工程材料及其应用
工程材料及其应用
工程材料及其应用测试题
上转变为
20、把两个45钢的退火态小试样分别加热到Ac1～Ac3之间和Ac3以上
二、单项选择题
1、T10钢的碳的质量分数为：（ B ）
A）0.1% B）1.0% C）10%
2、完全退火主要适用于：（ A ）
A）亚共析钢 B）共析钢 C）过共析钢
3、钢的回火处理是在：（ C ）
A）退火后进行 B）正火后进行 C）淬火后进行
4、聚氯乙烯是一种：（ B ）
A）热固性塑料，可制作化工用排污管道； B）热塑性塑料，可制作导线外皮等绝缘材料；
C）合成橡胶，可制作轮胎； D）热固性塑料，可制作雨衣、台布等；
5、橡胶的弹性极高，其弹性变形量可达：（ D ）
A）30% B）50% C)100% D）100--1000%
6、钢的淬透性主要取决于：（ B ）
A）碳含量 B）冷却介质 C）合金元素
7、金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将：（ B ）
A）越高 B）越低 C）越接近理论结晶温度
8、PVC是：（ C ）
A）聚乙烯 B）聚丙烯 C）聚氯乙烯 D）聚苯乙烯
9、有机玻璃与无机玻璃相比，透光度：（ B ）
A）较低 B）较高 C）相同 D）难以比较
10、铁素体的机械性能特点是：（ C ）
A）强度高、塑性好、硬度低 B）强度低、塑性差、硬度低C）强度低、塑性好、硬度低
11、针对下列工件，从已给材料中选择正确的材料：
①．坦克履带（ A ）②．热锻模具（H ）。③．钳工錾子（G ）。
④．滚动轴承（ E ）⑤. 机床床身（ F ）⑥. 减振弹簧（B）
⑦. 麻花钻头（C）⑧. 汽车齿轮（ D ）
现有材料：A). ZGMn13B). 60Si2Mn C). W18Cr4V D). 20CrMnTi
E) .GCr15 F). HT200G). T8 H) . 5CrMnMo
12、选择对应的材料牌号或代号：
①．尼龙（ I ）②．球墨铸铁（ C ）③．有机玻璃（ G ）
④．超硬铝（ J）⑤. 聚氯乙烯（ E）⑥. 可锻铸铁（ D ）
⑦. 防锈铝（ B）⑧. 黄铜（ F ）
牌号代号： A). HT200 B). LF11 C). QT500－7 D). KTZ450－06
E). PVC F). H62G). PMMA H). LY12 I).PA J). LC4 K).PE
13、选择适当的热处理方法：
①．提高40Cr机床主轴的综合力学性能。（ F ）
②．满足20Cr钢变速齿轮表硬内韧的要求. （G ）
③．改善T10钢的切削性能。（ D）
④．65Mn弹簧获得弹性。（ A）
⑤．9SiCr丝锥获得高硬度、高耐磨性。（B）
⑥．提高LY11的强度。（C）
热处理方法：A). 淬火+中温回火 B). 淬火+低温回火C). 固溶-时效强化 D). 球化退火
E). 氮化 F). 调质 G). 渗碳淬火 H）.正火
14、晶体中的位错属于：（ C ）
A）体缺陷 B）面缺陷 C）线缺陷 D）点缺陷
15、高聚物受力变形后所产生的应力随时间而逐渐衰减的现象被称为：（ C ）
A）蠕变 B）柔顺性 C)应力松弛 D）内耗
16、钢的淬硬性主要取决于：（ A ）
A）碳含量 B）冷却介质 C）合金元素
1.钢在淬火后所得的组织是（ A ）
A.淬火马氏体
B.回火索氏体
C.回火屈氏体
D.索氏体
17、在淬火钢中，当含碳量增加到0.6％以后，随含碳量的增加，硬度增加缓慢，这是因为（ A ） A. 随含碳量的增加，残余奥氏体的量增多
B. 随含碳量的增加，片状马氏体的量增多
C. 随含碳量的增加，淬火内应力增大
D. 随含碳量的增加，非马氏体的量减少
18、若钢中加入的合金元素能使C曲线左移，则将使钢的淬透性（ B ）
A.提高
B.降低
C.不改变
D.对小试样堤高，对大试样则降低
19、下列钢铁材料中切削性能较好的是（ B ）
A.工业纯铁
B.45钢
C.白口铸铁
D.T12A钢
20、钢锭中的疏松可以能过下面哪种方法改善（ B ）
A.完全退火
B.足够变形量的锻轧
C.扩散退火
D.正火
21、退火亚共析钢，随含碳量的增加（ B ）
A.HBS、σb值减小，δ、a K值增加
B. HBS、σb值增加，δ、a K值减小
C. HBS、σb值增加，δ、a K值增加
D. HBS、σb值减小，δ、
a K值减小
22、碳含量为Wc＝4.3％的铁碳合金具有良好的（ D. ）
A. 可锻性
B. 切削加工性能
C. 可焊性
D. 铸造性能
23、建筑用钢筋宜选用（ C ）
A. 高碳钢
B.中碳钢
C. 低碳钢
D.工具钢
24、下述退火态钢中强度最高的是（ D. ）
A.T13钢
B.45钢
C.65钢
D.T8钢
25、加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得：(A )
A. A
B. M
C. P
26、在铁碳合金相图中，钢与铸铁分界点的含碳量为：(B )
A. S（0.77%）
B.E（2.11%）
C. C（4.3%）
27、金属铸造时，为细化晶粒，可采用：( C. )
A 快速浇注 B. 以砂型代替金属型 C. 采取机械振动
28、使钢产生热脆的元素是：(C. )
A. 锰
B.磷 c.硫
29、反复弯折铁丝，铁丝会越来越硬，最后会断裂，这是由于产生了：( A )
A.加工硬化现象
B.再结晶现象 c.去应力退火
30、消除加工硬化应采取的热处理工艺是：( B )
A.去应力退火
B.再结晶退火 c.球化退火
31、若钢中加入的合金元素能使C曲线左移，则将使钢的淬透性：
(B )
A.提高
B.降低 c.不改变
32、制造机床床身应采用：( A )
A. HT150
B. Cr12MoV c. Q235C
33、检测退火钢件的硬度一般采用：( A )
A . HBS B. HR
B c. HRC
34、钢在淬火后获得M组织的粗细主要取决于：( B )
A. A的本质晶粒度
B. A的实际晶粒度 c. A的起始晶粒度
