第三章 工程材料
材料工程基础周勇敏第三章习题答案
Q At
= Q =
85
=49.3W/(m2C)
A(tw -t f ) 3.14.014 0.8 (69-20)
【3-35】
【3-1】一根直径 d =50 mm ， l =8 m 的钢管，被置于横断面为 0.2×0.2 m 的砖槽道内。若
钢 管 温 度 和 辐 射 率 分 别 为 t1 250 ℃ 、 1 0.79 ， 砖 槽 壁 面 温 度 和 辐 射 率 分 别 为 t2 27 ℃、 2 0.93，试计算该钢管的辐射热损失。
=
1
1 0.002
1
60
800 320 50
=2822.7W /m2
q3-q0 100%= 2822.7-2810.3 100%=0.37%
q0
2810.3
【3【-431-1】】在换热器中，一种流体从 250℃被冷却到 150℃，另一种流体从 80℃被加热到
120℃。如果换热器被设计成顺流式、逆流式。试分别求出其对数平均温度差。
q
av
tw1
tw2
=0.103
300-100 0.1
=206(W
/m2
)
【3-【183】-1】 对置于气流中的一表面进行 对流换热试验，测得局部换热系数满足如下准则方程
Nux=0.04Rex0.9 Pr1/3。其中 x 为特性长度，是计算点离开平板前缘的距离。试计算当气流温 度 t∞=27℃、流速 u∞=50 m /s 时离开平板前缘 x=1.2 m 处的对流换热系数。设平壁温度 tw=73℃。
土木工程材料(1)
❖体积安定性：水泥的体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中， 体积变化的均匀性。
❖强 度 等 级 ： 硅 酸 盐 水 泥 分 为 42.5 、 42.5R 、 52.5 、 52.5R 、 62.5、62.5R六个强度等级；其他五种水泥分为32.5、32.5R、 42.5、42.5R、52.5R六个等级。其中有代号R者为早强型水泥。
▪建筑石膏的应用：可拌制抹面灰浆，用于室 内墙面及顶棚抹灰，也可掺入其他材料制作石 膏板。
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二、水硬性胶凝材料
水泥： 水泥是土木工程建设中最重要的建筑材料之一。它不仅
大量应用于建筑工程中，而且还广泛用于公路、桥梁、铁 路、水利等工程中，它还是配制混凝土的重要材料。
我国常用水泥的主要品种有： ➢硅酸盐水泥
1 烧结多孔砖 烧结多孔砖是以粘土、页岩或煤矸石为主要原料 烧制的主要用于结构承重的多孔砖。烧结多孔砖的孔洞率一般在15 ％以上。在建筑中烧结多孔砖多用于砌筑六层以下的承重墙或高层 框架结构填充墙。多孔砖形状见图。
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烧结多孔砖和烧结空心砖
2 烧结空心砖 烧结空心砖是以粘土、页岩或粉煤灰为主要原料烧 制的空心砖。空心砖顶面有孔，孔大而少，而多孔砖孔小而多。空 心砖的孔洞率一般在30％以上。空心砖形状见图3-2。
➢普通硅酸盐水泥 ➢矿渣硅酸盐水泥 ➢火山灰质硅酸盐水泥 ➢粉煤灰硅酸盐水泥 ➢复合硅编酸辑p盐pt 水泥等
常用水泥的生产
❖硅酸盐水泥的生产：两磨一烧
❖其它品种水泥的生产：常用水泥中的其他几种类型是由 硅酸盐水泥熟料掺入一定量的混合材料经磨细而得到的。 混合材料指的是火山灰质混合材料、粉煤灰、粒化高炉矿 渣等。
（2）料石：经过人工或机械开采出 的较规则的块石。主要用于砌筑墙身、 踏步、拱和纪念碑、柱等。
桥涵工程试验检测(桥梁)第三章桥梁工程原材料试验检测x
