ch02工程材料的性能

1、機械工業(yè)出版社 第二章 工程材料的性能產(chǎn)品造型材料與工藝產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能2 2v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.1 2.1 工程材料的力學(xué)性能工程材料的力學(xué)性能 生產(chǎn)實踐中，由于選材不當(dāng)可造成產(chǎn)品達(dá)不到使用要求或生產(chǎn)實踐中，由于選材不當(dāng)可造成產(chǎn)品達(dá)不到使用要求或過早失效，因此了解和熟悉材料的性能成為合理選材、充過早失效，因此了解和熟悉材料的性能成為合理選材、充分發(fā)揮工程材料內(nèi)在性能的主要依據(jù)。分發(fā)揮工程材料內(nèi)在性能的主要依據(jù)。 金屬材料的性能包括使用性能和工藝性能。使用性能是指金屬材料的性能包括使用性能和工藝性能。使用性能是指材料在使用過程中表現(xiàn)出來的性

2、能，它包括力學(xué)性能、物材料在使用過程中表現(xiàn)出來的性能，它包括力學(xué)性能、物理和化學(xué)性能等；工藝性能是指材料對各種加工工藝適應(yīng)理和化學(xué)性能等；工藝性能是指材料對各種加工工藝適應(yīng)的能力，它包括液態(tài)成形性（鑄造性能）、塑性成形性的能力，它包括液態(tài)成形性（鑄造性能）、塑性成形性（鍛造性能）、連接成形性（焊接性能）、切削加工性能（鍛造性能）、連接成形性（焊接性能）、切削加工性能和熱處理工藝性能等。和熱處理工藝性能等。 在機械制造領(lǐng)域選用材料時，大多以力學(xué)性能為主要依據(jù)。在機械制造領(lǐng)域選用材料時，大多以力學(xué)性能為主要依據(jù)。產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能3 3v第二章第二章 工程材料的性能工程材料

3、的性能2.1 2.1 工程材料的力學(xué)性能工程材料的力學(xué)性能 根據(jù)載荷作用性質(zhì)不同，載荷可分為靜載荷、沖擊載荷、疲根據(jù)載荷作用性質(zhì)不同，載荷可分為靜載荷、沖擊載荷、疲勞載荷等三種。勞載荷等三種。(1)(1)靜載荷：大小不變或變動很慢的載荷，例如：機床床頭箱對靜載荷：大小不變或變動很慢的載荷，例如：機床床頭箱對機床床身的壓力。機床床身的壓力。(2)(2)沖擊載荷：突然增加或消失的載荷，例如：空氣錘錘頭下落沖擊載荷：突然增加或消失的載荷，例如：空氣錘錘頭下落時錘桿所承受的載荷。時錘桿所承受的載荷。(3)(3)疲勞載荷：周期性的動載荷，例如：在變載荷作用下工作的疲勞載荷：周期性的動載荷，例如：在變載荷

4、作用下工作的各種彈簧。各種彈簧。 常用的力學(xué)性能指標(biāo)有：強度、塑性、硬度、韌性和疲勞強常用的力學(xué)性能指標(biāo)有：強度、塑性、硬度、韌性和疲勞強度等。度等。 圖圖2-12-1為部分金屬部件和建筑鋼結(jié)構(gòu)實例。為部分金屬部件和建筑鋼結(jié)構(gòu)實例。 產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能4 4v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.1 2.1 工程材料的力學(xué)性能工程材料的力學(xué)性能 圖圖2-12-1為部分金屬部件和建筑鋼結(jié)構(gòu)實例。為部分金屬部件和建筑鋼結(jié)構(gòu)實例。 產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能5 5v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.1 2.1 工程材料的力學(xué)性能工程材料的力

