工程材料及成形工艺基础张忠诚答案

绪论

1材料是指那些能够用于制造结构，器件或其他有用产品的物质，例如金属，陶瓷，聚合物，半导体，超导体介电材料，木材，沙石，复合材料等。

2工程材料根据其组成与结构特点，可分为金属材料，无机非金属材料，有机高分子材料和复合材料。根据材料的性能特征，可分为结构材料和功能材料。根据材料的用途分为建筑材料 能源材料 机械工程材料 电子工程材料。

3材料的主要加工主要指材料的成形加工及强化，改性和表面技术的应用。

第一章 材料的力学行为和性能

1材料的性能包括使用性能和工艺性能。使用性能分为物理性能，化学性能和力学性能。

2力学行为：材料在载荷作用力下的表现

3弹性变形：当物体所受外力不大而变形处于开始阶段时，若去除外力，物体发生的变形会完全消失，并恢复到开始状态。

4塑性变形或残余变形：当外力增加到一定数值时，物体发生的变形不能完全消失，而一部分被保留下来，这时材料进入塑性变形阶段所保留下来的变形。

5韧性断裂：断裂前出现明显宏观塑性变形的断裂

6脆性断裂：在断裂前没有宏观塑性变形的断裂行为

综上所诉，对所有材料而言，在外力作用下虽外力增加 而变形和断裂是普通规律；而对金属等晶体材料而言，该规律是由弹性变形，塑性变形，断裂三个阶段组成。

服役条件：是指零件在工作过程中承

一、填空题（15分）

1．生铁的主要化学成分是以铁和碳为主，同时还含有 等杂质元素 ；钢的

化学成分中 元素的含量比生铁低；一般钢坯或钢锭要加工成钢材才能使用，常用的钢材有：板材、 、 、 四大类。

2．金属材料的冲击吸收功随温度的降低而 ，这种韧性随温度急剧变化的温度范围

称韧脆转变温度，韧脆转变温度越低，表明材料在低温下的冲击性能越 。 3．金属的晶粒越细，强度、硬度越 ，塑性、韧性越 。实际生产中可通

过 、 和 来细化晶粒。

4．常用金属中，γ-Fe、Al、Cu 等金属具有 面心 晶格,α-Fe具有 体心 晶

格。

5．金属的结晶是在过冷的情况下结晶的,冷却速度越快,过冷度 大 ，金属结晶后的

晶粒越 小 ,力学性能越 好 。

6．钢的普通热处理方法有退火、 正火 、 淬火 、 正火 。 7．钢的调质处理是指 高温回火加淬火

工程材料及成形技术基础专业知识,内容丰富,知识严谨。对于自学者来说,是绝对有用的一手资料!

机械零件材料及成形工艺的选用10.1工程材料及成形工艺选用的基本原则1)使用性能足够的原则 零件举例 模具 化工机械 受力及环境 高硬、耐磨 腐蚀介质 负荷轻、耐磨 抗弯、高冲击、耐磨 材料与工艺 工具钢、轴承钢 不锈钢、 非不锈钢 + 表面处理 球墨铸铁 渗碳钢、渗碳 调质钢， 高频表面淬火

拖拉机减速齿轮、 内燃机曲轴汽车转动齿轮

一般传动轴

强韧性

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2)工艺性能良好的原则工艺性能 铸造性 锻造性 最优条件 熔点低，共晶成分 Fcc的金属， 第二组元少的合金 ω CE < 0.4% 140 ~ 248 HB 淬火变形小，回火脆性小， 淬透性高

材料性能 从优 劣排列铸铁、黄铜、铝合金、 青铜、铸钢 低、中、高碳钢，高合 金钢、黄铜、青铜、 铝合金 碳钢及低合金结构钢， 防锈铝、青铜、硬铝 不锈钢、30钢、45钢、 铸铁、T8钢、65Mn 低碳钢、低合金钢、高 碳钢、含锰钢、铝合金

焊接性 切削性

热处理性

3)经济性合理的原则

4)结构、材料、成形工艺相适应的原则

工程材料及

《工程材料及成形技术》课程习题集

班级：________________ 姓名：________________ 学号：________________

2013年2月——5月

1

习题一 工程材料的性能

一、名词解释

σs： σb： δ： ψ：E： σ-1： αk： HB： HRC： 二、填空题

1、材料常用的塑性指标有（ δ ）和（ ψ）两种，其中用（ ψ ）表示塑性更接近材料的真实变形。 2、检验淬火钢成品的硬度一般用（洛氏硬度HRC），而布氏硬度是用于测定 （较软）材料的硬度。

