《工程材料》辅导资料(三)

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《工程材料与热处理》(适用中职生源)

《工程材料与热处理》课程标准课程名称：工程材料与热处理课程性质：专业基础课学分：3.5计划学时：60适用专业：机械设计与制造1.前言1.1课程性质工程材料与热处理机制专业学生必修的一门专业基础课。

是一门应用性和综合性很强的课程，使学生通过理论教学，获得常用机械工程材料、金属热加工和热处理的基本知识，为学习后续课程及形成综合职业能力打下必要的基础。

1.2设计思路本课程根据机械行业技术专业发展需要和完成职业岗位实际工作任务所需要的知识、能力、素质要求选择课程内容，从“任务与职业能力”分析出发，设定职业能力培养目标。

通过绪论\金属材料力学性能、纯金属与合金的晶体结构与结晶、铁碳合金相图、钢的热处理、常用钢材及选用、铸铁、非铁金属材料、非金属材料、铸造成型工艺、锻压成形工艺、焊接成形工艺、机械零件的毛坯成形综合选材等十三个任务的学习，让学生在了解金属材料特性，各毛培成形工艺过程的基础上，初步形成合理选择零件材料及毛坯加工成形方法的能力，培养学生解决实际问题的能力。

在课程实施过程中，充分利用课程特征，加大学生工程体验的教学设计，激发学生的主体意识和学习兴趣。

2.课程目标2.1总体目标学习并掌握常用材料特性和用途、掌握常用材料的热处理方法与作用和用途，使学生能合理选择材料和进行合理的热处理，从而培养适合专业发展需要的专门人才。

2.2具体目标2.2.1能力目标：1.具有根据零件的使用要求选择零件材料的能力；2.初步具有选择钢材热处理方法的能力；3.初步具有选择零件毛坯成形方法的能力。

2.2.2知识目标：1.以铁碳合金的成分组织温度性能为主线，了解四者的相互关系和变化规律的基础知识，初步具有根据零件的使用要求选择零件材料的能力;2.了解钢材在实际加热和冷却时内部组织的变化及其对钢材性能的影响，了解各种热处理方法的目的、工艺和应用，初步具有选择钢材热处理方法的能力；3.了解毛坯的成形方法和基本工艺过程，初步具有选择零件毛坯成形方法的能力。

工程材料教案

许昌职业技术学院教案系别：机电工程系学期：2009----2010学年第一学期教研室：机械教研室课程名称：工程材料授课专业：授课班级：教师姓名：宋也黎二00九年九月七日课程说明及教学计划一．课程的性质和任务工程材料与热加工基础是机械类、近机械类各专业学生必修的一门技术基础课。

本课程的任务是:l）工程材料的性能：以力学性能为主，还要考虑物理性能、化学性能及工艺性能；2）金属学基本理论：使学生获得有关工程材料的基本理论和基本知识；常用工程材料成分－组织－性能－应用之间关系的一般规律3）热处理方面：掌握钢的热处理基本原理和工艺，掌握热处理各种工艺方法的目的，以便正确选用热处理工艺方法，合理安排工艺路线。

4）常用工程材料：掌握常用的工业用钢、铸铁、非铁金属及其合金的成分、组织、性能和用途；了解工程塑料、橡胶、陶瓷、复合材料等常用非金属材料的分类、性能和用途，以便合理选用工程材料。

