铜（Cu）、银（Ag）、镍(Ni)、金（Au）。 密排六方晶格：镁（Mg）、锌（Zn）、铍（Be）、镉（Cd）。18.点缺陷是指长、宽、高三个方向上尺寸都很小的缺陷，如：间 隙原子、置换原子、空位。 19.线缺陷是指在一个方向上尺寸较大，而在另外两个方向上尺寸 很小的缺陷，呈线状分布，其具体形式是各种类型的位错。 20.面缺陷是指在两个方向上尺寸较大，而在另一个方向上尺寸很 小的缺陷，如晶界和亚晶界。 21.原子从一种聚集状态转变成另一种规则排列的过程，称为结晶。 结晶过程由形成晶核和晶核长大两个阶段组成。 22.纯结晶是在恒温下进行的。 23.实际结晶温度Tn低于理论结晶温度Tm的现象，称为过冷，其 差值称为过冷度ΔT,即ΔT=Tm﹣Tn。 24.同一液态金属，冷却速度愈大，过冷度也愈大。 25.浇注时，向液态金属中加入一些高熔点、溶解度的金属或合金， 当其结构与液态金属的晶体结构相似时使形核率大大提高，获得均匀细小的晶粒。这种方法称为变质处理。 26.液态金属结晶后获得具有一定晶格结构的晶体，高温状态下的 晶体，在冷却过程中晶格结构法发生改变的现象，称为同素异构转变，又称重结晶。 27.一种金属具有两种或两种以上的晶体结构，称为同素异构性。 28.当溶质原子溶入溶剂晶格，使溶剂晶格发生畸变，导致固溶体 强度、硬度提高，塑性和韧性略有下降的下降，称为固溶强化。
工程材料及成型工艺基础教学设计
工程材料及成型工艺基础教学设计 概述 本教学设计旨在为工程材料及成型工艺基础课程的教学提供指导，并且为学生提供机会来理解工程材料和制造工艺的基本原则和应用。 目标 本教学设计旨在达到以下目标： 1.理解工程材料的性能和特性 2.认识工程材料的种类和用途 3.掌握工程制造过程中的成型工艺 4.学习常见的过程工艺并能够使用其相关工具和设备 5.理解工程制造中的质量控制和质量保证 范围 本教学设计的范围包括以下内容： 1.工程材料的种类和性质 2.材料测试和性能评估 3.材料的应用和选择 4.金属材料的制造和加工 5.非金属材料的制造和加工 6.成型工艺的原理和应用 7.常见成型工艺的工具和设备 8.工程制造中的质量控制和质量保证
组织结构 本教学设计将以以下内容组织结构为指导：第一章、工程材料 本章将讨论以下内容： 1.工程材料的种类和性质 2.材料测试和性能评估 3.材料的应用和选择 第二章、金属材料 本章将讨论以下内容： 1.金属材料的制造和加工 2.常见金属材料的特性和用途 第三章、非金属材料 本章将讨论以下内容： 1.非金属材料的制造和加工 2.常见非金属材料的特性和用途 第四章、成型工艺 本章将讨论以下内容： 1.成型工艺的原理和应用 2.常见成型工艺的工具和设备 第五章、质量控制和质量保证 本章将讨论以下内容：
1.工程制造中的质量控制 2.质量保证的目的和作用 教学方法 本教学设计将采用学生为中心的教学方法，包括以下内容： 1.讲述和演示 2.讨论和分析 3.实验和案例研究 4.课程作业和考试 评估 本教学设计将采用定量和定性评估方法，包括以下内容： 1.考试和测验 2.课程作业和实验报告 3.讨论和分析 4.学生评价和教师反馈 结论 本教学设计将提供学生全面的理论知识和实践机会，以便他们能够在工程制造的过程中应用这些知识和技能。通过本教学设计，学生将能够理解工程材料和制造工艺的基本原则和应用，并能够掌握常见的成型工艺，并且了解质量控制和质量保证的原则和实践方法。
工程材料及成形技术基础复习重点完整版
一、二元相图的建立 合金的结晶过程比纯金属复杂;常用相图进行分析;相图是用来表示合金系中各金在缓冷条件下结晶过程的简明图解;又称状态图或平衡图.. 合金系是指由两个或两个以上元素按不同比例配制的一系列不 同成分的合金.. 组元是指组成合金的最简单、最基本、能 够独立存在的物质.. 多数情况下组元是指组成合金的元素..但对于既不发生分解、又 C.. 不发生任何反应的合物也可看作组元; 如Fe-C合金中的Fe 3相图由两条线构成;上面是液相线;下面是固相线..相图被两条线分为三个相区;液相线以上为液相区L ;固相线以下为固溶体区; 两条线之间为两相共存的两相区L+ .. 3 枝晶偏析 合金的结晶只有在缓慢冷却条件下才能得到成分均匀的固溶体..但实际冷速较快;结晶时固相中的原子来不及扩散;使先结晶出的枝晶轴含有较多的高熔点元素如Cu-Ni合金中的Ni; 后结晶的枝晶间含有较多的低熔点元素;如Cu-Ni合金中的Cu.. 在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象称作枝晶偏析..与冷速有关而且与液固相线的间距有关..冷速越大;液固相线间距越大;枝晶偏析越严重枝晶偏析会影响合金的力学、耐蚀、加工等性能.. 生产上常将铸件加热到固相线以下100-200℃长时间保温;以使原子充分扩散、成分均匀;消除枝晶偏析;这种热处理工艺称作扩散退火..
