为什么要学习机械工程材料

1、为什么要学习机械工程材料1、什么缘故要学习机械工程材料？工程材料是现代技术中四大支柱之一。目前，机械工业生产中应用最广的金属材料，在各种机器设备所用材料中，约占90%以上。金属材料来源丰富，具有优良的使用性能与工艺性能。高分子材料和陶瓷材料具有一些特性，如耐蚀、电绝缘性、隔音，减振，耐高温(陶瓷材料 )、质轻，原料来源丰富、价廉以及成型加工容易等优点，人类为了生存和生产，总是持续地探究、查找制造生产工具的材料，每一新材料的发觉和应用，都会促使生产力向前进展，并给人类生活带来庞大的变革，把人类社会和物质文明推向一个新的时期。工程材料是现代技术中四大支柱之一。2、本课的学习方法本课程具有较强的理论

2、性和应用性，学习中应注重于分析、明白得与运用，并注意前后知识的综合应用，为了提升分析咨询题，解决咨询题的独立工作能力，在系统的理论学习外，还要注意紧密联系生产实际，重视实验环节，认真完成作业；学习本课程之前，学生应具有必要的生产实践的感性认识和专业基础知识。3、学完本课的应达到的差不多要求。熟悉常用机械工程材料的成分、加工工艺、组织结构与性能间关系及其变化规律。初步把握常用机械工程材料的性能和应用，并初步具备选用常用材料能力。初步具有正确选定一样机械零件的热处理方法及确定其工序位置能力。第一章工程材料的要紧性能金属材料的性能是指用来表征材料在给定外界条件下的行为参量，包括使用性能和工艺性能。

3、1-1 材料的使用性能使用性能是指材料在使用过程中所表现出来的特性。包括材料的物理性能、化学性能和力学性能。一、 材料的力学性能金属材料的力学性能是指材料在载荷作用下所表现出来的特性（即金属材料在载荷作用下所显示与弹性和非弹性反应有关或涉及应力应变关系的性能） 。它取决于材料本身的化学成分和材料的微观组织结构。常用的力学性能指标有强度、刚度、塑性、硬度、韧度等。强度、刚度与塑性金属材料的强度、刚度与塑性可通过静拉伸试验（工程力学已讲过）测得，如图1-1a）所示。图 1-1 力伸长曲线和拉伸式样1-2 应力应变曲线力 -伸长曲线（也叫拉伸曲线）为了排除试样尺寸阻碍，引入应力 -应变曲线，如图 1

4、-2 所示。应力 -应变曲线的形状与力 -伸长曲线相似，只是坐标和数值不同，从中，能够看出金属材料的一些力学性能。（1）强度 是指材料在载荷作用下抗击永久变形和断裂的能力。强度的大小通常用应力表示，符号为 ，单位为 MPa（兆帕）。工程上常用的强度指标有：屈服点和抗拉强度等。 屈服点 s（ r0.2）由曲线 1-2 可知：e 是试样保持弹性变形的最大应力； 当应力 e 时，产生塑性变形； 当应力达 s 时，试样变形显现屈服。现在的应力称为材料的屈服点（ s）：sFs （MPa）So式中Fs试样屈服时所承担的载荷（N）S0试样原始横截面积（ mm2）有些材料用规定残余伸长应力 r 来表示它的屈服

5、点，如图 1-3 所示。表示此应力的符号，如： r0.2 表示规定残余伸长率为 0.2%时的应力值（经常写成 0.2）：r 0. 2Fr 0.2 （MPa）S0式中Fr0.2残余伸长率达 0.2%时的载荷图 1-3 规定残余伸长应力示意图（N）；S0试样原始横截面积（ mm2）。 抗拉强度 b试样拉断前所能承担的最大应力称为抗拉强度，用符号 b 表示：bFb(MPa)So式中Fb试样在拉伸过程中所承担的最大载荷（N）So试样原始横截面积（ mm2）在实际生产中， s 是工程中塑性材料零件设计及运算的重要依据， r0.2 则是不产生明显屈服现象零件的设计运算依据。有时可直截了当采纳抗拉强度b 加

6、安全系数。在工程上，把 s/b 称为屈强比。屈强比一样取值在0.650.75。（ 2）刚度材料受力时抗击弹性变形的能力称为刚度，它表示材料产生弹性变形的难易程度。刚度的大小，通常用弹性模量E（单向拉伸或压缩时）及G（剪切或扭转时）来评判。（ 3）塑性塑性是指材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力。常用的性能指标： 断后伸长率断后伸长率是指试样拉断后标距长度的伸长量与原标距长度的百分比。用符号 表示：L1L2L0100%式中L0试样原标距长度（ mm）L1试样拉断后对接的标距长度（mm）伸长率的数值和试样标距长度有关。10 表示长试样的断后伸长率（通常写成 ），5 表示短试样的断后伸长率。同种材料

7、的 510，因此相同符号的伸长率才能进行比较。 断面收缩率断面收缩率是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，用符号 表示：S0S1S0100%式中So试样原始横截面积（mm2）；S1试样拉断后缩颈处最小横截面积（mm2）。断面收缩率不受试样尺寸的阻碍，比较确切地反映了材料的塑性。一样 或 值越大，材料塑性越好。2冲击韧度上述差不多上静态力学性能指标。在实际生产中， 许多零件是在冲击载荷作用下工作的，如冲床的冲头、锻锤的锤杆、风动工具等。对这类零件，不仅要满足在静载荷作用下的性能要求，还应具有足够的韧性， 可防止发生突然的脆性断裂。图 1-7 夏比冲击试验原理图图 1-8

8、 钢的脆性转变温度1-支座； 2-试样； 3-指针； 4-摆锤；韧性是指材料在塑性变形和断裂过程中吸取能量的能力。材料突然脆性断裂除取决于材料的本身因素以外，还和外界条件，专门是加载速率、应力状态及温度、介质的阻碍有专门大的关系。金属材料在冲击载荷作用下抗击破坏的能力叫做冲击韧性。冲击试验法（夏比冲击试验） ，如图 1-7 所示。摆锤一次冲断试样所消耗的能量用符号Ak 表示：Ak=mgh1mgh2=mg（h1h2）Ak 冲击吸取功，单位为（J），由试验机刻度盘上直截了当读出。材料的冲击韧度：aKAK （J/cm2）S0式中So试样缺口横截面积对一样常用钢材来讲，所测冲击吸取功Ak 越大，材料的韧性越好。但由于测出的冲击吸取功Ak 的组成比较复杂，因此有时测得的 Ak 值及运算出的冲击韧度ak 不能真正反映材料的韧脆性质。冲击吸取功与温度有关，如图1-8 示。冲击吸取功还与试样形状、尺寸、表面粗糙度、内部组织和缺陷等有关。因此冲击吸取功一样只能作为选材的参考，而不能直截了当用于强度运算。3疲劳强度（ 1）疲劳断裂某些机械零件，在工作应力低于其屈服强度甚至是弹性极限的情形下发生断裂称为疲劳断裂。疲劳断裂不管是脆性材料依旧韧性材料，差不多上突发性的，事先均无明显的塑性变形，具有专门大的危险性。（2）疲劳强度旋转弯曲疲劳曲线如