5、學(xué)性能2.1.1 2.1.1 強度強度 材料在載荷作用下抵抗塑性變形或斷裂的能力稱為強度。按材料在載荷作用下抵抗塑性變形或斷裂的能力稱為強度。按照載荷作用方式不同，強度分為抗拉強度、抗壓強度、抗彎強照載荷作用方式不同，強度分為抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度和抗剪強度等。工程上以屈服點和抗拉強度作為強度指標(biāo)。度和抗剪強度等。工程上以屈服點和抗拉強度作為強度指標(biāo)。 為了消除受力截面的影響，強度一般用單位面積上所受的力為了消除受力截面的影響，強度一般用單位面積上所受的力來表示，稱為應(yīng)力。來表示，稱為應(yīng)力。 屈服點或屈服強度（屈服點或屈服強度（ s s） 在外力作用下，材料產(chǎn)生屈服現(xiàn)在外力作用下，材料產(chǎn)

6、生屈服現(xiàn)象的極限應(yīng)力值即為象的極限應(yīng)力值即為 s s。 s sF Fs s/A/A 式中，式中， s s是屈服強度（是屈服強度（NmmNmm2 2）；）；F Fs s是產(chǎn)生塑性變形時的力是產(chǎn)生塑性變形時的力（N N）；）；A A為試樣截面積（為試樣截面積（mmmm2 2）。）。產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能6 6v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.1 2.1 工程材料的力學(xué)性能工程材料的力學(xué)性能2.1.1 2.1.1 強度強度 屈服強度表示材料由彈性變形階段過渡到彈屈服強度表示材料由彈性變形階段過渡到彈- -塑性變形的臨塑性變形的臨界應(yīng)力，是材料對明顯塑性變形的抗力。絕

7、大多數(shù)零件，如界應(yīng)力，是材料對明顯塑性變形的抗力。絕大多數(shù)零件，如緊固螺栓、汽車連桿、機床絲杠等，在工作時都不允許明顯緊固螺栓、汽車連桿、機床絲杠等，在工作時都不允許明顯的塑性變形，否則將喪失其自身精度或與其它零件的相對配的塑性變形，否則將喪失其自身精度或與其它零件的相對配合受影響，因此屈服強度是其設(shè)計與選材的主要依據(jù)之一。合受影響，因此屈服強度是其設(shè)計與選材的主要依據(jù)之一。 材料產(chǎn)生斷裂時的強度：抗拉強度極限材料產(chǎn)生斷裂時的強度：抗拉強度極限 b b，單位為，單位為MPaMPa。 抗拉強度（抗拉強度（ b b） 材料在受力過程中，所能承受的最大載荷材料在受力過程中，所能承受的最大載荷F Fb

8、 b處對應(yīng)的應(yīng)力值即為抗拉強度。處對應(yīng)的應(yīng)力值即為抗拉強度。 b bF Fb b/A/A 式中，式中， b b是抗拉強度（是抗拉強度（NmmNmm2 2）；）；F Fb b是產(chǎn)生斷裂時的力是產(chǎn)生斷裂時的力（N N）；）；A A為試樣截面積（為試樣截面積（mmmm2 2）。）。產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能7 7v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.1 2.1 工程材料的力學(xué)性能工程材料的力學(xué)性能2.1.1 2.1.1 強度強度 對塑性較好的材料，對塑性較好的材料， b b表示了材料對最大均勻變形的抗力；表示了材料對最大均勻變形的抗力；而對塑性較差的材料，一旦達(dá)到最大載荷，

9、材料迅即發(fā)生斷而對塑性較差的材料，一旦達(dá)到最大載荷，材料迅即發(fā)生斷裂，故裂，故 b b也是其斷裂抗力（斷裂強度）指標(biāo)。不論何種材料，也是其斷裂抗力（斷裂強度）指標(biāo)。不論何種材料， b b均是其最大允許承載能力的度量，且因均是其最大允許承載能力的度量，且因 b b易于測定，故適易于測定，故適合于作為產(chǎn)品規(guī)格說明或質(zhì)量控制標(biāo)志，廣泛出現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)、合于作為產(chǎn)品規(guī)格說明或質(zhì)量控制標(biāo)志，廣泛出現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)、合同、質(zhì)量證明等文件資料中。合同、質(zhì)量證明等文件資料中。 b b在設(shè)計與選材中的應(yīng)用不在設(shè)計與選材中的應(yīng)用不及及 s s普遍，但如鋼絲繩、建筑結(jié)構(gòu)件等對塑性變形要求不嚴(yán)普遍，但如鋼絲繩、建筑結(jié)構(gòu)件等對塑性變

