工程材料及材料成型技术

1、工程材料及材料成型技术机械制造工艺过程:铸锻焊 机械加工 装配 工程材料 毛坯(铸锻焊) 热处理 切削加工 热处理磨削 装配 机器本课程分为两部分：1、工程材料2、热加工工艺基础（铸造、锻压和焊接）工程材料 绪论材料是一切事物的物质基础，一种新技术的实现，往往需要新材料的支持。材料、能源、信息、生物工程是现代文明的四大支柱一、 工程材料的分类按组成特点分：金属材料，有机高分子材料，无机非金属材料，复合材料；按使用性能分：结构材料，功能材料；按使用领域分：信息材料，能源材料，建筑材料，机械工程材料，生物材料。二、材料技术的发展趋势第一，从均质材料向复合材料发展。第二，由结构材料为方往向功能材料、

2、多功能材料并重的方向发展。第三，材料结构的尺度向越来越小的方向发展。第四，由被动性材料向具有主动性的智能材料方向发展。第五，通过仿生途径来发展新材料。三、金属材料在近代工业中的地位 金属材料在工农业生产中占极其重要的地位（90%以上）。在日常生活中得到广泛应用。其原因：1 来源广泛；2优良的使用性能和工艺性能；3通过热处理可使金属的性能显著提高。四、本课程的任务1、熟悉成分、组织、性能之间的基本规律；2、合理选用常用工程材料；3、确定热处理方法及其工序位置；4、了解新材料、新技术、新工艺。五、材料应用举例（螺纹钢、标准件、刀具、摩托车发动机零件、冷冲压件等）第 一 章 工程材料的主要性能工程材

3、料的性能可分为：1.使用性能 力学性能、物理性能、化学性能。（在正常工作条件下，材料应具备的性能）2.工艺性能 铸造性、锻造性、焊接性、切削加工性、热处理性。（材料在加工制造中表现出的制造难易程度）常用的力学性能有：弹性、刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧度、疲劳强度。第一节 强度与塑性一、静拉伸试验应力-应变曲线（-曲线）= F/A0 (MPa) =L/ L0 （%）A0试样原始截面积(mm2)L0试样标距长度从-曲线中可以得到两个重要的力学性能指标：强度，塑性。二、强度：在外力作用下，材料抵抗破坏的能力。比例极限：外力与变形成正比时的最大应力。 p = Fp/So弹性极限：保持纯弹性变形的最大

4、应力。 e = Fe/So屈服强度：产生屈服时的应力（屈服点）。 s = Fs/So 用于有明显屈服现象的材料条件屈服强度： 产生0.2%残余伸长率时的应力 用0.2表示。0.2=抗拉强度：材料断裂前最大载荷时的应力（强度极限）。 b = Fb/So三、塑性：材料受力后，断裂之前的变形量。断后伸长率（延伸率）： = ( Lk - L0 )/ L0 100%断面收缩率 ： = ( A0 - Ak )/A0 100% 和越大，材料的塑性越好。塑性对材料的意义：1、提高安全性2、便于压力加工成型第二节 硬 度硬度是材料受力后，抵抗表面破坏的能力。也是恒量材料软硬程度的性能指标。硬度是综合性能指标，硬

5、度测量简便迅速，不破坏零件。一、布氏硬度原理： HBS（HBW） = F/A = 2F/DD - (D2-d2)1/2 （单位：kgf/mm2）采用淬火钢球时，记为 HBS 采用硬质合金钢球时，记为 HBW 当F的单位取N时，加系数0.102布氏硬度特点：优点：测量数值稳定，准确缺点：操作慢，不适用批量生产和薄形件应用：铸铁，有色金属；退火、正火、调质处理钢当HBS<450时有效（HBW450-650）二、洛氏硬度原理： HR = (k-h) / 0.002 （无单位） 对金刚石圆锥压头 k = 0.2 mm对钢球压头 k = 0.26 mm洛氏硬度特点：优点：操作简便，压痕小，用于成品和薄形件缺点：测量数值分散应用：淬火钢，调质钢生产零件 当HRC20-67时有效洛氏硬度分类：第三节 韧性与疲劳强度一、韧性韧度冲击韧度：反应了材料抵抗冲击载荷的能力。k = Ak/A （J/cm2） Ak 冲击功A 试样缺口处截面积冲击韧度对材料的意义：1k对材料内部缺陷很敏感（可用来鉴定材料的冶金质量、热加工质量） 2k随温度降低而下降，可用来评定材料的冷脆 现象。二、疲劳强度交变应力：大小、方向随时间周期性变化的应力。重复应力：方向不随时间变化