第1章 金属材料的性能ppt课件.ppt

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1、第1章金属材料的性能工程材料是指用于机械、车辆、建筑等工程领域中的材料（制造零部件的各种材料）金属材料非金属材料工程材料（按其属性分）钢铁有色金属及其合金高分子材料陶瓷材料复合材料工程塑料合成纤维合成橡胶胶粘剂涂料陶瓷玻璃非金属基复合材料金属基复合材料材料的性能使用性能工艺性能力学性能化学性能：材料抵抗周围介质侵略的能力物理性能：材料的固有属性铸造性能锻造性能焊接性能切削加工性能热处理性能材料的使用性能:决定了材料的使用范围、安全可靠性和使用寿命；材料的工艺性能:直接影响着零部件的质量；第一节材料的物理性能材料的物理性能是指材料的固有属性一、密度二、熔点三、导热性四、导

2、电性五、热膨胀性六、磁性七、色泽常用金属材料的物理性能金属材料的物理性能有时对加工工艺也有一定的影响。例如，高速钢的导热性较差，锻造时应采用低的速度来加热升温，否则容易产生裂纹；而材料的导热性对切削刀具的温升有重大影响。又如，锡基轴承合金、铸铁和铸翎的熔点不同，故所选的熔炼设备、铸型材料等均有很大的不同金属材料的物理性能主要有密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性和磁性等。由于机器零件的用途不同，对其物理性能的要求也有所不同。例如，飞机零件常选用密度小的铝、镁、钛合金来制造：设计电机零件时，常要考虑金属材料的导电性等。第二节材料的化学性能材料的化学性能是指材料抵抗周围介质

3、侵略的能力一、耐蚀性二、抗氧化性指材料在常温下抵抗周围介质腐蚀的能力指材料在高温下抵抗氧化的能力提高耐蚀性的措施选材表面处理表面涂覆表面镀层表面发黑（蓝）金属材料的化学性能主要是指在常温或高温时，抵抗各种活泼介质的化学侵蚀的能力，如耐酸性、耐碱性、抗氧化性等。对于在腐蚀介质中或在高温下工作的机器零件，由于比在空气中或室温时的腐蚀更为强烈，故在设计这类零件时应特别注意金属材料的化学性能，并采用化学稳定性良好的合金。如化工设备、医疗用具等常采用不锈钢来制造，而内燃机排气阀常选用耐热钢制造。材料的力学性能：是指材料在外加载荷作用下所表现出来的性能载荷根据载荷的性质分冲击载荷静

4、载荷交变载荷压缩载荷拉伸载荷剪切载荷扭转载荷弯曲载荷根据载荷的形式分大小和方向不变或变动很慢的载荷大小和方向随时间发生周期变化的载荷以较高速度突然作用于零部件的载荷第三节金属材料的力学性能变形材料在受到载荷的作用下，发生几何和形状的变化变形塑性变形弹性变形材料在受到载荷的作用下，发生变形，载荷卸除后恢复原状的变形材料在受到载荷的作用下，发生变形，载荷卸除后不能恢复原状的变形，也叫永久变形第三节金属材料的力学性能金属材料的力学性能的优劣是用什么来衡量呢？力学性能指标：用来表征材料力学性能的各种临界值或规定值力学性能指标强度塑性硬度冲击韧性疲劳强度蠕变强度断裂韧度（通过试验

5、测定）低碳钢的F-△l曲线实验动画实验标准试件图样一、强度和塑性1.拉伸试验低碳钢为塑性材料金属材料受拉伸载荷作用后，其内部会产生一个与拉伸载荷相平衡的抵抗力（内力），此力的大小的拉伸载荷相等，方向相反。金属材料单位面积上的内力称为应力，用σ表示，金属材料的强度就是用应力来度量的。低碳钢的σ—ε曲线强度是指材料抵抗塑性变形或断裂的能力不同材料的σ—ε曲线铸铁、玻璃为脆性材料（1）弹性模量E材料在弹性范围内，应力与应变成正比，其比值E=σ/ε称为弹性模量，单位为MPa。弹性模量E标志着材料抵抗弹性变形的能力，用以表示材料的刚度。E值的大小主要取决于各种材料的本性，一些

6、处理方法（如热处理、冷热加工、合金化等）对它影响很小。2.强度指标需要注意的是，材料的刚度不等于机件的刚度，机件的刚度除与材料的刚度有关外，还与机件的结构有关提高零件刚度的方法有增加横截面面积改变截面形状选用弹性模量较大的材料1.1.3冲击韧性金属材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力.金属材料冲击韧性值愈大，则韧性愈好，塑性愈大；反之韧性愈差，脆性愈大。金属材料冲击韧性值随温度的降低而下降（这种现象称为冷脆现象）。此外，冲击韧性值的大小还与试样的形状、表面粗糙度和内部组织等因素有关，因而冲击韧性值不直接用于设计计算。（2）弹性极限（σe）当曲线达到e点后，既有弹性变形又有塑性

7、变形。材料在弹性变形阶段所承受的最大应力称为弹性极限，记为σe，单位MPa弹性极限σe弹性极限σe表示保持弹性变形而不产生永久变形的最大应力工程中常根据σe确定弹性零件的工作应力（3）屈服强度（σs、σ0.2）当曲线达到B点时，曲线出现应变增加而应力不变的现象称为屈服。屈服时的应力称为屈服强度，记为σs，单位MPa屈服强度σs工程中常根据σs确定材料的许用应力对没有明显的屈服现象的材料，国家标准规定用试样标距长度产生0.2%塑性变形时的应力值作为该材料的屈服强度，以σ0.2表示铸铁的σ—ε曲线铜的σ—ε曲线（3）抗拉强度σb材料在断裂前所