2、二元共晶相图 当两组元在液态下完全互溶;在固态下有限互溶;并发生共晶反应时所构成的相图称作共晶相图..以 Pb-Sn 相图为例进行分析.. 1 相图分析 ①相：相图中有L、、三种相; 是溶质Sn在 Pb中的固溶体; 是溶质Pb在Sn中的固溶体.. ②相区：相图中有三个单相区： L、、；三个两相区： L+ 、L+ 、+ .. ③液固相线：液相线AEB;固相线ACEDB..A、B分别为Pb、Sn的熔点.. ④固溶线: 溶解度点的连线称固溶线..相图中的CF、DG线分别为Sn在 Pb中和 Pb在 Sn中的固溶线..固溶体的溶解度随温度降低而下降.. ⑤共晶线：水平线CED叫做共晶线.. 在共晶线对应的温度下183 ℃;E点成分的合金同时结晶出C点成分 的固溶体和D点成分的固溶体;形成这两个相的机械混合物L E C + D 在一定温度下;由一定成分的液相同时结晶出两个成分和结构都不相同的新固相的转变称作共晶转变或共晶反应.. 一、铁碳合金的组元和相 C 1. 组元：Fe、 Fe 3 2. 相
工程材料及成形工艺基础期末试题三及答案
工程材料及成形工艺基础期末试题三及答案 一、填空题（每空1分，共20分） 1.影响合金充型能力的主要因素有（）、（）、（）等。 2.金属塑性成形的方法有（）、（）、（）、（）和（）等五种。 3.焊接热源主要有（）、（）、（）、（）、（）、（）和（）等。 4.塑料的成形工艺性能主要包括（）、（）、热敏性和吸水性四种类型。 5.工程材料选择的依据包括保证（）的原则、（）的原则和（） 的原则三个方面。 二、选择题（每空2分，共10分） 1.当浇注具有圆柱形内腔的铸件时，用（）可省去型芯。 a.压力铸造； b.熔模铸造； c.离心铸造 2.区别冷变形和热变形的依据是（）。 a.变形时是否有加热； b.变形温度的高低； c.变形后是否有加工硬化组织。 3.随温度下降从奥氏体中析出的渗碳体称为（），从铁素体中析出的渗碳体称为（）。 a. 一次渗碳体； b.二次渗碳体； c.三次渗碳体。 4.常温下金属的晶粒越细，则力学性能是（）。 a.强度越高，塑性越好； b.强度越高，塑性越差； c.强度越低，塑性越差。 5.金属型铸造适用于（）生产。 a.大批、大量； b.小批量； c.成批、大量、也可单件。 三、名词解释（每题3分，共30分）
1.金属液态成形 2.金属塑性成形 3.焊接成形 4.有机高分子材料制品的成形 5.快速成形技术 6.材料的工艺性能 7.焊接性 8.铸造 9.加工硬化 四、判断题（每题1.5分，共9分） 1.接近共晶成分的合金，流动性最好。（） 2.由于可锻铸铁的塑性比灰铸铁好，所以是可以锻造的铸铁。（） 3.砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、压力铸造相比，大批生产时压力铸造的生产率最高。（） 4.承受重载荷的重要零件，例如轴、齿轮、连杆等大多采用锻件毛坯。（） 5.灰铸铁通过球化退火可以转变为球墨铸铁。（） 6.在室温下进行金属变形加工，称为冷加工。（） 五、问答题（共31分） 1.鸨的熔点为3380 ℃,铅的熔点为327 ℃,试计算鸨及铅的再结晶温度。鸨在900 ℃进行变形，铅在室温（20 ℃）进行变形，试判断它们属于何种变形。
《工程材料与材料成型工艺基础》课程教学大纲
