《工程材料》课程教学(自学)基本要求 适用层次 所有层次 适应专业 油气储运、机械设计制造及其自动化等 使用学期 2008秋 自学学时 96 面授学时 32 实验学时 使用教材 教材名称 工程材料(第三版) 编者朱张校 出版社清华大学出版社 参考教材 工程材料习题与辅导(第三版) 《工程材料》,潘强,朱美华,童建华,上海科学技术出版社 课程简介 工程材料课程是机械类和近机械类专业的一门必修的技术基础课.该课程的任务是从工程应用角度出发,阐明工程材料的基本理论,了解材料的化学组成(成分)、加工工艺、组织结构与性能之间的关系;掌握常用工程材料及应用的基本知识.通过本课程的学习,使学生在掌握工程材料的基本理论及基础知识的基础上,具备根据机械零件使用条件和性能要求,进行合理选材及制定零件工艺路线的初步能力,为学习后续课程及从事机械设计和加工制造方面的工作奠定必要的基础. 学习建议 学习本门课程前应先修完机械制图、物理、工程化学、材料力学等课程,并经过金工实习方面的工程训练.学习中注意以成分 — 工艺— 组织结构 — 性能 — 选材及应用为主线,紧紧抓住工程材料的基本概念和基本理论的本质规律,将理论知识与工程实际联系起来. 各章节主要学习内容及要求(作业附后) 绪论 学时要求 主要内容 了解材料及材料科学发展简史,工程材料在现代科学技术中的作用,学习本课程的目的、要求和学习方法等.掌握金属键、共价键、离子键、分子键等结合键的特点和材料的分类. 上交作业 备注第一章 材料的结构与性能 学时要求 (总共12学时,面授4学时,自学8学时) 主要内容 1.1 金属材料的结构与组织 1.2 金属材料的性能 1.3 高分子材料的结构与性能 1.4 陶瓷材料的结构与性能 一、核心知识点 1、金属的晶体结构和相结构 2、金属材料的组织与性能 二、教学基本要求 【了解】1、晶体的各向异性;2、晶体缺陷的类型及对性能的影响;3、金属材料的工艺性能和使用性能;4、高分子材料的结构与性能;5、陶瓷材料的结构与性能. 【掌握】1、重要概念:晶体、晶格、晶胞、致密度、配位数、晶面、晶向、位错、固溶体、固溶强化、金属化合物、组织、高聚物、单体、热塑性聚合物、热固性聚合物、柔顺性、玻璃化温度、粘弹性、蠕变、内耗;2、三种典型晶格类型( BCC 、 FCC 、 HCP )的特点;3、合金中基本相的类型、分类、性能特点及在合金中的地位与作用. 【重点掌握】1、立方晶系晶面、晶向的表示方法;2、固溶体和金属化合物的结构及性能比较;3、强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度、断裂韧性等机械性能指标的含义;4、线型非晶态高聚物的三种力学状态. 三、思考与练习 【思考】 习题与辅导 P.3第1题 【练习】 习题与辅导 P.4第2、3题 上交作业 备注第二章 金属材料组织与性能的控制 学时要求 (总共34学时,面授10学时,自学20学时,实验4学时) 主要内容 2.1 纯金属的结晶 2.2 合金的结晶 2.2.1 二元合金的结晶 2.2.2 合金的性能与相图的关系 2.2.3 铁碳合金的结晶 2.3 金属的塑性加工 2.4 钢的热处理 2.4.1 钢在加热时的转变 2.4.2 钢在冷却时的转变 2.4.3 钢的普通热处理 2.4.4 钢的表面热处理 2.4.5 钢的化学热处理 2.5 钢的合金化 2.6 表面技术 一、核心知识点 1、纯金属的凝固与结晶;2、二元相图的基本知识;3、铁碳合金相图;4、塑性变形对材料组织与性能的影响;5、钢的热处理原理、常用热处理工艺的特点、适用范围、相应组织;6、钢的合金化原理. 