材料的使用性能

1、工程材料原理工程材料原理編輯課件1第一篇 材料的性能及應(yīng)用意義第一章第一章 材料的使用性能材料的使用性能第一節(jié)第一節(jié) 力學(xué)性能力學(xué)性能第二節(jié)第二節(jié) 物理性能物理性能第三節(jié)第三節(jié) 化學(xué)性能化學(xué)性能工程材料原理工程材料原理編輯課件2 金屬材料的性能主要包含工藝性能和使金屬材料的性能主要包含工藝性能和使用性能兩方面。用性能兩方面。n使用性能：金屬材料在使用條件下所表現(xiàn)出使用性能：金屬材料在使用條件下所表現(xiàn)出來的性能；包括力學(xué)性能、物理和化學(xué)性能來的性能；包括力學(xué)性能、物理和化學(xué)性能n工藝性能：制造工藝過程中材料適應(yīng)加工的工藝性能：制造工藝過程中材料適應(yīng)加工的性能；如鑄造性能，鍛造性能等。性能；如鑄造

2、性能，鍛造性能等。金屬材料的性能金屬材料的性能工程材料原理工程材料原理編輯課件3第一節(jié)第一節(jié) 力學(xué)性能力學(xué)性能 材料的機械性能亦稱力學(xué)性能，是指材材料的機械性能亦稱力學(xué)性能，是指材料在載荷（外力）作用時表現(xiàn)出來的行為，料在載荷（外力）作用時表現(xiàn)出來的行為，包括強度、塑性、剛性、彈性、硬度、韌性、包括強度、塑性、剛性、彈性、硬度、韌性、疲勞性能和耐磨性等。疲勞性能和耐磨性等。工程材料原理工程材料原理編輯課件4一強度：一強度： 廣義的強度是指材料在外力作用下對永久廣義的強度是指材料在外力作用下對永久變形與斷裂的抵抗能力，若將斷裂看成變形的變形與斷裂的抵抗能力，若將斷裂看成變形的極限，則強度簡稱為變

3、形的抵抗能力。強度可極限，則強度簡稱為變形的抵抗能力。強度可依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進行拉伸試驗得到。依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進行拉伸試驗得到。（1）分類：根據(jù)載荷的不同可分為抗拉強度）分類：根據(jù)載荷的不同可分為抗拉強度b、抗壓強度抗壓強度bc、抗彎強度、抗彎強度bb、抗剪強度、抗剪強度b、抗、抗扭強度扭強度t工程材料原理工程材料原理編輯課件5圓形拉伸試樣圓形拉伸試樣( (拉伸前和拉斷后拉伸前和拉斷后) (a) (a)拉伸前拉伸前 (b)(b)拉伸后拉伸后（2 2） 拉伸試驗測拉伸試驗測b b一強度：一強度：工程材料原理工程材料原理編輯課件6低碳鋼的工程應(yīng)力低碳鋼的工程應(yīng)力- -應(yīng)變圖（應(yīng)變圖（-圖）圖）

4、 材料在彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變的比值材料在彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變的比值/稱為彈性模數(shù)稱為彈性模數(shù)E E（單位（單位MPaMPa）。）。E E標(biāo)志材料抵抗彈性變形的能力，用以表示材料的標(biāo)志材料抵抗彈性變形的能力，用以表示材料的剛度。剛度。工程材料原理工程材料原理編輯課件7（3 3） 拉伸試驗測拉伸試驗測b b 應(yīng)力：應(yīng)力：=P/A=P/A0 0(MPa) (MPa) 應(yīng)變：應(yīng)變：=l l/ /l l0 0= =(l-l(l-l0 0) )/l/l0 0* *100%100% 變形階段：彈性變形階段、屈服階段、強化階段、變形階段：彈性變形階段、屈服階段、強化階段、頸縮階段、斷裂。頸縮階段、斷裂。

5、強度指標(biāo)：強度指標(biāo)： e e彈性極限：材料保持彈性變形，不產(chǎn)生永久變形的最彈性極限：材料保持彈性變形，不產(chǎn)生永久變形的最大應(yīng)力，是彈性零件的設(shè)計基礎(chǔ)。大應(yīng)力，是彈性零件的設(shè)計基礎(chǔ)。 s s屈服極限（屈服強度）：表示金屬開始發(fā)生明顯塑性屈服極限（屈服強度）：表示金屬開始發(fā)生明顯塑性變形的抗力，沒有明顯屈服的材料用變形的抗力，沒有明顯屈服的材料用0.20.2表示；表示； b b強度極限（抗拉強度）：表示金屬受拉時所能承受的強度極限（抗拉強度）：表示金屬受拉時所能承受的最大應(yīng)力。最大應(yīng)力。 金屬材料的強度與其化學(xué)成分、工藝過程、熱處理過程均有關(guān)。金屬材料的強度與其化學(xué)成分、工藝過程、熱處理過程均有關(guān)

