工程材料及机械制造基础复习思考题(2-5)答案资料
《工程材料及机械制造基础》复习思考题（Ⅰ）
第一章金属的晶体结构与结晶
1．解释下列名词
点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。
答：点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。
线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。如位错。
面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。如晶界和亚晶界。
亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒，称
亚晶粒。
亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。
刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。如果相对
滑移的结果上半部分多出一半原子面，多余半原子面的边缘好像
插入晶体中的一把刀的刃口，故称“刃型位错”。
单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。
多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。
过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。
自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。
非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。
变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以
成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从
而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。
变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。
2.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？
答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；
α－Fe、Cr、V属于体心立方晶格；
γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格；
Mg、Zn属于密排六方晶格；
3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？
答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度。晶体中配位数和致密度越大，则晶体中原子排列越紧密。
4.晶面指数和晶向指数有什么不同？
答：晶向是指晶格中各种原子列的位向，用晶向指数来表示，形式为[]
uvw；晶面是指晶格中不同方位上的原子面，用晶面指数来表示，形式为()
hkl。
5.实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？
答：如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加，金属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。因此，无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变，从而使晶体强度增加。同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻，降低金属的抗腐蚀性能。
6.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。
7.过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？
答：①冷却速度越大，则过冷度也越大。②随着冷却速度的增大，则晶体内形核率和长大速度都加快，加速结晶过程的进行，但当冷速达到一定值以后则结
晶过程将减慢，因为这时原子的扩散能力减弱。③过冷度增大，ΔF大，结晶驱动力大，形核率和长大速度都大，且N的增加比G增加得快，提高了N与G的比值，晶粒变细，但过冷度过大，对晶粒细化不利，结晶发生困难。
8.金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响？答：①金属结晶的基本规律是形核和核长大。②受到过冷度的影响，随着过冷度的增大，晶核的形成率和成长率都增大，但形成率的增长比成长率的增长快；
同时外来难熔杂质以及振动和搅拌的方法也会增大形核率。
9.在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？在生产中如何应用变质处理？答：①采用的方法：变质处理，钢模铸造以及在砂模中加冷铁以加快冷却速度的方法来控制晶粒大小。②变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒。③机械振动、搅拌。
第二章金属的塑性变形与再结晶
1．解释下列名词：
加工硬化、回复、再结晶、热加工、冷加工。
答：加工硬化：随着塑性变形的增加，金属的强度、硬度迅速增加；塑性、韧性迅速下降的现象。
回复：为了消除金属的加工硬化现象，将变形金属加热到某一温度，以使其组织和性能发生变化。在加热温度较低时，原子的活动能力不大，这
时金属的晶粒大小和形状没有明显的变化，只是在晶内发生点缺陷的
消失以及位错的迁移等变化，因此，这时金属的强度、硬度和塑性等
机械性能变化不大，而只是使内应力及电阻率等性能显著降低。此阶
段为回复阶段。
再结晶：被加热到较高的温度时，原子也具有较大的活动能力，使晶粒的外形开始变化。从破碎拉长的晶粒变成新的等轴晶粒。和变形前的晶
粒形状相似，晶格类型相同，把这一阶段称为“再结晶”。
热加工：将金属加热到再结晶温度以上一定温度进行压力加工。
冷加工：在再结晶温度以下进行的压力加工。
2．产生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金属加工中有什么利弊？
答：①随着变形的增加，晶粒逐渐被拉长，直至破碎，这样使各晶粒都破碎成细碎的亚晶粒，变形愈大，晶粒破碎的程度愈大，这样使位错密度显著增加；
同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉长而被拉长。因此，随着变形量的增加，由于晶粒破碎和位错密度的增加，金属的塑性变形抗力将迅速增大，即强度和硬度显著提高，而塑性和韧性下降产生所谓“加工硬化”现象。②金属的加工硬化现象会给金属的进一步加工带来困难，如钢板在冷轧过程中会越轧越硬，以致最后轧不动。另一方面人们可以利用加工硬化现象，来提高金属强度和硬度，如冷拔高强度钢丝就是利用冷加工变形产生的加工硬化来提高钢丝的强度的。加工硬化也是某些压力加工工艺能够实现的重要因素。如冷拉钢丝拉过模孔的部分，由于发生了加工硬化，不再继续变形而使变形转移到尚未拉过模孔的部分，这样钢丝才可以继续通过模孔而成形。
3．划分冷加工和热加工的主要条件是什么？
答：主要是再结晶温度。在再结晶温度以下进行的压力加工为冷加工，产生加工硬化现象；反之为热加工，产生的加工硬化现象被再结晶所消除。
4．与冷加工比较，热加工给金属件带来的益处有哪些？
答：（1）通过热加工，可使铸态金属中的气孔焊合，从而使其致密度得以提高。（2）通过热加工，可使铸态金属中的枝晶和柱状晶破碎，从而使晶粒细化，机械性能提高。
（3）通过热加工，可使铸态金属中的枝晶偏析和非金属夹杂分布发生改变，使它们沿着变形的方向细碎拉长，形成热压力加工“纤维组织”（流线），使纵向的强度、塑性和韧性显著大于横向。如果合理利用热加工流线，尽量使流线与零件工作时承受的最大拉应力方向一致，而与外加切应力或冲击力相垂直，可提高零件使用寿命。
5．为什么细晶粒钢强度高，塑性，韧性也好？
答：晶界是阻碍位错运动的，而各晶粒位向不同，互相约束，也阻碍晶粒的变形。
因此，金属的晶粒愈细，其晶界总面积愈大，每个晶粒周围不同取向的晶粒
数便愈多，对塑性变形的抗力也愈大。因此，金属的晶粒愈细强度愈高。同时晶粒愈细，金属单位体积中的晶粒数便越多，变形时同样的变形量便可分散在更多的晶粒中发生，产生较均匀的变形，而不致造成局部的应力集中，引起裂纹的过早产生和发展。因此，塑性，韧性也越好。
6．金属经冷塑性变形后，组织和性能发生什么变化？
答：①晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性，如纵向的强度和塑性远大于横向等；②晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化，即随着变形量的增加，强度和硬度显著提高，而塑性和韧性下降；③织构现象的产生，即随着变形的发生，不仅金属中的晶粒会被破碎拉长，而且各晶粒的晶格位向也会沿着变形的方向同时发生转动，转动结果金属中每个晶粒的晶格位向趋于大体一致，产生织构现象；④冷压力加工过程中由于材料各部分的变形不均匀或晶粒内各部分和各晶粒间的变形不均匀，金属内部会形成残余的内应力，这在一般情况下都是不利的，会引起零件尺寸不稳定。
7．分析加工硬化对金属材料的强化作用？
答：随着塑性变形的进行，位错密度不断增加，因此位错在运动时的相互交割、位错缠结加剧，使位错运动的阻力增大，引起变形抗力的增加。这样，金属的塑性变形就变得困难，要继续变形就必须增大外力，因此提高了金属的强度。
8．已知金属钨、铁、铅、锡的熔点分别为3380℃、1538℃、327℃、232℃，试计算这些金属的最低再结晶温度，并分析钨和铁在1100℃下的加工、铅和锡在室温（20℃）下的加工各为何种加工？
答：T
再=0.4T
熔
；钨T
再
=[0.4*（3380+273）]-273=1188.2℃;铁T
再
=[0.4*
（1538+273）]-273=451.4℃;铅T
再=[0.4*（327+273）]-273=-33℃;锡T
再
=[0.4*（232+273）]-273=-71℃.由于钨T再为1188.2℃＞1100℃，因此属于
热加工；铁T
再为451.4℃＜1100℃，因此属于冷加工；铅T
再
为-33℃＜20℃，
属于冷加工；锡T
再
为-71＜20℃，属于冷加工。
9．在制造齿轮时，有时采用喷丸法（即将金属丸喷射到零件表面上）使齿面得以强化。试分析强化原因。
答：高速金属丸喷射到零件表面上，使工件表面层产生塑性变形，形成一定厚度
的加工硬化层，使齿面的强度、硬度升高。
第三章合金的结构与二元状态图
1．解释下列名词：
合金，组元，相，相图；固溶体，金属间化合物，机械混合物；枝晶偏析，比重偏析；固溶强化，弥散强化。
答：合金：通过熔炼，烧结或其它方法，将一种金属元素同一种或几种其它元素结合在一起所形成的具有金属特性的新物质，称为合金。
组元：组成合金的最基本的、独立的物质称为组元。
相：在金属或合金中，凡成分相同、结构相同并与其它部分有界面分开的均匀组成部分，均称之为相。
相图：用来表示合金系中各个合金的结晶过程的简明图解称为相图。
固溶体：合金的组元之间以不同的比例混合，混合后形成的固相的晶格结构与组成合金的某一组元的相同，这种相称为固溶体。
金属间化合物：合金的组元间发生相互作用形成的一种具有金属性质的新相，称为金属间化合物。它的晶体结构不同于任一组元，用分子
式来表示其组成。
机械混合物：合金的组织由不同的相以不同的比例机械的混合在一起，称机械混合物。
枝晶偏析：实际生产中，合金冷却速度快，原子扩散不充分，使得先结晶出来的固溶体合金含高熔点组元较多，后结晶含低熔点组元较
多，这种在晶粒内化学成分不均匀的现象称为枝晶偏析。
比重偏析：比重偏析是由组成相与溶液之间的密度差别所引起的。如果先共晶相与溶液之间的密度差别较大，则在缓慢冷却条件下凝固时，
先共晶相便会在液体中上浮或下沉，从而导致结晶后铸件上下部
分的化学成分不一致，产生比重偏析。
固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象称为固溶强化。
弥散强化：合金中以固溶体为主再有适量的金属间化合物弥散分布，会提高
合金的强度、硬度及耐磨性，这种强化方式为弥散强化。
2．指出下列名词的主要区别：
1）置换固溶体与间隙固溶体；
答：置换固溶体：溶质原子代替溶剂晶格结点上的一部分原子而组成的固溶体称置换固溶体。
间隙固溶体：溶质原子填充在溶剂晶格的间隙中形成的固溶体，即间隙固溶体。
2）相组成物与组织组成物；
相组成物：合金的基本组成相。
组织组成物：合金显微组织中的独立组成部分。
3．下列元素在α-Fe 中形成哪几种固溶体?