二、教学基本要求 【了解】1、纯金属的结晶规律和典型铸锭结构;2、合金性能与相图的关系;3、滑移变形的特点;4、钢的奥氏体化;5、钢的表面工程技术(特别是新型表面工程技术)的特点及用途. 【掌握】1、重要概念:过冷度、非自发形核、晶粒度、变质处理、相图、滑移、加工硬化、再结晶、铁素体、奥氏体、珠光体、贝氏体、马氏体、淬透性、临界冷却速度、淬硬性、调质处理、化学热处理、回火稳定性、回火脆性、二次硬化、气相沉积、激光相变硬化;2、铁碳合金相图的有关知识;3、塑性变形对金属组织和性能的影响;4、钢冷却时转变产物的组织形态与性能特点;5、合金元素的作用. 【重点掌握】1、细化晶粒的措施;2、相与组织的区分,应用杠杆定律合金的相组成和组织组成;3、典型铁碳合金的结晶过程分析;4、多晶体的塑性变形特点、再结晶过程的一般规律;5、共析碳钢 TTT 、 CCT 曲线的物理意义;6、淬透性的影响因素;7、正确分析不同热处理条件下的组织与性能,特别是淬火钢回火转变的组织与性能;8、工程材料的强化方式. 三、思考与练习 【思考】 习题与辅导 P.9第1题 【练习】 习题与辅导 P.4~13第2、3、4题 【实验1】 铁碳合金平衡组织观察; 【实验2】 钢的热处理及硬度测定 上交作业 备注第三章 金属材料 学时要求 (总共14学时,面授4学时,自学10学时) 主要内容 3.1 碳钢 3.2 合金钢 3.2.1 概论 3.2.2 合金结构钢 3.2.3 合金工具钢 3.2.4 特殊性能钢 3.3 铸铁与铸钢 3.3.1 铸钢 3.3.2 铸铁 3.4 有色金属及其合金 一、核心知识点 1、常用工业用钢的用途、主要性能特点、化学成分特点(碳及合金元素的含量范围、主要作用)、主要热处理工艺(名称、工艺特点及相应组织)、典型牌号等;2、常用铸铁、有色金属及合金的典型牌号和性能特点. 二、教学基本要求 【了解】 碳钢、铸铁、有色金属及其合金的分类、成分和主要用途. 【掌握】1、重要概念:红硬性、石墨化、孕育处理、球化处理、固溶处理、晶间腐蚀、稳定化处理、时效强化、巴氏合金.2、常用金属材料的分类、成分、牌号、用途,主要性能特点,常用热处理工艺特点及相应组织等 【重点掌握】1、合金结构钢、高速钢、不锈钢的典型牌号,合金化特点,热处理特点,主要性能和用途;2、时效强化的特点;3、滑动轴承合金的典型牌号、组织性能特点. 三、思考与练习 【思考】 习题与辅导 P.21第1题 【练习】 习题与辅导 P.21~22第2、3题 上交作业 备注第四章 非金属材料 学时要求 (总共6学时,面授2学时,自学4学时) 主要内容 4.1 高分子材料 4.1.1 工程塑料 4.1.2 合成橡胶 4.2 陶瓷材料 4.2.1 普通陶瓷 4.2.2 特种陶瓷 4.3 复合材料 4.3.1 复合材料的复合原则 4.3.2 复合材料的性能特点 4.3.3 非金属基复合材料 4.3.4 金属基复合材料 4.4 功能材料 一、核心知识点 高分子材料、陶瓷材料和复合材料的成分、分类、结构、性能及应用. 二、教学基本要求 【了解】1、合成橡胶的成分、分类、性能及其应用知识;2、功能材料的特性、应用及发展前景. 【掌握】1、重要概念:工程塑料、合成纤维、特种陶瓷、金属陶瓷、纤维复合材料、玻璃钢、增韧陶瓷、硬质合金、超导、硬磁材料、形状记忆效应;2、高分子材料、陶瓷材料和复合材料的成分、分类、结构、性能及其应用. 【重点掌握】1、常用工程塑料、特种陶瓷、纤维复合材料的结构、性能特点及用途;2、复合材料的复合原则. 