貴州大學(xué)機(jī)械工程材料及其成型技術(shù)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)資料 (2)

貴州大學(xué)20062007學(xué)年第二學(xué)期考試試卷D卷機(jī)械工程材料及成形技術(shù)基礎(chǔ)班級(jí)學(xué)號(hào)姓名,注意事項(xiàng)1請(qǐng)考生按要求在試卷裝訂線內(nèi)填寫姓名、學(xué)號(hào)和年級(jí)專業(yè)。2請(qǐng)仔細(xì)閱讀各種題目的回答要求，在規(guī)定的位置填寫答案。3不要在試卷上亂寫亂畫，不要在裝訂線內(nèi)填寫無關(guān)的內(nèi)容。4滿分100分，考試時(shí)間為120分鐘。題號(hào)一二三四五六總分統(tǒng)分人得分一、填空題（共40分,每空1分）1、間隙原子為缺陷，目前生產(chǎn)中一般采用位錯(cuò)密度的方法來提高強(qiáng)度。晶粒越細(xì)，晶界面積越，強(qiáng)度越。2、只有應(yīng)力才能使晶體發(fā)生滑移變形，滑移系數(shù)目越多，金屬的塑性越。三種常見金屬晶體結(jié)構(gòu)的塑性由好到差為。AI的塑性比FE的塑性。3、金屬結(jié)晶必須，冷卻速度越快，則T。F，結(jié)晶的晶粒越。4、生產(chǎn)中細(xì)化晶粒的方法有，。5、鑄造工藝參數(shù)主要有、拔模斜度、最小鑄出孔和槽。6、金屬的鑄造性能（可鍛性）常用金屬的（）和（）來綜合衡量。7、線型無定型高聚物在三種力學(xué)狀態(tài)為（）態(tài)、（）態(tài)、（）態(tài)，塑料的使用狀態(tài)為（）態(tài)，加工成形的工藝狀態(tài)為（）。8、馬氏體的顯微組織形態(tài)主要有（）、（），其中（）的韌性較好，馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)椋ǎU(kuò)散型轉(zhuǎn)變。淬火方法有（）淬火，（）淬火，雙介質(zhì)淬火、分級(jí)淬火等。9、機(jī)械零件選材的三項(xiàng)基本原則是（）、（）、（）。10、鋼按用途分為（）鋼、（）鋼、（）鋼三類。鋼按含碳量分（）鋼、（）鋼和中碳鋼。得分評(píng)分人二、單項(xiàng)選擇題（共20分，每小題2分）1、40鋼的正火加熱溫度為AC13050AC33050ACCM3050A330502、鐵碳合金在發(fā)生AFFE3C共析轉(zhuǎn)變時(shí)，其相組成是液相單一固相兩相共存三相共存3、制造高速切削刀具的鋼常選用T12A9SICRW18CR4VCRWMN4、兩組元組成固溶體，則固溶體的結(jié)構(gòu)與溶劑相同與溶質(zhì)相同與兩組元都不相同與兩組元都相同5、鋼的回火處理是在退火后進(jìn)行正火后進(jìn)行淬火后進(jìn)行淬火前進(jìn)行6、鋼調(diào)質(zhì)處理是在回火馬氏體回火屈氏體回火索氏體貝氏體7、QT6003中的石墨形態(tài)為球狀片狀團(tuán)絮狀蠕蟲狀8、常用于制造內(nèi)燃機(jī)活塞的鋁硅合金是ZL102ZL201ZL301ZL4019、滑動(dòng)軸承合金應(yīng)選用HPB591QAL94ZCHSNSB116H8010、判定下列哪種說法不正確陶瓷材料的抗拉強(qiáng)度較低，而抗壓強(qiáng)度較高；陶瓷材料可以制作刃具材料，也可以制作保溫材料；陶瓷材料可以制作高溫材料，也可以制作耐磨材料；陶瓷材料可以制作絕緣材料，但不能制作半導(dǎo)體材料；三、判斷題（共10分，每小題1分）1、一塊純鐵在912發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)，體積將膨脹。（）2、凡是由液體凝固成固體的過程都是結(jié)晶過程。（）3、間隙固溶體不能形成無限固溶體。（）4、二元合金中，鑄造性能最好的合金是共晶合金。（）5、鋼的表面淬火可使表面的化學(xué)成分和組織發(fā)生變化。（）6、碳鋼中常存雜質(zhì)元素錳、硅、硫、磷都是有益元素。（）7、碳鋼隨含碳量的增加，鑄造性能和焊接性能愈好。（）得分評(píng)分人得分評(píng)分人8、為改善金屬的可鍛性，對(duì)金屬加熱的溫度越高越好。（）9、陶瓷材料的抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度都較低。（）10、碳鋼隨含碳量增加而滲碳體量增加，硬度增加。（）四、填表分析鋼號(hào)的意義（共10分，每空05分）鋼號(hào)平均含碳量平均合金元素含量按含碳量分類按用途分類40CRNI鋼0402中碳鋼結(jié)構(gòu)鋼30CRMNSIT109SICR5CRNIMO1CR17五、簡答題共10分，每題5分1、何謂鋼的熱處理常用的熱處理工藝有哪些2、手工電弧焊電焊條的組成和作用。六、分析計(jì)算題本題共10分1、在顯微鏡中觀察到某碳鋼平衡組織為60的珠光體，40的鐵素體，試問該鋼的含碳量為多少3分2、試計(jì)算45鋼的強(qiáng)度和硬度。已知鐵素體B200MPA，HB100，珠光體B800MPA，HB1807分得分評(píng)分人得分評(píng)分人工程材料試題一、名詞解釋題（每題3分，共30分）1、金屬化合物；與組成元素晶體結(jié)構(gòu)均不相同的固相2、固溶強(qiáng)化；隨溶質(zhì)含量增加，固溶體的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象。3、鐵素體；碳在AFE中的固溶體4、加工硬化；隨冷塑性變形量增加，金屬的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象。5、球化退火；將工件加熱到AC1以上3050攝氏度保溫一定時(shí)間后隨爐緩慢冷卻至600攝氏度后出爐空冷。6、金屬鍵；金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)作用就叫做金屬鍵。7、再結(jié)晶；冷變形組織在加熱時(shí)重新徹底改組的過程8、枝晶偏析；在一個(gè)枝晶范圍內(nèi)或一個(gè)晶粒范圍內(nèi)成分不均勻的現(xiàn)象。9、正火；是將工件加熱至AC3或ACCM以上3050,保溫一段時(shí)間后,從爐中取出在空氣中冷卻的金屬熱處理工藝。10、固溶體。合金在固態(tài)時(shí)組元間會(huì)相互溶解，形成一種在某一組元晶格中包含有其他組元的新相，這種新相稱為固溶體二、簡答題（每題8分，共48分）1、金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是什么晶核的形成率和成長率受到哪些因素的影響P16L結(jié)晶的基本過程晶核形成與晶核長大結(jié)晶時(shí)的冷卻速度（即過冷度）隨著過冷度的增大，晶核的形成率和成長率都增大，但形成率的增長比成長率的增長快，同時(shí)液體金屬中難熔雜質(zhì)以及振動(dòng)和攪拌的方法也會(huì)增大形核率2、手鋸鋸條、普通螺釘、車床主軸分別用何種碳鋼制造手鋸鋸條它要求有較高的硬度和耐磨性，因此用碳素工具鋼制造。