10、形要求不嚴(yán)而僅要求不發(fā)生斷裂的零件，而僅要求不發(fā)生斷裂的零件， b b就是其設(shè)計與選材參數(shù)。就是其設(shè)計與選材參數(shù)。產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能8 8v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.1 2.1 工程材料的力學(xué)性能工程材料的力學(xué)性能2.1.1 2.1.1 強度強度 所有強度指標(biāo)均可作為設(shè)計與選材的依據(jù)，為了應(yīng)用的需要，所有強度指標(biāo)均可作為設(shè)計與選材的依據(jù)，為了應(yīng)用的需要，還有一些從強度指標(biāo)派生出來的指標(biāo)：還有一些從強度指標(biāo)派生出來的指標(biāo)：比強度：強度指標(biāo)與材料密度之比，在對零件自身重量有要比強度：強度指標(biāo)與材料密度之比，在對零件自身重量有要求或限制的場合下（如航天航空

11、構(gòu)件、汽車等運行機械），求或限制的場合下（如航天航空構(gòu)件、汽車等運行機械），比強度有著重要的應(yīng)用意義。比強度有著重要的應(yīng)用意義。屈強比：它是材料屈服強度與抗拉強度之比，表征了材料強屈強比：它是材料屈服強度與抗拉強度之比，表征了材料強度潛力的發(fā)揮利用程度和其零件工作時的安全程度。度潛力的發(fā)揮利用程度和其零件工作時的安全程度。 合金化、熱處理及各種冷熱加工可在很大程度上改變材料強合金化、熱處理及各種冷熱加工可在很大程度上改變材料強度指標(biāo)的大小。度指標(biāo)的大小。產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能9 9v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.1 2.1 工程材料的力學(xué)性能工程材料的力學(xué)性

12、能2.1.2 2.1.2 塑性塑性 塑性塑性 是指材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力，是指材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力，即材料斷裂前的塑性變形的能力。即材料斷裂前的塑性變形的能力。 在拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、彎曲等外力作用下材料所產(chǎn)生的伸長、在拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、彎曲等外力作用下材料所產(chǎn)生的伸長、縮短、扭曲、彎曲等都可用來表示材料的塑性。塑性用伸長縮短、扭曲、彎曲等都可用來表示材料的塑性。塑性用伸長率率 和斷面收縮率和斷面收縮率 來表示。來表示。 伸長率伸長率 試樣拉斷后，伸長量與原始標(biāo)距的百分比稱為斷后試樣拉斷后，伸長量與原始標(biāo)距的百分比稱為斷后伸長率，以伸長率，以 表示。表示

13、。 斷面收縮率斷面收縮率 試樣拉斷后，縮頸處橫截面積的最大縮減量與試樣拉斷后，縮頸處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比稱為斷面收縮率，以原始橫截面積的百分比稱為斷面收縮率，以 表示。表示。產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能1010v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.1 2.1 工程材料的力學(xué)性能工程材料的力學(xué)性能2.1.2 2.1.2 塑性塑性 式中，式中，l l0 0是試樣的原始標(biāo)距（是試樣的原始標(biāo)距（mmmm）；）；l l1 1是試樣拉斷后標(biāo)距是試樣拉斷后標(biāo)距（mmmm）；）；S S0 0是試樣原始橫截面積（是試樣原始橫截面積（mmmm2 2）；）；S S1 1