三、石料抗冻性试验 抗冻性指岩石在吸水饱和状态下经受规定冻融循环（冻结 和融化）次数后抵抗破坏的能力。用质量损失率和冻融系数表 示。 三个指标：强度变化、质量损失、外观变化 抗冻性评定标准：材料无明显损伤、质量损失率不大于2%、 强度不低于75%。 冻融次数：严寒地区25次；寒冷地区15次。 1、仪器设备 2、试样 立方体试件，边长70mm±2mm。 试件个数：6个（3个测 质量损失率，3个测耐冻系数）
立方体试件，边长70mm±2mm。 试件个数：6个 有显著层理的岩石，分别沿平行和垂直层理方向制取6个。 平面度公差：小于0.05mm；垂直度偏差：小于0.25°
（3）试验步骤
1）试件编号，测量边长（顶、底面），计算受压面积 2）确定试件含水状态：烘干状态、天然状态、饱和状态 烘干方法：105~110℃，12~24h，冷却至室温（20± 2℃） 强制饱和法： A：沸煮法饱和试件： 称重→注水1/2高度，静置2h→试件浸没、沸煮6h →冷却、擦干、称重。 B：真空抽气法饱和试件 3）选定合适压力机。试件对正上、下承压板，不得偏心 4）加压破坏。加载速率：0.5~1.0MPa 记录破坏荷载和出现现象。 2012Y一29. 石料抗压强度试验的步骤为( )。
本次修订列入集料的表观密度、松散堆积密度和孔隙率等指标，它间接反映 了集料的级配情况。在集料中，均要求“采用吸水率小的集料”。 根据有关资料：在集料中应注意吸水率的问题，考虑到混凝土的耐久性，采用 吸水率大的集料所配制出的混凝土会有较大的长期收缩，影响混凝土的抗裂 性。如砂岩集料的吸水率是石灰岩20倍，用它制成的混凝土1年收缩率是石灰 岩的3-4倍。
2014年公路试验检测人员 考试培训
桥 梁
第三章 桥梁工程材料试验检测
第一节 石料
常用工程材料
（2）锻造及热处理特点 莱氏体钢呈鱼骨状分布的粗大共晶碳 化物M6C。碳化物只能依靠锻打来击碎，通过反复多次的镦拔，使 其尽可能均匀分布。锻造后进行球化退火，显微组织为索氏体和其 上均匀分布的碳化物。
1.典型零件的工作条件、失效方式和性能要求
失效方式为接触疲劳破坏产生的麻点或剥落；长期摩擦造成磨 损而丧失精度；处于润滑环境下而带来的锈蚀。性能要求为具有高 的接触疲劳强度，高硬度、高耐磨性，以及良好的耐蚀性。
2.化学成分特点 碳含量为wc 0.95%～1.10%，以保证高硬度、高耐磨性和高强 度。主加元素为Cr，辅加元素为Si、Mn、V、Mo。 Cr的作用是提高淬透性，为了进一步提高淬透性，补加Mn、Si， 通过加入V、Mo可阻止奥氏体晶粒长大。
（2）油淬回火弹簧钢丝 冷拔钢丝退火后，冷绕成弹簧，再进 行淬火+中温回火处理，得到回火托氏体组织。 （3）硬拉弹簧钢丝 冷拔至要求尺寸后，利用淬火+回火来进行 强化，在冷绕成弹簧，并进行去应力退火，之后不再热处理。 4.钢种、牌号与用途 （1）以Si、Mn元素合金化的弹簧钢 淬透性显著优于碳素弹簧 钢，例如：65Mn、60Si2Mn。 （2）含Cr、V、W等元素的弹簧钢 可制作在350～400℃下承受 重载的较大型弹簧，例如阀门弹簧、汽车弹簧等。典型钢种是 50CrVA。 （六）滚动轴承钢
4.合金结构钢
该类钢的牌号是由“数字+元素+数字”三部分组成。如 36Mn2Si 和18Cr2Ni4WA。
5.合金工具钢 如9Mn2V和CrMn，特殊：W6Mo5Cr4V2。 6.滚动轴承钢
该类钢在钢号前冠以“滚”或“G”，其后为铬（Cr）+数字来 表示，数字表示铬含量平均值的千分之几。如GCr15。
工程材料力学性能三四章习题
影响因素有： 1)．晶体结构：BCC容易出现低温脆性 2)．化学成分：固溶强化降低塑性（Mn, Ni） 3)．显微组织：①晶粒大小②金相组织
3
