第1讲 金属的力学性能-【单招零距离】机械专业综合（下）

　１７．A　１８．B　１９．A　２０．D　２１．B 三、问答题 　２２．设备　夹具、刀具　操作工人　工时定额 　２３．１００　１２０　１５０　圆周顺铣 　２４．０．２０．４　基准不重合误差最小条件　M 　２５．平行度　尺寸精度　同轴度　平行度　垂直度 【同步精练二】 一、填空题 　１．工序　工序 　２．单件生产　成批生产　大量生产 　３．工件各表面之间　相互位置精度 　４．定位基准　测量基准 　５．粗基准　精基准 　６．直接位置精度要求 　７．工件各加工表面的大部分余量　如何提高生产 率　次要表面　各主要表面的最终加工　如何确保 零件质量 　８．先粗后精　先基面后其他表面　先主后次 　９．铸件　锻件　型材　焊接件 二、选择题 　１０．B　１１．B　１２．B　１３．C　１４D　１５．C　１６．C 　１７．D　１８．C　１９．C　２０．C　２１．B 三、回答题 　２２．技术要求　性质　磨削　磨削　生产率　经济 性　通用　一般　专用　高效　设备情况　技术水平 第４讲　典型零件的加工 【同步精练一】 一、填空题 　１．圆度　圆柱度 ２．基准重合　基准统一 ３．基准统一　互为基准 ４．主轴轴承孔 ５．凸缘 ６．底平面 二、选择题 　７．B　８．A　９．A　１０．A　１１．C　１２．C 三、问答题 　１３．(１)铸钢件 (２)０．００９ (３)底面　基准统一　定位基准　基准不重合误差 (４)人工时效 　１４．(１)金属模造型铸件　焊接件 (２)平行度　位置度 (３)粗基准　精基准 (４)先平面后孔 　１５．配合轴承、支承轴颈　配合轴颈轴线　支承轴 颈轴线　圆跳动　轴线　垂直度 【同步精练二】 一、填空题 　１．支承传动零件　转矩　载荷　回转精度 　２．中心孔　外圆表面 　３．互为基准原则　内孔　外圆 　４．轴向　均匀分布 　５．空腔　箱壁　铸造 　６．平行度　垂直度　同轴度 二、选择题 　７．D　８．A　９．D　１０．A　１１．A　１２．C 三、计算题 　１３．轴承类　圆弧 R３．３表面　下端面　研磨　内 孔轴线　下端面　基准统一 　１４．夹紧力　切削力　内应力　切削热　分开　轴 　一次装夹 　１５．支承　同轴度　变形　基准统一　互为基准　 如何提高生产率　精磨 第五部分　金属材料与热处理 第１讲　金属的机械性能 【同步精练】 一、填空题 　１．变形　磨损　断裂 　２．使用性能　工艺性能　力学性能　化学性能 　３．外力　强度　硬度　塑性　冲击韧性　疲劳强度 　４．静　塑性变形　断裂　屈服强度　抗拉强度　Re１ 　Rm 　５．弹性变形　塑性变形　断后伸长率　断面收缩 率　抗拉强度 　６．断裂　塑性变形　断后伸长率　断面收缩率　 断面收缩率 　７．局部变形　塑性变形、压痕、划痕 　８．直径　深度　平均对角线长度 　９．５　硬质合金　７３５０　１０－１５　布氏　５００ 　１０．布氏　洛氏　１１．冲击　不破坏的 　１２．强度　塑性　冲击韧度 　１３．弹性变形阶段　屈服阶段　强化阶段　缩颈阶 段　屈服　屈服　缩颈 　１４．圆形、矩形　长　短 　１５．强度　 塑性　１６．热处理 二、选择题 　１７．C　１８．B　１９．B　２０．A　２１．D　２２．B　２３．C 　２４．A　２５．A 􀅰９９４􀅰 总复习方案􀅰参考答案 三、问答题 　２６．(１)弹性变形阶段,屈服阶段,强化阶段,缩颈阶段 　(２)b,s,s 　(３)强化,均匀 　(４)屈服,０．２％,Rp０．２ 　２７．(１)①　②　(２)②　Rp０．２　(３)③ 　②　(４)①　 ②　 四、计算题 　２８．