14、是試樣斷裂是試樣斷裂處的橫截面積（處的橫截面積（mmmm2 2）。）。 伸長率或斷面收縮率越高，材料的塑性越好。良好的塑性可伸長率或斷面收縮率越高，材料的塑性越好。良好的塑性可使材料順利成形，可保證零件或構(gòu)件的安全性。一般使材料順利成形，可保證零件或構(gòu)件的安全性。一般 達(dá)達(dá)5 5、 達(dá)達(dá)1010即可滿足絕大多數(shù)零部件的使用要求。即可滿足絕大多數(shù)零部件的使用要求。 材料的塑性與其強度指標(biāo)一樣，也是結(jié)構(gòu)敏感性參數(shù)，可通材料的塑性與其強度指標(biāo)一樣，也是結(jié)構(gòu)敏感性參數(shù)，可通過各種方法改變之。順便要指出的是，金屬材料之所以有廣過各種方法改變之。順便要指出的是，金屬材料之所以有廣泛的應(yīng)用，其主要原因之一并

15、不是它的強度，而恰恰在于其泛的應(yīng)用，其主要原因之一并不是它的強度，而恰恰在于其良好的塑性。良好的塑性。產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能1111v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.1 2.1 工程材料的力學(xué)性能工程材料的力學(xué)性能2.1.3 2.1.3 硬度硬度 硬度硬度 是指材料的軟硬程度，亦即抵抗硬物壓入或劃傷的能是指材料的軟硬程度，亦即抵抗硬物壓入或劃傷的能力。力。 測定硬度的方法很多，主要有壓入法、刻劃法等。在機械制測定硬度的方法很多，主要有壓入法、刻劃法等。在機械制造中主要采用壓入法。造中主要采用壓入法。 常用的硬度測試方法有布氏硬度常用的硬度測試方法有布氏硬度(H

16、B)(HB)，洛氏硬度，洛氏硬度(HR)(HR)和維氏和維氏硬度硬度(HV)(HV)等，均屬壓入法，即用一定的壓力將壓頭壓入材料等，均屬壓入法，即用一定的壓力將壓頭壓入材料表層，然后根據(jù)壓力的大小、壓痕面積或深度確定其硬度值表層，然后根據(jù)壓力的大小、壓痕面積或深度確定其硬度值的大小。的大小。產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能1212v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.1 2.1 工程材料的力學(xué)性能工程材料的力學(xué)性能2.1.3 2.1.3 硬度硬度1. 1. 布氏硬度布氏硬度(HB)(HB) 布氏硬度試驗是用一定直徑的布氏硬度試驗是用一定直徑的鋼球或硬質(zhì)合金球。以相應(yīng)的鋼球或

17、硬質(zhì)合金球。以相應(yīng)的試驗力壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定試驗力壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗力。測量保持時間后卸除試驗力。測量試樣表面的壓痕直徑，如圖試樣表面的壓痕直徑，如圖2-2-2 2所示。所示。產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能1313v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.1 2.1 工程材料的力學(xué)性能工程材料的力學(xué)性能2.1.3 2.1.3 硬度硬度1. 1. 布氏硬度布氏硬度(HB)(HB) 布氏硬度布氏硬度HBHB可用下式計算：可用下式計算： 式中，式中，HBHB為布氏硬度；為布氏硬度；P P為試驗載荷；為試驗載荷；D D為壓頭直徑（為壓頭直徑（mmmm）；）；d

18、d為卸載后試樣表面壓痕直徑（為卸載后試樣表面壓痕直徑（mmmm）。）。)d-D-D(DP2HB22產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能1414v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.1 2.1 工程材料的力學(xué)性能工程材料的力學(xué)性能2.1.3 2.1.3 硬度硬度2. 2. 洛氏硬度洛氏硬度(HR)(HR) 洛氏硬度常用符號洛氏硬度常用符號HRCHRC表示表示, ,是將金剛石錐體壓入試樣表面，是將金剛石錐體壓入試樣表面，可以在試驗儀器上直接讀出?？梢栽谠囼瀮x器上直接讀出。 洛氏硬度的優(yōu)點是操作迅速簡便，壓痕較小，幾乎不損傷工洛氏硬度的優(yōu)點是操作迅速簡便，壓痕較小，幾乎不損傷工件表面