5 试述焊接船舶比铆接船舶容易发生脆性破坏的原因。 焊接容易在焊缝处形成粗大金相组织气孔、夹渣、未 熔合、未焊透、错边、咬边等缺陷，增加裂纹敏感度，增 加材料的脆性，容易发生脆性断裂（落锤试验试样）。 6 下列三组试验方法中，请举出每一组中哪种试验方法测得 的冷脆温度较高？为什么？ 冷脆温度的高低与试验中试样受力方式有关，容易发 生塑性变形的就能够提高冷脆温度。 （1）拉伸和扭转：静载荷下拉伸的软性状态系数大于弯曲 大于扭转，因此拉伸和扭转比较时，在拉伸条件下的塑性 比扭转低，因此扭转的冷脆温度高。 （2）缺口静弯曲和缺口冲击弯曲：应变速率增加可以提高 材料的强度同时降低材料的塑性，因此应变速率的增加有 增加材料脆性的倾向，缺口静弯曲的冷脆温度相对较高。 （3）光滑试样拉伸和缺口试样拉伸：缺口试样会导致材料 的受力状态改变成两向或者三向，而多向拉伸的软性系数 更小，因此缺口试样会使材料变脆的倾向，从而降低冷脆 4 温度
第三章
• 冲击韧度：冲击载荷下，材料断裂前单位截面积 吸收的能量（外力做的功） • 冲击吸收功: 冲击载荷下，材料断裂前吸收的能 量（外力做的功） • 低温脆性： 温度低于某一温度时，材料由韧性状 态变为脆性状态的现象。 • 韧脆转变温度：材料有韧性状态转变为脆性状态 的温度。 • 韧性温度储备:材料使用温度和韧脆转变温度的差 值。
13
8、试述塑性区对KI的影响及KI的修正方法和结果。 影响：裂纹尖端塑性区的存在将会降低裂纹体的刚度， 相当于裂纹长度的增加，因而影响应力场和及KI的计算， 所以要对KI进行修正。 修正方法：“有效裂纹尺寸”，即以虚拟有效裂纹代替 实际裂纹，然后用线弹性理论所得的公式进行计算。 结果：
机械工程基础(工程材料)
导入新课：1．材料的品种、质量和数量是衡量一个国家现代化程度的重要标志。
2．目前世界上材料总和已达40多万种，且每年还以5%的速率增加。
3．现代工业生产中应用最广的仍是金属材料，在各种机器设备所用材料中约占90%以上。
4．金属材料的使用性能是指材料在使用过程中所表现出的特性，包括：力学性能、物理性能和化学性能。
工艺性能是指材料在加工制造过程中所表现出的特性，包括：热处理性能、铸造性能、压力加工性能、焊接性能和切削加工性能。
讲授新课：第二篇 机械工程材料及热加工第三章 金属材料与热处理基础§1-1 金属材料的性能一、金属材料的力学性能：金属材料在载荷作用下所表现出的特性。
1．强度：材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力。
衡量指标：屈服点σ s 和抗拉强度σ b 。
单位：MPa 。
2．塑性：材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力。
衡量指标：断后伸长率δ和断面收缩率ψ。
3．硬度：材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。
测试方法：静载荷压入法硬度试验。
衡量指标：主要有布氏硬度和洛氏硬度。
（1）布氏硬度 测量表面压痕直径。
材料越软，直径↑，硬度值↓。
（凹痕面积）（载荷）凹F PHB2）特点：测量误差小，数据稳定，重复性强；但测量费时，压痕较大。
3）适用范围：测量灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料。
不适宜测量成品零件或薄件。
（退火、正火及高温回火等零件的硬度测定）（2）洛氏硬度 测量压痕深度。
压痕↑，硬度↓。
1）表示方法：数值标在符号之前。
2）特点：测定简单，方便快捷，可直接从表盘上读出硬度数值，压痕小，测试范围大；但测定结果波动较大，稳定性差，故需测试三点，取其算术平均值。
3）适用范围：测量成品和较薄工件。
不适宜测量组织不均匀的材料。
（3）其它硬度指标1）维氏硬度（HV ） 主要用于测定很薄材料和表面薄层硬度。
2）肖氏硬度（HS ） 主要用于测定大而笨重的工件或大型钢材的硬度，精密量具的表面硬度（因其硬度试验在工件上基本不留痕迹）。
机械工程材料1-5章知识串讲
② 3个区
③ 不同温度下的转变产物
A1-Ms间及转变开始线以左的 区域为过冷奥氏体区（未转变区）
转变终了线以右及Mf以下为转 变结束区