6、。工程材料原理工程材料原理編輯課件8二二. 剛度剛度(剛性剛性)1. 概念：材料對彈性變形的抵抗能力。概念：材料對彈性變形的抵抗能力。 在應(yīng)力應(yīng)變曲線的彈性變形階段，應(yīng)力與應(yīng)變的在應(yīng)力應(yīng)變曲線的彈性變形階段，應(yīng)力與應(yīng)變的比值即為材料剛度，也就是材料的彈性模量，在比值即為材料剛度，也就是材料的彈性模量，在數(shù)值上等于該直線的斜率。數(shù)值上等于該直線的斜率。 強度保證材料不發(fā)生過量塑性變形甚至斷裂，剛強度保證材料不發(fā)生過量塑性變形甚至斷裂，剛度保證了材料不發(fā)生過量彈性變形。度保證了材料不發(fā)生過量彈性變形。工程材料原理工程材料原理編輯課件92. 影響因素影響因素（1）金屬材料：）金屬材料：E決定于基體金

7、屬的性質(zhì)，難于通決定于基體金屬的性質(zhì)，難于通過合金化、熱處理、冷熱加工等方法改變，過合金化、熱處理、冷熱加工等方法改變，E是結(jié)是結(jié)構(gòu)不敏感性參數(shù)。如對鋼鐵材料（構(gòu)不敏感性參數(shù)。如對鋼鐵材料（Fe基合金）無論基合金）無論成分和組織結(jié)構(gòu)如何變化，室溫下成分和組織結(jié)構(gòu)如何變化，室溫下E均在（均在（2021.4）104MPa范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。（2）陶瓷材料、高分子材料、復(fù)合材料的彈性模量）陶瓷材料、高分子材料、復(fù)合材料的彈性模量對其成分和組織結(jié)構(gòu)是敏感的，可以通過不同方法對其成分和組織結(jié)構(gòu)是敏感的，可以通過不同方法改變。改變。二二. 剛度剛度(剛性剛性)工程材料原理工程材料原理編輯課件10三三. 彈性彈

8、性n材料的彈性是用來描述在外力作用下材料發(fā)生彈性材料的彈性是用來描述在外力作用下材料發(fā)生彈性行為的綜合性能指標(biāo)，彈性性能指標(biāo)有：行為的綜合性能指標(biāo)，彈性性能指標(biāo)有：1. 最大彈性應(yīng)變量最大彈性應(yīng)變量e：材料在外力作用下所能發(fā)生的：材料在外力作用下所能發(fā)生的最大可恢復(fù)應(yīng)變量，即彈性變形能力。對應(yīng)于彈性極最大可恢復(fù)應(yīng)變量，即彈性變形能力。對應(yīng)于彈性極限限e時的彈性應(yīng)變量，數(shù)值時的彈性應(yīng)變量，數(shù)值e =e/E，可見，高彈性，可見，高彈性極限、低彈性模量的材料具有較好的彈性。極限、低彈性模量的材料具有較好的彈性。工程材料原理工程材料原理編輯課件112. 彈性比功：材料吸收變形功而不發(fā)生永久變形的能彈性

9、比功：材料吸收變形功而不發(fā)生永久變形的能力，即彈性變形時吸收的最大彈性功?？捎脩?yīng)力力，即彈性變形時吸收的最大彈性功。可用應(yīng)力-應(yīng)應(yīng)變曲線中彈性部分所圍成的面積來表示，即變曲線中彈性部分所圍成的面積來表示，即 彈性比功彈性比功= ee/2=e2/(2E)。 提高彈性極限或降低彈性模量提高彈性極限或降低彈性模量E，彈性比功值就，彈性比功值就越高，材料的彈性就越好。越高，材料的彈性就越好。三三. 彈性彈性工程材料原理工程材料原理編輯課件123. 滯彈性（彈性滯后）：加滯彈性（彈性滯后）：加載時應(yīng)變不立即達到平衡載時應(yīng)變不立即達到平衡值，卸載時變形也不立即值，卸載時變形也不立即恢復(fù)，這種應(yīng)變滯后于應(yīng)恢

