工程材料 第1章-材料的种类与性能课件.ppt

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1、第1章材料的种类与性能材料的种类工程上所用的各种金属材料、非金属材料和复合材料统称为工程材料。按材料用途分：建筑材料、电工材料、结构材料等。按结晶状态分：单晶体材料、多晶体材料及非晶材料。按物理性能和物理效应分：半导体材料、磁性材料、激光材料、热电材料、光电材料等。按化学成分、结合键特点分：金属材料、高分子材料、陶瓷材料及复合材料等。金属材料金属材料黑色金属有色金属铸铁钢白口铸铁灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁特殊性能铸铁碳素钢合金钢轻金属重金属贵金属稀有金属稀土金属放射性金属高分子材料高分子材料热塑性塑料热固性塑

2、料弹性材料缩聚物加聚物共聚物缩聚物共聚物天然橡胶人工合成材料陶瓷材料陶瓷：以天然硅酸盐或人工合成化合物为原料，经粉碎、配制、成形和高温烧结而成的无机非金属材料。陶瓷分类按原料来源分：传统陶瓷和特种陶瓷按化学成分分：氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷等按性能分：高强度陶瓷、耐磨陶瓷、高温陶瓷、耐酸陶瓷、压电陶瓷、光学陶瓷等。按用途分：日用陶瓷、建筑陶瓷、电器绝缘陶瓷、化工耐腐蚀陶瓷、多孔陶瓷、过滤用陶瓷。复合材料采用两种或多种物理和化学性能不同的材料，制成一种多相固体材料，称之为复合材料。复合材料由基体材料

3、和增强剂复合而成。复合材料既保有组成材料的各自特性，又具有组成后的新特性。材料的性能两方面材料使用性能材料工艺性能力学性能（强度、塑性韧性等）物理性能（光、热、电、磁等）化学性能（氧化、腐蚀等）生物性能（相容性、自恢复性等）加工性能（切削、锻造等）铸造性能（适合铸造与否）焊接性能（容易焊接与否）热处理性能（可热处理强化）力学性能——指材料在外力（载荷）作用时表现出来的性能。指标：强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度等。材料力学性能是零件设计、选材和工艺评定的主要依据(a)拉伸   （b)压缩      （c)

4、弯曲         （d)剪切    （e)扭转载荷的形式力学性能静载时材料的力学性能强度强度：材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。强度分抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗剪强度等。使用中一般以抗拉强度作为基本强度指标，简称强度，单位MPa。材料的强度用拉伸试验测定圆形拉伸试样静拉伸试验圆形拉伸试样拉伸试验机拉伸试样的颈缩现象拉伸曲线bse金属材料的强度指标根据其变形特点分下列几个：①弹性极限（σe）表示材料保持弹性变形，不产生永久变形的最大应力，是弹性零件的设计依据。②屈服点（σs）表示金属开始发生明

5、显塑性变形的抗力，铸铁等材料没有明显的屈服现象，则用条件屈服点（σ0.2）来表示：产生0.2%残余应变时的应力值。③强度极限(抗拉强度σb)表示金属受拉时所能承受的最大应力。弹性模量弹性模量E——衡量材料产生弹性变形难易程度的指标。工程上常把它叫做材料的刚度。它是应力和应变的比值。弹性模量E主要决定于材料本身，是金属材料最稳定的性能之一。塑性断裂前材料产生永久变形的能力称为塑性,用伸长率和断面收缩率来表示。伸长率（δ）在拉伸试验中,试样拉断后,标距的伸长与原始标距的百分比称为伸长率。断面收缩率（ψ）试样拉

6、断后,缩颈处截面积的最大缩减量与原横断面积的百分比称为断面收缩率。塑性L1——试样拉断后的长度L0——试样原始长度F1——试样拉断处的横截面积F0——试样原始截面积δ、ψ愈大，表示材料的塑性愈好。长试样δ写成δ或δ10，短试样δ写成δ5，同一材料δ5大于δ10,不同材料无可比性。塑性存在的意义金属材料具有一定的塑性才能顺利承受各种变形加工。材料具有一定的塑性，可以提高零件使用的可靠性，防止突然断裂(1)布氏硬度HB(Brinell-hardness)布氏硬度计硬度Hardness适用范围:＜450HB压头

7、：淬火钢球(1)布氏硬度HB(Brinell-hardness)压头：硬质合金钢球适用范围:>450HB符号:HBS符号:HBW硬度Hardness布氏硬度试验室1900年由瑞典工程师Brinell提出来的。布氏硬度试验适用于测量退火钢、正火钢及常见的铸铁和有色金属等软材料。硬度Hardness布氏硬度HB(Brinell-hardness)符号HBS之前的数字表示硬度值，符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。如:120HBS10/1000/30表示直径为10mm的钢球在1000kgf

8、（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。2021/9/1821工程材料与热加工工艺基础洛氏硬度HR(Rockwllhardness)h1-h0洛氏硬度测试示意图洛氏硬度计采用锥型压头压入被测材料，根据压痕的深度来度量材料的软硬。洛氏硬度用HR表示。压痕愈深，硬度愈低。按压头和载荷的不同，洛氏硬度分为HRA、HRB、HRC三种。(2)洛氏硬度HR(Rockwllhardness)洛氏硬度符合、试验条件和应