工程材料的应用

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

荧光；在日光曝晒后至暗室内发淡青蓝色磷光；金刚光泽，少数油脂或金属光泽，高折射率，一般为

2.40-2.48。

金刚石的热导率一般为136.16w/（m·k），其中Ⅱa 型金刚石热导率极高，在液氮温度下为铜的25倍，并随温度的升高而急剧下降，如在室温时为铜的5倍；比热容随温度上升而增加，如在-106℃时为399.84J/（kg·k），107℃时为472.27J/（kg·k）；热膨胀系数极小，随温度上升而增高，如在-38.8℃时为0，0℃时为5.6×10-7；在纯氧中燃点为720～800℃，在空气中为850-1 000℃，在绝氧下2 000-3 000℃转变为石墨。

金刚石化学性质稳定，具有耐酸性和耐碱性，高温下不与浓HF、HCl、HNO3作用，只在Na2CO3、NaNO3、KNO3的熔融体中，或与K2Cr2O7和H2SO4的混合物一起煮沸时，表面会稍有氧化；在O、CO、CO2、H、Cl、H2O、CH4的高温气体中腐蚀。

金刚石还具有非磁性、不良导电性、亲油疏水性和摩擦生电性等。唯Ⅱb型金刚石具良好的半导体性能。根据金刚石的氮杂质含量和热、电、光学性质的差异，可将金刚石分为Ⅰ型和Ⅱ型两类，并进一步细分为

Ⅰa、Ⅰb、Ⅱa、Ⅱb四个亚类。Ⅰ型金刚石，特别是

Ⅰa亚型，为常见的普通金刚石，约占天然金刚石总量的98%。Ⅰ型金刚石均含有一定数量的氮，具有较好的导热性、不良导电性和较好的晶形。Ⅱ型金刚石极为罕见，含极少或几乎不含氮，具良好的导热性和曲面晶体的特点。Ⅱb亚型金刚石具半导电性。由于Ⅱ型金刚石的性能优异，因此多用于空间技术和尖端工业。

1977年12月21日，在山东省临沭县常林大队，女社员魏振芳发现1颗重158.786克拉的优质巨钻

----中国最大的金刚石。（约鸡蛋黄大小，右图）。世界上最大的工业用金刚石和宝石级金刚石都超过3100克拉（1克拉=200毫克）。其中宝石级金刚石的尺寸为10×6.5×5厘米，名叫“库利南”，1905年发现于南非的普雷米尔岩管。中国常林钻石，重158.786克拉，1977年发现于山东临沭县，列为世界名钻。世界金刚石主要产地有澳大利亚、扎伊尔、博茨瓦纳、俄罗斯。

金刚石锯片是一种切割工具,广泛应用于石材,陶瓷等硬脆材料的加工.金刚石锯片主要由两部分组成;基体与刀头.基体是粘结刀头的主要支撑部分,而刀头则是在使用过程中起切割的部分,刀头会在使用中而不断地消耗掉,而基体则不会,刀头之所以能起切割的

作用是因为其中含有金刚石,金刚石作为目前最硬的物质,它在刀头中摩擦切割被加工对象.而金刚石颗粒则由金属包裹在刀头内部

现今世界通用的钻石评价四大要素是重量、颜色、净度和切工，简称“4C”标准。

金刚石是自然界中最坚硬的物质，因此也就具有了许多重要的工业用途，如精细研磨材料、高硬切割工具、各类钻头、拉丝模。金刚石还被作为很多精密仪器的部件。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。习惯上人们常将加工过的称为钻石，而未加工过的称为金刚石。工业用金刚石常用作刀具、钻具、研磨、轴承、拉丝模、硬度计压痕器、锯片、光学精密仪器及修整器等。中国工业用金刚石的主要用项是石材加工、地质和石油钻头、磨料和修正砂轮、刀具等。

二十世纪七十年代，现代尖端科学技术领域的许多产品，如用于航空工业的陀螺仪、激光器中的金属反射镜，雷达的波导管内腔，激光打印机中的多面棱镜，录像机磁头、复印机硒鼓、计算机磁盘基片以及太空望远镜中的大型反射镜等，都要求得到超光滑的