19、，故而應(yīng)用最廣；但因壓痕較小而代表性、重復(fù)性較件表面，故而應(yīng)用最廣；但因壓痕較小而代表性、重復(fù)性較差，數(shù)據(jù)分散度也較大。差，數(shù)據(jù)分散度也較大。 產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能1515v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.1 2.1 工程材料的力學(xué)性能工程材料的力學(xué)性能2.1.4 2.1.4 韌性韌性 韌性韌性 就是材料在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力。就是材料在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力。韌性好的材料在使用過程中不至于產(chǎn)生突然的脆性斷裂，從韌性好的材料在使用過程中不至于產(chǎn)生突然的脆性斷裂，從而保證零件的安全性。而保證零件的安全性。 沖擊載荷是動載荷的一種主要類

20、型，很多零部件在動載荷下沖擊載荷是動載荷的一種主要類型，很多零部件在動載荷下工作，如變速齒輪、飛機起落架等。在沖擊載荷作用下，材工作，如變速齒輪、飛機起落架等。在沖擊載荷作用下，材料的韌性尤為重要，通常采用帶缺口的試樣使之在沖擊載荷料的韌性尤為重要，通常采用帶缺口的試樣使之在沖擊載荷的作用下折斷，以試樣在變形和斷裂的過程中所吸收的能量的作用下折斷，以試樣在變形和斷裂的過程中所吸收的能量來表示材料的韌性，這種韌性通常稱之為沖擊韌度。來表示材料的韌性，這種韌性通常稱之為沖擊韌度。產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能1616v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.1 2.1 工程材料的

21、力學(xué)性能工程材料的力學(xué)性能2.1.4 2.1.4 韌性韌性 最常應(yīng)用的沖擊實驗方法是將具有規(guī)定形狀和尺寸的試樣放最常應(yīng)用的沖擊實驗方法是將具有規(guī)定形狀和尺寸的試樣放在沖擊實驗機的支座上，然后使事先調(diào)整到規(guī)定高度的擺錘在沖擊實驗機的支座上，然后使事先調(diào)整到規(guī)定高度的擺錘下落，產(chǎn)生沖擊載荷使試樣折斷，如圖下落，產(chǎn)生沖擊載荷使試樣折斷，如圖2-32-3所示。所示。 測定試樣在沖擊載荷的作用下折斷時所吸收的功測定試樣在沖擊載荷的作用下折斷時所吸收的功AKAK，即以沖，即以沖擊吸收功擊吸收功AKAK除以試樣缺口橫截面積除以試樣缺口橫截面積S S0 0(cm(cm2 2) )所得的商所得的商(k kA A

22、K KS S0 0 J/cm J/cm2 2) )來表征材料的韌性。來表征材料的韌性。 產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能1717v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.1 2.1 工程材料的力學(xué)性能工程材料的力學(xué)性能2.1.5 2.1.5 疲勞強度疲勞強度 疲勞強度是指材料在無數(shù)次疲勞強度是指材料在無數(shù)次循環(huán)應(yīng)力作用下仍不斷裂的循環(huán)應(yīng)力作用下仍不斷裂的最大應(yīng)力，用以表現(xiàn)材料抵最大應(yīng)力，用以表現(xiàn)材料抵抗疲勞斷裂的能力?？蛊跀嗔训哪芰?。 疲勞強度與其斷裂前的應(yīng)力疲勞強度與其斷裂前的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù)N N的關(guān)系曲線稱為的關(guān)系曲線稱為疲勞曲線，如圖疲勞曲線，如圖2-42-4所示