转变开始线与转变终了线间及 Ms与Mf之间为转变区（过渡区）
5）再结晶退火是针对于冷变形金 属，为了消除加工硬化，使材料 能继续塑性变形，再结晶退火加 热温度：再结晶温度以上 150~250℃
第五章 常用金属材料及性能
本章主要考察选材问题及熟悉的钢的牌号
1、钢以含碳量分类
低碳钢： ωc≤0.25%
中碳钢：0.25%＜ ωc ＜0.60%
高碳钢： ωc ≥0.60%
2、合金钢
（1）低合金钢 － M总％ ≤ 5％ （2）中合金钢 － 5％ < M总％ < 10％ （3）高合金钢 －M总％ ≥ 10％
（ 注：M总％为合金元素总量 ）
3、常用钢的牌号及用途 1）Q235：屈服强度为235MPa的碳素结 构钢，常见用途：钢筋 2）45：含C量为0.45%的优质碳素结构钢， 常见用途：轴
（5）冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性概念
疲劳强度：指金属材料在无限多次交变载荷
作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲
劳极限。 疲劳断裂：
一般情况下，钢材的 循环次数为（5~10）
零件在交变载荷作用下经
较长时间工作而发生突然
×107，取其不断裂的 最大应力作为疲劳极 限；
断裂的现象
有色金属、不锈钢取
（2）三条水平线上的 反应及反应类型
包晶反应
1495℃
共晶反应
莱氏体Ld
施工单位工程材料管理制度
施工单位工程材料管理制度第一章总则第一条为规范施工单位的工程材料管理工作，提高建设工程质量及施工效率，保障工程安全，减少浪费，特制定本制度。
第二条本制度所称工程材料，指在建设工程中使用的所有原材料、构件、设备、装置等。
第三条本制度适用于施工单位的工程材料管理工作。
第四条施工单位应当建立健全工程材料管理制度，按照本制度的要求进行实施。
第五条施工单位应当在开工前组织相关人员进行工程材料管理制度培训，确保相关人员熟知本制度的内容与要求。
第二章工程材料采购管理第六条施工单位应当建立健全材料采购计划，按照工程需要和进度要求，合理安排材料采购数量和时间。
第七条施工单位应当严格执行国家相关法律法规，选择合格的供应商进行工程材料采购。
第八条施工单位应当建立健全材料采购合同管理制度，对采购合同的签订、履行等进行规范管理。
第九条施工单位应当加强对材料供应商的供货质量、信誉等方面的评估，建立供应商档案。
第十条施工单位应当对采购到的材料进行验收，保证采购到的工程材料符合国家标准和合同要求。
第三章工程材料库存管理第十一条施工单位应当建立健全工程材料库存管理制度，要求库管人员按照规定对工程材料进行统一保管。
第十二条施工单位应当对工程材料进行分类、编号、标识，建立详细的材料台帐，确保材料的准确性和完整性。
第十三条施工单位应当定期对工程材料进行盘点，及时调整库存数量和结构。
第十四条施工单位应当加强对工程材料的防火、防潮等措施，保证材料质量和安全。
第四章工程材料使用管理第十五条施工单位应当在工程现场进行工程材料使用管理，确保施工质量和安全。
第十六条施工单位应当严格按照工程设计要求和相关规范，正确使用工程材料。
第十七条施工单位应当对工程材料使用情况进行记录与统计，建立材料使用档案。
第十八条施工单位应当建立健全材料回收制度，对尚未使用的材料进行分类、入库，避免材料浪费。
第五章工程材料报废处理第十九条施工单位应当及时对无法使用的工程材料进行报废处理，避免影响工程质量及安全。
砌体工程资料
• 主规格与普通混凝土小型空心砌块相同，为 390mm x 190mm x 190mm。为满足一般多层 住宅建筑需要，其块型通常有7~12种。 • 轻集料混凝土小型空心砌块适用于多层或高层 的非承重及承重保温墙、框架填充墙及隔墙。 目前在混凝土框架结构中广泛采用非承重的轻 集料混凝土小型空心砌块作填充墙。这种小砌 块一般采用煤渣为集料与水泥混合制成，当然 也可以采用陶粒、膨胀珍珠岩或自燃煤研石轻 集料作为集料而制成。 • 3.蒸压加气混凝土砌块 • 蒸压加气混凝土砌块是以钙质材料和硅质 材料为基本原料，以铝粉为发气剂，经搅拌、 浇注成型、静停切割及蒸压养护等工艺制成的 一种墙体材料。
