武汉理工大学 机械复试 工程材料.doc

第1 章金属材料的主要性能教学提示：工程上所用的各种金属材料、非金属材料和复合材料统称为工程材料。迄今为止，人类发现和使用的材料种类繁多，但应用最多的还是金属材料。金属材料之所以在工业生产中被广泛应用的最主要原因是它具有良好的性能。金属材料的性能包括材料的使用性能（物理、化学、力学性能）；工艺性能（铸造性能、压力加工性能、焊接性能、切削加工性能、热处理性能等）。为了便于材料的生产、应用与管理，也为了便于材料的研究与开发，有必要对材料进行分类并研究其性能。教学要求：了解工程材料的分类、性能及测试方法。重点了解工程材料的力学性能指标和测试方法，以及各个指标的物理意义。设计零件和材料选择时要考虑零件的工作环境，根据承受的载荷情况重点考虑某些力学性能指标。第2 章铁碳合金教学提示：铁碳合金是最重要的工程材料，钢和铸铁是制造机器设备的主要金属材料，与其它材料相比，其资源广泛、冶炼方便、价格低廉、性能优越。因此，金属材料在工业生产中仍然占主导地位。铁碳合金是以铁、碳为主要组元组成的合金。其中，铁的含量大于95 % ，是最基本的组元。要了解钢和铸铁的本质，首先必须了解纯铁的晶体结构。金属的内部结构和组织状态是决定金属材料性能的一个重要因素。金属在固态下通常都是晶体，了解和掌握金属的晶体结构、结晶过程及其组织特点，是零件设计时合理选材的根本依据。教学要求：了解金属的晶体结构、晶体缺陷、纯金属的结晶与铸锭及合金的相结构。第3 章钢的热处理教学提示：钢的热处理是通过加热、保温和冷却改变金属内部或表面的组织，从而获得所需性能的工艺方法。本章内容首先阐明了钢的热处理的基本原理，由于组织转变是热处理的核心问题，因此钢在加热和冷却过程中组织转变的基本规律是讨论的重点，也是理解和掌握各种热处理工艺方法的基础。普通常用钢的热处理工艺有退火、正火、淬火、回火及表面热处理等。在机械制造业中，通过热处理才能充分发挥材料的潜能，延长零件的使用寿命，因此，本章还介绍了钢的普通热处理工艺、表面热处理工艺以及金属材料的表面改性。教学要求：掌握钢在加热和冷却过程中组织转变的基本规律，并能熟练应用钢的等温转变曲线和连续转变曲线来解决问题。在理解钢的热处理的基本原理的基础上，掌握退火、正火、淬火、回火热处理工艺的工艺参数及各阶段组织特征。了解表面热处理和化学热处理等热处理工艺。当在生产实际中遇到具体问题时，应根据热处理的基本原理，针对具体情况进行具体分析，合理地、灵活地应用这些工艺来解决问题。第4 章非金属材料教学提示：本章介绍了除金属材料外的其他工程材料，包括塑料、陶瓷和复合材料的基本知识。阐述了常用工程塑料的组成、分类、性能特点及其应用领域和制品等。教学要求：本章要求学生了解除金属材料外的其他工程材料，包括塑料、陶瓷和复合材料的基本知识。熟悉常用工程塑料、工业陶瓷及复合材料的分类、性能特点及应用，学会在生产实践中，正确选择并应用这些材料。第5 章铸造工艺基础教学提示：铸造合金除应具有符合要求的力学性能、物理和化学性能外，还应具有良好的铸造性能。合金的铸造性能主要指充型能力、收缩性、偏析、吸气等。合金的铸造性能是衡量铸造合金优劣的标志之一，是保证铸件质量的重要因素。本章内容包括液态合金的充型；铸造合金的凝固与收缩；铸造内应力、变形与裂纹；铸件的气孔与偏析；铸件质量的综合控制等。