《机械工程材料学习计划》Word文件下载.docx
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L-L+A—A—A+Fe3C
n--P+Fe3Cn
4.（）优质碳素结构钢的牌号用两位数字来表示，如
45钢，该数字表示钢的1/10最低抗拉强度值。
5.（）亚共晶白口铁缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体，二次渗碳体和莱氏体组成。
6.（）临界冷却速度是指过冷奥氏体向马氏体转变的最快的冷却速度。
7.（）可锻铸铁是可以进行锻造的。
8.（）加工硕化是指在冷变形加工后的金属，产生碎晶、位错密度增加，提高了其强度的现象。
9.（）高温下进行的塑性变形加工称为热加工。
10.（）在共晶相图中，流动性最好的合金是共晶合
答案关键:
/,X,V,x,x,x,x,V,x,
车床主轴要求轴颈部位硕度为HRC5458,其余地方为
HRC2O25,其加工路线为：
下料7锻造7正火7机加工7调质7机加工（精）
7轴颈表面淬火7低温回火7磨加工
指出：
1）什么是正火工艺？
退火的目？
2）45钢正火时的加热温度？
获得的组织是什么？
3）什么是调质？
调质的目？
45钢调质后的组织是什
么？
4）表面淬火目的？
淬火后的组织是什么？
5）低温回火的温度范围？
目的是什么？
6）轴颈表面和心部的最终组织是什么？
参考简短答案：
1）什么是正火工艺？
将钢加热到适当的温度，保温一段时间，在空气中冷却
的热处理工艺。
细化晶粒，消除应力；
改善切削加工性能，
均匀化组织和成分。
加热到Ac3+50C，获得S
45钢调质后的组织是什么？
淬火+高温回火的热处理工艺
强度硕度塑性韧性达到良好配合
S回
4）表面淬火目的？
淬火后的组织是什么?
提高轴颈表面硕度。
M
150~250C.消除表面淬火热应力，稳定组织。
表面阱A'
心部S回
汽车齿轮受力大，冲击频繁，常选用20CrMnTi制造，
工艺路线为
下料7锻造7正火7机加工7渗碳7淬火7低温回火7磨加工
1）渗碳+淬火+低温回火后，齿面组织是什么？
硕度可达到多少？
2）淬透和为淬透时，齿轮心部组织是什么？
3）齿轮具有哪些优异性能？
1）渗碳+淬火+低温回火后，齿面组织是什么？
硕度可达到多少？
回火马氏体+颗粒状碳化物+残余奥氏体。
58-62HRC
淬透时，心部组织为低碳回火马氏体，为淬透时为F+S
形成了外硕内韧组织。
耐冲击能力、弯曲疲劳强度和接触疲劳强度均提高。
已知某轴的材料为20CrMnTi钢，其生产工艺路线为：
下料7锻造7正火7切削加工7渗碳+淬火+低温回火7精加工7装配请说明各道热处理工序的作用及热处
理后材料由表及里的组织形态。
答：
正火的目的是改善锻造不良组织
和切削加工性，组织为F+S。
渗碳的目的提高表面含碳虽,由表及里为过共析钢、共析钢、亚共析钢。
淬火+低温回火，为的是保证表面获得高硕度和高耐磨性，心部具有良好配合的强度和韧性。
心部，M回+F。
表层,
M回+颗粒状碳化物+A'
o
用T10钢制造形状简单的车刀，其加工路线为：
锻造7预备热处理7切削加工7最终热处理7磨加工。
试写出各热处理工艺名称、热处理后组织及作用。
预备热处理：
球化退火（粒状珠光体）
或正火处理（索氏体），作用是降低硕度，改善切屑加工性。
最终热处理：
淬火+低温回火（回火马氏体），稳定组织，减小脆性和应力，达到所需要的硕度、强度、耐磨性，从而提高车刀的加工性能。
