机械工程材料及热加工基础资料.

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《机械工程材料及热加工基础》

第一章金属的性能

1.强度:金属材料在静载荷(大小和方向不变或逐渐变化的载荷)作用下,抵

抗永久变形和断裂的能力。

2.塑性:断裂前材料发生不可逆永久变形的能力。

3.硬度:金属材料表面抵抗其他更硬物体压入的能力。

4.韧性:冲击载荷(以较高速度作用于零件上的载荷)作用下,金属在断裂前

吸收变形能量的能力。

5.疲劳:材料在循环应力(大小、方向随时间发生周期性变化的载荷)和应变

作用下,在一处或几次产生局部永久性累计损伤,经一定循环次数产生裂纹或发生断裂的过程。疲劳极限用σ-1表示。

6.屈服点(屈服强度)σs:材料在实验过程中,载荷不增加(保持恒定)试样

仍能继续伸长时代应力。σs﹦试样发生屈服时代载荷/试样原始横截面积。[不是所有的金属在拉伸试验中都会出现显著的屈服现象]

7.抗拉强度σb=试样拉断前所承受的最大载荷/试样原始横截面积。

8.伸长率δ,数值上准确地反映材料的塑性变形。

9.断面收缩率ψ:缩颈处横截面积德最大缩减量与原始横截面积的百分数。

10.硬度的测定:①布氏硬度(压入法):HBS(压头分淬火钢球)和HBW(压

头硬质合金)②洛氏硬度HR(测定淬火钢件的硬度用此方法)③维氏硬度HV。第二章金属的结构与结晶

1.晶体:指其组成微粒(原子、分子或离子)按一定次序作有规律重复排列的物质。

2.晶格:描述原子在晶体中排列方式的空间格架。

3.晶胞:晶格中一个能完整反映晶格特征的最小几何单元。

4.金属晶体结构:体心立方结构;面心立方结构;密排立方结构。

5.晶体缺陷:点缺陷(原子的热震动引起晶格畸变),使材料的强度、硬度提高;线缺陷(主要指位错),起到强化金属的目的;面缺陷(晶界、亚晶界引起),阻碍金属的塑性变形发生。

6.细化晶粒度方法:增加过冷度;变质处理(加入难溶物);附加震动。

7.金属的铸态组织:表面细晶粒区,柱状晶粒区,中心等轴晶粒区(穿晶)。

8.铸锭的缺陷:缩孔及缩松,气孔及裂纹,偏析,非金属夹杂物。

9.金属的同素异构转变(金属在固态下随温度的改变,由一种晶格转变为另一种晶格的现象)。[1.形态变化从液态到固态再到固态;2.在恒温下进行重结晶;3.固态变相,遵循结晶定律;4.体积发生膨胀变化]δ-Fe(1538-1394℃),γ-Fe (1394-912℃),α-Fe(912-727℃)

10.合金:两种或两种以上的金属元素或金属元素与非金属元素熔合在一起而具有金属特征的物质。

11.组元:组成合金最基本的、独立的物质/相:合金中化学成分、结构及性能相同的均匀组成部分/固溶体:间隙固溶体,置换固溶体(无限固溶体和有限固溶体)/固溶强化:通过溶入溶质原子形成固溶体,使金属材料强度、硬度增高。

15.共晶转变:在共晶成分的液态合金中,在共晶温度(恒定温度)同时结晶出两种固相的转变过程。/共析转变:共析成分的固溶体在共析温度(恒定温度)转变为另外两种固相的转变过程。

第三章铁碳合金相图

1.铁素体(F):碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体。体心立方晶格

2.奥氏体(A): 碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体。面心立方晶格

3.渗碳体(Fe3C):当碳的含量超过碳在铁中的溶解度时,多余的碳就会和铁

以一定的比例化合成金属化合物。复杂斜方晶格

4.珠光体(P):是含碳量为0.77%的铁碳合金共析转变的产物,由铁素体和渗

碳体相间排列的层片状组织。

5.莱氏体(Ld):含碳量为4.33%的液态铁碳合金,在1148℃时,同时从液

态中结晶出奥氏体和渗碳体的机械混合物。(在727℃以上的莱氏体称为高温莱氏体,727℃以下的莱氏体称为低温莱氏体)。

6.马氏体(M):过冷奥氏体直接转变为碳在α-Fe中的过饱和固溶体。

7.贝氏体(B):过冷奥氏体在550℃~Ms(马氏体转变开始线)区间转变出

的物质。

8.Fe-Fe3C合金相图:(共晶线ECF线;共析线PSK线)

9.含碳量对铁碳合金性能的影响:随着含碳量的增加,渗碳体数量增加,合金

的强度、硬度将提高,而塑性和韧性则下降。

第四章钢的热处理

1.热处理:采用适当的方式对金属材料或工件进行加热、保温和冷却,以获得

预期组织结构与性能的工艺方法。

2.奥氏体的形成:奥氏体晶核的形成与长大;残余渗碳体的溶解;奥氏体成分

的均匀化/影响向奥氏体转变的因素:加热温度;加热速度;钢的原始组织/影响奥氏体晶粒长大的因素:加热温度和保温时间;加热速度;钢中加入一定量合金元素。【过冷奥氏体的等温冷却转变/连续冷却转变】。

3.钢的退火(将钢件加热到适当温度,保持一定温度,然后缓慢冷却的热处理

工艺);分为完全退火,等温退火,球化退火,均匀化(扩散)退火,去应力退火;退火目的:降低钢的硬度,细化晶粒,改善组织,提高力学性能,消除残余应力。钢的正火:将钢件加热到适当温度,保持一定温度,出炉后在空气中冷却的热处理工艺。

4.钢的淬火(将钢件加热到适当温度,保持一定温度,然后快速冷却的热处理

工艺);目的是为获得马氏体或贝氏体。常用的冷却介质有油,水及水溶液;

方法有单介质淬火,双介质(双液)淬火,分级淬火,等温淬火。

5.钢的回火(将钢件淬硬后,保温后冷却到室温的热处理工艺);目的是为了

减少淬火时产生的应力和脆性,稳定工件形状和尺寸,获得工件所必需的组织性能。过程分:马氏体的分解;残留奥氏体的分解;碳化物的转变;渗碳体聚集长大和α固溶体再结晶(钢的强度、硬度不断下降,但塑性和韧性明显提高)。回火种类分:低温、中文、高温回火。

6.钢的淬透性(在规定条件下,钢试样淬硬深度和硬度分布表征的特征,它表

证钢淬火时获得马氏体的能力)和淬硬性(钢在理想条件下,进行淬火硬化

所能达到的最高硬度来表征的特征)。淬透性好的钢,其淬硬性不一定高。

7.钢的表面热处理(只改变工件表面组织,不改变化学成分的热处理工艺)分感

应加热表面淬火(高、中、工频率);火焰加热表面淬火:淬火层深度一般为2~6mm,主要用于单件及大型零件的表面处理。

8.钢的化学热处理(将工件置于适当的活性介质中加热、保温,使一种或几种

元素渗入其表层,以改变化学成分,组织和性能的热处理工艺。有分解、吸收、扩散三阶段。常用的方法有渗碳(用CH4做气体渗碳,渗碳后进行淬火及低温回火)、渗氮(又叫氮化,一般生产周期长,成本高)、碳氮共渗(共渗温度为820~860℃,具有温度低、时间短、变形小、硬度高等特点)。

9.其他热处理方法:化学气相沉淀(CVD)、物理气相沉淀(PVD)。

10.热处理工件质量分析:①常有的缺陷:过热、过烧、氧化、脱碳/变形与开

裂②热处理对零件结构设计的要求:尽量避免尖角、棱角、减少台阶/零件外形应尽量简单/尽量采用对称形状/尽量采用封闭形状/尽量采用组合结构。第五章非合金钢

1.非合金钢(碳钢):以铁为主要元素,碳的质量分数小于

2.11%并含有少量

其他元素的铁碳合金。

2.杂质元素对非合金钢性能的影响:硅(提高钢的强度和硬度,降低钢的塑性

和韧性,是有益元素);锰(提高强度,降低钢的脆性,改善钢的热加工性能,是有益元素);硫[产生热脆性(金属在高温时出现脆裂的现象)];磷[产生冷脆性(钢在低温时由磷导致严重变脆的现象)]