《工程材料与材料成型工艺基础》课程教学大纲课程编号：ME04556 课程名称：工程材料与材料成型工艺基础 英文名称：Engineering Materials & Fundamentals of Material Forming Technology 学时：34h（课堂教学）+8h(讨论) + 8h (实验)＝50h 适用专业：车辆工程 课程性质：必修 先修课程：汽车结构、画法几何与机械制图、材料力学 一、课程教学目标 《工程材料与材料成型工艺基础》课程是车辆工程专业本科学生的基础课程。通过学习该课程，要求学生掌握研究车辆工程学科涉及的金属材料的基本理论、基本知识和技能，了解非金属材料和复合材料的基础知识；掌握工程材料组成（成分）—结构—工艺—性能之间的关系及变化规律；认知工程材料常用的成形方法及其工艺特点；具备合理选用车用材料及其制造方法的初步能力；了解车辆领域的新材料及其相关的新技术、新工艺和发展趋势。为车辆工程专业学生今后从事汽车设计、制造和开发打下材料及其成型工艺技术方面的坚实基础。 二、教学内容及基本要求 一）工程材料部分： 1、工程材料力学性能评价分析，如：强度、断裂韧性、硬度等； 2、了解金属的晶体结构、结晶规律、晶体缺陷及其对性能的影响； 3、熟悉典型合金的化学成份、相、组织与性能之间的关系； 4、了解二元合金状态图和铁碳合金状态图； 5、学习金属塑性变形的基础理论，了解金属塑性变形对金属组织和性能的影响； 6、学习并掌握碳钢、合金钢和铸铁的种类、牌号；了解常存元素对钢的性能的影响；合 金元素在钢中的作用；了解结构钢、工具钢、特殊性能钢的性能及其应用。 7、熟悉常用热处理工艺（退火、正火、淬火、回火、表面热处理）的工艺特点；了解钢 在热处理过程中的组织转变及转变产物的基本性能；了解常见热处理缺陷、产生原因、及预防措施； 8、掌握车辆工程典型金属材料及其应用；
《工程材料及成形工艺基础》复习思考题答案-第七章
第七章锻压成形 复习思考题 1．什么是锻压成形？ 答：锻压成形是在外力作用下使金属坯料产生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的加工方法。 2．加工硬化对工件性能及加工过程有什么影响？ 答：金属经过冷塑性变形其内部组织的晶格扭曲，晶粒破碎，使得进一步滑移困难，改变了其力学性能。随变形程度增大，金属的强度和硬度上升，而塑性和韧性下降，这种现象称为加工硬化。加工硬化现象在工业生产中具有重要的意义。生产上常用加工硬化来强化金属，提高金属的强度、硬度及耐磨性。尤其是纯金属、某些铜合金及镍铬不锈钢等难以用热处理强化的材料，加工硬化更是唯一有效的强化方法。 加工硬化也有其不利的一面。在冷轧薄钢板、冷拔细钢丝及深拉工件时，由于产生加工硬化，金属的塑性降低，进一步冷塑性变形困难，故必须采用中间热处理来消除加工硬化现象。 3．纤维组织对金属材料有什么影响？纤维组织的存在使金属的力学性削弱还是加强？举例说明生产中如何合理利用纤维组织？ 答：铸锭经塑性变形后，各晶粒沿变形方向伸长，当变形程度很大时，多晶体晶粒显著地沿同一方向拉长，这种被拉长的呈纤维状的晶粒组织，称为纤维组织。 由于纤维组织的形成，使得金属材料出现各向异性。在纵向（平行纤维方向）上塑性和韧性增加；横向（垂直纤维方向上）的数值则降低。纤维组织不能用热处理方法消除，只能用塑性成形工艺使其合理分布，使零件具有较好的力学性能。 其原则是：使零件工作时承受正应力的方向与纤维方向重合。切应力方向与纤维方向垂直。最好是纤维的分布与零件的外形轮廓相符合，而不被切断。 4．如图7-54所示的钢制挂钩，拟用铸造、锻造、板料切割这三种工艺制造。试问用哪种工艺制得的挂钩承载力最大？为什么？ 图7-54 钢制挂钩
工程材料及及成型工艺基础
工程材料及及成型工艺基础 1.蠕变,材料长时间在一定温度和应力作用下，即使应力小于σ0.2，也会缓慢产生塑性变 形的现象。（2）低应力脆断，一般材料在许用应力之下工作就不会产生塑性变形，更不会产生断裂。但事实并不与此，高强度材料的机件常常在远低于屈服点的状态下发生脆性断裂；中，低强度的重型机件,大型的结构件也有类似的实例，这就是低应力脆断。（3）疲劳断裂，材料在循环载荷的作用下，即即使所受应力低于屈服强度也常发生断裂，这种现象称为疲劳断裂。