35、可锻铸铁的石墨形态是( B )
A. 片状
B. 团絮状 c. 球状
36、下列说法不正确的是：( C )
A. 调质处理 = 淬火+高温回火。
B. 过共析钢淬火温度越高，淬火后马氏体的含碳量越高，残余奥氏体越多。 c. 可锻铸铁具有一定的塑性和韧性，因此可以通过锻造成形。
三、判断题
1．凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。×
2.T12A钢在淬火加热保温时，必须达到完全奥氏体化。×
3．20钢比T12钢的碳质量分数要高。×
4.钢的淬透性好，则淬透层的深度也越大。√
5．所有的合金元素都能提高钢的淬透性。×
6.不锈钢的Cr元素含量大于12.5% 。√
7．可锻铸铁在高温时可以进行锻造加工。×
8．陶瓷的塑性很差，但强度都很高。×
9．表面淬火既能改变钢的表面组织，也能改善心部的组织和性能。×10．可锻铸铁可以锻造，其强度高于球墨铸铁。×
14.淬透性好的钢其淬硬性也好。×
18．马氏体是碳在α—Fe中的间隙式固溶体。×
19．拉伸实验只能做出抗拉强度等强度指标。×
21.随奥氏体中碳含量的增高，马氏体转变后，其中片状马氏体减少，板条状马氏体增多。×，片状马氏体增多，板条马氏体减少
22.回火屈氏体、回火索氏体和过冷奥氏体分解时形成的屈氏体、索氏体，只是形成过程不同，但组织形态和性能则是相同的。×，组织形态和性能也不同
23.退火工件常用HRC标出其硬度，淬火工件常用HBS标出其硬度。
×，退火工件硬度用HBS标出，淬火工件硬度用HRC标出24.马氏体是碳在α－Fe中所形成的过饱和固溶体；当发生奥氏体向马氏体的转变时，体积发生膨胀。√
25.表面淬火既能改变工件表面的化学成分，也能改善其心部组织与性能。×，表面淬火只能改变工件表面的组织与性能
26.化学热处理既能改变工件表面的化学成分，也能改善其心部组织与性能。√
27.高碳钢淬火时，将获得高硬度的马氏体，但由于奥氏体向马氏体转变的终止温度在0℃以下，故钢淬火后的组织中保留有少量的残余奥氏体。√
28.为了消除加工硬化便于进一步加工，常对冷加工后的金属进行完
全退火。×，进行再结晶退火
29.片状珠光体的机械性能主要决定于珠光体的含碳量。×，取决于珠光体的片间距
30.由于钢回火的加热温度在A1以下，所以淬火钢在回火时没有组织变化。×，尽管钢回火的加热温度在A1以下，但是淬火钢在回火时仍有组织变化
31.在其他条件相同时，砂型铸造比金属型铸造的铸件晶粒更细。×
32.固溶强化是指因形成固溶体而引起的合金强度、硬度升高的现象。
√
33.珠光体、索氏体、屈氏体都是铁素体和渗碳体组成的机械混合物。√
34.碳的质量分数对碳钢力学性能的影响是：随着钢中碳的质量分数的增加，
硬度、强度增加，塑性、韧性也随着增加。×
35.淬火临界冷却速度是钢获得马氏体的最小冷却速度。×
36.淬透性好的钢，其淬硬性也一定好。×
37.大部分合金钢的淬透性比碳钢好。×
38.正火的冷却速度比退火快，故同一钢种经正火处理后的组织较细，其强度、硬
度比退火高。√
40．可锻铸铁具有一定的塑性，可以进行锻造加工。×
四、简答题
1、金属材料、陶瓷材料和高分子材料的主要特征是什么？
2、在铁碳合金中主要的相是哪几个？可能产生的组织有几种？它们的性能有什么特点？
3、什么是结晶时的过冷现象和过冷度？
4、正火与退火的主要区别是什么？生产中应如何进行选择?
5、工程塑料的性能特点是什么？适宜制造哪些零件？
6、随含碳量的提高铁碳合金的力学性能如何变化？为什么？
7、齿轮类零件的工作条件？性能要求？举出2种机床齿轮典型用钢。
8、碳钢与合金钢相比有哪些不足？
9、化学腐蚀和电化学腐蚀有何本质区别？
答：金属受到干燥气体和非电解质溶液的化学作用所引起的腐蚀称为化学腐蚀，其特点是在作用过程中无电流产生；金属与周围导电的电解质溶液产生电化学作用所引起的腐蚀称为电化学腐蚀，其特点是在作用过程中有腐蚀电流产生。
10、试述石墨形态对铸铁性能的影响。
答：常用铸铁的力学性能主要取决于基体组织类型和石墨的形状、数量、大小和分布。石墨本身的力学性能极差，铸铁中石墨的存在可视为孔洞或裂纹，割裂了基体，减小了铸件的有效承载面积，并引起应力集中，导致铸铁的抗拉强度、塑性、韧性通常较低。
11、指出下列工件的淬火及回火温度，并分析回火后获得的组织。（1）45 钢小轴（要求综合机械性能好）（2）60 钢弹簧（3）T12 钢锉刀
答：（1）高温回火，500℃以上，25---35HRC
（2）中温回火，250℃---500℃，35---45HRC
(3）低温回火，250℃以下，58---62HRC
12.试为下列零件选材，并选择热处理工艺。
（1）汽车齿轮（2）机床主轴（3）滚动轴承（4）铣刀(5）锉刀（6）丝锥（7）自行车座簧
备选材料： 45、T8、65Mn、20CrMnTi、9SiCr、W18Cr4V、GCr15、Cr12MoV 。
（1）汽车齿轮：20CrMnTi，正火→渗碳→淬火+低温回火
（2）机床主轴：45，正火（或完全退火）→调质→表面淬火++低温回火
（3）滚动轴承：GCr15，球化退火→淬火++低温回火
（4）铣刀：W18Cr4V，退火→高温淬火+560℃三次回火
（5）锉刀：T12，球化退火→淬火+低温回火
（6）丝锥：9SiCr，球化退火→表面淬火++低温回火
（7）自行车座簧：65Mn，淬火+中温回火
13.指出下列牌号材料的类别和成分（或数字含义）（10分）
工程材料及其应用(第二版)复习资料
