山東大學(xué)工程材料

1、工程塑料1常見金屬的晶格類型有體心立方、面心立方和密排立方體心立方、面心立方和密排立方三種類型。2加工硬化是指隨著塑性變形的增加，金屬的強度強度、硬度硬度上升而塑性塑性。韌性韌性下降的現(xiàn)象。3碳鋼是含碳量0.02至2.14范圍內(nèi)的鐵碳合金，而生鐵是含碳大于2.14的鐵碳合金。4含碳量在0.77%時的鐵碳合金在727℃以上時是奧氏體奧氏體組織，為面心立方晶格，面心立方晶格，晶格；727℃以下時是珠光體珠光體組織，其中鐵素體為體心立方晶格體

2、心立方晶格晶格5熱處理是指將固態(tài)金屬以一定的升溫速度加熱到既定溫度，保溫一定時間，再以一定的降溫速度冷卻將固態(tài)金屬以一定的升溫速度加熱到既定溫度，保溫一定時間，再以一定的降溫速度冷卻的工藝方的工藝方法。法。其目的：通過改變鋼的組織結(jié)構(gòu)而改善金屬零件的使用性能和工藝性能。其目的：通過改變鋼的組織結(jié)構(gòu)而改善金屬零件的使用性能和工藝性能。6工程材料按屬性組成特點可分為金屬材料、無機非金屬材料（或陶瓷）金屬材料、無機非金屬材料（或陶瓷）、高分子

3、材料和復(fù)合材料、高分子材料和復(fù)合材料7鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼錠的缺陷有、、和等缺陷。縮孔、疏松、偏析、氣泡等縮孔、疏松、偏析、氣泡等8合金鋼按鋼的合金元素含量分為、和低合金鋼、中合金鋼和高合金鋼低合金鋼、中合金鋼和高合金鋼9σ0.2（RP0.2）指的是規(guī)定殘余延伸應(yīng)力（或名義屈服極限）規(guī)定殘余延伸應(yīng)力（或名義屈服極限），是指產(chǎn)生，是指產(chǎn)生0.2%殘余伸長的屈服強度殘余伸長的屈服強度。10材料的常溫強度指標(biāo)包括抗拉強度、屈服強度和彈性極限，抗拉強

4、度、屈服強度和彈性極限，而塑性指標(biāo)包括延伸率和斷面收縮率延伸率和斷面收縮率1按照溶質(zhì)原子在溶劑中的位置不同，固溶體分為間隙固溶體和置換固溶體間隙固溶體和置換固溶體。2工程材料中金屬材料主要是金屬鍵結(jié)合，陶瓷材料主要是離子鍵、共價鍵、離子鍵、共價鍵、結(jié)合，高分子材料主要是共價鍵、范德華鍵（或分子鍵共價鍵、范德華鍵（或分子鍵結(jié)合。3晶體中的點缺陷有間隙原子、空穴、間隙原子、空穴、，而線缺陷則有刃型位錯、螺旋位錯刃型位錯、螺旋位錯4區(qū)分冷熱加

5、工的條件是，熱加工可以減少金屬件的、、、等缺陷，因而可以明顯提高金屬的力學(xué)性能。再結(jié)晶溫度，疏松、氣孔、裂紋（或者偏析、改善雜質(zhì)分布再結(jié)晶溫度，疏松、氣孔、裂紋（或者偏析、改善雜質(zhì)分布5碳鋼指含碳量0.02~2.14（或（或2.11）%的鐵碳合金，鑄鐵的含碳量2%，其碳是以石墨石墨形式存在6退火的目的是，淬火的目的是，而回火的目的是和。獲得完全重結(jié)晶、細化晶粒、充分?jǐn)U散、獲得完全重結(jié)晶、細化晶粒、充分?jǐn)U散、降低硬度、消除殘余應(yīng)力等（至少

