《授课教案》 第一篇 工程材料性质

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1、第一篇工程材料性质教案首页课程名称：金属材料成形基础任课教师：徐晓峰第一篇工程材料性质计划学时：6教学目的和要求：本篇介绍了金属材料的主要性能、金属与合金的晶体结构及结晶过程、铁碳合金状态图及铁碳合金。学完本篇要求学生了解并掌握金属材料的主要性能、金属与合金的晶体结构及结晶过程和铁碳合金状态图。重点：重点为金属材料的力学性能、铁碳合金；难点：难点为铁碳合金状态图思考题：1．如何判断金属材料受力时，产生的是弹性变形还是塑性变形？2．生产中常通过测量硬度来估算材料的强度，这是为什么？3．合金的基本组成物有?那些试说明它们各自的结构特点和性能特点。4．锯条、弹簧、轴各应进行那些热处理比较

2、?合适？为什么？5．何为合金状态图？它是如何绘制出来的？合金状态图有什么用途？14第一篇工程材料性质第一篇工程材料的性质第一章材料的主要性能材料的主要性能是指:1.使用性能（1）力学性能（2）物理性能（3）化学性能2.工艺性能——加工成形的性能第一节材料的力学性能力学性能材料在外力作用下所表现出的特性。一、外力作用下材料的变形与失效作用在机件上的外力载荷静载荷动载荷FF（MPa）σ=F’/S1.两种基本变形（1）弹性变形：F=F’F’F材料受外力作用时产生变形，当外力去除后恢复其原来形状，这种随外力消失而消失的变形，称为弹性变形。（2）塑性变形:材料在外力作用下产生永久的不可恢复的

3、变形，称为塑性变形。2．变形的三个阶段弹性变形塑性变形断裂3.常见的几种失效形式（1）断裂（2）塑性变形（3）过量弹性变形（4）磨损（5）腐蚀二、材料的力学性能14第一篇工程材料性质拉伸实验FLF0dF缩颈bskeo拉伸曲线应力应变曲线e—弹性极限点S—屈服点K—断裂点b—极限载荷点1．强度：材料在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。（1）屈服强度（σS）指材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力。σS=Fs/S0（MPa）它表征了材料抵抗微量塑性变形的能力。当材料单位面积上所受的应力σe<σ<σs时，只产生微量的塑性变形。当σ>σs时，材料将产生明显的塑性变形。σ0.2=F0.2

4、/S0（MPa）条件屈服强度:屈服强度—是塑性材料选材和评定的依据。14第一篇工程材料性质kes100%0.2%bF（2）抗拉强度（σb）抗拉强度是材料在拉断前承受最大载荷时的应力。σb=Fb/S0（MPa）它表征了材料在拉伸条件下所能承受的最大应力。抗拉强度—是脆性材料选材的依据。2.塑性材料在外力作用下，产生永久变形而不引起破坏的能力。常用δ和ψ作为衡量塑性的指标。伸长率：断面收缩率：良好的塑性是金属材料进行塑性加工的必要条件。3．刚度（E）材料在外力作用下抵抗弹性变形的能力称为刚度。在弹性变形阶段：所以：E—材料抵抗弹性变形的能力越大。4．硬度是材料抵抗更硬的物体压入其内的能

5、力。(1)布氏硬度（HB）：14第一篇工程材料性质FF1200布氏硬度适用HB<450(2)洛氏硬度（HRC）洛氏硬度一般用于HB>450洛氏硬度与布氏硬度之间约为1：10的关系同时硬度与强度之间也有一定的关系：低碳钢：σb≈3.6HB高碳钢：σb≈3.6HB调质合金钢：σb≈3.6HB5．冲击韧性材料抵抗冲击载荷作用下断裂的能力。AK=G（H1-H2）（J）ak=AK/S（J/m2）在冲击载荷下工作的零件，很少是受大能量一次冲击而破坏的；往往是受小能量多次重复冲击而破坏的。6．疲劳强度材料在无数次重复或交变载荷作用下不引起破坏的最大应力。受交变载荷作用的零件，在其所受应力远远低于

6、该材料的屈服强度时，会发生突然的断裂。而且是脆性断裂。据统计，约80%的机件失效为疲劳破坏。—循环基数钢：14第一篇工程材料性质有色金属：三、力学性能与失效形式的关系ss力学性能失效形式sb强度塑性断裂刚度塑性变形硬度过量弹变韧性磨损疲劳强度第二节材料的物理、化学及工艺性能一、材料的物理性能比重、密度、熔点、导电性、导热性、磁性、热膨胀系数。二、材料的化学性能耐酸性、耐碱性、抗氧化性。三、材料的工艺性能：加工性能14第一篇工程材料性质第二章金属及合金的结晶第一节金属的晶体结构晶体：原子作有序排列；有固定的熔点；各向异性。非晶体：原子作无序排列；没有固定的熔点；各向同性。所有的金属和

7、合金都是晶体。晶格—原子排列形成的空间格子晶胞—组成晶胞最基本的单元金属的典型晶体结构体心立方晶格：Cr、Mo、W、V、a-Fe、b-Fe面心立方晶格：Cu、Ni、Ag、Au密排六方晶格：Mg、Be、Zn、a-Ti、b-Cr温度℃时间T0TnΔT过冷度第二节金属的结晶过程一、金属的结晶过程1．金属结晶的过冷现象2．金属的结晶过程形核长大结晶冷却曲线自发形核14第一篇工程材料性质非自发形核金属是由许多大小、形状、晶格排列方向均不相同的晶粒所组成的多晶体。一般金属的晶粒越