1、原子结合键的类型。答：金属键共价键离子键分子键（范德瓦尔键）。 2、材料的性能的分类包括。答：使用性能：力学性能物理性能化学性能工艺性能：铸造性可锻造性焊接性切削加工性力学性能的指标:弹性强度塑性硬度冲击韧度疲劳特性耐磨性 3、纯金属常见的晶体结构体心立方晶胞（b.c.c）N=2面心立方晶胞（f.c.c）N=4密排六方晶胞（c.p.h）N=6 4、晶胞中的缺陷答1.点缺陷是指在三维空间各方向的尺寸都很小、不超过几个原子直径的缺陷。 （1）空位（2）间隙原子（3）置换原子无论是哪一种点缺陷，都会使晶体中的原子平衡状态受到破坏，造成晶格的歪扭（称晶格的畸变），从而使金属的性能发生变化。如随着点缺陷的增加，电子在传导时的散射增加，导致金属的电阻率增大；当点缺陷与位错发生交互作用时，会使强度提高，塑性下降。 2.线缺陷又称一维缺陷，这种缺陷在三维空间一个方向上的尺寸很大，另外两个方向上的尺寸很小，其具体形式就是晶格中的位错。位错：晶体中某处一列或若干列原子有规律的错排。金属晶体中不含位错或含有大量位错都会使强度提高， 3.面缺陷面缺陷又称二维缺陷，这种缺陷在三维空间两个方向上的尺寸较大。另一个方向上的尺寸较小。 面缺陷的具体形式是晶界、亚晶界及相界。缺陷使得金属塑性、硬度以及抗拉压力显著降低等等 5、什么是过冷度？答：液体材料的理论结晶温度T0与其实际温度Tn之差。因为只有过冷，才具备G固 大工13春《机械工程材料》在线作业1 一、多选题（共 5 道试卷，共 25 分。） 1. 根据外力加载方式不同，强度指标包括下列的（）。 A. 屈服强度 B. 抗拉强度 C. 抗压强度 D. 抗弯强度 2. 材料的物理性能包括下列的（）。 A. 热膨胀性 B. 导热性 C. 导电性 D. 磁性 3. 根据受力情况，裂纹分为（）。 A. 张开型 B. 滑开型 C. 撕开型 D. 断开型 4. 材料受外力作用时所表现的性能称为力学性能，下列各项属于力学性能的是（）。 A. 强度 B. 塑性 C. 硬度 D. 韧性及疲劳强度 5. 工艺性能是指材料在加工过程中所表现的性能，包括下列的（）。 A. 铸造 B. 锻压 C. 热处理 D. 焊接和切削加工性能 二、单选题（共 5 道试卷，共 25 分。） 1. 材料常常在远（）其屈服强度的应力下发生断裂，这种现象称为疲劳。 A. 高于 B. 低于 C. 不高于 D. 不低于 2. 材料受外力作用时所表现的性能称为（）。 A. 物理性能 B. 化学性能 C. 力学性能 D. 工艺性能 3. 材料在外力去除后能够恢复的变形称为（），不能恢复的变形称为（）。 A. 弹性变形，塑性变形 B. 塑性变形，弹性变形 C. 弹性变形，弹性变形 D. 塑性变形，塑性变形 4. 材料受力破坏前承受最大塑性变形的能力是（）。 A. 硬度 B. 塑性 C. 强度 D. 变形 5. 实际服役的金属材料有（）是因为疲劳而破坏的。 A. 90% B. 80% C. 70% D. 60% 三、判断题（共 10 道试卷，共 50 分。） （×）1. 金属原子的外层电子多，不容易失去。 （×）2. 晶相中的晶粒大小对陶瓷材料的性能影响很小。 （×）3. 常见的金属材料都具有非晶体结构。 （√）4. 共价键中的电子对数因元素种类不同而不同。 （√）5. 晶相是陶瓷材料中的主要组成相。 （√）6. 固态物质按照原子在空间的排列方式，分为晶体和非晶体。 （√）7. 线缺陷就是晶体中的位错。 （×）8. 晶体中一维尺寸很大、另两维尺寸很小的缺陷称为面缺陷。 （√）9. 工程材料通常是固态物质。 （×）10. 在常温下，晶粒越粗，晶界面积越大。 大工13春《机械工程材料》在线作业2 一、多选题（共 5 道试卷，共 25 分。） 1. 下列各项属于影响奥氏体晶粒大小因素的是（）。 A. 原始组织 B. 合金元素 C. 加热速度 D. 加热温度 2. 材料的普通热处理包括下列的（）。 A. 退火 B. 正火 C. 淬火 D. 回火 3. 材料的其他热处理方式包括下列的（）。 A. 真空热处理 B. 形变热处理 C. 控制气氛热处理 D. 激光热处理 4. 材料的其他热处理包括下列的（）。 A. 真空热处理 B. 形变热处理 C. 表面淬火 D. 化学热处理 5. 材料的表面热处理包括下列的（）。 A. 退火 B. 正火 C. 表面淬火 D. 化学热处理 二、单选题（共 5 道试卷，共 25 分。） “工程材料基础”课程教学大纲 英文名称：Fundamentals of Engineering Materials 课程编号：MATL300102（10位） 学时：52 （理论学时：44 实验学时：8 上机学时：课外学时：（课外学时不计入总学时）） 学分：3 适用对象：本科生 先修课程：大学物理、材料力学 使用教材及参考书： [1] 沈莲，范群成，王红洁.《机械工程材料》.北京：机械工业出版 社，2007. [2] 席生岐等。《工程材料基础实验指导书》.西安：西安交通大学出 版社.2014 [3] 朱张校等。《工程材料》.北京：清华大学出版社.2009 一、课程性质和目的（100字左右） 性质：专业基础课 目的：为机械、能动、航天、化工等学院本科生讲解材料的基础理论和工程应用，使学生了解材料的成分-组织-结构-性能的内在关系，培养学生根据零构件设计的性能指标选择合适材料，做到“知材、懂材”并能合理使用材料。 二、课程内容简介（200字左右） 工程材料基础是面向机类、近机类及口腔医学专业开设的材 料基础理论课程。课程主要向学生讲授典型零件的失效方式及抗力指标、金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料、功能材料的基本知识，使学生掌握材料成分-工艺-组织-性能的内在关系，掌握工程材料实际应用的原则，培养学生“知理论、懂性能、会选材”的基本能力和素质。 课程实验主要包括金相试样制备和显微镜使用、铁碳合金组织的观察与分析、碳钢热处理与性能综合实验。 一、教学基本要求 (1) 了解机械零构件的常见失效方式及其对性能指标的要求。 (2) 掌握碳钢、铸铁、合金钢、有色金属的成分、组织、热处理、性能特点及工程应用的基本知识。 (3) 掌握陶瓷材料、高分子材料、复合材料、功能材料的成分、组织、性能特点及常用材料的种类和用途。 (4) 学生具有根据零构件的服役条件、失效方式和性能要求选择材料及编写冷热加工工艺路线的基本能力。 (5) 了解新材料、新工艺的基本概况及发展趋势。 三教学内容及安排 绪论（1学时） 工程材料在机械设计及制造工程中的作用，工程材料的分类本课程的目的及任务，课程的基本内容，考核要求等。