返回测验列表
合金2.晶体3.晶格4.晶胞1.回复2.再结晶3.结
晶4.过冷度5.加工硕化
固溶体2.金属化合物3.固溶强化4.弥散强化5.细晶强化
铁素体2.奥氏体3.渗碳体4.珠光体5.莱氏体6.马氏体7.索氏体8.托氏体
9.贝氏体1.热处理2调质3.退火4.正火5.淬火6.回火
水韧处理
1.过冷度
晶体的理论结晶温度与实际结晶温度的差值被称为过冷度。
2.变质处理：
变质处理就是向金属液体中加入一些细小的形核剂（乂称为孕育剂或变质剂），使它在金属液中形成大虽分散的人工制造的非自发晶核，从而获得细小的铸造晶粒，达到提高材料性能的目的。
3.再结晶：
当冷变形金属被加热至较高温度时，由于原子活动能力增强，金属的显微组织将发生明显变化，由原来破碎、被拉长或压扁的晶粒变为新的均匀、细小的等轴晶粒。
新晶粒不断长大，直至原来的变形组织完全消失，金属或合
金的性能也发生显著变化，这一过程复合形核和晶核长大的
规律，故称为再结晶
4.马氏体答案关键：
“碳溶于以-Fe的过饱和的固溶体。
”
5.球化退火：
“使钢中碳化物球化而进行的退火工艺。
将钢加热到Ac1以上20〜30C,保温一段时间，然后缓慢冷却,得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。
2.加工硕化：
3.冲击韧性：
4.弥散强化：
是指金属在塑性变形过程中，随着变形程度增加，强度、硕度上升，塑性、韧性下降，这种现象称为加工硕化（也叫形变强化）。
金属材料在冲击载荷下抵抗破坏的能力。
当金属化合物呈细小颗粒均匀分布在固溶体基体上时，将使合金强度、硕度和耐磨性明显提高的现象。
大项1,题目1
按Fe-Fe3C相图中碳的含虽及室温组织的不同，钢分为
、和亚共析钢
共析钢和过共析钢
大项1,题目2
室温下wC=^碳钢比wO%勺碳钢强度
高
大项1,题目3
按回火温度不同回火分为、和;
分别得到的组织为、和。
低温回火
中温回火
高温回火
回火马氏体
回火托氏体
回火索氏体
大项1,题目4
根据碳在铸铁中的存在形式，铸铁可分为、
和。
白口铁
灰口铁
麻口铁
大项1,题目5
金属结晶的过程是一个和的过程。
形核
晶核长大
大项1,题目6
常见的力学性能指标有—、—、—、—、—c
强度
硕度
塑性
韧性
疲劳强度
大项1,题目7
生产中为细化晶粒，提高金属的力学性能，常采用以下
方法、、增加过冷度
变质处理
附加震动
大项1,题目8
三种常见的典型晶体结构是、和
体心立方晶格
面心立方晶格
密排立方晶格
1.按Fe-Fe3C相图中碳的含虽及室温组织的不同，钢分
为。
答案：
亚共析钢、共析钢和过共析钢
2.按回火温度不同回火分为。
低温回火、中温回火和高温回火
3.按照溶质原子在溶剂中位置的不同,固溶体分为
。
置换固溶体和间隙固溶体
4.根据石墨形态，灰口铸铁可分为。
灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁
5.生产中为细化晶粒，提高金属的力学性能，常采用以下方法。
增加过冷度、变质处理、附加震动
篇二：
机械工程材料教学大纲
《机械工程材料》课程教学大纲
适用专业：
机械设计制造及其自动化专业、数控技术、机电一体化专科学时：
44学时学分：
1课程代码:
Z08221005
一、本课程的性质和任务
性质：
该课程比较系统地介绍了机械工程材料的成分、组织、热处理状态和性能之间的关系；
介绍了常用的金属材料，特别是钢铁材料的分类、编号、性能以及各种金相组织与性能的分析、测试方法等检验手段。
