机械工程材料基本知识

机械工程材料复习第一部分 基本知识一、概述⒈目的掌握常用工程材料的种类、成分、组织、性能和改性方法的基本知识（性能和改性方法是重点）。

具备根据零件的服役条件合理选择和使用材料；具备正确制定热处理工艺方法和妥善安排工艺路线的能力。

⒉复习方法以“材料的化学成分→加工工艺→组织、结构→性能→应用” 之间的关系为主线，掌握材料性能和改性的方法，指导复习。

二、材料结构与性能： ⒈材料的性能：①使用性能：机械性能（刚度、弹性、强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性）； ②工艺性能：热处理性能、铸造性能、锻造性能、机械加工性能等。

⒉材料的晶体结构的性能：纯金属、实际金属、合金的结构（第二章）；纯金属：体心立方（e F -α）、面心立方（e F -γ），各向异性、强度、硬度低；塑性、韧性高 实际金属：晶体缺陷（点：间隙、空位、置换；线：位错；面：晶界、压晶界）→各向同性；强度、硬度增高；塑性、韧性降低。

合金：多组元、固溶体与化合物。

力学性能优于纯金属。

单相合金组织：合金在固态下由一个固相组成；纯铁由单相铁素体组成。

多相合金组织：由两个以上固相组成的合金。

多相合金组织性能：较单相组织合金有更高的综合机械性能，工程实际中多采用多相组织的合金。

⒊材料的组织结构与性能⑴。

结晶组织与性能：F、P、A、Fe3C、Ld；1）平衡结晶组织平衡组织：在平衡凝固下，通过液体内部的扩散、固体内部的扩散以及液固二相之间的扩散使使各个晶粒内部的成分均匀，并一直保留到室温。

2）成分、组织对性能的影响①硬度(HBS)：随C ﹪↑,硬度呈直线增加， HBS 值主要取决于组成相C F e3的相对量。

②抗拉强度(b σ)：C ﹪＜0.9%范围内，先增加，C ﹪＞0.9～1.0％后，b σ值显著下降。

③钢的塑性(δϕ)、韧性(k a )：随着C ﹪↑,呈非直线形下降。

3）硬而脆的化合物对性能的影响：第二相强化：硬而脆的化合物，若化合物呈网状分布：则使强度、塑性下降；若化合物呈球状、粒状（球墨铸铁）：降低应力集中程度及对固溶体基体的割裂作用，使韧性及切削加工性提高；呈弥散分布于基体上：则阻碍位错的移动及阻碍晶粒加热时的长大，使强度、硬度增加，而塑性、韧性仅略有下降或不降即弥散强化；呈层片状分布于基体上：则使强度、硬度提高，而塑性、韧性有所下降。

《机械工程材料》基础篇一：填空1. 绝大多数金属具有体心立方、面心立方、和密排立方三种类型，α－Fe是体心立方类型，其实际原子数为 2 。

2．晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、和面缺陷。

3．固溶体按溶质原子在晶格位置分为置换固溶体、间隙固溶体。

4．铸造时常选用接近共晶成分（接近共晶成分、单相固溶体）的合金。

5．金属的塑性变形对金属的组织与性能的影响晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性、晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化、织构现象的产生。