教学要求：通过本章学习，要重点掌握铸造合金液体的充型能力与流动性及其影响因素，缩孔与缩松的产生与防止，铸造应力、变形与裂纹的产生与防止。掌握铸件质量的综合控制方法。第6 章常用合金铸件的生产教学提示：在铸造生产中，所使用的合金种类很多，他们的特性和生产方法也不尽相同，本章教学的主要内容包括铸铁件的生产、铸钢件的生产、铸造有色合金件的生产。由于铸铁件应用广泛，约占铸件总重的70 一75 。所以本章重点介绍各种铸铁的化学成分、组织、性能、使用范围和铸造工艺特点。对于铸钢、铜、铝合金的铸造特点也做简单的介绍。教学要求：掌握各种铸铁的生产方法、牌号的表示方法、组织、性能、使用范围和铸造工艺特点。第7 章砂型铸造教学提示：在铸造生产中，有许多种生产方法。但最基本的生产方法是砂型铸造。本章主要内容有造型方法的选择；浇注位置和分型面的选择；工艺参数的选择；铸件的结构设计等。在学习本章内容时，应与“金工实习”中实际操作的工艺相联系，理论联系实际。教学要求：了解常用的机械造型方法；掌握砂型铸造工艺及铸造工艺图的表示方法，正确选择铸造工艺参数；根据砂型铸造工艺特点，能够正确地设计铸件的结构。第8 章特种铸造教学提示：特种铸造是指与普通砂型铸造不同的一些铸造方法，本章重点介绍金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、熔模铸造、陶瓷型铸造、消失模铸造、挤压铸造、半固态铸造等。每种特种铸造方法在提高铸件精度和表面粗糙度、改善合金性能，提高劳动生产率，改善劳动条件和降低铸件成本等方面，各有其优越之处。近些年来，特种铸造在我国发展特别迅速，方法也日益繁多，在铸造生产中占有相当重要的地位。教学要求：了解各种特种铸造方法的工艺特点、应用范围。第9 章金属压力加工基础教学提示：金属材料经过压力加工之后，其内部组织发生很大变化，金属的性能得到改善和提高。通过锻造可以消除金属铸锭内部的气孔、缩松和树枝状晶等缺陷。为了正确选用压力加工方法、合理设计压力加工成形的零件，必须了解金属塑性变形的实质和组织变化规律。学习本章前，应预习工程材料中有关二元相图、塑性变形与再结晶的内容，学习过程中，应与“金工实习”中实际操作相联系，理论联系实际。教学要求：了解金属塑性变形的有关理论基础，特别是塑性变形对金属组织和性能的影响，金属可锻性的影响因素等。第10 章常用的锻造方法教学提示：锻造是毛坯成形的重要手段，尤其在工作条件复杂，力学性能要求高的重要结构零件的制造中，具有重要地位。锻造是使加热好的金属坯料，在外力的作用下发生塑性变形，通过控制金属的流动，使其成形为所需形状、尺寸和组织的方法，根据变形时金属流动的特点不同，可以分为自由锻和模锻两大类。本章将分别介绍它们的成形过程、特点及锻件结构设计和工艺性等内容。教学要求：初步掌握自由锻和模锻的基本工序、特点及应用。能够根据自由锻和模锻设备、工具及工艺特点，合理地设计自由锻和模锻件结构。第11 章板料冲压教学提示：使板料经分离或成形而得到制件的工艺统称为冲压。厚度小于4 的金属薄板通常是在常温下进行冲压，故称冷冲压。只有当板料厚度超过8 一10 时，才采用热冲压。冲压可获得形状复杂、尺寸精度高、表面质量好的冲压件，不经机械加工即可进行装配；可使零件获得合理的截面结构。此外，由于冷变形使零件产生加工硬化，故冲压件的刚度、强度高、质量轻。冲压操作简单，工艺过程便于实现机械化、自动化、生产率高，零件成本低。