如T9,T9A,T10,T10A,T11,T11A普通螺釘它要保證有一定的機(jī)械性能，用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼制造，如Q195,Q215,Q235車床主軸它要求有較高的綜合機(jī)械性能，用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，如30，35，40，45，503、金屬經(jīng)冷塑性變形后，組織和性能發(fā)生什么變化1晶粒沿變形方向拉長，性能趨于各向異性，如縱向的強(qiáng)度和塑性遠(yuǎn)大于橫向等。2晶粒破碎，位錯(cuò)密度增加，產(chǎn)生加工硬化，即隨著變形量的增加，強(qiáng)度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降，3織構(gòu)現(xiàn)象的產(chǎn)生，即隨著變形的發(fā)生不僅金屬中晶粒會(huì)被破碎拉長，而且各晶粒的晶格位向也會(huì)沿著變形的方向同時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)果金屬中每個(gè)晶粒的晶格位向趨于大體一致，產(chǎn)生織構(gòu)現(xiàn)象，4冷壓力加工過程中由于材料各部分的變形不均勻或晶粒內(nèi)各部分和各晶粒間的變形不均勻，金屬內(nèi)部會(huì)形成殘余的內(nèi)應(yīng)力，這在一般情況下都是不利的，會(huì)引起零件尺寸不穩(wěn)定。4、固溶體和金屬間化合物在結(jié)構(gòu)和性能上有什么主要差別在結(jié)構(gòu)上固溶體的晶體結(jié)構(gòu)與溶劑的結(jié)構(gòu)相同，而金屬間化合物的晶體結(jié)構(gòu)不同于組成它的任一組元，它是以分子式來表示其組成。在性能上形成固溶體和金屬件化合物都能強(qiáng)化合金，但固溶體的強(qiáng)度，硬度比金屬間化合物低，塑性，韌性比金屬間化合物好，也就是固溶體有更好的綜合機(jī)械性能。5、實(shí)際晶體中的點(diǎn)缺陷，線缺陷和面缺陷對(duì)金屬性能有何影響如果金屬中無晶體缺陷時(shí)，通過理論計(jì)算具有極高的強(qiáng)度，隨著晶體中缺陷的增加，金屬的強(qiáng)度迅速下降，當(dāng)缺陷增加到一定值后，金屬的強(qiáng)度又隨晶體缺陷的增加而增加。因此，無論點(diǎn)缺陷，線缺陷和面缺陷都會(huì)造成晶格畸變，從而使晶體強(qiáng)度增加。同時(shí)晶體缺陷的存在還會(huì)增加金屬的電阻，降低金屬的抗腐蝕性能。6、比較退火的狀態(tài)下的45鋼、T8鋼、T12鋼的硬度、強(qiáng)度和塑性的高低，簡述原因。三、綜合分析題（共22分）1、（12分）有兩個(gè)含碳量為12的碳鋼薄試樣，分別加熱到780和860并保溫相同時(shí)間，使之達(dá)到平衡狀態(tài)，然后以大于VK的冷卻速度至室溫。試問（1）哪個(gè)溫度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗大因?yàn)?60攝氏度加熱溫度高，加熱時(shí)形成的奧氏體晶粒粗大，冷卻后得到的馬氏體晶粒叫粗大（2）哪個(gè)溫度加熱淬火后馬氏體含碳量較多因?yàn)榧訜釡囟?60已經(jīng)超過了ACCM，此時(shí)碳化物全部溶于奧氏體中，奧氏體中含碳量增加，而奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變是非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，所以冷卻后馬氏體含碳量較多。（3）哪個(gè)溫度加熱淬火后殘余奧氏體較多因?yàn)榧訜釡囟?60已經(jīng)超過了ACCM，此時(shí)碳化物全部溶于奧氏體中，使奧氏體中含碳量增加，降低鋼的MS和MF點(diǎn)，卒火后殘余奧氏體增多。（4）哪個(gè)溫度加熱淬火后未溶碳化物較少因?yàn)榧訜釡囟?60已經(jīng)超過了ACCM，此時(shí)碳化物全部溶于奧氏體中，因?yàn)榧訜嶙浠鸷笪慈芴蓟镙^少（5）你認(rèn)為哪個(gè)溫度加熱淬火后合適為什么780加熱卒火后合適。因?yàn)楹剂繛?2的碳鋼屬于過共析鋼，過共析碳鋼卒火加熱溫度AC130_50攝氏度，而780在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，這時(shí)卒火后的組織為均勻而細(xì)小的馬氏體和顆粒狀滲碳體及殘余奧氏體的混合組織，使鋼具有高的強(qiáng)度，硬度和耐磨性，而且也具有較高的韌性。2、（10分）說明45鋼試樣（10MM）經(jīng)下列溫度加熱、保溫并在水中冷卻得到的室溫組織700，760，840，1100。700因?yàn)樗鼪]有達(dá)到相變溫度，因此沒有發(fā)生相變，組織為鐵素體和珠光體。760它的加熱溫度在AC1_AC3之間，因此組織為鐵素體，馬氏體和少量殘余奧氏體。840它的加熱溫度在AC3以上，加熱時(shí)全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，冷卻后的組織為馬氏體和少量殘余奧氏體。1100因?yàn)樗募訜釡囟冗^高，加熱時(shí)奧氏體晶粒粗化，卒火后得到粗片狀馬氏體和少量殘余奧氏體齒輪20CRMNTI滲碳鋼；C02,CR,MN,TI1,CR12,MO,V15；淬火低溫回火；組織為回火馬氏體。（2分）滾動(dòng)軸承GCR15MO軸承鋼；C1,CR15,MO15；球化退火淬火低溫回火；組織為回火馬氏體。（2分）車刀W6MO5CR4V2高速鋼；W6,MO5,CR4,V2；淬火560三次回火；組織為回火馬氏體碳化物。（3分）銼刀T10碳素工具鋼；C1；淬火低溫回火；組織為回火馬氏體碳化物。（2分）熱鍛模具5CRMNMO熱變形模具鋼；C05,CR,MN,MO15；淬火高溫回火；組織為回火索氏體。（2分）機(jī)床床身HT300灰口鐵；無需熱處理。（2分）2007年本科工程材料試題標(biāo)準(zhǔn)答案一、分析題（分析下列材料強(qiáng)化方法的主要機(jī)理）（25分）1、細(xì)晶強(qiáng)化金屬組織中晶界大量增加2、彌散強(qiáng)化金屬組織中第二相細(xì)小均勻分布3、固溶強(qiáng)化固溶體的晶格畸變4、二次硬化包括二次淬火（過冷奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體）和二次相析出（過冷奧氏體和馬氏體中析出彌散碳化物）使得材料回火后硬度提高。5、加工硬化位錯(cuò)數(shù)量急劇增加使得材料強(qiáng)度硬度提高二、填空題25分1、馬氏體是碳在FE過飽和固溶體，其形態(tài)主要有板條狀、針片狀。其中，針片狀馬氏體硬度高、塑性差。2、W18CR4V鋼的淬火加熱溫度為12701280，回火加熱溫度為560，回火次數(shù)3，W的主要作用提高紅硬性，CR的主要作用提高淬透性，V的主要作用提高硬度和韌性。