5）热加工基础：掌握铸造、锻压和焊接的特点及应用范围，掌握金属的铸造性能、锻造性能和焊接性能；能初步分析各种热加工零件的结构工艺性，具有初步选择零件毛坯的能力。

6）零件材料与毛坯的选择：熟悉常用工程材料的生产工艺过程，正确选择零件的材料、毛坯，并初步安排热处理在工艺过程中的位置。

合理选用工程材料的初步能力。

二．教学方法本课程内容主要是建立在实验观察和工业实践基础之上,以实质性和规律性的描述为主,涉及面较宽。

l）着重理解教学内容,尽量避免死记硬背。

2）配合实验及多媒体信息,帮助和加深理解教学内容。

3）利用网络交流教学信息,如查阅资料、习题解答等。

课程教学形式包括理论教学、实验教学、课堂讨论、自学、辅导等方式，其中理论教学以CAI为手段主要讲授重点和难点。

三、教学计划绪论 1学时第一章金属材料的性能（5学时）教学内容第一节力学性能有关概念、强度（1学时）第二节塑性、硬度（2学时）第三节韧性与疲劳、金属工艺性（2学时）第二章材料的结构（2学时）第一节纯金属的结构与结晶（1学时）第二节实际金属的晶体结构（1学时）第三章材料的凝固（2学时）第一节基本概念、（1学时）第二节结晶原理（1学时）第四章塑性变形与再结晶（2学时）第一节塑性变形对金属组织和性能的变化（1学时）第二节冷塑性变形在加热时的变化、热变形加工（1学时）第五章铁碳合金相图（8学时）第一节合金的晶体结构（2学时）第二节二元合金相图（2学时）第三节铁碳合金相图、分析（2学时）第四节典型成分的结晶、铁碳相图应用（2学时）第六章钢的热处理（8学时）第一节钢在加热、冷却时的转变（2学时）第二节退火、正火、淬火（2学时）第三节回火、表面与化学热处理（2学时）第四节质量分析、工序位置安排（2学时）第七章非合金钢（2学时）第一节杂质元素对钢的影响、非合金钢的分类（1学时）第二节常用的牌号及用途（1学时）第八章合金钢（4学时）第一节合金元素的作用、合金钢的分类（2学时）第二节常用的低合金钢、合金钢的牌号与用途（2学时）第九章铸铁（2学时）第一节铸铁的分类、石墨化（1学时）第二节常用铸铁的牌号、用途（1学时）第十章有色金属（4学时）第一节铝及铝合金、铜及铜合金（2学时）第二节轴承合金、粉末冶金（2学时）第十一章非金属材料（2学时）第一节高分子材料（1学时）第二节陶瓷、复合材料（1学时）第十二章新型材料的发展动态（2学时）四、学时分配1．讲课 48学时2．实验 4学时3．课堂讨论 4学时总学时 56学时五、教学过程(见讲义)六、教材及教学参考书1．工程材料崔占全、孙振国机械工业出版社 2003年3月2．工程材料学习指导崔占全、孙振国机械工业出版社 2003年3月3．工程材料崔占全、邱平善哈尔滨工程大学出版社 2001年5月4．工程材料辅助教材邱平善哈尔滨工程大学出版社 2001年5月5、. 工程材料朱张校清华大学出版社 2000年5月6、工程材料习题集郑明新清华大学出版社 1993年6月7、机械工程材料沈莲机械工业出版社 2000年7月8、机械工程材料杨瑞成重庆大学出版社 2000年7月绪论一、教学目标1、理解工程材料的含义及其地位2、本学科的重点及内容体系二、教学重点、难点1、掌握机械工程材料的内容体系三、教学方法：讲授法、讨论法四、教学时数：2学时五、教学内容材料的发展1.新石器时代的仰韶文化已开始炼制和应用黄铜2.商周时期，青铜冶炼、铸造技术已达到很高的水平商代晚期，青铜业进入了鼎盛时期。

工程材料课程教学大纲和质量标准.pdf

2.4能够应用工程知识并参考文献资料，对机械工程领域复杂工程问题进行求解，并获得有效结论。
课程目标2
4. 研究：能够基于科学原理并
采用科学方法对机械工程领域的复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的
4.2掌握实验技术基本技能，能够对机械工程相关的物理现象、材料特性等进行实验和验证。
1. 工程材料的性能
2. 材料的结构与组织
了解常用工程材料的性能 3. 工程材料的塑性变
特点和适用范围，理解材料形与强化
组织结构-工艺-性能之间 4. 钢的热处理 2
的相互关系，具备合理选材 5. 钢铁材料
++
+
和初步制订加工工艺规程 6. 有色金属材料
的能力。
7. 非金属材料
8. 复合材料及特殊性
二、课程大纲
（一）课程的基本信息
适应对象：本科层次，机械工程专业。
课程代码：176101021
学时分配：48学时（讲授42学时，实验6学时）
赋予学分：2.5
先修课程：大学物理、金工实习
后续课程：机械设计、材料力学、机械制造工艺学
开课单位：机械工程学院
团队负责人：张福豹
责任教授：黄明宇
执笔人：张福豹
仪器设备对材料进行组
织结构分析和性能测试
的能力。
总计
100%
100%
100%
100
（七）持续改进
本课程根据平时作业、问题讨论、期中测验、期末考试等考核情况，以及学生、教学督导的反馈意见，及时对教学中不足之处进行改进，并在下一轮课程教学中改进提高，确保相应毕业要求指标点达成。
（八）附录

工程材料第三章答案

工程材料习题与辅导（第四版）朱张校姚可夫3.2 习题参考答案1. 解释名词热硬性、石墨化、孕育（变质）处理、球化处理、石墨化退火、固溶处理、时效答: 热硬性: 热硬性是指钢在高温下保持高硬度的能力（亦称红硬性）。