加工表面和高的加工精度。在现实需求的推动下，在已有的金刚石车削技术基础上，天然金刚石刀具超精密镜面切削技术得到迅速发展.当人服食下金刚石粉末后，金刚石粉末会粘在胃壁上，在长期的摩擦中，会让人得胃溃疡，不及时治疗会死于胃出血，是种难以让人提防的慢性毒剂。文艺复兴时期，用金刚石粉末制成的慢性毒药曾流行在意大利豪门之间。钻石分为一型和二型两种，这主要是根据它是否含有N元素：一型含；二型不含。而蓝色的钻石是二B型的，是半导体。

Ⅱ型金刚石所具有的优异的光学、热学、电学性能，在光学、电子、原子能、空间技术、高能物理及医学等多种领域中起到不可取代的作用，特别在高新精尖技术领域得到愈益深入的研究和广泛的应用。例如：利用其导热性，制做超级热沉材料；利用其透光性，制作各种窗口材料，如作高功率激光器窗口、红外探测器滤光片；利用其光导性，用于核工业、自动化技术及医学；利用其半导体性能，作高功能半导体材料等。总之，更深层次地研究和发挥Ⅱ型金刚石的特殊性能与作用，将更有助于促进国家经济的发展，更大地造福于人类。

参考文献：

1.罗松保《金刚是超精密切削刀具技术概述》，北京：北京航空精密研究所出版，2007；

2.百度文库。

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

#机械工程材料-习题集答案

第1章材料的性能 一、选择题 1.表示金属材料屈服强度的符号是（ B） A.σ B.σs C.σb D.σ-1 2.表示金属材料弹性极限的符号是（ A） A.σe B.σs C.σb D.σ-1 3.在测量薄片工件的硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是（ B） A.HB B.HRC C.HV D.HS 4.金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（A ） A.强度 B.硬度 C.塑性 D.弹性 二、填空 1.金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗（变形）或（破坏）的能力。 2.金属塑性的指标主要有（伸长率）和（断面收缩率）两种。 3.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、（塑性变形）和（断裂）三个阶段。 4.常用测定硬度的方法有（布氏硬度测试法）、（洛氏硬度测试法）和维氏硬度测试法。 5.疲劳强度是表示材料经（无数次应力循环）作用而（不发生断裂时）的最大应力值。 三、是非题 1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。是 2.用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号HBW表示。是 3.金属材料的机械性能可以理解为金属材料的失效抗力。 四、改正题 1. 疲劳强度是表示在冲击载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。将冲击载荷改成交变载荷 2. 渗碳件经淬火处理后用HB硬度计测量表层硬度。将HB改成HR 3. 受冲击载荷作用的工件，考虑机械性能的指标主要是疲劳强度。将疲劳强度改成冲击韧性 4. 衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。将冲击韧性改成断面收缩率 5. 冲击韧性是指金属材料在载荷作用下抵抗破坏的能力。将载荷改成冲击载荷 五、简答题 1.说明下列机械性能指标符合所表示的意思：σs、σ0.2、HRC、σ-1、σb、δ5、HBS。σs: 屈服强度σ0.2：条件屈服强度 HRC：洛氏硬度（压头为金刚石圆锥）σ-1: 疲劳极限 σb: 抗拉强度σ5：l 0=5d 时的伸长率（l =5.65s01/2） HBS:布氏硬度（压头为钢球）第2章材料的结构

第十一章 机械工程材料的选择及应用

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

最新机械工程材料习题答案

精品文档 机械工程材料习题答案 第二章作业 2－1常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数有什么特点？－Fe、－Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn各属何种结构？ 答：常见晶体结构有3种： ⑴体心立方：－Fe、Cr、V ⑵面心立方：－Fe、Al、Cu、Ni ⑶密排六方：Mg、Zn 2---7为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？ 答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。 第三章作业 3－2 如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下，所得铸件晶粒的大小；⑴金属模浇注与砂模浇注；⑵高温浇注与低温浇注；⑶铸成薄壁件与铸成厚壁件；⑷浇注时采用振动与不采用振动；⑸厚大铸件的表面部分与中心部分。 答：晶粒大小：⑴金属模浇注的晶粒小⑵低温浇注的晶粒小⑶铸成薄壁件的晶粒小⑷采用振动的晶粒小⑸厚大铸件表面部分的晶粒

