第一章工程材料的分类及性能课件

绪论:1.课程的性质和任务：性质：工程材料是机械类、近机械类各专业学生必修的专业技术基础课。任务：1)使学生获得有关工程材料的基本理论和基本知识；2)掌握常用工程材料成分－组织－性能－应用之间关系的一般规律；3)熟悉常用工程材料的生产工艺过程；4)根据机械零件的服役条件和失效形式、合理选用工程材料。绪论:1.课程的性质和任务：性质：工程材料是机械类、近机械类12.本课程与相关课程的关系：本课程应安排在金属工艺学实习及应用力学课程之后进行,即学生应具有材料的机械性能和金属加工工艺方面的基本知识。为后续课程和毕业设计等打好选择材料和使用材料的基础。2.本课程与相关课程的关系：本课程应安排在金属工艺学实习及应23.课程的基本教学要求：重点阐述工程材料的性能与其组织结构之间的联系;说明如何通过工艺手段改变材料的组织结构,以达到提高材料性能的目的;介绍常用工程材料及其应用等基本知识；为工程结构和机械零件的设计和制造提供合理选用材料的方法。

3.课程的基本教学要求：重点阐述工程材料的性能与其组织结构34.课程教学形式：理论教学；实验教学；课堂讨论；自学；辅导（习题解答）。

4.课程教学形式：理论教学；45.教学内容----理论教学：第一章金属材料的力学性能2学时第二章金属的晶体结构2学时第三章金属的结晶2学时第四章二元相图及应用（铁碳合金相图）4学时第五章金属材料的变形4学时第六章钢的热处理4学时第七章工业用钢4学时第八章铸铁2学时第九章有色金属及其合金4学时第十章机械零件材料的选用

2学时5.教学内容----理论教学：第一章金属材料的力学性5第一章:金属材料的力学性能：a.定义：

(1)材料是人类生产和生活所必备的物质基础;(2)工程材料主要指用于机械工程、电器工程、建筑工程、化工工程、航空航天工程等领域的材料。第一章:金属材料的力学性能：a.定义：6b.分类：金属材料：黑色金属、有色金属；高分子材料：塑料、橡胶、合成纤维；陶瓷材料：工业陶瓷；复合材料：金属基复合材料、高分子复合材料、陶瓷基复合材料。b.分类：金属材料：黑色金属、有色金属；7玻璃纤维增强高分子复合材料：玻璃纤维增强高分子复合材料：8c.材料的性能(力学性能)零件的过量变形以及性能指标；零件的断裂及性能指标；零件在交变载荷下的疲劳断裂及性能指标；零件的磨损失效以及防止；零件在高温下的蠕变变形和断裂失效。c.材料的性能(力学性能)零件的过量变形以及性能指标；9一、材料的力学性能：一、材料的力学性能：10应力—应变曲线：应力—应变曲线：111.弹性和刚度：弹性模量E：E=σ/ε（MPa)；材料抵抗弹性变形的能力，弹性模量只对温度敏感。刚度：等于材料弹性模量与零构件截面积的乘积。σp：比例极限（应力----应变成正比，服从虎克定律）。σe：弹性极限（不产生塑性变形的最大应力）。

1.弹性和刚度：弹性模量E：E=σ/ε（MPa)；122.强度σs：屈服强度（开始产生塑性变形的应力）。σb：抗拉强度（材料在拉伸过程中承受的最大工程应力）。σk：断裂强度（材料发生断裂时的应力）。

