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1.1机械工程材料的种类1、定义机械工程材料主要指用于机械工程、电器工程、建筑工程、化工工程、航空航天工程等领域的材料。2、材料分类（按化学成分分类）金属材料(综合性能好，用量最大、应用范围最广)高分子材料(质轻、耐腐蚀，常用于化工、机械、航空航天等)陶瓷材料（高电强、高硬度、耐腐蚀、绝缘，用于电器、化工、航空航天等等）复合材料（质轻和高的比强度、比刚度，结合两种材料性能优点，用于航空航天等领域）书第1页：分类（1）获得常用的金属材料、非金属材料的基本理论知识，了解各种机械工程材料

2、的基本特性和应用范围；（2）在了解材料性能和设计之间关系的基础上，可根据零件的工作条件和失效形式，正确设计和合理选材；（3）能够根据结构、工艺、外界条件（温度、环境介质）对材料性能的影响，正确制定零件的冷、热加工工艺路线。学习目的：1.2材料的性能包括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）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）1.2.1材料的静载性能指标刚度和强度指标弹性

3、和塑性指标硬度指标韧性指标1.强度：材料抵抗变形或者断裂的能力材料的拉伸实验1、oe段：直线、弹性变形2、es段：曲线、弹性变形+塑性变形3、ss’段：水平线（略有波动）明显的塑性变形屈服现象，作用的力基本不变，试样连续伸长。4、s’b曲线：弹性变形+均匀塑性变形5、b点：出现缩颈现象，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低，拉伸力达到最大值，试样即将断裂。ss´应力—应变曲线：e点对应的弹性变形阶段的最大应力—（1）弹性极限se弹性模量E=σ/εσe=Fe/S0弹性变形范围内应力与应变的比值（常数），

4、表征材料产生弹性变形的难易程度，取决于材料内部原子间的作用力。单位为MPa,用以表示材料的刚度（2）屈服强度ssσs=Fs/S0σs材料产生屈服现象时的最小应力Fs：试样屈服时所承受的拉力（N）S0：试样原始横截面积（mm）对于没有明显屈服点的材料，规定产生0.2%塑变时的应力值，σ0.2（3）抗拉强度sb指试样拉断前所承受的最大拉应力。σb=Fb/S0当材料的内应力σ＞σb时，材料将产生断裂。σb常用作脆性材料的选材和设计的依据。2、塑性指标塑性是材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。评定指标

5、是断后伸长率和断面收缩率。(1)断后伸长率指试样拉断后的伸长量与原标距长度的百分比。δ=(Lk-L0)/L0x100%L0:标距（本实验L=100）Lk:拉断后的试件标距。将断口密合在一起，用卡尺直接量出。(2)断面收缩率指试样拉断后缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。φ=(S0-Sk)/S0x100%S0:试件原横截面积。Sk:断裂后颈缩处的横截面积，用卡尺直接量出。通常：L0=5d0δ5L0=10d0δ103、硬度1、定义：指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。它是衡量材料软硬程

6、度的指标，其物理含义与试验方法有关。2、硬度的测试方法（1）布氏硬度（2）洛氏硬度（3）维氏硬度（4）肖氏硬度（1）布氏硬度【1】布氏硬度试验（布氏硬度计）原理:用力F将淬火钢球或硬质合金球压入待测材料表面，F与压痕表面积的比值作为布氏硬度（HB）。【2】硬度值用压痕单位面积上所承受有平均压力表示。如：淬火钢球120HBS硬质合金球500HBW【3】优缺点（1）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）（2）可测的硬度值不高（3）不测试成品与薄件（4）测量费时，效率低【4】测量范围用于测量灰铸铁

7、、结构钢、非铁金属及非金属材料等.2、洛氏硬度【1】洛氏硬度试验（洛氏硬度计）原理:用金刚石圆锥或淬火钢球，压入试样表面，测量压痕深度来计算硬度。【2】洛氏硬度值三种符号表示HRA、HRB、HRC可从表盘上直接读出。常用HRC，如50HRC【3】优缺点（1）试验简单、方便、迅速（2）压痕小，可测成品，薄件（3）数据不够准确，应测三点取平均值（4）不应测组织不均匀材料，如铸铁。【4】测量范围用于测量淬火钢、硬质合金等材料.（3）维氏硬度【1】维氏硬度试验用夹角为136°的金刚石四棱锥体压头，使用很小试验力

8、F（49.03-980.07N）压入试样表面，测出压痕对角线长度d。【2】维氏硬度值用压痕对角线长度表示。如：640HV。【3】优缺点（1）测量准确，应用范围广（硬度从极软到极硬）（2）可测成品与薄件（3）试样表面要求高，费工。【4】测量范围常用于测薄件、镀层、化学热处理后的表层等。1.2.2其它载荷作用下的力学性能静载荷和冲击载荷断裂：材料在外力作用下分为两个或者两个以上部分的现象。断裂的分类：韧性断裂和脆性断裂断裂过程：裂纹萌生和裂纹扩