三、思考与练习 【思考】 习题与辅导 P.24第1题、P.28第1题、P.30第1题 【练习】 习题与辅导 P.24第2、3题、P.28第2、3题、P.30第2题 上交作业 备注第五章 机械零件的选材与工艺路线分析 学时要求 (总共14学时,面授4学时,自学10学时) 主要内容 5.1 机械零件的失效与选材原则 5.1.1 机械零件的失效及失效分析 5.1.2 零件的失效形式 5.1.3 机械零件的选材原则 5.1.4 不同失效形式的选材原则 5.2 典型工件的选材及工艺路线设计 5.2.1 齿轮选材 5.2.2 轴类选材 5.2.3 弹簧选材 5.2.4 刃具选材 5.3工程材料的应用 5.3.1 汽车用材 5.3.2 机床用材 5.3.3 热能设备用材 5.3.4 化工设备用材 一、核心知识点 失效与失效分析的概念,选材的一般原则与方法,机械零件的选材及工艺路线分析. 二、教学基本要求 【了解】1、失效模式及其失效机理;2、汽车、机床、热能设备、化工设备用材分析 【掌握】1、选材的基本原则;2、典型零件的选材分析(包括加工工艺路线的制定、主要失效形式的分析、各热处理工艺的作用及相应组织). 【重点掌握】轴类零件和齿轮类零件的选材及加工工艺路线分析. 三、思考与练习 【思考】 习题与辅导 P.32第1题 【练习】 习题与辅导 P.32第2题、P.34第1题、P.36第1题 上交作业 备注编者:石志强 作业(参考《工程材料习题与辅导(第三版)》) 第一章作业题 1. 作图表示立方晶系中的(110)、(120)晶面和[211]、晶向. 2. 画出体心立方、面心立方和密排六方晶体中原子最密排的晶面和晶向. 3. 间隙固溶体和间隙相有什么不同? 4. 画出线型非晶态高聚物的变形随温度变化的曲线. 第二章作业题 1. 在实际应用中,细晶粒金属材料往往具有较好的常温力学性能,细化晶粒提高金属材料使用性能的措施有哪些? 2. 如果其它条件相同,试比较在下列铸造条件下铸造晶粒的大小: (1)金属模浇铸与砂模浇铸;(2)变质处理与不变质处理;(3)铸成薄件与铸成厚件;(4)浇铸时采用震动与不采用振动. 3. 求碳的质量分数为3.5%的质量为10kg的铁碳合金从液态缓慢冷却到共晶温度(但尚未发生共晶反应)时所剩下的液体的碳的质量分数及液体的质量. 4. 比较退火状态下的45钢、T8钢、T12钢的硬度、强度和塑性的高低,简述原因. 5. 为什么细晶粒钢强度高,塑性、韧性好? 6. 已知金属钨、铅的溶点分别是3380℃和327℃,试计算他们的最低再结晶温度,并分析钨在1100℃加工、铅在室温加工各为何种加工. 7. 直径为10㎜的共析钢的小试样加热到相变点A1以上30℃,用如图1-3所示的冷却曲线进行冷却,分析其所得到的组织,说明各属于什么热处理方法. 8. 确定下列钢件的退火方法,并指出退火目的及退火后的组织: (1)经冷轧后的15钢钢板,要求降低硬度;(2)ZG35的铸造齿轮;(3)锻造过热的60钢钢坯;(4)改善T12钢的切削加工性能. 9. 试说明表面淬火、渗碳、氮化处理工艺在选用钢种、性能、应用范围等方面的差别. 10. 为什么说得到马氏体随后回火处理是钢的最经济而又最有效的强韧化方法? 第三章作业题 1. 说出Q235A、15、45、65、T8、T12等钢的钢类、碳的质量分数,各举出一个应用实例. 2. 试述渗碳钢和调质钢的合金化及热处理特点. 3. 不锈钢的固溶处理和稳定化处理的目的各是什么? 4. 试分析合金元素Cr在40Cr、GCr15、CrWMn、1Cr13、1Cr18Ni9Ti、4Cr9Si2等钢中的作用. 5. 试述石墨形态对铸铁性能的影响. 6. 铝合金为什么要进行变质处理? 第四章作业题 1. 塑料的主要成分是什么?它们有什么作用? 2. 试比较热塑性塑料和热固性塑料的性能特点. 3. 特种陶瓷的主要种类有哪些? 4. 特种陶瓷都有那些最新发展? 5. 