小 精品文档． 精品文档第四章作业韧性也好？试用在常温下为什么细晶粒金属强度高，且塑性、4－4 多晶体塑性变形的特点予以解释。而且塑性和韧性也较好，晶粒细小而均匀，不仅常温下强度较高，答：原因是：即强韧性好。Hall-Petch公式。晶界越多，越难滑移。（1）强度高：2）塑性好：晶粒越多，变形均匀而分散，减少应力集中。（3）韧性好：晶粒越细，晶界越曲折，裂纹越不易传播。（生产中加工长的精密细杠（或轴）时，常在半精加工后，将将6 －4天，然后7~15丝杠吊挂起来并用木锤沿全长轻击几遍在吊挂再精加工。试解释这样做的目的及其原因？答：这叫时效处理一般是在工件热处理之后进行原因用木锤轻击是为了尽快消除工件内部应力减少成品形变应力吊起来，是细长工件的一种存放形式吊个7天，让工件释放应力的时间，轴越粗放的时间越长。 4－8 钨在1000℃变形加工，锡在室温下变形加工，请说明它们是热加工还是冷加工（钨熔点是3410℃，锡熔点是232℃）？ 答：W、Sn的最低再结晶温度分别为: TR(W) =（0.4～0.5)×(3410+273)－273 =（1200～1568）(℃)＞1000℃TR(Sn) =（0.4～0.5)×(232+273)－273 =（-71～-20）(℃) ＜25℃ 所以W在1000℃时为冷加工，Sn在室温下为热加工 4－9 用下列三种方法制造齿轮，哪一种比较理想？为什么？ 精品文档．

工程材料的应用

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

机械工程材料课后习题答案

机械工程课后答案 第一章 1、什么是黑色金属什么是有色金属 答：铁及铁合金称为黑色金属，即钢铁材料；黑色金属以外的所有金属及其合金称为有的金属。 2、碳钢，合金钢是怎样分类的 答：按化学成分分类；碳钢是指含碳量在%——%之间，并含有少量的硅、锰、硫、磷等杂质的铁碳合金。 3、铸铁材料是怎样分类的应用是怎样选择 答：铸铁根据石墨的形态进行分类，铸铁中石墨的形态有片状、团絮状、球状、蠕虫状四种，对应为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁。 4、陶瓷材料是怎样分类的 答：陶瓷材料分为传统陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷三种。 5、常见的金属晶体结构有哪几种它们的原子排列和晶格常数各有什么特点α -Fe，γ-Fe，Al，Cu，Ni，Pb，Cr，V，Mg，Zn各属何种金属结构 答：体心晶格立方，晶格常数a=b=c，α-Fe，Cr，V。面心晶格立方，晶格常数a=b=c，γ-Fe，Ni，Al，Cu，Pb。密排六方晶格，Mg，Zn。 6、实际金属晶体中存在哪些缺陷它们对性能有什么影响 答：点缺陷、破坏了原子的平衡状态，使晶格发生扭曲，从而引起性能变化，是金属的电阻率增加，强度、硬度升高，塑性、韧性下降。 线缺陷（位错）、少量位错时，金属的屈服强度很高，当含有一定量位错时，强度降低。当进行形变加工时，位错密度增加，屈服强度增高。 面缺陷（晶界、亚晶界）、晶界越多，晶粒越细，金属的塑性变形能力越大，塑性越好。 7、固溶体有哪些类型什么是固溶强化 答：间隙固溶体、置换固溶体。由于溶质元素原子的溶入，使晶格发生畸变，使之塑性变形抗力增大，因而较纯金属具有更高的强度、硬度，即固溶强化作用。 第二章