通过本课程的学习，不仅可以为今后其他专业课的学习和从事实际专业工作打好良好的基础，而且还可以开拓知识面，扩大本专业的适应性。
任务：
本课程的任务是熟悉金属材料的内部结构特点；
了解钢铁材料及常用有色金属材料分类、牌号表示、主要性能及大致用途；
并掌握金属材料的成份、组织、性能之间的关系；
熟悉机械工程材料的金相组织分析与力学性能的测试方法
二、本课程的基本内容绪论
（一）金属的力学性能1、强度与塑性2、硬度
3、韧性与疲劳强度
（二）金属的晶体结构与结晶1、金属的晶体结构2、金属的结晶3、铁碳合金相图
（三）金属的塑性变形与再结晶1、金属的塑性变形
2、冷塑性变形对金属组织和性能的影响
3、冷塑性变形后的金属在加热时组织和性能的变化4、金属的热变形加工（四）钢的热处理
1、钢在加热与冷却时的组织转变2、钢的退火与正火
3、钢的淬火与回火
4、钢的表面淬火与化学热处理
5、其他热处理方法简介6、热处理零件质H分析7、
热处理技术条件与工序位置8、金属表面处理技术（五）工业用钢1、钢的分类与编号2、钢中常存杂质与合金元素3、结构钢4、工具钢5、特殊性能钢（六）铸铁
1、铸铁的分类与铸铁的石墨化2、灰铸铁3、球墨铸
铁4、其他铸铁
（七）有色金属与粉末冶金材料1、铝及铝合金2、铜
及铜合金3、钛及钛合金4、轴承合金5、粉末冶金材料
（八）高分子材料、陶瓷材料与复合材料1、高分子
材料2、陶瓷材料3、复合材料4、新型材料简
（九）工程材料的选用1、零件的失效
2、选材的原则、方法和步骤3、典型零件与工具材料的选用三、本课程的教学基本要求
1、了解金属的结构特点、合金理论、金相分析方法；
2、理解合金成份、组织、性能之间的关系；
3、熟悉常用机械工程材料如碳钢、合金钢、特殊性能
刚、铜合金、铝合金、
轴承合金、高分子材料、工程陶瓷、复合材料等热处理
工艺、组织状态及应用等；
4、掌握金属材料的力学性能指
标及测试方法；
5、了解机械工程材料及金属热处理方面的新工艺、新
技术、新材料。
四、学时分配建议
说明：
其中（八）高分子材料、（九）陶瓷材料与复合材料；
工程材料的选用为选学内容，教师可根据具体情况进行安排
五、课程设置说明
以课堂讲授为主，同时辅以实验教学内容。
不断改革教学方法，采用幻灯教学、课堂讨论、多媒体教学等多种形式交替进行。
1.主要先行课程：
机械制图、工程力学等2.考核方
式：
考3.使用教材与参考书
（1）教材：
《机械工程材料》，吕婵许德珠主编，高等教育出版社，20XX年。
（2）参考书目:
年。
②《金属材料及热处理》，史美堂主编，上海科学技术出版社，20XX年。
③《工程材料实验》，高为国主编，校内出版，20XX年。
起草人：
李应峰专业负责人：
系（部）主任：
篇三：
《机械工程材料》授课讲义
绪论
1.本课程的性质
《机械工程材料》课程是机械设计制造及自动化专业的一门必修课，是一门重要的技术基础课。
计划讲课：
26学时,实验：
6学时，学分：
2个。
大家知道不管是服装设计师，还是家用电器设计师，以及各种机械设备、汽车、船舶、飞机和军用装备设计师，在他们精心设计出自己的作品后，都需要选用恰当的材料来制造，从而保证制成的广品具有最佳形貌和性能。
如果选材不当，将会使所设计制造出产品，不能发挥出最佳性能，并可能导致其使用寿命大大降低；
或因选材不当，导致成本太高，失去其应有的市场竞争力。
所以，从事机械设计与制造的各类工程技术人员，都必须对其经常使用的各类材料有一定的了解。