纤维增强和细粒复合材料的复合机制有何不同?通常情况下,纤维和细粒的增强效果哪个更好?为什么? 6. 纤维复合材料抗断裂性能好的原因是什么? 7. 对比金属材料、陶瓷材料与复合材料的性能差别,指出提高陶瓷复合材料性能的主要途径. 8. 什么是功能材料?按性能通常分为哪几类? 第五章作业题 1. 一从动齿轮,用20CrMnTi钢制造,使用一段时间后轮齿严重磨损,如图1-6所示.从齿轮A、B、C三点取样进行化学成分、显微组织和硬度分析,结果如下: A点碳的质量分数为1.0%,组织为S+碳化物,硬度为30HRC;B点碳的质量分数为0.8%,组织为S,硬度为26HRC;C点碳的质量分数为0.2%,组织为F+S,硬度为82HRB. 据查,该齿轮的制造工艺为:锻造——正火——机加工——渗碳——预冷淬火——低温回火——磨加工.并且与该齿轮同批加工的其它齿轮没有这种情况,试分析原因. 2. 某工厂用T10钢制造钻头,给一批铸铁件加工Φ10㎜的深孔,但打几个孔后钻头即很快磨损.据检验,钻头的材质、热处理、金相组织和硬度都合格,分析失效的原因,提出解决问题的方案. 3. 机床变速箱齿轮常用中碳钢或中碳合金钢制造,它的工艺路线为:下料——锻造——正火——粗加工——调质——精加工——轮齿高频淬火及回火——精磨,试分析正火处理、调质处理和高频淬火及回火的目的. 4. 用20CrMnTi钢制造汽车齿轮,加工工艺路线为:下料——锻造——正火——切削加工——渗碳、淬火及低温回火——喷丸——磨削加工,分析渗碳、淬火及低温回火处理及喷丸处理的目的. 5. 试根据活塞、活塞销和活塞环的工况,分析对其用材的性能要求及目前的用材情况. 6. 机床车身可以用哪些材料制造?各有哪些优缺点? 7. 汽轮机叶片一般选用何种材料?为什么?
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《工程材料》课程教学(自学)基本要求 适用层次 所有层次 适应专业 油气储运、机械设计制造及其自动化等 使用学期 2008秋 自学学时 96 面授学时 32 实验学时 使用教材 教材名称 工程材料(第三版) 编者朱张校 出版社清华大学出版社 参考教材 工程材料习题与辅导(第三版) 《工程材料》,潘强,朱美华,童建华,上海科学技术出版社 课程简介 工程材料课程是机械类和近机械类专业的一门必修的技术基础课.该课程的任务是从工程应用角度出发,阐明工程材料的基本理论,了解材料的化学组成(成分)、加工工艺、组织结构与性能之间的关系;掌握常用工程材料及应用的基本知识.通过本课程的学习,使学生在掌握工程材料的基本理论及基础知识的基础上,具备根据机械零件使用条件和性能要求,进行合理选材及制定零件工艺路线的初步能力,为学习后续课程及从事机械设计和加工制造方面的工作奠定必要的基础. 学习建议 学习本门课程前应先修完机械制图、物理、工程化学、材料力学等课程,并经过金工实习方面的工程训练.学习中注意以成分 — 工艺— 组织结构 — 性能 — 选材及应用为主线,紧紧抓住工程材料的基本概念和基本理论的本质规律,将理论知识与工程实际联系起来. 各章节主要学习内容及要求(作业附后) 绪论 学时要求 主要内容 了解材料及材料科学发展简史,工程材料在现代科学技术中的作用,学习本课程的目的、要求和学习方法等.掌握金属键、共价键、离子键、分子键等结合键的特点和材料的分类. 上交作业 备注第一章 材料的结构与性能 学时要求 (总共12学时,面授4学时,自学8学时) 主要内容 1.1 金属材料的结构与组织 1.2 金属材料的性能 1.3 高分子材料的结构与性能 1.4 陶瓷材料的结构与性能 一、核心知识点 1、金属的晶体结构和相结构 2、金属材料的组织与性能 二、教学基本要求 【了解】1、晶体的各向异性;2、晶体缺陷的类型及对性能的影响;3、金属材料的工艺性能和使用性能;4、高分子材料的结构与性能;5、陶瓷材料的结构与性能. 