σp、σe、σs、σb、σk的单位：Mpa（与应力的相同）2.强度σs：屈服强度（开始产生塑性变形的应力）。133.塑性伸长率δ：试样拉断后标距的相对伸长量：断面收缩率ψ：试样拉断处横截面积的相对收缩量：3.塑性伸长率δ：试样拉断后标距的相对伸长量：断面收缩率ψ：14碳钢三种典型应力—应变曲线的比较：碳钢三种典型应力—应变曲线的比较：154.硬度硬度是衡量材料软硬程度的指标。通常材料的强度越高，硬度也越高。硬度定义：材料抵抗局部塑性变形的能力。生产常用的硬度测试方法有：（1）布氏硬度；（2）洛氏硬度；（3）维氏硬度；4.硬度硬度是衡量材料软硬程度的指标。16（1）布氏硬度：（1）布氏硬度：17布氏硬度测试原理公式：HBS适合测定硬度值低于450的金属材料；HBW适合测定硬度值低于650的金属材料。硬度符号HBS或HBW前的数值为硬度值，符号后依次表示钢球直径、载荷大小及载荷保持时间。例：120HBS10/1000/30；500HBW5/750等。（10~15s时不标注）布氏硬度测试原理公式：HBS适合测定硬度值低于450的金属材18（2）洛氏硬度：（2）洛氏硬度：19常用洛氏硬度的试验条件和应用：常用洛氏硬度的试验条件和应用：20（3）维氏硬度（HV）：（3）维氏硬度（HV）：21维氏硬度测试原理公式：例：640HV30/20；500HV30维氏硬度测试原理公式：例：640HV30/20；500HV322GB/T1172-1999黑色金属硬度及强度换算值（摘录）GB/T1172-1999黑色金属硬度及强度换算值（摘录）235.疲劳强度材料在无数次的交变载荷的作用下不发生疲劳断裂的最大应力（钢经受107循环不发生断裂的最大应力）；弯曲疲劳强度的表示：σ-1；疲劳强度σ-1与抗拉强度之比约为0.45~0.55。5.疲劳强度材料在无数次的交变载荷的作用下不发生疲劳断裂的最24重复循环变化的载荷：重复循环变化的载荷：25疲劳曲线：疲劳曲线：266.韧性材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力称为冲击韧性，简称韧性。材料抵抗裂纹失稳扩展的性能称为断裂韧性。材料的韧性是材料断裂时所需的能量。6.韧性材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力称为冲击韧性，简称27（1）冲击韧性：（1）冲击韧性：28标准冲击试样：标准冲击试样：29冲击功与冲击韧性计算公式：冲击功：冲击韧性：冲击功与冲击韧性计算公式：冲击功：冲击韧性：30韧脆转变温度TK：韧脆转变温度TK：31（2）断裂韧性：（2）断裂韧性：32Ⅰ型裂纹应力场强度因子：Y—形状因子；σ—外加应力；a—裂纹的半长。KⅠ的临界值称为临界应力强度因子或断裂韧度，用KⅠC来表示。Ⅰ型裂纹应力场强度因子：Y—形状因子；KⅠ的临界值称为临界应33二、材料的物理性能密度；熔点；热容；热膨胀性；导热性；磁性；介电常数。二、材料的物理性能密度；34三、材料的化学性能耐腐蚀性；高温抗氧化性；抗老化性能；降解性。三、材料的化学性能耐腐蚀性；35*四、材料的工艺性能加工性能；铸造性能；焊接性能；热处理性能。*四、材料的工艺性能加工性能；36绪论:1.课程的性质和任务：性质：工程材料是机械类、近机械类各专业学生必修的专业技术基础课。任务：1)使学生获得有关工程材料的基本理论和基本知识；2)掌握常用工程材料成分－组织－性能－应用之间关系的一般规律；3)熟悉常用工程材料的生产工艺过程；4)根据机械零件的服役条件和失效形式、合理选用工程材料。绪论:1.课程的性质和任务：性质：工程材料是机械类、近机械类372.本课程与相关课程的关系：本课程应安排在金属工艺学实习及应用力学课程之后进行,即学生应具有材料的机械性能和金属加工工艺方面的基本知识。为后续课程和毕业设计等打好选择材料和使用材料的基础。2.本课程与相关课程的关系：本课程应安排在金属工艺学实习及应383.课程的基本教学要求：重点阐述工程材料的性能与其组织结构之间的联系;说明如何通过工艺手段改变材料的组织结构,以达到提高材料性能的目的;介绍常用工程材料及其应用等基本知识；为工程结构和机械零件的设计和制造提供合理选用材料的方法。