（4）断裂韧度，具有裂纹的构件受力时，裂纹尖端附近某点处的实际应力值与施加的应力σ，裂纹长度2α及距纹裂纹尖端的距离有关，即施加的应力在裂纹尖端附近形成了应力场。 2.（1）为何单晶体具有各向异性?而多晶体在一般情况下却显示各向同性？晶体具有固定 熔点，规则的几何外形和各向异性的特性；非晶体没有固定熔点，且各向同性。 3.晶体与非晶体：几乎所有的金属，大部分陶瓷以及一些聚合物在其凝固时都要发生结晶， 所谓结晶就是原子本身沿三维空间按一定几何归则重复排列成有序结构，叫晶体。某些工程上常用的材料，包括玻璃绝大多数塑料和少数从液态快速冷却下来的金属，还包括所熟悉的松香，沥青等，其内部原子无规则的堆垛在一起，视为三维方向的无序状态，缴费晶体。（2）晶体的各向异性：晶体具有固定熔点，规则的几何外形和各向异性特性，非晶体没有固定熔点，且各向同性。（3）同素异晶转变：当温度，压力等外界条件改变时，晶格类型可以发生转变，称为同素异构转变.位错：在晶体中某处一列或若干列原子发生有规则的错排性象。晶界：构成多晶体的每个小晶体称为晶粒，晶粒之间的边界称为晶界。固溶体：合金在固态由组元间相互溶解而形成的相称为固溶体。即在某一组元得晶格中包含其他组元的原子，被保留晶格的组元称为溶剂，其他组元为溶质。质换固溶体，间隙固溶体。（4）金属化合物：金属与金属或金属与类金属，非金属之间形成的具有金属特性的化合物。 4.何为高分子材料的老化？如何防止？高分子材料在热，光，化学，生物，辐射等作用下 会产生“老化“现象，使性能逐渐退化甚至丧失其使用价值，如硬化，脆化，发软，发粘等。老化现象的实质是高分子材料的主要组分——大分子链的结构通过交联或降解发生变化。降解对高分子材料结构和性能的影响更为突出。所谓降解是指聚合物在长期储存或使用过程中，其聚合度由于热，光，氧化，水解，生物作用，力学作用等而降低的一种化学反应。降解是高分子材料软化，发粘，需耐久使用的工程塑料应尽量避免。从另一方面，降解可以改善加工性能而在加工过程中加以利用，特别是可利用降解作为手段达到减少换件污染的目的。 5.结晶对高聚物性能的影响。高分子是由低分子聚合而成，所以低分子的有机化合物的同 分异构现象也直接代人高分子聚合物中。同一种高聚物，由于结晶条件不同，可形成几种不同的晶体。如聚乙烯的稳定晶型是正交晶型，但在拉伸时能形成三斜或单斜晶体，又如，聚丙烯在不同温度下结晶时，可形成单斜，六方和菱方三种晶型。聚丁烯-1可形成菱方，四方和正方三种晶型。 6.在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？（1）增大过冷度，根据过冷度对形核率 和生长速率的影响归，增大过冷度可使铸件晶粒变细。在连续冷却情况下，冷却速度越大过冷度越大。增大冷却速度可通过采取降低溶液的浇注温度，选用吸热能力和导热性较强的铸型材料等措施来达到。（2）变质处理，在金属液结晶前，向金属液加入某些物质形成大量分散的固态微粒作为非自发形核界面或其阻碍晶粒体长大作用，从而获得细小晶粒，这种细化晶粒的的方法，称为变质处理。（3）附加振动，金属液结晶时，可采用机械振动，超声波或电磁振动等措施，增强铸型中液体金属的运动，造成枝晶破碎，碎晶块起晶核作用，从而使晶粒细化。
《工程材料及成形工艺基础》复习思考题答案 第六章
第六章铸造成形 复习思考题 1．试说明铸造在机械制造生产中的地位。 答：机器零件的生产通常包括制造毛坯和对毛坯的切削加工两部分。制造毛坯的方法有铸造成形、塑性成形和焊接成形等。铸造成形在机器制造业中应用极其广泛，现代各种类型的机器设备中铸件所占的比重很大。据统计，在机器设备中铸件所占的比例很大，如汽车中铸件的重量约占20～30%，拖拉机中铸件重量约占50～70%以上，机床中铸件重量约占70～90%，而铸件成本仅占机器设备总成本的20～30%。因此，铸造成形在机械制造生产中，具有重要的基础地位。 2．型砂和芯砂应具有哪些性能？