3.非合金钢的分类:①按钢的含碳量分:低碳钢(ωc<0.25%)、中碳钢(0.25%

<ωc<0.6%)高碳钢(ωc>0.6%)②按浇筑前脱氧程度的不同分:沸腾

钢(F)、镇静钢(Z)、半镇静钢(b)、特殊镇静钢(TZ)③按钢的用途分:碳素结构钢、碳素工具钢。

4.非合金钢的牌号、性能及用途:一、碳素合金钢:Q+屈服点数值+质量等级

符号(ABCD分别表示硫磷量依次升高)+脱氧方法(Z可省略)。eg:Q235AF 表示屈服点大于235Mpa,质量为A级的沸腾碳素结构钢。二、优质碳素结构钢:用两位数字表示,表示钢中平均碳的质量分数为万分之几。eg:45钢表示平均碳的质量分数为0.45%的优质碳素钢。【08、10钢属于冷冲压钢;

15、20、25钢称为渗碳钢;30、35、40、50、55钢称为调质钢;60、65、

70、75、80、85钢称为弹簧钢】三、易切削结构钢:在同类结构钢的牌号

前冠以“Y”。四、碳素工具钢:用“T”+数字(表示钢中平均碳的质量分数为千分之几)来表示,若为高级优质碳素工具钢,则在牌号后面加“A”,eg:T12A钢表示平均碳的质量分数为1.2%的高级优质碳素工具钢。五、工程用铸造碳钢:“ZG(铸钢)”+屈服点最低值—抗拉强度最低值。eg:ZG200—400钢表示屈服点不小于200Mpa,抗拉强度不小于400Mpa的。第六章低合金钢和合金钢

1.合金钢:为改善和提高钢的性能,在非合金钢中加入各种合金元素的钢。

2.合金元素:能够改善钢的性能或使之具有某些性能,在炼钢时加入的元素。

3.合金元素与铁、碳元素的作用及对基本相的影响:①使钢的硬度、强度及耐

磨性提高②阻碍奥氏体晶粒的长大,起到细化晶粒的作用,从而提高钢的淬透性③提高回火稳定性(淬火钢在回火时强度和硬度下降缓慢的现象)

4.合金钢按合金元素含量可分为:低合金钢(ωMe<5%)、中合金钢(5%<ωMe

<10%)高合金钢(ωMe>10%)

5.低合金钢的牌号、性能及用途:一、常用低合金钢的牌号:Q+屈服点数值+

质量等级符号(A、B、C、D、E)+脱氧方法(Z、TZ可省略)。eg:Q345A 表示屈服点大于或等于345Mpa,质量为A级的低合金高强度结构钢。二、常用低合金钢(一类可焊接的低碳低合金工程结构用钢)①低合金耐候钢(在低碳非合金钢的基础上加入少量Cu、Cr等合金元素,使其在合金表面形成一层保护膜)②低合金专业用钢:分汽车用低合金钢、低合金钢筋钢、铁道用及矿用低合金钢。

6.合金钢(部分低合金钢)的牌号、性能及用途:一、合金钢的牌号:“数字

+合金元素符号+数字”。1)合金元素符号最前的数字表示含碳量:低合金钢、合金结构钢、合金弹簧钢用二位数字表示平均含碳量(以万分之几计)。

不锈耐酸钢、耐热钢等,一般用一位数字表示平均含碳量(以千分之几计);

平均含碳量≦0.08%的用“0”表示,含碳量≦0.03%的用“00”表示。合金工具钢一般ωC≥1.0%时不标出含碳量数字;若平均ωC<1.0%时,可用一位数字表示含碳量(以千分之几计)。2)紧跟合金元素符号后的数字表示合金元素含量:平均合金含量<1.5%时,牌号中仅标明元素,一般不标明含量。

当平均合金含量≥1.5%、2.5%、3.5%……时,则相应地以2、3、4……表示。

eg,GCr9表示平均含铬量为0.9%的轴承钢。Cr06表示平均含铬量为0.6%的合金工具钢。3)高级优质合金钢(含S、P较低),在牌号尾部加符号“A”。

4)为了表示钢的专门用途,在牌号头部(或尾部)附以相应用途符号。例如,滚动轴承钢前加“G”(“滚”字的汉语拼音字首)如GCr15,又如20MnK,牌号后附以符号K,则表示此合金多为矿用。

7.常用合金钢:一、合金渗碳钢:经渗碳、淬火和低温回火后,表面高硬度、

高耐磨性且心部具有足够的塑性和韧性。二、合金调质钢(在中碳钢的基础上加入合金元素经调质处理后获得良好的综合机械性能的钢。)①成分:含碳量一般在0.25%~0.5%之间,常加入的合金元素有Mn、Si、B等,主要作用是提高钢的淬透性和保证良好的强度和韧性。②用途:制造各种负荷较大的、受冲击的重要的机器零件,如齿轮等。三、合金弹簧钢(按热处理方式不同分):①热成型弹簧:大型弹簧要经热成型后进行淬火和中温回火以提高弹性极限和屈服强度。②冷成型弹簧:对于钢丝直径小于8mm的小型弹簧,经冷拔弹簧钢丝冷卷成型,成型后不再淬火,只进行低温退火、消除内应力,稳定尺寸。四、超高强度钢。五、合金铸钢。六、滚动轴承钢。七、合金工具钢:1)冷模具钢(接近室温状态下对金属进行变形加工的一种模具)。要求有高的硬度和良好的耐磨性,足够的强度和韧性,热处理变形要小。2)热模具钢(在高温下工作的模具钢如热锻模、热冲模等)。要求在高温下有高的强度及足够的耐磨性和韧性,良好的抗热疲劳性,良好的淬透性(为使截面的性能均匀)。八、高速(工具)钢的热处理特点:淬火加热温度高、回火时温度高、次数多。九、特殊性能钢,分:不锈钢和耐热钢(抗氧化钢、热强钢、耐磨钢)

第七章铸铁

1.铸铁是含碳量大于

2.11%的铁碳合金,具有优良的铸造性、良好的切削性、

耐磨,减震性、消震性是钢的10倍左右。

2.石墨化:铸铁中碳以石墨的形式析出的过程。石墨化是一种原子扩散的过程,

石墨的含碳量为100%,具有特殊的简单六方晶格,强度、硬度及韧性很低。

3.影响铸铁石墨化的因素:化学成分(碳硅促进;锰硫磷抑制)和冷却速度。

4.铸铁(铁的实质:钢基体上分布不同形状的石墨)

5.合金铸铁:抗磨铸铁(常用于制作在干摩擦及抗磨料磨损条件下工作的零

件);减磨铸铁(常用于制作在润滑条件下工作的零件,如气缸套、活塞环);

耐热铸铁、耐蚀铸铁。

第八章有色金属及其合金

1.工业纯铝:面心立方结构,无同素异构转变,分为:高纯铝,牌号有L01、

L02、L03、L04,数字越大,纯度越大;工业高纯铝,牌号有L0、L00;工业纯铝,牌号有L1~L7,数字越大,纯度越低。

2.变形铝合金可分为防锈铝合金(LF),硬铝合金(LY),超硬铝合金(LC),

锻铝合金(LD);铸造铝合金的代号有“ZL(铸铝)+三位数字”组成,牌号由“Z+基体金属的化学元素符号+合金元素符号+数字”,eg:ZAlSi12表示ωsi≈12%的铸造铝合金。