Si、C、N、Cr、Mn
答：Si、Cr、Mn形成置换固溶体；C、N形成间隙固溶体。
4．试述固溶强化、加工强化和弥散强化的强化原理,并说明三者的区别.
答：固溶强化：溶质原子溶入后，要引起溶剂金属的晶格产生畸变，进而位错运动时受到阻力增大。
弥散强化：金属化合物本身有很高的硬度，因此合金中以固溶体为基体再有适量的金属间化合物均匀细小弥散分布时，会提高合金的强度、
硬度及耐磨性。这种用金属间化合物来强化合金的方式为弥散强
化。
加工强化：通过产生塑性变形来增大位错密度，从而增大位错运动阻力，引起塑性变形抗力的增加，提高合金的强度和硬度。
区别：固溶强化和弥散强化都是利用合金的组成相来强化合金，固溶强化是通过产生晶格畸变，使位错运动阻力增大来强化合金；弥散强化是利
用金属化合物本身的高强度和硬度来强化合金；而加工强化是通过力
的作用产生塑性变形，增大位错密度以增大位错运动阻力来强化合金；
三者相比，通过固溶强化得到的强度、硬度最低，但塑性、韧性最好，
加工强化得到的强度、硬度最高，但塑韧性最差，弥散强化介于两者
之间。
5．固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别？
答：在结构上：固溶体的晶体结构与溶剂的结构相同，而金属间化合物的晶体结构不同于组成它的任一组元，它是以分子式来表示其组成。
在性能上：形成固溶体和金属间化合物都能强化合金，但固溶体的强度、硬度比金属间化合物低，塑性、韧性比金属间化合物好，也就是固
溶体有更好的综合机械性能。
6. 何谓共晶反应、包晶反应和共析反应?试比较这三种反应的异同点.
答：共晶反应：指一定成分的液体合金，在一定温度下，同时结晶出成分和晶格均不相同的两种晶体的反应。
包晶反应：指一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另外一种固相的反应过程。
共析反应：由特定成分的单相固态合金，在恒定的温度下，分解成两个新的，具有一定晶体结构的固相的反应。
共同点：反应都是在恒温下发生，反应物和产物都是具有特定成分的相，都处于三相平衡状态。
不同点：共晶反应是一种液相在恒温下生成两种固相的反应；共析反应是一种固相在恒温下生成两种固相的反应；而包晶反应是一种液相与一
种固相在恒温下生成另一种固相的反应。
7．二元合金相图表达了合金的哪些关系？
答：二元合金相图表达了合金的状态与温度和成分之间的关系。
8．在二元合金相图中应用杠杆定律可以计算什么？
答：应用杠杆定律可以计算合金相互平衡两相的成分和相对含量。
9. 已知A（熔点 600℃）与B(500℃) 在液态无限互溶；在固态 300℃时A溶于 B 的最大溶解度为 30% ，室温时为10%，但B不溶于A；在 300℃时，含 40% B 的液态合金发生共晶反应。现要求：
1）作出A-B 合金相图；
2）分析 20% A,45%A,80%A 等合金的结晶过程，并确定室温下的组织组成物和相组成物的相对量。
答：（1）
（2）20%A合金如图①：
合金在1点以上全部为液相，当冷至1点时，开始从液相中析出α固溶体，至2点结束，2～3点之间合金全部由α固溶体所组成，但当合金冷到3点以下，由于固溶体α的浓度超过了它的溶解度限度，于是从固溶体α中析出二次相A，因此最终显微组织：α+A
Ⅱ
相组成物:α+A
A=（90-80/90）*100%=11% α=1-A%=89%
45%A合金如图②：
合金在1点以上全部为液相，冷至1点时开始从液相中析出α固溶体，此时液相线成分沿线BE变化，固相线成分沿BD线变化，当冷至2点时，液相线成分到达E点，发生共晶反应，形成（A+α）共晶体，合金自2点
冷至室温过程中，自中析出二次相A
Ⅱ
，因而合金②室温组织：
A
Ⅱ
+α+(A+α) 相组成物:A+α
组织：A
Ⅱ=（70-55）/70*100%=21% α=1- A
Ⅱ
=79%
A+α=（70-55）/(70-40）*100%=50%
相：A=（90-55）/90*100%=50% α=1-A%=50%
80%A合金如图③：
合金在1点以上全部为液相，冷至1点时开始从液相中析出A，此时液相线成分沿AE线变化，冷至2点时，液相线成分到达点，发生共晶反应，
形成(A+α)共晶体，因而合金③的室温组织：A+ (A+α)
相组成物：A+α
组织：A=（40-20）/40*100%=50% A+α=1-A%=50%
相： A=（90-20）/90*100%=78% α=1-A%=22%
10．某合金相图如图所示。
1）试标注①—④空白区域中存在相的名称；
2）指出此相图包括哪几种转变类型；
3）说明合金Ⅰ的平衡结晶过程及室温下的显微组织。
答：(1)①：L+γ②: γ+β③: β+(α+β) ④: β+α
Ⅱ
(2)匀晶转变；共析转变
(3)合金①在1点以上全部为液相,冷至1点时开始从液相中析出γ固溶体至
2点结束,2～3点之间合金全部由γ固溶体所组成,3点以下,开始从γ固
溶体中析出α固溶体,冷至4点时合金全部由α固溶体所组成,4～5之间
全部由α固溶体所组成,冷到5点以下,由于α固溶体的浓度超过了它的
溶解度限度,从α中析出第二相β固溶体,最终得到室稳下的显微组织:
α+βⅡ
11．有形状、尺寸相同的两个 Cu-Ni 合金铸件，一个含 90% Ni ，另一个含 50% Ni,铸后自然冷却，问哪个铸件的偏析较严重？
答：含 50% Ni的Cu-Ni 合金铸件偏析较严重。在实际冷却过程中，由于冷速较快，使得先结晶部分含高熔点组元多，后结晶部分含低熔点组元多，因为含50% Ni的Cu-Ni 合金铸件固相线与液相线范围比含 90% Ni铸件宽，因此
它所造成的化学成分不均匀现象要比含 90% Ni 的Cu-Ni 合金铸件严重。
第四章 铁碳合金
1．何谓金属的同素异构转变？试画出纯铁的结晶冷却曲线和晶体结构变化图。 答：由于条件（温度或压力）变化引起金属晶体结构的转变，称同素异构转变。
2．为什么γ-Fe 和α- Fe 的比容不同？一块质量一定的铁发生（γ-Fe →α-Fe ）转变时，其体积如何变化？
答：因为γ-Fe 和α- Fe 原子排列的紧密程度不同，γ-Fe 的致密度为74%,α- Fe 的致密度为68%，因此一块质量一定的铁发生（γ-Fe →α-Fe ）转变时体积将发生膨胀。
3.何谓铁素体（F ）,奥氏体（A ），渗碳体（Fe 3C ），珠光体（P ）,莱氏体（Ld ）？
它们的结构、组织形态、性能等各有何特点？
答：铁素体（F ）：铁素体是碳在Fe -α中形成的间隙固溶体，为体心立方晶格。
由于碳在Fe -α中的溶解度`很小，它的性能与纯铁相近。塑性、
韧性好，强度、硬度低。它在钢中一般呈块状或片状。
奥氏体（A ）：奥氏体是碳在Fe -γ中形成的间隙固溶体，面心立方晶格。因其
晶格间隙尺寸较大，故碳在Fe -γ中的溶解度较大。有很好的塑
性。
渗碳体（Fe 3C ）：铁和碳相互作用形成的具有复杂晶格的间隙化合物。渗碳体具
有很高的硬度，但塑性很差，延伸率接近于零。在钢中以片状
存在或网络状存在于晶界。在莱氏体中为连续的基体，有时呈
鱼骨状。
珠光体（P ）：由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。铁素体和渗碳体呈层片状。
珠光体有较高的强度和硬度，但塑性较差。
莱氏体（Ld ）：由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。在莱氏体中，渗碳体是
连续分布的相，奥氏体呈颗粒状分布在渗碳体基体上。由于渗
碳体很脆，所以莱氏体是塑性很差的组织。
4.Fe-Fe 3C 合金相图有何作用？在生产实践中有何指导意义？又有何局限性？
答：①碳钢和铸铁都是铁碳合金，是使用最广泛的金属材料。铁碳合金相图是研
究铁碳合金的重要工具，了解与掌握铁碳合金相图，对于钢铁材料的研究和使用，各种热加工工艺的制订以及工艺废品原因的分析等方面都有重要指导意义。②为选材提供成分依据：C Fe F 3+相图描述了铁碳合金的组织随含碳量的变化规律，合金的性能决定于合金的组织，这样根据零件的性能要求来选择不同成分的铁碳合金；为制定热加工工艺提供依据：对铸造，根据相图可以找出不同成分的钢或铸铁的熔点，确定铸造温度；根据相图上液相线和固相线间距离估计铸造性能的好坏。对于锻造：根据相图可以确定锻造温度。对焊接：
根据相图来分析碳钢焊缝组织，并用适当热处理方法来减轻或消除组织不均匀性；对热处理：C Fe F 3+相图更为重要，如退火、正火、淬火的加热温度都要参考铁碳相图加以选择。③由于铁碳相图是以无限缓慢加热和冷却的速度得到的，而在实际加热和冷却通常都有不同程度的滞后现象。
5.画出 Fe-Fe 3C 相图，指出图中 S 、C 、E 、P 、N 、G 及 GS 、SE 、PQ 、
PSK 各点、线的意义，并标出各相区的相组成物和组织组成物。
答:
C ：共晶点1148℃ 4.30%C ，在这一点上发生共晶转变，反应式：
C Fe A Lc E 3+?，当冷到1148℃时具有C 点成分的液体中同时结晶出
具有E 点成分的奥氏体和渗碳体的两相混合物——莱氏体
()()C Fe A Le E 3+→
E ：碳在Fe -γ中的最大溶解度点1148℃ 2.11%C
G ：Fe Fe -?-γα同素异构转变点（A 3）912℃ 0%C
H ：碳在Fe -δ中的最大溶解度为1495℃ 0.09%C
J ：包晶转变点1495℃ 0.17%C 在这一点上发生包晶转变，反应式：J H B A L ?+δ当冷却到1495℃时具有B 点成分的液相与具有H 点成分的固相δ反应生成具有J 点成分的固相A 。
N ：Fe Fe -?-δγ同素异构转变点（A 4）1394℃ 0%C
P ：碳在Fe -α中的最大溶解度点 0.0218%C 727℃
S ：共析点727℃ 0.77%C 在这一点上发生共析转变，反应式：
c Fe F A p s 3+?，
当冷却到727℃时从具有S 点成分的奥氏体中同时析出具有P 点成分的铁素体和渗碳体的两相混合物——珠光体P （c Fe F p 3+）
ES 线：碳在奥氏体中的溶解度曲线，又称Acm 温度线，随温度的降低，碳
在奥化体中的溶解度减少，多余的碳以C Fe 3形式析出，所以具有
0.77%～2.11%C 的钢冷却到Acm 线与PSK 线之间时的组织ⅡC Fe A 3+，
从A 中析出的C Fe 3称为二次渗碳体。
GS 线：不同含碳量的奥氏体冷却时析出铁素体的开始线称A 3线，GP 线则
是铁素体析出的终了线，所以GSP 区的显微组织是A F +。
PQ 线：碳在铁素体中的溶解度曲线，随温度的降低，碳在铁素体中的溶解
度减少，多余的碳以C Fe 3形式析出，从F 中析出的C Fe 3称为三次
