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材料成形基础 40学时 2学分 主讲： 孙广平 单位： 材料学院 地址： 机械材料馆630室 联系电话： 实验室地址： 机械材料馆428室 实验室老师：管东波 电话材料成形技术基础 绪论 1、课程的性质 材料成形技术基础是学科基础必修课程，主要内容是介绍机械工程材料的组织性能及应用和加工成形中的基本原理与工艺特点。 材料是人类赖以生存及发展的基础，社会的进步与材料的发展密切相关 石器时代---青铜器时代---铁器时代---近代钢铁、高分子材料 材料的基本分类： 1）金属材料、2）无机非金属材料、3）高分子材料 2、课程的内容： 1）机械工程材料的组织性能及应用、特点、适用范围 2）金属材料的热处理原理及工艺、特点、适用范围 3）铸造：铸造的原理、工艺方法、特点、适用范围 4）压力加工：压力加工的原理、工艺方法、特点、适用范围 5）焊接：焊接的原理、工艺方法、特点、适用范围 材料成形技术在机械制造工艺方法中的地位 机械制造的基本流程（金属）： 矿石冶炼→金属材料→毛坯成形→ 铸造（液态成形）、压力加工（塑性成形）、焊接（连接成形） →不同方法与材料的性能有关 （材料热加工）→毛坯或零件→ 切削加工（车、铣、刨、磨等材料冷加工）→ 热处理（改善金属性能的方法）→零件→装配→机器 3、课程的目的和任务 1）掌握金属材料的基本知识 2）金属材料的热处理原理及工艺、特点、适用范围 3）掌握各种成形方法的工艺过程、特点和应用范围 4、课程的特点 1.实践性强，2.内容多， 需要全面理解来掌握。 5、基本要求 1）按时上课，遵守课堂纪律，不得无故缺席、迟到和早退。 2）按时完成作业，不得互相抄袭，要独立完成作业。 3）主动提出问题和答疑 4）实验项目不得缺席，闭卷考试 第一章 钢铁材料基础 第一节 材料的机械性能 材料的性能主要是力学性能、物理性能、化学性能和工艺性能 材料在外力(载荷)作用下所表现出来的性能，称为机械性能，或力学性能。 机械性能是衡量材料的重要指标，亦是选择材料的重要依据。 机械性能主要有强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等。 物理性能是指比重、熔点、导电性、导热性和磁性等。 化学性能是指耐酸性、耐碱性和抗氧化性等。 工艺性能是指材料是否易于进行热、冷加工获得优质产品的性能，如铸造性、可锻性、焊接性；切削加工性等。它们实质上是材料机械性能、物理性能、化学性能在成形和加工过程中的综合反映。 §1—1 强度与塑性 强度是材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。 根据外力性质的不同，强度可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等等。 强度是通过拉伸试验测定的。 拉伸试验时，将加工好的标准拉伸试样安装在材料试验机上，并对试样施加轴向静拉力。随着拉力的增加，试样产生变形，直到拉断。 以试样所受外力（P）为纵坐标，伸长△L为横坐标，绘出载荷与伸长的关系曲线---拉伸曲线（应力--应变曲线）。 应力：单位面积上的作用力,单位：(N/m2)---Pa 工程上常用 MPa=106Pa 应变：单位长度上的变形，% 低碳钢的拉伸曲线分析 当载荷到达S点以前，试样产生的变形为弹性变形。 当载形超过S点，试样开始产生明显的塑性变形。 在S点附近，曲线出现水平线段，表明载荷不增加，试样还继续发生塑性变形，即试样丧失了抵抗变形的能力，这种现象称为屈服。S点为屈服点。 ? 低碳钢的拉伸曲线分析 载荷超过S点后，变形量随着载荷的增加而急剧增加。该阶段称为强化阶段。 当载荷达到B点后，试样上出现缩颈现象。拉伸曲线开始下滑。 由于缩颈处横截面积的缩小，则继续变形所需的载荷下降，试样．很快在K点断裂。 强度的计算方法 产生屈服现象时的应力称为屈服强度，用符号σs来表示，即： 屈服强度σs = PS / F0 式中 σs ---屈服强度，MPa ? PS---试样产生屈服时的载荷，N ? F0——试样原横截面积，m2 材料在断裂前所能承受的最大应力，称为抗拉强度，用符号σb 来表示，即： 抗拉强度σb =Pb/ F0 式中σb---抗拉强度，MPa ? Pb ---试样在断裂前所承受的最大载荷，N ? F0——试样原横截面积， m2 ? 关于屈服强度 但有些钢铁材料在拉伸曲线上没有明显的水平线段，它的屈服强度很难测定，通常规定产生0.2%塑性变形时的应力作为屈服强度，用σ0.2来表示，称为条件屈服强度。 屈服强度σs 和抗拉强度σb 是评定钢铁材料的重要指标，是设计和选材的主要依据之一。因为钢铁材料不能在超过σs 的条件下工作，否则会引起机械零件