机械工程材料及成形工艺基础

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

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

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

一、名词解释：

１、固溶强化： 固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。

２、加工硬化： 金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。

２、合金强化： 在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度和硬度

４、热处理：钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。

５、细晶强化：晶粒尺寸通过细化处理，使得金属强度提高的方法。

二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法

名称 机床床身 汽车后桥齿轮 候选材料 T10A, KTZ450-06, HT200 40Cr, 20CrMnTi, 60Si2Mn 选用材料 HT200 20CrMnTi 热处理方法 时效 渗碳＋淬火＋低温回火 最终组织 P＋F＋G片 表面Cm＋M＋A’ 心部 F＋M Cm＋M＋A’ Cm＋M＋A’ T回 Cm＋M＋A’ F＋P a+SnSb A S回＋G球 滚动轴承 GCr15, Cr12, QT600-2 GCr15 球化退火＋淬火＋低温回火 锉刀 9SiCr, T12, W18Cr4V T12 球化退火＋淬火＋低温回火 汽车板簧 钻头 桥梁 滑动轴承 耐酸容器 发动机曲轴 45, 60Si2Mn, T10 W18Cr4V，65Mn,

一、名词解释：

１、固溶强化： 固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。

２、加工硬化： 金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。

２、合金强化： 在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度和硬度

４、热处理：钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。

５、细晶强化：晶粒尺寸通过细化处理，使得金属强度提高的方法。

二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法

名称 机床床身 汽车后桥齿轮 候选材料 T10A, KTZ450-06, HT200 40Cr, 20CrMnTi, 60Si2Mn 选用材料 HT200 20CrMnTi 热处理方法 时效 渗碳＋淬火＋低温回火 最终组织 P＋F＋G片 表面Cm＋M＋A’ 心部 F＋M Cm＋M＋A’ Cm＋M＋A’ T回 Cm＋M＋A’ F＋P a+SnSb A S回＋G球 滚动轴承 GCr15, Cr12, QT600-2 GCr15 球化退火＋淬火＋低温回火 锉刀 9SiCr, T12, W18Cr4V T12 球化退火＋淬火＋低温回火 汽车板簧 钻头 桥梁 滑动轴承 耐酸容器 发动机曲轴 45, 60Si2Mn, T10 W18Cr4V，65Mn,

题型与复习思考题

一、 填空（共 18 分，每空 1分）

1. HBS、Ak、б0.2分别表示材料的力学性能 布氏硬度、冲击韧度、 屈服强度 。

2、纯铁加热，在912℃时，由 —Fe转变成 —Fe，其晶体结构由 转变为 ，其体积将产生 。 3、所有的固态物质就其原子（或分子）排列的规则性来分类，可分为两大类，其中把内部原子（或分子）呈周期性规则排列的物质称为 ，否则称为 。

4、常见的金属晶体结构有 、 和 。 5、细化晶粒的方法主要有 、 和机械方法。

6、金属材料热加工和冷加工的界限是以再结晶温度为界限的。已知铁的T再=600℃，铅的T再=-33℃，那么在室温下，铁的变形加工称为 加工，铅的变形加工称为 加工。

7、钢的淬透性越高，则其C曲线的位置越向 （填“左或右”）。 说明临界

机械工程材料基础A

机械工程材料基础

机械工程学院

王艳教授

机械工程材料基础A

学习内容1、了解金属及合金的性能、组织结构、结晶、塑性变形及二元合金相图的基本理论; 2、了解钢铁材料热处理基本原理和工艺; 3、掌握常用的碳钢、铸铁、合金钢的成分、组织、性能和用途的基本知识

机械工程材料基础A

教材:机械工程材料于永泗齐民主编大连理工大学出版社

机械工程材料基础A

内容第一章第二章第三章第四章第五章第六章金属材料的主要性能金属及合金的晶体结构铁碳合金金属的塑性变形和再结晶钢的热处理合金钢

机械工程材料基础A

第一章材料的性能

机械工程材料基础A

§ 1材料的力学性能

机械工程材料基础A

拉伸试验机

机械工程材料基础A

材料抵抗弹性变形的能力。一、刚度 P F P l E E; F l l l F l0 0

刚度大。

二、强度1、屈服强度 s 2、抗拉强度 b

材料对塑性变形的抗力材料抵抗塑性变形的能力材料抵抗断裂的能力

三、塑性

3、条件屈服强度 0.2

材料塑性变形的能力测量方便、欠准确；测量不方便、准确；

1、延伸率 2、断面收缩率

机械工程材料基础A

四、硬度1、布氏硬度 HB

材料表面上，局部体积内对塑性变形的抗力。

测量有色金属、铸铁等软材料； 2、洛氏

机械工程材料基础A

机械工程材料基础

机械工程学院

王艳教授

机械工程材料基础A

学习内容1、了解金属及合金的性能、组织结构、结晶、塑性变形及二元合金相图的基本理论; 2、了解钢铁材料热处理基本原理和工艺; 3、掌握常用的碳钢、铸铁、合金钢的成分、组织、性能和用途的基本知识

机械工程材料基础A

教材:机械工程材料于永泗齐民主编大连理工大学出版社

机械工程材料基础A

内容第一章第二章第三章第四章第五章第六章金属材料的主要性能金属及合金的晶体结构铁碳合金金属的塑性变形和再结晶钢的热处理合金钢

机械工程材料基础A

第一章材料的性能

机械工程材料基础A

§ 1材料的力学性能

机械工程材料基础A

拉伸试验机

机械工程材料基础A

材料抵抗弹性变形的能力。一、刚度 P F P l E E; F l l l F l0 0

刚度大。

二、强度1、屈服强度 s 2、抗拉强度 b

材料对塑性变形的抗力材料抵抗塑性变形的能力材料抵抗断裂的能力

三、塑性

3、条件屈服强度 0.2

材料塑性变形的能力测量方便、欠准确；测量不方便、准确；

1、延伸率 2、断面收缩率

机械工程材料基础A

四、硬度1、布氏硬度 HB

材料表面上，局部体积内对塑性变形的抗力。

测量有色金属、铸铁等软材料； 2、洛氏

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.