1、在什么条件下，布氏硬度实验比洛氏硬度实验好 答：布氏硬度实验主要用于硬度较低的退火钢、正火钢、调试刚、铸铁、有色金属及轴承合金等的原料和半成品的测量，不适合测定薄件以及成品。洛氏硬度实验可用于成品及薄件的实验。 2、σ的意义是什么能在拉伸图上画出来吗 答：表示对于没有明显屈服极限的塑性材料，可以将产生%塑性应变时的应变作为屈服指标，即为条件屈服极限。 3、什么是金属的疲劳金属疲劳断裂是怎样产生的疲劳破坏有哪些特点如何提高零件的疲劳强度 答：金属在反复交变的外力作用下强度要比在不变的外力作用下小得多，即金属疲劳； 疲劳断裂是指在交变载荷作用下，零件经过较长时间工作或多次应力循环后所发生的断裂现象； 疲劳断裂的特点：引起疲劳断裂的应力很低，常常低于静载下的屈服强度； 断裂时无明显的宏观塑性变形，无预兆而是突然的发生；疲劳断口能清楚的显示出裂纹的形成、扩展和最后断裂三个阶段； 提高疲劳强度：改善零件的结构形状，避免应力集中，降低零件表面粗糙度值以及采取各种表面强化处理如喷丸处理，表面淬火及化学热处理等。 4、韧性的含义是什么αk有何实际意义 答：材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能力，称为材料的韧性；冲击韧度αk表示材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力，αk值的大小表示材料的韧性好坏。一般把αk值低的材料称为脆性材料，αk值高的材料称为韧性材料。 5、何谓低应力脆断金属为什么会发生低应力脆断低应力脆断的抗力指标是什么答：低应力脆断是在应力作用下，裂纹发生的扩展，当裂纹扩展到一定临界尺寸时，裂纹发生失稳扩展（即自动迅速扩展），造成构件的突然断裂；抗力指标为断裂韧性（P43） 6、一紧固螺栓使用后有塑性变形,试分析材料的那些性能指标没有达到要求 答：钢材的屈服强度未达到要求。 第三章 1、分析纯金属的冷却曲线中出现“平台”的原因 答：液态金属开始结晶时，由于结晶潜热的放出，补偿了冷却时散失的热量，

工程材料及其应用课后答案(西交)

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

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）

机械工程材料 第三版 王运炎 编写 部分课后练习 考试重点习题和答案

第五章 1．定义：马氏体：碳在α-Fe中的过饱和固溶体，是单相的亚稳组织。 淬透性：钢在淬火时能获得淬硬深度的能力，它是刚才本身固有的属性。 淬硬性：钢在淬火后能达到最高硬度的能力，它主要取决于马氏体的含碳量。 2．热处理加热的目的是什么：消除毛胚中的缺陷，改善其工艺性能，为后续工艺做组 织准备；更重要的是热处理能显著提高钢的力学性能，从而充分发挥刚才的潜能，提高工件 的使用性能和使用寿命。（得到奥氏体） 3．马氏体有几种类型？性能特点如何？含碳量分别为0.1%，0.2%，0.4%，0.7%， 1.0%的钢淬火后分别得到何种马氏体：马氏体组织形态主要有片状和板条状两种基本 类型；片状马氏体（高碳马氏体）硬度大，塑性，韧性差。板条状马氏体（低碳马氏体）有 良好的塑性和韧性，有较高的断裂韧度和较低的韧脆转变温度等特点；0.1%，0.2%为板条状 马氏体，0.4%，0.7%为两种马氏体的混合组织，1.0%为片状马氏体。（0.2%以下为板条状马 氏体，1.0%以上为片状马氏体） 4．生产中常用的退火方法有哪些？退火的目的，加热温度，获得的组织及应用？ 含碳0.6%，0.8%，1.2%的钢,具有晶内偏析的铸件或铸锭，存在内应力的铸件或 铸锭分别应该采用哪种退火？加热温度是多少？得到何组织？退火分为完全退火， 均匀退火，球化退火，去应力退火；1。完全退火：主要运用于亚共析成分的碳钢和合金钢 的铸件，锻件，热轧型材和焊接结构件。目的是细化晶粒，消除内应力和组织缺陷，降低硬 度，为随后的切削加工和淬火做好组织准备。加热到Ac3以上30-50℃，保温一段时间，随 炉缓慢冷却到600℃以下，在出炉在空气中冷却。2。球化退火：主要运用于共析或过共析 成分的碳钢和合金钢。目的是使钢中的碳化物球化，以降低硬度，改善切削加工性，并为淬 火做好组织准备。加热到Ac1以上10-20℃，保温一段时间，随炉缓慢冷却到600℃以下， 在出炉在空气中冷却。3。均匀化退火：主要运用于合金钢铸锭和铸件，目的是为了消除铸 造中产生的枝晶偏析，使成分均匀化。加热到Ac3以上150-200℃，保温10-15h，随炉缓冷 到350℃，在出炉冷却。4。去应力退火：主要用于消除合金钢铸锭和铸件，焊接件，冷冲 压件以及机加工工件中的残余应力。缓慢加热到Ac1以下100-200℃，保温一段时间，随炉 冷却到200℃再出炉冷却；0.6%为完全退火，0.8%，1.2%为球化退火，具有晶内偏析的铸件 或铸锭为均匀退火，存在内应力的铸件或铸锭为去应力退火。 5．生产中应用的回火有哪几种？加热温度，获得的组织，性能特点如何:

机械工程材料基本知识

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

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《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。

机械工程材料课后习题答案

1.可否通过增加零件的尺寸来提高其弹性模量：不能，弹性模量主要取决与材料的本性，除随温度升高而逐渐降低外，其他强化手段如热处理，冷加工，合金化等对弹性模量的影响很小。 2.工程上的延伸率与选取的样品长度有关，为什么：延伸率=（L1-L2）/10,当式样d0不变时，L0增加，则延伸率下降，只有当L0/d0为常熟市，延伸率才有可比性。 3.如何用材料的应力--应变曲线判断材料的韧性：所谓的材料韧性是指材料从变形到断裂整个过程所吸收的能量，即拉伸曲线与横坐标所包围的面积。 4.从原子结构上说明晶体与非晶体的区别：院子在三维空间呈现规则排列的固体成为晶体，而原子在空间里无序排列的固体成为非晶体。晶体长程有序，非晶体短程无序。 5.立方晶系重指数相同的晶面与晶向有什么关系：互相垂直。 6.合金一定单相的吗，固溶体一定是单相的吗：合金不一定是单相的，也可以由多相组成，固溶体一定是单相的。 7.固态非晶合金的晶化过程是否属于同素异构转变，为什么：不属于，同素异构是物质在固态下的晶格类型随温度变化而发生变化。 8.根据匀晶转变相图分析产生枝晶偏析的原因：由匀晶转变相图可以知道，固溶体合金的结晶只有在充分缓慢冷却的条件下才可能得到成分均匀的固溶体组织。然而在实际生产中，由于冷速较快，合金在结晶过程中固相和液相中的原子来不及扩散，使得线结晶出的枝晶轴含有较多的高熔点元素，而后结晶的枝晶间含较多的低熔点元素，在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分出现不均匀的现象，成为枝晶偏析。 9.结合相图分析含0.45%、1.2%和3.0%的Fe-C合金在缓慢冷却过程中的转变及温室下的组织：0.45%C：L—L+δ—L+δ+γ—L+γ—γ+c—P+γ+α，室温组织：P+α 1.2%C：L—L+γ—γ—γ+二次渗碳体—F+γ+二次渗碳体—二次渗碳体，室温组织：P+二次渗碳体 3.0%C：L —L+γ—L+γ+Le—γ+Le+二次渗碳体—P+γ+二次渗碳体+一次渗碳体—Le’+二次渗碳体+P，室温组织：Le’+二次渗碳体+P 10.为什么室温下金属的晶粒越细，强度、硬度越高，韧性、塑性也越好：因为金属的晶粒越细，晶界总面积额越大，位错障碍越多，需协调的具有不同未向的晶粒越多，金属塑性变形的抗力越高，从而导致金属的强度和硬度越高；合金的晶粒越细，单位体积内晶粒数目越多，同时参与变形的晶粒数目越多，变形越均匀，推迟了裂纹的形成与扩展，使得在断裂前发生了较大的塑性变形，在强度和硬度同时参加的情况下，所以合金晶粒越细，其苏醒和韧性也越好。 11.黄铜铸件上的数码不慎擦掉如何辨别数码：加热使其再结晶的方法可以使原来数码再显现，因为打字时会使铸件打字处产生塑性变形，有预变形存在，通过加热再结晶课使晶粒恢复到预变形之前的形态，便可现出数码。 12.合金铸件的晶粒粗大，能否再结晶退火来细化晶粒：不能，因为铸件没有产生预变性，就不能用再结晶的方法。 13.齿轮饼胚的加工方法：选择由热轧钢棒墩成圆饼，因为这样可以控制钢的纤维素的走向与受力方向一致。 14.用冷拉钢丝绳吊运刚出炉热处理工件去淬火，但在此过程中钢丝绳发生断裂的原因：因为热处理工件有很高的温度，冷拉钢丝绳接触后相当于使之再结晶，晶粒会恢复到以前的状态，因而强度会降低。 15.在冷拔钢丝时进行中间退火原因：因为在冷拔过程中会产生很大的应力，在以后使用中需要把这些应力消除，使用中间退火会细化晶粒，产生预变形，使强度和硬度提升，消除应力选取的温度应该小于再结晶温度。 16.用冷拔高碳钢丝缠绕螺旋弹簧，最后要进行低温去应力定型退火：因为在冷拔过程中会

