工程材料与成型技术

1

工程材料及成形技术

绪论

授课题目：绪论 0.1．材料技术与成形工艺 0.2．本课程的专业地位 0.3．本课程的学习方法 课时安排 授课计划 1学时 第1次 教学目的，要求：

●了解 材料及材料技术的发展史，本课程的基本内容、基本框架和基本特点 ●掌握 本课程的学习方法 ★＃

教学内容（包括基本内容、重点、难点 、板书------字体加黑，下同）

一．材料技术与成形工艺

材料：制造物品的物质（原材料）。

[物质生产活动是人类生存和社会发展的基础，因此，材料和应用便成了人类社会发展和文明进程的重要标志。]

我国在材料工艺方面为人类文明作出过杰出贡献。

六千多年前创造了以制陶术为代表的仰韶文化；随后的陶瓷技术一直 领先世界。

商周时期创造了青铜冶炼技术为 代表的青铜文化。

春秋以来创造了铁器文化： 春秋中期（公元前475---770年）冶炼生铁 战国时期（公元前221---475年）生产可煅铸铁

西汉中期（公元前

第1章 工程材料

一.判断题

1．冲击韧性就是试样断口处单位面积所消耗的功。（√） 2.HRC是洛氏硬度的硬度代号。（√）

3. 碳钢的塑性和强度都随着含碳量的增加而降低。（×） 4.通常，对于组织均匀的材料，其硬度越高，耐磨性越好。（√） 5.HBW是洛氏硬度的硬度代号。（×）

6.金属材料的使用性能包括力学性能.铸造性能。（×） 7.硬度试验中，布氏硬度测量压痕的深度。（×）

8.布氏硬度适用于测量毛坯和组织不均匀材料，洛氏硬度适用于测量成品件的硬度。（√） 9.生产中常用于测量退火钢、铸铁及有色金属的硬度方法是布氏硬度法。（√） 10.硬度试验中，洛氏硬度测量试样表面压痕直径大小。（×）

11.材料的硬度越高，其强度也越高，这是所有材料都具有的特性。（×） 12.断后伸长率和断面收缩率越大，表示材料的塑性越好。（√） 13.布氏硬度用于测量淬火后零件的硬度。（×） 14.洛氏硬度用于测量退火后零件的硬度。（×）

15.材料抵抗小能量多次冲击的能力主要取决于材料的强度。（√） 15.材料冲击韧主要度主要取决于材料的塑性。（√）

16.只要零件的工作应力低于材料的屈服强度，材料不会发生塑性变形更不会断裂。（√） 17.晶体缺陷的共同之处是

第1章习题参考答案

自测题

一、填空题

1.强度、刚度、硬度、塑性、韧性

2.σeσsσb

塑性变形3.屈服点规定残余伸长率为0.2%时的应力值

4.断后伸长率断面收缩率断面收缩率

5.应力场强度因子断裂韧度断裂

二、判断题

1.（×）2.（×）3.（×）4.（×）

习题与思考题

1.

①因为δ5=L1 L0L 5d0100%=1%=25%L05d0

δ10=L1 L0L 10d0100%=1100%=25%L010d0

所以L1（5）=6.25d0同理L1（10）=12.5d0

②长试样的塑性好。

设长试样为A,短试样为B,已知δ5B=δ10A，因为同一种材料，δ5〉δ10，所以δ5B=δ10A<δ5A,则δ5B<δ5A，即长试样的塑性好。

2.合格。

因为σs=FS21100==268.79MPa>225MPaS03.14×25

σb=Fb34500==439.5MPa>372MPaS03.14×25

L1 5d065 500%=100%=30%>27%5d050δ5=

S0 S152 32

ψ=100%==64%>55%所以，该15钢合格S032

3.

（2）洛氏硬度HRB；（3）洛氏硬度

第 1 页 共 30 页

习题一 工程材料的性能

1、由拉伸试验可得出哪些力学性能指标?在工程上这些指标是如何定义的？ 2、说明σs，σb，δ，ψ，E、G、σ-1，αk符号的意义和单位？ 3、在测定强度上σs和σ0.2有什么不同?

4、在设计机械零件时常用哪两种强度指标？为什么?