3.铝合金强化方法:固溶强化、实效(沉淀)强化、过剩相(第二相)强化、

形变强化、细化组织强化。

4.铝硅明:流动性好,铸件产生的热裂倾向小,耐腐蚀性较高,有较低的膨胀

系数,可焊性良好,常用于制造内燃机的活塞。

5.纯铜:外观呈紫红色,又称紫铜,为面心立方结构,无同素异构转变。牌号

有T1、T2、T3、T4,编号越大,纯度越低。

6.黄铜(以Zn为主加元素的铜合金),若加入Sn则称为“海军黄铜”。特殊

青铜中不含有Sn(锡元素)。

7.滑动轴承合金应具备的基本性能:足够的抗压强度和疲劳强度;有良好的减

磨性,磨合性,抗冷焊性;有一定的塑性和韧性;有良好的导热性和小的膨胀系数。常见的轴承合金有:锡基轴承合金,铅基轴承合金,铜基轴承合金,铝基轴承合金,多层轴承合金,粉末冶金减磨材料,非金属材料轴承。

第九章非金属材料

1.塑料:具有质量轻、化学稳定性好、电绝缘性好、耐磨、减震、自润滑好、

导热性差、膨胀系数大等特点。在汽车上,聚乙烯(PE)用于内部装潢,聚氯乙烯(PVC)用于外部装潢。

2.橡胶:具有优良的伸缩性,良好的储能能力和耐磨、绝缘、不透水等性能。

丁苯橡胶(代号SBR)和顺丁橡胶(代号BR)主要用于制造轮胎;氯丁橡胶(代号CR)和丁腈橡胶(代号NBR)主要用于制造输油管。

3.陶瓷材料:具有强度高、硬度大、熔点高、化学稳定性好、绝缘,无可塑性

等特点。氧化铝(以Al2O3为主要成分)陶瓷用于制作内燃机火花塞。氮化硅(以Si3N4为主要成分)用于制作精加工刀具。

4.玻璃:具有光学性能良好、化学稳定性好的特点。汽车后、侧面玻璃用钢化

玻璃,汽车挡风玻璃用夹层玻璃。

《机械工程材料与热加工》考试重点

《机械工程材料与热加工》考试重点 1.刚度是表征金属材料抵抗弹性变形的能力 2.强度是金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和破坏的能力 3.断后伸长率:σ=(L 1 -L )/L *100% 4.断面收缩率:Ψ=(A 0-A 1 )/A *100% 5.疲劳强度是指金属材料经无穷多次应力循环而不发生疲劳破坏的最大应力值。它表征材料对疲劳破坏的抗力 6.硬度可分为:布氏硬度洛氏硬度维氏硬度 7.晶体可分为:单晶体多晶体 8.金属的结晶过程是由形核和长大两个基本过程组成的 9.变质处理:在浇注前向金属熔液中加入变质剂,促使晶粒细化,以达到提高力学性能的目的 10.同素异构转变:金属在固态下,随温度改变而发生晶体结构改变的现象 11.常见铁碳合金的基本组织:铁素体奥氏体渗碳体珠光体莱氏体 12.铁碳合金分类:<1>工业纯铁(W C <0.0218%) <2>碳钢(W C =0.0218%-2.11%)碳钢又分为 1)亚共析钢(W C <0.77%) 2)共析钢(W C =0.77%) 3)过共析钢(W C >0.77%) <3>白口铸铁(W C =2.11%-6.69%) 13.退火与正火的选用:从使用性来考虑:如果对钢件的性能要求不太高,可采 用正火作为最终热处理。但如果零件较大或者形状较复杂,正火有可能使零件产生较大的残余应力或变形开裂,这时候就选择退火。对力学性能要求较高,必须进行淬火+回火最终热处理零件,从减少变形和开裂倾向性来说,预备热处理应选用退火。 14.调质处理:钢件淬火及高温回火的复合热处理工艺,称为调质处理 15.淬透性:在规定条讲下,决定淬硬深度和硬度分布的特性,称为淬透性 16.钢的淬硬性:是指在理想条件下进行淬火硬化所能达到的最高硬度的能力。 17.渗碳钢制零件,一般采用渗碳淬火+低温回火 18.变形铝合金的分类:按性能特点和用途可分为防锈铝硬铝超硬铝锻铝 19.热脆现象:在热加工时,共晶体熔化而破坏了晶粒间的结合,造成脆性断裂 的现象,称为热脆现象 20.冷脆现象:能与铜形成脆性化合物,在冷变形加工时易产生破裂的现象。 21.合金的铸造性能是指合金在在铸造生产中所表现的工艺性能。合金的铸造性 能主要包括流动性和收缩等。 22.影响合金流动性的因素:(1)浇注温度 (2)化学成分 (3)铸型条件 23.产生热应力规律是,逐渐冷却较慢的后壁或心部存在拉伸应力,冷去较快的 薄壁或表层存在压缩应力。 24.预防热应力的基本途径是尽量减少铸件各部分的温度差,均匀地冷却 25.热裂:是在凝固后期,此时温度下的金属强度较低,如果金属较大的线收缩, 受到铸型或者型芯的阻碍,机械应力超过该温度下的金属强度,便产生热裂

机械工程材料专升本试题(答案)

二、填空题(共20分,每空1 分) 1.石墨为片状的灰口铸铁称为普通灰口铸铁,石墨为团絮状的灰口铸铁称为可锻铸铁,石墨为球状的灰口铸铁称为球墨铸铁。其中球墨铸铁的韧性最高,因而可以锻造。 2. 陶瓷材料中的气相是指气孔,在烧结程中形成的,它降低了陶瓷的强度。 3.根据采用的渗碳剂的不同,将渗碳分为___固体渗碳气体渗碳_______、___三种。 4.工程中常用的特殊性能钢有___不锈钢耐热钢耐磨刚______、__________等。 6.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。 1.40钢钢锭在1000℃左右轧制,有时会发生开裂,最可能的原因是( d ) A.温度过低; B.温度过高; C.钢锭含磷量过高; D.钢锭含硫量过高 2.下列碳钢中,淬透性最高的是( c ) A.20钢; B.40钢; C.T8钢; D.T12钢 3.Ni在1Cr18Ni9Ti钢中的主要作用是( C ) A.提高淬透性; B.固溶强化; C.扩大Fe-Fe3C相图中的γ相区; D.细化晶粒; 4.W18Cr4V钢锻造后,在机械加工之前应进行( ) A.完全退火; B.球化退火; C.去应力退火; D.再结晶退火 6.下列材料中,最适合制造气轮机叶片的是A A.1Cr13钢; B.1Cr17钢; C.3Cr13钢; D.4Cr13钢 7.下列材料中,最适合制造飞机蒙皮的是( D ) A.ZAlSi12; B.2A50(旧牌号LD5); C.ZAlMg10; D.2A12(旧牌号LY12) 8.下列材料中,最适合制造盛放氢氟酸容器的是(C )A.1Cr17; B.1Cr18Ni9Ti;C.聚四氟乙烯; D.SiO2 9.下列材料中,最适合制造汽车板弹簧的是( )A.60Si2Mn; B.5CrNiMo; C.Cr12MoV; D.GCr15 10.下列材料中,最适合制造汽车火花塞绝缘体的是( A )A.Al2O3; B.聚苯乙烯; C.聚丙烯; D.饱和聚酯 11.铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化,而铁则不需冷加工,只需加热到一定温度即使晶粒细化,其原因是( C )A.铁总是存在加工硬化,而铜没有; B.铜有加工硬化现象,而铁没有; C.铁在固态下有同素异构转变;而铜没有D.铁和铜的再结晶温度不同15.马氏体组织有两种形态( B )。A.板条、树状 B.板条、针状C.树状、针状; D.索状、树状四、判断题(共10 分,每小题1 分) 3.钢的淬透性越高,产生焊接裂纹的倾向越大。( R ) 4.铝合金也可以象钢那样通过淬火明显提高其硬度。( W ) 6.可锻铸铁中的团絮状石墨是浇注球墨铸铁时石墨球化不良的结果。( W ) 7.一定加热温度下,奥氏体晶粒长大倾向小的钢称为本质细晶粒钢。( R ) 9.铝极易氧化,故铝制品的抗氧化失效能力极差。( W ) 10.弹簧钢淬火后采用中温回火是想提高钢的弹性模量。( W ) 2、答:回火的目的是:(1)降低零件脆性,消除或降低内应力;(2)获得所要求的力学性能;(3)稳定尺寸;(4)改善加工性。

