《工程材料与成型技术》学习包
目 录
课程的任务和学习方法………………………………………………………………2 1. 金属材料的性能……………………………………………………………1 习题 ………………………………………………………………………………2 2. 金属与合金的晶体结构与结晶……………………………………………3 习题 ………………………………………………………………………………5 3. 铁碳合金……………………………………………………………………6 习题 ………………………………………………………………………………7 4. 钢的热处理…………………………………………………………………8 习题 ………………………………………………………………………………10 5.常用工程材料………………………………………………………………11 习题 ………………………………………………………………………………13 6.铸造成形……………………………………………………………………14 习题 ………………………………………………………………………………15 7.锻压成形……………………………………………………………………16 习题 ………………………………………………………………………………17 8.焊接与胶结成形……………………………………………………………18 习题 ………………………………………………………………………………21 9.机械零件材料及毛坯的选择与质量检验…………………………………22 习题 ………………………………………………………………………………24 习题答案 …………………………………………………………………………36
课程的任务
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一、本课程的特点
1、本课程是一门有关机械零件制造方法及其用材的综合性技术基础课。
2、本课程实践性很强，学生应积极认真地参加生产实习和实践，才能更有效地掌握本门课程的知识，以便为后续专业课程的学习和今后生产实践打下较好的基础。
二、本课程的任务
1、了解常用工程材料的种类、性能及改性方法，初步掌握其应用范围和选择原则。 2、掌握主要毛坯成形方法的基本原理和工艺特点，具有选择毛坯及工艺分析的初步能力。
3、了解零件的结构工艺性。
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1 金属材料的性能
一、学习目标
1、清楚金属材料的性能包括哪些内容。
2、掌握金属材料的力学性能各项指标的概念，符号及表示方法，应用条件和范围。 3、了解金属材料的物理、化学性能及应用。 二、基本内容 1、金属材料的性能 1）使用性能
包括：力学性能、物理性能、化学性能。 2）工艺性能
包括：铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能。 2、载荷的概念
1）静载荷：大小不变或变动很慢的载荷。 2）冲击载荷：突然增加或消失的载荷。 3）疲劳载荷：周期性的动载荷。
3、金属材料的力学性能各项指标的概念 符号及表示方法 应用条件和范围1）强度
概念：金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。
符号表示：屈服强度σs——材料产生屈服时的最小应力。单位为Mpa。 抗拉强度σb——材料拉断前所承受的最大应力。单位为Mpa。 应用条件和范围：设计机械零件和选材的主要依据。 2）塑性
概念：金属材料在载荷作用下产生塑性变形而不断裂的能力。 符号表示：断后伸长率 δ——试样拉断后，标距长度的相对伸长率。 断面收缩率ψ——试样拉断后，试样截面积的相对收缩率。 应用条件和范围：材料进行压力加工时选材的主要依据。 3）硬度
概念：材料表面局部体积内抵抗另一物体压入时变形的能力。 符号表示：布氏硬度HB
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洛氏硬度HR
应用条件和范围：布氏硬度主要用于测量灰铸铁、有色金属以及经过退火、正火和调质的钢材等材料。HBS适于测量硬度值小于450的材料，HBW适于测量硬度值小于650的材料。洛氏硬度计可测定软的金属材料，也可测定硬的金属材料。HRA主要用于测量硬质合金、表面淬火钢；HRB主要用于测量软钢、退火钢、铜合金等；HRC主要用于测量一般淬火钢。
4）冲击韧度
概念：金属材料抵抗冲击载荷载荷作用而不破坏的能力。 符号表示：冲击吸收功Ak。 冲击韧度ak。
应用条件和范围：冲击韧度值一般只作为选材时的参考，不能作为计算依据。材料的多次冲击抗力主要取决于塑性；冲击能量大时，主要取决于强度。
5）疲劳强度
概念：金属材料在多次重复交变载荷作用下而不发生断裂的最大应力。 符号表示：疲劳强度δ-1
应用条件和范围：黑色金属循环周次10的7次方，有色金属和某些高强钢循环周次10的8次方。
三、本章重点
金属材料的力学性能各项指标的概念，符号及表示方法，应用条件和范围。 四、习题 一、填空题
1、金属的性能包括（ ）性能和( )性能。
2、材料的工艺性能包括（ ）、（ ）、( )、( )和（ ）。
3、填写下列力学性能指标的符号：屈服点（ ）、洛氏硬度A标尺（ ）、抗拉强度（ ）、断后伸长率( )。
二、判断题
1、塑性变形随载荷的去除而消失。（ ）
2、当布氏硬度试验条件相同时，压痕直径愈小，金属的硬度愈低。（ ） 三、选择题
1、做疲劳实验时，试样承受的载荷是（ ）
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A 静载荷 B 冲击载荷 C 循环载荷 2、金属的( )愈好，则其锻造性能愈好。
A 强度 B 塑性 C 硬度 四、名词解释
强度 硬度 塑性 冲击韧性 疲劳强度 五、简答题
1、为什么疲劳断裂对机械零件危害最大？如何提高零件的疲劳强度？
2 金属与合金的晶体结构与结晶
一、学习目标
1、了解晶格、晶胞、实际金属的多晶体结构、结晶等概念。
2、掌握金属晶体的三种常见晶格类型：面心立方、体心立方和密排六方晶格。3、掌握实际金属点、线、面缺陷与金属力学性能的关系。
4、掌握纯金属结晶过程，过冷度与晶粒大小对力学性能的影响，细化晶粒的措 施。
5、掌握合金的基本概念，了解固溶体和金属间化合物的概念。 6、了解二元合金相图的建立，了解合金结晶的过程。 二、基本内容
1、金属的晶体结构的基本知识 1）晶格、晶胞的概念：
晶格：用来描述原子在晶体中排列形式的假想的空间格架。 晶胞：晶格中能代表晶体结构特征的最小组成几何单元。
2）金属晶体结构常见的三种晶格类型：体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格。
3）金属的实际晶体结构：实际金属的晶体结构是多晶体结构；实际金属的晶体结构内部存在晶体缺陷。晶体缺陷包括：点缺陷、线缺陷、面缺陷。点缺陷即空位、间隙原子和置换原子；线缺陷即位错；面缺陷即晶界和亚晶界。晶体缺陷会使金属内部晶格发生晶格畸变，产生内应力；金属的性能发生变化，强度、硬度增加。晶
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