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 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。

机械工程材料期末试题含详细答案

机械工程材料模拟练习题 一、填空题（每空0.5分） 1.常用测定硬度的方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度测试法。 2. 金属材料的力学性能主要包括强度、硬度、弹性、塑性等；强度的主要判据有屈服强度和抗拉强度，强度和塑性可以用拉伸实验来测定；压入法测量方法简便、不破坏试样，并且 能综合反映其它性能，在生产中最常用。 3. 铁碳合金在室温下平衡组织组成物的基本相是铁素体和渗碳体，随着碳的质量分数的增加，渗碳体相的相对量增多，铁素体相的相对量 却减少。 4. 珠光体是一种复相组织，它由铁素体和渗碳体按一定比例组成。珠光体用符号P表示。 5. 铁碳合金中，共析钢的w=0.77%,室温平衡组织为珠光体；亚共析钢的 w=0.0218%-cc0.77%，室温平衡组织为铁素体和珠光体；过共析钢的w=0.77%-2.11%,室温平衡组织为珠光c 体和二次渗碳体。 6. 铁碳合金结晶过程中，从液体中析出的渗碳体称为一次渗碳体；从奥氏体中析出的渗碳体称为二次渗碳体；从铁素体中析出的渗碳体称为三次渗碳体。 7. 低碳钢的碳质量分数范围是：Wc≤0.25%、中碳钢：Wc=0.25%-0.6%、高碳钢：Wc>0.6%。 8. 金属的晶粒越细，强度、硬度越高，塑性、韧性越好。实际生产中可通过增加过冷度、变质处理和附加振动来细化晶粒。 9. 常用金属中，γ-Fe、Al、Cu 等金属具有面心立方晶格，α-Fe具有体心立 方晶格。 10. 金属的结晶是在过冷的情况下结晶的,冷却速度越快,过冷度越大，金属结晶后的晶粒越细小,力学性能越好。 11. 钢的热处理工艺是由（加热）、（保温）和（冷却）三个步骤组成的；热处理基本不改变钢件的（形状和尺寸），只能改变钢件的（结构组织）和（力学性能）。 12. 完全退火适用于（亚共析碳）钢，其加热温度为（Ac3以上30-50°C），冷却速度（缓慢），得到（铁素体和珠光体）组织。 13. 球化退火又称为（均匀化）退火，其加热温度在（Ac1）＋20-30℃，保温后（随炉缓慢）冷却，获得（球状珠光体）组织；这种退火常用于高碳工具钢等。 14. 中碳钢淬火后，再经低温回火后的组织为（回火马氏体），经中温回火后的组织为（回火托氏体），经高温回火后的组织为（回火索氏体）；淬火高温回火后具有（综合力学）性能。 15. 钢的高温回火的温度范围在（500-650°C），回火后的组织为（回火索氏体）。这里开始！！！16. 按化学成份分类，就含碳量而言，渗碳钢属低碳钢, 调质钢属中碳钢, 滚动轴承钢属高碳钢。 17. 高速钢W18Cr4V 中合金元素W 的作用是提高钢的红硬性和回火稳定性； Cr