6、三項以上）降低硬度、消除殘余應(yīng)力等（至少三項以上）；獲得馬氏體組織，提高材料強度和硬度；消除內(nèi)應(yīng)力、改善組；獲得馬氏體組織，提高材料強度和硬度；消除內(nèi)應(yīng)力、改善組織7強碳化物形成元素(如Cr)碳化物的擴散，是奧氏體區(qū)的元素，在熱強鋼中能有效地碳化物的分解，在較高溫度下保持鋼的強度。阻礙、縮小；珠光體、防止阻礙、縮小；珠光體、防止8按組織結(jié)構(gòu)分，耐蝕高合金鋼分為：、、和。鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、馬氏體不鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、馬氏

7、體不銹鋼、雙相不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼（至少四項）銹鋼、雙相不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼（至少四項）9工程材料的主要失效形式有：變形失效、斷裂失效、表面損傷失效、失穩(wěn)失效變形失效、斷裂失效、表面損傷失效、失穩(wěn)失效。10按晶體結(jié)構(gòu)分類，鈦合金可以分為、和三類。α型鈦合金、β型鈦合金和αα型鈦合金、β型鈦合金和αβ型鈦合金β型鈦合金1屈服強度指的是材料的在外力作用下開始產(chǎn)生屈服時單位面積所能承受的最大拉伸力在外力作用下開始產(chǎn)生屈服時單位面積所能承受

8、的最大拉伸力2晶體結(jié)構(gòu)主要分為7個晶系和14種晶格。3工程材料按使用功能可分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩類。4常溫下，鋼與鑄鐵的晶粒越細，其機械性能越好，在結(jié)晶過程中若加快冷卻速度可達到晶粒細化細化的目的。5下列鑄鐵中石墨的存在狀態(tài)及獲取方法是：孕育鑄鐵、；球墨鑄鐵、；可鍛鑄鐵、。細小的片狀，孕育處理；球狀，球化處理；團絮狀，長時間的退火細小的片狀，孕育處理；球狀，球化處理；團絮狀，長時間的退火6寫出下列力學(xué)指標(biāo)的符號：抗拉

9、強度；布氏硬度；斷裂韌性。1bcHBK?7鋼的室溫組織有鐵素體，珠光體，滲碳體鐵素體，珠光體，滲碳體。8平衡狀態(tài)下，含碳量為0.60%的鐵碳合金由液態(tài)冷至室溫的組織轉(zhuǎn)變過程為：液態(tài)、液體液體奧氏體，奧氏體，奧氏體奧氏體，奧氏體，奧氏體鐵素體，鐵素體鐵素體，鐵素體珠光體珠光體。9晶核形成有和兩種方式。均質(zhì)形核和異質(zhì)形核均質(zhì)形核和異質(zhì)形核10共析鋼的室溫組織是，它是和的機械混合物。珠光體，鐵素體和滲碳體珠光體，鐵素體和滲碳體二、判斷題二、判

10、斷題1Q235A是球墨鑄鐵。（）2制作彈簧的最終熱處理工序為調(diào)質(zhì)處理。（）3玻璃鋼是一種樹脂基復(fù)合材料。（）聚合物，由于這種聚合物共混物的結(jié)構(gòu)和性能特征很像金屬合金，所以稱為高分子合金。聚合物，由于這種聚合物共混物的結(jié)構(gòu)和性能特征很像金屬合金，所以稱為高分子合金。四、問答題四、問答題1什么是材料的韌性斷裂和脆性斷裂？其原因和典型特點是什么？答：答：韌性斷裂是材料在斷裂之前產(chǎn)生顯著的宏觀塑性變形的斷裂。往往是因材料受到較大的載荷或過載所引

11、起。韌性斷裂是材料在斷裂之前產(chǎn)生顯著的宏觀塑性變形的斷裂。往往是因材料受到較大的載荷或過載所引起。斷裂前塑性變形明顯，一般容易引起人們的注意，同時外載荷所提供的能量大多被材料的塑性變形所消耗，不斷裂前塑性變形明顯，一般容易引起人們的注意，同時外載荷所提供的能量大多被材料的塑性變形所消耗，不會造成嚴(yán)重事故。會造成嚴(yán)重事故。脆性斷裂是材料在斷裂前沒有發(fā)生或很少發(fā)生宏觀可見的塑性變形的斷裂。產(chǎn)生脆性斷裂的原因脆性斷裂是材料在斷裂前沒有發(fā)生或很