渗碳体ⅢC Fe 3，由于铁素体含碳很少，析出的ⅢC Fe 3很少，一般忽
略，认为从727℃冷却到室温的显微组织不变。
PSK 线：共析转变线，在这条线上发生共析转变C Fe F A P S 3+?，产物（P ）
珠光体，含碳量在0.02～6.69%的铁碳合金冷却到727℃时都有共析
转变发生。
6.简述 Fe-Fe 3C 相图中三个基本反应：包晶反应,共晶反应及共析反应，写出反
应式，标出含碳量及温度。
答：共析反应：冷却到727℃时具有S 点成分的奥氏体中同时析出具有P 点成分
的铁素体和渗碳体的两相混合物。γ0.8??→??727F 0.02+Fe 3C 6.69
包晶反应：冷却到1495℃时具有B 点成分的液相与具有H 点成分的固相δ反
应生成具有J 点成分的固相A 。 L 0.5+δ0.1??→??1495γ0.16
共晶反应：1148℃时具有C 点成分的液体中同时结晶出具有E 点成分的奥氏
体和渗碳体的两相混合物。 L 4.3??→??1147γ 2.14+ Fe 3C 6.69
7.何谓碳素钢？何谓白口铁？两者的成分组织和性能有何差别？
答：碳素钢：含有0.02%~2.14%C 的铁碳合金。
白口铁：含大于2.14%C 的铁碳合金。
碳素钢中亚共析钢的组织由铁素体和珠光体所组成，其中珠光体中的渗碳体以细片状分布在铁素体基体上，随着含碳量的增加，珠光体的含量增加，则
钢的强度、硬度增加，塑性、韧性降低。当含碳量达到0.8%时就是珠光体的性能。过共析钢组织由珠光体和二次渗碳体所组成，含碳量接近1.0%时，强度达到最大值，含碳量继续增加，强度下降。由于二次渗碳体在晶界形成连续的网络，导致钢的脆性增加。
白口铁中由于其组织中存在大量的渗碳体，具有很高的硬度和脆性，难以切削加工。
8.亚共析钢、共析钢和过共析钢的组织有何特点和异同点。
答：亚共析钢的组织由铁素体和珠光体所组成。其中铁素体呈块状。珠光体中
铁素体与渗碳体呈片状分布。共析钢的组织由珠光体所组成。过共析钢的组织由珠光体和二次渗碳体所组成，其中二次渗碳体在晶界形成连续的网络状。
共同点：钢的组织中都含有珠光体。不同点：亚共析钢的组织是铁素体和
珠光体，共析钢的组织是珠光体，过共析钢的组织是珠光体和二
次渗碳体。
9.分析含碳量分别为 0.20% 、 0.60% 、 0.80% 、 1.0% 的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织.
答：0.80%C:在1~2点间合金按匀晶转变结晶出A ，在2点结晶结束，全部转变
为奥氏体。冷到3点时（727℃），在恒温下发生共析转变，转变结
束时全部为珠光体P ，珠光体中的渗碳体称为共析渗碳体，当温度
继续下降时，珠光体中铁素体溶碳量减少，其成分沿固溶度线PQ
变化，析出三次渗碳体ⅢC Fe 3，它常与共析渗碳体长在一起，彼此
分不出，且数量少，可忽略。
室温时组织P 。
0.60% C ：合金在1~2点间按匀晶转变结晶出A ，在2点结晶结束，全部转变
为奥氏体。冷到3点时开始析出F ，3-4点A 成分沿GS 线变化，铁
素体成分沿GP 线变化，当温度到4点时，奥氏体的成分达到S 点
成分（含碳0.8%），便发生共析转变，形成珠光体，此时，原先析
出的铁素体保持不变，称为先共析铁素体，其成分为0.02%C ，所以
共析转变结束后，合金的组织为先共析铁素体和珠光体，当温度继
续下降时，铁素体的溶碳量沿PQ 线变化，析出三次渗碳体，同样
ⅢC Fe 3量很少，可忽略。
所以含碳0.40%的亚共析钢的室温组织为：F+P
1.0% C ：合金在1~2点间按匀晶转变结晶出奥氏体，2点结晶结束，合金为单
相奥氏体，冷却到3点，开始从奥氏体中析出二次渗碳体ⅡC Fe 3，Ⅱ
C Fe 3沿奥氏体的晶界析出，呈网状分布，3-4间ⅡC Fe 3不断析出，奥氏体
成分沿ES 线变化，当温度到达4点（727℃）时，其含碳量降为0.77%，在恒温下发生共析转变，形成珠光体，此时先析出的ⅡC Fe 3保持不变，
称为先共析渗碳体，所以共析转变结束时的组织为先共析二次渗碳体
和珠光体，忽略ⅢC Fe 3。
室温组织为二次渗碳体和珠光体。
10．指出下列名词的主要区别：
1）一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体与共析渗碳体； 答：一次渗碳体：由液相中直接析出来的渗碳体称为一次渗碳体。
二次渗碳体：从A 中析出的C Fe 3称为二次渗碳体。
三次渗碳体：从F 中析出的C Fe 3称为三次渗碳体ⅢC Fe 3。
共晶渗碳体：经共晶反应生成的渗碳体即莱氏体中的渗碳体称为共晶渗碳
体。
共析渗碳体：经共析反应生成的渗碳体即珠光体中的渗碳体称为共析渗碳
体。
2） 热脆与冷脆。
答：热脆：S 在钢中以FeS 形成存在，FeS 会与Fe 形成低熔点共晶，当钢材在
1000℃~1200℃压力加工时，会沿着这些低熔点共晶体的边界开裂，
钢材将变得极脆，这种脆性现象称为热脆。
冷脆：P 使室温下的钢的塑性、韧性急剧降低，并使钢的脆性转化温度有所
升高，使钢变脆，这种现象称为“冷脆”。
11．根据 Fe-Fe 3C 相图，计算：
1）室温下，含碳 0.6% 的钢中珠光体和铁素体各占多少；
2）室温下，含碳 1.2% 的钢中珠光体和二次渗碳体各占多少；3）铁碳合金中，二次渗碳体和三次渗碳体的最大百分含量。
答：1）W
p =(0.6-0.02)/(0.8-0.02)*100%=74% W
α=1-74%=26%
2）W
p =(2.14-1.2)/(2.14-0.8)*100%=70% W
Fe3CⅡ
=1-70%=30%
3）W
Fe3CⅡ
=(2.14-0.8)/(6.69-0.8)*100%=23%
W
Fe3CⅢ
=0.02/6.69*100%=33%
12．某工厂仓库积压了许多碳钢（退火状态），由于钢材混杂，不知道钢的化学成分，现找出其中一根，经金相分析后，发现其组织为珠光体+铁素体，其中铁素体占 80% ，问此钢材的含碳量大约是多少？
答：由于组织为珠光体+铁素体，说明此钢为亚共析钢。
W
α=80%=(0.8-W C)/(0.8-0.02)*100% W C=0.18%
13．对某退火碳素钢进行金相分析，其组织的相组成物为铁素体+渗碳体（粒状），其中渗碳体占 18% ，问此碳钢的含碳量大约是多少？
答： W
Fe3CⅡ
=18% =( W C-0.02)/(6.69-0.02)*100% W C=1.22%
14．对某退火碳素钢进行金相分析，其组织为珠光体+渗碳体（网状），其中珠光体占 93% ，问此碳钢的含碳量大约为多少？
答：W
p =93% =(2.14- W
C
)/(2.14-0.8)*100%=70% W
C
=0.89%
15.计算Fe-1.4%C合金在700℃下各个相及其组分数量和成分。
答：含1.4%C合金属于过共析钢，其组织为珠光体+二次渗碳体，相为铁素体和渗碳体。
W p =(2.14-1.4)/(2.14-0.8)*100%=55% W
Fe3CⅡ
=1-55%=45%
W
α=（6.69-1.4）/（6.69-0.02）*100%=79% W Fe3C=1-79%=21%
16．根据 Fe-Fe
3
C 相图，说明产生下列现象的原因：
1）含碳量为 1.0% 的钢比含碳量为 0.5% 的钢硬度高；
答：钢中随着含碳量的增加，渗碳体的含量增加，渗碳体是硬脆相，因此含碳量为 1.0% 的钢比含碳量为 0.5% 的钢硬度高。
2）在室温下，含碳 0.8% 的钢其强度比含碳 1.2% 的钢高；
答：因为在钢中当含碳量超过 1.0%时，所析出的二次渗碳体在晶界形成连续的
网络状，使钢的脆性增加，导致强度下降。因此含碳 0.8% 的钢其强度比含碳 1.2% 的钢高。
3）在 1100℃，含碳 0.4% 的钢能进行锻造，含碳 4.0% 的生铁不能锻造；答：在 1100℃时，含碳 0.4% 的钢的组织为奥氏体，奥氏体的塑性很好，因此适合于锻造；含碳 4.0% 的生铁的组织中含有大量的渗碳体，渗碳体的硬度很高，不适合于锻造。
4）绑轧物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物却用钢丝绳（用60 、 65 、 70 、 75 等钢制成）；
答：绑轧物件的性能要求有很好的韧性，因此选用低碳钢有很好的塑韧性，镀锌低碳钢丝；而起重机吊重物用钢丝绳除要求有一定的强度，还要有很高的弹性极限，而60 、 65 、 70 、 75钢有高的强度和高的弹性极限。这样在吊重物时不会断裂。
5）钳工锯 T8 ， T10,T12 等钢料时比锯 10,20 钢费力，锯条容易磨钝；答：T8 ， T10,T12属于碳素工具钢，含碳量为0.8%，1.0%，1.2%，因而钢中渗碳体含量高，钢的硬度较高；而10,20钢为优质碳素结构钢，属于低碳钢，钢的硬度较低，因此钳工锯 T8 ， T10,T12 等钢料时比锯 10,20 钢费力，锯条容易磨钝。
6）钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。
答：因为钢的含碳量范围在0.02%~2.14%之间，渗碳体含量较少，铁素体含量较多，而铁素体有较好的塑韧性，因而钢适宜于压力加工；而铸铁组织中含有大量以渗碳体为基体的莱氏体，渗碳体是硬脆相，因而铸铁适宜于通过铸造成形。
17.钢中常存杂质有哪些？对钢的性能有何影响？
答：钢中常存杂质有Si、Mn、S、P等。
Mn：大部分溶于铁素体中，形成置换固溶体，并使铁素体强化：另一部分Mn溶于Fe3C中，形成合金渗碳体，这都使钢的强度提高，Mn与S
化合成MnS，能减轻S的有害作用。当Mn含量不多，在碳钢中仅作
为少量杂质存在时，它对钢的性能影响并不明显。
Si：Si与Mn一样能溶于铁素体中，使铁素体强化，从而使钢的强度、硬度、
弹性提高，而塑性、韧性降低。当Si含量不多，在碳钢中仅作为少量夹杂存在时，它对钢的性能影响并不显著。
S：硫不溶于铁，而以FeS形成存在，FeS会与Fe形成共晶，并分布于奥氏体的晶界上，当钢材在1000℃~1200℃压力加工时，由于FeS-Fe共晶（熔点只有989℃）已经熔化，并使晶粒脱开，钢材将变得极脆。
P：磷在钢中全部溶于铁素体中，虽可使铁素体的强度、硬度有所提高，但却使室温下的钢的塑性、韧性急剧降低，并使钢的脆性转化温度有所升高，使钢变脆。
18.试述碳钢的分类及牌号的表示方法。
答：分类：1）按含碳量分类
低碳钢：含碳量小于或等于0.25%的钢，0.01~0.25%C ≤0.25%C
中碳钢：含碳量为0.30~0.55%的钢0.25~0.6%C
高碳钢：含碳量大于0.6%的钢0.6~1.3%C ＞0.6%C
（2）按质量分类：即含有杂质元素S、P的多少分类：