(１)计算S０、Su 　由题意知:短试样:L０＝５d０,d０＝１×１０－２m＝１０mm, 求出L０＝５×１０－２m＝５０mm 　S０＝πd２０/４　S０＝３．１４×１０２/４＝７８．５mm２ 　du＝７．３×１０－３m＝７．３mm 　Lu＝６．０５×１０－２m＝６０．５mm 　Su＝πd２u/４ 　Su＝３．１４×７．３２/４＝４１．８３mm２ 　(２)计算Re１、Rm 　Re１＝Fe１/S０　Re１＝２８２６０/７８．５＝３６０MPa 　Rm＝Fm/S０　Rm＝４５５３０/４１．８３＝５８０MPa 　(３)计算A 及Z 　A＝(Lu－L０)/L０×１００％ 　A＝(６０．５－５０)/５０×１００％＝２１％ 　Z＝(S０－Su)/S０×１００％ 　Z＝(７８．５－４１．８３)/７８．５×１００％＝４６．７１％ 　因为验收时各项性能指标均超过国家规定值,所以 这批钢材合格. 　２９．这起交通事故中,公共汽车的后桥(后轴)断裂造 成了严重的伤亡事故,而事故前汽车并未超载、超员, 造成这一事故的原因是汽车的后桥产生了疲劳断裂. 要防范此类事故的发生就要根据国家有关法规定期 对机动车辆进行检修、检测,在检测、检修中及时发现 零件存在的缺陷,及时更换零件. 【拓展提升】 　１．(１)０．４５　受力 (２)ReL　RM　３５５ (３)１９７HBS１０/１０００/３０ 第２讲　金属的晶体结构与结晶 【同步精练一】 一、填空题 　１．体心立方晶格　面心立方晶格　密排六方晶格 　体心立方晶格　面心立方晶格　密排六方晶格 　２．空间格架　最小几何单元 　３．内部结构 　４．强度　 硬度　 越好 　５．原子是否呈有序　有规则排列 二、选择题 　６．B　７．B　８．D　９．D　１０．C　１１．B　１２．D 　１３．D　１４．A　１５．C　１６．B 三、问答题 　１７． 类型 名称 对性能影响 点缺陷 间隙原子 空位原子 置代原子 使材料强度、硬度和 电阻增加 线缺陷 刃位错 使金属材料塑性变形 更加容易 面缺陷 晶界 亚晶界 晶界越多,金属材料的 力学性能越好 【同步精练二】 一、填空题 　１．产生　长大 　２．晶粒长大速度　提高形核率　越高　越好 　３．增加过冷度　变质处理　振动处理 　４．变质处理　提高形核率　细化晶粒 　５．固态　一种晶格　另一种晶格 　６．理论结晶温度　实际结晶温度　冷却速度 二、选择题 　７．B　８．A　９．B　１０．D　１１．A　１２．B　１３．D 　１４．B　１５．C　１６．A　１７．A 三、问答题 　１８．(１)结晶　(２)结晶潜热　热量　(３)１０ 　(４)理论结晶　实际结晶　冷却速度 　(５)强度和硬度　增加过冷度 【拓展提升】 　１．(１)排列 　(２)结晶潜热　热量　同一个 　(３)形核率　成长速度 　(４)金属液 第３讲　铁碳合金 【同步精练一】 一、填空题 　１．相　２．体心立方晶格　面心立方晶格 　３．金属　另一种金属　非金属　金属特性 　４．所处位置　间隙固溶体　５．３　渗碳体 　６．固溶体　金属化合物　混合物 　７．γ－Fe　A　２．１１％　０．７７％ 二、选择题 　８．C　９．B　１０．B　１１．A　１２．D　１３．A　１４．B 􀅰００５􀅰 单招零距离􀅰机械专业综合 单招零距离·机械专业综合（下） 第五部分 金属材料与热处理 第1讲 金属的力学性能 考纲要求 要 求 内容 掌握 金属材料力学性能的衡量指标 1.强度、塑性、硬度、韧性的测定方法。 了解 2.能识读相关符号、代号。 3.能进行强度、塑性指标的计算。 