10、復(fù)，這種應(yīng)變滯后于應(yīng)力的現(xiàn)象稱為滯彈性或彈力的現(xiàn)象稱為滯彈性或彈性滯后。性滯后?？捎脩?yīng)力可用應(yīng)力-應(yīng)變曲線上彈性滯應(yīng)變曲線上彈性滯后環(huán)的面積來表示。后環(huán)的面積來表示。三三. 彈性彈性工程材料原理工程材料原理編輯課件13四四. 塑性塑性 材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力，材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力，即材料斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力。常用延伸即材料斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力。常用延伸率和斷面收縮率表示。率和斷面收縮率表示。（1 1） 延伸率：拉伸試驗中，標(biāo)距的伸長與原始標(biāo)距的百分比。延伸率：拉伸試驗中，標(biāo)距的伸長與原始標(biāo)距的百分比。（2 2） 斷面收縮率：試樣拉斷

11、后，縮頸處截面積的最大縮減量斷面收縮率：試樣拉斷后，縮頸處截面積的最大縮減量與原橫斷面積的百分比。與原橫斷面積的百分比。 金屬材料的延伸率和斷面收縮率越大，材料的塑性越好。金屬材料的延伸率和斷面收縮率越大，材料的塑性越好。工程材料原理工程材料原理編輯課件14五五. 硬度硬度 硬度：反映材料軟硬程度的一種性能指標(biāo)，它硬度：反映材料軟硬程度的一種性能指標(biāo)，它表示材料表面局部區(qū)域內(nèi)抵抗變形，特別是塑性變表示材料表面局部區(qū)域內(nèi)抵抗變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力，是表征材料性能的一個綜形、壓痕或劃痕的能力，是表征材料性能的一個綜合參量。合參量。硬度的表示方法主要有：硬度的表示方法主要有：布氏硬度

12、布氏硬度洛氏硬度洛氏硬度維氏硬度和顯微硬度維氏硬度和顯微硬度莫氏硬度莫氏硬度銼刀硬度銼刀硬度工程材料原理工程材料原理編輯課件151 .布氏硬度布氏硬度 原理：用一定直徑原理：用一定直徑D的鋼球或硬質(zhì)合金球（壓頭），以相應(yīng)的鋼球或硬質(zhì)合金球（壓頭），以相應(yīng)的試驗力的試驗力F壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間，卸載后測量試壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間，卸載后測量試樣表面的壓痕直徑樣表面的壓痕直徑d，計算出壓痕球冠形表面積進而得到所承，計算出壓痕球冠形表面積進而得到所承受的平均應(yīng)力值，即為布氏硬度值，即用球面壓痕單位表面受的平均應(yīng)力值，即為布氏硬度值，即用球面壓痕單位表面積上所承受的平均壓力表示。積上所承

13、受的平均壓力表示。HB 表示方法：表示方法：200HBS10/1000/30表示直徑為表示直徑為10mm的鋼球，在的鋼球，在9800N（1000kgf）的載荷下保持）的載荷下保持30s時測得的布氏硬度為時測得的布氏硬度為200 適用材料：各種退火狀態(tài)的適用材料：各種退火狀態(tài)的鋼材、鑄鐵、有色金屬等，也用鋼材、鑄鐵、有色金屬等，也用于調(diào)質(zhì)處理的機械零件。于調(diào)質(zhì)處理的機械零件。優(yōu)缺點：操作復(fù)雜，需查表，不常用。優(yōu)缺點：操作復(fù)雜，需查表，不常用。工程材料原理工程材料原理編輯課件162.2. 洛氏用度洛氏用度 原理：采用一定規(guī)格的壓頭，在一定試驗力作用下壓入試原理：采用一定規(guī)格的壓頭，在一定試驗力作用