普通碳素钢：S≤0.055% P≤0.045%
优质碳素钢：S、P≤0.035~0.040%
高级优质碳素钢：S≤0.02~0.03%；P≤0.03~0.035%
（3）按用途分类
碳素结构钢：用于制造各种工程构件，如桥梁、船舶、建筑构件等，及机器零件，如齿轮、轴、连杆、螺钉、螺母等。
碳素工具钢：用于制造各种刀具、量具、模具等，一般为高碳钢，在质量上都是优质钢或高级优质钢。
牌号的表示方法：（1）普通碳素结构钢：
用Q+数字表示，“Q”为屈服点，“屈”汉语拼音，数字表示屈服点数值。
若牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，A、B、C、D质量依次提高，“F”表示沸腾钢，“b”为半镇静钢，不标“F”和“b”的为镇静钢。
（2）优质碳素结构钢：
牌号是采用两位数字表示的，表示钢中平均含碳量的万分之几。若钢中含锰
量较高，须将锰元素标出，
（3）碳素工具钢：
这类钢的牌号是用“碳”或“T”字后附数字表示。数字表示钢中平均含碳量的千分之几。若为高级优质碳素工具钢，则在钢号最后附以“A”字。19.低碳钢、中碳钢及高碳钢是如何根据含碳量划分的？分别举例说明他们的用途？
答：低碳钢：含碳量小于或等于0.25%的钢；08、10、钢，塑性、韧性好，具有优良的冷成型性能和焊接性能，常冷轧成薄板，用于制作仪表外壳、
汽车和拖拉机上的冷冲压件，如汽车车身，拖拉机驾驶室等；15、
20、25钢用于制作尺寸较小、负荷较轻、表面要求耐磨、心部强
度要求不高的渗碳零件，如活塞钢、样板等。
中碳钢：含碳量为0.30~0.55%的钢；30、35、40、45、50钢经热处理（淬火+高温回火）后具有良好的综合机械性能，即具有较高的强度和
较高的塑性、韧性，用于制作轴类零件；
高碳钢：含碳量大于0.6%的钢；60、65钢热处理（淬火+高温回火）后具有高的弹性极限，常用作弹簧。T7、T8、用于制造要求较高韧性、
承受冲击负荷的工具，如小型冲头、凿子、锤子等。T9、T10、T11、
用于制造要求中韧性的工具，如钻头、丝锥、车刀、冲模、拉丝模、
锯条。T12、T13、钢具有高硬度、高耐磨性，但韧性低，用于制造
不受冲击的工具如量规、塞规、样板、锉刀、刮刀、精车刀等。20．下列零件或工具用何种碳钢制造：手锯锯条、普通螺钉、车床主轴。
答：手锯锯条：它要求有较高的硬度和耐磨性，因此用碳素工具钢制造，如T9、T9A、T10、T10A、T11、T11A。
普通螺钉：它要保证有一定的机械性能，用普通碳素结构钢制造，如Q195、Q215、Q235。
车床主轴：它要求有较高的综合机械性能，用优质碳素结构钢，如30、35、
40、45、50。
21.指出下列各种钢的类别、符号、数字的含义、主要特点及用途：
Q235-AF、Q235-C、Q195-B、Q255-D、40、45、08、20、20R、20G、T8、T10A、T12A
机械制造基础课程设计
课程设计说明书 系别机电工程系 专业机械设计制造及其自动化 方向机电一体化 课程名称《制造技术基础课程设计》 学号 06080729 姓名张森 指导教师 题目名称 CA6140车床拨叉 设计时间 2011年3-6月 2011 年 5 月日
目录 一、序言 (1) 二、零件的工艺分析及生产类型的确定 (2) 三、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 (4) 四、选择加工方法，制定工艺路线 (8) 五、工序设计 (10) 六、确定切削用量及基本时间 (12) 七、专用机床夹具设计 (15) 八、设计心得 (17) 九、参考文献 (18) 十、附图 (19)
序言 一、序言 机械制造技术基础课程设计在学完了机械制造基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一次实践性教学环节。这次课程程设计是我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好基础。 由于能力有限，经验不足，设计中还有血多不足之处，希望各位老师多加指教。
二、零件的工艺分析及生产类型的确定 1.零件的作用 本次设计所给的零件是CA6140车床变速齿轮拨叉，用于双联变换齿轮的啮合，输出不同的转速，已达到变速的目的。该拨叉应用在CA6140车船的变速箱变速机构中机构中。拨 孔与变速叉轴联结，拨叉脚则夹在双叉头以φ22mm孔套在变速叉轴上，并用销钉经8mm 联变换齿轮的槽中。当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑动，拨叉脚拨动双联变换齿轮在花键轴上滑动以改换转速，从而改变车床的主轴转度。 该拨叉在改换转速时要承受弯曲应力和冲击载荷的作用，因此该零件应具有足够的强度、刚度和韧性，以适应拨叉的工作条件。该零件的主要工作表面为拨叉脚两端面、叉轴孔mm（H7）和锁销孔φ8mm，在设计工艺规程时应重点予以保证。 图1-1 拨叉零件图 2.零件的技术要求 CA6140车床拨叉技术要求表1-1
工程材料答案全 、
土木工程材料概述及基本性质 思考题与习题： 一、填空 1、建筑材料按化学成分可分为有机材料、无机材料、复合材料三大类。 2、建筑材料按使用功能可分为结构材料、功能材料两大类。 3、我国建筑材料标准分为：国家标准、部委行业标准、地方标准、企业标准四类，国家标准代号为：GB ，企业标准代号为QB 。 4、材料标准表示由标准名称，标准分类，标准编号，实施年份四部分组成。 5、《蒸压加气混凝土砌块》（GB/T11969－1997）中，各字母和数字的含意为：GB : 国家标准，T : 推荐标准，11969 : 标准编号，1997 : 实施年份。 6、某材料的密度为2.5，表观密度为1.8，该材料的密实度为0.72 ，孔隙率为0.28 。 7、水可以在材料表面展开，即材料表面可以被水浸润，这种性质称为材料的亲水性。 8、材料的吸水性大小用吸水率表示，吸湿性大小用含水率表示。 9、含水率为5％的湿砂1000g中，含干砂952.38 g，水47.62 g。 10、材料的耐水性用软化系数表示，耐水材料的K R≥0.85 。 11、一般来说，材料含水时比其干燥时的强度低。 12、墙体受潮后，其保温隔热性会明显下降，这是由于材料受潮后导热系数明显增大的缘故。 13、当某材料的孔隙率增大时，下表中的性质将如何变化。（增大↑，下降↓，不变－，不定？） 14、某钢材直径10mm，拉伸破坏荷载为31.5KN，该钢材的抗拉强度为401.07MPa 。 15、材料的弹性模量反映了材料抵抗变形的能力。 16、材料在使用环境中，除受荷载作用外，还会受到物理作用、化学作用和生物作用等周围自然因素的作用影响其耐久性。 二、是非判断题（对的打∨，错的打×） 1、含水率为2％的湿砂重100g，其中水的重量为2g。（×） 2、热容量大的材料导热性大，受外界气温影响时室内温度变化较快。（×） 3、材料的孔隙率相同时，连通粗孔比封闭微孔的导热系数大。（√）
ca6140车床套机械制造基础课程设计工序卡片【6张】
机械加工工序卡片生产类型大批生产工序号 2 零件名称车床套零件号 零件重量同时加工零件 数 1 材料毛坯 牌号硬度型式重量 45 HB190～ 210 圆钢 设备夹具和辅助工具名称型号 三爪卡盘 车床CA6140 工序工 步 工步说明 刀 具 量 具 走刀 长度 （mm） 走刀 次数 切削 深度 (mm) 进给量 (mm/z) 主轴 转速 （r/ min） 切削 速度 (mm/s ) 基本工 时min 2 1 2 3 夹φ75外圆，粗车一端面，车 外圆φ42.4，长43，外圆φ45.4， 长41，外圆φ70，长5 钻内孔φ23 扩孔φ24.8 掉头装夹，粗车相同参数 切断 45°硬质合金 车刀 Φ23麻花钻 Φ24.8扩孔钻 切断刀 游标卡尺43 45 5 90 90 35 6 4 2 1 1 1 3 3 2 0.6 0.6 0.6 0.20 0.56 500 500 560 200 250 117.8 117.8 122.1 14.45 17.85 1.92 1.60 0.06 2.65 0.714 10.1
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零件重量同时加工零件数 1 材料毛坯 牌号硬度型式重量 45 HB190～ 210 圆钢 设备夹具和辅助工具名称型号 专用钻床夹具摇臂钻床Z35 工序工 步 工步说明 刀 具 量 具 走刀 长度 （mm） 走刀 次数 切削 深度 (mm) 进给量 (mm/r) 主轴转 速 （r/mi n） 切削 速度 (mm/r ) 基本工 时min 6 1 钻孔φ7，钻锥孔φ13 φ7麻花 钻 φ13x90 度锪钻游标 卡尺 4.5 2 1 1 4.5 2 0.20 0.20 530 530 11.65 11.65 0.108 0.047 0.155 机械加工工序卡片生产类型大批生产工序号7 零件名称车床套零件号
工程材料与机械制造基础答案
`第一章金属材料的力学性能 1、在测定强度上σs和σ0.2有什么不同？ 答：σs用于测定有明显屈服现象的材料，σ0.2用于测定无明显屈服现象的材料。 2、什么是应力？什么是应变？它们的符号和单位各是什么？ 答：试样单位截面上的拉力称为应力，用符号σ表示，单位是MPa。 试样单位长度上的伸长量称为应变，用符号ε表示，应变没有单位。 3、画出低碳钢拉伸曲线图，并指出缩颈现象发生在拉伸图上哪一点？断裂发生在哪一点？若没 有出现缩颈现象，是否表示试样没有发生塑性变形？ 答： b点发生缩颈现象，k点发生断裂。 若没有出现缩颈现象，试样并不是没有发生塑 形性变，而是没有产生明显的塑性变形。 4、将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形？怎样判断它的变形性质？ 答：将钟表发条拉直是弹性变形，因为当时钟停止时，钟表发条恢复了原状，故属弹性变形。 5、在机械设计时采用哪两种强度指标？为什么？ 答：（1）屈服强度。因为大多数机械零件产生塑性变形时即告失效。 （2）抗拉强度。因为它的数据易准确测定，也容易在手册中查到，用于一般对塑性变形要求不严格的零件。 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值愈大，其塑 性愈差，这种说法是否正确？为什么？ 答：应根据弹性模量选择材料。要求刚度好的零件，应选用弹性模量大的金属材料。 金属材料弹性模量的大小，主要取决于原子间结合力（键力）的强弱，与其内部组织关系不大，而材料的塑性是指其承受永久变形而不被破坏的能力，与其内部组织有密切关系。两者无直接关系。故题中说法不对。 7、常用的硬度测定方法有几种？其应用范围如何？这些方法测出的硬度值能否进行比较？答：工业上常用的硬度测定方法有：布氏硬度法、洛氏硬度法、维氏硬度法。 其应用范围：布氏硬度法应用于硬度值HB小于450的毛坯材料。 洛氏硬度法应用于一般淬火件、调质件。 维氏硬度法应用于薄板、淬硬表层。 采用不同方法测定出的硬度值不能直接比较，但可以通过经验公式换算成同一硬度后，再进行比较。 8、布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点？各适用于何种场合。下列情况应采用哪种硬度法 测定其硬度？ 答：布氏硬度法：（1）优点：压痕面积大，硬度值比较稳定，故测试数据重复性好，准确度较洛氏硬度法高。 （2）缺点：测试费时，且压痕较大，不适于成品、小件检验。