【掌握】1、重要概念:晶体、晶格、晶胞、致密度、配位数、晶面、晶向、位错、固溶体、固溶强化、金属化合物、组织、高聚物、单体、热塑性聚合物、热固性聚合物、柔顺性、玻璃化温度、粘弹性、蠕变、内耗;2、三种典型晶格类型( BCC 、 FCC 、 HCP )的特点;3、合金中基本相的类型、分类、性能特点及在合金中的地位与作用. 【重点掌握】1、立方晶系晶面、晶向的表示方法;2、固溶体和金属化合物的结构及性能比较;3、强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度、断裂韧性等机械性能指标的含义;4、线型非晶态高聚物的三种力学状态. 三、思考与练习 【思考】 习题与辅导 P.3第1题 【练习】 习题与辅导 P.4第2、3题 上交作业 备注第二章 金属材料组织与性能的控制 学时要求 (总共34学时,面授10学时,自学20学时,实验4学时) 主要内容 2.1 纯金属的结晶 2.2 合金的结晶 2.2.1 二元合金的结晶 2.2.2 合金的性能与相图的关系 2.2.3 铁碳合金的结晶 2.3 金属的塑性加工 2.4 钢的热处理 2.4.1 钢在加热时的转变 2.4.2 钢在冷却时的转变 2.4.3 钢的普通热处理 2.4.4 钢的表面热处理 2.4.5 钢的化学热处理 2.5 钢的合金化 2.6 表面技术 一、核心知识点 1、纯金属的凝固与结晶;2、二元相图的基本知识;3、铁碳合金相图;4、塑性变形对材料组织与性能的影响;5、钢的热处理原理、常用热处理工艺的特点、适用范围、相应组织;6、钢的合金化原理. 二、教学基本要求 【了解】1、纯金属的结晶规律和典型铸锭结构;2、合金性能与相图的关系;3、滑移变形的特点;4、钢的奥氏体化;5、钢的表面工程技术(特别是新型表面工程技术)的特点及用途. 【掌握】1、重要概念:过冷度、非自发形核、晶粒度、变质处理、相图、滑移、加工硬化、再结晶、铁素体、奥氏体、珠光体、贝氏体、马氏体、淬透性、临界冷却速度、淬硬性、调质处理、化学热处理、回火稳定性、回火脆性、二次硬化、气相沉积、激光相变硬化;2、铁碳合金相图的有关知识;3、塑性变形对金属组织和性能的影响;4、钢冷却时转变产物的组织形态与性能特点;5、合金元素的作用. 【重点掌握】1、细化晶粒的措施;2、相与组织的区分,应用杠杆定律合金的相组成和组织组成;3、典型铁碳合金的结晶过程分析;4、多晶体的塑性变形特点、再结晶过程的一般规律;5、共析碳钢 TTT 、 CCT 曲线的物理意义;6、淬透性的影响因素;7、正确分析不同热处理条件下的组织与性能,特别是淬火钢回火转变的组织与性能;8、工程材料的强化方式. 三、思考与练习 【思考】 习题与辅导 P.9第1题 【练习】 习题与辅导 P.4~13第2、3、4题 【实验1】 铁碳合金平衡组织观察; 【实验2】 钢的热处理及硬度测定 上交作业 备注第三章 金属材料 学时要求 (总共14学时,面授4学时,自学10学时) 主要内容 3.1 碳钢 3.2 合金钢 3.2.1 概论 3.2.2 合金结构钢 3.2.3 合金工具钢 3.2.4 特殊性能钢 3.3 铸铁与铸钢 3.3.1 铸钢 3.3.2 铸铁 3.4 有色金属及其合金 一、核心知识点 1、常用工业用钢的用途、主要性能特点、化学成分特点(碳及合金元素的含量范围、主要作用)、主要热处理工艺(名称、工艺特点及相应组织)、典型牌号等;2、常用铸铁、有色金属及合金的典型牌号和性能特点. 