3、材料選擇的三個(gè)主要原則使用性原則，工藝性原則，經(jīng)濟(jì)性原則。4、合金結(jié)構(gòu)鋼與碳素結(jié)構(gòu)鋼相比，其突出優(yōu)點(diǎn)是淬透性好，強(qiáng)度高。5在工程圖學(xué)中,零件的力學(xué)性能通常用硬度表示。HBS測(cè)量范圍是450HBS，HBW測(cè)量范圍是650HBW，HRC測(cè)量范圍是2067HRC。6共析鋼淬火形成MA后，在低溫、中溫、高溫回火后的產(chǎn)物分別為回火馬氏體，回火托氏體，回火索氏體。7鋼在淬火時(shí)，鋼的淬硬性取決于碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，轉(zhuǎn)鋼的淬透性取決于合金元素的含量。845鋼正火后滲碳體呈片狀，調(diào)質(zhì)處理后滲碳體呈粒狀。三、簡答題（10分）由T12材料制成的絲錐，硬度要求為HRC6064。生產(chǎn)中混入了Q235鋼料，如果按T12鋼進(jìn)行淬火低溫回火處理，問其中Q235鋼制成的絲錐的性能能否達(dá)到要求為什么不能達(dá)到要求。Q235屬于普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)很低，一般在0、10、17C，按照T12淬火溫度淬火（760780），鋼中只有少量珠光體轉(zhuǎn)變成馬氏體，大量鐵素體未發(fā)生轉(zhuǎn)變。因此淬火后的硬度很低，不能使用。四、下面材料所屬類別，常用熱處理工藝和應(yīng)用實(shí)例15分材料排號(hào)類別典型熱處理工藝應(yīng)用舉例QT600球墨鑄鐵等溫淬火高溫回火曲軸，齒輪箱1CR18NI9TI不銹鋼固溶處理耐蝕罐體，爐條5CRMNMO熱作模具鋼淬火中溫回火熱鍛模熱擠壓模65MN碳素鋼淬火中溫回火彈簧發(fā)條GCR15滾動(dòng)軸承鋼淬火低溫回火滾珠套圈五、分析題（25分）車床主軸要求軸頸部位硬度為5458HRC，其余地方為2025HRC，其加工路線為下料鍛造正火機(jī)加工調(diào)質(zhì)機(jī)加工（精）軸頸表面淬火低溫回火磨加工指出1、主軸應(yīng)用的材料45鋼2、正火的目的，去除應(yīng)力，細(xì)化晶粒3、調(diào)質(zhì)目的和大致熱處理工藝獲得回火索氏體，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性良好配合。加熱820840，保溫一段時(shí)間，淬入鹽水中，隨后加熱到600回火11、5小時(shí)出爐空冷。4、表面淬火目的提高軸頸表面硬度，提高耐磨性。5、低溫回火目的及工藝消除主軸高頻淬火應(yīng)力和脆性。一般再回火爐中加熱到150180，保溫12小時(shí)出爐空冷。工程材料試題答案一、（15分）名詞解釋（每小題3分）1過冷度2正火3奧氏體4熱加工5調(diào)質(zhì)處理答案1過冷度理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度之差2正火將鋼件加熱到AC3或ACCM以上3050，保溫適當(dāng)時(shí)間后在靜止的空氣中冷卻的熱處理工藝，稱為正火。3奧氏體碳固溶于FE中形成的間隙固溶體稱為奧氏體，用或A表示。4熱加工高于再結(jié)晶溫度的塑性變形。5調(diào)質(zhì)處理將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理。對(duì)于上述名詞解釋,如學(xué)生用自己的語言回答,考慮其對(duì)概念或名詞含義理解程度酌情給分。二、利用鐵碳相圖回答下列問題（15分）（1）寫出FEFE3C相圖上區(qū)的組織組成物，標(biāo)明A，E，C，S，P，K各點(diǎn)的含碳量。區(qū)_FP_區(qū)_P_區(qū)PFE3C_區(qū)PFE3CLD區(qū)_LD_區(qū)_FE3CLDA點(diǎn)_0_E點(diǎn)_214_C點(diǎn)_43_S點(diǎn)_08_P點(diǎn)_002_K點(diǎn)_669_（2）計(jì)算室溫下含碳06的鋼中珠光體和鐵素體各占多少（3）說明含碳量10的鋼比含碳量為05的鋼的硬度高。答1空格中斜體部分為答案。（6分，每空格05分）（2）（5分）由杠桿定律得室溫下含碳06的鋼中珠光體為（06002）/（08002）100744室溫下含碳06的鋼中鐵素體為100744256（3）含碳量10的鋼中含有硬度高的滲碳體，而含碳量為05的含有較硬度較低的鐵素體，故含碳量10的鋼比含碳量為05的鋼的硬度高。（4分）三、簡答（24分）（每小題4分）1在鑄造生產(chǎn)中，采用哪些措施獲得細(xì)晶粒組織2說明實(shí)際金屬晶體缺陷種類及特征。3石墨的形態(tài)對(duì)鑄鐵都有哪些影響4常見的熱處理方法有哪些5什么是鋁合金的固溶處理和時(shí)效處理。6回火的目的是什么，常用的回火操作有哪幾種答案1在鑄造生產(chǎn)中，采用哪些措施獲得細(xì)晶粒組織答1增加過冷度（2）進(jìn)行變質(zhì)處理3附加振動(dòng)2說明實(shí)際金屬晶體缺陷種類及特征。答根據(jù)晶體缺陷的幾何尺寸大小可分為三類點(diǎn)缺陷，線缺陷，面缺陷。點(diǎn)缺陷的主要類型有空位和間隙原子。晶體中的線缺陷就是位錯(cuò)。面缺陷包括晶界、亞晶界和孿晶界。2簡述石墨形態(tài)對(duì)鑄鐵的影響答根據(jù)鑄鐵中石墨形態(tài),鑄鐵可分為1灰鑄鐵它是以片狀石墨形式存在。2球墨鑄鐵它是鐵液經(jīng)過球化處理,使石墨呈球狀的鑄鐵。3可鍛鑄鐵它是白口鑄鐵通過可鍛化退火,使石墨呈團(tuán)絮狀的鑄鐵灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度和塑性就越低。球墨鑄鐵中石墨呈球狀使球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性、疲勞強(qiáng)度不僅高于其它鑄鐵,而且可以與相應(yīng)組織的鑄鋼相比?？慑戣T鐵的石墨呈團(tuán)絮狀，因此它不但比普通灰鑄鐵具有較高強(qiáng)度，而且有較高的塑性和韌性。4常見的熱處理方法有哪些答退火、正火、淬火、回火、表面熱處理、化學(xué)熱處理。5什么是鋁合金的固溶處理和時(shí)效處理。答當(dāng)鋁合金加熱到相區(qū),保溫后在水中快冷,其強(qiáng)度和硬度并沒有明顯升高,而塑性卻得到改善,這種熱處理稱為固溶處理。固溶處理后鋁合金的強(qiáng)度和硬度隨時(shí)間而發(fā)生顯著提高的現(xiàn)象,稱為時(shí)效處理。6回火的目的是什么，常用的回火操作有哪幾種答回火的目的1獲得工件所需的組織。2穩(wěn)定尺寸。3消除淬火內(nèi)應(yīng)力。回火的種類低溫回火；中溫回火；高溫回火對(duì)于上述簡答,如學(xué)生用自己的語言回答,考慮其對(duì)含義理解程度酌情給分。