机械工程材料与热处理

工程材料与热处理课程期末考查 授课学期2011 学年至2012 学年 第二学期 学院职业技术师范学院 专业机械设计制造及其自动化 学号201013201276 姓名屈定兵 任课教师李祖裕讲师 交稿日期2012年7月3日 成绩 阅读教师签名 日期

2011-2012学年第二学期工程材料与热处理 课程期末考查题目 课程代码:ZX323394 任课教师:李祖裕 一、基础知识(40分) 1. 机械工程材料的应用,主要根据材料的力学性能进行选材,以符合工程应用的条件。请叙述材料力学性能中: (1)强度指标:弹性极限、屈服强度、抗拉强度的定义和原理,并配必要的图表和计算公式进行说明; (2)塑性指标:延伸率和断面收缩率的定义,并配备必要的公式进行说明; (3)硬度指标:布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度的测试方法,以及三者之间的近似换算方法(公式),并简述各种硬度测试的应用范围。 2. 简述常见三种金属晶格的类型,并通过绘制晶胞简图,对比三种晶格类型的差异。 3. 完成下列合金材料的内容: (1)简述相,元,合金系,组织,固溶体,金属化合物的概念; (2)举例说明二元合金、三元合金的组成,简述固溶体和金属化合物的异同。 4. 下图为工业用Cu-Ni 合金相图。其中A 点为纯铜熔点,B 点为纯镍的熔点。请完成以下内容: (1)简述什么是均晶相图; (2)在两图中标示出液相区(L )、固相区(α)和固液两相区(L+α); (3)指出图(a )中的液相线和固相线。 Ni /%A 温度/℃(a) Cu-Ni合金相图(b) Cu-Ni合金冷却 时的结晶 5.绘制Pb-Sn 的合金相图,并简要介绍相图的含义。 6.描述纯铁在结晶后继续冷却至室温的过程中,所发生的晶格转变过程,简述纯铁同素异构转变现象的意义。 7.简述纯铁、钢和铸铁的区别。 8.针对铁碳二元合金,完成以下内容: (1)详细介绍铁碳合金中的相结构; (2)绘制铁碳二元合金相图(可绘制简化图);

《机械工程材料》教学大纲

《机械工程材料》教学大纲 修订单位:机械工程学院材料工程系 执笔人:吕柏林 一、课程基本信息 1.课程中文名称:机械工程材料 2.课程英文名称:Mechanical Engineering Materials 3.适用专业:机械设计制造及其自动化 4.总学时:48学时 5.总学分:3学分 二、本课程在教学计划中的地位、作用和任务 机械工程材料课程是为机械类本科生开设的必修课,本课程的主要目的是使学生通过本课程的学习,掌握金属材料,非金属材料,材料热处理以及材料选用等方面的技术基础知识.本课程的任务是结合校内金工教学实习,使学生通过工程材料的基础知识,材料处理,材料选用基础的学习,获得常用机械工程材料方面的实践应用能力,也为进一步学习毛坯成型和零件加工知识以及其它有关课程及课程设计,制造工艺方面奠定必要的基础。 三、理论教学内容与教学基本要求 (一)教学基本要求: 1.熟悉工程材料的基本性能 2.掌握金属学的基础知识,包括金属的晶体结构,结晶,塑性变形与再结晶,二元合金的结构与结晶. 3.掌握运用铁碳合金相图,等温转变曲线,分析铁碳合金的组织与性能的关系. 4.熟悉各种常规热处理工艺以及材料的表面热处理技术. 5.掌握常用工程材料(包括高分子材料,陶瓷材料)的组织,性能,应用与选用原则.(二)理论教学内容 1.绪论(2学时) 课程的目的和任务 ;教学方法和教学环节 ;学习要求与方法 2.工程材料的机械性能(2学时) 强度,刚度,硬度,弹性,塑性,冲击韧性 3.金属的晶体结构和结晶(6学时) 常见的三种晶体结构 ;金属实际结构及晶体缺陷 ;金属的同素异构转变4.金属的塑性变形与再结晶(6学时)

机械工程材料与热加工工艺-(1)

第一章 金属材料的力学性能 1. 什么是应力?什么是应变? 2. 缩颈现象在力—拉伸图上哪一点?如果没有出现缩颈现象,是否表示该试样没发生塑性变形? 3. 将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形?怎样判断它的变形性质? 4. 布氏和洛氏硬度各有什么优缺点?下列情况采用哪种硬度法来检查其硬度: 库存钢材,硬质合金刀头,锻件,台虎钳钳口。 5. 下列符号所代表的力学性能指标的名称和含义是什么: 0.21,,,,,,,,,,,.s b k E HRC HBS HBW HV σσσσδψα- 洛氏硬度的测试规范 标尺 压头 总载荷/N 适用测试材料 有效值 HRA 1200金刚石圆锥体 600 硬质合金,表面 淬火钢 70-85 HRB 1.588mm φ淬火钢球 1000 退火钢,非铁合 金 25-100 HRC 1200金刚石圆锥体 1500 一般淬火钢件 20-67 第二章 金属及合金的结构与结晶 1. 名词解释:金属键,晶体,晶格,配位数,致密度,单晶体,多晶体,晶体缺陷,相,固溶体,金属化合物,相图。 2. 简述金属的结晶过程。 3. 金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响。 4. 典型金属铸锭组织有哪几部分组成?影响金属铸锭组织的因素有哪些? 第三章 铁碳合金相图 1. 什么是同素异构转变?室温和11000C 时纯铁晶格有什么不同? 和组织名称。 4. 分析在缓慢冷却条件下,45钢和T10钢的结晶过程和室温组织。 5. 含碳量对碳钢组织与性能有哪些影响?

第四章 钢的热处理 1. 什么叫热处理?常用热处理的方法大致分为哪几类? 2. 简述钢在加热时奥氏体的形成过程,影响奥氏体晶粒长大的因素有哪些? 3. 简述过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能?影响过冷奥氏体转变的因素有哪些? 4. 在连续冷却转变中如何应用过冷奥氏体等温转变? 5. 什么叫退火?什么叫正火?两者的特点和用途有什么不同? 6. 亚共析钢的淬火为何是3(3050)c A C +-??过高或过低有什么弊端? 7. 什么叫钢的淬透性和淬硬性?影响钢的淬透性的因素有哪些? 8. 碳钢在油中淬火的后果如何?为什么合金钢可以在油中淬火? 9. 钢在淬火后为什么要回火?三种类型回火的用途有什么不同?汽车发动机缸盖螺钉应采用哪种回火?为什么? 10. 锯条,大弹簧,车床主轴,汽车变速器齿轮的最终热处理有何不同? 11. 用T12钢制造钢件,请填写工艺结构方框图中的处理工序名称: 12. 在普通热处理中,加热后进行保温的作用是什么?感应加热表面淬火是否需要保温,化学热处理的保温有何特点?为什么? 第五章 工业用钢 1. 填表 钢号 所属类别 大致含碳量(%) 性能特征 用途举例 Q235-A-F 45 T10A 16Mn 20CrMnTi 9CrSi 2. 仓库中储存了相同规格的20钢,45钢和T10圆钢,请找出一种较为简便的区分方法。、 3. 现拟制造如下产品,请选用适用的钢号: 六角螺钉,车床主轴,钳工錾子,液化石油气罐,活扳手,脸盆,自行车弹簧,钢锉,铣刀,门窗合页。

