机械工程对材料性能的要求

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1、机械工程材料任课教师：谢文玲TEL：1580822964261176E-mail：zsyxwl@126.com绪论一、学习本门课程的目的1.2008第29届奥林匹克运动会奖牌“金镶玉”“金镶玉”说法由来---“有眼不识金镶玉”---源自“和氏壁”传说最早的“金镶玉”“镶”金蝉玉叶（明）2.奥运会采用“金镶玉”的意义玉在中国人心目中的地位很高，代表美好、尊敬、相爱相助的内涵，也诠释团结友爱的奥林匹克精神。将玉用在金属奖牌上，喻示中国传统文化中的“金玉良缘”，表达我们对奥运精神的礼赞，对运动员的尊重。3.工艺难题1）银、玉两种材料的特性银：强度、硬度低，塑性、韧性好，软，极易成型

2、玉：硬而脆，难以加工，加工方法复杂2）“金镶玉”方案玉方案分解为两个小的方案：一个是纯金属的玉璧形状；一个是在金属中间镶嵌一块玉心——这个就是今天北京奥运奖牌“金镶玉”的雏形。关于这个玉心方案，也有一番波折。就是玉心跟周围金属面积大小的比例问题。玉心面积过大，给人的感觉是个玉牌，不是金银铜牌。如果过小，又体现不出玉的感觉。3）如何保证其强度、抗冲击？国际奥组委的官员们要求：当奖牌在两米高度以内掉在地上时，要保证玉不碎。奖牌的厚度是6毫米，玉石的厚度是3毫米，石头高于金属1毫米。就是说，在玉石后边2毫米的空间，是解决玉石不碎的空间。玉石后面直接就是金属，要防止它掉在地上不碎，就

3、必须将振动的波消除掉。那就只有在玉和金属之间加上缓冲材料。缓冲材料过硬，金属硬碰硬，直接就会把力量用在玉上；如果过软，起不了缓冲的作用。最后大量的试验是在找软硬适中的缓冲材料。4.学习本门课程的目的掌握各种材料的成分、组织、结构与性能掌握各种材料的热处理工艺了解产品性能要求产品、材料、热处理的结合，能为产品选择正确的材料和热处理工艺路线二、学习本门课程的方法1.主线：材料的成分---加工工艺---组织结构与性能2.理论联系实际3.创新材料的结构、组织与性能含义结构组织构成材料的基本质点(离子、原子或分子等)是如何结合与排列的，它表明材料的构成方式。指借助于显微镜所观察到的材料

4、微观组成与形貌---通常称为显微组织。性能使用性能工艺性能指在服役条件下，能保证安全可靠工作所必备的性能。力学性能物理性能化学性能强度、硬度、塑性、韧性、蠕变和疲劳熔点、密度以及电、磁、光和热耐腐蚀和抗老化性能使用性能工艺性能铸造塑性加工焊接液→固；流动性指材料的可加工性。热处理粉末冶金机械加工性能使用性能工艺性能铸造塑性加工焊接液→固；流动性锻、拉、挤、轧、弯；延展性；变形抗力、变形开裂倾向热处理粉末冶金机械加工性能使用性能工艺性能铸造塑性加工焊接液→固；流动性锻、拉、挤、轧、弯；延展性；变形抗力、变形开裂倾向可焊性热处理粉末冶金机械加工性能使用性能工艺性能铸造塑性加工焊接

5、液→固；流动性锻、拉、挤、轧、弯；延展性；变形抗力、变形开裂倾向可焊性热处理粉末冶金机械加工热诱发组织转变；经压制、烧结成固体切削加工组织结构性能热加工工艺锻造铸造焊接热处理三本门课程的学习要求及考核学习要求熟悉常用术语和基本概念牢固建立材料的性能决定于材料的组织、结构这一概念掌握金属材料主要热加工工艺原理,并能制定常规热处理工艺。平时30％＋实验10％＋＋期末60％考核参考资料：潘金生，仝健民，田民波.材料科学基础，清华大学出版社，1998刘国勋，金属学原理，冶金工业出版社，1980储凯，许斌，李先民等，机械工程材料，重庆大学出版社，1998王晓敏，工程材料学，哈尔滨工业大

6、学，2002第一章机械工程对材料性能的要求1.1工程构件与机器零件所受各种负荷概述零件或构件在工作中所受三种负荷：力学负荷---引起变形、断裂热负荷---造成尺寸或体积改变，并产生热应力环境介质---对零件表面造成化学腐蚀、电化腐蚀、摩擦磨损等1.1.1力学负荷载荷动载荷冲击载荷交变载荷静载荷剪切扭转拉伸/压缩弯曲(a)拉伸   （b)压缩      （c)弯曲         （d)剪切    （e)扭转静载荷的形式1.1.2热负荷高温下,温度↑强度↓高温下,加载时间↑材料的强度↓金属材料在长时间恒温、恒应力作用下，即使应力低于屈服点也会缓慢产生塑性变形，这种现象称为蠕变引

7、起热应力交变的热应力引起材料的热疲劳1.1.3环境介质的作用腐蚀作用化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀摩擦磨损作用粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损、麻点磨损(即接触疲劳)老化作用1.2工程设计与加工工艺所需要的材料性能机器的整机性能除与机器构造、加工、制造等因素有关外，主要取决于零部件的结构与性能，尤其是关键件的性能。在合理而优质的设计与制造的基础上，机器的性能主要由零部件的强度及其他相关性能来决定。机器零件的强度一般表现为短时承载能力和长期使用寿命，主要由三个主要因素决定，即结构因素、加工工艺因素、材料因素。