3、零件的表面加工质量对其（ 疲劳 ）性能有很大影响。

4、表征材料抵抗冲击载荷能力的性能指标是（ak ），其单位是（ J/cm2 ）。

5、在外力作用下，材料抵抗（ 塑性变形 ）和（断裂）的能力称为强度。屈服强度与（ 抗拉强度 ）比值，工程上成为（屈强比）。 三、选择题

1、在设计拖拉机缸盖螺钉时，应选用的强度指标是（ A ）

A．σs b．σb c．σ-1 2、有一碳钢支架刚性不足，解决办法是（ C ） A．用热处理方法强化 b．另选合金钢 c．增

2

加截面积

3、材

工程材料及成形技术作业题库

一. 名词解释

1.间隙固溶体：22

3.过冷度：19

4.再结晶：20

5.同素异构性：20

6.晶体的各向异性：17

7.枝晶偏析：

8.本质晶粒度：43

9.淬透性：55

10.淬硬性：55

11.临界冷却速度：53

12.热硬性：

13.共晶转变：26

14.时效强化：

15.固溶强化：22

16.形变强化：

17.调质处理：

18.过冷奥氏体：44

19.变质处理：

20.C曲线：

http://www.77cn.com.cnT曲线：

22.顺序凝固原则：

23.孕育处理：

24.孕育铸铁：

25.冒口：

26.熔模铸造：

27.锻造比：

28.拉深系数：

29.氩弧焊：

30.熔化焊：

31.压力焊：

32.钎焊：

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.

2.结构钢的淬透性,随钢中碳含量的增大而增大.

3.普通低合金结构钢不能通过热处理进行强化。

4. 单晶体必有各向异性.

5. 普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的.

6. 过热钢经再结晶退火后能显著细化晶粒.

7. 奥氏体耐热钢也就是奥氏体不锈钢。

8. 马氏体的晶体结构和铁素体的相同.

9. 面心立方金属的塑性比体心立方金属的好.

10. 铁素体是置换固溶体.

11. 晶界是金属晶体的常见缺陷.

工程材料及成形技术作业题库

一. 名词解释

1.间隙固溶体：22

3.过冷度：19

4.再结晶：20

5.同素异构性：20

6.晶体的各向异性：17

7.枝晶偏析：

8.本质晶粒度：43

9.淬透性：55

10.淬硬性：55

11.临界冷却速度：53

12.热硬性：

13.共晶转变：26

14.时效强化：

15.固溶强化：22

16.形变强化：

17.调质处理：

18.过冷奥氏体：44

19.变质处理：

20.C曲线：

T曲线：

22.顺序凝固原则：

23.孕育处理：

24.孕育铸铁：

25.冒口：

26.熔模铸造：

27.锻造比：

28.拉深系数：

29.氩弧焊：

30.熔化焊：

31.压力焊：

32.钎焊：

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.

2.结构钢的淬透性,随钢中碳含量的增大而增大.

3.普通低合金结构钢不能通过热处理进行强化。

4. 单晶体必有各向异性.

5. 普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的.

6. 过热钢经再结晶退火后能显著细化晶粒.

7. 奥氏体耐热钢也就是奥氏体不锈钢。

8. 马氏体的晶体结构和铁素体的相同.

9. 面心立方金属的塑性比体心立方金属的好.

10. 铁素体是置换固溶体.

11. 晶界是金属晶体的常见缺陷.

12. 渗碳体是钢中常见的固溶体相.

13.