四、指出下列金屬材料的類別（12分）（每空格05分）1H68黃銅2W18CR4V高速鋼3Q235AF普通碳鋼41CR18NI9TI不銹鋼5GCR15滾動(dòng)軸承鋼6QT60002球墨鑄鐵745優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼8HT200灰口鑄鐵955SI2MN合金彈簧鋼10KTH35006可鍛鑄鐵11T10A優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼1240CR合金調(diào)質(zhì)鋼1320優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼14CHSNSB116軸承合金15Q235C普通碳鋼16QSN43錫青銅17QAL7鋁青銅1708優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼19T12碳素工具鋼20Y30易切削鋼21HT150灰口鑄鐵2235優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼2316MN低合金結(jié)構(gòu)鋼2420CR合金滲碳鋼答案表格中斜體部分為答案,上述填空如果按大類回答酌情給分。五、綜合應(yīng)用題（14分）（每小題7分）1某機(jī)床主軸選用45鋼鍛造毛坯,要求有良好的綜合機(jī)械性能且軸徑部分要耐磨HRC5055,試為其編寫簡明的工藝路線，并說明各熱處理工序的作用。2一批45鋼小軸因組織不均勻，需采用退火處理。擬采用以下幾種退火工藝緩慢加熱至700，經(jīng)長時(shí)間保溫后隨爐冷至室溫；緩慢加熱至840，經(jīng)長時(shí)間保溫后隨爐冷至室溫；緩慢加熱至1100，經(jīng)長時(shí)間保溫后隨爐冷至室溫；試說明上述三種工藝會(huì)導(dǎo)致小軸組織發(fā)生何變化若要得到大小均勻的細(xì)小晶粒，選何種工藝最合適答案1主軸的工藝路線下料鍛造正火粗加工調(diào)質(zhì)半精、精加工表面淬火、低溫回火精加工。正火處理是為了得到合適的硬度，以便機(jī)械加工，同時(shí)為調(diào)質(zhì)處理做好組織準(zhǔn)備。調(diào)質(zhì)處理是為了使主軸得到高的綜合機(jī)械性能和疲勞強(qiáng)度，為了更好地發(fā)揮調(diào)質(zhì)效果，將它安排在粗加工后進(jìn)行。表面淬火是為了使軸徑部分得到所需硬度，以保證裝配精度和不易磨損。2緩慢加熱至700，經(jīng)長時(shí)間保溫后隨爐冷至室溫，小軸的組織無變化。緩慢加熱至840，經(jīng)長時(shí)間保溫后隨爐冷至室溫，小軸的晶粒得到細(xì)化且比較均勻。緩慢加熱至1100，經(jīng)長時(shí)間保溫后隨爐冷至室溫，由于加熱溫度高、加熱時(shí)間長，會(huì)使奧氏體晶粒粗化。所以，為了要得到大小均勻的細(xì)小晶粒，選用第二種方法，即緩慢加熱至840，經(jīng)長時(shí)間保溫后隨爐冷至室溫。20072008學(xué)年第2學(xué)期工程材料課程期末考試試卷（A卷）答案本試卷共六道大題，滿分100分。一、填空題（本大題20分，每空1分）1、共晶轉(zhuǎn)變和共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物都屬于兩相混合物。2、塑性變形后的金屬經(jīng)加熱將發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶、晶粒長大的變化。3、共析鋼的含碳量為077。4、Q235鋼的含義是為屈服點(diǎn)數(shù)值（屈服強(qiáng)度）為235MPA的碳素結(jié)構(gòu)鋼。5、單晶體塑性變形中滑移的實(shí)質(zhì)是在切應(yīng)力作用下，位錯(cuò)沿滑移面的運(yùn)動(dòng)。6、體心立方晶格的致密度為68。7、根據(jù)鋼的成分、退火的工藝與目的不同，退火常分為完全退火、等溫退火、均勻化退火、球化退火、去應(yīng)力退火等幾種。8、鋼在奧氏體化后，冷卻的方式通常有等溫冷卻和連續(xù)冷卻兩種。9、在鐵碳合金的室溫平衡組織中，強(qiáng)度最高的合金含碳量約為09。10、工具鋼按用途可分為刃具鋼鋼、模具鋼鋼、量具鋼鋼。11、常用測(cè)定硬度的方法有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度測(cè)試法。二、判斷題（本大題10分，每小題1分）（在括號(hào)里正確的劃“”，錯(cuò)誤的劃“”）1、單晶體具有各向同性，多晶體具有各向異性。（）2、物質(zhì)從液體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)的過程稱為結(jié)晶。（）3、共晶轉(zhuǎn)變是在恒溫下進(jìn)行的。（）4、鐵素體是碳溶解在FE中所形成的間隙固溶體。（）5、熱處理選用的鋼一般為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。（）6、熱處理的加熱，其目的是使鋼件獲得表層和心部溫度均勻一致。（）得分7、彈簧在熱處理后再進(jìn)行噴丸處理，目的是在表面形成殘余壓應(yīng)力。（）8、熔點(diǎn)為232的錫在室溫下的塑性變形是冷加工。（）9、金屬結(jié)晶時(shí)，冷卻速度愈大，則結(jié)晶后金屬的晶粒愈粗大。（）10、鑄鐵經(jīng)過熱處理，改變了基體和石墨形態(tài)，從而提高了性能。（）三、單選題（本大題20分，每小題1分）（不選、錯(cuò)選或多選答案者，該小題不得分1、在晶體缺陷中，屬于面缺陷的有。（）間隙原子位錯(cuò)晶界2、建立相圖時(shí)采用的冷卻速度應(yīng)為。（）快速中速極緩慢3、在發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變L時(shí)，L、三相的成分為。（）相同確定不變不斷變化4、對(duì)板料進(jìn)行多次拉伸時(shí)，為了消除形變強(qiáng)化，中途應(yīng)進(jìn)行。（）完全退火再結(jié)晶退火正火5、正火是將工件加熱到一定溫度，保溫一段時(shí)間，然后采用的冷卻方式是。（）隨爐冷卻在油中冷卻在空氣中冷卻6、合金固溶強(qiáng)化的基本原因是。（）晶粒變細(xì)晶格發(fā)生畸變晶格類型發(fā)生了改變7、大多數(shù)合金元素均在不同程度上有細(xì)化晶粒的作用，其中細(xì)化晶粒作用最為顯著的有。（）MN,PMN,TITI,V8、分級(jí)淬火的目的是。（）使工件在介質(zhì)停留期間完成組織轉(zhuǎn)變使工件內(nèi)外溫差較為均勻并減小工件與介質(zhì)間的溫差使奧氏體成分趨于均勻9、一個(gè)合金的室溫組織為二次，它由組成。（二相三相四相10、制造普通螺母的鋼應(yīng)選用。（）Q23565MNT1211、滲碳體的性能特點(diǎn)是。（）強(qiáng)度和硬度不高，塑性良好硬度高，極脆，塑性幾乎等于零強(qiáng)度較高，硬度適中，有一定的塑性12、一個(gè)理想的淬火冷卻介質(zhì)應(yīng)具有的冷卻特性是。