热硬性与钢的回火稳定性和特殊碳化物的弥散析出有关。

石墨化: 铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化。

孕育（变质）处理: 在液体金属中加入孕育剂或变质剂，以细化晶粒和改善组织的处理工艺。

球化处理: 在铁水中加入球化剂，以获得球状石墨的处理工艺称为球化处理。

石墨化退火: 使白口铸铁中的渗碳体分解成为团絮状石墨的退火过程。

固溶处理: 把合金加热到单相固溶体区，进行保温使第二相充分溶解，然后快冷（通常用水冷却），得到单一的过饱和固溶体组织的热处理工艺。

固溶处理可以使奥氏体不锈钢获得单相奥氏体组织，提高奥氏体不锈钢的耐蚀性。

固溶处理也在有色金属合金中得到应用。

有色金属合金（如铝合金）先进行固溶处理获得过饱和固溶体，然后再进行时效处理，析出细小、均匀、弥散分布的第二相，提高合金的强度和硬度。

时效: 固溶处理后得到的过饱和固溶体在室温下或低温加热时析出细小、均匀、弥散分布的第二相，合金硬度和强度明显升高的现象称为时效或时效硬化。

2. 填空题(1) 20是（优质碳素结构）钢，可制造（冲压件、焊接件、渗碳零件，如齿轮、销) .(2) T12是（优质碳素工具）钢，可制造（锉刀、刮刀等刃具及量规、样套等量具) .(3) 按钢中合金元素含量，可将合金钢分为（低合金钢) 、(中合金钢）和（高合金钢）几类。

(4) Q345(16Mn)是（低合金结构）钢，可制造（桥梁、船舶、车辆、锅炉等工程结构) .(5) 20CrMnTi是（合金渗碳）钢，Cr、Mn的主要作用是（提高淬透性、提高经热处理后心部的强度和韧性) , Ti的主要作用是（阻止渗碳时奥氏体晶粒长大、增加渗碳层硬度、提高耐磨性) ，热处理工艺是（渗碳后直接淬火、再低温回火) .(6) 40Cr是（合金调质）钢，可制造（重要调质件如轴类件、连杆螺栓、进汽阀和重要齿轮等) .(7) 60Si2Mn是（合金弹簧）钢，可制造（汽车板簧) .(8) GCr15是（滚珠轴承）钢，1Cr17是（铁素体型不锈）钢，可制造（硝酸工厂设备以及食品工厂设备) .(9) 9SiCr是（低合金刃具）钢，可制造（板牙、丝锥、钻头、铰刀、齿轮铰刀、冷冲模、冷轧辊等) .(10) CrWMn是（冷作模具）钢，可制造（冷冲模、塑料模) .(11) Cr12MoV是（冷模具）钢，可制造（冷冲模、压印模、冷镦模等) .(12) 5CrMnMo是（热模具）钢，可制造（中型锻模) .(13) W18Cr4V是（高速）钢，碳质量分数是（0.70%以上) , W的主要作用是（保证高的热硬性) , Cr的主要作用是（提高淬透性) , V的主要作用是（形成颗粒细小、分布均匀的碳化物，提高钢的硬度和耐磨性，同时能阻止奥氏体晶粒长大，细化晶粒) 。

大工13秋《建筑材料》辅导资料二

建筑材料辅导资料二主题：第一章建筑材料基本性质的辅导资料学习时间：2013年10月7日－10月13日内容：这周我们将学习本门课的第一章建筑材料基本性质。

一、学习要求1、了解材料的两种组成类型及无机非金属材料化学组成的表示方法；2、了解材料结构的三个层次、六种宏观结构的类型及特征，无定形材料与晶体材料之间性质的差异，微观结构下不同晶体的性质特征；3、了解孔隙形成的原因、类型及其对材料性质的影响；4、重点掌握体积密度、密度及表观密度的定义、公式及其测定方法；5、掌握孔隙率、开口孔隙率与闭口孔隙率的定义、公式及计算方法；6、掌握堆积密度、空隙率的定义与计算公式；7、掌握亲水性、憎水性、吸水性的概念，重点掌握质量吸水率、体积吸水率、水饱和度的定义、计算式及其对材料性质的影响；8、掌握材料耐水性、抗渗性、抗冻性的概念，表示方法及其对材料的影响；9、掌握导热性的概念及表示方法，导热系数的物理意义，影响材料导热系数的因素。

