工程材料的分类与性能

1、 第二部分第二部分工程材料工程材料2021-12-10工程材料工程材料工程材料的分类和性能工程材料的分类和性能1 金属材料及其热处理金属材料及其热处理2工程塑料、特种陶瓷、复合材料工程塑料、特种陶瓷、复合材料32021-12-10工程材料的分类和性能工程材料的分类和性能v 2.1.1 工程工程材料的分类材料的分类工程材料学：材料学的实用部分，主要阐述结构材料工程材料学：材料学的实用部分，主要阐述结构材料的成分、组织、性能及应用等方面的一般规律。的成分、组织、性能及应用等方面的一般规律。结构材料：工程上要求强度、韧性、塑性、硬度等机结构材料：工程上要求强度、韧性、塑性、硬度等机械性能的材料。械性

2、能的材料。功能材料：具有光、电、磁、热等特殊物理性能的材功能材料：具有光、电、磁、热等特殊物理性能的材料。料。2021-12-10 金属材料金属材料： 黑色金属黑色金属铁和以铁为基的合金铁和以铁为基的合金( (钢、铸铁等钢、铸铁等) ) 有色金属有色金属黑色金属以外的所有金属及其合金黑色金属以外的所有金属及其合金 高分子材料高分子材料： 塑料塑料主要指工程塑料主要指工程塑料 合成纤维合成纤维由单体聚合而成再经过机械处理成纤维材由单体聚合而成再经过机械处理成纤维材料料 橡胶橡胶经硫化处理，弹性优良的聚合物，分通用和特经硫化处理，弹性优良的聚合物，分通用和特种橡胶。种橡胶。 胶粘剂胶粘剂分树脂型、

3、橡胶型和混合型分树脂型、橡胶型和混合型2021-12-10 陶瓷材料：陶瓷材料： 普通陶瓷普通陶瓷主要为硅、铝氧化物的硅酸盐材料主要为硅、铝氧化物的硅酸盐材料 特种陶瓷特种陶瓷高熔点的氧化物、碳化物、氮化物等烧高熔点的氧化物、碳化物、氮化物等烧结材料结材料 金属陶瓷金属陶瓷用生产陶瓷的工艺来制取的金属与碳化用生产陶瓷的工艺来制取的金属与碳化物或其它化合物的粉末制品物或其它化合物的粉末制品 复合材料：由两种或两种以上的材料组合而成的材料复合材料：由两种或两种以上的材料组合而成的材料 按基体相种类分：聚合物基、金属基、陶瓷基、按基体相种类分：聚合物基、金属基、陶瓷基、 石墨基等石墨基等 按用途分：

4、结构、功能、智能复合材料按用途分：结构、功能、智能复合材料2021-12-10v 2.1.2 工程工程材料的性能材料的性能力学性能力学性能金属材料在外力作用时表现出来的性能。金属材料在外力作用时表现出来的性能。外力形式：拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等。外力形式：拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等。载荷形式：静载荷、冲击载荷、交变载荷等。载荷形式：静载荷、冲击载荷、交变载荷等。指标：硬度、强度、刚度、塑性、韧性和疲劳强度等。指标：硬度、强度、刚度、塑性、韧性和疲劳强度等。2021-12-10强度强度金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力。金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力。 分：抗拉强度分：抗拉强度b、抗压

5、、抗压bc、抗弯、抗弯bb、抗剪、抗剪b、抗、抗扭扭t。ob弹性变形弹性变形阶段阶段bcd屈服阶段屈服阶段dB强化阶段强化阶段Bk缩颈阶段缩颈阶段k试样断裂试样断裂2021-12-10 弹性极限弹性极限e（elastic limit） 材料拉伸时保持弹性变形，不发生永久变形的最大应力。材料拉伸时保持弹性变形，不发生永久变形的最大应力。 e=Pe/Fo 工程上工程上p、e视为同一值视为同一值 刚度刚度表示材料弹性变形抗力的大小。表示材料弹性变形抗力的大小。 弹性模量弹性模量EE是衡量材料产生弹性变形难易程度的指标。是衡量材料产生弹性变形难易程度的指标。E E愈大，使其产生一定量弹性变形的应力也应

6、愈大。愈大，使其产生一定量弹性变形的应力也应愈大。E=/ 应力应变的比值。单位应力应变的比值。单位 MPa2021-12-10 屈服极限屈服极限s（屈服强度或屈服点）（屈服强度或屈服点） 金属材料开始发生明显塑性变形的抗力。金属材料开始发生明显塑性变形的抗力。s=Ps/Fo 0.02 产生产生0.02%残余塑性变形的抗力的极限应力值。残余塑性变形的抗力的极限应力值。 用于无屈服点的中高碳钢。用于无屈服点的中高碳钢。脆性材料：脆性材料：b=s 灰口铸铁灰口铸铁 抗拉强度抗拉强度b （强度极限）（强度极限）试样被拉断前的最大承载能力试样被拉断前的最大承载能力 材料抵抗外力而不致断裂的极限应力值材料

7、抵抗外力而不致断裂的极限应力值 2021-12-10塑性塑性材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力。材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力。 伸长率和断面收缩率表示，两个值越大塑性越好。伸长率和断面收缩率表示，两个值越大塑性越好。硬度硬度金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种能力。一种能力。 按试验方法不同分布氏硬度（按试验方法不同分布氏硬度（HB）、洛式硬度（）、洛式硬度（HR）、）、维氏硬度（维氏硬度（HV）和肖氏硬度（）和肖氏硬度（HS）。）。布氏硬度与抗拉强度存在一定线性关系。布氏硬度与抗拉强度存在一定线性关系。2021-12-

8、10冲击韧度：冲击载荷下材料抵抗变形和断裂的能力。冲击韧度：冲击载荷下材料抵抗变形和断裂的能力。焦耳焦耳/厘米厘米（J/cm） ak=冲击破坏所消耗的功冲击破坏所消耗的功Ak/标准试样断口截面积标准试样断口截面积F ak值低的材料叫做脆性材料，断裂时无明显变形，金属光值低的材料叫做脆性材料，断裂时无明显变形，金属光泽，呈结晶状。泽，呈结晶状。 ak值高，明显塑变，断口呈灰色纤维状，值高，明显塑变，断口呈灰色纤维状，无光泽，韧性材料。无光泽，韧性材料。Ak=mg(H1-H2)2021-12-10Ak=h1-h22021-12-10疲劳强度疲劳强度-1 80%的断裂由疲劳造成的断裂由疲劳造成 经受无数次应力循环而不致断裂的最大应力值。经受无数次应力循环而不致断裂的最大应力值。 陶瓷、高分子材料的疲劳抗力很低，金属材料疲劳强度陶瓷、高分子材料的疲劳抗力很低，金属材料疲劳强度较高，纤维增强复合材