14、下壓入試樣表面，然后測定樣表面，然后測定壓痕的深度來計算并表示其硬度值，符壓痕的深度來計算并表示其硬度值，符號號HRHR。h h越大，硬度越低。有越大，硬度越低。有HRAHRA，HRBHRB，HRCHRC三種表示法。三種表示法。適用材料：鋼鐵原材適用材料：鋼鐵原材料、有色金屬、淬火后料、有色金屬、淬火后工件、硬質(zhì)合金等。工件、硬質(zhì)合金等。 優(yōu)點：操作迅速簡便，優(yōu)點：操作迅速簡便，壓痕小，不損傷工件表壓痕小，不損傷工件表面，應(yīng)用廣。面，應(yīng)用廣。工程材料原理工程材料原理編輯課件173. 其他硬度其他硬度（1）維氏硬度：）維氏硬度：薄工件或薄表面硬化層薄工件或薄表面硬化層 顯微硬度：材料微區(qū)硬度（單

15、個晶粒、夾雜物、顯微硬度：材料微區(qū)硬度（單個晶粒、夾雜物、某種組成相）的測試；某種組成相）的測試；HV（2）莫氏硬度：）莫氏硬度：是一種刻劃硬度，用于陶瓷和礦物是一種刻劃硬度，用于陶瓷和礦物的硬度測試，該硬度的標(biāo)尺是選定的硬度測試，該硬度的標(biāo)尺是選定10種不同的礦物，種不同的礦物，從軟到硬將莫氏硬度分為從軟到硬將莫氏硬度分為10級，如金剛石對應(yīng)于莫級，如金剛石對應(yīng)于莫氏硬度的氏硬度的10級；級；HM（3）銼刀硬度：）銼刀硬度：適合于大型零件的測定。適合于大型零件的測定。各種硬度之間有粗略的經(jīng)驗換算關(guān)系。各種硬度之間有粗略的經(jīng)驗換算關(guān)系。工程材料原理工程材料原理編輯課件18六六. 韌性韌性 材料

16、在塑性變形和斷裂前吸收變形能量的能力，材料在塑性變形和斷裂前吸收變形能量的能力，它是材料強度和塑性的綜合表現(xiàn)。它是材料強度和塑性的綜合表現(xiàn)。 韌性韌性 脆性脆性 材料韌性的高低決定了材料的斷裂類型：延性材料韌性的高低決定了材料的斷裂類型：延性斷裂和脆性斷裂。斷裂和脆性斷裂。 低韌性的材料易于發(fā)生脆性斷裂且危害極大，低韌性的材料易于發(fā)生脆性斷裂且危害極大，如壓力容器和大型鍋爐的爆炸，船舶脆斷沉沒等。如壓力容器和大型鍋爐的爆炸，船舶脆斷沉沒等。評定材料韌性的指標(biāo)有：沖擊韌度和斷裂韌度。評定材料韌性的指標(biāo)有：沖擊韌度和斷裂韌度。工程材料原理工程材料原理編輯課件19（一）沖擊韌度（一）沖擊韌度1. 概

17、念：指材料在沖擊載荷下吸收塑性變形功和斷裂概念：指材料在沖擊載荷下吸收塑性變形功和斷裂功的能力。功的能力。 沖擊韌度用來評價材料在沖擊載荷下（多數(shù)情沖擊韌度用來評價材料在沖擊載荷下（多數(shù)情況下還有缺口聯(lián)合作用）的脆化趨勢及其程度的。況下還有缺口聯(lián)合作用）的脆化趨勢及其程度的。工程材料原理工程材料原理編輯課件20用標(biāo)準(zhǔn)試樣的沖擊吸收功處以斷裂面面積表示，用標(biāo)準(zhǔn)試樣的沖擊吸收功處以斷裂面面積表示，其中：其中：k k 為沖擊韌度為沖擊韌度, ,J/cm2 ； A Ak k為沖擊吸收功為沖擊吸收功, , J ； A A0 0為試樣缺口處面積為試樣缺口處面積, , cm2 。工程材料原理工程材料原理編輯

18、課件212. 應(yīng)用意義：應(yīng)用意義：（1）反映了材料的冶金質(zhì)量和各種熱加工工藝質(zhì)量；）反映了材料的冶金質(zhì)量和各種熱加工工藝質(zhì)量；（2）反映材料對一次或少數(shù)次大能量沖擊破壞的能力，）反映材料對一次或少數(shù)次大能量沖擊破壞的能力，并評定在此工作條件下材料對缺口的敏感性；并評定在此工作條件下材料對缺口的敏感性；（3）評定材料的冷脆性。）評定材料的冷脆性。（一）沖擊韌度（一）沖擊韌度3. 局限性：只用來評定中低強度鋼的韌性，僅反映材料局限性：只用來評定中低強度鋼的韌性，僅反映材料在一次大能量沖擊加載下抵抗變形與斷裂的能力。在一次大能量沖擊加載下抵抗變形與斷裂的能力。工程材料原理工程材料原理編輯課件22（二