23、。所示。 產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能1818v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.1 2.1 工程材料的力學(xué)性能工程材料的力學(xué)性能2.1.5 2.1.5 疲勞強度疲勞強度 由圖由圖2-42-4可以看出，應(yīng)力越小，則材料斷裂前所能承受的循可以看出，應(yīng)力越小，則材料斷裂前所能承受的循環(huán)次數(shù)越多，當(dāng)應(yīng)力降低到某一值時，曲線趨于水平，即表環(huán)次數(shù)越多，當(dāng)應(yīng)力降低到某一值時，曲線趨于水平，即表示在該應(yīng)力作用下，材料經(jīng)無數(shù)次應(yīng)力循環(huán)而不斷裂。示在該應(yīng)力作用下，材料經(jīng)無數(shù)次應(yīng)力循環(huán)而不斷裂。 工程上規(guī)定工程上規(guī)定, ,材料在循環(huán)應(yīng)力作用下達(dá)到某一基數(shù)材料在循環(huán)應(yīng)力作用下達(dá)到某一基數(shù)N

24、 N而不斷裂而不斷裂時，其最大應(yīng)力就作為該材料的疲勞極限。時，其最大應(yīng)力就作為該材料的疲勞極限。 一般鋼鐵材料的循環(huán)基數(shù)取一般鋼鐵材料的循環(huán)基數(shù)取10107 7次。次。 產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能1919v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.1 2.1 工程材料的力學(xué)性能工程材料的力學(xué)性能2.1.6 2.1.6 蠕變?nèi)渥?耐熱鋼應(yīng)該具有高的熱強性（高溫強度），亦即指鋼在高溫耐熱鋼應(yīng)該具有高的熱強性（高溫強度），亦即指鋼在高溫下抵抗塑性變形和斷裂的能力。高溫零件長時間承受載荷時，下抵抗塑性變形和斷裂的能力。高溫零件長時間承受載荷時，強度將大大下降；與室溫力學(xué)性能相比，高

25、溫力學(xué)性能還要強度將大大下降；與室溫力學(xué)性能相比，高溫力學(xué)性能還要受溫度和時間的影響。受溫度和時間的影響。 常用的高溫力學(xué)性能指標(biāo)有：常用的高溫力學(xué)性能指標(biāo)有： 蠕變極限蠕變極限 材料在高溫長期載荷下對緩慢塑性變形（即蠕變）材料在高溫長期載荷下對緩慢塑性變形（即蠕變）的抗力；的抗力； 持久強度持久強度 材料在高溫長期載荷下對斷裂的抗力。材料在高溫長期載荷下對斷裂的抗力。 產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能2020v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.2 2.2 工程材料的分類及用途工程材料的分類及用途 工程材料有各種不同的分類方法。若將工程材料按化學(xué)成工程材料有各種不同的分類

26、方法。若將工程材料按化學(xué)成分可分為金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料和分可分為金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料和復(fù)合材料四大類。復(fù)合材料四大類。 金屬材料金屬材料: : 是最重要的工程材料，包括金屬和以金屬為基的合金。可是最重要的工程材料，包括金屬和以金屬為基的合金。可分為兩大部分：黑色金屬材料是指鐵和以鐵為基的合金分為兩大部分：黑色金屬材料是指鐵和以鐵為基的合金（鋼、鑄鐵和鐵合金）；非鐵金屬材料是指黑色金屬以外（鋼、鑄鐵和鐵合金）；非鐵金屬材料是指黑色金屬以外的所有金屬及其合金，常用的有鋁合金、銅合金、鎂合金的所有金屬及其合金，常用的有鋁合金、銅合金、鎂合金和鋅合金等。和鋅合金

27、等。 無機非金屬材料無機非金屬材料: : 常用造型無機非金屬材料包括玻璃、陶瓷和木材等。常用造型無機非金屬材料包括玻璃、陶瓷和木材等。 產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能2121v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.2 2.2 工程材料的分類及用途工程材料的分類及用途 工程材料有各種不同的分類方法。若將工程材料按化學(xué)成工程材料有各種不同的分類方法。若將工程材料按化學(xué)成分可分為金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料和分可分為金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料和復(fù)合材料四大類。復(fù)合材料四大類。 金屬材料金屬材料: : 是最重要的工程材料，包括金屬和以金屬為基的合金?？墒亲?/p>

