工程材料精编

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1、第一章工程材料导论按结构工程材料可分为金属.非金属和夏合材料0金厲材料・黑色金属•茨钢I合金钢（轻有色金属磴有色金属贸金属金、有色金铝、镁、破等铜、锌、铸、铅等银、钳等匸程材料丿稀冇金属及祸土金履•橡胶高分子材料、華料作金属林料<复合材料合成纤维I传统隔瓷玻璃.水泥、陶瓷、耐火材料等硅酸盐材料I新羽陶瓷除SKX外的其他纯霰化物、庆化物、頷化物等烧结材科（金属基复合材料［非金属尿圮合材料闻瓷材料其中，金属材料得到了最为广泛的应用，良好的使用性能，优越的工艺性能。♦使用性能：力学（机械）性能、物理性能、化学性能♦

2、工艺性能：铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、切削性能1.1工程材料的性能1.1.1力学（机械）性能材料在力的作用下所表现出来的性能。对材料的使用性能和工艺性能有着非常重要的影响强度与塑性拉伸试验FFb:载荷下降，变形增加Fk:断裂，强度极限载荷拉伸图1强度材料在力的作用下抵抗塑性变形和断裂的能力屈服强度试样产牛丿用服时的应力。Fs——试样发生屈服吋

3、所承受的最大载荷，（N）；Ao——试样的原始截面积，（mm2）o对于没有明显屈服现象的金属材料，川0Q2作为屈服点。8）.2产生0.2%劑性变形时的应力。抗拉强度金加材料在拉断前所承受的最大应力。（MPa）AoFb——试样在拉断前所承受的最大载荷，（N）；乐，％在选择金属材料，设计机械零件时有重要意义。2强度设计的依据，不允许发牛犁性变形；Ob：脆性材料，不发生槊性变形，在强度计算时用5“2塑性金属材料产牛塑性变形而不被破坏的能力。伸长率：xlOO%Io试样原始标距长度，mm；11——试样拉断后的标距长度，m

4、mo断面收缩率：xlOO%Ao试样原始截面积，mm2；A】——试样拉断后，断口处截面积，mm20s,e越大，塑性越好脆性材料：§W5%塑性材料：§>5%,4)>10%♦例：一根4)10mm的钢棒，在拉伸断裂时直径变为&5mm,此钢的抗拉强度ob=450MPa，问此棒能承受的最大载荷为多少？断面收缩率为多少？♦例：如图所示为三种不同材料的拉伸曲线(试样尺寸相同)，试比较这三种材料的抗拉强度、屈服强度和塑性大小，并指出屈服强度的确定方法。二.硬度金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕的能力。1•布氏硬度(HB

5、)测压痕直径，计算或查表求HB值。纯铁80HB,石墨3HB。♦特点：压痕大(压头直径4>10、4)5、4)2.5),准确性好，但不宜成品检验，不宜薄试样，不能测太硬材料(HB>450)e♦应用：铸铁、有色金属、低合金结构钢。淬火钢球压头：HBS;硬质合金：HBW2•洛氏硬度(HR)根据压痕的深度，可从刻度盘上直接读出HR值♦特点：简单、迅速、压痕小，可测薄试样和硬材料，但不及HB准确。♦应用：从软到硬的各种材料。根据所用压头计载荷的不同，分为HRA、HRB、HRC,具屮HRC最为常用。例50HRC。便度和强度

6、都反映了材料对塑变的抗力，两者冇一定的换算关系。一般强度愈高，硬度愈高。碳素钢Ob=0.36HB。二.韧性金属材料断裂前吸收的变形能量测试方法：摆锤式冲击试验.冲击韧度：缺口处单位截面积上所吸收的冲击功°严牛(J/cn?)A式中：al冲击韧度.Ak—冲断试样所消耗的冲击功A—试样缺口处的截面积mm?冲击值一般作为选择材料的参考，不直接用于强度计算。1.其值与很多因素冇关2.人部分情况是多次小能量冲击冲击值対组织缺陷很敏感。常用于检验冶炼、热加工、热处理等工艺质量。三.疲劳强度.金属材料在无数次循环载荷作用下而

7、不致引起破坏的最大应力。钢铁N=l(f；冇色金属N=10*影响疲劳强度的因素⑴材料内在因素，含杂质，表而划痕，化学成分，内部缺陷⑵外在因素：温度，形状表面质量1.1.2材料的物理、化学性能工程材料的主要物理性能有密度、熔点、热膨胀件和导电性等。不同的机器零件有不同的用途，对材料物理性能的要求亦不相同。例如.£机零件应选用密度小、强度高的铝合金制造.以减轻飞机的口重；电器零件应选择导电性良好的材料；内燃机活塞应选用热膨胀性小的材料。材料的化学性能是指其在室温或高温下抵抗各种化学作用的性能，包括耐酸性、耐碱性、抗

8、氧化性等。在腐蚀介质中或在髙温下工作的零件比在空气中或在宗温下工作的零件腐蚀更加强烈。设计这类零件时，应特別注意材料的化学性能。例如，设计化工设备、医疗器械吋可采用耐腐蚀性好的不锈钢、工程鴉料等材料。1.1.3材料的工艺性能材料的工艺性能是其机械性能、物理性能和化学性能的综合。工艺性能的好坏，直接影响到制造零件的工艺方法和质量以及制造成本。根据工艺方法的不同，材料的工艺性能可分为热处理性、铸造性、锻