12、少發(fā)生宏觀可見的塑性變形的斷裂。產(chǎn)生脆性斷裂的原因a應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài)與應(yīng)力集中源（缺口效應(yīng)）與應(yīng)力集中源（缺口效應(yīng)）；b低溫脆性，低溫是很多脆斷事故發(fā)生的條件。工程上大量使用的碳素鋼、低合金低溫脆性，低溫是很多脆斷事故發(fā)生的條件。工程上大量使用的碳素鋼、低合金鋼及高合金鋼，都有低溫脆性，其他原因還有焊接質(zhì)量、介質(zhì)特性、尺寸效應(yīng)等。脆性斷裂是一個快速斷裂過鋼及高合金鋼，都有低溫脆性，其他原因還有焊接質(zhì)量、介質(zhì)特性、尺寸效應(yīng)等。脆性斷裂是一

13、個快速斷裂過程，往往造成災(zāi)難性結(jié)果。程，往往造成災(zāi)難性結(jié)果。2金屬產(chǎn)生加工硬化的原因是什么？加工硬化對生產(chǎn)有何利與弊？有何辦法來消除不利的影響？答：金屬產(chǎn)生加工硬化的原因主要是在冷塑性變形過程中，隨著變形的增加，晶粒逐漸被拉長，直至破碎，這樣答：金屬產(chǎn)生加工硬化的原因主要是在冷塑性變形過程中，隨著變形的增加，晶粒逐漸被拉長，直至破碎，這樣使各晶粒都破碎成細碎的亞晶粒，變形愈大，晶粒破碎的程度愈大，這使位錯密度顯著增加；同時細碎的亞晶使各

14、晶粒都破碎成細碎的亞晶粒，變形愈大，晶粒破碎的程度愈大，這使位錯密度顯著增加；同時細碎的亞晶粒也隨著晶粒的拉長而被拉長。因此，隨著變形量的增加，由于晶粒破碎和位錯密度的增加，金屬的塑性變形粒也隨著晶粒的拉長而被拉長。因此，隨著變形量的增加，由于晶粒破碎和位錯密度的增加，金屬的塑性變形抗力將迅速增大，即強度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降產(chǎn)生所謂“加工硬化”現(xiàn)象?？沽⒀杆僭龃?，即強度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降產(chǎn)生所謂“加工硬化”現(xiàn)

15、象。有利的方面：加工硬化是強化金屬的重要方法之一，可使金屬的變形均勻。有利的方面：加工硬化是強化金屬的重要方法之一，可使金屬的變形均勻。不利的方面：加工硬化給金屬的進一步塑性變形帶來困難。不利的方面：加工硬化給金屬的進一步塑性變形帶來困難?？梢杂迷俳Y(jié)晶退火處理來消除加工硬化的不利影響?？梢杂迷俳Y(jié)晶退火處理來消除加工硬化的不利影響。3何謂正火？其目的有哪些？答：答：正火是將鋼加熱到正火是將鋼加熱到AC3(或Accm)以上以上3050℃，保

16、溫適當(dāng)?shù)臅r間后，在空氣中冷卻的熱處理工藝。，保溫適當(dāng)?shù)臅r間后，在空氣中冷卻的熱處理工藝。正火處理的目的有：正火處理的目的有：（1）作為預(yù)備熱處理，使組織粗大的鑄件和鍛件達到組織均勻、細化，為淬火和調(diào)質(zhì)作準(zhǔn)備；）作為預(yù)備熱處理，使組織粗大的鑄件和鍛件達到組織均勻、細化，為淬火和調(diào)質(zhì)作準(zhǔn)備；（2）作為最終熱處理，提高鋼的強度、韌性和硬度，對于力學(xué)性能要求不高的普通結(jié)構(gòu)鋼件，可在正火狀態(tài)）作為最終熱處理，提高鋼的強度、韌性和硬度，對于力學(xué)性能