（1学时） 第一章机械零件失效方式及抗力指标（5学时） 1) 掌握：常温静载下的过量变形及抗力指标；静载和冲击载荷下的 (一) 单选题 1. 下列哪种不是铸锭的常见缺陷（）。 (A) 缩孔 (B) 缩松 (C) 气孔 (D) 咬边 参考答案： (D) 2. 面心立方晶胞致密度为（）。 (A) 0.68 (B) 0.86 (C) 0.74 (D) 0.72 参考答案： (C) 3. 金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将（）。 (A) 越高 (B) 越低 (C) 越接近理论结晶温度 参考答案： (B) 4. 延伸率是用来表示金属材料的哪种性能（）。 (A) 强度 (B) 塑性 (C) 硬度 (D) 刚度 参考答案： (B) 5. 实际金属结晶形成晶核时，主要是哪种形核方式（）。 (A) 自发形核 (B) 非自发形核 (C) 平面形核 参考答案： (B) 6. 亚晶界是由（）。 (A) 点缺陷堆积而成 (B) 位错垂直排列成位错墙而构成 (C) 晶界间的相互作用构成 参考答案： (B) 7. 理论结晶温度与实际结晶温度之差称为（）。 (A) 过热度 (B) 过冷度 (C) 冷热度 参考答案： (B) 8. 晶体中的位错属于（）。 (A) 体缺 陷 (B) 面缺 陷 (C) 线缺 陷 (D) 点缺 陷 参考答案： (C) 9. 冷却速度较大时，实际金属结晶形成晶核后长大，主要是哪种长大方式（）。 (A) 平面长大 (B) 树枝状长大 (C) 自发长大 参考答案： (B) 10. 金属材料的流动性是衡量哪种工艺性能的（）。 (A) 铸造性能 (B) 锻造性能 (C) 焊接性能 (D) 热处理性能 参考答案： (A) 11. 硬度的高低是用来衡量金属材料的哪种性能（）。 (A) 耐腐蚀性能 (B) 耐磨性能 (C) 耐热性能 (D) 抗老化性能 参考答案： (B) 12. 固溶体的晶体结构与哪个相同（）。 (A) 溶质 (B) 溶剂 (C) 与两者都不同 参考答案： (B) 13. 金属材料的碳质量分数是衡量哪种工艺性能的（）。 (A) 铸造性能 (B) 锻造性能 (C) 焊接性能 第十一章机械工程材料的选择及应用 掌握各种工程材料的特性，正确地选择和使用材料，并能初步分析机器及零件使用过程中出现的各种材料问题，是对从事机械设计与制造的工程技术人员的基本要求，因为机器零件的设计不单是结构设计，还应该包括材料与工艺的设计。 许多机械工程师把选材看成一种简单而不太重要的任务。当碰到零件的选材问题时，他们一般都是参考相同零件或类似零件的用材方案，选择一种传统上使用的材料（这种方法称为经验选材法）；当无先例可循，同时对材料的性能（如耐腐蚀性能等）又无特殊要求时，他们仅仅根据简单的计算和手册提供的数据，信手选定一种较万能的材料，例如45钢。这种简单化的处理方法已日益暴露出种种缺点，并证明是许多重大质量事故的根源。所以，选材正在逐渐变成一种严格地建立在试验与分析基础上的科学方法。掌握这种选材方法的要领，了解正确选材的过程，显然具有很大的实际价值。 在机械制造业中，新设计的机械产品中的每一个机械零件或工程构件、工艺装备和非标准设备，机械产品的改型，机械产品中某些零件需要更换材料，进口设备中某些零配件需用国产零配件代用等，都会遇到材料的选用。一般机械零件，在设计和选材时，大多以使用性能指标作为主要依据。而对机械零件起主导作用的机械性能指标，则是根据零件的工作条件和失效形式提出的。 §11.1 零件的失效形式与提高材料性能的途径 一、零件的失效与失效分析 零件在工作过程中最终都要发生失效。所谓失效是指：（1）零件完全破坏，不能继续工作；（2）严重损伤，继续工作很不安全；（3）虽能安全工作，但已不能满意地起到预定的作用。只要发生上述三种情况中的任何一种，都认为零件已经失效。失效分析的目的就是要找出零件损伤的原因，并提出相应的改进措施。现代工业中零件的工作条件日益苛刻，零件的损坏往往会带来严重的后果，因此对零件的可靠性提出了越来越高的要求。另外，从经济性考虑，也要求不断提高零件的寿命。这些都使得失效分析变得越来越重要。失效分析的结果对于零件的设计、选材、加工以至使用，都有很大的指导意义。 1、零件失效的原因 零件的失效可以由多种原因引起，大体上可分为设计、材料、加工和安装使用四个方面，图11-1是导致零 工程材料的应用 工程材料之—金刚石 编者：王成摘要：金刚石俗称“金刚钻”。也就是我们常说的钻 石，它是一种由纯碳组成的矿物。金刚石是自然界中最坚硬的物质。金刚石的用途非常广泛，例如：工艺品、工业中的切割工具。碳可以在高温、高压下形成 金刚石。 关键词：金刚石，产地，构造 金刚石有各种颜色，从无色到黑色都有，以无色的为特佳。它们可以是透明的，也可以是半透明或不透明。多数金刚石大多带些黄色。金刚石的折射率非常高，色散性能也很强，这就是金刚石为什么会反射出五彩缤纷闪光的原因。金刚石在X射线照射下会发出蓝绿色荧光。金刚石原生矿仅产出于金伯利岩筒或少数钾镁煌斑岩中。金伯利岩等是它们的原生地岩石，其他地方的金刚石都是被河流、冰川等搬运过去的。金刚石一般为粒状。如果将金刚石加热到1000℃时，它会缓慢地变成石墨。 金刚石与石墨同属于碳的单质。是一种具有超硬、耐磨、热敏、传热导、半导体及透远等优异的物理性能，素有“硬度之王”和宝石之王的美称，金刚石的结晶体的角度是54度44分8秒。上个世纪50 年代，美国以石墨为原料，在高温高压下成功制造出人造金刚石。现在人造金刚石已经广泛用于生产和生活中，虽然造出大颗粒的金刚石还很困难（所以大颗粒的天然金刚石仍然价值连城），但是已经可以制成了金刚石的薄膜。 中国也拥有制造金刚石的技术，但最大也不过0.2克拉左右。 引用亚洲宝石协会（GIG）报告：金刚石的化学成分为C，与石墨同是碳的同质多象变体。在矿物化学组成中，总含有Si、Mg、Al、Ca、Mn、Ni等元素，并常含有Na、B、Cu、Fe、Co、Cr、Ti、N等杂质元素，以及碳水化合物。 