这些性能对铸件质量有哪些影响？ 答：型砂是由石英砂、粘结剂（包括粘土、水玻璃和有机树脂等）和其他附加物按一定比例配合，经过混制后得到的具有一定性能的混合料。型砂的性能对铸件质量具有重要影响。型砂应具备以下主要性能要求。 （1）透气性。若型砂透气性差，部分气体留在金属液内不能排出，凝固后铸件便会出现气孔缺陷。 （2）强度。若型砂的强度不够时，容易造成塌箱、冲砂等问题。 （3）耐火度。若型砂的耐火度不足，砂粒会粘附在铸件表面上形成一层硬皮，难清除干净，造成切削加工困难，严重时可使铸件报废。 （4）退让性。若型砂的退让性差，铸件收缩时会受到较大的阻碍，将产生较大的收缩应力，可能导致铸件变形或开裂等铸造缺陷。 3．简述各主要造型方法的特点和应用。 答：砂型铸造的造型方法分为手工造型和机器造型两大类。 （1）手工造型。手工造型是传统的造型方法，紧实型砂、起模、下芯、合型等一系列过程都由手工完成。手工造型的优点是操作灵活、适应性强、生产准备工作简单。缺点是铸件质量很大程度上取决于工人技术水平，不稳定；工人的劳动强度大，生产效率低。目前手工造型主要用于单件、小批量，新产品试制等。 （2）机器造型是将造型过程中的填砂、紧实型砂、起模等主要工序实现了机械化。与手工造型相比，它具有生产率高、铸型质量好，便于组织自动化流水线生产，工人劳动强度低等优点。但机器造型的设备和工艺装备费用高、生产准备周期长，因此适用于成批、大量生产。 4．下列铸件在大批量生产时，应选用哪种铸造方法？ （1）铝活塞；（2）摩托车汽缸体；（3）缝纫机头； （4）大模数齿轮铣刀；（5）汽缸套；（6）汽轮机叶片；
工程材料与成形工艺基础习题与答案
工程材料与成形工艺基础习题与答案 一、填空题（每空0.5分，共20分） 2、填出下列力学性能指标的符号：屈服强度,洛氏硬度C标尺,冲击韧性。2、dsHRCak 1.常用的金属材料强度指标有和两种。屈服点（或屈服 强度、os）;抗拉强度（或（rb） 3.金属材料常用塑性指标有—和,分别用符号和 表示。断后伸长率，断面收缩率，8,少。 3.碳在丫-Fe的间隙固溶体称为,它具有晶体结构，在 1148C时碳具有最大溶解度为%。奥氏体（或A）;面心立方；2.11%。 晶体与非晶体最根本的区别是。原子排列是否规则 3、常见金属的晶格类型有、、等。a-Fe属于晶格，丫-Fe属于晶格。3、体心立方面心立方密排六方体心立方面心立方 1.实际金属中存在有、和三类晶体缺陷。点缺陷； 线缺陷（位错）；面缺陷（晶界） 6、在亚共析碳钢中，钢的力学性能随含碳量的增加其强度提高而 下降，这是由于平衡组织中增多而减少的缘故。6、塑性（韧 性）渗碳体铁素体 2.钢中常存的元素中，有害元素有和两种。S;P 3、钢的热处理是通过钢在固态下的、和的操作来 改变其,从而改善钢的的一种工艺方法。4、加热保温 冷却内部组织性能 10.热处理工艺过程包括、、三个阶段。升温，保 温，冷却。 某钢材淬火后存在较大的残余应力，可采用加以消除。低温回火
13.表面淬火常用加热方法有和。.感应加热，火焰加热。 金属材料可分为和两大类。其中CW0.02%的钢铁材料称之 为,C>2.11%的钢铁材料称之为,C含量界于两者之间的钢铁材料称之为。黑色金属有色金属纯铁铸铁 钢 5.钢铁牌号QT500-7中，QT表示,500表示,单位是,7表示。球墨铸铁；最低抗拉强度值；MPa；断后伸长率 8=7%。 11.ZL201是合金，H68是合金。铸铝，黄铜 12.HT200是铸铁，其石墨形态呈—状，200表示 单位是。灰口，片，最低抗拉强度，Mpa。 塑料主要由和组成。树脂添加剂 8、金属的冷塑性变形会导致其提高，下降，这种现象称 为加工硬化。8、强度和硬度塑性和韧性 12、锻压是指锻造和的总称，锻造按成型方式分为和 两类。12、冲压自由锻模锻 5、自由锻的基本工序有、、、 等。5、徽粗拔长冲孔扭转弯曲（或切肩、错移） 9、金属的可锻性就金属的本身来说主要取决于金属的和 9、化学成分金属组织 焊接方法的种类很多，按焊接过程特点可分为三大类、 。熔焊，压焊，钎焊 7、焊条焊芯的作用是和。7、作为电极填充金属