故其在航空、航天、兵工、汽车、拖拉机、电机电器、电子仪表以及日常生活用品的生产中占有极其重要的地位。但由于模具制造复杂，因此冲压只适于大批量生产。教学要求：初步掌握分离工序和变形工序的种类、特点及应用。根据各种工序的特点，合理地选择冲压工艺参数，正确设计冲压件结构；了解常用冲压模具的结构、特点及工作原理。第12 章特种压力加工方法简介教学提示：随着科学技术的不断发展，对压力加工生产提出了越来越高的要求，不仅要生产出各种毛坯，而且还要直接生产出各种形状复杂的零件；不仅能用易变形的材料进行生产，而且还要用更难变形的材料进行生产。因此，近年来在压力加工生产中出现了许多新工艺、新技术，如超塑性成形、粉末热锻、零件的挤压、精密模锻、精密冲压、零件的轧制、冷墩、等。此外，随着计算机技术的迅速发展，计算机辅助设计（CAD ）和辅助制造（CAM ）技术也正在压力加工生产中不断地开发和应用，为压力加工现代化生产开避了一条新途径。本章仅对精密模锻、轧制、挤压、拉拔、超塑性成形和高速高能成形等技术的应用等作一简要介绍。教学要求：了解特种压力加工方法、特点及应用范围。第13 章焊接工艺基础教学提示：除了铸造、压力加工以外，焊接也是零件或毛坯成形的主要方法。焊接是利用加热或加压（或加热和加压），借助于金属原子的结合与扩散，使分离的两部分金属牢固地、永久地结合起来的工艺。熔化焊的焊接过程是利用热源（如电弧热、气体火焰热、高能粒子束等）先将工件局部加热到熔化状态，形成熔池，然后，随着热源向前移动，熔池液体金属冷却结晶，形成焊缝。熔化焊的过程包含有加热、冶金和结晶过程，在这些过程中，会产生一系列变化，对焊接质量有较大的影响，如焊缝成分变化、焊接接头组织和性能变化以及焊接应力与变形的产生等等。教学要求：较深刻地理解焊接工程的基本理论；对焊接接头的组织与性能、焊接应力与变形的形成过程有清楚的认识；掌握防止和消除焊接变形的常用方法。第14 章常用的焊接方法教学提示：焊接的种类很多，通常按照焊接过程的特点分为：熔化焊、压力焊和钎焊三大类。焊接方法可以化大为小、化复杂为简单、拼小成大，还可以与铸、锻、冲压结合成复合工艺生产大型复杂件。主要用于制造金属构件，如锅炉、压力容器、管道、车辆、船舶、桥梁、飞机、火箭、起重机、海洋设备、冶金设备等。教学要求：了解各种焊接工艺的特点及应用范围；掌握手工电弧焊和埋弧自动焊的焊接过程。为合理设计和选择焊接成形方法打下良好的基础。第15 章常用金属材料的焊接教学提示：金属材料很多，但每种材料因自身的特点，在焊接过程中会表现出不同的特性，通常用金属的焊接性来评价金属材料的焊接加工的难易程度。金属的焊接性是金属的工艺性能在焊接过程中的反映。它既是设计焊接结构时选用材料预防应力变形诸因素时必须考虑的问题，又是工艺人员确定焊接方法、制定焊接工艺时的重要依据。影响焊接性的因素很多，如母材的化学成分、板厚、焊件形式、焊接方法及其工艺条件等。其中最基本的因素是母材的化学成分。金属的焊接性并不是固定不变的，由于新的焊接方法和工艺的出现，原来不能或不易焊的金属也可成为能焊或易焊的了。教学要求：了解常用金属材料的焊接性能及焊接特点；能够根据材料的特性正确选择焊接方法。对可焊性差的材料在焊接时应采取哪些措施。第16 章焊接工艺设计教学提示：在焊接结构设计时，既要考虑结构强度、工作条件和使用性能的要求，还需考虑焊接工艺过程的特点和焊接过程自身带来的问题，以便在工艺上采取必要的措施，在设计上遵循一定的原则，从而能制出符合质量要求的焊件。