5、在何种服役条件下，屈服强度、抗拉强度、疲劳强度是设计中最有用的数据？

6、设计刚度好的零件，应根据何种指标选择材料?采用何种材料为宜？材料的E越大，其塑性越差，这种说法是否正确? 为什么？

7、 材料的弹性模量E的工程含义是什么？它和零件的刚度有何关系？ 8、 什么是弹性模量E？金属弹性模量的大小主要取决什么因素？ 9、 金属材料刚度与金属机件刚度两者含义有何不同？

10、试区别材料刚度与弹性的概念，一个弹簧由于刚度不足或弹性差产生的失效现象有何不同？如何防治二者造成的失效？

11、有一低碳钢拉伸试件，d0=10.0mm，L0=50mm，拉伸实验时测得Fs=20.5kN，Fb=31.5kN，d1=6.25mm，L1=66mm，试确定此钢材的σs，σb，δ，ψ。

12、拉伸试件的原标距长度为50mm，直径为10.0mm，拉断后对接试样的标距长度为79mm，缩

第 1 页 共 30 页

习题一 工程材料的性能

1、由拉伸试验可得出哪些力学性能指标?在工程上这些指标是如何定义的？ 2、说明σs，σb，δ，ψ，E、G、σ-1，αk符号的意义和单位？ 3、在测定强度上σs和σ0.2有什么不同?

4、在设计机械零件时常用哪两种强度指标？为什么?

5、在何种服役条件下，屈服强度、抗拉强度、疲劳强度是设计中最有用的数据？

6、设计刚度好的零件，应根据何种指标选择材料?采用何种材料为宜？材料的E越大，其塑性越差，这种说法是否正确? 为什么？

7、 材料的弹性模量E的工程含义是什么？它和零件的刚度有何关系？ 8、 什么是弹性模量E？金属弹性模量的大小主要取决什么因素？ 9、 金属材料刚度与金属机件刚度两者含义有何不同？

10、试区别材料刚度与弹性的概念，一个弹簧由于刚度不足或弹性差产生的失效现象有何不同？如何防治二者造成的失效？

11、有一低碳钢拉伸试件，d0=10.0mm，L0=50mm，拉伸实验时测得Fs=20.5kN，Fb=31.5kN，d1=6.25mm，L1=66mm，试确定此钢材的σs，σb，δ，ψ。

12、拉伸试件的原标距长度为50mm，直径为10.0mm，拉断后对接试样的标距长度为79mm，缩

工程材料及成型技术复习要点及答案

第一章

1、按照零件成形的过程中质量m 的变化,可分为哪三种原理？举例说明。

按照零件由原材料或毛坯制造成为零件的过程中质量m的变化,可分为三种原理

△m＜0(材料去除原理);

△m＝0(材料基本不变原理);

△m＞0(材料累加成型原理)。

2、顺铣与逆铣的定义及特点。

顺铣:铣刀对工件的作用力在进给方向上的分力与工件进给方向相同的铣削方式。

逆铣;铣刀对工件的作用力在进给方向上的分力与工件进给方向相反的铣削方式。

顺铣时,每个刀的切削厚度都就是有小到大逐渐变化的

逆铣时,由于铣刀作用在工件上的水平切削力方向与工件进给运动方向相反,所以工作台丝杆与螺母能始终保持螺纹的一个侧面紧密贴合。而顺铣时则不然,由于水平铣削力的方向与工件进给运动方向一致,当刀齿对工件的作用力较大时,由于工作台丝杆与螺母间间隙的存在,工作台会产生窜动,这样不仅破坏了切削过程的平稳性,影响工件的加工质量,而且严重时会损坏刀具。

逆铣时,由于刀齿与工件间的摩擦较大,因此已加工表面的冷硬现象较严重。

顺铣时的平均切削厚度大,切削变形较小,与逆铣相比较功率消耗要少些。

3、镗削与车削有哪些不同？

车削使用范围广,易于保证零件表面的位置精度,可用于有色金属的加工、切削平稳、成本

习题《材料成形》部分

第1章 铸造

填空题：

1、铸造方法从总体上可分为普通铸造和特种铸造两大类，普通铸造是指砂型铸造方法，不同于砂型铸造的其他铸造方法统称为特种铸造，常用的特种铸造方法有：（ ）、（ ）、（ ）、（ ）、（ ）等。

2、凝固过程中所造成的体积缩减如得不到液态金属的补充，将产生（ ）或（ ）。

3、对砂型铸件进行结构设计时，必须考虑合金的（ ）和铸造（ ）对铸件结构提出的要求。 4、（ ）是铸造合金本身的物理性质，是铸件许多缺陷（ ）产生的基本原因。 5、浇注位臵是指造型时（ ）在铸型中所处的位臵，它影响铸件的质量。 6、铸造应力按产生的原因不同，主要可分为（ ）和（ ）两种。