6．金属磨损的方式有粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损。

7.金属铸件否（能、否）通过再结晶退火来细化晶粒。

8．疲劳断裂的特点有应力低于抗拉极限也会脆断、断口呈粗糙带和光滑带、塑性很好的材料也会脆断。

9．钢中含硫量过高的最大危害是造成热脆。

10．珠光体类型的组织有粗珠光体、索氏体、屈氏体。

11．正火和退火的主要区别是退火获得平衡组织；正火获得珠光体组织。

12. 淬火发生变形和开裂的原因是淬火后造成很大的热应力和组织应力。

13. 甲、乙两厂生产同一批零件，材料均选用45钢，甲厂采用正火，乙厂采用调质，都达到硬度要求。

甲、乙两厂产品的组织各是铁素体＋珠光体、回火索氏体。

14．40Cr，GCr15，20CrMo，60Si2Mn中适合制造轴类零件的钢为 40Cr 。

15．常见的普通热处理有退火、正火、淬火、回火。

16．用T12钢制造车刀，在切削加工前进行的预备热处理为正火、球化退火。

17．量具钢加工工艺中，在切削加工之后淬火处理之前可能的热处理工序为调质（退火、调质、回火）。

18．耐磨钢的耐磨原理是加工硬化。

19．灰口铸铁铸件薄壁处出现白口组织，造成切削加工困难采取的热处理措施为高温退火。

20、材料选择的三原则一般原则，工艺性原则，经济性原则。

21．纯铁的多晶型转变是α-Fe→γ-Fe→δ-Fe 。

22．面心立方晶胞中实际原子数为 4 。

23．在立方晶格中，如果晶面指数和晶向指数的数值相同时，那么该晶面与晶向间存在着晶面与晶向相互垂直关系。

在此输入书名第×章第3章机械工程材料基本知识机械工程材料基本知识3.1　金属材料的力学性能3.2　钢3.3　铸钢3.4　钢的热处理3.5　铸铁3.6　非铁金属3.7　工程塑料3.8　机械工程材料的选用们日常生活很多用品图3-1自行车所示的运动自行车，齿盘、飞轮和链条、辐条制造，车把、车架和车圈是用铝合制造，车的轮胎用的是非金属材料--橡胶，车座的上非金属材料—工程塑料。

在机械工程上常用的材料有：钢铁材料，非铁金属(如铜、铝及其合金)及非金属材料(如塑料、橡胶等)。

各种材料的性能均有差异，尤其是钢铁材料通过热处理后，其性能变化更大。

实践证明，材料的性能差异主要与它们的化学成分、内部组织结构、工作温度及热处理工艺等有关。

因此，为了进行零部件的设计、制造、维修等，必须掌握和了解工程材料的分类、牌号、成分、性能特点、应用范围及热处理等有关基本知识。

由于目前机械工程材料中应用最广泛的是钢铁材料，故本章重点介绍钢铁材料的基本知识，同时简介非铁金属和非金属材料的基本知识。

金属材料的力学性能金属材料的力学性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的性能。

力学性能主要有强度、塑性、硬度、韧性等。

1.强度金属材料在静载荷作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力称为强度。

2.塑性金属材料在断裂前产生永久变形的能力称为塑性。

3. 硬度材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度。

工程上最常用的有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。

4.冲击韧度金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力，称为冲击韧度。

钢钢和铸铁是机械工业中广泛应用的金属材料，它们是以铁和碳两种元素为基本组元的复杂合金，统称为铁碳合金。

钢是以铁为主要元素，含碳量一般在2.11％以下，并含有其他元素的材料。

铸铁是碳含量大于2.11％的铁碳合金。

含碳量2.11％通常是钢和铸铁的分界线。

根据钢中所含各种合金元素规定含量界限值，将钢分为非合金钢、低合金钢和合金钢三大类。

机械工程材料及热处理问题常见知识1、碳钢的分类？答：1)按钢的含碳量分类：低碳钢≦0.25%C中碳钢0.30-0.55%C高碳钢≥0.60%C 2) 按钢的质量分类：普通碳素钢：S、P 含量分别≦0.055%和0.045%；油质碳素钢：S、P 含量均应≦0.040%；高级油质碳素钢：S、P 含量分别≦0.030%和0.035%；3)按通途分类：碳素结构钢：主要用于制造各种工程结构和机器零件。

一般属于低碳钢和中碳钢。

碳素工具钢：主要用于制造各种刀具、量具、模具。

一般属于高碳钢。

2、优质碳素结构钢的表示方法？答：1)正常含锰量的优质碳素结构钢：对于含碳量小于0.25%的碳素结构钢，含锰量为0.35-0.65%；而对于含碳量大于0.25%的碳素结构钢，含锰量为0.5-0.8%，这类钢的平均含碳量用两位数字表示，以0.01%为单位。

如钢号20，表示平均含碳量为0.20%。

2)较高含锰量的优质碳素结构钢：对于含碳量为0.15-0.60%的碳素结构钢，锰含量为0.7-1.0%；含碳量大于0.60%的碳素结构钢，锰含量为0.9-1.2%。