17、要求不高的普通結(jié)構(gòu)鋼件，可在正火狀態(tài)下使用。下使用。（3）低碳鋼退火后塑性和韌性太高，切削時難斷屑，光潔度不高。正火可以獲得適當(dāng)硬度，改善低碳鋼和低）低碳鋼退火后塑性和韌性太高，切削時難斷屑，光潔度不高。正火可以獲得適當(dāng)硬度，改善低碳鋼和低合金鋼的切削性能。合金鋼的切削性能。4金屬結(jié)晶時，液體的冷卻速度如何影響固體金屬的強度？進行細晶強化的措施有哪些？答：一般來說，同一成分的金屬，晶粒越細，其強度、硬度越高，而且塑性和韌性也越好。答：一

18、般來說，同一成分的金屬，晶粒越細，其強度、硬度越高，而且塑性和韌性也越好。金屬結(jié)晶時冷卻速度愈快，實際的結(jié)晶溫度就愈低，過冷度愈大。由金屬的凝固理論，隨著過冷度的增大，金屬結(jié)晶時冷卻速度愈快，實際的結(jié)晶溫度就愈低，過冷度愈大。由金屬的凝固理論，隨著過冷度的增大，形核率將增大，晶粒變細。形核率將增大，晶粒變細。進行細晶強化的措施主要有：（進行細晶強化的措施主要有：（1）提高冷卻速度，增大過冷度；（）提高冷卻速度，增大過冷度；（2）變質(zhì)處理

19、；（）變質(zhì)處理；（3）振動結(jié)晶。）振動結(jié)晶。四、問答題四、問答題1何謂同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變？給出鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變過程答：同一金屬元素在固態(tài)下由于溫度的改變而發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)類型變化的現(xiàn)象稱為金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。答：同一金屬元素在固態(tài)下由于溫度的改變而發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)類型變化的現(xiàn)象稱為金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。純鐵在純鐵在1538℃進行結(jié)晶，得到具有體心立方晶體結(jié)構(gòu)℃進行結(jié)晶，得到具有體心立方晶體結(jié)構(gòu)δFe。在。在1394℃時發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，由體心立方晶體℃

20、時發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，由體心立方晶體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的δFe轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎骄w結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎骄w結(jié)構(gòu)的γFe。溫度進一步降低到。溫度進一步降低到9l2℃時，面心立方晶體結(jié)構(gòu)的℃時，面心立方晶體結(jié)構(gòu)的γFe又轉(zhuǎn)變?yōu)橛洲D(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方晶體結(jié)構(gòu)的體心立方晶體結(jié)構(gòu)的αFe，9l2℃以下不再發(fā)生轉(zhuǎn)變?！嬉韵虏辉侔l(fā)生轉(zhuǎn)變。2分析并舉例（比如軸類）說明如何選擇零部件用鋼。答：以軸類零件為例進行選材。答：以軸類零件為例進行選材。首先進行工況分析。軸類零件支

21、持機器中回轉(zhuǎn)件并傳遞運動和動力，可能承受扭轉(zhuǎn)、拉伸、彎曲、壓縮及復(fù)首先進行工況分析。軸類零件支持機器中回轉(zhuǎn)件并傳遞運動和動力，可能承受扭轉(zhuǎn)、拉伸、彎曲、壓縮及復(fù)合載荷等各種類型載荷；軸頸、支承等部位承受局部載荷；連接動密封部位有摩擦磨損，軸會受到一定程度的過合載荷等各種類型載荷；軸頸、支承等部位承受局部載荷；連接動密封部位有摩擦磨損，軸會受到一定程度的過載或沖擊載荷作用。載或沖擊載荷作用。然后分析軸類零件的失效形式。疲勞斷裂是最常見類型

22、，疲勞裂紋萌生于局部應(yīng)力最高部位，其次過度磨損可然后分析軸類零件的失效形式。疲勞斷裂是最常見類型，疲勞裂紋萌生于局部應(yīng)力最高部位，其次過度磨損可能會發(fā)生于軸相對運動的表面，此外過量彎曲，扭轉(zhuǎn)變形，振動或腐蝕失效。能會發(fā)生于軸相對運動的表面，此外過量彎曲，扭轉(zhuǎn)變形，振動或腐蝕失效。由以上分析得出對材料性能的要求，①具有高的強度、足夠的剛度及良好的韌性，以防止斷裂及過量變形；②由以上分析得出對材料性能的要求，①具有高的強度、足夠的剛度及良好