金刚石矿物晶体构造属等轴晶系同极键四面体型构造。碳原子位于四面体的角顶及中心，具有高度的对称性。单位晶胞中碳原子间以同极键相连结，距离为154pm。常见晶形有八面体、菱形十二面体、立方体、四面体和六八面体等。 金刚石的硬度是刚玉的4倍，石英的8倍。详细绝对硬度如下：金刚石10000-2500刚玉2500-2100石英1550-1200。 矿物性脆，贝壳状或参差状断口，在不大的冲击力下会沿晶体解理面裂开，具有平行八面体的中等或完全解理，平行十二面体的不完全解理。矿物质纯，密度一般为3 470-3 金刚石的颜色取决于纯净程度、所含杂质元素的种类和含量，极纯净者无色，一般多呈不同程度的黄、褐、灰、绿、蓝、乳白和紫色等；纯净者透明，含杂质的半透明或不透明；在阴极射线、X射线和紫外线下，会发出不同的绿色、天蓝、紫色、黄绿色等色的 第一章材料的结构与金属的结晶 1．解释下列名词： 变质处理P28;细晶强化P14;固溶强化P17。 5?为什么单晶体具有各向异性P12,而多晶体在一般情况下不显示各向异性P13? 答：因为单晶体内部的原子都按同一规律同一位向排列，即晶格位向完全一致。 而在多晶体的金属中，每个晶粒相当于一个单晶体，具有各项异性，但各个晶粒在整块金属中的空间位向是任意的，整个晶体各个方向上的性能则是大量位向各不相同的晶粒性能的均值。 6. 在实际金属中存在哪几种晶体缺陷P13?它们对力学性能有何影响P14？ 答：点缺陷、线缺陷、面缺陷。缺陷的存在对金属的力学性能、物理性能和化学性能以及塑性变形、扩散、相变等许多过程都有重要影响。 7. 金属结晶的基本规律是什么P25?铸造（或工业）生产中采用哪些措施细化晶粒？举例说明。P27?P28 答：金属结晶过程是个形核、长大的过程。 （1 ）增大过冷度。降低金属液的浇筑温度、采用金属模、水冷模、连续浇筑等。 （2）变质处理。向铝合金中加入钛、锆、硼;在铸铁液中加入硅钙合金等。 （3）振动和搅拌。如机械振动、超声波振动、电磁搅拌等。 第二章金属的塑性变形与再结晶 1. 解释下列名词： 加工硬化P40;再结晶P43 ;纤维组织P3& 2. 指出下列名词的主要区别：重结晶、再结晶P43 答：再结晶转变前后的晶格类型没有发生变化，故称为再结晶; 而重结晶时晶格类型发生了变化。另外，再结晶是对冷塑性变形的金属而言，只有经过冷塑性变形的金属才会发生再结晶，没有经过冷塑性变形的金属不存在再结晶的问题。 5. 为什么常温下晶粒越细小，不仅强度、硬度越高，而且塑性、韧性也越好? P38 答：晶粒愈细，单位体积内晶粒数就愈多，变形是同样的变形量可分散到更多的晶粒中发生，以产生比较均匀的变形，这样因局部应力集中而引起材料开裂的几率较小，使材料在断裂前就有可能承受较大的塑性变形，得到较大的伸长率和具有较高的冲击载荷抗力。 6. 用冷拔铜丝制作导线，冷拔后应如何处理?为什么? P42 答：应该利用回复过程对冷拔铜丝进行低温退火。 因为在回复阶段，变形金属的显微组织没有明显变化，纤维状外形的晶粒仍存在，故金属的强度、硬度和塑性韧性等力学性能变化不大，某些物理、化学性能恢复，如电阻降低、抗应力腐蚀性能提高等，同时残留应力显著降低。 7. 已知金属W Fe、Cu、铅Pb的熔点分别为3380'C、1538'C、1083'C、327C，试估算这些金属的再结晶温度P43o T再"0.4T熔 第一章材料的性能 1-1什么是金属材料的力学性能？金属材料的力学性能包含哪些面? 所谓力学性能，是指材料抵抗外力作用所显示的性能。力学性能包括强度刚度硬度塑性韧性和疲劳强度等 1-2什么是强度？在拉伸试验中衡量金属强度的主要指标有哪些？他们在工程应用上有什么意义？ 强度是指材料在外力作用下，抵抗变形或断裂的能力。在拉伸试验中衡量金属强度的主要指标有屈服强度和抗拉强度。 屈服强度的意义在于：在一般机械零件在发生少量塑性变形后，零件精度降低或其它零件的相对配合受到影响而造成失效，所以屈服强度就成为零件设计时的主要依据之一。 抗拉强度的意义在于：抗拉强度是表示材料抵抗大量均匀塑性变形的能力。脆性材料在拉伸过程中，一般不产生颈缩现象，因此，抗拉强度就是材料的断裂强度，它表示材料抵抗断裂的能力。抗拉强度是零件设计时的重要依据之一。1-3什么是塑性？在拉伸试验中衡量塑性的指标有哪些？ 塑性是指材料在载荷作用下发生永久变形而又不破坏其完整性的能力。拉伸试验中衡量塑性的指标有延伸率和断面收缩率。 1-4什么是硬度？指出测定金属硬度的常用法和各自的优缺点。 硬度是指材料局部抵抗硬物压入其表面的能力。生产中测定硬度最常用的法有是压入法，应用较多的布氏硬度洛氏硬度和维氏硬度等试验法。 布氏硬度试验法的优点：因压痕面积较大，能反映出较大围被测试材料的平 均硬度，故实验结果较精确，特别适用于测定灰铸铁轴承合金等具有粗大经理或组成相得金属材料的硬度；压痕较大的另一个优点是试验数据稳定，重复性强。其缺点是对不同材料需要换不同直径的压头和改变试验力，压痕直径的测量也比较麻烦；因压痕大，不以测试成品和薄片金属的硬度。 洛氏硬度试验法的优点是：操作循序简便，硬度值可直接读出；压痕和较小，可在工件上进行试验；采用不同标尺可测定各种软硬不同的金属厚薄不一的式样的硬度，因而广泛用于热处理质量检验。其缺点是：因压痕较小，对组织比较粗大且不均匀的材料，测得的结果不够准确；此外，用不同标尺测得的硬度值彼此没有联系，不能直接进行比较。 维氏硬度试验法的优点是：不存在布氏硬度试验时要求试验力与压头直径之间满足所规定条件的约束，也不洛氏硬度试验是不同标尺的硬度无法统一的弊端，硬度值较为精确。唯一缺点是硬度值需要通过测量压痕对角线长度后才能进行计算或查表，因此工作效率比洛氏硬度低得多。 1-5在下面几种情况下，该用什么法来测试硬度？写出硬度符号。 （1）检查锉刀、钻头成品硬度；（2）检查材料库中钢材硬度；（3）检查薄壁工件的硬度或工件表面很薄的硬化层；（4）黄铜轴套；（5）硬质合金刀片； （1）检查锉刀、钻头成品硬度采用洛氏硬度试验来测定，硬度值符号HRC。 （2）检查材料库中钢材硬度采用布氏硬度试验来测定，硬度值符号HBW。 （3）检查薄壁工件的硬度或工件表面很薄的硬化层硬度采用洛氏硬度试验来测定，硬度值符号HRC。 （4）黄铜轴套硬度采用布氏硬度试验来测定，硬度值符号HBW。 （5）硬质合金刀片采用洛氏硬度试验来测定，硬度值符号HRC。 机械工程材料的应用及发展前景的展望 发表时间：2016-09-07T15:39:20.750Z 来源：《建筑建材装饰》2015年9月下作者：韩颖颖 [导读] 从而促进机械工程的取得更大的成绩，为我国工业的发展打下坚实的基础。 （天津市工大镀锌设备有限公司，天津300000） 摘要：机械工程材料是机械工程设计与质量的重要前提。因此必须做好机械工程材料的选用工作，并重视机械工程材料的研发，从而促进机械工程的取得更大的成绩，为我国工业的发展打下坚实的基础。 关键词：机械工程；材料应用；发展前景 前言 机械工程材料影响着机械的设计、制造、仿制、维修等方面，可见其是机械工程中不可或缺的重要组成部分，也是节约机械所用成本的关键所在，因此如何在保证既经济又有质量保证的前提下处理好多种工程材料的选择与应用是一个值得探讨的问题。 1机械工程材料选择选择应用的现状分析 1.1从构件失效抗力角度分析 材料失效抗力主要指构建自身是否具备抗磨损、抗变形等能力，通过对构件参量进行表征以避免构件材料在使用前便出现失效的状况。以往失效抗力在研究过程中既需考虑到材料力学性能，也需构建相应的模型确定其在实际工况中的特性。如许多学者关于热作模具钢的失效分析过程中，通过测试材料寿命并分析模具寿命，得出模具设计选材的标准，其具体选材步骤主要体现在：（1）对用于零件成形的机械材料进行确定并结合模具使用条件，以此判断选择哪种模具以及具体抗力要求；（2）通过对模具时效形式的分析对抗力指标进行确定，选择满足指标标准的钢种；（3）对满足抗力指标要求且符合模具类型的钢种确定的基础上，判断是否与首相抗力指标以及其他指标相吻合；（4）进行选材过程中还需考虑到材料的来源、经济性以及是否便于生产管理等因素。这种选材方式的研究很大程度上为热模具的选材奠定理论基础。 1.2从经济适用性角度考虑 在机械工程对于材料的选择应用首先需要关注的就是材料的适用性和经济性。比如，在机械铸造工艺中需要保正材料具备良好的吸气性、收缩性、偏折性和流动性；而在锻造工艺中则要求材料必须具备较好的冲压性、可锻性、冷镦性和断后冷却性；焊接工艺对材料的适用性和敏感性要求较高。机械加工材料的不同特性为机械工程工艺提供了不同的材料选择，在保证满足工艺需求的前提下，把握好工艺需求材料的各种特性，合理化选择材料才是机械工程发展的正确方向。在注重了机械工程材料的适用性后，还需要根据工程预算合理考虑设计材料的经济性。既要做到选材的质量要求达标，也要保证经济实惠的材料价格选择。而对于可循环利用的机械材料，在整个机械工程中应当循环利用，降低资源消耗，减少机械工程成本，提高整体的经济效益。 1.3从环保、节能角度考虑 国家制定的可持续发展战略就是要求生态、环保、节能，任何企业都必须认真贯彻党的战略方案。一般来说，在机械工程的使用材料中，很多原材料都是不可再生能源，如果过度消耗，最终势必会给机械工程行业带来极大的隐患。因此，我们在材料选择与应用工作中要做到环保和节能，尽可能的使得环保要求和使用需求都能满足。 2机械工程材料的应用 2.1钢铁材料及其应用 当前工业仍然是我国经济发展的主体行业，而钢铁材料也一直是使用较多的重要的机械材料。钢铁工业发展呈现产品结构在变化、增长，产业集中度进一步提高等趋势主要应用领域：为电力系统、汽车工业、铁路与桥梁、船舶与海上钻井平台、兵器工业、石油开采机械及输油管道、化工压力容器、建筑钢筋和构架等。 2.2镁、镁合金及其应用 镁具有优良的物理性能和机械加工性能，此外其还具有丰富的蕴藏量，因而被业内公认为最有前途的轻量化材料，其也是21世纪的绿色金属材料。汽车、摩托车等交通类产品用镁合金，镁作为实际应用中最轻的金属结构材料在汽车的减重和性能改善中的重要作用受到人们的重视，世界各大汽车公司已经将镁合金制造零件作为重要发展方向。另外，镁合金应用发展最快的是电子信息和仪器仪表行业，在薄壁、微型、抗摔撞的要求之下，加上电磁屏蔽、散热和环保方面的考虑，镁合金成了厂家的最佳选择，镁合金外壳可使产品更豪华、美观。近几年电子信息行业镁合金的消耗量急剧增加，成为拉动全球镁消耗量增加的另一重要因素。 2.3铝、铝合金及其应用 密度小、导热性好、易于成形、价格低廉等都是铝合金的优点，因而其被广泛的应用于航空航天、交通运输、轻工建材等部门。例如，在航空航天领域，铝锂合金具有低密度、高比强度、高比刚度、优良的低温性能、良好的耐腐蚀性能和卓越的超塑成型性能，被认为是航空航天工业中的理想结构材料。在航天领域，铝锂合金己在许多航天构件上取代了常规高强铝含金，铝锂合金作为储箱、仪器舱等结构材料具有较大优势国外预测，含抗铝一镁合金及其它系列的铝合金有可能成为下一代飞机的重要结构材料。TiAi基合金的板材除了有望直接用作结构材料外，还可以用作超塑性成型的预成型材料，并用于制作近净成型航空、航天发动机的零部件及超高速飞行器的翼、壳体等又如，在汽车领域，汽车用铝合金材料的3/-4为铸造铝合金，主要是发动机部件，传动系部件，底盘行走系零部件变形铝合金主要用于热交换器系统，车身系部件铝基复合材料在某些范围内替代铝合金、钢和陶瓷等传统的汽车材料，用于汽车关键零件，特别是高速运动零件，对减少质量、减少运动惯性、降低油耗、改善排放和提高汽车综合性能等具有非常积极的作用，在汽车领域有着良好的应用前景。 2.4稀有金属材料及其应用 现代机械工程中稀有金属也有着广泛的用途。例如，在电子工业领域，高纯度稀有金属锗是最王要的半导体材料之一，此外铌、钨、铝、钛等也都是电了工业的重要材料；稀有金属钽用以制造比容大、性能稳定的优质电容器，成为航空及航天设备中的重要电子元件。又如，在钢铁工业领域，稀土金属及稀有高熔点金属都是冶炼优质钢的重要添加剂，少量稀土或钒加入到钢中，能大大提高强度和耐 《机械工程材料应用》教案 项目一工程材料与机械制造过程 课题：材料的发展过程分类及发展趋势（4课时） 导入：教师以教材“问题”进行课程的始学教育，举出身边某制品或零件，说出是什么材料制造的，为何选用这种材料 教学目标：1.