这类钢的表示方法是在含碳量的两位数字后面副以汉字锰或化学符合“Mn”。

例如20Mn表示平均含碳量为0.2%，含锰量为0.7-1.0%。

3、什么是钢的热处理？答：所谓钢的热处理就是通过加热、保温、冷却的操作方法，使钢的组织结构发生变化，以获得所需性能的一种加工工艺。

钢的热处理最基本类型为：1)普通热处理。

包括退火、正火、淬火和回火。

2)表面热处理。

包括表面淬火（火焰加热、感应加热（高频、中频、工频））和化学热处理（渗碳、氮化、碳氮共渗及其他）。

4、简述正火与退火的区别？答：1）正火冷却速度比退火稍快，正火后的组织比退火细，硬度和强度有所提高。

2）正火用于亚共析钢和共析钢时，可作为预先热处理，使材料获得合适的硬度，便于切削加工；用于过共析钢时，可抑制或消除二次渗碳体的形成，以便其球体化。

机械工程师必背知识点总结1. 材料力学1.1 应力在材料力学中，应力是指单位面积受到的力的大小。

常见的应力有拉应力、压应力、剪应力等。

材料在受到外力作用时，会产生应力，了解材料在不同应力下的性能是机械工程师必备的知识。

1.2 应变应变是材料在受到应力作用时产生的变形程度。

不同的应力会导致材料产生不同的应变，这对于设计和选择合适的材料至关重要。

1.3 杨氏模量杨氏模量是材料的一项重要参数，它描述了材料在受到拉伸或压缩时的弹性性能。

不同的材料具有不同的杨氏模量，工程师需要了解各种材料的杨氏模量，以确保设计的合理性。

1.4 弹性极限材料在受到应力作用时会发生弹性变形，当达到一定应力时，材料会产生塑性变形，这个应力值被称为弹性极限。

了解材料的弹性极限可以帮助工程师评估材料的使用范围和安全系数。

1.5 疲劳在实际工程中，材料会受到交变应力的作用，这会导致疲劳破坏。

了解材料的疲劳性能可以帮助工程师设计出更加耐用的机械结构。

2. 制图基础2.1 线条符号机械工程师需要掌握各种线条符号的含义，例如实线、虚线、粗实线、细实线等，这些线条符号在图纸上代表不同的物体和结构，工程师应当清楚其含义。

