工程材料基础 教学课件 ppt 作者 张文灼 赵振学 主编 《工程材料基础》教案（张文灼赵振学主编）.doc

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1、《工程材料基础》电子教案张文灼赵振学主编机械工业出版社第1章工程材料及其性能概论一、材料定义材料是用来制作有用器件的物质。二、材料的发展石器时代青铜器时代铁器时代合成材料新时代三、材料的分类（1）按化学组成分分为金属材料、有机高分子材料、陶瓷材料和复合材料；（2）按使用性能分分为结构材料和功能材料；（3）按使用领域分分为信息材料、能源材料、建筑材料、机械工程材料和生物材料工程材料性能一、金属材料所受载荷1、载荷分类（1）静载荷大小不变或变化很慢的载荷。（2）冲击载荷突然增加或消失的载荷（3）交变载荷周期性的动载荷2、载荷下的变形（1）弹性变形随外力消除而消失

2、的变形称为弹性变形（2）塑性变形当外力去除时，不能恢复的变形称为塑性变形。二、常用力学性能指标（重点）1、强度金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。（1）强度测定拉伸实验（难点）（2）强度指标屈服强度、抗拉强度2、塑性材料在外力作用下，产生永久性不能自行恢复的变形而不破坏的性能称为塑性。（1）塑性指标伸长率、断面收缩率（2）塑性的工程意义3、硬度硬度通常是指金属材料抵抗更硬物体压入其表面的能力，是金属抵抗其表面局部变形和破坏的能力，简单说就是材料的软硬程度。（1）布氏硬度（2）洛氏硬度4、冲击韧度冲击韧度是指金属材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力

3、。（1）测定方法冲击实验（2）表示方法（3）工程意义5、疲劳强度疲劳破坏、疲劳破坏特征、疲劳强度、疲劳破坏原因、提高疲劳强度的措施三、金属材料的物理性能和化学性能1、物理性能密度、熔点、热膨胀性、导电性、导热性2、化学性能耐腐蚀性、抗氧化性四、金属材料的工艺性能铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、切削加工性能第2章金属学基础知识纯金属的晶体结构一、晶体结构1、晶格：将原子抽象为一个个的几何点，用假想的线条将这些点连接起来，构成有明显规律性的空间格架。这种表示原子在晶体中排列规律的空间格架称为晶格2、晶胞：完整地反映晶格特征的最小几何单元称为晶胞二、金属

4、晶格1、体心立方晶格2、面心立方晶格3、密排六方晶格三、实际金属的晶体结构和晶体缺陷1、点缺陷空位、间隙原子、置代原子2、线缺陷线缺陷是在晶体中某处有一列或若干列原子发生了有规律的错排现象。晶体中最普通的线缺陷就是位错，这种错排现象是晶体内部局部滑移造成的，根据局部滑移的方式不同，可以分别形成螺型位错和刃型位错。3、面缺陷晶界、亚晶界金属的结晶过程一、纯金属冷却曲线与过冷度理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度，用△T表示，即△T=T0-Tn。过冷度是金属结晶的必要条件二、纯金属结晶过程纯金属的结晶过程是在冷却曲线上的水平线段所经历的时间内发生的，是一个不

5、断形成晶核和晶核不断长大的过程。三、合金铸件结晶后的组织结构1、表层细晶区2、柱状晶区3、中心等轴晶区四、晶粒大小及控制晶粒越细小，金属的强度和硬度越高，塑性和韧性也越好。因此，细化晶粒是使金属材料强韧化的有效途径。增大过冷度、变质处理、振动处理合金的晶体结构一、合金基本概念1、合金：由一种金属元素为主导，加入其他金属或非金属元素，经过熔炼或其他方法结合而成的具有金属特性的材料2、组元：组成合金的最基本的独立物质，简称元。可以是金属、非金属元素、较稳定的化合物3、相：具有同一种化学成分、晶体结构及性能相同的均匀组成部分4、组织：借助肉眼或显微镜所观察到的金属

6、材料内部的相的组成、各相量的多少、相的形态分布和晶粒的大小等部分；组织是决定材料性能的最终关键因素。二、合金相结构固溶体、金属化合物、机械混合物1、合金由液态结晶为固态时，一种组元的原子溶入另一组元的晶格中所形成的均匀固相称为固溶体。2、金属化合物是指合金各组元的原子按一定的整数比化合而成的一种新相。当合金中出现金属化合物时，能提高其强度、硬度和耐磨性，但会降低其塑性和韧性。3、当组成合金的各组元在固态下既互不溶解，又不形成化合物，而是按一定的重量比例以混合方式存在着，形成各组元晶体的机械混合物。组成机械混合物的物质可能是纯组元、固溶体或者是化合物各自的混合

7、物，也可以是它们之间的混合物。金属的冷塑性变形一、金属塑性变形1、单晶体塑性变形单晶体的塑性变形主要是以滑移方式进行，即晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分发生滑动。许多晶面滑移的总和形成了宏观的塑性变形。2、多晶体塑性变形（1）晶粒位向的影响阻力增加，从而提高了塑性变形的抗力，产生内应力（2）晶界的作用晶界处原子排列比较紊乱，阻碍位错的移动，因而阻碍了滑移。晶界越多，晶体的塑性变形抗力越大。（3）晶粒大小的影响晶粒数目越多，晶界就越多，晶粒就越细。细晶粒的多晶体不仅强度较高，而且塑性和韧性也较好。二、冷塑性变形对金属组织和性能的影响1、形成冷加工纤维

8、组织2、出现加工硬化现象三、回复与再结晶金属经冷塑性