第1章绪论、工程材料的主要性能

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1、工程材料工程材料 机电工程学院机电工程学院 绪绪 论论机械制造的基本过程机械制造的基本过程工程材料分类及应用工程材料分类及应用本课程主要内容本课程主要内容学习本课程要求学习本课程要求参考书目参考书目二、工程材料分类及应用二、工程材料分类及应用金属材料金属材料 黑色金属：钢、铁 有色金属：除钢铁以外的其它金 属及合金。非金属材料非金属材料 高分子材料：塑料、橡胶 陶瓷材料：碳化硅、氮化硅复合材料复合材料：玻璃钢陶瓷刀具：可在冰陶瓷刀具：可在冰冻条件下切削肉类冻条件下切削肉类和其他食品，切削和其他食品，切削水果不变色，切洋水果不变色，切洋葱不刺眼葱不刺眼 塑料齿轮重量轻、噪声低、塑料齿轮重量轻、噪

2、声低、成本低、自润滑成本低、自润滑信息科学能源科学材料科学 旧石器时代- 新石器时代 -青铜器时代 -铁器时代-人工合成材料时代现代科学技术的三大支柱现代科学技术的三大支柱材料的发展与历史时代的划分航空航天航空航天 人类第一架飞机人类第一架飞机 1903 莱特兄弟莱特兄弟 16公里公里/小时小时 螺旋桨飞机螺旋桨飞机 300公里公里/小时小时 铝合金铝合金 民航喷气式飞机民航喷气式飞机 5001000公里公里/小时小时 高温合金高温合金 我国主力喷气战斗机歼八我国主力喷气战斗机歼八 2700公里公里/小时小时人造卫星人造卫星 钛合金：钛合金：密度小密度小耐高温耐高温耐腐蚀耐腐蚀通信技术通信技术

3、 现有太平洋海底光缆示意图现有太平洋海底光缆示意图金属材料获得广泛的应用的原因金属材料获得广泛的应用的原因 优良的机械性能优良的机械性能 优良的物理性能优良的物理性能 优良的工艺性能优良的工艺性能 三、本课程主要内容三、本课程主要内容工程材料的主要性能工程材料的主要性能金属与合金的晶体结构与结晶金属与合金的晶体结构与结晶金属的塑性变形与再结晶金属的塑性变形与再结晶钢的热处理钢的热处理 常用金属材料常用金属材料机械零件选材及工艺路线分析机械零件选材及工艺路线分析 四、学习本课程要求四、学习本课程要求 上课认真听讲、做笔记；上课认真听讲、做笔记； 积极参加讨论、回答问题；积极参加讨论、回答问题；

4、独立完成作业，不要互相抄袭；独立完成作业，不要互相抄袭； 认真完成实验，不缺勤。认真完成实验，不缺勤。成绩评定：平时作业成绩评定：平时作业10% 实验实验20% 期末期末70%第第1章章 材料的力学性能材料的力学性能v内部结构与性能内部结构与性能 成分结构（组织）性能v加工工艺与性能加工工艺与性能 切削加工 锻造 铸造 焊接 v使用行为与性能使用行为与性能 橡胶暴露在空气中逐渐硬化 金属在周期性载荷作用下会产生疲劳 普通钢钻头不能象高速钢钻头那样飞快切削 工程材料的主要性能工程材料的主要性能u力学性能力学性能u物理性能物理性能u化学性能化学性能u工艺性能工艺性能1.1 静力学性能静力学性能材料

5、在静外力作用下所表现出的各种性能。材料在静外力作用下所表现出的各种性能。q强度强度q硬度硬度q塑性塑性q疲劳强度疲劳强度q冲击韧性冲击韧性q断裂韧性断裂韧性 拉伸实验拉伸实验电子拉伸试验机GB/T288-1987 应变 =L/L0GB/T288-2002见附录1低碳钢拉伸曲线低碳钢拉伸曲线应力=F/S0N/mm2(MPa)一、弹性与刚度一、弹性与刚度 弹性变形弹性变形（不超过（不超过0.5%1%）弹性极限弹性极限e材料不产生塑性变形材料不产生塑性变形所能承受的最大应力。所能承受的最大应力。（精密弹性元件、炮筒）（精密弹性元件、炮筒）弹性模量弹性模量 E= / 衡量材料抵抗弹性衡量材料抵抗弹性变

6、形的能力。表示材变形的能力。表示材料的料的刚度刚度。机器零件或构件刚度：机器零件或构件刚度：EA二、强度二、强度在外力作用下，材在外力作用下，材料抵抗料抵抗变形变形和和破坏破坏的能力。的能力。屈服点屈服点s 材料开材料开始产生明显塑性变始产生明显塑性变形时的最低应力值。形时的最低应力值。屈服强度屈服强度0.2 试样标距长度产生试样标距长度产生0.2%塑性塑性变形时的应力值。变形时的应力值。抗拉强度抗拉强度b材料在断裂前所承受的最大应材料在断裂前所承受的最大应力值。（力值。（Rm） 三、塑性三、塑性材料在外力作用下，产生永久变形而不材料在外力作用下，产生永久变形而不破坏的能力。破坏的能力。伸长率

7、伸长率 试样在拉断后的相对伸长量。试样在拉断后的相对伸长量。（A）=（L1-L0）/L0 100%L0试样原始标距长度；试样原始标距长度；L1试样拉断后的标距长度。试样拉断后的标距长度。断面收缩率断面收缩率 试样被拉断后横截面积的相试样被拉断后横截面积的相对收缩量。（对收缩量。（Z）=（A0-A1）/A0 100%A0试样原始横截面积；试样原始横截面积；A1试样拉断处的横截面积。试样拉断处的横截面积。塑性的意义：塑性的意义：1.零件在使用过程中偶然过零件在使用过程中偶然过载时，因发生塑性变形而载时，因发生塑性变形而不至于突然断裂；不至于突然断裂；2.碰撞时吸收能量；碰撞时吸收能量；3.塑性成形

8、。塑性成形。四、硬度四、硬度材料抵抗外加载荷压入表面的能力。材料抵抗外加载荷压入表面的能力。（1）布氏硬度（）布氏硬度（HBW）压头为硬质合金时压头为硬质合金时经验关系：经验关系：低碳钢：低碳钢： b0.36HBW高碳钢：高碳钢：b0.34HBW灰铸铁：灰铸铁：b0.10HBW试验规范。试验规范。表示方法：表示方法：120HBW 120HBW10/1000/30表示直径为表示直径为10mm的的硬质合金球在硬质合金球在1000kgf（9.807kN）载荷）载荷作用下保持作用下保持30s测得的布氏硬度值为测得的布氏硬度值为120 压痕较大，只适用于毛坯检验，不适合压痕较大，只适用于毛坯检验，不适合