19、）斷裂韌度（二）斷裂韌度1. 概念：表征材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展的能力。概念：表征材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展的能力。aYK 引入應(yīng)力場強度因子引入應(yīng)力場強度因子KI Y 零件中裂紋的幾何形狀因子零件中裂紋的幾何形狀因子 a裂紋長度裂紋長度名義工作應(yīng)力名義工作應(yīng)力KI值越大，裂紋尖端的應(yīng)力場越強，大于某一臨界值：值越大，裂紋尖端的應(yīng)力場越強，大于某一臨界值：當(dāng)當(dāng)KIKIC時，零件內(nèi)裂紋將發(fā)生快速失穩(wěn)擴展而出現(xiàn)地應(yīng)時，零件內(nèi)裂紋將發(fā)生快速失穩(wěn)擴展而出現(xiàn)地應(yīng)力脆性斷裂；力脆性斷裂；當(dāng)當(dāng)KIKIC時，零件在設(shè)計壽命內(nèi)安全可靠。時，零件在設(shè)計壽命內(nèi)安全可靠。KIC稱為斷裂韌度。稱為斷裂韌度。工程材料原理工程材料原

20、理編輯課件232. 應(yīng)用意義應(yīng)用意義aYK KIC 由上述臨界斷裂判據(jù)公式可知，為使零件不發(fā)生脆斷，由上述臨界斷裂判據(jù)公式可知，為使零件不發(fā)生脆斷，可以控制三個參數(shù)?？梢钥刂迫齻€參數(shù)。 KIC，a?？梢越鉀Q以下問題：?？梢越鉀Q以下問題：1. 根據(jù)零件的實際名義工作應(yīng)力根據(jù)零件的實際名義工作應(yīng)力和裂紋長度和裂紋長度a ，確定，確定KIC，為正確選材提供依據(jù)；為正確選材提供依據(jù)；2. 根據(jù)使用材料的斷裂韌度根據(jù)使用材料的斷裂韌度KIC及已探傷出的零件內(nèi)尺寸，確及已探傷出的零件內(nèi)尺寸，確定臨界斷裂應(yīng)力定臨界斷裂應(yīng)力c，為零件最大承載能力設(shè)計提供依據(jù)；，為零件最大承載能力設(shè)計提供依據(jù)；3. 根據(jù)已知材

21、料的斷裂韌度和實際工作應(yīng)力，估算臨界裂根據(jù)已知材料的斷裂韌度和實際工作應(yīng)力，估算臨界裂紋長度紋長度ac，為零件裂紋探傷提供依據(jù)。，為零件裂紋探傷提供依據(jù)。工程材料原理工程材料原理編輯課件24七七. 疲勞性能疲勞性能（1）交變載荷：）交變載荷： 大小、方向均大小、方向均隨時間作隨時間作周期性的循環(huán)變化，又稱循環(huán)載荷。周期性的循環(huán)變化，又稱循環(huán)載荷。（3）特點：）特點： 1）斷裂時的應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料靜載下的抗拉強度，甚至低于屈）斷裂時的應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料靜載下的抗拉強度，甚至低于屈服強度；服強度； 2）無論是韌性材料還是脆性材料斷裂時均無明顯的塑性變形，）無論是韌性材料還是脆性材料斷裂時均無明顯的塑性變

22、形，是一種無預(yù)兆的、突然發(fā)生的脆性斷裂，危險性極大。是一種無預(yù)兆的、突然發(fā)生的脆性斷裂，危險性極大。（2）疲勞斷裂：零件在交變載荷下，雖然零件所承受的應(yīng)力）疲勞斷裂：零件在交變載荷下，雖然零件所承受的應(yīng)力低于材料的屈服點，但經(jīng)較長時間的工作而產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)低于材料的屈服點，但經(jīng)較長時間的工作而產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的過程。生完全斷裂的過程。1. 疲勞的基本概念：疲勞的基本概念：工程材料原理工程材料原理編輯課件252. 疲勞基本過程疲勞基本過程疲勞過程由三個階段組成：疲勞過程由三個階段組成：（2）裂紋擴展：裂紋形成后在交變應(yīng)力作用下繼續(xù)擴展長大，）裂紋擴展：裂紋形成后在交變應(yīng)力作用下繼續(xù)擴