了解热容量与耐热性的概念；10、掌握弹性变形、塑性变形及弹性模量的概念，试验条件对强度试验结果的影响，材料标号的作用及其划分方法。

比强度、理论强度，冲击韧性，硬度、磨损及磨耗仅为一般了解；11、了解材料化学稳定性与耐久性的概念。

重点掌握内容：1．重点：材料的密度、表现密度、堆积密度的定义；材料吸水性、吸湿性的定义、表示方法；材料抗冻性、抗渗性表示方法；材料各强度的确定方法。

2．难点：材料密度、表现密度、堆积密度三者之间的区别与联系；材料密实度与孔隙率间的关系；密实度、孔隙率与实际密度、表现密度之间的关系。

二、主要内容（一）状态物理性质1、材料的状态参数（需要重点掌握的内容）（1）密度——材料在绝对密实状态下单位体积的质量，称为密度。

密度用下式表示：m Vρ=式中ρ—密度，3/g cm ； m —材料干燥时的质量，g ；V —材料的绝对密实体积，3cm 。

（2）表观密度——材料在自然状态下单位体积的质量，称为表观密度。

《工程材料》试题库系统的设计

2008年08月江汉石油职工大学学报J our nal of J i an ghan Pet r ol eum U m ver s i t y of St a f f and W or ker s第21卷专辑《工程材料》试题库系统的设计张日峰(中国石化集团江汉石油管理局第三机械厂，湖北潜江433124)[摘要]《工程材料》试题库选用A cc es s2000进行制作，采用多窗口菜单模块管理技术，全汉字显示，界面友好，提i示丰富，操作简便。

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[关键词]数据库l工程材料l试题库[中图分类号]13714[文献标识码]A[文章编号]1009—301X(2008)专—0030—03《工程材料》是机械类各专业的一门技术基础课，其教学目的是使学生获得有关工程材料的基础知识和基本理论；掌握常用工程材料成分、组织、性能之间的关系和一般规律；培养学生具有合理选用常用工程材料，正确选定热处理工艺，妥善安排工艺路线等方面的能力。

其中铁碳合金相图、钢的热处理、铸铁、合金钢、机器零件的失效与选材等被列为该课程的重点内容。

这一点在本题库中有充分的体现。

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工程材料习题与辅导第三版习题3.2参考答案

1.用下述三种方法制成齿轮，那一种方法较为理想？为什么？（1）用厚钢板切出圆饼，再加工成齿轮；（2）由粗钢棒切下圆饼，再加工成齿轮；（3）由圆棒锻成圆饼，再加工成齿轮。

2.冷加工与热加工后的金属能否根据其显微组织加以区别？为什么？3.铜只能通过冷加工并经随后加热才能细化晶粒，而铁则不需要冷加工，只需加热到一定温度即可细化晶粒，分析两者差别的原因。

1. 共析钢加热到相变点以上，用图1 的冷却曲线冷却，各应得到什么组织？各属于何种热处理方法？（工程材料习题与辅导，P14，第26题）2. T12钢加热到Ac1以上，用图2 的各种方法冷却，分析其所得到的组织。

（旧版工程材料习题与辅导，P 23 ，第22题）3. 残余奥氏体对钢淬火后的性能有何影响？用什么方法可以减少残余奥氏体的数量？[思考题]1. 淬硬性和淬透性有什么不同？决定淬硬性和淬透性的因素是什么？2. 淬火内应力是怎样产生的？它与哪些因素有关？1. 共析钢加热到相变点以上，用图1 的冷却曲线冷却，各应得到什么组织？各属于何种热处理方法？（工程材料习题与辅导，P14，第26题）2. T12钢加热到Ac1以上，用图2 的各种方法冷却，分析其所得到的组织。

（旧版工程材料习题与辅导，P 23 ，第22题）3. 残余奥氏体对钢淬火后的性能有何影响？用什么方法可以减少残余奥氏体的数量？[思考题]1. 淬硬性和淬透性有什么不同？决定淬硬性和淬透性的因素是什么？2. 淬火内应力是怎样产生的？它与哪些因素有关？1. 出现下列不正常现象时，应采取什么有效措施予以防止或改善？a. 灰铸铁磨床床身铸造以后就进行切削, 在切削加工后出现不允许的变形。

工程材料习题与辅导第三版习题3.2参考答案(配朱张校主编、清华大学出版社)

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工程材料
辅导资料三
一单选题
1. 组成晶格的最基本的几何单元是（）。