7、铸件上各部分壁厚相差较大，冷却到室温，厚壁部分的残余应力为（ ）应力，而薄壁部分的残余应力为（ ）应力。

8、任何一种液态金属注入铸型以后，从浇注温度冷却至室温都要经过三个联系的收缩阶段，即（ ）、（ ）和（ ）。

9、在低压铸造、压力铸造和离心铸造时，因人为加大了充型压力，故（ ）较强。提高浇铸温度是改善合金（ ）的重要措施。

10、

材料成型技术基础讲稿

1

第一章 铸造

概述

铸造——将液态金属浇注到铸型型腔中，待其冷却凝固后，获得一定形状的毛坯

或零件的方法。

铸造生产的特点：

优点——零件的形状复杂；工艺灵活；成本较低。

缺点——机械性能较低；精度低；效率低；劳动条件差。 分类：

砂型铸造——90%以上

特种铸造——铸件性能较好，精度低，效率高 我国铸造技术历史悠久，早在三千多年前，青铜器已有应用；二千五百年前，铸铁工具已经相当普遍。泥型、金属型和失蜡型是我国创造的三大铸造技术。

§1-1 金属的铸造性能

合金的铸造性能是表示合金铸造成型获得优质铸件的能力。通常用流动性和收缩性来衡量。

一、合金的流动性

1、流动性概念

流动性——液态合金的充型能力。 流动性好的合金：

易于浇注出轮廓清晰、薄而复杂的铸件； 有利于非金属夹杂物和气体的上浮和排除； 易于补缩及热裂纹的弥合。

合金的流动性是以螺旋形流动试样的长度来衡量。试样越长，流动性越好。

２、影响合金流动性的因素

a、合金性质方面

纯金属、共晶合金流动性好。（恒温下结晶，凝固层内表面光滑） 亚、过共晶合金流动性差。 （（在一定温度范围内结晶，凝固层

2011年第30期总第140期经济研究导刊

ECONOMICRESEARCHGUIDE

No.30，2011SerialNo.140

材料成型与控制工程专业建设探索

蔡

薇，柳瑞清，饶

克

（江西理工大学材料工程学院，江西赣州341000）

摘要：结合学校所处地域经济发展方向、资源利用及现有学科优势，确定“材料成型与控制”专业是以黑色金

适应培养社会经济发展对属材料成型为主体，以过程原理与设备控制技术应用为支撑。专业发展规划体现专业特色，人才的要求。对培养目标定位、师资队伍建设、教学计划的制定、课程体系优化、教学方法改革、专业教材建设、实践性教学环节安排等问题进行了探索。

关键词：材料成型与控制工程；专业建设；专业特色中图分类号：G642.0

文献标志码：A

文章编号：1673-291X（2011）30-0334-02

基础建设的迅猛发展要有现代科学技术的进步和工业的发展支持，技术进步及工业发展是材料制备与加工技术的革命为前提的。这对材料的品种、规格、尺寸精度、生产效率等提出了越来越高的要求，特别是材料的生产加工过程中设备的自动控制、信息的自动反馈与调节必须能准确快速的进过程参数与生产过程的信息反馈及自动控制必须实施精行。

确的衔接与控制，这是材料成型高效、安全、可靠运

材料成型技术基础复习题

一、选择题

1． 铸造中，设置冒口的目的（ ）。

a. 改善冷却条件 b. 排出型腔中的空气 c. 减少砂型用量 d. 有效地补充收缩

2．铸造时不需要使用型芯而能获得圆筒形铸件的铸造方法是( )。

a. 砂型铸造 b. 离心铸造 c. 熔模铸造 d. 压力铸造

3．车间使用的划线平板,工作表面要求组织致密均匀,不允许有铸造缺陷。其铸件的浇 注位置应使工作面（ ）。

a. 朝上 b. 朝下 c. 位于侧面 d. 倾斜 4．铸件产生缩松、缩孔的根本原因（ ）。

a. 固态收缩 b. 液体收缩 c. 凝固收缩 d. 液体收缩和凝固收缩 5．为提高铸件的流动性, 在下列铁碳合金中应选用（ ）。

a. C=3.5% b. C=3.8% c. C=4.0% d. C=4.7% 6．下列合金中，锻造性