《机械工程材料学习计划》.docx

1、机械工程材料学习计划机械工程材料学习计划篇一：机械工程材料学习资料判断正误用布氏硕度测虽硕度时，压头为硕质合金钢球，用符号HBWg示真球墨铸铁的性能和铸钢件基本相同。答案关键：真可锻铸铁是可以进行锻造的。答案关键：假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。答案关键：假临界冷却速度是指过冷奥氏体向珠光体转变的最慢的冷却速度答案关键：假过共析钢结晶的过程是： L L+A A-A+Fe3CH -P+Fe3Cn答案关键：真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。 答案关键：假GCr15是的合金轴承钢答案关键：真弹簧经淬火和

2、中温回火后的组织是回火索氏体答案关键：假优质碳素结构钢的牌号用两位数字来表示，如 45钢,该数字表示钢的含碳H的万分数答案关键：真钢中的含磷虽增加，其钢的热脆性增加。答案关键：假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答案关键：真晶体从液体状态转变为固体状态的过程称为结晶。答案关键：假铁素体是碳溶解在以-Fe中所形成的置换固溶体答案关键：假把在实际晶体中出现的位错的缺陷叫做面缺陷。答案关键：假单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性。答案关键：真高温下进行的塑性变形加工称为热加工答案关键：假在共晶相图中，流动性最好的合金是共晶合金。答案关键：真完全退火主要用于

3、亚共析钢答案关键：真钢淬火后必须回火答案关键：真1.()单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性。2.()物质从液体状态转变为固体状态的过程称为结 晶。3.()过共析钢结晶的过程是： L- L+A A A+Fe3Cn -P+ Fe3C n4.()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

4、.()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 HRC54 58,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

5、：1 ）什么是正火工艺？退火的目？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。2） 45钢正火时的加热温度？获得的组织是什么？加热到Ac3 + 50 C，获得S3） 什么是调质？调质的目？ 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。M5） 低温回火的温度范围？目的是什么？150250 C .消除表面淬火热应力，稳定组织。6） 轴颈表面和心部的最终组织是什么？表面阱A心部S回汽车齿轮受力大，冲击频繁，常选用 20CrMnT

6、i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磨加工指出：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？参考简短答案：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。58-62HRC2） 淬透和为淬透时，齿轮心部组织是什么？淬透时，心部组织为低碳回火马氏体，为淬透时为 F+S3） 齿轮具有哪些优异性能？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

7、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。参考简短答案： 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。参考简短答案： 预备热处理：球化退火（粒状珠光体）或正火处理（

8、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.过冷度答案关键：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：答案关键：变质处理就是向金属液体

9、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：答案关键：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：答案关键：“使钢中碳化物球化而进行的退火工艺。将 钢加热到Ac1以上2030C

10、,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：答案关键：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

11、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大项1, 题目11.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

12、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

13、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

14、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、

15、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

16、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。金属材料及热处理，史美堂主编，上海科学技术 出版社，20XX年。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

17、讲义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

18、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

19、、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

20、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

21、， 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14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，

22、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68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58章更是全书重点4.非金属材料部分：是本书的911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

23、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18章内容，912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

24、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

25、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。如：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

26、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