知识体系 静载荷 载荷 冲击载荷 交变载荷 变形 破坏形式断裂 金属的力学性能 磨损 弹性变形 金属的变形 塑性变形 性能指标 金属的力学性能符号 含义及应用 考点分布 年份 知识点 题型 分值 2018 拉伸试验能够测定的力学指标 选择题 3分 2019 拉伸试验时的屈服现象及屈服强度计算 选择题 3分 2020 比例系数、断面收缩率 选择题 3分 常考点： (1)强度 ·422· 总复习方案·第五部分金属材料与热处理 (2)塑性 (3)硬度 知识梳理 使用性能：指金属材料在使用条件下所表现出来的性能 1.金属的性能 工艺性能：指金属在制造加工过程中反映出来的各种性能 物理性能（如密度、熔点、导热性、导电性等） 化学性能（如耐腐蚀性、抗氧化性等） 强度 2.金属的使用性能 塑性 力学性能硬度 冲击韧性 疲劳强度 金属材料的选用主要是以金属的力学性能为依据。金属的力学性能，是指金属在外力作 用下所表现出来的性能。 (1)载荷：是指金属材料在加工及使用过程中所受的外力。根据载荷作用性质的不同 分为： 静载荷：指大小不变或变化过程缓慢的载荷 载荷冲击载荷：指在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷 交变载荷：指大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化的载荷 (2)变形：金属材料受到载荷作用而产生的几何形状和尺寸的变化称为变形。变形一般分 为弹性变形和塑性变形两种。 弹性变形：随载荷的存在而产生，随载荷的去除而消失的变形 变形 塑性变形：不能随载荷的去除而消失的变形 (3)拉伸试验： ①标准试样的形状有圆形、矩形两类。 根据其试样标距长度(1。)与直径(d。)的关系，试样又分为： 长试样(l。=10d。)和短试样(l。=5d,)两种。 ②力一伸长曲线 低碳钢的力一伸长曲线如图5一1一1所示，图中表现出以 下几个变表阶段： 图5-1-1 1)O。段一弹性变形阶段，试样产生弹性变形，F。为试样能 恢复到原始形状和尺寸的最大的拉伸力； 2)s段一屈服阶段，试样产生塑性变形，出现屈服现象，F4为屈服载荷； 3)sb段一强化阶段，试样的塑性变形增大，出现形变强化（加工硬化）现象，Fm为试样拉 伸试验时最大载荷； 4)bz段一缩颈阶段，试样直径发生局部收缩。 ·423· 单招零距离·机械专业综合（下） (4)金属的机械性能： 金属的机械性能是指金属的力学性能，主要性能指标有强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳 强度等。各性能指标及含义如下： ①强度：指金属材料在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力。一般以应力（即单位 面积上的内力)来表示，具体计算： R= F (N/m2) 式中：R一应力(1Pa=1N/m2); F—外力(N): S一试件断面面积(m2)。 强度主要指标有： 1)屈服点(R。):指在拉伸试验过程中，载荷不增加（保持恒定），试样仍能继续伸长时的应力。 R:-号cMr 2)抗拉强度(R。):指试样在被拉断裂前所承受的最大拉应力。 (MP) 3)规定残余伸长应力(R2):对无明显屈服现象的金属材料，其屈服强度为规定残余伸长 率达0.2%时的应力。 ②塑性：是指金属材料断裂前产生永久变形的能力。常用的塑性指标有断后伸长率和断 面收缩率。 1)断后伸长率：指试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比。具体计算为： A=L.