机械工程材料试题及答案资料讲解

机械工程材料试题及答案 一、判断题 1、合金渗碳钢经最终热处理后的组织全部是回火马氏体。(×) 2、热加工与冷加工的主要区别在于是否有加工强化现象产生。(×) 3、铸铁是含碳量小于2.11%的铁碳合金。(×) 4、二元共晶相图是指合金两组元在液态和固态均能无限互溶所构成的相图。(×) 5、感应加热表面淬火一般只改变钢件表面层的组织,而不改变心部组织。(√) 6、一个合金的室温组织为α+β11 +(α+β),则它由三相组成。(×) 7、将金属加热到再结晶温度以上时,金属将发生回复、再结晶及晶粒长大等变化。(√) 8、金属在塑性变形后产生的纤维组织能使金属具有各向异性。(√) 9、碳钢的塑性和强度都随着含碳量的增加而降低。(×) 10、金属的再结晶转变,也要经历形核与晶核长大的过程。(√) 四、选择填空(20分) 1、合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是(d) (a)均强烈阻止奥氏体晶粒长大(b)均强烈促进奥氏体晶粒长大 (c)无影响(d)上述说法都不全面 2、适合制造渗碳零件的钢有(c)。 (a)16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A (b)45、40Cr、65Mn、T12 (c)15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi 3、要制造直径16mm的螺栓,要求整个截面上具有良好的综合机械性能,应选用(c ) (a)45钢经正火处理(b)60Si2Mn经淬火和中温回火(c)40Cr钢经调质处理 4、制造手用锯条应当选用(a ) (a)T12钢经淬火和低温回火(b)Cr12Mo钢经淬火和低温回火(c)65钢淬火后中温回火 5、高速钢的红硬性取决于(b ) (a)马氏体的多少(b)淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量(c)钢中的碳含量 6、汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性,中心有良好的强韧性,应选用(c ) (a)60钢渗碳淬火后低温回火(b)40Cr淬火后高温回火(c)20CrMnTi渗碳淬火后低温回火7、65、65Mn、50CrV等属于哪类钢,其热处理特点是(c ) (a)工具钢,淬火+低温回火(b)轴承钢,渗碳+淬火+低温回火(c)弹簧钢,淬火+中温回火8、二次硬化属于(d) (a)固溶强化(b)细晶强化(c)位错强化(d)第二相强化 9、1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢,进行固溶处理的目的是(b) (a)获得单一的马氏体组织,提高硬度和耐磨性 (b)获得单一的奥氏体组织,提高抗腐蚀性,防止晶间腐蚀(c)降低硬度,便于切削加工10、推土机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击,应选择用(b ) (a)20Cr渗碳淬火后低温回火(b)ZGMn13—3经水韧处理(c)W18Cr4V淬火后低温回火 11、位错是一种。(①) ①线缺陷②点缺陷③面缺陷 12、纯铁在850℃时为晶格。(①) ①体心立方②面心立方③密排六方

机械工程材料试题及答案二

机械工程材料试卷二一、名词解释:(10分) 1、固溶强化; 2、加工硬化; 2、合金强化; 4、热处理; 5、细晶强化; 二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法(30分)

三、分析(20分) 车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58,其余地方为HRC20—25,其加工路线为: 下料锻造正火机加工调质机加工(精) 轴颈表面淬火低温回火磨加工 指出:1、主轴应用的材料 2、正火的目的和大致热处理工艺 3、调质目的和大致热处理工艺 4、表面淬火目的 5.低温回火目的和轴颈表面和心部组织。 四、选择(20分) 1.合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是(d) (a)均强烈阻止奥氏体晶粒长大(b)均强烈促进奥氏体晶粒长大 (c)无影响(d)上述说法都不全面 2.适合制造渗碳零件的钢有(c)。 (a)16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A (b)45、40Cr、65Mn、T12 (c)15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi 3.要制造直径16mm的螺栓,要求整个截面上具有良好的综合机械性能,应选用(c )(a)45钢经正火处理(b)60Si2Mn经淬火和中温回火(c)40Cr钢经调质处理 4.制造手用锯条应当选用(a ) (a)T12钢经淬火和低温回火(b)Cr12Mo钢经淬火和低温回火(c)65钢淬火后中温回火 5.高速钢的红硬性取决于(b ) (a)马氏体的多少(b)淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量(c)钢中的碳含量6.汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性,中心有良好的强韧性,应选用(c )(a)60钢渗碳淬火后低温回火(b)40Cr淬火后高温回火(c)20CrMnTi渗碳淬火后低温回火 7.65、65Mn、50CrV等属于哪类钢,其热处理特点是(c ) (a)工具钢,淬火+低温回火(b)轴承钢,渗碳+淬火+低温回火(c)弹簧钢,淬火+中温回火 8. 二次硬化属于(d) (a)固溶强化(b)细晶强化(c)位错强化(d)第二相强化 9. 1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢,进行固溶处理的目的是(b) (a)获得单一的马氏体组织,提高硬度和耐磨性 (b)获得单一的奥氏体组织,提高抗腐蚀性,防止晶间腐蚀(c)降低硬度,便于切削加工 10.推土机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击,应选择用(b ) (a)20Cr渗碳淬火后低温回火(b)ZGMn13—3经水韧处理(c)W18Cr4V淬火后低温回火

(新)机械基础课程教学大纲

《机械基础》课程教学大纲 课程编号 适用专业:机械类专业 学时:128(讲课114:,实验:14)学分:7 执笔者:曾德江编写日期:2004年4月 一、课程的性质和任务 机械基础是机械类各专业的一门重要的专业基础课,为进一步学习专业课程和新的科学技术做准备。 本课程的任务是:使学生掌握常用机械工程材料的性能、用途及选择,初步掌握机械零件毛坯的基础知识;初步掌握分析解决工程实际中简单力学问题的方法;初步掌握对杆件进行强度个刚度计算的方法,并具有一定似的实验能力;掌握常用机构和通用机械零件的基本知识,初步具有分析、选用和设计机械零件及简单机械传动装置的能力。为学习专业课和新的科学技术打好基础,为解决生产实际问题和技术改造工作打好基础。 二、课程内容和要求 模块一机械工程材料(17学时) 第一单元绪论(1学时) 介绍与本课程相关的基本概念,本课程研究的主要内容及新技术的应用。 掌握与本课程相关的基本概念。 第二单元金属材料与热处理基础(10学时) 介绍金属材料的性能、金属学基础、钢的热处理的基本知识。 理解金属材料的性能、金属学相关的基本概念、基本知识,了解铁碳合金状态图的应用,掌握金属材料常用的热处理方法和适用范围。 第三单元钢铁材料(4学时) 介绍工业用钢、工程铸铁的分类、特点及牌号表示。 了解工业用钢、工程铸铁的分类、特点,掌握工业用钢、工程铸铁的牌号表示。 第四单元非铁金属与粉末冶金金属材料(2学时) 介绍非铁金属与粉末冶金金属材料的分类及牌号表示。 了解非铁金属与粉末冶金金属材料的分类、特点及应用。 模块二静力学(16学时) 第五单元静力学基础(5学时) 介绍静力学的基本概念,静力学公理,约束、约束反力与受力图。 掌握静力学的基本概念、基本公理及物体的受力分析与受力图的绘制。

机械工程材料及热加工工艺试题及答案

一、名词解释: 1、固溶强化:固溶体溶入溶质后强度、硬度提高,塑性韧性下降现象。 2、加工硬化:金属塑性变形后,强度硬度提高的现象。 2、合金强化:在钢液中有选择地加入合金元素,提高材料强度和硬度 4、热处理:钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。5、细晶强化:晶粒尺寸通过细化处理,使得金属强度提高的方法。 二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法 三、(20分)车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58,其余地方为HRC20—25,其加工路线为:

下料锻造正火机加工调质机加工(精) 轴颈表面淬火低温回火磨加工 指出:1、主轴应用的材料:45钢 2、正火的目的和大致热处理工艺细化晶粒,消除应力;加热到Ac3+50℃保温一段时间空冷 3、调质目的和大致热处理工艺强度硬度塑性韧性达到良好配合淬火+高温回火 4、表面淬火目的提高轴颈表面硬度 5.低温回火目的和轴颈表面和心部组织。去除表面淬火热应力,表面M+A’心部S回 四、选择填空(20分) 1.合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是(d) (a)均强烈阻止奥氏体晶粒长大(b)均强烈促进奥氏体晶粒长大 (c)无影响(d)上述说法都不全面 2.适合制造渗碳零件的钢有(c)。 (a)16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A (b)45、40Cr、65Mn、T12 (c)15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi 3.要制造直径16mm的螺栓,要求整个截面上具有良好的综合机械性能,应选用(c )(a)45钢经正火处理(b)60Si2Mn经淬火和中温回火(c)40Cr钢经调质处理 4.制造手用锯条应当选用(a ) (a)T12钢经淬火和低温回火(b)Cr12Mo钢经淬火和低温回火(c)65钢淬火后中温回火 5.高速钢的红硬性取决于(b ) (a)马氏体的多少(b)淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量(c)钢中的碳含量6.汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性,中心有良好的强韧性,应选用(c )(a)60钢渗碳淬火后低温回火(b)40Cr淬火后高温回火(c)20CrMnTi渗碳淬火后低温回火 7.65、65Mn、50CrV等属于哪类钢,其热处理特点是(c ) (a)工具钢,淬火+低温回火(b)轴承钢,渗碳+淬火+低温回火(c)弹簧钢,淬火+中温回火 8. 二次硬化属于(d) (a)固溶强化(b)细晶强化(c)位错强化(d)第二相强化 9. 1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢,进行固溶处理的目的是(b) (a)获得单一的马氏体组织,提高硬度和耐磨性

机械工程材料_习题集答案07013资料讲解

20120712习题解答兰州 第1章材料的性能 」、选择题 1. 表示金属材料屈服强度的符号是(B) A. d B. d s C. d b D. d -1 2. 表示金属材料弹性极限的符号是(A) A. de B. d s C. d b D. d -1 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.HS 4. 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. 金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗(变形)或(破坏)的能力。 2. 金属塑性的指标主要有(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。 2. 用布氏硬度测量硬度时,压头为硬质合金球,用符号HBW表示。 L 金属材料的机械性能可以理解为金属材料的失效抗力。 四、改正题 L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。 2. 渗碳件经淬火处理后用硬度计测量表层硬度。 3. 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。 4. 衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。 5. 冲击韧性是指金属材料在载荷作用下抵抗破坏的能力。 五、简答题 将冲击载荷改成交变载荷将HB改成HR 将疲劳强度改成冲击韧性将冲击韧性改成断面收缩率将载荷改成冲击载荷 1. 说明下列机械性能指标符合所表示的意思:d d s:屈服强度 HRC洛氏硬度(压头为金刚石圆锥) d b:抗拉强度 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 2. 每个面心立方晶胞中包含有(C)个原子 3. 属于面心立方晶格的金属有(C) 4. 属于体心立方晶格的金属有(B) s、d 0.2、HRC d -1、d b、3 5、HBS d 0.2 :条件屈服强度 d -1 :疲劳极限 d 5:l =5d时的伸长率(I =5.65 s1/2) A. 1 B.2 C.3 D.4 A.1 B.2 C.3 D.4 A. a -Fe,铜 B. a -Fe,钒 C. Y -Fe,铜 D. 丫-Fe,钒 A. a -Fe,铝 B. a -Fe,铬 C. 丫-Fe,铝 D. 丫-Fe,铬A. 间隙原子B.位错C.晶界D.缩孔

机械工程材料基础知识大全

《机械工程材料》 基础篇 一:填空 1. 绝大多数金属具有体心立方、面心立方、和密排立方三种类型,α-Fe是体心立方类型,其实际原子数为 2 。 2.晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、和面缺陷。 3.固溶体按溶质原子在晶格位置分为置换固溶体、间隙固溶体。 4.铸造时常选用接近共晶成分(接近共晶成分、单相固溶体)的合金。5.金属的塑性变形对金属的组织与性能的影响晶粒沿变形方向拉长,性能趋于各向异性、晶粒破碎,位错密度增加,产生加工硬化、织构现象的产生。6.金属磨损的方式有粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损。 7.金属铸件否(能、否)通过再结晶退火来细化晶粒。 8.疲劳断裂的特点有应力低于抗拉极限也会脆断、断口呈粗糙带和光滑带、塑性很好的材料也会脆断。 9.钢中含硫量过高的最大危害是造成热脆。 10.珠光体类型的组织有粗珠光体、索氏体、屈氏体。 11.正火和退火的主要区别是退火获得平衡组织;正火获得珠光体组织。 12. 淬火发生变形和开裂的原因是淬火后造成很大的热应力和组织应力。 13. 甲、乙两厂生产同一批零件,材料均选用45钢,甲厂采用正火,乙厂采用调质,都达到硬度要求。甲、乙两厂产品的组织各是铁素体+珠光体、回火索氏体。 14.40Cr,GCr15,20CrMo,60Si2Mn中适合制造轴类零件的钢为 40Cr 。15.常见的普通热处理有退火、正火、淬火、回火。 16.用T12钢制造车刀,在切削加工前进行的预备热处理为正火、 球化退火。 17.量具钢加工工艺中,在切削加工之后淬火处理之前可能的热处理工序为调质(退火、调质、回火)。 18.耐磨钢的耐磨原理是加工硬化。 19.灰口铸铁铸件薄壁处出现白口组织,造成切削加工困难采取的热处理措施为高温退火。 20、材料选择的三原则一般原则,工艺性原则,经济性原则。 21.纯铁的多晶型转变是α-Fe→γ-Fe→δ-Fe 。 22.面心立方晶胞中实际原子数为 4 。 23.在立方晶格中,如果晶面指数和晶向指数的数值相同时,那么该晶面与晶向间存在着晶面与晶向相互垂直关系。 24.过冷度与冷却速度的关系为冷却速度越大过冷度越大。 25.固溶体按溶质原子在晶格中位置可分为间隙固溶体、置换固溶体。26.金属单晶体滑移的特点是滑移只能在切应力下发生、滑移总是沿原子密度最大的晶面和晶向进行、滑移时必伴随着晶体向外力方向转动。 27.热加工对金属组织和性能的影响有消除金属铸态组织的缺陷、改变内部夹杂物的形态与分布。

机械工程材料与热处理A试卷

成都工业学院 2013-2014学年第一学期考试试卷 1、满分100分。要求卷面整洁、字迹工整、无错别字。 2、考试必须将姓名、班级、学号完整、准确、清楚地填写在试卷规定地方,否则视为废卷。 3、考试必须在签到单上签到,若出现遗漏,后果自负。 4、答案请全部填写在试卷上,否则不给分。 试题 一、填空题 (每空0.5分,共35分) 1. 在静载荷作用下,金属抵抗塑性变形或断裂的能力称为(强度);其常用指标的名称及符号分别是(弹性极限)符号()、(屈服强度)符号()、(抗拉强度)符号()。 2. 金属常见的晶体结构有(体心立方)、(面心立方)和(密排六方)等三种;其中,(面心立方)结构的金属塑性最好,(体心立方)结构的金属塑性次之,(密排六方)结构的金属塑性最差。合金的基本相结构分别是(固溶体)和(金属化合物);工程用合金主要是以(固溶体)为基体,在基体中分布有(金属化合物)。 3. 金属结晶的过程是(形核)和(长大)的过程。金属结晶后的晶粒愈细小,其(硬度)愈高,且(塑性)和(韧性)也愈好。 4. 钢的热处理是指将钢在固态下经过(加热)、(保温)和(冷却),以获得所需(组织)和(性能)的工艺方法。通过适当的热处理,能显著提高钢的(力学性能),以满足零件的使用要求;能改善钢的(加工工艺),以提高生产率和加工质量;能消除钢在加工过程中产生的(内应力),以稳定零件的形状和尺寸。按其原理不同分为(一般)热处理、(表面)处理和(其他)处理等三大类。 5. 淬火是指将钢加热至(奥氏体)状态,然后以大于(临界冷却速度)的冷却速度快冷至室温以获得高硬度(马氏体)组织的热处理工艺。回火是指将淬火钢在(A1)温度以下重新加热、保温和冷却的热处理工艺。根据回火温度范围不同,回火分为(低温)回火、(中温)回火和(高温)回火等三种;其中,淬火和(高温)回火的复合热处理称为调质。 6. 根据形态不同,马氏体分为(板条状)和(针状)两种;其中,(针状)硬度高而塑性差。