• 砌筑用砌块
• 砌块是用于砌筑的、规格尺寸比砖大的人造块材， 是建筑工程常用的新型墙体材料之一。一般为直角六 面体，也有各种异形的。砌块的原材料丰富，制作简 单，施工效率较高，适用性强。按产品主规格尺寸， 可分为大型砌块（高度大于980mm）、中型砌块（高 度为380~980mm）和小型砌块（高度大于115mm、小 于380mm）。砌块高度一般不大于长度或宽度的6倍， 长度不超过高度的3倍。目前，我国以中、小型砌块使 用较多。 • 砌块按用途可分为承重砌块和非承重砌块；按空 心率大小可分为实心砌块（无孔洞或空心率小于25%） 和空心砌块（空心率等于或大于 25％）；按制作用原 材料可分为混凝土砌块和粉煤灰砌块等。 • 1.混凝土小型空心砌块 • 混凝土砌块是以水泥为胶结材料，以砂、石或炉渣、 煤矸石等为集料，经加水搅拌、成型、养护而成的块 体材料。通常，为减轻自重，多制成空心小型砌块。
• 3.灰砂砖 • 灰砂砖是用石灰和天然砂经混合搅拌、陈伏、轮碾、 加压成型、蒸压养护而制得的砖。用料中石灰约占 10 ％~20％。其表观密度为1800~1900kg/m3。 • 根据国家标准《蒸压灰砂砖》（GB 11945-1999）的规 定，灰砂砖按抗压强度和抗折强度，分为 MU25 ， MU20， MU15和MU10四个强度等级。根据尺寸偏差 和外观质量、强度和抗冻性分为优等品（ A ）、一等 品（B）和合格品（C)三个质量等级。 • 灰砂砖可用于工业与民用建筑的墙体和基础。但由于 灰砂砖中的某些水化产物（氢氧化钙、碳酸钙等）不 耐酸，也不耐热，因此不得用于长期受热高于200℃和 受急冷、急热交替作用或有酸性介质侵蚀的建筑部位， 也不宜用于有流水冲刷的部位。
《建筑材料》第五次课(第三章)
预加任何外加剂的粉状胶凝材料。
建筑石膏
3.1.2、建筑石膏的凝结与硬化 水化：半水石膏和水反应生成二水石膏的过程。
1 3 CaSO4 H 2O H 2O CaSO4 2 H 2 O 2 2 由于半水石膏的溶解度比二水石膏的大（约四 倍），所以二水石膏处于过饱和状态，不断从溶 液中析晶，水解反应不断右移，直至半水石膏全 部转变成二水石膏。 速度很快，大约7~12min。
建筑石膏产品标记顺序为：产品名称，抗折强度值， 标准号。例如，抗折强度为2.5Mpa的建筑石膏标记 为：建筑石膏2.5GB9776。
3.建筑石膏的应用
绿色节能循环利用
石膏建材是一种节能、节材、可回收利用、不污染环境、
性能价格比优越的绿色建材。
建筑石膏是由二水石膏烧制而成的，水化后又变成二水 石膏。废弃的石膏建材，经破碎、筛选、再煅烧后又可 作为生产石膏建材的原料，不产生建筑垃圾。 建筑石膏的烧成过程是将二水硫酸钙脱去3/4的水，变成
①
胶凝材料：能通过物理化学作用将散粒材料或块 状材料胶结成为一个整体，并产生强度的材料。
② 气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，保持并发 展其强度的材料。 ③ 水硬性胶凝材料：既能在空气中硬化，又能更好 的在水中硬化，保持并发展其强度的材料。
3.1 石膏
本节的学习目标 1）掌握建筑石膏的化学组成，了解 其生产工艺。 2）理解石膏的凝结硬化机理。 3）重点掌握石膏的特性及应用。
性，在潮湿的环境中，晶体间的粘结 力削弱，强度下降、变形，且还会发 霉。建筑石膏一般不宜在潮湿和温度 过高的环境中使用。
3.请观察建筑石膏粉，并分析是否宜用
此石膏粉作粘结或制作石膏制品。 从图可见该建筑石膏粉已吸潮结