工程材料及成形工艺基础试题
工程材料及热成型工艺复习题 习题一 一、填空题 1．工程材料按成分特点可分为金属材料、、；金属材料又可分为和两类；非金属材料主要有、；复合材料是指。 2．炼铁的主要设备是炉，炼钢炉主要有转炉和，转炉主要用于冶炼钢。 3．钢材的主要品种有钢板、、、等，钢板是采用方法生产的，其种类有厚板、中板、薄板，它们的厚度分别为、、。 4．金属材料的力学性能主要包括强度、、、等；强度的主要判据有和，强度和可以用拉伸试验来测定；测量方法简便、不破坏试样，并且能综合反映其它性能，在生产中最常用。 5．铜、铝、铁、铅、钨、锡这六个金属，按密度由高至低排列为，按熔点由高至低排列为。6．晶体是指，晶体结构可用晶格来描述，常见金属晶格有、和；金属Cu、Al、γ-Fe等金属的晶格类型为，α-Fe、β-Ti、Cr、W等金属的晶格类型为。 7．合金是的物质，合金相结构主要有和；其中常作为合金的基体相，少量、弥散分布时可强化合金，常作为强化相。 8．实际金属的结晶温度总是低于结晶温度，这种现象称为过冷现象，一般情况下金属的冷却速度越快，过冷度越，结晶后的晶粒越，金属的强度越，塑性和韧性越。 二、选择题 1．三种材料的硬度如下，其中硬度最高的是（ C ），硬度最低的是（ B ） (a)40HRC (b)250HBS （c）800HV 2．在设计机械零件时，一般用（ AB ）作为设计的主要依据。 （a）σb (b) σs (c) σ-1 (d)δ 3．硬度在235~255HBS的成品轴，抽检性能时应采用（ B ）。 （a）HBS (b) HRC (c) HRB 4．高温下的铁冷却过程中，在1394℃由γ-Fe转变为α-Fe时，其体积会（ A ）。 （a）膨胀 (b) 缩小(c)不变 三、金属的晶粒大小对力学性能有何影响？生产中有哪些细化晶粒的措施？
工程材料及其成型基础大纲
《工程材料及其成型基础》课程教学大纲（Fundamentals of Engineering Material and Their Manufacturing Technology） 课程编号：011103 学分：4 学时：78 （其中：讲课学时：68 实验学时：10 上机学时：0 ）先修课程：画法几何与机械制图 后续课程：机械设计、金属切削原理与刀具、机械制造工艺学 适用专业：机械设计制造及其自动化 开课部门：机械工程学院 一、课程的性质与目标 《工程材料及其成型基础》课程是以材料成形与加工工艺为主的工艺技术性基础课。它是对工科大学生进行现代机械工程制造技术和综合工程素质教育的重要基础课程。 通过本课程学习，应达到以下基本要求： 1、掌握常用工程材料的性能、结构、牌号和应用范围。 2、熟悉铁碳合金状态图，并能据图分析碳钢成分、组织和性能之间的关系。 3、了解金属热处理的基本原理，熟悉常用热处理方法及其应用。 4、了解常用非金属材料的组成、特性及应用； 5、熟悉铸造、压力加工和焊接方法的基本原理、现代技术、工艺特点和应用范围。 6、了解零件结构工艺性的基本知识，能改进较明显不合理的结构设计。 7、了解选择材料及加工方法的经济性，具有选择材料、毛坯和制定简单零
