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1、材料的种类与性能材料的种类与性能 第第 一一 章章 机机 械械 制制 造造 基基 础础 基本内容材料的种类材料的种类基本概念基本概念基本概念基本概念金属材料的力学性能金属材料的力学性能金属材料的力学性能金属材料的力学性能材料的种类基本内容材料的种类材料的种类基本概念基本概念基本概念基本概念金属材料的力学性能金属材料的力学性能金属材料的力学性能金属材料的力学性能基本概念l金属：金属：l合金：合金：由一种金属元素所组成。如，由一种金属元素所组成。如，由一种金属元素为主，加入其他金属由一种金属元素为主，加入其他金属（或非金属）元素所组成，例（或非金属）元素所组成，例铁碳合金铁碳合金(钢、铸铁钢、铸铁
2、)铜锌合金铜锌合金(黄铜黄铜)基本内容材料的种类材料的种类基本概念基本概念基本概念基本概念金属材料的力学性能金属材料的力学性能金属材料的力学性能金属材料的力学性能l金属材料的性能金属材料的性能使用性能使用性能工艺性能工艺性能力学（机械）性能力学（机械）性能强度、硬度、刚度、塑性、韧性等强度、硬度、刚度、塑性、韧性等 物理性能物理性能密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性等密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性等化学性能化学性能耐腐蚀性、耐高温性等耐腐蚀性、耐高温性等铸造性能铸造性能流动性、收缩性等流动性、收缩性等 锻造性能锻造性能塑性、变形抗力等塑性、变形抗力等 焊接性能焊接性能 热处理性能热处理
3、性能 切削加工性切削加工性 金属材料的力学性能返回返回l外力作用下的变形与失效外力作用下的变形与失效l材料的力学性能指标材料的力学性能指标l失效形式与力学性能之间的关系失效形式与力学性能之间的关系金属材料的力学性能力学性能：材料在外力作用下所表现出来的性能力学性能：材料在外力作用下所表现出来的性能 外力作用下的变形与失效外加载荷外加载荷拉伸实验拉伸实验l两种变形两种变形n弹性变形：弹性变形：n塑性变形：塑性变形：加力产生，去力消失加力产生，去力消失加力产生，去力保留加力产生，去力保留特点：特点：有力才有变形有力才有变形去力见分晓去力见分晓外力作用下的变形与失效l三个阶段三个阶段n弹性变形阶段弹
4、性变形阶段n()n弹塑性变形阶段弹塑性变形阶段n()n断裂阶段断裂阶段外力作用下的变形与失效l四种常见的失效形式四种常见的失效形式n断裂（轴）断裂（轴）n塑性变形（发动机气缸上的螺钉）塑性变形（发动机气缸上的螺钉）n过量的弹性变形过量的弹性变形n磨损（凸轮）磨损（凸轮）材料的力学性能指标静载荷作用延伸率延伸率 断面收断面收缩缩率率，塑性，塑性,一般，一般，5%，满足要求，满足要求 l塑性：材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力塑性：材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力表征材料抵抗断裂的能力。表征材料抵抗断裂的能力。，不易断裂，不易断裂表征材料抵抗塑性变形的能力。表征材料抵抗塑性变形的
5、能力。，不易产生塑性变形，不易产生塑性变形名名义义屈服屈服强强度度l强度：金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂强度：金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力的能力抗拉强度抗拉强度材料产生材料产生的塑性变形时所具有的应力值的塑性变形时所具有的应力值应用应用 静载荷作用的零部件静载荷作用的零部件锻造锻造材料弹性变形阶段的最大应力值材料弹性变形阶段的最大应力值弹弹性极限性极限屈服屈服强强度度材料的力学性能指标静载荷作用 ，刚度，刚度布氏硬度布氏硬度 （布氏硬度（布氏硬度实验实验原理）原理）洛氏硬度洛氏硬度，维维氏硬度和氏硬度和显显微硬度微硬度 l硬度：材料抵抗硬物压入其表面的能力硬度：材料抵抗硬物压入
6、其表面的能力l弹性模量弹性模量(刚度刚度)：材料受力时抵抗弹性变形的能力，表征材料产生弹材料受力时抵抗弹性变形的能力，表征材料产生弹性变形的难易程度性变形的难易程度返回 .:.,.,.(,).,.材料的力学性能指标动载荷作用l冲击韧性冲击韧性材料抵抗冲击载荷的能力材料抵抗冲击载荷的能力(J/m2)摆锤冲断试样所消耗的冲击功摆锤冲断试样所消耗的冲击功试样缺口处的横截面积试样缺口处的横截面积式中式中材料的力学性能指标交变载荷作用l疲劳强度疲劳强度材料抵抗交变载荷的能力材料抵抗交变载荷的能力作用载荷不变时，材料变形量随时间延长而缓慢增加作用载荷不变时，材料变形量随时间延长而缓慢增加在给定温度、规定时
7、间内，试样产生的蠕变量不超在给定温度、规定时间内，试样产生的蠕变量不超过规定值时的最大应力过规定值时的最大应力l蠕变强度蠕变强度材料经受无数次（）交变载荷而不破坏所承受的最大应力材料经受无数次（）交变载荷而不破坏所承受的最大应力大大小小与与方方向向随随时时间间变变化化的的载载荷荷特点：特点：抵抗能力：交变载荷抵抗能力：交变载荷破坏形式：突然断裂破坏形式：突然断裂材料的力学性能指标其他载荷作用l磨损磨损l机器运转时，任何零件在接触状机器运转时，任何零件在接触状态下的相对运动都会产生摩擦，导致零态下的相对运动都会产生摩擦，导致零件磨损，最后失效。件磨损，最后失效。l按磨损的破坏机理，磨损可分为：按磨损的破坏机理，磨损可分为：l（）黏着磨损（）黏着磨损l（）磨粒磨损（）磨粒磨损l（）腐蚀磨损（）腐蚀磨损失效形式与力学性能之间的关系 磨损磨损断裂断裂塑性变形塑性变形过量弹性变形过量弹性变形HBE两者密切联系，一般，两者密切联系，一般，HB两者密切联系，一般，两者密切联系，一般，返回返回思 考 题1 1、金属材料的性能包括哪些？、金属材料的性能包括哪些？2 2、什么是金属的力学性能？它包括哪些主要、什么是金属的力学性能？它包括哪些主要力学性能指标？力学性能指标？
机械制造基础材料的种类与性能科学讲座课件