机械工程材料基本知识

机械工程材料基本知识 1.1 金属材料的力学性能 任何机械零件或工具,在使用过程中,往往要受到各种形式外力的作用。如起重机上的钢索,受到悬吊物拉力的作用;柴油机上的连杆,在传递动力时,不仅受到拉力的作用,而且还受到冲击力的作用;轴类零件要受到弯矩、扭力的作用等等。这就要求金属材料必须具有一种承受机械荷而不超过许可变形或不破坏的能力。这种能力就是材料的力学性能。金属表现来的诸如弹性、强度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料材料在外力作用下表现出力学性能的指标。 1.1.1强度 强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。强度指标一般用单位面积所承受的载荷即力表示,符号为c,单位为MPa 工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。屈服强度是指金属材料在外力作用下,产生屈服现象时的应力,或开始出现塑性变形时的最低应力值,用③ 表示。抗拉强度是指金属材料在拉力的作用下,被拉断前所能承受的最大应力值,用c表示。 对于大多数机械零件,工作时不允许产生塑性变形,所以屈服强度是零件强度设计的依据;对于因断裂而失效的零件,而用抗拉强度作为其强度设计的依据。 1.1.2塑性 塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。 工程中常用的塑性指标有伸长率和断面收缩率。伸长率指试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分率,用符号S表示。断面收缩率指试样拉断后,断面缩小的面积与原来截面积之比,用表示。 伸长率和断面收缩率越大,其塑性越好;反之,塑性越差。良好的塑性是金属材料进行压力加工的必要条件,也是保证机械零件工作安全,不发生突然脆断的必要条件。 1.1.3 硬度 硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力。硬度的测试方法很多,生产

机械工程材料总复习资料全

机械工程材料复习 第一部分 基本知识 一、概述 ⒈目的 掌握常用工程材料的种类、成分、组织、性能和改性方法的基本知识(性能和改性方法是重点)。 具备根据零件的服役条件合理选择和使用材料; 具备正确制定热处理工艺方法和妥善安排工艺路线的能力。 ⒉复习方法 以“材料的化学成分→加工工艺→组织、结构→性能→应用” 之间的关系为主线,掌握材料性能和改性的方法,指导复习。 二、材料结构与性能: ⒈材料的性能: ①使用性能:机械性能(刚度、弹性、强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性); ②工艺性能:热处理性能、铸造性能、锻造性能、机械加工性能等。 ⒉材料的晶体结构的性能:纯金属、实际金属、合金的结构(第二章); 纯金属:体心立方(e F -α)、面心立方(e F -γ),各向异性、强度、硬度低;塑性、韧性高 实际金属:晶体缺陷(点:间隙、空位、置换;线:位错;面:晶界、压晶界)→各向同性;强度、硬度增高;塑性、韧性降低。 合金:多组元、固溶体与化合物。力学性能优于纯金属。 单相合金组织:合金在固态下由一个固相组成;纯铁由单相铁素体组成。 多相合金组织:由两个以上固相组成的合金。

多相合金组织性能:较单相组织合金有更高的综合机械性能,工程实际中多采用多相组织的合金。 ⒊材料的组织结构与性能 ⑴。结晶组织与性能:F、P、A、Fe3C、Ld; 1)平衡结晶组织 平衡组织:在平衡凝固下,通过液体部的扩散、固体部的扩散以及液固二相之间的扩散使使各个晶粒部的成分均匀,并一直保留到室温。

2)成分、组织对性能的影响 ①硬度(HBS):随C ﹪↑,硬度呈直线增加, HBS 值主要取决于组成相C F e3的相对量。 ②抗拉强度(b σ):C ﹪<0.9%围,先增加,C ﹪>0.9~1.0%后,b σ值显著下降。 ③钢的塑性(δ ?)、韧性(k a ):随着C ﹪↑,呈非直线形下降。 3)硬而脆的化合物对性能的影响: 第二相强化:硬而脆的化合物, 若化合物呈网状分布:则使强度、塑性下降; 若化合物呈球状、粒状(球墨铸铁):降低应力集中程度及对固溶体基体的割裂作用,使韧性及切削加工性提高; 呈弥散分布于基体上:则阻碍位错的移动及阻碍晶粒加热时的长大,使强度、硬度增加,而塑性、韧性仅略有下降或不降即弥散强化; 呈层片状分布于基体上:则使强度、硬度提高,而塑性、韧性有所下降。

机械工程材料总结

机械工程材料总结 通过这一学期的学习,对各种材料也有了了解,比如说,在机械工程材料中,金属材料最重要的。掌握了常用机械工程材料的性能与应用,具有选择常用机械工程材料和改变材料性能的方法。了解了与本课程有关的新材料,新技术,新工艺及其发展概况。 材料是人类生产和生活的物质基础。人类社会发展的历史表明,生产技术的进步和生活水平的提高与新材料的应用息息相关。每一种新材料的发明和应用,都使社会生产和生活发生重大的变化,并有力地推动着人类文明的进步。例如,合成纤维的研制成功改变了化学、纺织工业的面貌,人类的衣着发生重大变化;超高温合金的发明加速了航空航天技术的发展;超纯半导体材料的出现使超大规模集成电路技术日新月异,促进了计算机工业的高速发展;光导纤维的开发使通信技术产生了重大变革;高硬度、高强度等新材料的应用使机械产品的结构和制造工艺发生了重大变化。因此,历史学家常以石器时代、铜器时代、铁器时代划分历史发展的各个阶段,而现在人类已跨进人工合成材料的新时代。 学完了整册书,对本书有了深刻了解。通过对第一章的力学性能的学习,了解了要正确,合理地使用金属材料,必须了解其性能。金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。使用性能是指金属材料在各种加工进程中所表现出来的性能,主要有力学性

能、物理性能和化学性能。在机械行业中选用材料时,一般以力学性能为主要依据。在第二章的学习中,了解了金属的晶体结构和结晶,固体材料按内部原子聚集状态不同,分为晶体和非晶体两大类。固态金属基本上都是晶体物质。材料的性能主要取决于其内部结构。因此,研究纯金属与合金的内部结构,对了解和掌握金属的性能是非常重要的。 在深入的了解中我又学到了金属不但能结晶,而且还能再结晶。为了获得预期组织结构与性能,我们通常采用热处理来实现这一方法。热处理是提高金属使用性能和改善工艺性能的重要加工工艺方法,因此,在机械制造中绝大多数的零件都要进行热处理。一般应用以下方面:1.作为最终热处理,正火可以细化晶粒,使组织均匀化,使珠光体含量增多并细化,从而提高钢的强度、硬度和韧性。对于普通结构钢零件,力学性能要求不是很高时,可以正火作为最终热处理。2.作为预先热处理,截面较大的合金结构钢件,在淬火或调质处理前长行正火,以清除魏氏组织或带状组织,并获得细小而均匀的组织,对于过共析钢可减少二次渗碳体量,并使其不形成连续网状,为球化退火作组织准备。3.改善切削加工性能,低碳钢或低碳钢退火后硬度太低,不便于切削加工。正火可提高其硬度,改善其切削加工性能。 实践证明,生产中往往会由于选材不当或热处理不妥,使机械零件的使用性能不能达到规定的技术要求,从而导致零件在使用中因发生过量变形,过早磨损或断裂等而早期失效。所以,在

机械工程材料与热加工工艺-(1)

机械工程材料与热加工工艺 -⑴ 第一章金属材料的力学性能 1.什么是应力?什么是应变? 2.缩颈现象在力一拉伸图上哪一点?如果没有出现缩颈现象,是否表示该试样 没发生塑性变形? 3.将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形?怎样判断它的变形性质? 4.布氏和洛氏硬度各有什么优缺点?下列情况采用哪种硬度法来检查其硬度: 库存钢材,硬质合金刀头,锻件,台虎钳钳口。 5.下列符号所代表的力学性能指标的名称和含义是什么: E, 6,6,6.2,二」,、,'一,:k,HRC, HBS,HBW ,HV . 洛氏硬度的测试规范 标尺压头 总载荷 / N 适用测 试材料 有效值 HRA 1200金刚石 圆锥体 600 硬质合 金,表面 淬火钢 70-85

HRB?1.588mm 淬火 钢球1000 退火钢, 非铁合金25-100 HRC 120°金刚石 圆锥体 1500 般淬 火钢件 20-67第二章金属及合金的结构与结晶 1.名词解释:金属键,晶体,晶格,配位数,致密度,单晶体,多晶体,晶体 缺陷,相,固溶体,金属化合物,相图。 2.简述金属的结晶过程。 3.金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响。 4.典型金属铸锭组织有哪几部分组成?影响金属铸锭组织的因素有哪些?