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《土木工程材料》思考题答案 绪论 1、土木工程材料的研究在现代建筑业中有何意义？ （1）建材在基建总费用中占很大比例（总投资的60%）（2）建筑形式、结构设计、施工方法等受建材品种、质量的制约（3）建材量大面广，涉及资源、能源、环境等各方面，具有综合的、巨大的社会经济效益。 2、土木工程材料可分为哪几类？ 按组成：金属材料、无机非金属材料、有机材料、复合材料；按作用：结构材料、功能材料；按使用部位：墙体材料、屋面材料、地面材料等。 3、选用土木工程材料的基本原则是什么？ （1）就地取材，选用技术成熟、经济实用的建材（2）遵照有关政策法规，合理使用利废、节能的新材料，淘汰粘土砖等落后传统建材（3）综合考虑材料性能、施工进度、热工及抗震等建筑性能要求、工程投资等因素。总之，要做到：价廉物美、满足使用要求、综合效益好。 4、对于传统土木工程材料与新品种材料的使用应抱什么态度？ 传统建材有长久的历史、广泛的应用，但面临社会的发展、技术进步更新，也暴露出不足和落后，应结合地区特点、工程性质、市场规律进行合理利用和改进。新型建材既存在技术成熟、经济可行方面的问题，也面临人们观念更新、设计与施工、销售配套等问题，因此，既不要盲目照搬，也不要消极保守，应积极而慎重地推广使用。 第一章土木工程材料的基本性质 1、材料的密度、表观密度、体积密度、堆积密度有何区别？材料含水后对它们有何影响？ （1）定义、测试方法；（2）大小：ρ> ρ’> ρ0 > ρ0’ （3）适用对象：块材，散粒状；（4）影响因素：孔隙率、含水率。 2、试分析材料的孔隙率和孔隙特征对材料的强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性及吸声性的影响？ 孔隙率越大，表观密度越小、强度越低。开孔能提高材料的吸水性、透水性、吸声性，降低抗冻性。细小的闭孔能提高材料的隔热保温性能和耐久性。细小的开孔能提高材料的吸声性。 3、一块砖，外形尺寸240*115*53mm，从室外取来时重量为2700g，浸水饱和后重量为2850g，绝干时重量为2600g，求此砖的含水率、吸水率、干表观密度。W含=（2700-2600）/2600*100% W吸=（2850-2600）/2600*100%
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机械制造基础课程设计 设计题目：制订轴承端盖工艺及直径为10mm孔夹具设计 班级： 学生： 指导教师：
目录 设计任务书 一、零件的分析……………………………………… 二、工艺规程设计…………………………………… （一）、确定毛坯的制造形式…………………… （二）、基面的选择……………………………… （三）、制订工艺路线…………………………… （四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺 才的确定…………………………………………… （五）、确定切削用量及基本工时……………… 三、夹具设计………………………………………… 四、参考文献………………………………………… 订做机械制造基础课程设计工艺及夹具设计- 1 -
一、零件的分析 （一）零件的工艺分析 轴承端盖具有密封，定位的作用，因此结合面要有比较高的表面质量，孔系加工也要求有比较高位置精度和形状精度，这个零件从零件图上可以看出，所有加工表面是以?16mm为中心的，包括：?32H7mm及倒角，尺寸为?11mm，?7mm的沉头孔及螺纹孔，M5螺纹底孔，?11mm，?10mm进油孔，以及?56mm圆柱面，?16mm孔与?56mm柱面同心度为0.025； 由以上分析可知，对于这些加工表面而言，我们首先加工出?56mm外圆柱面，并以此为粗基准加工出关键部分孔?16mm，并以此为基准加工其它表面，并且保证其它表面与孔之间的位置精度要求。 二、工艺规程设计 （一）确定毛坯的制造形式 零件材料为HT200，考虑到该零件在车床中的受力并保证零件的工作可靠性，零件为中批生产，而且零件的尺寸不大，因此，毛坯可采用金属模砂型铸造。 （二）基面的选择 1 基准选择原则 ①粗基准的选择 选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得精基面。具体选择时应考虑下列原则： 1) 选择重要表面为粗基准 2) 选择加工余量最小的表面为粗基准 3) 选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准以便工件定位可靠、夹紧方便。 4) 粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重复使用将产生较大的误差。 订做机械制造基础课程设计工艺及夹具设计- 2 -
工程材料及机械制造基础大作业(DOC)
《工程材料及机械制造基础》 课程结业论文 学院机械工程学院 专业 班级 学号 姓名 指导老师 完成日期2015年 5 月 15 日
卧式和面机典型零件的选材及加工工艺 一、前言 1.课程背景 工程材料及机械制造基础是研究常用机械零件的制造过程及制造方法的一门综合性技术基础课。是高等工业学校机械类专业和一些非机械类专业必修的技术基础课。课程内容包含工程材料、成型工艺基础和机械加工工艺基础三部分，主要介绍常用工程材料的组织、性能、应用和选用原则；各种毛坯的成型方法及零件的切削加工方法的基本原理和工艺特点；零件的结构工艺性以及机械加工工艺过程的基础知识；机械制造新材料、新技术及新工艺。通过本课程的学习，我们获得了常用工程材料、材料成形工艺及现代机械制造的基础知识，为学习其它相关课程及以后从事工程技术工作和科学研究奠定必要的基础。 本文以卧式和面机为例，通过初步分析卧式和面机典型零件的材料选择、毛坯生产方法、热处理工艺、零件制造工艺流程和结构工艺性，以加深对工程材料及机械制造基础课程的理解。 2.卧式和面机简介 和面机是一种食品加工机械，在食品机械的设计、制造、维护及材料等方面都要考虑到食品的特殊要求，要有切实可行的密封，简单方便的洗涤，以及彻底干净的杀菌的机构。通常我们应该注意以下几点。 1)结构上，接触食品的各个部件要能简单迅速的分解组合，分解的零件能便于洗涤； 2)材料上，对接触食品的零部件尽可能地采用不锈钢或其他防锈无污染材料； 3)环境保护上，必须有可靠的密封措施，严防杂物混入食品和物料散失； 4)在温度上，要有可靠的控温措施； 5)在工作环境上，机器应放置在空气流通、光线、温度和湿度适宜的地方。 和面机作用是进行面团的调制，既将各种原、辅料加水搅拌，调制成即符合质量要求，又适合机械加工成形的面团，主要用于面包、饼干、糕点、膨松食品、夹馅饼等食品生产过程中的面团调制。和面机可分为卧式和面机和立式和面机。 卧式和面机主要是指搅拌容器轴线与搅拌器回转轴线都处于水平位置，它的特点是，结构简单，制造成本低，卸料清洗方便，所以在食品加工中，如面包、饼干、糕点及一些饮食行业的面食中得到了广泛的应用。 根据食品生产的种类和特点不同，面团的各种性质各不相同，可分为韧性面团、水面团及酥性面团，一般来讲，对面团拉伸作用较强时，易于形成韧性面团，而对面团拉捏作用较强时，易于形成酥性面团。卧式和面机一般是在一根轴上安装几片浆叶，它对面团的拉伸作用较弱。适用于调制酥性面团。
(完整版)工程材料课后习题参考答案
工程材料 第一章金属的晶体结构与结晶 1．解释下列名词 点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。 线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。 如位错。 面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。如晶界和亚晶界。 亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒，称亚晶粒。 亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。 刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面，多余半 原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口，故称“刃型位错”。 单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。 多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。 过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。 自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。 非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。 变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即 为变质处理。 变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。 2.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？
现代工程材料成形与机械制造基础-第二版 -册-部分题库与答案
