第1章工程材料的结构与性能.ppt

1.4 合金的晶体结构 　　由两种或两种以上金属元素，或金属元素和非金属元素组成的具有金属性质的物质，称为合金。 1.4.1 合金的相、组织及其关系 　　合金的相是指合金中具有相同的物理、化学性能，并与该系统的其余部分以界面分开的物质部分。 　　合金组织是用金相显微镜观察法，在金属及合金内部看到的涉及各相大小、方向、形状、排列状况等组成关系和构造情况。 关系：组织是合金的微观形态，它是由合金中各相的形态所构成的。当材料成分一定时，相同的相在不同处理条件下形成，会具有不同的形态，从而构成不同的显微组织。 　　根据组成合金各元素间相互作用的不同，合金的相结构可分为固溶体和化合物。 1.4.2 固溶体　 　　在固态下，合金组元间会相互溶解，形成在某一组元晶格中包含其它组元的新相，这种新相称为固溶体。 图1.10固溶体晶体示意图结构 对合金性能的影响：固溶体—固溶强化 　　在固溶体中，溶质原子的溶入将造成晶格畸变，随着溶质原子浓度增加，晶格畸变增大，从而导致固溶体的强度和硬度升高，其它性能也发生改变，这种现象称为固溶强化。 　　性能特点：提高强度的同时仍保持良好的塑性和韧性。 1.4.3 金属间化合物　 　　当合金中溶质含量超过固溶体的溶解度时，将析出新相。若新相的晶体结构与合金其它组元相同，则新相是为另一个组元为溶剂的固溶体。若新相不同于任一组元，则新相是组元间形成的一种新物质－化合物。 　　 对合金性能影响 ：化合物—第二相强化 　　化合物作为第二相可提高合金材料的强度，又称为第二相强化，其效果主要取决于化合物的形态。 　　若化合物在固溶体晶界呈网状分布，合金的强度、塑性都下降，韧性明显降低；若呈片状或层状分布，可明显提高合金材料的强度和硬度，但塑性和韧性有所下降；若呈弥散质点（颗粒）分布，可以提高合金的强度和硬度，而塑性和韧性下降不大，所以也称为弥散强化或颗粒强化，这是最有利的形态。 一.工程材料的力学性能 　　材料在外力作用下所表现出的各种性能称为力学性能。常见有强度、硬度、塑性等。 1.强度 指在外力作用下材料抵抗变形和断裂的能力。 1.7 工程材料的性能 1）Ε＝　，弹性模量，工程上叫刚度　2）σe 弹性极限 3）σs 屈服极限　4）σb 强度极限　　单位是MPa 图1.12低碳钢的应力－应变曲线 （1）静载时的强度 1）弹性　 　　卸载后试样的变形立即消失即恢复原状，这种不产生永久变形的性能称为弹性。 （2）变载时的强度 　　疲劳强度是指在大小和方向重复循环变化的载荷作用下，材料抵抗断裂的能力。在理论上，是抵抗断裂的最大应力，用σ－1表示。 （3）高温强度 　　金属材料在高于一定温度长时间的工作，承受的应力即使低于屈服点σs，也会出现缓慢塑性变形，这就是所谓的蠕变。 蠕变极限是材料在给定温度下和规定时间内产生一定变形量的应力. 持久强度是指材料在给定温度下和规定时间内,使材料发生断裂的应力 2.塑性 金属的塑性指金属材料在外力作用下，产生永久性变形而不破坏其完整性的能力。 　　用伸长率δ和断面收缩率ψ表示。 　　×100%，　　　　×100% L0、A0分别表示原始长度和截面积 　　 δ、ψ越大，表示材料的塑性越好。 3.硬度　 硬度是在外力作用下，材料抵抗局部塑性变形的能力。 布氏硬度　　　　　　　洛氏硬度　　　　　　维氏硬度 图1.13三种硬度的测试原理 复习题： 1.名词解释： 晶体、晶格、强度、弹性、刚度、塑性、疲劳强度、硬度 2.名词区别：置换固溶体与间隙固溶体 相组成物与组织组成物 3.何谓点缺陷？对性能有何影响？ 4.固溶体和金属间化合物在结构、性能上有何不同？ 5.绘制低碳钢的应力－应变曲线，指出曲线上三个特征点σe、 σs、 σb各代表的意思。 第1章工程材料的结构与性能 第1章　工程材料的结构与性能 工程材料及成形技术基础 王 丽 机电与信息工程学院 绪论 1.工程材料与成形技术的经济地位 　 　　材料的应用与成形技术是机械制造生产过程的重要组成部分。 　　材料的选用与成形工艺是机械零件获得所需性能的重要保证。 2.本课程在机械类专业人才培养中的地位和作用 　　工程材料及成形技术是机械类专业一门重要的基础课。 气缸体 灰铸铁 铸造 曲轴: 中碳钢, 模锻 活塞:铝合金,铸造 3.本课程的内容和要求 　　本课程以材料的成分－工艺－结构－性能－应用这一材料普遍规律为主线，系统阐述金属材料及其成形工艺的基本原理、基本知识和工程应用三个层次的内容。 　　在基本原理方面，主要明确三种关系： ①材料的三要素与使用性能的关系； ②材料改性及表面强化工艺与材料成分、性能间的关系； ③材料成形工艺与材料组织、性能间的关系。 1.金属材料 　　金属材料是最