了解机械工程材料及其分类； 2. 了解机械工程材料的发展过程； 3. 了解机械制造过程； 4. 了解机械工程材料在机械制造过程中的地位和作用 前测：什么是机械工程材料你所知道的机械制造过程有哪些 教学过程： 【板书】一.材料的简要发展过程 材料是人类文明和技术进步的重要标志。 石器时代→青铜器时代→铁器时代→钢铁时代→新材料时代 1、司母戊大鼎发掘历史； 2、新型材料（航空航天材料）。 【讲解】在浩瀚的材料世界里，金属材料是一个最大的王国。最早，我们人类使用的金属材料主要是天然产品。（穿插讲解材料史话）经历了石器时代、青铜器时代和铁器时代的漫长历史过程后，在冶金技术的推动下，我们又从钢铁时代迈进了新材料时代。在人类文明历程中，金属材料对推动社会的发展，促进文明的进步，丰富文化的内容，改变人们的生活方式发挥了巨大作用。当今世界，金属材料已成为工农业生产、人民生活、科学技术和国防发展的重要物质基础。离开了金属材料的“钢筋铁骨”，桥梁将断，舰艇将毁，大厦将倾，工厂将停…… 二、了解机械工程材料的分类及发展过程 1 、定义机械工程材料主要指用于机械工程、电器工程、建筑工程、化工工程、航空航天工程等领域的材料。 2、分类（按化学成分分类） 金属材料 (综合性能好，用量最大、应用范围最广) 【设问】同学们在平时的生活中看到过哪些金属（纯金属） 【板书】1．金属：如铁、铜、铝、金、银等，共有90种。常温下为固体（除汞外）。 【设问】金属与非金属比较有哪些特性 【板书】2．金属特性： 具有金属光泽；（铁、铝等大多数金属为银白色，铜为紫红色，金为黄色） 《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σ，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σ表示。抗拉强度是指金属材料在拉力的作用下，s被拉断前所能承受的 最大应力值，用σ表示。 b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δ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 机械工程材料及应用教案王纪安1-2 《机械工程材料应用》教案 项目一工程材料与机械制造过程 课题：材料的发展过程分类及发展趋势（4课时） 导入：教师以教材“问题”进行课程的始学教育，举出身边某制品或零件，说出是什么材料制造的，为何选用这种材料？ 教学目标：1.了解机械工程材料及其分类； 2. 了解机械工程材料的发展过程； 3. 了解机械制造过程； 4. 了解机械工程材料在机械制造过程中的地位和作用 前测：什么是机械工程材料？你所知道的机械制造过程有哪些？ 教学过程： 【板书】一.材料的简要发展过程 材料是人类文明和技术进步的重要标志。 石器时代→青铜器时代→铁器时代→钢铁时代→新材料时代 1、司母戊大鼎发掘历史； 2、新型材料（航空航天材料）。 【讲解】在浩瀚的材料世界里，金属材料是一个最大的王国。最早，我们人类使用的金属材料主要是天然产品。（穿插讲解材料史话）经历了石器时代、青铜器时代和铁器时代的漫长历史过程后，在冶金技术的推动下，我们又从钢铁时代迈进了新材料时代。在人类文明历程中，金属材料对推动社会的发展，促进文明的进步，丰富文化的内容，改变人们的生活方式发挥了巨大作用。当今世界，金属材料已成为工农业生产、人民生活、科学技术和国防发展的重要物质基础。离开了金属材料的“钢筋铁骨”，桥梁将断，舰艇将毁，大厦将倾，工厂将停…… 二、了解机械工程材料的分类及发展过程 1 、定义机械工程材料主要指用于机械工程、电器工程、建筑工程、化工工程、航空航天工程等领域的材料。 2、分类（按化学成分分类） 金属材料 (综合性能好，用量最大、应用范围最广) 【设问】同学们在平时的生活中看到过哪些金属（纯金属）？ 【板书】1．金属：如铁、铜、铝、金、银等，共有90种。常温下为固体（除汞外）。 【设问】金属与非金属比较有哪些特性？ 【板书】2．金属特性： 具有金属光泽；（铁、铝等大多数金属为银白色，铜为紫红色，金为黄色） 有良好的导电性和导热性；（铜、铝是优良的导电体） 有一定的强度和塑性。 细化晶粒的方法?为什么要细化晶粒? 方法:增加过冷度;变质处理;附加振动 原因:常温下金属的晶粒越小,强度硬度则越大.同时塑 形韧性也越好.细化晶粒可以大大提高金属材料的常温力学性能. 什么退火?退火操作有? 将组织偏离平衡状态的金属和合金,加热到适当的温度,保持一定时间,然后慢慢冷却以获得平衡状态的热处理工艺称为退火. 操作:均匀化退火;完全退火和等温退火;不完全退火;球 化退火;去应力退火 钢丝和铅丝 钢丝的再结晶温度大于室温,反复弯折相当于对其冷加 工致使加工硬化,所以越弯折越硬.而铅丝的再结晶温度 小于室温,属于对其进行热加工使其硬化消失所以始终保软态. 金属经冷塑性变形后,组织和性能发生什么变化? 纤维组织的产生;晶粒破碎,位错密度增大,产生加工硬化;结构现象的产生;残余内应力的产生 用20CrMnTi钢制造变速箱齿轮工艺路线及热处理作用 路线:锻造-正火-加工齿形-局部镀铜-渗碳-预冷淬火, 低温回火-喷丸-磨齿(精磨) 正火:消除锻造状态的不正常组织,以利切削加工,保证齿形合格. 淬火+低温回火:使其面层具有很高的硬度和耐磨性,使其心部具有高强度和足够的冲击韧度 淬火的目的?方法? 目的:提高工具渗碳工件和其他高强度耐磨机器零件等的强度,硬度和耐磨性;提高结构钢的综合力学性能;提高少数工件的物理和化学性能. 方法:单介质淬火;双介质淬火;分级淬火;等温淬火;冷处理. 共析钢加热时,奥氏体的形成过程有那几个步骤? 奥氏体晶核形成;奥氏体晶核的长大;残余渗碳体的溶解;奥氏体均匀化. 回火操作?指出各种回火操作得到的组织及性能. 低温回火;回火马氏体;高硬度和高耐磨性 中温回火;回火托氏体;较高的弹性极限和屈服极限并具有一定韧性. 