1.分析图示轨道铸件热应力的分布，并用虚线表示出铸件的变形方向。工艺上如何解决？ 轨道上部较下部厚，上部冷却速度慢，而下部冷却速度快。因此，上部产生拉应力，下部产生压应力。变形方向如图。 反变形法 5.如图一底座铸铁零件，有两种浇注位置和分型面方案，请你选择一最佳方案，并说明理由。 方案(Ⅱ)最佳.。 理由：方案(Ⅰ)是分模造型，上下铸件易错边，铸件尺寸精度差。 方案(Ⅱ)是整模造型, 铸件尺寸精度高。内腔无需砂芯成型，它是靠 上、下型自带砂芯来成形。 6.下图为支架零件简图。材料HT200，单件小批量生产。 （1）选择铸型种类 （2）按模型分类应采用何种造型方法？ （3）在图中标出分型面、浇注位置、加工余量 (1) 砂型铸造，(2)整模造型 （3）分型面、浇注位置、加工余量：见图 9.如图，支架两种结构设计。 （1）从铸件结构工艺性方面分析，何种结构较为合理？简要说明理由。 （2）在你认为合理的结构图中标出铸造分型面和浇注位置。
(1）（b）结构较为合理。因为它可省去悬臂砂芯。 （2）见图。分型面。浇注位置(说明：浇注位置上、下可对调） `12.如图所示铸件结构是否合理？如不合理，请改正并说明理由。 铸件上部太厚，易形成缩孔，壁厚不均匀易造成热应力。可减小上部壁厚，同时设加强筋。 无结构圆角，拐弯处易应力、开裂。设圆角。 3.某厂铸造一个Φ1500mm的铸铁顶盖，有图示两个设计方案，分析哪个方案的结构工艺性 好，简述理由。 (a)图合理 (b)图结构为大的水平面，不利于金属液体的充填，易造成浇不足、冷隔等缺陷；不利于金属夹杂物和 气体的排除，易造成气孔、夹渣缺陷；大平面型腔的上表面，因受高温金属液的长时间烘烤，易开裂使铸件产生夹砂结疤缺陷。 7.图示铸件的两种结构设计，应选择哪一种较为合理？为什么？
同济大学工程材料课后习题答案上海科学技术
《工程材料》复习思考题参考答案 第一章金属的晶体结构与结晶 1.解释下列名词 点缺陷,线缺陷,面缺陷,亚晶粒,亚晶界,刃型位错,单晶体,多晶体, 过冷度,自发形核,非自发形核,变质处理,变质剂. 答:点缺陷:原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小,主要指空位间隙原子,置换原子等. 线缺陷:原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大,而在其余两个方向上的尺寸很小.如位错. 面缺陷:原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大,而另一方向上的尺寸很小.如晶界和亚晶界. 亚晶粒:在多晶体的每一个晶粒内,晶格位向也并非完全一致,而是存在着许多尺寸很小,位向差很小的小晶块,它们相互镶嵌而成晶粒,称亚晶粒. 亚晶界:两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界. 刃型位错:位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成.滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线.如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面,多余半原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口,故称刃型位错. 单晶体:如果一块晶体,其内部的晶格位向完全一致,则称这块晶体为单晶体. 多晶体:由多种晶粒组成的晶体结构称为多晶体. 过冷度:实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度. 自发形核:在一定条件下,从液态金属中直接产生,原子呈规则排列的结晶核心. 非自发形核:是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核. 变质处理:在液态金属结晶前,特意加入某些难熔固态颗粒,造成大量可以成为非自发晶核的固态质点,使结晶时的晶核数目大大增加,从而提高了形核率,细化晶粒,这种处理方法即为变质处理. 变质剂:在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂. 2.常见的金属晶体结构有哪几种α-Fe ,γ- Fe ,Al ,Cu ,Ni , Pb , Cr , V ,Mg,Zn 各属何种晶体结构答:常见金属晶体结构:体心立方晶格,面心立方晶格,密排六方晶格; α-Fe,Cr,V属于体心立方晶格; γ-Fe ,Al,Cu,Ni,Pb属于面心立方晶格; Mg,Zn属于密排六方晶格; 3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题 答:用来说明晶体中原子排列的紧密程度.晶体中配位数和致密度越大,则晶体中原子排列越紧密. 4.晶面指数和晶向指数有什么不同 答:晶向是指晶格中各种原子列的位向,用晶向指数来表示,形式为;晶面是指晶格中不同方位上的原子面,用晶面指数来表示,形式为. 5.实际晶体中的点缺陷,线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响 答:如果金属中无晶体缺陷时,通过理论计算具有极高的强度,随着晶体中缺陷的增加,金属的强度迅速下降,当缺陷增加到一定值后,金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加.因此,无论点缺陷,线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变,从而使晶体强度增加.同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻,降低金属的抗腐蚀性能. 6.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
《工程材料学》复习题
《工程材料学》复习题 一、名词解释 1、硬度， 2、铁素体， 3、枝晶偏析， 4、过冷奥氏体， 5、固溶体， 6、再结晶 7、相 8、 非自发形核9、枝晶偏析10、共晶反应11、淬硬性12、硬度 二、填空题．工程上常用的硬度主要有、、三种。 2. α－Fｅ的晶格类型分别属于晶格，可有个铁原子构成。 3. 铁碳合金固态基本相结构包括，固溶体型、。 4. 金属冷塑性变形后产生内应力，一般可以分为：、、 。若完全消除加工硬化，其加热温度应高于 温度。 C相图中GS线是指临界温度线，工程上也 5. Fe－Fe 3 称作线，S点是指、C点是指、E点是指、G点是指。 6. 珠光体是和组成的两相机械混合物。 7. 根据回火温度计对淬火钢的力学性能要求，一般将回火分为三 类：、、。 8. 按钢化学成分进行分类，碳素钢又可分为三 类：、、。渗碳钢又可分为：和两类。 9. 过冷奥氏体不同等温下其转变产物不同，可以分为三种类 型：、、。 10、体心立方和面心立方晶格中，单位晶胞的原子数分别是___________和___________。 11、按照几何特性，金属晶体中的主要缺陷有： ___________、___________和、 ___________。 12、亚共晶白口铸铁的室温组织为___________、___________ 和 ___________。 13、工程中常用的特殊性能钢有_________、_________、_________。 14、合金元素对铝的强化作用主要表现为___________、___________和__________。 15、40CrMn所代表的含义：40___________、Cr___________、Mn___________。 16、过冷奥氏体等温转变过程中，中温转变产物有：___________、__________。 17、液态金属总是在过冷的条件下结晶，其冷却速度越快，则形核率越 _________，结 晶后的晶粒便越_________，其强度越________，塑性和韧性越__________。 18、钢的质量是按和的含量高低进行分类的。 19、体心立方、面心立方及密排六方晶格的主要滑移系数目分别是___________、 ___________、___________。
机械制造基础课程设计
机械制造基础课程设计书明书 课程名称：机械制造基础课程设计 题目名称：设计“阶梯轴”的机械加工工艺班级： 姓名： 学号： 指导老：
工序号工序名称工序内容 1 备料锻造 2 车 1 三爪卡盘夹持工件，车端面见平，钻中心孔。 用尾顶尖顶住，粗车三个台阶，直径、长度均 留2mm余量. 2调头，三爪卡盘夹持工件另一端，车端面， 保证总长259mm，钻中心孔。用尾顶尖顶住， 粗车另外四个台阶，长度、直径均留2mm余 量 3 热处理调质处理硬度24~28HRC 4 钳修研中心孔 5 粗车 1 双顶尖装夹半精车三个台阶，长度达到尺 寸要求，螺纹大径车到 mm，其余两个台阶直径上留 0.5mm余量，切槽三个，倒角三个 2调头，双顶尖装夹半精车余下的五个台阶。 mm及mm 台阶车到图样规
定的尺寸。螺纹大径车到mm， 其余两个台阶直径上留0.5mm余量，切槽三 个，倒角四个 6 修中心孔用金刚石或硬质合金顶尖加压修研 7 精车双顶尖装夹，车一端螺纹M24×1.6-6g 调头，车另一端M24×1.6-6g 8 划线划出键槽及?5位置 9 铣铣两个键槽及一个止动垫圈槽，键槽深度比图 样规定尺寸大0.25mm，作为外圆磨削的余量 10 磨磨外圆Q、M并用砂轮端面靠磨台肩H、I 调头，磨外圆N、P，靠磨台肩G 11 检验按图纸检验 工序说明： 1、该零件先以外圆作为粗基准，车端面和钻中心孔，再以中心孔为定位基准粗车外又以粗车外圆为定位基准加工孔，此即为互为基准原则，使加工有一次比一次精度更高的定位基准面。
2、螺纹因淬火后，在车床上无法加工，如先车好螺纹后再淬火，会使螺纹产生变形。因此，螺纹一般不允许淬硬，所以在工件的螺纹部分的直径和长度上必须留去碳层。 3、为保证中心孔精度，工件中心孔也不允许淬硬。 4、为保证工件外圆的磨削精度，热处理后需安排研磨中心孔的工序，并要求达到较细的表面粗糙度。 5、为消除磨削应力，磨后安排低温时效工序。
工程材料学学期期末考试试题(B)及详解答案
工程材料学学期期末考试试题（B ）及详解答案 试卷代号 B 、名词解释：（每小题2分，共10分） 1. 相 2. 加工硬化 3. 调质 4.马氏体 5.同素异晶性 、填空题：（每空0.5分，共20分） .缺陷。 学年第1学期《工程材料学》 考试试题 考试日期： 1.按结合键的性质，工程材料通常分为. 等四类。 2.金属材料的晶体结构有 、密排六方三种。 3.晶体中的缺陷按尺寸的大小分为. 三种缺陷 ，位错属于— 4.固溶体按溶质原子的位置分为. 两种。 5.珠光体是. 反应的产物，它是. .体和 .体的机械混合物。 6. 45钢的含碳量是. T10A 钢的含碳量是.
