材料的分类PPT学习教案

1、会计学1 材料的分类材料的分类PPT课件课件 材料、信息、能源和生物工程已成为当代技术材料、信息、能源和生物工程已成为当代技术 的四大支柱。的四大支柱。 第1页/共28页 黑色金属：铁及其合金 有色金属：除铁以外的金属 非金属材料 金属材料 复合材料 高分子（C、H为主） 陶瓷（硅酸盐， C、O、N化物等） 树脂基复合材料 金属基复合材料 陶瓷基复合材料 颗粒增强或纤维增强 第2页/共28页 工艺性能：铸造性、可锻性、可焊性、切削铸造性、可锻性、可焊性、切削 加工性和热处理工艺性等加工性和热处理工艺性等 使用性能 力学性能：强度、硬度、塑性强度、硬度、塑性 、韧性、疲劳强度等、韧性、疲劳强度等

2、 化学性能：抗氧化性和耐腐蚀抗氧化性和耐腐蚀 性性 物理性能：密度、熔点、导电密度、熔点、导电 性、导热性、热膨胀性能和性、导热性、热膨胀性能和 磁性能等。磁性能等。 二、材料的性能 第3页/共28页 三、金属材料的力学性能三、金属材料的力学性能 载荷载荷零件在使用过程中所受到的力，按方式零件在使用过程中所受到的力，按方式 不同可分为拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等。不同可分为拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等。 载荷可分为载荷可分为静载荷静载荷与与动载荷动载荷。 应力应力物体在外力作用后所导致物体内部之间物体在外力作用后所导致物体内部之间 的相互作用力称内力，的相互作用力称内力，单位面积上的内力称

3、应力单位面积上的内力称应力 。 变形变形在外力作用下尺寸和形状的变化。分在外力作用下尺寸和形状的变化。分弹 弹 性变形性变形与 与塑性变形 塑性变形。 。 第4页/共28页 应用最广的为应用最广的为拉伸试验拉伸试验进行强度的测定。进行强度的测定。 1Pa1N/m2 （GB/T 2282002GB/T 2282002） 第5页/共28页 第6页/共28页 o Ps N b k ss p e mmmm D l Pb 拉伸曲线 外力外力 伸长量伸长量 载荷位移曲线载荷位移曲线 不同性质材料的拉伸曲不同性质材料的拉伸曲 线形状是不相同的线形状是不相同的 第7页/共28页 o s MPa b k ss

4、p e e e =D L/L0 b 应力应力： 试样单位面积上所承受的力 =P/A A：拉伸试样横截面面积 P：试样轴向拉力 应变应变： 试样单位长度上的伸长量 = (L1-L0)/L0=L/L0 L0 ：试样原标距长度 L1 ：试样拉断后的长度 第8页/共28页 o s MPa b k s s p e e =D l/L b 屈强服度屈强服度 (s)： 材料产生屈服材料产生屈服 时的最小应力。时的最小应力。 抗拉强度抗拉强度(b b) )： 材料所能承受的材料所能承受的 最大应力。最大应力。 力学性 能 第9页/共28页 条件屈服强度(0.2)： 0.2 0.2 拉伸过程中，拉伸过程中，屈服现

5、象屈服现象 不明显不明显的材料，根据国的材料，根据国 标取标取残余应变量为残余应变量为0.20.2 时的应力值为屈服强时的应力值为屈服强 度记做度记做0.2。 第10页/共28页 o 1 2 E=s/e 材料的刚度通常用材料的刚度通常用弹性模量弹性模量E E 来衡量。来衡量。 弹性模量弹性模量E E： 材料抵抗材料抵抗弹性变形弹性变形的能力。的能力。 是指在比例极限是指在比例极限(s )范围范围 内，内，应力与应变应力与应变比。比。 第11页/共28页 （2）断面收缩率() A0-A1 y = 100 A0 （1） 伸长率() L1-L0 = 100 L0 lo do l1 d1 材料产生永久