23、展長大，出現(xiàn)裂紋擴展區(qū)；出現(xiàn)裂紋擴展區(qū)；（3）最后斷裂：隨著疲勞裂紋不斷擴展，零件的有效承載面積）最后斷裂：隨著疲勞裂紋不斷擴展，零件的有效承載面積逐漸減小，應(yīng)力或裂紋應(yīng)力場強度因子不斷增加，達到臨界值逐漸減小，應(yīng)力或裂紋應(yīng)力場強度因子不斷增加，達到臨界值是發(fā)生斷裂。是發(fā)生斷裂。（1）裂紋萌生：材料本身的既存缺陷或零件結(jié)構(gòu)設(shè)計而存在）裂紋萌生：材料本身的既存缺陷或零件結(jié)構(gòu)設(shè)計而存在的鍵槽、油孔等使零件受力時局部區(qū)域產(chǎn)生應(yīng)力集中，易萌的鍵槽、油孔等使零件受力時局部區(qū)域產(chǎn)生應(yīng)力集中，易萌生裂紋。生裂紋。工程材料原理工程材料原理編輯課件263. 疲勞抗力指標(biāo)疲勞抗力指標(biāo)n疲勞極限：當(dāng)應(yīng)力低于一定值疲

24、勞極限：當(dāng)應(yīng)力低于一定值時試樣可以經(jīng)受無限周期循環(huán)時試樣可以經(jīng)受無限周期循環(huán)而不破壞，此應(yīng)力值稱為材料而不破壞，此應(yīng)力值稱為材料的疲勞極限（亦稱疲勞強度）。的疲勞極限（亦稱疲勞強度）。 對黑色金屬：一般規(guī)定應(yīng)力對黑色金屬：一般規(guī)定應(yīng)力循環(huán)循環(huán)107周次而不斷裂的最大應(yīng)周次而不斷裂的最大應(yīng)力稱疲勞極限；對有色金屬、力稱疲勞極限；對有色金屬、不銹鋼取不銹鋼取108。4. 4. 疲勞極限的影響因素：疲勞極限的影響因素：材料本質(zhì)、零件表面強化處理、材料本質(zhì)、零件表面強化處理、零件表面狀況、載荷類型、工作溫度和腐蝕介質(zhì)等。零件表面狀況、載荷類型、工作溫度和腐蝕介質(zhì)等。工程材料原理工程材料原理編輯課件27

25、八八. 耐磨性耐磨性磨損：由兩零件因摩擦而引起的表面材料逐漸損傷（表磨損：由兩零件因摩擦而引起的表面材料逐漸損傷（表現(xiàn)為表面尺寸變化和物質(zhì)損耗）的現(xiàn)象即叫做磨損?，F(xiàn)為表面尺寸變化和物質(zhì)損耗）的現(xiàn)象即叫做磨損。主要有粘著磨損、磨粒磨損和接觸疲勞磨損。主要有粘著磨損、磨粒磨損和接觸疲勞磨損。（1）粘著磨損：在摩擦副接觸面上局部發(fā)生金屬粘著，而）粘著磨損：在摩擦副接觸面上局部發(fā)生金屬粘著，而這些粘著點的強度往往大于金屬本身強度，在隨后的相對這些粘著點的強度往往大于金屬本身強度，在隨后的相對運動時，發(fā)生的破壞將出現(xiàn)在強度較低的地方，有金屬磨運動時，發(fā)生的破壞將出現(xiàn)在強度較低的地方，有金屬磨屑從零件表面

26、被拉下來或零件表面被擦傷的磨損形式。屑從零件表面被拉下來或零件表面被擦傷的磨損形式。（2）磨粒磨損：滑動摩擦?xí)r，零件表面摩擦區(qū)內(nèi)存在硬質(zhì)磨）磨粒磨損：滑動摩擦?xí)r，零件表面摩擦區(qū)內(nèi)存在硬質(zhì)磨粒使磨面發(fā)生局部塑性變形、磨料嵌入和被磨料切割等過程，粒使磨面發(fā)生局部塑性變形、磨料嵌入和被磨料切割等過程，以致材料磨面逐步損耗。以致材料磨面逐步損耗。1. 磨損的主要類型與機理：磨損的主要類型與機理：工程材料原理工程材料原理編輯課件282. 提高材料耐磨性的途徑提高材料耐磨性的途徑n1）提高材料硬度以增強零件表面抗變形和斷裂）提高材料硬度以增強零件表面抗變形和斷裂的能力；的能力；n2）改善兩接觸面的接觸狀態(tài)

