《机械工程材料》-机械工业出版社-第3版 内容总结

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1、《机械工程材料》机械工业出版社第3版目录第一章机械零件的失效分析第二章碳钢第三章钢的热处理第四章合金钢第五章铸铁第六章有色金属及其合金第七章高分子材料第八章陶瓷材料第九章复合材料第十章功能材料第十一章材料改性新技术第十二章零件的选材及工艺路线第十三章工程材料在典型机械和生物医学上的应用第一章机械零件的失效分析第一节零件在常温静载下的过量变形失效：零件若失去设计要求的效能变形：材料在外力作用下产生的形状或尺寸的变化弹性变形：能够恢复的变形塑性变形：不能恢复的变形一、工程材料在静拉伸时的应力-应变行为1.低碳钢的应力-应变行为变形

2、过程：弹性变形、屈服塑性变形、均匀塑性变形、不均匀集中塑性变形2.其他类型材料的应力-应变行为纯金属脆性材料高弹性材料二、静载性能指标1.刚度和强度指标（1）刚度指零（构）件在受力时抵抗弹性变形的能力单向拉伸（或压缩）时：E=σ/ε=，即EA=F/ε纯剪切时：G=τ/γ=，即GA=Fτ/γ弹性模量E（或切变模量G）是表征材料刚度的性能指标（2）强度指材料抵抗变形或断裂的能力指标有：比例极限σp，弹性极限σe，屈服强度σs，抗拉强度σb，断裂强度σk2.弹性和塑性指标（1）弹性指材料弹性变形大小弹性能u：应力-应变曲线下面弹性变

3、形阶段部分所包围的面积u=σeεe=（2）塑性指材料断裂前发生塑性变形的能力断后伸长率：断面收缩率：越大，材料塑性越好3.硬度指标表征材料软硬程度的一种性能布氏硬度HBW（硬质合金球为压头）洛氏硬度HRC（锥角为120°的金刚石圆锥体为压头）维氏硬度HV（锥角为136°的金刚石四棱锥体为压头）三、过量变形失效零件的最大弹性变形量△l或θ（扭转角）必须小于许可的弹性变形量。即△l≤[△l]或θ≤[θ]材料的弹性模量E(或切变模量G)越高，零件的弹性变形量越小，刚度越好通常材料的熔点越高，弹性模量也越高弹性模量对温度很敏感，随温度

4、升高而降低第二节零件在静载荷冲击载荷下的断裂一、韧断和脆断的基本概念韧性断裂:断裂前发生明显宏观塑性变形脆性断裂：断裂前不发生塑性变形断裂过程均包含裂纹形成和扩展两个阶段一、冲击韧性及衡量指标AK、aK冲击韧性：材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力冲击吸收功AK，单位J冲击韧度aK=AK/FK，单位J·cm-2。FK为断口处截面积材料的冲击吸收功随试验温度降低而降低（低温脆性现象）二、断裂韧性及衡量指标KIC断裂韧度KIC，材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。单位MPa·m1/2或MN·m-3/2裂纹尖端应力场强度因子KI

5、、零件裂纹半长度a、零件工作应力σ之间的关系：KI=Yσa1/2Y=1~2，为零件中裂纹的几何因子。当KI≥KIC时，零件发生低应力脆性断裂当KI＜KIC时，零件安全可靠KI=KIC，是零件发生低应力脆性断裂的临界条件最大承载能力σc=零件允许存在的裂纹最大尺寸2acac=(KIC/Yσ)2三、影响脆断的因素因素有：加载方式、材料本质、温度、加载速度、应力集中及零件尺寸1.加载方式和材料本质零件在外力作用下，内部个点应力状态可用三个主应力表示。σ1>σ2>σ3τmax=(σ1-σ3)/2σmax=σ1-v(σ2+σ3)v为泊松

6、比软性系数α=τmax/σmaxα越大，应力状态越软，脆断倾向越小。2.温度和加载速度3.应力集中4.零件尺寸零件截面积尺寸越大，越易发生脆断。第三节零件在交变载荷下的疲劳断裂一、疲劳的基本概念疲劳断裂：零件在交变载荷下经过较长时间的工作而发生断裂的现象。二、疲劳断口的特征三阶段：裂纹形成、扩展和最后断裂断口形貌：疲劳源区、疲劳裂纹扩咱区、最后断裂区三、疲劳抗力指标及其影响因素第四节零件磨损失效基本类型：粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损、麻点磨损（即接触疲劳）第五节零件的腐蚀失效高温氧化腐蚀、电化学腐蚀、应力腐蚀第二章碳钢第一节纯

7、铁的组织和性能一、纯铁的结晶1.过冷现象和过冷度过冷现象：实际结晶过程中，实际开始结晶温度Tn总是低于理论结晶温度To的现象。过冷度△T=To-Tn冷却速度越大，过冷度越大2.结晶过程——形核与长大二、纯铁的晶体结构1.晶体结构的基本概念晶体结构类型：体心立方结构、面心立方结构、密排六方结构2.晶体缺陷点缺陷、线缺陷、面缺陷3.纯铁的晶体结构及同素异构转变液态—1538℃—δ-Fe体心立方—1394℃—γ-Fe面心立方—912℃—α-Fe体心立方铁素体：碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体奥氏体：碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体第

8、三节Fe-Fe3C相图相图：表示合金在缓慢冷却的平衡状态下相或组织与温度、成分间关系的图形符号温度℃wc(%)说明A15380纯铁熔点B14950.53包晶反应时液态合金的浓度C11484.30共晶点，D12276.69渗碳体熔点（计算值）E11482.11碳在γ-Fe中的最