A. 原子
B. 晶胞
C. 晶粒
D. 亚晶粒
2. 二次渗碳体是从（）中析出的。

A. 钢液
B. 铁素体
C. 奥氏体
D. 莱氏体
3. 从力学性能比较，聚合物的（）比金属材料的好。

A. 刚度
B. 强度
C. 冲击韧度
D. 比强度
4. 普通机床变速箱中的齿轮最适宜选用（）。

A. 20Cr锻件
B. 45钢锻件
C. Q235焊接件
D. HT150铸件
5. 调质钢回火后快冷的原因是（）。

A. 提高钢的强度
B. 提高钢的塑性
C. 防止产生回火脆性
D. 提高钢的韧性
6. 实际晶体中的线缺陷表现为（）。

A. 空位
B. 间隙原子
C. 位错
D. 晶界
7. 金属材料、陶瓷材料和高分子材料的本质区别在于它
们的( )不同。

A. 性能
B. 结构
C. 结合键
D. 熔点
8. T10钢的平均碳质量分数为（）%。

A. 0.10
B. 1.0
C. 10
D. 0.01
9. 承受交变应力的零件选材应以材料的（）为依据。

A. 弹性极限
B. 抗拉强度Rm
C. 屈服强度Rp0.2
D. 疲劳强度σ-1
10. 亚晶界的结构是（）。

A. 由点缺陷堆积而成
B. 由晶界间的相互作用构成
C. 由位错排列而成
D. 由杂质和空位混合而成
11. αK值小的金属材料表现为（）。

A. 塑性差
B. 强度低
C. 疲劳强度低
D. 韧性差
12. 机床床身应选用（）材料。

A. Q235
B. T10A
C. HT200
D. T8
13. 对铸铁石墨化，硅起（）作用。

A. 促进
B. 强烈促进
C. 阻止
D. 无明显作用
14. 金属间化合物的特点是（）。

A. 熔点高，硬度低
B. 熔点低，硬度高
C. 熔点低，硬度低
D. 熔点高，硬度高
15. 过冷度是金属结晶的驱动力，它的大小主要取决于
（）。

A. 金属材料的化学成分
B. 金属材料的熔点
C. 金属材料的晶体结构
D. 金属材料的冷却速度
二多选题
16. 淬火马氏体的组织形态主要有（）。

A. 上马氏体
B. 下马氏体
C. 板条状马氏体
D. 片状马氏体
E. 羽毛状马氏体
17. 金属晶体中最常见的晶格类型有（）。

A. 体心正方
B. 体心立方
C. 面心立方
D. 面心正方
E. 密排六方
18. 铸铁的石墨化过程包括（）。

A. 匀晶反应形成匀晶石墨
B. 共晶反应形成共晶石墨
C. 由奥氏体中析出二次石墨
D. 共析反应形成共析石墨
E. 从液相中析出一次石墨
19. 铁碳合金的基本相有（）。

A. 铁素体
B. 珠光体
C. 奥氏体
D. 莱氏体
E. 渗碳体
20. 共析钢在550℃以上高温区的等温转变产物按其片
间距的大小分为（）。

A. 铁素体
B. 珠光体
C. 奥氏体
D. 索氏体
E. 托氏体
三判断题
21. 金属结晶时，过冷度越大，结晶后晶粒也越粗大。

22. 因为体心立方晶格和面心立方晶格具有相同数量的
滑移系，所以两种晶体的塑性变形能力完全相同。

23. 热加工是指在室温以上的塑性变形加工。

24. 金属材料的强度越高，则其冲击韧度越低。

25. 晶界上的原子因具有较高的能量而呈现出不稳定
性，所以，容易导致加热时晶界的氧化。

26. 化学热处理的过程通常包括分解、吸收和扩散三个
基本过程。

27. 球墨铸铁可通过调质处理或等温淬火工艺提高其力
学性能。

28. 在退火状态，45钢比20钢的强度和硬度都高。

29. 合金调质钢与相同含碳量的碳素钢相比强度、塑性、
冲击韧度都高。

30. 不论碳含量的高低，马氏体的硬度都很高，脆性都
很大。

一单选题
1. 答案：B
2. 答案：C
3. 答案：
4. 答案：B
5. 答案：C
6. 答案：C
7. 答案：C
8. 答案：B
9. 答案：D
10. 答案：C
11. 答案：D
12. 答案：C
13. 答案：B
14. 答案：D
15. 答案：D
二多选题
16. 答案：C,D
17. 答案：B,C,E
18. 答案：B,C,D,E
19. 答案：A,C,E
20. 答案：B,D,E 三判断题
21. 答案：F
22. 答案：F
23. 答案：F
24. 答案：F
25. 答案：T
26. 答案：T
27. 答案：T
28. 答案：T
29. 答案：T
30. 答案：F。