27、以減小摩擦。）改善兩接觸面的接觸狀態(tài)以減小摩擦。 工程材料原理工程材料原理編輯課件29第二節(jié)第二節(jié) 物理性能物理性能一. .密度：密度：單位體積物質(zhì)的質(zhì)量稱為該物質(zhì)的密度：單位體積物質(zhì)的質(zhì)量稱為該物質(zhì)的密度：式中，式中，為物質(zhì)的密度（為物質(zhì)的密度（kg/mkg/m3 3）；）；m m為物質(zhì)的質(zhì)為物質(zhì)的質(zhì)量（量（kgkg）；）；V V為物質(zhì)的體積（為物質(zhì)的體積（ m m3 3 ）。）。 密度小于密度小于5 510103 3kg/ mkg/ m3 3的金屬稱為輕金屬，如的金屬稱為輕金屬，如鋁、鎂、鈦及它們的合金。密度大于鋁、鎂、鈦及它們的合金。密度大于5 510103 3kg/ mkg/ m3 3

28、的金屬稱為重金屬，如鐵、鉛、鎢等。的金屬稱為重金屬，如鐵、鉛、鎢等。 Vm工程材料原理工程材料原理編輯課件30二二. 熱學(xué)性能熱學(xué)性能1. 熔點：熔點： 材料從固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變時的溫度稱為熔點。材料從固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變時的溫度稱為熔點。熔點高的金屬稱為難熔金屬，如鎢、鉬、釩等，可以用熔點高的金屬稱為難熔金屬，如鎢、鉬、釩等，可以用來制造耐高溫零件，如在火箭、導(dǎo)彈、燃?xì)廨啓C和噴氣來制造耐高溫零件，如在火箭、導(dǎo)彈、燃?xì)廨啓C和噴氣飛機等方面得到廣泛應(yīng)用。飛機等方面得到廣泛應(yīng)用。熔點低的金屬稱為易熔金屬，如錫、鉛等，可用于制造熔點低的金屬稱為易熔金屬，如錫、鉛等，可用于制造熔絲和防火安全閥零件等。熔絲和防火

29、安全閥零件等。 2. 熱容：溫度每升高熱容：溫度每升高1K所需的能量，記作所需的能量，記作C。單位質(zhì)量物質(zhì)的。單位質(zhì)量物質(zhì)的熱容稱為比熱容。熱容稱為比熱容。 高分子材料有最大的熱容和比熱容，陶瓷材料次之，金屬材高分子材料有最大的熱容和比熱容，陶瓷材料次之，金屬材料較低。料較低。工程材料原理工程材料原理編輯課件31二二. 熱學(xué)性能熱學(xué)性能3.熱膨脹性熱膨脹性 金屬材料隨著溫度變化而膨脹、收縮的特性稱為熱膨金屬材料隨著溫度變化而膨脹、收縮的特性稱為熱膨脹性。熱膨脹性用線脹系數(shù)脹性。熱膨脹性用線脹系數(shù)l和體脹系數(shù)和體脹系數(shù)V來表示。來表示。 lVltLLL3112式中，式中，l l為線脹系數(shù)（為線脹

30、系數(shù)（1/K1/K或或1/1/）；）；L L1 1為膨脹前長度（為膨脹前長度（m m）；）；L L2 2為為膨脹后長度（膨脹后長度（m m）；）；tt為溫度變化量（為溫度變化量（K K或或）。）。 4. 導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性 導(dǎo)熱性通常用導(dǎo)熱率來衡量。熱導(dǎo)率的符號是導(dǎo)熱性通常用導(dǎo)熱率來衡量。熱導(dǎo)率的符號是，單位，單位是是W/(mK)。導(dǎo)熱率越大，導(dǎo)熱性越好。導(dǎo)熱率越大，導(dǎo)熱性越好。 金屬的導(dǎo)熱性以金屬的導(dǎo)熱性以銀為最好，銅、鋁次之。銀為最好，銅、鋁次之。工程材料原理工程材料原理編輯課件32三三. 電學(xué)性能電學(xué)性能n電阻率電阻率：衡量材料的導(dǎo)電能力（可用電導(dǎo)率表：衡量材料的導(dǎo)電能力（可用電導(dǎo)率表示）；固