工程材料：
主要是指机械、船舶、建筑、化工、交通运输、航空航天等各项工程中经常使用的各类材料。
工程材料主要包括金属材料和非金属材料两大类，金属材料乂可分为黑色金属材料和有色金属材料两类，黑色金属材料主要指各类钢和铸铁，有色金属材料主要指铝及铝合金、铜及铜合金以及滑动轴承合金等；
非金属材料包括高分子材料、陶瓷材料和复合材料等。
当今社会科学技术突飞猛进，新材料层出不穷，而且使用虽也不断增加，但到目前为止，在机械工业中使用最多的材料仍然是金属材料。
金属材料长期以来得到如此广泛应用，其主要原因是，因为它具优良的使用性能和加工工艺性能。
金属材料的使用性能：
机械性能（如强度、硕度、塑性、韧性等），物理性能（如导电、导热、电磁、膨胀等），化学性能（如抗氧化性、耐腐蚀性等）。
金属材料的加工工艺性能：
铸造性能（如流动性、收缩性等），锻造性能（如压力加工成型性等），切削加工性能（如车、铳、刨、磨的切削虽，光洁度等），焊接性能（如熔焊性、焊缝强度、偏析等），热处理性能（如淬透性、回火稳定
性等）。
由于不同的材料具有不同的性能，因此它们的应用场合也就不同。
如在航天工业中铝及铝合金得到了广泛应用，是因为铝合金具有重虽轻强度高的特性。
而在电子工业中银、铜、铝得到了广泛的应用,是因为它们具有优良的导电性。
在机械工业中，由于机械产品在使用过程中，主要承受各种力的作用。
因此，主要要求所使用的金属材料具有良好的机械性能，而碳钢和合金钢具备上述性能要求，所以得到了广泛应用。
金属材料具有良好的机械性能，是由它的成分和内部结构与组织所决定的。
金属材料的结构：
是其晶体结构的简
称，它指的是构成金属材料的质点（如分子、原子或离子等）的具体组合状态、结合方式和排列情况。
金属材料的组织：
是指用显微镜所观察到的金属材料内部的组成形貌，故也称为显微组织。
由于每一个机械工程技术人员，在设计和制造机械产品过程中，都要与工程材料打交道，特别是要与各种金属材料打交道；
要想合理的选择和使用金属材料，就必须搞清楚金属材料的成分、结构、组织与性能之间的关系及其变化规律，也就是应该努力学好本课程。
《工程材料》课程就是为了使非材料专业工程技术人员，对各类工程材料有所了解而开设的，目的就是为了使他们具备一定的正确选择和合理使用材料的基础。
2.课程的主要内容
本课程共设12章，可分为五个部分：
1.金属学部分：
是本书的1~4章为金属学基础知识，主要介绍金属材料的基本现象、基本概念和材料的组织与性能的变化基本规律，它是合理选择、正确使用、以及强化金属材料的理论基础。
它主要包括金属材料的结构、结晶过程、塑性变形、回复与再结晶，以及二元合金相图、铁碳合金相图等；
这一部分是随后两部分的直接基础。
2.热处理部分：
是本书的第5章，主要包括钢的热处理原理与工艺两方面，本章着重阐述
钢在不同工艺条件下的组织转变规律，并在此基础上，介绍改善与强化钢的组织与性能的常用热处理工艺，为合理使用热处理做准备。
3.金属材料部分：
是本书的6〜8章，这部分主要结合金属学与热处理基本知识，较全面地介绍常用金属材料的牌号、成分、组织与性能特点及用途，为正确选用金属材料打基础。
它主要包括合金钢、铸铁、有色金属及合金等。
以上三部分是本课程的重点，其中5~8章更是全书重点
4.非金属材料部分：
是本书的9~11章，这部分主要包括高分子材料、陶瓷材料和复合材料，由于讲课学时少，只能简单介绍上述几类材料的结构、组织与性能特点，为初步了解有关非金属材料的基础知识，打一点基础。
5.材料的机械性能及机械零件的失效与选材分析部
