吉林大学1材料概论

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1、机械工程概论绪论一、机械工程概论的主要内容1、机械工程材料材料是人类赖以生存及发展的基础，社会的进步与材料的发展密切相关石器时代---青铜器时代---铁器时代---近代钢铁、高分子材料材料的基本分类：1）金属材料、2）无机非金属材料、3）高分子材料材料学习的主要内容：1、材料的组织和性能、钢铁材料的分类、编号2、改善钢铁材料性能的方法3、金属热处理的原理、工艺方法、特点、适用范围2、机械制造工艺方法材料成形技术机械制造的基本流程：矿石冶炼→金属材料→铸造、压力加工、焊接（材料热加工）→毛坯或零件→切削加工（车、铣、刨、磨等材料冷加工）→热

2、处理→零件→装配→机器材料成形技术研究的对象：1、铸造：铸造的原理、工艺方法、特点、适用范围2、压力加工：压力加工的原理、工艺方法、特点、适用范围3、焊接：焊接的原理、工艺方法、特点、适用范围4、切削加工：切削加工的原理、工艺方法、特点、适用范围二、目的和任务1、掌握金属材料的基本知识2、掌握各种成形方法的工艺过程、特点和应用范围3、掌握各种成形工艺方法与结构工艺性4、掌握工艺方法与金属材料的关系三、基本要求1、按时上课，遵守课堂纪律，不得无故缺席、迟到和早退。2、按时完成作业，不得互相抄袭，要独立完成作业。3、主动提出问题和答疑4、实验项

3、目不得缺席，闭卷考试四、必备基础知识金工实习、机械制图第一篇材料的基本知识第一章材料的机械性能材料的性能主要是力学性能、物理性能、化学性能和工艺性能材料在外力(载荷)作用下所表现出来的性能，称为机械性能，或力学性能。机械性能是衡量材料的重要指标，亦是选择材料的重要依据。机械性能主要有强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等。物理性能是指比重、熔点、导电性、导热性和磁性等。化学性能是指耐酸性、耐碱性和抗氧化性等。工艺性能是指材料是否易于进行热、冷加工获得优质产品的性能，如铸造性、可锻性、焊接性；切削加工性等。它们实质上是材料机械性能、物理性能、

4、化学性能在成形和加工过程中的综合反映。§1—1强度与塑性强度是材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。根据外力性质的不同，强度可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等等。强度是通过拉伸试验测定的。拉伸试验时，将加工好的标准拉伸试样安装在材料试验机上，并对试样施加轴向静拉力。随着拉力的增加，试样产生变形，直到拉断。以试样所受外力（P）为纵坐标，伸长△L为横坐标，绘出载荷与伸长的关系曲线---拉伸曲线（应力--应变曲线）。应力：单位面积上的作用力,单位：(N/m2)—Pa工程上常用MPa=106Pa应变：单位长度上的变形，%低碳钢的拉伸曲线分析当

5、载荷到达S点以前，试样产生的变形为弹性变形。当载形超过S点，试样开始产生明显的塑性变形。在S点附近，曲线出现水平线段，表明载荷不增加，试样还继续发生塑性变形，即试样丧失了抵抗变形的能力，这种现象称为屈服。S点为屈服点。低碳钢的拉伸曲线分析载荷超过S点后，变形量随着载荷的增加而急剧增加。该阶段称为强化阶段。当载荷达到B点后，试样上出现缩颈现象。拉伸曲线开始下滑。由于缩颈处横截面积的缩小，则继续变形所需的载荷下降，试样．很快在K点断裂。强度的计算方法产生屈服现象时的应力称为屈服强度，用符号σs来表示，即：屈服强度σs=Ps/Fo式中σs---屈

6、服强度，MPaPs---试样产生屈服时的载荷，NFo——试样原横截面积，m2材料在断裂前所能承受的最大应力，称为抗拉强度，用符号σb来表示，即：抗拉强度σb=Pb/Fo式中σb---抗拉强度，MPaPb---试样在断裂前所承受的最大载荷，NFo——试样原横截面积，m2关于屈服强度但有些钢铁材料在拉伸曲线上没有明显的水平线段，它的屈服强度很难测定，通常规定产生0.2%塑性变形时的应力作为屈服强度，用σ0.2来表示，称为条件屈服强度。屈服强度σs和抗拉强度σb是评定钢铁材料的重要指标，是设计和选材的主要依据之一。因为钢铁材料不能在超过σs的条件

7、下工作，否则会引起机械零件的塑性变形；钢铁材料也不能在超过σb的条件下工作；否则会导致机械零件的破坏。Ps0.2%P△L二、塑性塑性是钢铁材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力。由拉仲试验可以得到材料的两种塑性指标。1、延伸率δδ=（L1－L0）/L0×100%δ----试样的延伸率；L1---试样拉断后的标距长度，mm；L0---试样原标距长度，mm。2、断面收缩率ψψ=（Fo－F1）/Fo×100%Ψ---试样的断面收缩率；Fo---试样原截面积，mm2；F1---试样拉断后的断口截面积mm2；，δ和ψ的数值越大，说明钢铁材料的塑性

8、越好；反之亦然。§1-2硬度硬度是指钢铁材料抵抗更硬物体压入其内的能力，或表示钢铁材料在局部体积内抵抗塑性变形的能力。一、布氏硬度布氏硬度是用一定的载荷，把直径为D的钢球压入被测