6、变形而不材料产生永久变形而不 被破坏的能力。被破坏的能力。 第12页/共28页 过高地追求塑性，会降低材料的 强度。 第13页/共28页 材料抵抗表面划伤、 材料抵抗表面划伤、磨损磨损或或局部塑性变形局部塑性变形及破及破 坏的能力坏的能力 常用硬度测定方法常用硬度测定方法: 硬物压入法硬物压入法 第14页/共28页 F D h d HBSHBS:普通淬火钢球 硬度值在450以下 HBW:HBW:硬质合金球 硬度值在450650 HBS(HBW)= F A 表示为：表示为：500HBW5/750 第15页/共28页 布氏硬度布氏硬度(HB)(HB)主要用于主要用于铸铁铸铁、 非铁金属及经退火、正

7、火和调非铁金属及经退火、正火和调 质处理的钢材。质处理的钢材。 第16页/共28页 压头压头 顶角顶角 120120金钢石圆锥金钢石圆锥 （或直径（或直径1.588mm1.588mm淬淬 火钢球）火钢球） 直接测量压痕深度来确直接测量压痕深度来确 定硬度值。定硬度值。 第17页/共28页 0 1 2 3 0 1 2 3 h1 h3 h2 K= 0.2 压头 被 测 材 料 K-h 0.002 第18页/共28页 压头压头主载荷主载荷测量范围测量范围应用材料应用材料 HRA金刚石金刚石 K=0.2 50kg2088表面硬化层、硬表面硬化层、硬 质合金等质合金等 HRB淬火钢球淬火钢球 K=0.2

8、6 90kg20100有色金属，退火、有色金属，退火、 正火钢等正火钢等 HRC金刚石金刚石 K=0.2 140kg2070淬火钢、调质钢淬火钢、调质钢 等等 第19页/共28页 d d F 136 F A 特点：测量精度高，测量范围宽 ，应用广。不同载荷下维氏硬度 可以相互比较。 第20页/共28页 3.5 3.5 冲击韧性冲击韧性 55 10 8 5510 8 2 40 30 22 横梁式悬梁式 第21页/共28页 冲击 h 试样 摆锤 H Ak Sn 冲击韧性（冲击韧性（K）：冲断试样横截面单位面积上所消冲断试样横截面单位面积上所消 耗的功耗的功(J/cm(J/cm2 2) ) 第22页

9、/共28页 不同材料的冷脆转化温度不同材料的冷脆转化温度 由韧性状态变为脆性状态的由韧性状态变为脆性状态的 温度称为冷脆转化温度。温度称为冷脆转化温度。 第23页/共28页 疲劳强度疲劳强度: :-1 是指材料经无限多次（钢材：是指材料经无限多次（钢材：10107 7 ，有色金属 ，有色金属 10108 8 ）应力循环仍不断裂时的最大应力，称疲劳极）应力循环仍不断裂时的最大应力，称疲劳极 限限rr 。它表征了材料抵抗疲劳断裂的能力。它表征了材料抵抗疲劳断裂的能力。 对称对称 应力时，应力时，疲劳强度用-1表示。 钢的疲劳强度大致为钢的疲劳强度大致为0.450.550.450.55 b 第24页/共28页 蠕变：金属材料长时间在一定温度、一定应力作用下金属材料长时间在一定温度、一定应力作用下 ，即使应力小于，即使应力小于0.2 0.2 ，也会缓慢地发生塑性，也会缓慢地发生塑性 变形的现象。变形的现象。 规律：规律：温度越高，工作应力越大，则蠕变的发展越快温度越高，工作应力越大，则蠕变的发展越快 ，而产生断裂的时间就越短。，而产生断裂的时间就越短。 典型的蠕变曲线，典型的蠕变曲线， 曲线分为三个阶段。曲线分为三个阶段。 a、蠕变