-L0×100% Lo 2)断面收缩率：指试样拉断后，缩颈处横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比。具体计算为： Z=S0。S×100% A、Z值愈大，金属材料的塑性愈好。塑性好的金属在受力状况下是不会发生突然断裂，较 安全。 ③硬度：是指金属材料表面抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。硬度是 衡量金属材料软硬程度的指标，是各种零件和工具必须具备的性能指标。目前硬度的主要指 标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度三种。 1)硬度的测定方法 硬度指标 布氏硬度 洛氏硬度 维氏硬度 HRA(120°金刚石圆锥体) HBS(钢球压头) 符号 HBW(硬质合金球) HRB(1.588mm钢球) HV(136°的正四棱锥体) 常用HRC(120°金刚石圆锥体) ·424· 总复习方案·第五部分金属材料与热处理 续表 硬度指标 布氏硬度 洛氏硬度 维氏硬度 测试原理 测量试样表面的压痕直径 测量压痕对角线长度d来 来计算硬度值 测量压痕的深度来计算硬度值 计算硬度值 测定灰铸铁、有色金属和各 测定较薄的材料及表面渗 应用 测定很软到很硬金属的硬度 种软钢的硬度 碳、渗氨层的硬度 2)硬度的表示： 布氏硬度：（硬度值）HBS或HBW/球体直径/试验力/试验力保持时间(10~15s不标注)。 ④冲击韧性：金属材料的冲击韧性通常是通过夏比摆锤冲击试验来获得。 冲击韧性ak就是冲断试样时在缺口处单位面积所消耗的功。即：ak=Ak/S。(J/cm2),ak 值越大，表示材料的冲击韧性越好。 ⑤疲劳强度： 很多机械零件是在交变应力作用下工作的，虽然零件所承受的交变应力数值小于材料的 屈服强度，但在长时间运转后也会发生断裂，这种现象叫疲劳断裂。 (5)金属的工艺性能： 金属的工艺性能是指金属在制造加工过程中反映出来的性能。具体有铸造性能、锻造性 能、焊接性能和切削加工性能等。 典例精析 【例1】金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为()。 A.强度 B.塑性 C.硬度 D.韧性 【解析】本题考查金属的力学性能的概念。金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的 能力称为强度，断裂前金属材料产生永久变形的能力称为塑性，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，金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为冲击韧性。 【答案】A 【例2】用一个标距长度为50mm的低碳钢短试样做拉伸试验。试样拉断时断面处的直 径为5mm,则断面收缩率为()。 A.68% B.75% C.32% D.90% 【解析】本题考查拉伸试样及塑性指标的计算。长试样：L。=10d。,短试样：Lo=5d。。 伸长率：A=(L4一L。)/L。×100%,断面收缩率：Z=(S。一S.)/S。×100%。金属材料的伸长 率A和断面收缩率Z数值越大，表示材料的塑性越好。断面收缩率Z比伸长率A更能准确 反映真实性。 【答案】B 【例3】硬度试验所用的载荷是 ,用压痕的对角线来确定材料的硬度值 为 【解析】本题为金属材料力学性能的主要指标和符号的知识点考查。在做金属材料力学 性能测试时，所用的载荷类型是不一样的。