（）在約550以上高溫區(qū)冷速應(yīng)盡可能緩慢，在低于約250的低溫區(qū)應(yīng)具有足夠快的冷速在約550以上高溫區(qū)冷速應(yīng)具有足夠快的冷速，在低于約250的低溫區(qū)應(yīng)盡可能緩慢從高溫至低溫一直保持足夠快的冷卻速度13、將變形金屬加熱發(fā)生再結(jié)晶轉(zhuǎn)變時(shí)。（）只有晶格類型發(fā)生變化只有晶粒大小、形狀發(fā)生變化晶格類型、晶粒大小、形狀都發(fā)生變化14、挖掘機(jī)鏟齒、坦克和拖拉機(jī)履帶宜采用。（）可鍛鑄鐵球墨鑄鐵高錳鋼ZGMN1315、除元素外，其它合金元素溶于奧氏體后，均能增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性。（）COCRMN16、屬于體心立方晶格的金屬有。（）FE、鋁FE、鉻FE、鋁17、每個(gè)體心立方晶胞中包含有個(gè)原子。（）12318、在以下晶體中，滑移系數(shù)目最多的晶格類型是。密排六方體心立方簡單立方19、欲要提高188型鉻鎳不銹鋼的強(qiáng)度，主要是通過。（）時(shí)效強(qiáng)化方法固溶強(qiáng)化方法冷加工硬化方法20、在FEFE3C相圖中，共析線也稱為。（）A1線ECF線ACM線四、簡答題（共25分）1、奧氏體形成的四個(gè)步驟是什么（4分）答（1）奧氏體晶核的形成；（1分）（2）奧氏體晶核的長大；（1分）（3）殘余滲碳體的溶解；（1分）（4）奧氏體成分的均勻化。（1分）2、按回火溫度高低，回火可分為哪幾類主要的溫度區(qū)間、回火后的得到的組織、性能和用途是什么答、低溫回火150250回火后的組織為回火馬氏體。這種回火主要保持鋼在淬后所得到的高強(qiáng)度、硬度和耐磨性（1分）。在生產(chǎn)中低溫回火被廣泛應(yīng)用于工具、量具、滾動(dòng)軸承、滲碳工件以及表面淬火工件等。（1分）、中溫回火350500回火后的組織為回火屈氏體。經(jīng)中溫回火后，工件的內(nèi)應(yīng)力基本消除，其力學(xué)性能特點(diǎn)是具有極高的彈性極限和良好的韌性（1分）。中溫回火主要用于各種彈簧零件及熱鍛模具的處理。、高溫回火500650高溫回火后的組織是回火索氏體。鋼的強(qiáng)度、塑性和韌性具有良好的配合，即具有較高的綜合機(jī)械性能（1分）。因而，調(diào)質(zhì)處理被廣泛應(yīng)用于中碳結(jié)構(gòu)鋼和低合金經(jīng)構(gòu)鋼制造的各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是在交變載荷下工作的連桿、螺栓以及軸類等。（1分）3、高分子材料的主要性能特點(diǎn)是什么（6分）答高分子材料性能特點(diǎn)具有高彈性和粘彈性；（1分）強(qiáng)度低，比強(qiáng)度高；（1分）耐磨、減磨性能好；（1分）絕緣、絕熱、絕聲；（1分）耐熱性不高，耐蝕性能好；（1分）存在老化問題。（1分）4、提高金屬耐蝕性的途徑是什么不銹鋼中最主要的合金元素是哪一個(gè)元素（4分）答（1）提高金屬的電極電位；（1分）（2）使金屬易于鈍化，形成致密、完整、穩(wěn)定的與鋼基體結(jié)合牢固的鈍化膜；（1分）（3）形成單相組織。（1分）不銹鋼中最主要的合金元素是CR。5、說明下列符號(hào)各是什么指標(biāo)各代表什么意思（5分）1E（2）S（3）（4）K5HRC答（1）E彈性模量；剛度指標(biāo)（1分）（2）S屈服點(diǎn)（強(qiáng)度）；強(qiáng)度指標(biāo)（1分）（3）斷面收縮率；塑性指標(biāo)（1分）（4）K沖擊韌度；韌性指標(biāo)（1分）（5）HRC洛氏硬度；硬度指標(biāo)（1分）五、選材題（本大題10分，每空1分）從下列鋼號(hào)中選取合適的鋼號(hào)填入表中，并說明其熱處理工藝。65MN、20CRMNTI、GCR9、45、Q345零件名稱鋼號(hào)熱處理汽車變速齒輪20CRMNTI滲碳淬火低溫回火彈簧65MN淬火中溫回火滾動(dòng)軸承GCR9球化退火淬火低溫回火壓力容器Q345熱軋狀態(tài)或正火狀態(tài)機(jī)床主軸45淬火高溫回火六、作圖題本大題共15分試畫出FEFE3C相圖中鋼的部分包晶部分可省略4分，并完成下列各題1、標(biāo)明各特征點(diǎn)的成分、溫度，按相組成填充各相區(qū)；4分2、寫出共析反應(yīng)式，分析含碳量為04的鋼的平衡結(jié)晶過程；4分3、一種合金的顯微組織為珠光體占94，二次滲碳體占6，這種合金屬于那一類合金其含碳量為多少3分答1、如下圖（8分）2、A077F002FE3C（2分）LLLALAAAFAPFP2分3、過共析鋼（1分）W（C）6（669077）07711252分機(jī)械工程材料試題姓名成績一、名詞解釋35分調(diào)質(zhì)對(duì)鋼材作淬火高溫回火處理，稱為調(diào)質(zhì)處理。碳素鋼含碳量211的鐵碳合金。SPCD表示沖壓用冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸?，相?dāng)于中國08AL（13237）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。二、填空題120分按腐蝕過程特點(diǎn)，金屬腐蝕可分為化學(xué)腐蝕_和電化學(xué)腐蝕_。2常用力學(xué)性能判據(jù)有_強(qiáng)度_、_韌性_、_延展性_和_彈性模量_。3鋼中的硫元素引起熱脆，磷元素引起冷脆，氫元素引起白點(diǎn)，氮元素引起蘭脆。4鋁合金的強(qiáng)化除了熱處理強(qiáng)化外，還可以進(jìn)行固溶時(shí)效強(qiáng)化。5鋼在加熱過程中產(chǎn)生的過熱缺陷可以通過回火熱處理來消除。6常用的高分子材料有_塑料_、_橡膠_和_合成纖維_。7鑄造鋁合金分為_鋁銅合金_、_鋁鎂合金_、_鋁硅合金_和_鋁鋅合金。8合金工具鋼是指用于制造各種_刃具_(dá)、_模具_(dá)和_量具_(dá)用鋼的總合。9材料滲碳的目的是為了得到_較高的零件表層硬度與耐磨性_。1045鋼按用途分類屬于_碳素結(jié)構(gòu)鋼_。三、判斷題120分1鋼的淬透性主要取決于冷卻速度。2實(shí)際的金屬晶體都呈各向異性。3加工硬化、固溶強(qiáng)化均使材料強(qiáng)度、硬度顯著提高，塑性、韌性明顯降低，故可認(rèn)為它們有相同的強(qiáng)化機(jī)理。4金屬材料、陶瓷材料和高分子材料的本質(zhì)區(qū)別在于它們的化學(xué)鍵不同。5材料的強(qiáng)度、硬度越高，其塑性、韌性越差。6調(diào)質(zhì)和正火兩種熱處理工藝所獲得的組織分別為回火索氏體和索氏體，它們的區(qū)別在于碳化物的形態(tài)差異。7鋁合金人工時(shí)效比自然時(shí)效所獲得的硬度高，且效率也高，因此多數(shù)情況下采用人工時(shí)效。8硬質(zhì)合金可用做刀具材料，模具材料和量具材料。