2.2 尺寸标注图纸上的尺寸标注是非常重要的，它决定了设计的准确性和可行性。

工程师需要灵活运用各种尺寸标注方法，结合实际情况进行合理标注。

2.3 图纸投影机械工程师需要掌握正投影和等轴投影的简单原理和应用，以确保绘制出的图纸符合实际的尺寸和形状。

2.4 公差在机械制图中，尺寸的精度和公差是非常重要的。

工程师需要了解各种公差的表示和计算方法，保证制图的准确性。

3. 机械设计原理3.1 受力分析在机械设计中，受力分析是至关重要的一环。

工程师需要了解不同零件在受到外力作用时的受力情况，以确保设计的可靠性和稳定性。

3.2 传动原理机械传动是指利用各种传动装置将动力从一个部件传递到另一个部件的过程。

工程师需要了解各种传动装置的原理和工作方式，以确定最合适的传动方式。

工程材料及机械制造基础工程材料及机械制造基础是机械制造领域的核心知识，它包括了工程材料的基础知识以及机械制造方面的相关技术。

工程材料的选择和机械制造的工艺直接影响着机械产品的质量和性能。

因此，掌握工程材料及机械制造基础知识对于机械相关专业的学生来说至关重要。

本文将介绍工程材料及机械制造基础的一些重要知识点，供读者参考和学习。

一、工程材料工程材料是指在机械制造、建筑、化工、航空航天等工程领域中使用的材料。

工程材料的种类很多，涵盖了金属材料、非金属材料和复合材料等多种类型。

其中，金属材料是最常用的一种工程材料，由于其在强度、重量比等方面的优势，在机械制造行业中被广泛应用。

1. 金属材料金属材料是机械制造中最基础、最重要的材料之一。

金属材料的强度、耐磨性、耐腐蚀性等性能决定了机械产品的使用寿命和性能。

常用的金属材料有铁、钢、铜、铝、锌、镁、钛等。

其中，铁和钢是最常用的材料，它们在制造汽车、火车、船舶、建筑等方面有着广泛的应用。

2. 非金属材料非金属材料是指不包含金属元素的材料，如陶瓷、玻璃、橡胶、塑料等。

这些材料常被用于制造密封件、冷却系统、耐高温、耐低温、耐腐蚀等零部件。

非金属材料通常具有轻便、耐磨、耐腐蚀等特点。

3. 复合材料复合材料是由两种或两种以上材料组合而成的材料，具有单一材料所不具备的性能。

复合材料常用于制造高强度、高硬度、高温耐性、耐腐蚀、轻便等零部件。

常见的复合材料有碳纤维复合材料和玻璃纤维复合材料等。

二、机械制造机械制造是制造机器和设备的生产过程，它包括了机械零部件的加工技术、机械产品的设计和制造等方面。

机械制造在现代工业中发挥着至关重要的作用。

下面将介绍机械制造中的一些常见工艺和技术。

1. 压力加工压力加工是指通过施加力量使材料发生形变和变形的加工过程，包括了锻造、拉伸、挤压、压缩等多种工艺。

压力加工能够提高材料的韧性和强度，契合精度提高，可用于制造齿轮、轴等机械零部件。

2. 切削加工切削加工是指通过旋转或移动刀具来削除工件材料的加工工艺。

机械工程材料知识点第一韋金属材料的力学性能及其测定金属材料的力学性能是指材料在外加栽荷作用下所表现出来的性能.任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到冬种形式外力的作用。

如起重机上的钢索， 受到悬e 物拉力的作用；柴油机上的连杆，崔传递动力时，不仅受到拉力的作用，而且还受 到冲击力的作用；轴类零伴要受到夸矩、扭力的作用等等。

这就要求金属材料必须具有一种 承受机械栽荷而不超过许可变形或不破坏的能力。

这种能力就是材料的力学性能。

栽荷分为錚栽荷（力的大小方向不变或变化很慢）和交变栽荷（力的大小方向周期性变化） 金属表现来的诸如我脑圧度、侵度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡童金属材料材料在 外力作用下表现出力学性能的指标。

i.i 強度强度是指金属材料在静载荷作用下抵亢变形和斯裂的能力。

孫度指标一般用单位血积所承受的栽荷即力表示，符号为6 单位为MPa 0工程中常用的孫度指标有（1）弾性极限（公（2）屈服点（公式：（J s = 匸对于高碳钢、 力0屈服茂度是指金雋材料在外力作用下，产生屈服现象时的应1.1拉伸的线图力，或开始出现塑性变形时的最低应力值，用os 表示。

抗拉强度是指金属材料在拉力的作用下，被拉断萌所能承受的我大应力值，用ob 表示。

对于大多數机械.零件，工作时不允许产生笔性变形， 所以屈服賤度是零件强度设计的依据；对于因断裂而失效的零件，而用抗拉強度作为其强度 设计的依据。

1.2塑性塑性是指材料在斯裂前产生永久变形的能力.工殺中常用的卷性指标有断后伸长辜（公式：6 = 牛100%）和斷面收缩率（公式:屮二竺也 x 100%。

仲长率指试样拉斷后的仲长童与原来长度之比的百分率，用符号 力o 5農示。

断由收缩率指试样拉断后，断対缩小的面积与原来截面积之比，用y 表示。

伸长率和断知收缩率越大，其塑性越好；反之，塑性越差。

良好的塑性是金属材料进行压力 加工的必要条件，也是保证机械零件工作安全，不发生突然脆断的必要条件。

机械工程基础知识点汇总一、工程力学基础。

1. 静力学基本概念。

- 力：物体间的相互机械作用，使物体的运动状态发生改变（外效应）或使物体发生变形（内效应）。

力的三要素为大小、方向和作用点。

- 刚体：在力的作用下，大小和形状都不变的物体。

这是静力学研究的理想化模型。

- 平衡：物体相对于惯性参考系（如地球）保持静止或作匀速直线运动的状态。

2. 静力学公理。

- 二力平衡公理：作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等、方向相反且作用在同一直线上。

- 加减平衡力系公理：在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。

- 力的平行四边形公理：作用于物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力，合力的大小和方向由这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。

- 作用力与反作用力公理：两物体间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反、沿同一条直线，且分别作用在这两个物体上。

3. 受力分析与受力图。

- 约束：对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体。

常见约束类型有柔索约束（只能承受拉力，约束反力沿柔索背离被约束物体）、光滑面约束（约束反力垂直于接触面指向被约束物体）、铰链约束（分为固定铰链和活动铰链，固定铰链约束反力方向一般未知，用两个正交分力表示；活动铰链约束反力垂直于支承面）等。