测试强度和塑性指标（拉伸试验）用静载荷：测试硬度 指标（压入法）也用静载荷；测试韧性指标一般用冲击载荷；测试疲劳强度用交变载荷。拉伸试验 ·425· 单招零距离·机械专业综合（下） 可以测量金属材料的强度和塑性。理解金属材料常见的力学性能指标含义及能识别相应符号。 掌握硬度的每种测量方法及优缺点：布氏硬度测量压痕直径，其数值稳定，准确但操作慢，不适用 批量检验太薄、太硬(>450HB)的材料，多检测原材料的硬度；洛氏硬度测量压痕的深度，其操作 简便，压痕小，可用于成品和薄形件，测量的范围大但压痕较小，测量数值分散，不准确；而维氏硬 度试验测量压痕对角线的长度，主要用于测量表面硬化层硬度和镀层的表面硬度。 【答案】静载荷维氏硬度 【例4】 是一种重要的金属材料强化手段。 A.塑性变形 B.形变强化 C.弹性变形 D.永久变形 【解析】本题考查金属冷塑性变形时产生的一个现象一一形变强化：金属在冷变形加工 时，随着变形量的增加，其强度、硬度提高，而塑性、韧性下降，这种现象称为形变强化或加工硬 化。形变强化是一种重要的金属强化手段，对那些不能用热处理强化的金属尤为重要。但另 一方面，金属发生加工硬化也会给金属的切削加工或进一步的变形加工带来困难。为了改善 发生加工硬化的金属的加工条件，生产中可以进行热处理消除。 【答案】B 同步精练 一、填空题 1.机械零件在使用中，常见的损坏形式有 和 2.金属的性能包括 和 两大类，前者主要包括三种：物理性能、 和 3.力学性能是指金属在 作用下所表现出来的性能，力学性能包括 等。 4.强度是指金属材料在 载荷作用下，能抵抗 或 的 功能。强度的常用衡量指标有 和 ,分别用符号 和 表示。 5.金属材料的变形一般分为 和 两种，衡量金属材料塑性变形抗力的指 标为 和 。衡量金属材料断裂能力的指标为 6.材料受力后 前产生 的能力称为塑性。金属材料的 和 的数值越大，表示材料的塑性越好。其中 更能反映变形的真实程度。 7.硬度指材料抵抗 ,特别是 的能力。 8.布氏硬度测量压痕 ,洛氏硬度测量压痕 维氏硬度测量压痕 9.500HBW5/750表示用直径为 mm,材料为 球型压头，在 N压力下，保持 s,测得的 硬度值为 10.铸铁的硬度测定用 硬度试验法，淬火钢的硬度测定用 硬度试验法。 11.金属材料抵抗 载荷作用而 能力，称为冲击韧性。 12.在小能量多次冲击下，金属材料冲击抗力主要取决于材料的 和 金属材料受大能量的冲击载荷作用时，其冲击抗力主要取决 大小。 13.低碳钢在拉伸试验过程中明显表现出 四个阶 段，但多数金属材料没有明显的 现象，有些脆性材料既没有 现象，也不产生 ,如铸铁。 ·426· 总复习方案·第五部分金属材料与热处理 14.拉伸试样的形状一般有 和 两类，根据标距长度与直径之间的关系， 试样又分为 试样和 试样两种。 15.拉伸试验可测定 和 两个金属材料力学指标。 16.生产中消除加工硬化的方法是进行 二、选择题 17.金属材料抵抗局部塑性变形的能力称为()。 A.强度 B.塑性 C.硬度 D.韧性 18.拉伸试验时，试样拉断前所承受的最大应力称为材料的( )。 A.屈服点 B.抗拉强度 C.弹性极限 D.硬度 19.用一个标距长度为100mm的低碳钢长试样做拉伸试验，试样拉断时断面处的直径为 5mm,则试样的断面收缩率为()。 A.68% B.75% C.32% D.90% 20.金属材料的a值表示材料的( A.抵抗冲击载荷的能力 B.抵抗静载荷的能力 C.抵抗交变载荷的能力 D.抵抗拉伸载荷的能力 21.洛氏硬度B标尺HRBW所用的压头是()。 A.120°圆锥体 B.硬质合金球 C.