二、教学基本要求 【了解】 碳钢、铸铁、有色金属及其合金的分类、成分和主要用途. 【掌握】1、重要概念:红硬性、石墨化、孕育处理、球化处理、固溶处理、晶间腐蚀、稳定化处理、时效强化、巴氏合金.2、常用金属材料的分类、成分、牌号、用途,主要性能特点,常用热处理工艺特点及相应组织等 【重点掌握】1、合金结构钢、高速钢、不锈钢的典型牌号,合金化特点,热处理特点,主要性能和用途;2、时效强化的特点;3、滑动轴承合金的典型牌号、组织性能特点. 三、思考与练习 【思考】 习题与辅导 P.21第1题 【练习】 习题与辅导 P.21~22第2、3题 上交作业 备注第四章 非金属材料 学时要求 (总共6学时,面授2学时,自学4学时) 主要内容 4.1 高分子材料 4.1.1 工程塑料 4.1.2 合成橡胶 4.2 陶瓷材料 4.2.1 普通陶瓷 4.2.2 特种陶瓷 4.3 复合材料 4.3.1 复合材料的复合原则 4.3.2 复合材料的性能特点 4.3.3 非金属基复合材料 4.3.4 金属基复合材料 4.4 功能材料 一、核心知识点 高分子材料、陶瓷材料和复合材料的成分、分类、结构、性能及应用. 二、教学基本要求 【了解】1、合成橡胶的成分、分类、性能及其应用知识;2、功能材料的特性、应用及发展前景. 【掌握】1、重要概念:工程塑料、合成纤维、特种陶瓷、金属陶瓷、纤维复合材料、玻璃钢、增韧陶瓷、硬质合金、超导、硬磁材料、形状记忆效应;2、高分子材料、陶瓷材料和复合材料的成分、分类、结构、性能及其应用. 【重点掌握】1、常用工程塑料、特种陶瓷、纤维复合材料的结构、性能特点及用途;2、复合材料的复合原则. 三、思考与练习 【思考】 习题与辅导 P.24第1题、P.28第1题、P.30第1题 【练习】 习题与辅导 P.24第2、3题、P.28第2、3题、P.30第2题 上交作业 备注第五章 机械零件的选材与工艺路线分析 学时要求 (总共14学时,面授4学时,自学10学时) 主要内容 5.1 机械零件的失效与选材原则 5.1.1 机械零件的失效及失效分析 5.1.2 零件的失效形式 5.1.3 机械零件的选材原则 5.1.4 不同失效形式的选材原则 5.2 典型工件的选材及工艺路线设计 5.2.1 齿轮选材 5.2.2 轴类选材 5.2.3 弹簧选材 5.2.4 刃具选材 5.3工程材料的应用 5.3.1 汽车用材 5.3.2 机床用材 5.3.3 热能设备用材 5.3.4 化工设备用材 一、核心知识点 失效与失效分析的概念,选材的一般原则与方法,机械零件的选材及工艺路线分析. 二、教学基本要求 【了解】1、失效模式及其失效机理;2、汽车、机床、热能设备、化工设备用材分析 【掌握】1、选材的基本原则;2、典型零件的选材分析(包括加工工艺路线的制定、主要失效形式的分析、各热处理工艺的作用及相应组织). 【重点掌握】轴类零件和齿轮类零件的选材及加工工艺路线分析. 三、思考与练习 【思考】 习题与辅导 P.32第1题 【练习】 习题与辅导 P.32第2题、P.34第1题、P.36第1题 上交作业 备注编者:石志强 作业(参考《工程材料习题与辅导(第三版)》) 第一章作业题 1. 作图表示立方晶系中的(110)、(120)晶面和[211]、晶向. 2. 画出体心立方、面心立方和密排六方晶体中原子最密排的晶面和晶向. 3. 间隙固溶体和间隙相有什么不同? 4. 画出线型非晶态高聚物的变形随温度变化的曲线. 第二章作业题 1. 在实际应用中,细晶粒金属材料往往具有较好的常温力学性能,细化晶粒提高金属材料使用性能的措施有哪些? 2. 