本章重点说明后一方面的问题，并在此基础上归纳出一些设计工艺性的原则和方法。教学要求：了解常见的焊接接头结构形式，合理地选择焊接材料和焊接方法，掌握焊件结构工艺设计的基本原则。第17 章金属切削加工基础知识教学提示：金属切削加工虽有多种不同的形式，但在很多方面，如切削运动、切削工具以及切削过程的物理实质等都有着共同的现象和规律。这些现象和规律是学习各种切削加工方法的共同基础。教学要求：了解金属切削和刀具的基本定义，金属切削过程；影响已加工表面质量和切削力、切削热和切削温度、刀具磨损和刀具耐用度的因素；刀具合理几何参数和切削用量的选择。第18 章常用金属切削加工方法教学提示：机器零件的大小不一，形状和结构各异，加工方法也多种多样，其中常用的有车削、钻削、键削、刨削、拉削、铣削和磨削等。尽管它们在基本原理方面有许多共同之处，但由于所用机床和刀具不同，切削运动形式各异，所以它们有着各自的工艺特点及应用。教学要求：对各种机械加工的工艺特点、应用范围要有较清楚的了解，；掌握外圆车削、磨削的基本方法和工艺特点；平面车削、刨削、铣削、磨削的基本方法和工艺特点；孔的加工成形基本方法和工艺特点。了解螺纹加工成形的基本方法和工艺特点。第19 章数控加工基础教学提示：数控机床是多品种小批量生产高效自动化机床。数控机床可以加工普通机床无法加工的复杂零件，尤其是复杂空间曲面，生产效率比普通机床提高数倍甚至数十倍。数控机床是按所编程序自动进行零件加工的，消除了操作者的人为误差，并且可以自动地进行检测及补偿，达到非常高的加工精度。随着现代制造业的发展，数控机床已得到越来越广泛得应用。本章主要介绍数控机床的工作原理、数控加工的插补原理、程序结构、数控机床的类型、特点及一些典型零件的常用数控加工方法。教学要求：数控机床加工的插补原理及程序结构、典型零件的数控加工方法。第20 章零件典型表面加工方法的选择教学提示：机械产品都是由零件组成的。尽管机械零件的种类很多，形状各异，但都是由一些最基本的几何形状（外圆、孔、平面等）组成的，而每种表面又有不同的加工方法。由于不同加工方法的质量、加工时间、加工费用是不同的，正确选择加工方法对保证产品质量，提高生产率和经济性有重要意义。本章将介绍组成零件的几种典型表面的加工方法和加工方案，并进行分析，为学习第第21 章机械加工工艺规程打下必要的知识基础。教学要求：掌握典型表面（外圆、孔、平面等）加工方法，根据零件的基本的几何形状，正确选择加工方法和加工方案；了解螺纹和齿轮齿形的加工方法。第21 章机械加工工艺的基本知识教学提示：生产某一零件，通常不是在某一台机床上，用某一种加工方法能完成的，而需要经过一定的加工工艺过程才能完成。根据零件的具体要求和设备等情况，选择合适的毛坯和加工方法，合理地安排加工顺序，正确的制定零件加工工艺，将直接影响产品的质量、成本和生产率。教学要求：能够正确地选择零件的材质，合理地安排加工顺序和加工方法，正确地制定零件加工工艺过程。第22 章特种加工简介教学提示：随着产品向高精度、高熔点、高速度、大功率、小型化等方向发展，伴随着出现了高硬度、高强度、高韧性、高脆性的金属和非金属材料的难加工问题，采用一般机械加工方法有时难以胜任加工工作，特种加工就是在这种前提下和发展起来的。特种