3.课程的基本教学要求：重点阐述工程材料的性能与其组织结构394.课程教学形式：理论教学；实验教学；课堂讨论；自学；辅导（习题解答）。

4.课程教学形式：理论教学；405.教学内容----理论教学：第一章金属材料的力学性能2学时第二章金属的晶体结构2学时第三章金属的结晶2学时第四章二元相图及应用（铁碳合金相图）4学时第五章金属材料的变形4学时第六章钢的热处理4学时第七章工业用钢4学时第八章铸铁2学时第九章有色金属及其合金4学时第十章机械零件材料的选用

2学时5.教学内容----理论教学：第一章金属材料的力学性41第一章:金属材料的力学性能：a.定义：

(1)材料是人类生产和生活所必备的物质基础;(2)工程材料主要指用于机械工程、电器工程、建筑工程、化工工程、航空航天工程等领域的材料。第一章:金属材料的力学性能：a.定义：42b.分类：金属材料：黑色金属、有色金属；高分子材料：塑料、橡胶、合成纤维；陶瓷材料：工业陶瓷；复合材料：金属基复合材料、高分子复合材料、陶瓷基复合材料。b.分类：金属材料：黑色金属、有色金属；43玻璃纤维增强高分子复合材料：玻璃纤维增强高分子复合材料：44c.材料的性能(力学性能)零件的过量变形以及性能指标；零件的断裂及性能指标；零件在交变载荷下的疲劳断裂及性能指标；零件的磨损失效以及防止；零件在高温下的蠕变变形和断裂失效。c.材料的性能(力学性能)零件的过量变形以及性能指标；45一、材料的力学性能：一、材料的力学性能：46应力—应变曲线：应力—应变曲线：471.弹性和刚度：弹性模量E：E=σ/ε（MPa)；材料抵抗弹性变形的能力，弹性模量只对温度敏感。刚度：等于材料弹性模量与零构件截面积的乘积。σp：比例极限（应力----应变成正比，服从虎克定律）。σe：弹性极限（不产生塑性变形的最大应力）。

1.弹性和刚度：弹性模量E：E=σ/ε（MPa)；482.强度σs：屈服强度（开始产生塑性变形的应力）。σb：抗拉强度（材料在拉伸过程中承受的最大工程应力）。σk：断裂强度（材料发生断裂时的应力）。

σp、σe、σs、σb、σk的单位：Mpa（与应力的相同）2.强度σs：屈服强度（开始产生塑性变形的应力）。493.塑性伸长率δ：试样拉断后标距的相对伸长量：断面收缩率ψ：试样拉断处横截面积的相对收缩量：3.塑性伸长率δ：试样拉断后标距的相对伸长量：断面收缩率ψ：50碳钢三种典型应力—应变曲线的比较：碳钢三种典型应力—应变曲线的比较：514.硬度硬度是衡量材料软硬程度的指标。通常材料的强度越高，硬度也越高。硬度定义：材料抵抗局部塑性变形的能力。生产常用的硬度测试方法有：（1）布氏硬度；（2）洛氏硬度；（3）维氏硬度；4.硬度硬度是衡量材料软硬程度的指标。52（1）布氏硬度：（1）布氏硬度：53布氏硬度测试原理公式：HBS适合测定硬度值低于450的金属材料；HBW适合测定硬度值低于650的金属材料。硬度符号HBS或HBW前的数值为硬度值，符号后依次表示钢球直径、载荷大小及载荷保持时间。例：120HBS10/1000/30；500HBW5/750等。（10~15s时不标注）布氏硬度测试原理公式：HBS适合测定硬度值低于450的金属材54（2）洛氏硬度：（2）洛氏硬度：55常用洛氏硬度的试验条件和应用：常用洛氏硬度的试验条件和应用：56（3）维氏硬度（HV）：（3）维氏硬度（HV）：57维氏硬度测试原理公式：例：640HV30/20；500HV30维氏硬度测试原理公式：例：640HV30/20；500HV358GB/T1172-1999黑色金属硬度及强度换算值（摘录）GB/T1172-1999黑色金属硬度及强度换算值（摘录）595.疲劳强度材料在无数次的交变载荷的作用下不发生疲劳断裂的最大应力（钢