件加工工艺规程的能力。 二、课程的主要内容及基本要求 第0章绪论（2学时） [知识点] 机械制造基础课程主要内容和机械制造技术发展概况，机械产品生产全过程概念，材料成形与加工在机械工业中的地位和作用，学习本课程的要求和方法。 [重点] 机械产品生产全过程概念，材料成形与加工在机械工业中的地位和作用。 [难点] 机械产品生产全过程概念，材料成形与加工在机械工业中的地位和作用。 [基本要求] 明确本课程的作用与学习内容和方法。 第1章金属材料的力学性能（3学时） [知识点] 材料的力学性能：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等。 [重点] 强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度的概念。 [难点] 强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度的区分理解。 [基本要求] 掌握机械行业中常用金属材料的力学性能指标。 [实践与练习] 本部分内容建议开设“硬度实验”。通过实验让学生进一步理解硬度测量的原理，掌握布氏硬度、洛氏硬度的测量方法。
工程材料及成形技术基础
有时候,一件事情看来太容易了,那往往不是真的。 (0)绪论 材料的分类及在机械工程技术中的应用、材料科学的发展、本课程的目的、 任务和学习方法。 (一)金属材料的力学性能 1、了解相关力学性能; 2、理解强度、刚度、弹性、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度的概念; 3、理解σb、σs、σ0.2、HBS(W)、HRC、HRA、HV、δ、δ5、ψ、σ-1等 的含义。 (二)金属及合金的晶体结构与结晶 1、晶体与非晶体,及其特点;掌握晶格、晶胞、晶格常数、晶面和晶向。 2、掌握晶体的3种类型:体心、面心、密排六方;及其相关知识,如原子个 数、致密度、属于此类型的金属。 3、理解单晶体与多晶体;掌握晶体缺陷的3种类型:点缺陷、线缺陷、面缺陷;并能举例;位错(密度)。 4、金属结晶、过冷(度)现象、晶粒大小、金属结晶过程(形核与长大)、晶粒大小、细化晶粒的方法、铸锭组织(3个晶区)、同素异晶转变。 5、合金、组元、组织、相的基本概念、合金的相结构、固溶体(概念、种类(置换与间隙固溶体、有限与无限固溶体)、固溶强化)、金属化合物(概念、特点)、机械混合物。
6、冷、热变形加工的划分标志;实例。 (三)铁碳合金相图 1、纯铁的同素异构转变、二元合金相图基本知识、匀晶相图、共晶相图分析;合金的组成与组织。 2、铁碳合金的基本组织:铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体;铁碳合金的基本相:铁素体、奥氏体、渗碳体。 3、铁碳合金相图(默画)分析:共晶反应、共析反应、相图中点、线的含义,特别是重要的点、线;铁碳合金的分类及室温组织。 4、典型合金结晶过程:共析钢、亚共析钢、过共析钢的结晶过程;共晶白口铁、亚共晶白口铁、过共晶白口铁的结晶过程。 5、铁碳合金成分、组织和性能之间的关系,相图的应用。 6、钢的表面淬火:基本原理、应用。 7、钢的化学热处理:概念、渗碳、氮化。 (五)钢 1、钢的分类(按用途、品质(S、P)、含碳量、合金元素分) 2、常用元素和杂质对钢性能的影响:Si、Mn、S、P非金属类杂物的影响。 机设09~1 徐健14 ~ 1 3、合金元素在钢中的作用:合金元素在钢中存在形式;合金元素对相图影响; 合金元素对钢热处理的影响。
工程材料及成形工艺基础章节练习题及答案
第一章 金属材料的性能 复习思考题 1．什么是塑性变形？什么是弹性变形？ 答：金属材料在外力作用下，发生不可逆的永久变形称为塑性变形。金属材料在外力作用下，金属材料发生变形，失去外力金属材料又恢复到原来状态的变形叫弹性变形。 2．p0.2R 的含意是什么？为什么低碳钢不用此指标？ 答：p0.2R 的含意是对于高碳钢、铸铁、铜、铝等金属材料，没有明显的屈服现象，拉伸曲线上没有小锯齿状平台，通常规定试样产生0.2%塑性变形时的应力作为其规定非比例延伸强度，用p0.2R 表示。低碳钢有明显屈服现象，可以测定其上屈服强度R eH 和下屈服强度R eL ，所以不用此指标。 