9在熱處理中變形和開裂都是不可避免的。10球墨鑄鐵是鑄鐵中力學(xué)性能最好的。四、問答題5945分1、什么是金屬的力學(xué)性能金屬的力學(xué)性能主要包括哪些方面材料在一定溫度條件和外力作用下，抵抗變形和斷裂的能力稱為材料的力學(xué)性能。材料的常規(guī)力學(xué)性能指標(biāo)主要包括強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性等。2、什么是鋼的熱處理常用熱處理方法有哪幾種通過對(duì)鋼件作一定條件的加熱、保溫和冷卻，從而改變整體或表層的組織，獲得所需的性能。常用熱處理方法有退火、正火、淬火和回火。3、鋼按化學(xué)成分可分為哪幾類鋼按化學(xué)成分可分為碳素鋼和合金鋼兩大類。其中，碳素鋼按含碳量的多少分低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼；合金鋼按合金元素種類分錳鋼、鉻鋼、硼鋼、鉻鎳鋼、硅錳鋼，按合金元素含量的多少分低合金鋼、中合金鋼、高合金鋼。4、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、蠕墨鑄鐵在組織上的根本區(qū)別是什么四種材料的在組織上的根本區(qū)別是鑄鐵中的石墨的形態(tài)不同（形狀、大小、數(shù)量、分布等），灰鑄鐵的石墨是片狀，球墨鑄鐵的石墨是球狀，可鍛鑄鐵的石墨是團(tuán)狀，蠕墨鑄鐵的石墨是蟲狀。5、硬質(zhì)合金的主要組成是什么常用硬質(zhì)合金分哪幾類各有何主要應(yīng)用硬質(zhì)合金的主要組成是難熔金屬碳化物和粘結(jié)金屬。常用硬質(zhì)合金分為鎢鈷類硬質(zhì)合金代號(hào)YG和鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金代號(hào)YT兩種。YG合金多用于加工產(chǎn)生斷續(xù)切屑的的脆性材料如鑄鐵，YT合金多用于加工產(chǎn)生連續(xù)切屑的韌性材料，特別是高速切削鋼件。二、填空題（共20分，每空1分）1石墨為片狀的灰口鑄鐵稱為鑄鐵，石墨為團(tuán)絮狀的灰口鑄鐵稱為_鑄鐵，石墨為球狀的灰口鑄鐵稱為鑄鐵。其中鑄鐵的韌性最高，因而可以鍛造。2陶瓷材料中的氣相是指，在程中形成的，它了陶瓷的強(qiáng)度。3根據(jù)采用的滲碳劑的不同，將滲碳分為_、_和_三種。4工程中常用的特殊性能鋼有_、_、_等。5金屬的斷裂形式有_和_兩種。6金屬元素在鋼中形成的碳化物可分為_、_兩類。7常見的金屬晶體結(jié)構(gòu)有_、_和_三種。三、選擇題（共25分，每小題1分）140鋼鋼錠在1000左右軋制，有時(shí)會(huì)發(fā)生開裂，最可能的原因是A溫度過低；B溫度過高；C鋼錠含磷量過高；D鋼錠含硫量過高2下列碳鋼中，淬透性最高的是A20鋼；B40鋼；CT8鋼；DT12鋼3NI在1CR18NI9TI鋼中的主要作用是A提高淬透性；B固溶強(qiáng)化；C擴(kuò)大FEFE3C相圖中的相區(qū)；D細(xì)化晶粒；4W18CR4V鋼鍛造后，在機(jī)械加工之前應(yīng)進(jìn)行A完全退火；B球化退火；C去應(yīng)力退火；D再結(jié)晶退火5下列材料中，最適合制造機(jī)床床身的是A40鋼；BT12鋼；CHT300；DKTH300066下列材料中，最適合制造氣輪機(jī)葉片的是A1CR13鋼；B1CR17鋼；C3CR13鋼；D4CR13鋼7下列材料中，最適合制造飛機(jī)蒙皮的是AZALSI12；B2A50舊牌號(hào)LD5；CZALMG10；D2A12舊牌號(hào)LY128下列材料中，最適合制造盛放氫氟酸容器的是A1CR17；B1CR18NI9TI；C聚四氟乙烯；DSIO29下列材料中，最適合制造汽車板彈簧的是A60SI2MN；B5CRNIMO；CCR12MOV；DGCR1510下列材料中，最適合制造汽車火花塞絕緣體的是AAL2O3；B聚苯乙烯；C聚丙烯；D飽和聚酯11銅只有通過冷加工并經(jīng)隨后加熱才能使晶粒細(xì)化，而鐵則不需冷加工，只需加熱到一定溫度即使晶粒細(xì)化，其原因是A鐵總是存在加工硬化，而銅沒有；B銅有加工硬化現(xiàn)象，而鐵沒有；C鐵在固態(tài)下有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變；而銅沒有D鐵和銅的再結(jié)晶溫度不同12常用不銹鋼有鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼和A鐵素體奧氏體不銹鋼；B馬氏體奧氏體不銹鋼；C萊氏體不銹鋼；D貝氏體不銹鋼13以下哪種鑄鐵的斷口呈灰黑色A馬口鐵；B白口鑄鐵；C麻口鑄鐵；D灰鑄鐵14用于制造滲碳零件的鋼稱為。A結(jié)構(gòu)鋼；B合金鋼；C滲碳鋼；D工具鋼15馬氏體組織有兩種形態(tài)。A板條、樹狀；B板條、針狀；C樹狀、針狀；D索狀、樹狀16實(shí)際生產(chǎn)中，金屬冷卻時(shí)。A理論結(jié)晶溫度總是低于實(shí)際結(jié)晶溫度；B理論結(jié)晶溫度總是等于實(shí)際結(jié)晶溫度；C理論結(jié)晶溫度總是大于實(shí)際結(jié)晶溫度；D實(shí)際結(jié)晶溫度和理論結(jié)晶溫度沒有關(guān)系17零件滲碳后，一般需經(jīng)過才能達(dá)到表面硬度高而且耐磨的目的。A淬火低溫回火；B正火；C調(diào)質(zhì)；D淬火高溫回火18C曲線右移使淬火臨界冷卻速度，淬透性。A減小、增大；B減小、減?。籆增大、減??；D增大、增大19機(jī)械制造中，T10鋼常用來制造。A容器；B刀具；C軸承；D齒輪20鋼經(jīng)表面淬火后將獲得。A一定深度的馬氏體；B全部馬氏體；C下貝氏體；D上貝氏體21GCRL5SIMN鋼的含鉻量是A15；B15；C015；D001522鉛在常溫下的變形屬A冷變形；B彈性變形；C熱變形；D既有冷變形也有熱變形23、黃銅是以（）為主加元素的銅合金。A鉛B鐵C錫D鋅24、在FEFE3C和圖中，奧氏體冷卻到ES線時(shí)開始析出（）。A鐵素體B珠光體C二次滲碳體D萊氏體25、從金屬學(xué)的觀點(diǎn)來看，冷加工和熱加工是以（）溫度為界限區(qū)分的。A結(jié)晶B再結(jié)晶C相變D25四、判斷題（共10分，每小題1分）1回火托氏體和托氏體皆由鐵素體和滲碳體兩個(gè)相構(gòu)成，因而其性能相同。2冷卻速度越快，鋼的淬透性越高。3鋼的淬透性越高，產(chǎn)生焊接裂紋的傾向越大。4鋁合金也可以象鋼那樣通過淬火明顯提高其硬度。5所有強(qiáng)化金屬的手段，都在提高強(qiáng)度的同時(shí)降低了韌性。6可鍛鑄鐵中的團(tuán)絮狀石墨是澆注球墨鑄鐵時(shí)石墨球化不良的結(jié)果。7一定加熱溫度下，奧氏體晶粒長大傾向小的鋼稱為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。8所謂過量彈性變形，是指零件發(fā)生了塑性變形。9鋁極易氧化，故鋁制品的抗氧化失效能力極差。10彈簧鋼淬火后采用中溫回火是想提高鋼的彈性模量。