钢球 D.淬火钢球 22.用洛氏硬度C标尺，测量某调质钢硬度，连续四次的测定值是：HRC20、HRC23、 HRC25、HRC20,该材料的硬度为()。 A.HRC20 B.HRC22 C.HRC23 D.HRC25 23.一标准长试样横截面积为78.5mm2,拉断后测得其长度为120mm,则断后伸长率为 )。 A.140% B.120% C.20% D.16.7% 24.金属材料的塑性变形是通过晶体的( )运动来实现的。 A.位错 B.位移 C.同素异构转变 D.迁移 25.测定经调质处理后的40钢的硬度，宜采用的试验方法是( ). A.布氏硬度 B.洛氏硬度 C.维氏硬度 D.摆锤冲击 三、问答题 26.题图5一1一2所示是一种低碳钢的力一伸长曲线，试回答下列问题： A立 图5-1-2 ·427 单招零距离·机械专业综合（下） (1)从曲线可以看出改材料的拉伸过程分为 四个阶段。 (2)强度指标一般采用 和 两点对应的应力表示，在工作中一般不允 许超过 点的应力。 (3)形变强化发生在 阶段，此阶段试样的变形是 (填“均匀”或“不均 匀”)发生的。 (4)如果采用俦铁做拉伸试验，则不会有 阶段，规定产生 残余伸长 时应力作为条件屈服强度，用符号 表示。 27.图5一1一3为相同尺寸的低碳钢、高碳钢和灰铸铁试样， ① 在相同条件下测得的力一伸长曲线。试回答下列问题： (1)曲线 的屈服，点最高，曲线 的抗拉强度最低。 ② (2)曲线 表明该材料在拉伸过程中无屈服现象，其屈 服点用 代替。 0 (3)曲线 的塑性最好，曲线 的塑性最差。 (4)曲线 为高碳钢的力一伸长曲线，曲线 图5-1-3 为 灰俦铁的力一伸长曲线。 四、计算题 28.某厂购进一批40钢材，按国家标准规定，其力学性能应不低于下列数据：R.=340Mpa, Rm=540Mpa,A=19%,Z=45%,验收时，用该材料制成d。=1×10-2m的短试样做拉伸试 验，载荷达到28260N时，试样产生屈服现象，载荷加到45530N时，试样发生缩颈现象，然后， 被拉断，拉断后，标距长为6.05×10-2m,断裂处直径为7.3×10-3m,试计算这批钢材是否 合格。 29.在一起交通事故调查中发现，一辆长途公共汽车的后桥（后轴）断裂造成了严重的伤 亡事故，事故前汽车并未超载、超员。请运用所学知识解释造成事故的原因。并说明现实生活 中是如何防范这类事故发生。 ·428· 总复习方案·第五部分金属材料与热处理 拓展提升 1.已知一45钢制成的零件，测得：R。=355MPa,Rm=600MPa,A=16%,Z=40%, ak=49J/cm2,用直径10mm钢球在9807N的试验力下对其作用保持30s时，布氏硬度值为 197,试回答下列问题： (1)该钢的平均含碳量为%，主要用来制造 较大的机械零件； (2)已知的零件六个性能指标中，衡量强度大小的是 ,零件工作时所受的应力 应低于 MPa,否则会产生过量的塑性变形； (3)写出零件硬度的表示方法： 第2讲 金属的晶体结构与结晶 考纲要求 要 求 内 容 1.金属的晶体结构及常见的三种金属晶格类型。 了解 2.纯金属的结晶过程与同素异构转变。 知识体系 基础知识 金属的晶体结构晶格类型 实际结构 冷却曲线 过冷度 金属的晶体结构与结晶纯金属的结晶 结晶过程 细化晶粒的常用方法 同素异构转变 基本概念 合金的结构与结晶{合金的结构 合金的结晶 考点分布 年份 知识点 题型 分值 2018 强化金属的手段 填空题 2分 2019 细化晶粒方法 填空题 2分 2020 亚共析钢细化晶粒方法 选择题 3分 ·429·