如果其它条件相同,试比较在下列铸造条件下铸造晶粒的大小: (1)金属模浇铸与砂模浇铸;(2)变质处理与不变质处理;(3)铸成薄件与铸成厚件;(4)浇铸时采用震动与不采用振动. 3. 求碳的质量分数为3.5%的质量为10kg的铁碳合金从液态缓慢冷却到共晶温度(但尚未发生共晶反应)时所剩下的液体的碳的质量分数及液体的质量. 4. 比较退火状态下的45钢、T8钢、T12钢的硬度、强度和塑性的高低,简述原因. 5. 为什么细晶粒钢强度高,塑性、韧性好? 6. 已知金属钨、铅的溶点分别是3380℃和327℃,试计算他们的最低再结晶温度,并分析钨在1100℃加工、铅在室温加工各为何种加工. 7. 直径为10㎜的共析钢的小试样加热到相变点A1以上30℃,用如图1-3所示的冷却曲线进行冷却,分析其所得到的组织,说明各属于什么热处理方法. 8. 确定下列钢件的退火方法,并指出退火目的及退火后的组织: (1)经冷轧后的15钢钢板,要求降低硬度;(2)ZG35的铸造齿轮;(3)锻造过热的60钢钢坯;(4)改善T12钢的切削加工性能. 9. 试说明表面淬火、渗碳、氮化处理工艺在选用钢种、性能、应用范围等方面的差别. 10. 为什么说得到马氏体随后回火处理是钢的最经济而又最有效的强韧化方法? 第三章作业题 1. 说出Q235A、15、45、65、T8、T12等钢的钢类、碳的质量分数,各举出一个应用实例. 2. 试述渗碳钢和调质钢的合金化及热处理特点. 3. 不锈钢的固溶处理和稳定化处理的目的各是什么? 4. 试分析合金元素Cr在40Cr、GCr15、CrWMn、1Cr13、1Cr18Ni9Ti、4Cr9Si2等钢中的作用. 5. 试述石墨形态对铸铁性能的影响. 6. 铝合金为什么要进行变质处理? 第四章作业题 1. 塑料的主要成分是什么?它们有什么作用? 2. 试比较热塑性塑料和热固性塑料的性能特点. 3. 特种陶瓷的主要种类有哪些? 4. 特种陶瓷都有那些最新发展? 5. 纤维增强和细粒复合材料的复合机制有何不同?通常情况下,纤维和细粒的增强效果哪个更好?为什么? 6. 纤维复合材料抗断裂性能好的原因是什么? 7. 对比金属材料、陶瓷材料与复合材料的性能差别,指出提高陶瓷复合材料性能的主要途径. 8. 什么是功能材料?按性能通常分为哪几类? 第五章作业题 1. 一从动齿轮,用20CrMnTi钢制造,使用一段时间后轮齿严重磨损,如图1-6所示.从齿轮A、B、C三点取样进行化学成分、显微组织和硬度分析,结果如下: A点碳的质量分数为1.0%,组织为S+碳化物,硬度为30HRC;B点碳的质量分数为0.8%,组织为S,硬度为26HRC;C点碳的质量分数为0.2%,组织为F+S,硬度为82HRB. 据查,该齿轮的制造工艺为:锻造——正火——机加工——渗碳——预冷淬火——低温回火——磨加工.并且与该齿轮同批加工的其它齿轮没有这种情况,试分析原因. 2. 某工厂用T10钢制造钻头,给一批铸铁件加工Φ10㎜的深孔,但打几个孔后钻头即很快磨损.据检验,钻头的材质、热处理、金相组织和硬度都合格,分析失效的原因,提出解决问题的方案. 3. 机床变速箱齿轮常用中碳钢或中碳合金钢制造,它的工艺路线为:下料——锻造——正火——粗加工——调质——精加工——轮齿高频淬火及回火——精磨,试分析正火处理、调质处理和高频淬火及回火的目的. 4. 用20CrMnTi钢制造汽车齿轮,加工工艺路线为:下料——锻造——正火——切削加工——渗碳、淬火及低温回火——喷丸——磨削加工,分析渗碳、淬火及低温回火处理及喷丸处理的目的. 5. 试根据活塞、活塞销和活塞环的工况,分析对其用材的性能要求及目前的用材情况. 6. 机床车身可以用哪些材料制造?各有哪些优缺点? 7. 汽轮机叶片一般选用何种材料?为什么?