五、簡答題（共30分，每題10分）1簡述奧氏體晶粒對(duì)鋼在室溫下組織和性能的影響。2簡述回火的目的。3何謂碳鋼中的鐵素體、滲碳體、珠光體他們的力學(xué)性能各有何特點(diǎn)參考答案一、名詞解釋1奧氏體（A）C在FE中的間隙固溶體，常用A或表示，是一種硬度較低而塑性較高的固溶體。3固溶體組成合金的組元，在固態(tài)時(shí)相互溶解，所形成的單一均勻的物質(zhì)。4自然時(shí)效自然時(shí)效是指經(jīng)過冷、熱加工或熱處理的金屬材料，于室溫下發(fā)生性能隨時(shí)間而變化的現(xiàn)象。5加工硬化金屬材料隨著冷塑變形程度的增大，強(qiáng)度和硬度逐漸升高，塑性和韌性逐漸降低的現(xiàn)象稱為加工硬化或冷作硬化。二、填空題1、普通灰口；可鍛；球墨；2、氣孔；燒結(jié)；降低。3、固體滲碳?xì)怏w滲碳4、不銹鋼耐熱鋼耐磨剛5、延性斷裂6、合金滲碳體特殊碳化物7、體心立方晶格密排六方晶格三、選擇1D2C3C5C6A7D8C10A11C13D14C15B17A18A19B20A21B23D24C4、判斷題1；2；3；4；5；6；7；9；10。五、簡答題1、答奧氏體晶粒細(xì)小時(shí)，冷卻后轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織也細(xì)小，其強(qiáng)度與塑性韌性都較高，冷脆轉(zhuǎn)變溫度也較低；反之，粗大的奧氏體晶粒，冷卻轉(zhuǎn)變后仍獲得粗晶粒組織，使鋼的力學(xué)性能（特別是沖擊韌性）降低，甚至在淬火時(shí)發(fā)生變形、開裂。2、答回火的目的是（1）降低零件脆性，消除或降低內(nèi)應(yīng)力；（2）獲得所要求的力學(xué)性能；（3）穩(wěn)定尺寸；（4）改善加工性。3、答鐵素體碳在FE中的間隙固溶體，軟而韌。滲碳體碳與鐵形成的間隙化合物，硬而脆。珠光體鐵素體與滲碳體形成的層片狀交替排列的機(jī)械混合物，良好的綜合力學(xué)性能。111001378061234099100036603234109級(jí)工程材料及成形技術(shù)基礎(chǔ)課復(fù)習(xí)資料零部件對(duì)材料性能的要求第1章零件在工作條件下所受力學(xué)負(fù)荷、熱負(fù)荷和環(huán)境介質(zhì)的作用。力學(xué)負(fù)荷分靜載荷（拉、壓、彎、扭等）和動(dòng)載荷（交變載荷與沖擊載荷）。力學(xué)負(fù)荷使零件產(chǎn)生變形或斷裂；熱負(fù)荷使零件產(chǎn)生熱應(yīng)力，交變熱應(yīng)力引起材料的熱疲勞，溫度升高材料的強(qiáng)度硬度下降、塑性韌性升高，高溫使材料產(chǎn)生氧化，溫度超過03TM時(shí)產(chǎn)生高溫蠕變；環(huán)境介質(zhì)使金屬產(chǎn)生腐蝕和摩擦磨損、使高分子材料產(chǎn)生老化。在彈性變形范圍內(nèi)，LPL0/EA0，E或A0L，即提高材料的彈性模量E或增加零件的橫截面積A0均能減少彈性變形。E主要取決于材料的本性，與顯微組織關(guān)系較小，加工處理對(duì)它的影響很小。強(qiáng)度材料在外力作用下抵抗變形和斷裂的能力。強(qiáng)度是應(yīng)力值（MPA），應(yīng)力極限。強(qiáng)度與組織的關(guān)系密切，用于零件的設(shè)計(jì)計(jì)算。常用的強(qiáng)度指標(biāo)有屈服強(qiáng)度S（適用于塑性好材料）、條件屈服強(qiáng)度02（適用于塑性差的材料）、抗拉強(qiáng)度B等。比剛度（比模量）E/；比強(qiáng)度B/。比剛度、比強(qiáng)度大的材料能減輕零件的重量。屈強(qiáng)比S/B,表征材料強(qiáng)度的利用程度和工作的安全程度，屈強(qiáng)比高材料強(qiáng)度利用程度高但工作安全程度低。塑性材料在外力作用下產(chǎn)生永久變形而不斷裂的能力。指標(biāo)有延伸率（5）、斷面收縮率。同一材料的5值大于值（5），因頸縮而能較真實(shí)地反映材料的塑性好壞。塑性指標(biāo)不能直接用于設(shè)計(jì)計(jì)算，塑性能降低應(yīng)力集中，有利于壓力加工，提高零件使用的可靠性。沖擊韌性在一定溫度下材料在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力（K），強(qiáng)度和塑性的綜合指標(biāo)。沖擊韌性對(duì)材料的夾雜物等缺陷及晶粒大小十分敏感。一般把沖擊韌性值低的材料稱為脆性材料，沖擊韌性值高的材料稱為韌性材料。沖擊韌性值隨溫度的降低而降低。冷脆或韌脆轉(zhuǎn)變溫度TK沖擊韌性值急劇下降時(shí)的溫度。沖擊韌性值不能直接用于零件的設(shè)計(jì)計(jì)算。硬度材料表面局部抵抗塑性變形或破裂的能力，是反映材料軟硬程度的指標(biāo)，是一種綜合性指標(biāo)。生產(chǎn)中常用的有洛氏硬度（HR）和布氏硬度（HB）。硬度試驗(yàn)簡單方便且非破壞性，用于零件的設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)。硬度與材料的強(qiáng)度、塑性、韌性有關(guān)，對(duì)耐磨性和切削加工性有直接關(guān)系。從定義出發(fā)，強(qiáng)度高硬度高，塑性韌性就低。提高塑性韌性就要降低強(qiáng)度硬度。硬度對(duì)組織不敏感。疲勞強(qiáng)度當(dāng)應(yīng)力低于一定值時(shí)，試樣在交變應(yīng)力作用下經(jīng)無限周期循環(huán)而不破壞的應(yīng)力值（1）。工程材料的分類分金屬材料、有機(jī)高分子材料、陶瓷材料和復(fù)合材料。各類材料特征金屬材料（金屬鍵）的特征良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、塑性、金屬光澤、正的電阻溫度系數(shù)。有機(jī)高分子材料（主鏈間強(qiáng)共價(jià)鍵及大分子鏈間弱分子鍵）的特征密度小，強(qiáng)度低（比強(qiáng)度高），E低，彈性較高，電絕緣性好，優(yōu)良的減摩、耐磨和自潤滑性能，優(yōu)良的耐腐蝕性能，優(yōu)良的透光性和隔熱、隔音性，可加工性好。但不耐熱（300），可燃，易老化。陶瓷材料（強(qiáng)離子鍵或共價(jià)鍵化合物）的特征熔點(diǎn)高、硬度高、化學(xué)穩(wěn)定性高，極高的彈性模量，具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、絕緣、熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)。部分陶瓷具有特殊功能，作壓電材料、磁性材料、生物陶瓷等功能材料。但抗壓不抗拉、脆性大、不易加工成形。復(fù)合材料的特征性能優(yōu)于組成材料，成分、性能可人為調(diào)整設(shè)計(jì)，材料合成與產(chǎn)品成形大多一次完成。