工程材料及其应用(第二版)复习资料.docx

1、原子结合键的类型。答：金屈键共价键离子键分子键（范徳瓦尔键）。 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:弹性强度教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品胞（b.c.c） N=2 ffil'心立方晶胞（f.c.c） N-4密排六方品胞（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、不超过儿个原子直径的缺陷。 （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，电丁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?线缺陷乂称一维缺陷，这种缺陷在三维空间一个方向上的尺寸很人，另外两个方向上的尺寸很小，其具体形式就是品格中的位错。位错：晶体中某处-列或若干列原子有规律的错排。金屈晶体中不含位错或含有大量位错都会使强度提高， 3.面缺陷面缺陷乂称二维缺陷，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TO与其实际温度TnZ差。因为只有过冷，才具备G固＜G液的能量条件才 能有液态金属|'|发结晶成为固态金属的驱动力。 6、结晶的过程形核一长大 7、影响晶粒大小的因素：1.形核率2长大速度 8、如何控制晶粒的大小？答：控制过冷度，难熔杂质的影响，金属流动与振动。生产小常利用菲自发形核的原理來获得细小的品粒，提高金属纯度。加入某种物质（变质剂）増人形核率N减小晶体的生长速率G叩变质处理。 9、为什么铸件常选用靠近共晶成分的合金生产，压力加工件则选用单相固溶体合金生产？ 答：靠近共晶成分的合金因其固相线与液相线的温度间隔小，故流动性好，乂不易产生分散的缩孔，所以易做铸件；而在生产压力加工时，合金的组织为两相组成时，其压力加工性不如单相I占I溶体好，这主要是因为不同的两相其型性变形性能不同, 引起两相变形不均匀，将会产生比单相固溶体人得多的应力，导致合金开裂或破断。 10、奥氏体的形成基本过程答：钢铁加热至像变温度以上转变形成奥氏体的过程称为奥氏体化1、奥氏体晶核的形成 （P T A） 2、奥氏体晶核长 3、残余渗碳体溶解 4、奥氏体均匀化 11、淬火的分类答：单液淬火双液淬火马氏体分级淬火贝氏体等温淬火深冷处理 12、钢铁表面热处理分类答：1、表面淬火：加热方法：感应加热、火焰加热、电接触加热2、气相沉积 13、单晶体的塑性变形方式：答：滑移：在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿着一定的晶而（滑移面）和晶向（滑移方向）产生相对位移，且不破坏品体内部原子排列规律性的型变方式。 李晶：在切应力作用F,晶体的一?部分相对于另一?部分沿一定的晶而和品向发生均匀切变并形成晶体取向的镜而对称关系。 14、为什么室温下钢的晶粒越细，强度、硬度越高，塑性、韧性也越好？ 答：金属的晶粒越细，晶界总面积越大，需要协调的具有不同位向的晶粒越多，其槊性变形的抗力便越大，表现出强度越高。另外金属晶粒越细，在外力作用下，冇利于滑移和能参与滑移的晶粒数目也越多。山于一定的形变量会山更多的晶粒分散承扒，不致造成局部的应力集中，从而推迟了裂纹的产生，即使发生的纲性变形量很人也不致断裂，衣现出塑性提為。在强度和塑性同时提高的情况下，金属在断裂前耍消耗较大量的功，因而其韧性也比较好。 15、什么是加工硬化现象？指出产生的原因及消除措施？ 答：加工硬化是指随着槊性变形的增加，金属的强度、破度迅速增加；犁性、韧性迅速下降的现象。 导致加工硕化产生的主要原因是位错密度及其他晶体缺陷的增加。工业上常采用再结晶來消除加工硕化。 16、三个低碳钢试样，其变形度分别为5%、15%、30%,如果将它们加热至800 C,指出哪个试样会出现粗晶粒，为什么？答：5%的会出现粗晶粒。因为金属在变形度达2% 10%时，金屈中只有部分晶粒发主变形，变形极不均匀，变形储能仅在局