机械工程材料基础【精品-ppt】

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1、机械工程材料基础机械工程学院熊敏主讲1、了解金属及合金的性能、组织结构、结晶、塑性变形及二元合金相图的基本理论;2、了解钢铁材料热处理基本原理和工艺;3、掌握常用的碳钢、铸铁、合金钢的成分、组织、性能和用途的基本知识学习内容教材:机械工程材料于永泗齐民主编大连理工大学出版社内容第一章金属材料的主要性能第二章金属及合金的晶体结构第三章铁碳合金第五章钢的热处理第六章合金钢第四章金属的塑性变形和再结晶第一章材料的性能§1材料的力学性能拉伸试验机三、塑性二、强度1、屈服强度s2、抗拉强度b3、条件屈服强度0.2材料抵抗塑性变形的能力材料抵抗断裂的能力1

2、、延伸率2、断面收缩率测量方便、欠准确；测量不方便、准确；材料塑性变形的能力材料对塑性变形的抗力一、刚度刚度大。材料抵抗弹性变形的能力。四、硬度材料表面上，局部体积内对塑性变形的抗力。1、布氏硬度HB测量有色金属、铸铁等软材料；2、洛氏硬度HRC测量淬火钢等硬材料；3、维氏硬度HV测量硬质合金等高硬度材料；洛氏硬度试验机五、冲击韧性ak材料抵抗冲击载荷的能力冲击韧性试验机1、疲劳机理：应力集中、表面状态、内部缺陷等导致显微裂纹>裂纹扩张>零件有效截面减小>断裂2、提高材料疲劳强度的措施：六、疲劳强度-1材料承受N次应力循环而不断裂的最大应力。§

3、2材料的物理和化学性能比重、熔点、热膨胀性、导电性、导热性、磁性等。二、化学性能耐腐蚀性、抗氧化性等。一、物理性能比强度:材料的强度值与密度值之比。名称密度(g/cm3)强度(Mpa)比强度纯铝2.780～10030～37纯铁7.87180～28023～36纯钛4.5405～50090～111§3材料的工艺性能一、铸造性能二、可锻性三、可焊性四、切削加工性材料对各种加工方法的适合性思考题：1.在测定强度上σs和σ0.2有什么不同?2.在设计机械时多用哪两种强度指标?为什么?3.设计刚度好的零件,应根据何种指标选择材料?采用何种材料为宜?材料的E越大，

4、其塑性越差,这种说法是否正确?为什么？4.常用的硬度方法有几种?其应用范围如何？这些方法测出的硬度值能否进行比较?5.反映材料受冲击载荷的性能指标是什么?不同条件下测定的这种指标能否比较？比较各种材料拉伸曲线图的s、b、、E第二章材料的结构§1金属的晶体结构一、金属的晶格晶体、非晶体、晶格、晶胞、1、体心立方晶格：2、面心立方晶格：(BCC;Body-CenteredCubic)(FCC;Face-CenteredCubic)二、常用金属的晶体结构3、密排六方晶格：(HCP;HexagonalClose-packed)晶格类型不同，致密度不同，

5、同素异晶转变时有体积变化。三、金属晶体结构的致密度1.晶格尺寸aaa,c2.晶胞原子数246BCCFCCHCP3.原子半径4.配位数812125.致密度68%74%74%四、晶面与晶向1、晶面指数求晶面指数：（1）建立坐标系；（坐标轴不在平面上）（2）求截距；（3）取倒数；金属晶体中，通过一系列原子所构成的平面。（4）标定(xyz)；2、晶向指数通过两个以上原子的直线表示原子列的位向。求晶向指数：（1）建立坐标系；（原点定在矢尾）（2）求另一点的坐标值；（3）化简，标定[xyz]；3、晶面族、晶向族晶面族指数{xyz}晶向族指数在立方晶系中

6、，晶面指数与晶向指数相同时，则晶面与晶向互相垂直。实际金属的晶体结构点缺陷：空位，间隙原子，置换原子线缺陷：位错面缺陷：晶界，亚晶界金属的晶粒越细，晶界总面积就越大，金属的强度就越高，因而实际使用中的金属材料力求获得细晶粒。§2合金的晶体结构合金的概念工程上广泛使用合金的原因一、合金的相结构组元：组成合金的最基本的、独立的物质。纯金属、稳定的化合物相：合金中具有相同的化学成分、相同的结构、能够与其他部分区分的部分。1、固溶体间隙固溶体置换固溶体有限置换固溶体无限置换固溶体2、金属化合物两个组元相互作用形成的新的相。固溶强化：通过溶入溶质原子使溶剂原子

7、的晶格发生畸变，从而使金属材料的强度、硬度升高的现象。金属化合物的晶格与其组元的晶格完全不同，因此其性能也不同与组元。§3金属的结晶一.纯金属结晶的条件1、过冷度（ΔT）T0为金属的晶体与液体平衡共存的温度。称为理论结晶温度。显然，在这一温度时，金属的结晶速度与熔化速度相等，所以只有进一步冷却，使金属的实际结晶温度（Tn)低于T0时，结晶才能进行。结晶时Tn低于T0的现象称为过冷。其相差的度数，称为过冷度（ΔT=T0－Tn）。纯金属的冷却曲线出现一个水平线段，说明其结晶过程是一个恒温过程。这是由于放出的结晶潜热与散热损失相抵消的缘故。直到结晶完了温度

8、才继续下降。二.纯金属的结晶过程生核:自发形核非自发形核长大:均匀长大树枝状长大金属结晶速度，决定于形成晶核