3．抗拉强度与硬度之间有没有一定的关系？为什么？ 答：抗拉强度与硬度之间有一定的关系，低碳钢：m 2.7HBS R ≈、高碳钢：m 3.8HBS R ≈、合金调质钢：m 4.3HBS R ≈、灰铸铁：m 1.0HBS R ≈。由于硬度和强度以不同形式反映了材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力，故二者之间有一定的关系。 4．冲击吸收能量K 代表什么指标？为什么K 不直接用于设计计算？ 答：K 值是试验中测定的吸收能量，它反映的是材料在冲击载荷下弹性变形、塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。也就是金属材料的冲击韧性。 在冲击能量相对不太大的情况下，金属材料承受多次重复冲击的能力，主要取决于强度，而不是要求过高的冲击韧性。即冲击韧性较低而强度较高的材料寿命较长。因此，用K 值来衡量和设计这些机械零件是不太合适的，一般只用K 值作为选择材料的参考。 5．某低碳钢拉伸试样，直径为10 mm ，原始标距为50 mm ，屈服阶段拉力值首次下降前的最大拉力为18 840 N ，屈服阶段不计初始瞬时效应时的最小拉力为18 740 N ，屈服之后、断裂前的最大拉力为35 320 N ，拉断后将试样接起来，标距之间的长度为73 mm ，断口处截面平均直径为6.7 mm 。问该低碳钢的m R ，eH R ，eL R ，Z ，A 各是多少？其硬度大约是多少？ 答：45021014.335320S F R 2 m m =⎪ ⎭⎫ ⎝⎛⨯== MPa 24021014.318840 S F R 2 eH eH =⎪ ⎭ ⎫ ⎝⎛⨯== MPa
工程材料与成形技术基础课程
工程材料及成形技术基础课程-----------------------作者：
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课程名称：工程材料及成形技术基础 总学时： 64/48学时 (理论学时56/40) 适用专业：机械设计制造及其自动化、机械电子工程/汽车服务工程 一、课程的性质与任务 《工程材料及成型技术基础》是研究机械零件的材料、性能及成形方法的综合性课程，是高等工科师范院校机械工程专业必修的专业基础课，其内容包括工程材料和成形技术基础两部分。 本课程是在修完高等数学、大学物理（含实验）和机械制图等课程的基础上开设的。其任务是使学生掌握工程材料及成形技术的基本知识，为后继学习机械设计、模具制造工艺、先进制造技术和毕业设计等课程，培养专业核心能力；为今后从事职业学校机械类专业相关课程的教学，奠定必要的专业基础。 本课程教学开设了实验教学。通过实验教学，在巩固和验证课程的基本理论知识的同时，拓展学生的创新思维，着重培养学生实践动手能力和创新能力。 二、课程教学基本要求 1、获得有关材料学的基本理论与工程材料的一般知识，掌握常用工程材料的成分、热加工工艺与组织、性能及应用之间的相互关系，熟悉常用工程材料的种类、牌号与特点，使学生具备合理选用工程材料、热处理方法、妥善安排热处理工艺路线的基本能力。 2、初步掌握工程材料主要成形方法的基本原理与工艺特点，获得具有初步选择常用工程材料、成形方法的能力和进行工艺分析的能力。 3、具有综合运用工艺知识，初步分析零件结构工艺性的能力。 4、初步了解新材料、新技术、新工艺的特点和应用。 四、本课程的教学内容 绪论 一、材料科学的发展与地位：材料科学的发展通常是和人类文明联系在一起的。 古代文明：人类的发展史上，最先使用的工具是石器；新石器时代(公元前6000年～公元前5000年)烧制成陶器；东汉时期发明了瓷器；到了西汉时期, 炼铁技术又有了很大的提高，采用煤作为炼铁的燃料，这要比欧洲早1700多年。在河南巩县汉代冶铁遗址中，发