分：
是本书的第12章，主要介绍材料的常用机械性能指标，和机械零件的失效形式、原因与分析方法，以及选材的原则和典型零件的选材与工艺分析。
本教材按编者安排全书讲课共需36学时，实验4学时
这与我校实际教学计划相差较大，故在教学过程中只能对各章节进行适当删减和压缩。
为了尽虽保证课程体系的完整性，我们重点介绍1~8章内容，9~12章内容根据教学进度与时间，只作简单介绍。
3.学习目的与要求
1.了解和掌握所学工程材料方面的基本理论和基本知识。
2.了解和掌握各类工程材料的牌号、成分，组织与性能之间的相互关系及
其变化规律。
3.能正确选择常用工程材料，合理制订其生产工艺流程。
第一章金属的结构和结晶
几个基本概念和金属的特征
.金属材料
金属材料是指金属元素与金属元素，或金属元素与少H非金属元素所构成的，具有一般金属特性的材料，统称为金属材料。
金属材料按其所含元素数目的不同，可分为纯金属（由一个元素构成）和合金（由两个或两个以上元素构成）。
合金按其所含元素数目的不同，乂可分为二元合金、三元合金和多元合金。
大家知道物质按其形态不同，可分为固体、液体和气体。
而固体乂可分晶体和非晶体。
2.晶体
组成固态物质的最基本的质点（如原子、分子或离子）在三维空间中，作有规则的周期性重复排列，即以长程有序方式排列。
这样的物质称为晶体。
如：
金属，天然金刚石，结晶盐，水晶，冰等
3.非晶体：
组成固态物质的最基本的质点，在三维空间中无规则堆砌。
这样的物质称为非晶体。
玻璃，松香等。
晶体通常乂可分为金属晶体和非金属晶体，纯金属及合金都属于金属晶体，其原子间主要以金属键结合，而非金属晶体主要以离子键和共价键结合。
如：
食盐NaCl（离子键）
金刚石（共价键）都是非金属晶体。
4.金属键
金属键是金属原子之间的结合键，它是大虽金属原子结
合成固体时，彼此失去最外层子电子（过渡族元素也失去少数次外层电子），成为正离子，而失去的外层电子穿梭于正离子之间，成为公有化的自由电子云或电子气，而金属正离子与自由电子云之间的强烈静电吸引力（库仓引力），这种结合方式称为金属键。
见P2页图1-1。
5.金属特征
金属材料主要以金属键方式结合，从而使金属材料具有以下特征：
1.良好的导电、导热性：
自由电子定向运动（在电场作用下）导电、（在热场作用下）导热。
2.正的电阻温度系数：
即随温度升高，电阻增大，因为金属正离子随温度的升
高，振幅增大，阻碍自由电子的定向运动，从而使电阻升高
3.不透明，有光泽：
自由电子容易吸收可见光，使金属不透明。
自由电子吸收可见光后由低能轨道跳到高能轨道，当其从高能轨道跳回低能轨道时，将吸收的可见光能虽辐射出来，产生金属光泽
4.具有延展性：
金属键没有方向性和饱和性，所以当金属的两部分发生
相对位移时，其结合键不会被破坏，从而具有延展性。
晶体结构
不管是金属晶体还是非金属晶体，其晶体结构如何，与组成晶体的物质质点（可以是原子、分子或离子，也可以是原子群，分子群或离子群的中心）的具体排列方式和规律有关。
科技工作者一般是用晶体结构模型进行描述。
一.晶体结构模型
按晶体结构模型提出的先后，可将晶体结构模型分为球体模型、晶格模型和晶胞模型。
1.晶体的球体模型
就是把组成晶体的物质质点，看作为静止的刚性小球，
他们在三维空间周期性规则堆垛而成，见P3页图（a）。
该
模型虽然很直观，立体感强，但不利于
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