- 受力图：将研究对象从与其相联系的周围物体中分离出来，画出它所受的全部主动力和约束反力的简图。

4. 平面力系的合成与平衡。

- 平面汇交力系：合成方法有几何法（力多边形法则）和解析法（根据力在坐标轴上的投影计算合力）。

平衡条件为∑ F_x=0和∑ F_y=0。

- 平面力偶系：力偶是由大小相等、方向相反且不共线的两个平行力组成的力系。

力偶只能使物体产生转动效应，力偶矩M = Fd（F为力偶中的力，d为两力作用线之间的垂直距离）。

平面力偶系的合成结果为一个合力偶，平衡条件为∑ M = 0。

第一章⑴晶体：结构具有周期性和对称性的固体，原子或分子排列规则。

⑵晶格：用假想的直线将原子中心连接起来所形成的三维空间格架。

⑶液态金属在理论结晶温度以下开始结晶的现象称过冷。

⑷理论结晶温度与实际结晶温度的差∆T称过冷度∆T= T0 –T1第二章⑴合金是由两种或两种以上金属元素或金属和非金属组成的具有金属特性的物质⑵合金中凡成分相同、结构相同、聚集态相同，并与其它部分有界面分开的均匀组成部分称为相⑶固溶强化：固溶体中晶格畸变较大，随溶质原子增加合金强度和硬度提高，塑性和韧性降低。

⑷以固溶体为基，弥散分布金属间化合物，可提高强度、硬度和耐磨性，即第二相质点强化或称弥散强化。

⑸晶内偏析：溶质原子在液相能够充分扩散，在固相内来不及扩散，以致固溶体内先结晶的中心和后结晶的部分成分不同。

一个枝晶范围内成分不均匀的现象称作枝晶偏析。

冷速越大，枝晶偏析越严重。

枝晶偏析会影响合金的力学、耐蚀、加工等性能。

第三章⑴滑移：一部分晶体沿着某一晶面和晶向相对于另一部分晶体滑动。

光滑试样在拉伸过程中，表面会出现许多相平行的倾斜线条的痕迹，称滑移带。

滑移的结果在晶体表面形成台阶，称滑移线，若干条滑移线组成一个滑移带。

⑵位错密度增加，导致金属强度和硬度的提高，塑性和韧性下降，称为加工硬化或形变强化⑶再结晶：当变形金属加热到超过回复的某一温度时，将通过形核及核长大的过程重新形成内部缺陷较少的等轴小晶粒，并且该小晶粒不断向变形金属中扩展，直到变形晶粒消失为止。

再结晶也是一个晶核形成和长大的过程，但不是相变过程，再结晶前后新旧晶粒的晶格型和成分完全相同。

与结晶区别：没有新相生成。

⑷低于再结晶温度的加工称为冷加工;而高于再结晶温度的加工称为热加工影响1、热加工可使铸态金属与合金中的气孔焊合，使粗大的树枝晶或柱状晶破碎，从而使组织致密、成分均匀、晶粒细化，力学性能提高。

2、热加工使铸态金属中的非金属夹杂沿变形方向拉长，形成彼此平行的宏观条纹，称作流线，由这种流线体现的组织称纤维组织。

机械工程材料沈莲习题答案机械工程材料沈莲习题答案机械工程材料是机械工程学科中的一门重要课程，它涉及到机械材料的性能、结构和应用等方面的知识。

而沈莲习题是机械工程材料课程中常见的练习题，通过解答这些习题，可以帮助学生巩固和应用所学的知识。

下面将根据不同章节的习题，给出相应的答案和解析。

第一章：机械材料的基本概念1. 机械材料的分类有哪些？答：机械材料可以分为金属材料、非金属材料和复合材料三大类。

金属材料包括钢铁、铝合金等；非金属材料包括塑料、橡胶等；复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料组成的。