高温回火;活活索氏体;较高强度,良好的塑性和韧性. 为什么铸造合金常选接近共晶成分合金? 因为温度间隔与成分间隔愈大的合金其流动性愈差,分散缩孔愈多,凝固后的枝晶偏析也愈严重.而对于共晶系来说,共晶成分合金熔点低,且凝固在常温下进行,流动性好,分散缩孔少,热裂倾向也小.故~ 塑性变形造成哪几种残余应力? 宏观内应力(第一);微观内应力(第二);晶格畸变内应力(第三) 用W18Cr4V制造铣刀,加工路线及热处理作用? 路线:下料-锻造-球化退火-机械加工-淬火+560°C三次回火-喷砂-磨削加工-成品 退火:便于加工,为淬火做好准备 淬火+回火:使其具有高硬度,高耐磨性及热硬性. 700℃,760℃,840℃,1100℃ 700<727 不发生相变(在相变温度线以下);F+P 760 在G点下载Ac1~Ac3之间,原为A+F，A-M，F保留;F+M+A'(残余) 840 Ac3以 上,A-M+A'(残余);M+A' 1100 A晶粒粗化-粗片状M+A' 工程材料及其应用 工程材料及其应用测试题 一、填空题 1、机械零件选材的基本原则有使用性能原则、工艺性原则、经济性原则 2、现今意义上的陶瓷材料是指各种无机非金属材料统称。 3、高分子材料主要包括工程塑料、合成纤维、橡胶和胶粘剂。 4、腐蚀失效包括应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳、氢致开裂等。 5、填出下列性能指标符号名称：。s屈服强度b抗拉强度，9 断面收缩率， HRC洛氏硬度，HBS布氏硬度，HV维氏硬度。 6、碳基复合材料的增强相主要是纤维，该类材料除具有碳和石墨的特点外还有优越的综合性能，是很好的工程材料，耐温高达 2800°C 。 7、根据石墨形态，铸铁可分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁。 其中，球墨铸铁有球状石墨。 &按钢中合金元素含量，可将合金钢分为低合金钢、中合金刚、高合金钢几类。 9、H T250卑号中“ HT表示灰口铸铁，数字“ 250”表示最小抗拉强度值。 10、高分子材料的聚集状态有玻璃态、高弹态、沾流态三种。 11、填出下列钢组织代号名称：F 铁素体，P珠光体，S索氏体，M 马氏体，A奥氏体。 12、纯铁在室温条件下的晶体结构是体心立方晶格，在912 C以 上转变为 面心立方晶格。固态金属随温度的不同发生的晶体结构转变称 为同素异构转变。 氯乙烯、尼龙、有机玻璃 14、 HT2O0卑号中“HT表示灰口铸铁，数字“ 200”表示最小 抗拉强度值。 15、滑移的本质是位错运动的结果。 16、高分子材料的老化，在结构上是发生了交联和降解。 17、机械设计时常用抗拉强度，屈服强度两种强度指标。 18、一般工程结构用金属是多晶体，在各个方向上的性能相 同，这就是实际金属的各向同性现象。 名词解释： 合金：由两种或两种以上金属元素；或金属与非金属元素熔炼、烧结或通过其方法由化学键组合而成的具有金属特性的物质。 同素异晶转变：在固态下，同一种元素由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的转变。 铁素体：碳溶解在α－Fe中形成的间隙固溶体。 再结晶：冷变形金属在加热时其组织和性能都恢复到变形前的软化状态的过程。淬透性：一种热处理工艺性能，表示材料在淬火时获得淬硬层深度的能力。 奥氏体：C在γ－Fe中的间隙固溶体，常用A或γ表示，是一种硬度较低而塑性较高的固溶体。 固溶体：组成合金的组元，在固态时相互溶解，所形成的单一均匀的物质。 自然时效：自然时效是指经过冷、热加工或热处理的金属材料，于室温下发生性能随时间而变化的现象。 加工硬化：金属材料随着冷塑变形程度的增大，强度和硬度逐渐升高，塑性和韧性逐渐降低的现象称为加工硬化或冷作硬化。 调质:对钢材作淬火+高温回火处理，称为调质处理。 碳素钢:含碳量≤2.11%的铁碳合金。 SPCD: 表示冲压用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国08A（13237）优质碳素结构钢。 填空题： 1.石墨为片状的灰口铸铁称为铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁称为__ 铸铁，石墨为球状的灰口铸铁称为铸铁。其中铸铁的韧性最高，因而可以锻造。 2. 陶瓷材料中的气相是指，在程中形成的，它了陶瓷的强度。 3.根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为__________、__________和__________三种。 4.工程中常用的特殊性能钢有_________、_________、_________等。 5.金属的断裂形式有__________和__________两种。 6.金属元素在钢中形成的碳化物可分为_________、_________两类。 7.常见的金属晶体结构有____________、____________和____________三种。 1、普通灰口；可锻；球墨； 2、气孔；烧结；降低。 3、固体渗碳气体渗碳 4、不锈钢耐热钢耐磨刚 5、延性断裂 6、合金渗碳体特殊碳化物 7、体心立方晶格密排六方晶格 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》在线作业(整理)
《机械工程材料(第4版)》课程大纲
中南大学机械工程材料在线作业一讲解
第十一章 机械工程材料的选择及应用
工程材料的应用
《机械工程材料》作业页解
工程材料及其应用课后答案(西交)
机械工程材料的应用及发展前景的展望
机械工程材料及应用教案王纪安1-2
机械工程材料基础知识大全
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工程材料及其应用
机械工程材料期末试题(附答案) 整理
机械工程材料总结