第三章铁碳合金相图 1.什么是同素异构转变?室温和110C°C时纯铁晶格有什么不同? 填表: 3■试绘简化的铁碳合金状态图中钢的部分,标出各特性点的符号,填写各区相和组织名称。 4.分析在缓慢冷却条件下,45钢和T10钢的结晶过程和室温组织。 5.含碳量对碳钢组织与性能有哪些影响? 第四章钢的热处理 1.什么叫热处理?常用热处理的方法大致分为哪几类? 2.简述钢在加热时奥氏体的形成过程,影响奥氏体晶粒长大的因素有哪些? 3.简述过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能?影响过冷奥氏体转变的因素 有哪些? 4.在连续冷却转变中如何应用过冷奥氏体等温转变? 5.什么叫退火?什么叫正火?两者的特点和用途有什么不同? 6.亚共析钢的淬火为何是A c「(30 -50 C) ?过高或过低有什么弊端? 7.什么叫钢的淬透性和淬硬性?影响钢的淬透性的因素有哪些? &碳钢在油中淬火的后果如何?为什么合金钢可以在油中淬火? 9.钢在淬火后为什么要回火?三种类型回火的用途有什么不同?汽车发动机

机械工程材料基础复习+答案

机械工程材料基础复习题 一、填空题 1.绝大多数金属的晶体结构都属于( 体心立方)、( 面心立方)和( 密排六方)三种典型的紧密结构. 2.液太金属结晶时,过冷度的大小与其冷却速度有关,冷却速度越大,金属的实际结晶温度越( 低),此时,过冷度越( 大). 3.( 滑移)和( 孪生)是金属塑变形的两种基本方式. 4.形变硬化是一种非常重要的强化手段,特别是对那些不能用( 热处理)方法来进行强化的材料.通过金属的(塑性变形)可使其( 强度)、( 硬度)显著提高. 5.球化退火是使钢中( 渗碳体)球状化的退火工艺,主要用于( 共析)和( 过共析)钢,其目的在于( 降低硬度),改善( 切削加工)性能,并可为后面的( 淬火)工序作准备. 6、大小不变或变化很慢的载荷称为静载荷,在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷称为冲击载荷,大小和方向随时间发生周期性变化的载荷称为交变载荷。 7、变形一般分为弹性变形和塑性变形两种。不能随载荷的去除而消失的变形称为塑性变形。 8、填出下列力学性能指标的符号:屈服点σs ,抗拉强度σ b ,洛氏硬度C标尺HRC,伸长率δ,断面收缩率φ,冲击韧度A k,疲劳极限σ-1。 9、渗碳零件必须采用低碳钢或低碳合金钢材料。 10、铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金。根据铸铁中石墨的存在形状不同,铸铁可分为灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁等。 11、灰铸铁中,由于石墨的存在降低了铸铁的力学性能,但使铸铁获得了良好的铸造性、切削加工性、耐磨性、减 震性及低的缺口敏感性。 12、高分子材料是( 以高分子化合物为主要组分的材料) 其合成方法有( 加聚)和( 缩聚) 两种,按应用可分为( 塑料)、 ( 橡胶)、( 纤维)、( 胶粘剂)、( 涂料)。 13、大分子链的几何形状为( 线型)、( 支链型)、( 体型),热塑性塑料主要是( 线型)、分子链.热固性塑料主要是( 体型) 分子链. 14、陶瓷材料分( 玻璃)、( 陶瓷)和( 玻璃陶瓷)三类,其生产过程包括( 原料的制备)、( 坯料的成形)、( 制品的烧结) 三大步骤. 15、可制备高温陶瓷的化合物是( 氧化物)、( 碳化物)、( 氮化物)、( 硼化物)和( 硅化物),它们的作用键主要是( 共价 键)和( 离子键). 16、YT30是(钨钴钛类合金)、其成份由( WC )、( TiC )、( CO )组成,可用于制作( 刀具刃部). 17、木材是由( 纤维素)和( 木质素)组成,灰口铸铁是由( 钢基体)和( 石墨)组成的. 18、纤维增强复合材料中,性能比较好的纤维主要是( 玻璃纤维)、( 碳纤维)、( 硼纤维)和( 碳化硅纤维). 19、玻璃钢是( 树脂)和( 玻璃纤维)的复合材料,钨钴硬质合金是( WC )和( CO )的复合材料. 20、超导体在临界温度T C以上,具有完全的( 导电性)和( 抗磁性). 二、判断题 (√)1、在相同的回火温度下,合金钢比同样含碳量的碳素钢具有更高的硬度 (×)2、低合金钢是指含碳量低于0.25%的合金钢。 (×)3、3Cr2W8V钢的平均含碳量为0.3%,所以它是合金结构钢。

机械工程材料课后习题参考答案

机械工程材料 思考题参考答案 第一章金属的晶体结构与结晶 1.解释下列名词 点缺陷,线缺陷,面缺陷,亚晶粒,亚晶界,刃型位错,单晶体,多晶体, 过冷度,自发形核,非自发形核,变质处理,变质剂。 答:点缺陷:原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小,主要指空位间隙原子、置换原子等。 线缺陷:原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大,而在其余两个方向上的尺寸很小。如位错。 面缺陷:原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大,而另一方向上的尺寸很小。如晶界和亚晶界。 亚晶粒:在多晶体的每一个晶粒内,晶格位向也并非完全一致,而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块,它们相互镶嵌而成晶粒,称亚晶粒。 亚晶界:两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。 刃型位错:位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。 滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。如果相对滑移的结果上半部 分多出一半原子面,多余半原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃 口,故称“刃型位错”。 单晶体:如果一块晶体,其内部的晶格位向完全一致,则称这块晶体为单晶体。 多晶体:由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。

过冷度:实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。 自发形核:在一定条件下,从液态金属中直接产生,原子呈规则排列的结晶核心。 非自发形核:是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。 变质处理:在液态金属结晶前,特意加入某些难熔固态颗粒,造成大量可以成为非自发晶核的固态质点,使结晶时的晶核数目大大增加,从而提高了形核率, 细化晶粒,这种处理方法即为变质处理。 变质剂:在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。 2.常见的金属晶体结构有哪几种?α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构? 答:常见金属晶体结构:体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格; α-Fe、Cr、V属于体心立方晶格; γ-Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格; Mg、Zn属于密排六方晶格; 3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题? 答:用来说明晶体中原子排列的紧密程度。晶体中配位数和致密度越大,则晶体中原子排列越紧密。 4.晶面指数和晶向指数有什么不同? 答:晶向是指晶格中各种原子列的位向,用晶向指数来表示,形式为[] uvw;晶面是指晶格中不同方位上的原子面,用晶面指数来表示,形式为() hkl。 5.实际晶体中的点缺陷,线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响? 答:如果金属中无晶体缺陷时,通过理论计算具有极高的强度,随着晶体中缺陷的增加,金属的强度迅速下降,当缺陷增加到一定值后,金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。因此,无论点缺陷,线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变,从而使晶体强度增

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