工程材料 第一章 材料性能及应用意义.ppt

§1.1 材料性能依据 §1.2 材料的使用性能 一、力学性能 一、力学性能 （三）弹性——在外力作用下材料发生弹性行为的综合性能指标。 （五）硬度—材料表面局部区域内抵抗变形或破裂的能力。 ● 小能量多冲时以强度为主，塑性、韧性为辅，强韧性配合处于最佳状态时，多冲抗力最高。 ● 在低中强度范围，冲击韧度的提高对多冲抗力影响不大（因其韧性已足够）。 ● 在高强度范围时（如σb＞1300MPa），改善韧性有利于提高多冲抗力。 （八）耐磨性 §1.3 材料的工艺性能 一、力学性能 §1.2 材料的使用性能 螺栓韧性断裂与脆性断裂的比较 一、力学性能 §1.2 材料的使用性能 （七）疲劳性能——材料在交变应力作用下，在远小于强度极限， 甚至小于屈服极限的应力下发生断裂。 疲劳极限：材料能承受的无数次循环而不断裂的最大应力值。 疲劳曲线示意图 a— 一般钢铁材料 b — 有色金属、高强度钢等 一、力学性能 §1.2 材料的使用性能 碳钢σ-1≈0.43σb 合金钢σ-1≈0.35σb+12MPa 一、力学性能 §1.2 材料的使用性能 一、力学性能 §1.2 材料的使用性能 一、力学性能 §1.2 材料的使用性能 一、力学性能 §1.2 材料的使用性能 1. 磨损的主要类型 1）粘着磨损：是指摩擦副接触面局部发生金属粘着，而这些粘着的强度往往大于金属本身强度，在随后的相对运动时发生的破坏将出现在强度较低的地方，有金属磨屑从表面被拉下来或零件表面被擦伤的磨损。 2）磨粒磨损：是指滑动摩擦时，在零件表面摩擦区内存在硬质磨粒，使磨面发生局部塑性变形、磨料嵌入和被磨料切割等过程，以致磨面材料逐步磨耗。 粘着磨损磨痕 粘着磨损示意图 一、力学性能 §1.2 材料的使用性能 磨粒磨损磨痕 磨粒磨损示意图 一、力学性能 §1.2 材料的使用性能 * * 第一章 材料的性能及应用意义 §1.1 材料性能依据 §1.2 材料的使用性能 §1.3 材料的工艺性能 引言 材料是人类社会经济地制造有用器件的物质。 1. 所谓有用 — 使用性能 2. 所谓制造—工艺性能 （原材料变成产品） 它们之间有联系、有区别，有统一、有矛盾，应合理应用。 力学性能 物理性能 化学性能 铸造性能（热加工） 焊接性能（热加工） 热处理性能（热加工） 塑性加工性能（热、冷加工） 切削加工性能（冷加工） 引言 材料的性能是用于表征材料在给定的外界条件下所表现出来的行为。 材料的化学成分和内部结构是其内部依据，材料成分和结构确定后就表现出一定的性能。此时的“结构”包含四个层次： 1. 原子结构 2. 结合键 3. 原子排列方式 4. 组织 注意：（1）结构不敏感性能：E、Tm等。 （2）结构敏感性能：强度、塑性、韧性等。 一、力学性能 二、物理性能 三、化学性能 （一）强度 （二）刚度 （三）弹性 （四）塑性 （五）硬度 （六）韧性 （七）疲劳性能 （八）耐磨性 §1.2 材料的使用性能 §1.2 材料的使用性能 （a）拉伸??? （b）压缩???? （c）弯曲???? （d）剪切?? （e）扭转 （一）强度 ----- 材料在外力作用下对变形与断裂的抵抗能力。 1. 比例极限 σp 2. 弹性极限 σe 3. 屈服强度 σs 4. 抗拉强度 σb 一、力学性能 §1.2 材料的使用性能 低碳钢拉伸flash演示1 低碳钢拉伸flash演示2 拉伸实验视频 屈强比（ σs /σb ），其值一般在0.65~0.75之间。屈强比愈小，工程构件的可靠性越高，万一超载也不会马上断裂；屈强比愈大，材料的强度利用率愈高，但可靠性降低。 （二）刚度——材料对弹性变形的抵抗能力。 E = σ/ε 一、力学性能 §1.2 材料的使用性能 如果说强度保证了材料不发生过量塑性变形甚至断裂的话，刚度则保 证了材料不发生过量弹性变形。 实际工件的刚度首先取决于其材料的弹性模量，即E 注意： 1.对于金属材料而言，其弹性模量E主要取决于基体金属的性质。当基体金属确定时, 难以通过合金化、热处理、冷加工等方法使之改变，即 E 是结构不敏感性参数。 2.陶瓷材料、 高分子材料、 复合材料的弹性模量对其成分和组织结构是敏感的， 可以通过不同的方法使其改变。 一、力学性能 §1.2 材料的使