材料成形工艺基础

一． 金属的铸造成形工艺

1．述铸造成形的实质及优缺点。

2．何谓合金的收缩？影响合金收缩的因素有哪些？

3．何谓同时凝固原则和定向凝固原则？试对图1所示阶梯型试块铸件设计浇注系

统和冒口及冷铁，使其实现定向凝固。

图1 阶梯型铸件

4．样区别铸件裂纹的性质？用什么措施防止裂纹？

5．影响铸铁中石墨化进程的主要因素是什么？相同化学成分的铸铁件的力学性能

是否相同？

6．灰铸铁最适合铸造什么样的铸件？举出十种你所知道的铸铁件名称及它们为什

么不采用别的材料的原因。

7．可锻铸铁是如何获得的？为什么它只适宜制作薄壁小铸件？

8．为什么普通灰铸铁热处理的效果不如球墨铸铁好？普通灰铸铁常用的热处理方

法有哪些？其目的是什么？ 9．钢铁的熔炼应采用什么设备？

10．试述铸钢的铸造性能及铸造工艺特点？

11．为什么制造蜡模多采用糊状蜡料加压成形，而较少采用蜡液浇注成形？为什么

拖蜡时水温不应达到浮点？

12．壳型铸造与普通砂型铸造有何区别？它适合于什么零件的生产？ 13．金属型铸造有何优越性和局限性？

14．试述熔模铸造的主要工序，在不同批量下，其压型的制造方法有何不同？ 15．试比较气化模铸造与熔模铸造的异同点及应用范围？

16

《工程材料与成形技术》课复习提纲

一、工程材料部分

1.常见金属晶格类型。 2. 三种晶体缺陷。 3. 相的概念。 4.固态合金有哪些相。 5.过冷度的概念。 6.过冷度与晶粒度的关系。 7.结晶过程的普遍规律。 8.控制晶粒度的方法。 9.同素异构转变的概念。

10.绘制铁碳合金相图（各线、特殊点、成份、温度、组织、相）。

11.分析钢从奥氏体缓冷至室温时的结晶过程，画出典型铁碳合金（钢）显微组织示意图。

12.共晶反应式和共析反应式。

13.金属塑性变形的两种方式。 14.加工硬化的概念。

15再结晶温度的计算。 16热加工与冷加工的区别。 17.钢的热处理概念。 18.热处理工艺分类。

19.过冷奥氏体转变的产物。 20.决定奥氏体转变产物的因素。 21.马氏体的概念。

22会分析过冷奥氏体转变曲线。知道淬透性与C曲线的关系。 23.退火和正火的目的。 24.淬火的概念。

25.一般怎样确定碳钢的淬火温度？ 26.影响淬透性的因素。 27.回火的目的。

《工程材料与成形技术》课复习提纲

一、工程材料部分

1.常见金属晶格类型。 2. 三种晶体缺陷。 3. 相的概念。 4.固态合金有哪些相。 5.过冷度的概念。 6.过冷度与晶粒度的关系。 7.结晶过程的普遍规律。 8.控制晶粒度的方法。 9.同素异构转变的概念。

10.绘制铁碳合金相图（各线、特殊点、成份、温度、组织、相）。

11.分析钢从奥氏体缓冷至室温时的结晶过程，画出典型铁碳合金（钢）显微组织示意图。

12.共晶反应式和共析反应式。

13.金属塑性变形的两种方式。 14.加工硬化的概念。

15再结晶温度的计算。 16热加工与冷加工的区别。 17.钢的热处理概念。 18.热处理工艺分类。

19.过冷奥氏体转变的产物。 20.决定奥氏体转变产物的因素。 21.马氏体的概念。

22会分析过冷奥氏体转变曲线。知道淬透性与C曲线的关系。 23.退火和正火的目的。 24.淬火的概念。

25.一般怎样确定碳钢的淬火温度？ 26.影响淬透性的因素。 27.回火的目的。

工程材料及成形技术基础课课后习题参考答案

第一章：

1-1 机械零件在工作条件下可能承受哪些负荷？这些负荷对零件产生什么作用？

答： 机械零件在工作条件下可能承受到力学负荷、热负荷或环境介质的作用（单负荷或复合负荷的作用）。力学负荷可使零件产生变形或断裂；热负荷可使零件产生尺寸和体积的改变，产生热应力，热疲劳，高温蠕变，随温度升高强度降低（塑性、韧性升高），承载能力下降；环境介质可使金属零件产生腐蚀和摩擦磨损两个方面、对高分子材料产生老化作用。 1-3 σs、σ0.2和σb含义是什么？什么叫比强度？什么叫比刚度？ 答：σs－Ps∕F0,屈服强度，用于塑性材料。

σ料。

σb－Pb∕F0,抗拉强度，材料抵抗均匀塑性变形的最大应力值。 比强度－材料的强度与其密度之比。 比刚度－材料的弹性模量与其密度之比。 思考１－１、１－２.

2-3 晶体的缺陷有哪些？可导致哪些强化？

答：晶体的缺陷有：

⑴点缺陷——空位、间隙原子和置换原子，是导致固溶强化的主要原因。

⑵线缺陷——位错，是导致加工硬化的主要原因。 ⑶面缺陷——晶界，是细晶强化的主要原因。

2-5 控制液体结晶时晶粒大小的方法有哪些？

答： 见P101.3.4.2液态金属结晶