一、工程材料的基本知识.ppt

【主要内容】 1．金属材料的力学性能 (1)强度(屈服强度、抗拉强度、塑性) (2)硬度 (3)冲击韧性 (4)疲劳强度和蠕变强度 2．铁碳合金相圈 (1)铁碳合金的基本组织 (2)含碳量对铁碳含金组织与性能的影响 (3)合金相图的应用 【考核内容】 1.金属材料的力学性能 2.铁碳合金相图 【考核要求】 1.了解材料的力学性能和各状态的组织结构。 2.掌握金属的强度、硬度、韧性，并能够判断出金属的机械性能的优劣。 3．掌握铁碳合金相图。 第一章、工程材料的基本知识· 材料、信息、能源称为现代技术的三大支柱。 复合材料 工程材料 · 金属材料 陶瓷材料 高分子材料 非金属材料 · · 黑色金属 有色金属 · 金属复合材料 非金属复合材料· 2.工艺性能 1.1 金属材料 材料的主要性能是指: 1.使用性能 （1）力学性能 强度、塑性、硬度 （2）物理性能 密度、熔点、导电性 （3）化学性能 耐酸碱性、抗氧化性。 ——加工成形的性能 材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的物质。 第一节 材料的力学性能 力学性能 —— 材料在外力作用下所表现出的特性。 一、外力作用下材料的变形 作用在机件上的外力——载荷 F F F = F’ （MPa） 外力 —— 内力——应力 F’ F 静载荷 动载荷 σ= F’ /S （1）弹性变形： 材料受外力作用时产生变形，当外力去除后恢复其原来形状，这种随外力消失而消失的变形，称为弹性变形。 1.两种基本变形 F F F （2）塑性变形: 材料在外力作用下产生永久的不可恢复的变形，称为塑性变形。 F F F 拉伸实验 k b b — 极限载荷点 F e e — 弹性极限点 s S — 屈服点 K — 断裂点 拉伸曲线 F F L 应力—应变曲线 缩颈 o 第一节 材料的力学性能 1．强度： 当σeσσs时，只产生微量的塑性变形。当σσs时，材料将产生明显的塑性变形。 条件屈服强度: σ0.2=F 0.2/S0 （MPa） 材料在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。 （1） 屈服强度（σS） 指材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力。 σS =Fs/S0 （MPa） 屈服强度 — 是塑性材料选材和评定的依据。 第一节 材料的力学性能 k b F e s 0.2% b σb =Fb/S0 （MPa） （2）抗拉强度（σb ） 抗拉强度是材料在拉断前承受最大载荷时的应力。 它表征了材料在拉伸条件下所能承受的最大应力。 抗拉强度 — 是脆性材料选材的依据。 第一节 材料的力学性能 常用 δ 和 ψ 作为衡量塑性的指标。 伸长率： 材料在外力作用下，产生永久变形而不引起破坏的能力。 断面收缩率: P P L 良好的塑性是金属材料进行塑性加工的必要条件。 2. 塑性 第一节 材料的力学性能 4．硬度 是材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。 (1)布氏硬度（HB）： F 第一节 材料的力学性能 布氏硬度适用HB450 (2)洛氏硬度（HRC） 洛氏硬度一般用于HB450 F F F 1200 HRC:HB=1：10 第一节 材料的力学性能 5．冲击韧性(Ak) AK = G（H1 – H2）（J） ak = AK /S （J/m2） 硬度σb 与强度HB的关系 低碳钢： σb≈3.6HB 高碳钢： σb≈3.4HB 调质合金钢： σb≈3.25HB 材料抵抗冲击载荷作用下断裂的能力。 在冲击载荷下工作的零件，往往是受小能量多次重复冲击而破坏的。 第一节 材料的力学性能 6．疲劳强度(σ-1) 材料在无数次重复或交变载荷作用下不引起破坏的最大应力。 — 循环基数 钢： 据统计，约80%的机件失效为疲劳破坏。 有色金属： 第一节 材料的力学性能 牌 号 力 学 性 能 应 用 σb/ MPa σs / MPa δ% HBS HRC αk/ J/Cm2 Q235-A 400 235 26 工程结构 45钢 610 16 229 55（淬火） 轴、杆 ZG310-570 570 310 15 3 铸钢件 ZAlSi2 143 4 50 活塞 HT250 250 气缸体 QT700-2 700 420 2 270 曲轴 7、几种常用金属材料的力学性能 第一节 材料的力学性能 力学性能 ?b ?s 强度 塑性 刚度 硬度 韧性 疲劳强度 三、力学性能与失效形式的关系 失效形式 断裂 塑性变形 过量弹变 磨损 状态图—— 表示合金系的成分、温度、组织、状态之间关系的图表。 第二节 铁碳合金状态图 一、什么是状态图 温度℃ 时间 1538 ℃ 1394 ℃ 9