现象。 胞原子数为. 10、钢的常见表面热处理方法有 判断题：（在题后括号内将正确的划2,错误的划Xo 每小题 45钢在淬火后出现屈氏体组织是由于加热温度不够高造成的。（ 锡在室温下变形属于冷加工（锡熔点为 232C ）o （） 室温下，金属的晶粒越细小，其强度硬度越高，而塑性与韧性越差。（ 10.不锈钢1Cr18Ni9Ti 中Ti 的作用是避免晶间腐蚀（） 8. 弹簧钢通常采用调质处理工艺以提高其性能。（ ） 9. 以铝、镁、钛为基的合金称为轻合金。（） 7. 塑性变形后的金属加热时，随温度的升高将依次发生 8. aFe 是. 晶体结构，其晶胞原子数为. Cu 是 晶体结构，其晶 9、 除Co 以外，合金元素的加入，均使钢的 C 曲线 ，临界冷却速度. 钢的淬透性. ，所以35CrMo 钢比35钢的淬透性. 11.在 Fe-C 合金中，丫 — + Fe3C 是. 转变，而 L7丫+ Fe3C 是. 转变。 12.钢的回火分为. 三种类型，其主要产物分别是. 13.单晶体塑性变形的基本方式为. 和孪晶。 1分，共10分） 1. 洛氏硬度的表示符号为HB 0 （） 2. 3. 铸铁不能进行热处理。（） 4. 过冷是纯金属凝固的必要条件。（） 5. 6. 杠杆定律只适用于两相区。（） 7.
机械制造基础课程设计--一阶梯状轴
机械制造基础课程设计--一阶梯状轴
1序言------------------------------------------（1） 2机械加工工艺规程设计步骤---------------------（2-7) 2.1 生产类型及零件分析-------------------------------------- (2) 2.2确定毛坯及各表面加工方法--------------------------------（2-3） 2.3确定定位基准及划分加工阶段------------------------------（3-4） 2.4热处理及工艺路线----------------------------------------（4-5） 2.5工序设计及加工余量选择----------------------------------（6） 3工艺说明----------------------—-------------（7-17） 3.1 工序一 --------------------------------------------(7) 3.2 工序二 --------------------------------------------(7) 3.3 工序三 --------------------------------------------(7-17) 塞规 -------------------------------------------（7-14）深浅样板 -------------------------------------------（15-16）成型车刀 -------------------------------------------（16-17） 3.4 工序四 -------------------------------------------（17） 4课设总结-------------------------------------（18）
工程材料与机械制造基础复习题参考样本
《机械制造基础》复习题 1.什么叫材料的塑性? 塑性有哪两个指标, 如何用公式表示? 试述塑性的两个 作用。 答: 塑性是指金属材料在外力作用下, 产生永久变形而不致引起断裂的性能。指 标: 伸长率δ和断面收缩率Ψ。公式表示δ=(L 1-L 0 )/L 0*100% Ψ =(F 0-F 1 )/F 0*100% 式中 L 0—试样原始长度 L 1—试样拉断后的长度 F 0—试 样原始横截面积 F 1 试样拉断后的横截面积 作用: 1、 方便加工2、 提高 材料的可靠性 2．说明下列力学性能指标的名称、 单位、 含义: k s b αδσσσσ,,,,,12.0-。分别 指出哪些指标是动载下的力学性能, 哪些是静载下的力学性能。 答: δb 抗拉强度, 单位MPa , 指金属材料拉断前所能承受的最大应力。 δs 屈服极限 单位MPa , 指出现明显塑性变形时的应力。 δ0.2 条件屈服强度 单位MPa , 指试样产生0.2%残余塑性变形时的应力值。 δ-1 疲劳强度 单位MPa , 指最大应变力δmax 低于某一值时, 曲线与横坐标平 行, 表示循环周次N 能够达到无穷大, 而试样仍不发生疲劳断裂时的交变应力 值。 δ 伸长率 单位: 无δ=( L 1-L 0/L 0) *100% 式中L 1指试样拉断后的长度 L 0指试 样原始长度 a k 冲击韧性 单位 J/cm 2 指金属材料在冲击载荷作用下, 抵抗断裂的能力。 动载荷下的力学性能: δ-1, a k 静载荷下的力学性能: δb , δs , δ0.2 , δ 3.从压头的材料、 形状、 载荷大小、 硬度值计算方法、 应用等方面简要说明 布氏硬度、 洛氏硬度、 微氏硬度三种测量硬度的方法的特点。 答: 布氏硬度: 压头材料: 淬火钢球或硬质合金球、 形状: 球形、 载荷大小: 3000kgf 、 硬度值计算方法: 载荷除以压痕表面积的值、 应用: 铸铁、 有色金 属、 低合金结构钢等毛坯材料。
工程材料学期末考试试题及答案
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5. 杠杆定律只适用于两相区。 ( ) 6. 金属晶体中，原子排列最紧密的晶面间的距离最小，结合力大，所以这些晶面间难以发生滑移。 ( ) 7. 共析转变时温度不变，且三相的成分也是确定的。 ( ) 8. 热加工与冷加工的主要区别在于是否对变形金属加热。 ( ) 9. 过共析钢为消除网状渗碳体应进行正火处理。 ( ) 10. 可锻铸铁能够进行锻造。 （ ） 四、简答题（每小题5分,共20分） 1． 在图1中分别画出纯铁的)011(、)111(晶面和]011[、]111[晶向。并指出在室 温下对纯铁进行拉伸试验时，滑移将沿以上的哪个晶面及晶向进行？ 图1 2．为什么钳工锯 T10，T12 等钢料时比锯 10，20 钢费力，锯条容易磨钝？
3．奥氏体不锈钢的晶间腐蚀是怎样产生的？如何防止？ 4．低碳钢渗碳表面化学热处理的温度范围是多少？温度选择的主要理由是什么？ 五、请用直线将下列材料牌号与典型应用零件及热处理工艺连接起来。（每小题2 分,共10分） 材料牌号应用零件热处理工艺 HT250 弹簧调质+氮化 Cr12MoV 飞机起落架固溶+时效 7A04（LC9）机车曲轴自然时效（退火） 65Mn 冷冲模淬火+中温回火 38CrMoAl 机床床身淬火+低温回火 六、某工厂仓库积压了许多退火状态的碳钢，由于钢材混杂，不知道钢的化学成分， 现找出其中一根，经金相分析后，发现其组织为珠光体+铁素体，其中铁素体占80% ，回答以下问题：（每小题4分,共12分） ①求该钢的含碳量；
工程材料及机械制造基础复习(工程材料)
工程材料及机械制造基础复习（Ⅰ） ——工程材料 工程材料 1．1 材料的力学性能 1．2．1 金属的晶体结构 (1)基本概念 ①晶体与非晶体： 两者的主要区别是： a．晶体中原子(或分子)按一定的几何规律作周期的重复排列； b．晶体具有固定的熔点； c．晶体具有各向异性。 ②晶格；为了便于表明晶体内部的原子排列规律，把每个原子看成一个点，点与点之间用直线连接起来而形成的空间格子。 ③晶胞：能完全反映晶格原子排列特征的最小几何单元。 ④晶格常数；晶胞的棱边长度，晶格常数和棱面夹角表示晶胞的形状和大小。 (2)常见金属晶格类型 单晶体的各项异性：由于各晶面和各晶向上的原子排列密度不同，因而导致在同一晶体的不同晶面和晶向上的各种性能也不同——各项异性。 多晶体 晶粒大小对材料性能影响很大，在常温下，晶粒愈细，材料的强度高，塑性、韧性愈好。 晶体的缺陷形式：点缺陷、线缺陷、面缺陷。 晶体的缺陷对金属的许多性能有很大的影响，特别对金属的塑性变形、强化、固态相变等都有重要的影响。 1．2．2 金属的结晶 (1)结晶的概念 物质从液态转变为固态的过程称为凝固。而结晶是指由液态转变为晶体的过程，即金属与合金从液态的无序状态转变为原子有规则排列的晶体结构的过程。理解结晶的概念应着重掌握以下几点： ◆纯金属的结晶在恒温下进行，其结晶过程可用冷却曲线表示。 ◆纯金属的结晶需要一定的过冷度，即过冷是金属结晶的必要条件。过冷度△T是指理论结晶温度To与实际结晶温度Tn之差(△T=To—Tn)。冷却速度越大，过冷度越大。 ◆金属的结晶包括两个过程：晶核的形成和晶核的长大。 (2)晶粒大小及其控制 晶粒越细，则金属的强度、硬度、塑性和韧性越好。控制晶粒大小的方法有：增加过冷度(或增加冷却速度，如用金属型代替砂型、降低浇注温度、慢速浇注等)、变质处理、附加振动(机械振动、超声波振动、电磁搅拌等)。 (3)金属的同素异晶转变 金属在固态下发生晶格类型改变的过程称为同索异晶转变。它与液态金属结晶相比具有以下特点： ①遵循金属结晶的一般规律（生核与长大）；