2. 机械材料的性能指标有哪些？答：机械材料的性能指标包括力学性能、物理性能、化学性能和工艺性能等。

力学性能包括强度、硬度、韧性等；物理性能包括密度、热膨胀系数等；化学性能包括耐腐蚀性等；工艺性能包括可焊性、可铸性等。

第二章：金属材料1. 金属的晶体结构是什么样的？答：金属的晶体结构是由金属原子通过离子键或金属键结合而成的。

金属原子排列成紧密堆积的球形结构，形成了晶体的晶格。

2. 什么是金属的塑性变形？答：金属的塑性变形是指金属在外力作用下，原子发生位移和重排，使晶体结构发生改变而不断变形的过程。

这种变形是可逆的，并且金属材料具有良好的塑性。

第三章：非金属材料1. 塑料材料有哪些特点？答：塑料材料具有轻质、耐腐蚀、绝缘、低成本等特点。

它们可以通过加热和压力成型，具有良好的可塑性和可加工性。

2. 橡胶材料的主要成分是什么？答：橡胶材料的主要成分是高分子聚合物，它们具有弹性和可塑性，可以用于制作密封件、橡胶管等。

第四章：复合材料1. 什么是复合材料？答：复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料组成的。

它们通过物理或化学方法结合在一起，具有优异的力学性能和特殊的功能。

2. 复合材料的分类有哪些？答：复合材料可以分为增强复合材料和非增强复合材料。

增强复合材料是由增强相和基体相组成的，增强相可以是纤维、颗粒等；非增强复合材料是由多种不同性质的材料组成的。

1大学课程《机械工程材料》知识点汇总第一章金属的晶体结构与结晶一、解释下列名词过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。

自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。

非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。

变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核 的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提局了形核率，细化晶粒，这 种处理方法即为变质处理。

变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。

二、常见的金属晶体结构有哪几种？答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；五、实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？答：如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加，金 属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。

因此，无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变，从而使晶体强度增加。

同时晶 体缺陷的存在还会增加金属的电阻，降低金属的抗腐蚀性能。

六、过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？答：①冷却速度越大，则过冷度也越大。

②随着冷却速度的增大，则晶体内形核率和长大速 度都加快，加速结晶过程的进行，但当冷速达到一定值以后则结晶过程将减慢，因为这 时原子的扩散能力减弱。

③过冷度增大，AF 大，结晶驱动力大，形核率和长大速度都 大，且N 的增加比G 增加得快，提高了 N 与G 的比值，晶粒变细，但过冷度过大，对 晶粒细化不利，结晶发生困难。

7、金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响？答：①金属结晶的基本规律是形核和核长大。

②受到过冷度的影响，随着过冷度的增大，晶 核的形成率和成长率都增大，但形成率的增长比成长率的增长快；同时外来难熔杂质以及 振动和搅拌的方法也会增大形核率。

机械工程材料基础机械工程材料基础是机械工程领域中非常重要的一门学科，它对机械工程的发展和应用起着至关重要的作用。

本文将介绍机械工程材料基础的相关知识和理论。

一、机械工程材料的分类机械工程材料可以根据其组成及性质的不同进行分类。

常见的机械工程材料包括金属材料、聚合物材料和陶瓷材料等。

1. 金属材料：金属材料是机械工程中使用最广泛的材料之一。

金属材料通常具有良好的导热性、导电性和可塑性。

常见的金属材料有铁、铜、铝等。

2. 聚合物材料：聚合物材料是由大量重复单元组成的高分子化合物。

聚合物材料通常具有较低的密度、良好的绝缘性能和化学稳定性。

常见的聚合物材料有塑料、橡胶等。

3. 陶瓷材料：陶瓷材料是由非金属元素组成的材料。

陶瓷材料通常具有较高的硬度、耐磨性和耐高温性能。

常见的陶瓷材料有瓷器、陶瓷板等。

二、机械工程材料的性能与测试机械工程材料的性能是指材料在受到外力作用下的力学、热学和电学性能等。

为了保证材料在实际应用中的可靠性，需要对材料的性能进行测试和评估。

1. 力学性能测试：力学性能测试包括拉伸试验、压缩试验、扭剪试验等。

通过这些测试可以获得材料的强度、刚度、韧性等力学性能指标。

2. 热学性能测试：热学性能测试包括热膨胀系数测量、导热系数测量等。

这些测试可以了解材料在温度变化下的性能表现。

3. 电学性能测试：电学性能测试包括电导率测量、绝缘电阻测量等。

这些测试可以评估材料的导电性、绝缘性等电学性能指标。

三、机械工程材料的选用与应用在机械工程领域，材料的选用要考虑到材料的性能、成本、制造工艺等因素。

不同的工程要求对材料的性能指标有着不同的要求。

1. 力学性能要求：对于需要承受较大力和载荷的部件，需要选择具有高强度和刚度的材料。

例如，汽车引擎的曲轴通常采用高强度的合金钢材料。

2. 耐腐蚀性能要求：对于在腐蚀环境中使用的部件，需要选择具有较好抗腐蚀性能的材料。

例如，海洋工程中使用的钢材通常会进行特殊的防腐处理。

机械工程材料基本知识1.1 金属材料的力学性能任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式外力的作用。