31、體材料根據(jù)導(dǎo)電性不同常分為四大類：示）；固體材料根據(jù)導(dǎo)電性不同常分為四大類：超導(dǎo)體，導(dǎo)電體，半導(dǎo)體，絕緣體。超導(dǎo)體，導(dǎo)電體，半導(dǎo)體，絕緣體。n電阻溫度系數(shù)：材料的導(dǎo)電能力隨溫度的變化而電阻溫度系數(shù)：材料的導(dǎo)電能力隨溫度的變化而變化。變化。n介電性：能把帶電導(dǎo)體分開并能長期經(jīng)受電場作介電性：能把帶電導(dǎo)體分開并能長期經(jīng)受電場作用的絕緣材料稱為介電材料。表征介電性的參數(shù)用的絕緣材料稱為介電材料。表征介電性的參數(shù)有：介電常數(shù)、介電強度、介質(zhì)損耗等。有：介電常數(shù)、介電強度、介質(zhì)損耗等。工程材料原理工程材料原理編輯課件33四四. 磁學(xué)性能磁學(xué)性能鐵磁材料：在外磁場中能強烈地被磁化，如鐵、鈷等鐵磁材料：在外

32、磁場中能強烈地被磁化，如鐵、鈷等順磁材料：在外磁場中只能微弱地被磁化，如錳、鉻等順磁材料：在外磁場中只能微弱地被磁化，如錳、鉻等抗磁材料：能抗拒或削弱外磁場對材料本身的磁化作用，如銅、鋅等抗磁材料：能抗拒或削弱外磁場對材料本身的磁化作用，如銅、鋅等材料在電磁場作用下表現(xiàn)出來的行為稱為磁性。有以下之分：材料在電磁場作用下表現(xiàn)出來的行為稱為磁性。有以下之分：表征磁性的主要性能指標(biāo)有：表征磁性的主要性能指標(biāo)有：磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率：表示材料在單位磁場強度的外磁場作用下材料內(nèi)部的磁通：表示材料在單位磁場強度的外磁場作用下材料內(nèi)部的磁通量密度。量密度。飽和磁化強度飽和磁化強度Ms和磁矯頑力和磁矯頑力Hc：鐵磁性

33、材料所能達到的最大磁化強度叫做飽和磁化強度，其值越大，鐵磁性材料所能達到的最大磁化強度叫做飽和磁化強度，其值越大，鐵磁性越強；鐵磁性越強；鐵磁性材料經(jīng)飽和磁化后，除去外磁場仍能保留一定程度的磁化即為鐵磁性材料經(jīng)飽和磁化后，除去外磁場仍能保留一定程度的磁化即為剩磁現(xiàn)象，要使剩磁為零（退磁）需加上一反向磁場，稱磁矯頑力。剩磁現(xiàn)象，要使剩磁為零（退磁）需加上一反向磁場，稱磁矯頑力。工程材料原理工程材料原理編輯課件34第三節(jié)第三節(jié) 化學(xué)性能化學(xué)性能 材料在生產(chǎn)、加工和使用時，均會與環(huán)境發(fā)生復(fù)雜的化材料在生產(chǎn)、加工和使用時，均會與環(huán)境發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，從而使性能惡化或功能喪失，其中腐蝕最嚴(yán)重。學(xué)反應(yīng)，從而使性能惡化或功能喪失，其中腐蝕最嚴(yán)重?；瘜W(xué)腐蝕：是指材料與周圍介質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但化學(xué)腐蝕：是指材料與周圍介質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但反應(yīng)過程中不產(chǎn)生電流的腐蝕過程，如金屬在干燥氣體反應(yīng)過程中不產(chǎn)生電流的腐蝕過程，如金屬在干燥氣體中和非電解質(zhì)溶液中的腐蝕，陶瓷材料在某些介質(zhì)中的中和非電解質(zhì)溶液中的腐蝕，陶瓷材料在某些介質(zhì)中的腐蝕。鋼鐵材料易被化學(xué)腐蝕。腐蝕。鋼鐵材料易被化學(xué)腐蝕。二二. 電化學(xué)腐蝕：是指材料與電解質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，并電化學(xué)腐蝕：是指材料與電解質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，并伴有電流產(chǎn)生的腐蝕過程。金屬材料電化學(xué)腐蝕普遍。伴有電流產(chǎn)生的