第2章材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、組織與性能固態(tài)物質(zhì)的晶體與非晶體晶體具有固定熔點(diǎn)和各向異性（單晶體）；非晶體無固定熔點(diǎn)和各向同性。晶體與非晶體在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)化。金屬的三種晶體結(jié)構(gòu)體心立方晶格，大多具有較高的熔點(diǎn)、硬度及強(qiáng)度，塑性、韌性較低并具有冷脆性。面心立方晶格，大多具有較高的韌性并且無冷脆性。密排六方晶格，大多無冷脆性，但機(jī)械性能不突出。晶體缺陷點(diǎn)缺陷空位、間隙原子和置換原子，破壞晶格的規(guī)則性，引起晶格發(fā)生畸變，導(dǎo)致金屬的強(qiáng)度、硬度、電阻等增加，塑性下降，是內(nèi)部原子擴(kuò)散和固溶強(qiáng)化的主要原因。線缺陷位錯(cuò)，金屬在退火態(tài)時(shí)強(qiáng)度硬度最低，塑性高，在此基礎(chǔ)上增加或減少位錯(cuò)密度，均使強(qiáng)度升高，位錯(cuò)密度升高是導(dǎo)致加工硬化的主要原因。面缺陷晶界和亞晶界，晶粒越細(xì)，晶界數(shù)量越多，晶界對(duì)塑性變形的抗力越大，晶粒的變形越均勻，致使強(qiáng)度、硬度越高，塑性、韌性越好。在常溫下晶粒越細(xì)力學(xué)性能越好，在高溫下晶界穩(wěn)定性差而晶粒越細(xì)高溫性能越差。晶界增加是細(xì)晶強(qiáng)化的主要原因，位錯(cuò)密度增加亞晶細(xì)化是加工硬化的主要原因。合金的相結(jié)構(gòu)固溶體和金屬化合物。合金、組元、相、組織的概念。固溶體分間隙固溶體和置換固溶體，保持溶劑的晶體結(jié)構(gòu)，間隙固溶體由過渡族金屬元素與原子半徑很小的非金屬元素（H、B、C、N、O等）組成，為有限固溶體；置換固溶體可形成有限固溶體和無限固溶體。固溶強(qiáng)化溶質(zhì)原子溶入引起晶格畸變，使強(qiáng)度、硬度提高、塑性、韌性降低的現(xiàn)象。固溶體是合金的基本組成相（基體相），可單獨(dú)使用。金屬化合物（有金屬鍵結(jié)合，具有金屬特性）分正常價(jià)化合物、電子化合物（前兩種僅出現(xiàn)在有色金屬中）、間隙化合物。金屬化合物一般具有很高的熔點(diǎn)、高的硬度和較大的脆性，不能單獨(dú)使用（強(qiáng)化相）。在固溶體基體上彌散分布適當(dāng)?shù)慕饘倩衔?，可提高材料的?qiáng)度、硬度和耐磨性，即彌散強(qiáng)化（或沉淀強(qiáng)化）。機(jī)械混合物由固溶體或金屬化合物混合在一起形成的多相固體組織，性能介于組成相之間（與組元種類、數(shù)量、形態(tài)、大小和分布有關(guān)）。有機(jī)高分子材料的結(jié)構(gòu)單體、鏈節(jié)、聚合度、聚合反應(yīng)。單個(gè)大分子鏈的形狀分線型分子結(jié)構(gòu)、支鏈型分子結(jié)構(gòu)和體型分子結(jié)構(gòu)。線型高分子的聚集狀態(tài)分晶態(tài)、部分晶態(tài)和非晶態(tài)，體型聚合物只能為非晶態(tài)（玻璃態(tài)）。陶瓷材料的結(jié)構(gòu)組成相有晶體相、玻璃相和氣相，晶體相常為硅酸鹽、氧化物和非氧化物，主要決定陶瓷的性能；玻璃相的主要作用是起粘結(jié)作用、填充孔隙作用和降低燒結(jié)溫度；氣相（氣孔）越少越好，一般為510，特種陶瓷5。大多數(shù)氧化物結(jié)構(gòu)氧離子排列成簡單立方、面心立方和密排六方的晶體結(jié)構(gòu)，正離子位于其間隙中。硅酸鹽結(jié)構(gòu)以硅氧四面體（共價(jià)鍵）為基本結(jié)構(gòu)單元組成。純金屬結(jié)晶是在恒溫下進(jìn)行的，結(jié)晶必須過冷（低于理論結(jié)晶溫度T0），過冷度TT0T1，冷卻速度越快，過冷度越大。結(jié)晶的基本規(guī)律為形核和核長大，一個(gè)晶核長大成一個(gè)晶粒。結(jié)晶的速度取決于形核率和晶體長大速度，過冷度增加形核率和晶體長大速度增加。形核分自發(fā)形核和非自發(fā)形核（異質(zhì)形核），非自發(fā)形核所需過冷度比自發(fā)形核小得多，晶體的長大方式主要是枝晶長大。金屬的同素異構(gòu)（或異晶）轉(zhuǎn)變金屬在固態(tài)下由一種晶格轉(zhuǎn)變成另一種晶格。純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)镕E（體心立方）FE（面心立方）FE（體心立方）。具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變和溶解度顯著變化是進(jìn)行熱處理強(qiáng)化的先決條件。二元合金相圖有勻晶相圖、共晶相圖、包晶相圖、共析相圖等。二元合金相圖的一般分析方法特性點(diǎn)（成分、溫度、意義），熔點(diǎn)共晶點(diǎn)共析點(diǎn)包晶點(diǎn)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)溶解度點(diǎn)特性線（起點(diǎn)、終點(diǎn)），液相線固相線共晶線共析線包晶線溶解度曲線金屬化合物垂線相區(qū)單相區(qū)A液相區(qū)B固溶體區(qū)C純組元或化合物垂線兩相區(qū)兩個(gè)單相區(qū)之間必夾一個(gè)由這兩個(gè)單相組成的兩相區(qū)三相（區(qū)）等溫線A共晶線B共析線C包晶線典型成分結(jié)晶過程分析鐵碳合金相圖與鐵碳合金組成相固溶體鐵素體碳溶在體心立方晶格FE中的間隙固溶體，用符號(hào)“F”或“”表示。室溫下溶碳量為00008，727溶碳量為00218。碳溶在體心立方晶格FE中的間隙固溶體稱為高溫鐵素體。鐵素體的強(qiáng)度硬度較低，塑性韌性較好。奧氏體碳溶在面心立方晶格FE中的間隙固溶體，用符號(hào)“A”或“”表示。1148時(shí)溶碳量最高為211。韌性極好?；衔餄B碳體鐵和碳的復(fù)雜晶格間隙化合物，用“FE3C”表示。硬度高，脆性大，強(qiáng)度塑性韌性均很低，是強(qiáng)化相。分共晶滲碳體、共析滲碳體、FE3C、FE3C、FE3C五種滲碳體。鐵碳合金分類組織工業(yè)純鐵C00218,室溫組織為FFE3C；鋼亞共析鋼00218C077，F(xiàn)P；共析鋼C077，P；過共析鋼077C211，PFE3C。白口鑄鐵亞共晶鑄鐵C43,LE；過共晶白口鑄鐵43C669，LEFE3C。含碳量與鋼的相、組織、性能之間的關(guān)系C，鐵素體相，滲碳體相；組織FPPPFE3C；硬度（與滲碳體相數(shù)量多少有關(guān)，數(shù)量增加硬度增加），塑性、韌性（與鐵素體相數(shù)量多少有關(guān)，數(shù)量增加而增加），強(qiáng)度對(duì)組織敏感，當(dāng)組織均勻分布時(shí)隨C而強(qiáng)度，當(dāng)過共析鋼中形成網(wǎng)狀二次滲碳體時(shí)強(qiáng)度。（見圖2