工程材料复习思考题
工程材料基础复习思考题（1） 1．简述什么是材料科学？ 2．什么是工程材料？工程材料分为哪些类别？ 3．钢的分类方法很多，通常有哪些分类？ 4．通常钢中的P、S控制钢的质量，按质量等级碳素钢、合金钢的钢材质量可分为哪些等级？P、S含量是如何控制的？ 5．合金元素在钢中的分布或存在的形式有哪几种？ 6．什么是晶界内吸附？用其理论解释钢的第二类回火脆性以及硼钢的淬透性问题？7．钢中常见的合金元素有：C、N、Mn、Ni、Cu、Co、Hf、Zr、Ti、Ta、Nb、V、W、Mo、Cr、Al、Si等，回答下列问题： （1）上述元素哪些是奥氏体形成元素？哪些是铁素体形成元素？ （2）哪些元素能与α－Fe形成无限固溶体？哪些元素能与γ－Fe形成无限固溶体？为什么Mn、Ni、Co能与γ－Fe形成无限固溶体？ （3）上述元素哪些是碳化物形成元素？哪些是非碳化物形成元素？如何鉴别它们与碳的亲和力大小或强弱？请按由强至弱将他们排列。 （4）分析上述元素对Fe－C相图临界点A1、A3及S点影响。 （5）为什么C、N是奥氏体形成元素？ 8．合金钢中常见的碳化物由哪几种类型？并按其稳定性强弱排序。 9．合金元素中碳化物形成元素，非碳化物形成元素以及Si元素是如何影响钢中碳在奥氏体中扩散的？ 10．试述Cr、Ni元素对淬火马氏体的亚结构影响。 11．金属的断裂类型有哪几种？ 12．如何改善钢的延性断裂？ 13．通过合金化使钢强化的基本方法有哪些？ 14．加热时合金元素对钢奥氏体晶粒长大有什么影响？并简要说明影响原因。 15．简要说明合金元素对过冷奥氏体等温分解C曲线的影响？ 16．简述合金元素对马氏体分解的影响。 17．高碳高合金钢淬火后，钢中含有大量的残余奥氏体，采用什么热处理工艺消除？18．提高钢马氏体淬透性的元素有哪些？ 19．为了使大截面钢正火得到贝氏体组织，为什么硼元素是不可缺少的？ 20．微量元素在钢中的有益效应主要有哪几方面？
《工程材料学》期末习题答案新2剖析
第一章材料的性能 一、解释名词 疲劳强度屈服强度抗拉强度冲击韧性延伸率断面收缩率 疲劳强度：当材料承受的交变应力低于某一值时，虽经无数次循环，材料都不会产生疲劳断裂，这个应力值，即材料的疲劳强度(疲劳极限)。 二、判断正误 1、× 2、× 3、√ 4、× 5、× 第二章金属的晶体结构 一、解释名词 组织晶格晶体结构晶体空位 组织：在显微镜下观察到的金属内部的微观形貌，如组成相及晶粒的种类、大小、形态和分布。 晶格：为了便于研究，常把原子抽象为几何点，并用许多假象的直线连接起来，形成的三维空间的几何格架。 晶体：原子或分子在三维空间按照一定的规则作周期性重复排列的物质。 二、判断正误 1、× 2、× 3、× 4、× 5、× 三、选择题 1、ｃ 2、d 四、填空 1、__点___、__线____、___面___，__线_ 、__面_ 2、刃（型）位错和螺（型）位错，__刃（型）___ 3、体心立方、面心立方、密排六方。｛１１０｝、｛１１１｝、｛０００１｝ 第三章金属的结晶 一、解释名词 过冷度 过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差。 二、判断正误 1、× 2、× 3、√ 4、√ 三、选择题 1、c 4、ｂ 四、填空 1、____α－Ｆｅ_____、___γ－Ｆｅ_____和δ－Ｆｅ 2、_大__，细（小），__高__，__好__。 3、晶核的形成（形核）和晶体的长大（长大） 4、增大过冷度、变质（孕育）处理和振动或搅拌 第四章合金结构与相图
一、解释名词 固溶强化弥散强化合金金属化合物固溶体间隙相相枝晶偏析 固溶强化：通过溶入某种溶质元素来形成固熔体而使金属强度、硬度升高的现象。 弥散强化：金属化合物硬而脆，当其以极小的粒子均匀分布在固溶体基体上时，能提高合金的强度、硬度和耐磨性，而其塑性和韧性下降不多的现象。 金属化合物：合金组元间相互作用所形成的一种晶格类型及性能均不同于任一组元的合金固相。 固溶体：各组元相互溶解形成的与某一组元晶格相同，并包含有其它组元的合金固相。相：在金属或合金中，凡成分相同、晶体结构相同，并与其它部分有明显界面分开的均匀组成部分。 二、判断正误 1、× 2、√ 3、√ 4、× 5、√ 三、选择题 1、ｂ 2、ａ 3、ａ 四、填空 1、固溶体和金属（间）化合物，两者的晶体结构不同（固溶体与溶剂晶格类型相同，而金属化合物与任一组元晶格类型都不相同）。 第五章铁碳合金 一、解释名词 珠光体奥氏体低温莱氏体 珠光体：铁碳合金共析转变的产物，是铁素体与渗碳体的均匀机械混合物。 奥氏体：碳溶解在面心立方的γ-Fe中形成的间隙固溶体。 二、判断正误 1、× 2、× 3、× 4、× 5、√ 6、× 7、× 三、选择题 1、ａ 2、ａ 3、ｂ 4、ｃ 四、填空 1、___Ｐ___，Ｆ＋Ｆe3C 2、___P___和Ｆe3C 五、
机械制造基础课程设计
机械制造基础课程设计 题目：设计气门摇杆轴支座零件的机械加工工艺规程学校：九江职业技术学院 班级：机电1002班 设计：詹志峰 辅导：李殿亚 设计时间：2012 年06 月04日
目录 前言 (2) 课程设计任务书 (4) 一．加工工艺设计 (11) 1.1蜗杆轴零件图 (5) 1.2蜗杆轴的特点 (6) 1.3蜗杆轴的应用及技术要求 (6) 二．夹具设计 (17) 三．后记 (18) 四.参考文献 (19) 附表 艺过程卡、加工工艺卡、工序卡 前言 课程设计是考察学生全面在掌握基本理论知识的重要环节机械制造工艺学课程设计是在我们学完这学期基础课、技术基础课以及部
分专业课之后进行的。这是我们毕业之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次性理论联系实际的训练。 在学完机械制造基础的基础上进行这样的设计和练习，我们觉得是很有必要的，它对我们的理论知识有了一定的提高，让我们知道了学习知识的重要性和怎么根据具体的情况设计出实用的零件。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练。从中锻炼自己分析问题、解决问题、提高自己、对此专业课有更深刻的认识和了解，为今后参加社会现代化建设奠定一个良好的基础。 机械制造基础课程设计任务书 设计题目设计“气门摇杆轴支座”零件的机械加工
一、题目 1、设计＿气门摇杆轴支座零件的机械加工工艺规程。 2、生产类型：单件、成批（小批、中批、大批）、大量生产。 3、课程设计的具体要求如下。 （1）毛坯图：1张。 （2）机械加工工艺过程卡片：1份。 （3）机械加工工序卡片：3份。 （4）课程设计说明书一份。 二、具体内容。 1、确定生产类型，对零件进行工艺分析； 2、确定毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图； 3、确定零件各表面的加工方法及其定位基准； 4、拟定零件的机械加工工艺过程，选定各工序的加工内容、加工设备及工 艺装备（刀具、夹具、量具和辅具）； 5、确定工序尺寸及公差，各工序切削用量，计算某一代表工序的工时定额， 画出工序简图； 6、填写工艺文件，包括工艺过程卡片、工序卡片； 7、撰写设计说明书。 三、上交内容装订顺序（全部用A4纸打印）。 1、封面； 2、目录； 3、任务书； 4、说明书； 5、参考文献目录； 6、附件（零件图、毛坯图、机械加工工艺过程卡片及工序卡片）； 7、结束语。 二、零件的工艺分析及生产类型的确定 1.1零件用途 气门摇杆轴支座是柴油机一个主要零件。是柴油机摇杆座的结合部，?20（+0.10—+0.16）孔装摇杆轴，轴上两端各装一进气门摇杆，摇杆座通过两个?13mm孔用M12螺杆与汽缸盖相连，3mm轴向槽用于锁紧摇杆轴，使之不转动。汽缸盖内每缸四阀使燃烧室充气最佳，气门由摇杆凸轮机构驱动，摩擦力小且气门间隙由液压补偿。这种结构可能减小燃油消耗并改善排放。另外一个优点是减小噪音，这种结构使3.0升的TDI发动机运转极端平稳。