机械基础(10)

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1、第五章工程材料有色金属陶瓷、玻璃新型无机非金属传统无机非金属:金属材料无机非金属有机材料黑色金属材料碳纲合金钢铝合金铜合金钛合金塑料橡胶光导纤维生物陶瓷合成纤维复合材料第一节工程材料的分类铸铁第二节材料的力学性能1、强度强度是指在外力作用下材料抵抗塑性变形和断裂的能力。抵抗破坏能力越大，强度越高。应力-应变曲线抗拉强度是指材料所能承受的最大应力。它表征了材料抵抗断裂的能力，用表示。式中：Fb-试样在断裂前的最大载荷(N)；A0-试样原始横截面积(mm2)。1)抗拉强度3)剪切强度当受一对大小相等、方

2、向相反、作用力距离很近的外力，且力的方向都与材料的轴线想垂直，这时材料表现出来的抵抗能力称为剪切强度，用表示。2)抗压强度当所受外力是压力时，材料所表现出来的抵抗变形或破坏的能力称为抗压强度，用表示。屈服强度是指材料产生屈服时的最小应力。它表达了材料抗塑性变形的能力。用σs表示。σs＝Fs/A0式中：Fs-s点的最小载荷(N)；A0-试样原始横截面积(mm2)。4）屈服强度2、硬度硬度是指材料的软硬程度。它表征了材料抵抗表面局部塑性变形及破坏的能力。1）布氏硬度（HB）布氏硬度值是指材料压坑单位球面

3、积上的抵抗力。其数值越大，则表示材料越硬。2）洛氏硬度（HR）洛氏硬度是用压痕深度作为测量硬度的依据。根据压印头和载荷的不同，洛氏硬度分为若干种。常用的有HRA、HRB、HRC。（1）HRA——采用1200圆锥形金刚石压入器求得的硬度，一般用来测量高硬材料（如硬质合金等）及一些硬而薄的金属等，其硬度为70～85HRA。（2）HRB——采用直径1/16in的淬硬材料钢球测得的硬度，一般用来测量有色金属、退火刚等，其硬度为70～85HRA。（3）HRC——采用1200圆锥形金刚石压入器求得的硬度，一般用

4、来测量调质钢及淬火钢，其硬度为20～67HRC。3、塑性塑性是指在外力作用下材料产生永久变形而不被破坏的能力。常用的塑性指标是伸长率（δ）和断面收缩率（Ψ），其值越大，塑性愈大。碳:碳↑－→塑性↓（渗碳体）杂质:杂质↑－→塑性↓磷－→冷脆性。强度、硬度↑塑性↓硫－→热脆性。硫化物和共晶体分布晶界，熔点低氮－→时效脆性、即兰脆。温度↓氮化物析出↑氢－→氢脆，间隙固溶体。白点，扩散聚集微缺陷氧－→热脆性。氧化物、易溶共晶体，熔点低合金元素:合金元素加入－→塑性↓－→抗力↑化学成分对金属塑性的影响冲击韧度

5、是材料抵抗冲击载荷的能力。试样横截面单位面积上所消耗的功即为冲击韧度值AK。4、冲击韧性冲击h试样摆锤HAK值低的材料称为脆性材料，AK值高的材料称为韧性材料。材料的AK值取决于材料及其状态，同时与试样的形状、尺寸有很大关系。材料的AK值随温度的降低而减小，且在某一温度范围内，AK值发生急剧降低，这种现象称为冷脆。5、抗疲劳性金属材料在长期交变载荷下，仍然不被破坏的能力，称为抗疲劳性。衡量抗疲劳性大小的指标是疲劳强度，其值越大，抗疲劳性越好。第三节金属材料碳钢又称碳素钢，是现代经济建设应用极为广泛的

6、基础材料，其主要元素为铁和碳。碳含量在0.02～2.11%之间。由于原料和冶炼工艺的限制，实际使用的钢中都含有硅、锰、硫、磷等杂质元素。一、碳钢常用金属材料分为黑色金属和有色金属，其中黑色金属主要就是指刚和铁。按碳含量Wc低碳钢：<0.25%中碳钢：0.30~0.60%高碳钢：>0.60%按质量普通质量碳钢：优质碳钢：特殊质量碳钢：按用途碳钢碳素结构钢：碳素工具钢：碳素铸钢：1、碳钢分类2、碳钢牌号Q×××AF屈服点屈服点s的值质量等级：A、B、C、D、E脱氧方法沸腾钢F半镇静钢B镇静钢Z特殊镇静

7、钢TZ1）普通碳素结构钢2）优质碳素结构钢45——表示平均碳质量分数为0.45%的优质碳素结构钢。65Mn——表示Wc为0.65%、含锰量较高的优质碳素结构钢。用两位数字表示钢中平均碳的质量分数的万分数。例1：Q235AF表示屈服点为235MPa、质量为A级的碳素结构钢，是沸腾钢。3）碳素工具钢T8——表示平均碳质量分数为0.8%的碳素工具钢。T12A——表示平均碳质量分数为1.20%的高级优质碳素工具钢。T（“碳”）+两位数字（表示钢中平均碳的质量分数的千分数）。二、铸铁强度、塑性、韧性比钢低。耐

8、磨性好——石墨有利于润滑、储油。碳的质量分数大于2.11%的铁碳合金称为铸铁。w(C)=2.5-4.0%，w(Si)=1.0-3.0%.应用特点：1、灰铸铁牌号——如HT100，表示b≥100MPa性能——与其它铸铁相比，力学性能差，其它性能好发动机飞轮水泵叶轮2、球墨铸铁——铁水浇注前加球化剂使石墨球化牌号——如QT700-2，表示b≥700，≥2％性能——强度、塑韧性明显优于灰铸铁。连杆管道接口3、蠕墨铸铁——在铁水浇注前加蠕化剂而得牌号——如RuT420，