工程材料与成形工艺基础 教学课件 ppt 作者 徐晓峰主编 第1章 工程材料性质.pptx

第一章工程材料的性质

第一节材料的种类与主要性能

§1-1材料的种类

材料是工业和科学技术的物质基础，是人类社会赖以生存和发展的重要条件，是衡量一个国家经济实力与技术水平的重要标志，它与信息、能源并列为现代化技术的三大支柱，而能源和信息的发展又依托于材料材料。因此世界各国都把对材料的研究开发放在突出的地位。

树脂基

金属基

陶瓷基

：力学功能材料、物理功能材料、化学功能材料、

生物功能材料、智能功能材料等

{钢：碳钢、合金钢、特殊性能钢

铜及其合金

铝及其合金

其它：轴承合金、钛合金、镁合金等

纤维：天然纤维、合成纤维

橡胶：通用橡胶、特殊橡胶

塑料：通用塑料、工程塑料、特种塑料水泥

玻璃

耐火材料

陶瓷：普通陶瓷、特殊陶瓷

铸铁：白口铸铁、灰口铸铁等

无机非金属材料

工程材料

高分子材料

钢铁合金

有色合金

金属材料

功能材料

复合材料

材料的主要性能是指:

1.使用性能{（2）物理性能

2.工艺性能——加工成形的性能

（1）力学性能

（3）化学性能

§1-2材料的主要性能

.力学性能——材料在外力作用下所表现出的特性。

作用在机件上的外力——载荷{

（一）外力作用下材料的变形与失效

一、材料的力学性能

外力——内力——应力

静载荷

动载荷

σ=F’/S

F=F’

（MPa）

F’

F

F

F

1.两种基本变形

（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。

（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。

:

2．变形的三个阶段

弹性变形→塑性变形→断裂

3.常见的几种失效形式

（1）断裂

（2）塑性变形

（3）过量弹性变形

（4）磨损

（5）腐蚀

K—断裂点

b—极限载荷点

e—弹性极限点

S—屈服点

（二）材料的力学性能

应力—应变曲线

拉伸曲线

拉伸实验

缩颈

L

F

F

F

b

k

e

s

o

1．强度：

材料在外力作用下，抵抗变形和断裂的能力。

（1）弹性极限强度(σe）与弹性模量E

指材料在弹性变形阶段的最大应力。

σe=Fe/S0（MPa）

它表征了材料抵抗塑性变形的能力。

当材料单位面积上所受的应力σσe时，只产生弹性变形。当

σσe时，材料将产生塑性变形。

在弹性变形阶段：F

所以：

E—材料抵抗弹性变形的能力越大。

E—表征了材料在外力作用下产生弹性变形的难易程度，在工程上称为材料的刚度。

（2）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）

它表征了材料抵抗微量塑性变形的能力。

当材料单位面积上所受的应力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。

屈服强度—是塑性材料选材和评定的主要依据。

条件屈服强度:σ0.2=F0.2/S0（MPa）

F

（3）抗拉强度(σb）·

抗拉强度是材料在拉断前Fn2s～

承受最大载荷时的应力。be

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。

s2b

σb=Fb/S0

（MPa）

100%

0.2%

k

2.塑性

材料在外力作用下，产生永久变形而不引起破坏的能力。

伸长率：

F

良好的塑性是金属材料进行塑性加工的必要条件。

常用δ和Ψ作为衡量塑性的指标。

断面收缩率:

L

F

(2)洛氏硬度（HRC）

1：10

特别是指材料抵抗塑性变形压痕、划痕的能力。是材料塑性与弹性的综合反映

3．硬度

是材料抵抗局部变形的能力。是衡量材料软硬程度的指标。

(1)布氏硬度（HB）：

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。

4．冲击韧性

AK=G（H1–H2）（J）

ak=AK/S（J/m2）

在冲击载荷下工作的零件，很少是受大能量一次冲击而破坏的；往往是受小能量多次重复冲击而破坏的。

受交变载荷作用的零件，在

其所受应力远远低于该材料的屈服强度时，会发生突然的断裂。而且是脆性断裂。

据统计，约80%的机件失效为疲劳破坏。

5．疲劳强度

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。

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