如起重机上的钢索，受到悬吊物拉力的作用；柴油机上的连杆，在传递动力时，不仅受到拉力的作用，而且还受到冲击力的作用；轴类零件要受到弯矩、扭力的作用等等。

这就要求金属材料必须具有一种承受机械荷而不超过许可变形或不破坏的能力。

这种能力就是材料的力学性能。

金属表现来的诸如弹性、强度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料材料在外力作用下表现出力学性能的指标。

1.1.1 强度强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。

强度指标一般用单位面积所承受的载荷即力表示，符号为σ，单位为MPa。

工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。

屈服强度是指金属材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力，或开始出现塑性变形时的最低应力值，用σs表示。

抗拉强度是指金属材料在拉力的作用下，被拉断前所能承受的最大应力值，用σb表示。

对于大多数机械零件，工作时不允许产生塑性变形，所以屈服强度是零件强度设计的依据；对于因断裂而失效的零件，而用抗拉强度作为其强度设计的依据。

1.1.2 塑性塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。

工程中常用的塑性指标有伸长率和断面收缩率。

伸长率指试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分率，用符号δ表示。

断面收缩率指试样拉断后，断面缩小的面积与原来截面积之比，用y表示。

伸长率和断面收缩率越大，其塑性越好；反之，塑性越差。

良好的塑性是金属材料进行压力加工的必要条件，也是保证机械零件工作安全，不发生突然脆断的必要条件。

1.1.3 硬度硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力。

硬度的测试方法很多，生产中常用的硬度测试方法有布氏硬度测试法和洛氏硬度试验方法两种。

（一）布氏硬度试验法布氏硬度试验法是用一直径为D的淬火钢球或硬质合金球作为压头，在载荷P的作用下压入被测试金属表面，保持一定时间后卸载，测量金属表面形成的压痕直径d，以压痕的单位面积所承受的平均压力作为被测金属的布氏硬度值。

工程材料与机械制造基础知识第一章金属材料的力学性能1、在测定强度上σs与σ0.2有什么不一致？答：σs用于测定有明显屈服现象的材料，σ0.2用于测定无明显屈服现象的材料。

2、什么是应力？什么是应变？它们的符号与单位各是什么？答：试样单位截面上的拉力称之应力，用符号σ表示，单位是MPa。

试样单位长度上的伸长量称之应变，用符号ε表示，应变没有单位。

3、画出低碳钢拉伸曲线图，并指出缩颈现象发生在拉伸图上哪一点？断裂发生在哪一点？若没有出现缩颈现象，是否表示试样没有发生塑性变形？答：若没有出现缩颈现象，试样并不是没有发生塑形性变，而是没有产生明显的塑性变形。

4、将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形？如何推断它的变形性质？答：将钟表发条拉直是弹性变形，由于当时钟停止时，钟表发条恢复了原状，故属弹性变形。

5、在机械设计时使用哪两种强度指标？为什么？答：（1）屈服强度。

由于大多数机械零件产生塑性变形时即告失效。

（2）抗拉强度。

由于它的数据易准确测定，也容易在手册中查到，用于通常对塑性变形要求不严格的零件。

6、设计刚度好的零件，应根据何种指标选择材料？使用何种材料为宜？材料的E值愈大，其塑性愈差，这种说法是否正确？为什么？答：应根据弹性模量选择材料。

要求刚度好的零件，应选用弹性模量大的金属材料。

金属材料弹性模量的大小，要紧取决于原子间结合力（键力）的强弱，与其内部组织关系不大，而材料的塑性是指其承受永久变形而不被破坏的能力，与其内部组织有密切关系。

两者无直接关系。

故题中说法不对。

7、常用的硬度测定方法有几种？其应用范围如何？这些方法测出的硬度值能否进行比较？答：工业上常用的硬度测定方法有：布氏硬度法、洛氏硬度法、维氏硬度法。

其应用范围：布氏硬度法应用于硬度值HB小于450的毛坯材料。

洛氏硬度法应用于通常淬火件、调质件。

维氏硬度法应用于薄板、淬硬表层。

使用不一致方法测定出的硬度值不能直接比较，但能够通过经验公式换算成同一硬度后，再进行比较。