28、重要的工程材料，包括金屬和以金屬為基的合金?？煞譃閮纱蟛糠郑汉谏饘俨牧鲜侵歌F和以鐵為基的合金分為兩大部分：黑色金屬材料是指鐵和以鐵為基的合金（鋼、鑄鐵和鐵合金）；非鐵金屬材料是指黑色金屬以外（鋼、鑄鐵和鐵合金）；非鐵金屬材料是指黑色金屬以外的所有金屬及其合金，常用的有鋁合金、銅合金、鎂合金的所有金屬及其合金，常用的有鋁合金、銅合金、鎂合金和鋅合金等。和鋅合金等。 無機非金屬材料無機非金屬材料: : 常用造型無機非金屬材料包括玻璃、陶瓷和木材等。常用造型無機非金屬材料包括玻璃、陶瓷和木材等。 產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能2222v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.2

29、2.2 工程材料的分類及用途工程材料的分類及用途2.2.1 2.2.1 金屬材料金屬材料一、晶體與非晶體一、晶體與非晶體 固體金屬可以分為兩類：晶體和非晶體。固體金屬可以分為兩類：晶體和非晶體。 原子在三維空間中有規(guī)則的周期性重復(fù)排列的物質(zhì)稱為晶原子在三維空間中有規(guī)則的周期性重復(fù)排列的物質(zhì)稱為晶體，否則為非晶體。體，否則為非晶體。 由于晶體與非晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，其性能也有區(qū)別。晶體由于晶體與非晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，其性能也有區(qū)別。晶體具有固定的熔點（如鐵為具有固定的熔點（如鐵為15381538），且在不同方向上具），且在不同方向上具有不同的性能，即各向異性。而非晶體沒有固定的熔點，有不同的性能，即

30、各向異性。而非晶體沒有固定的熔點，是在一個溫度范圍內(nèi)熔化或軟化，因其在各個方向上的是在一個溫度范圍內(nèi)熔化或軟化，因其在各個方向上的原子聚集密度大致相同，故而表現(xiàn)出各向同性。原子聚集密度大致相同，故而表現(xiàn)出各向同性。 產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能2323v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.2 2.2 工程材料的分類及用途工程材料的分類及用途2.2.1 2.2.1 金屬材料金屬材料二、晶體結(jié)構(gòu)二、晶體結(jié)構(gòu)（一）晶體學(xué)基本概念（一）晶體學(xué)基本概念1. 1. 晶格晶格 晶體中原子排列的方式稱為晶體的結(jié)構(gòu)。組成晶體的晶體中原子排列的方式稱為晶體的結(jié)構(gòu)。組成晶體的物質(zhì)質(zhì)點不同，排

31、列的規(guī)則或周期性不同，就可以形物質(zhì)質(zhì)點不同，排列的規(guī)則或周期性不同，就可以形成各種各樣的晶體結(jié)構(gòu)。原子模型如圖成各種各樣的晶體結(jié)構(gòu)。原子模型如圖2-52-5所示。所示。 a a）原子排列模型）原子排列模型 b b）晶格）晶格 c c）晶胞）晶胞 產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能2424v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.2 2.2 工程材料的分類及用途工程材料的分類及用途2.2.1 2.2.1 金屬材料金屬材料二、晶體結(jié)構(gòu)二、晶體結(jié)構(gòu)（一）晶體學(xué)基本概念（一）晶體學(xué)基本概念2. 2. 晶胞晶胞 從晶格中選取一個能夠完全反映晶格特征的最小的幾從晶格中選取一個能夠完全反映晶格

32、特征的最小的幾何單元來分析晶體中原子排列的規(guī)律，這個最小的幾何單元來分析晶體中原子排列的規(guī)律，這個最小的幾何組成單元稱為晶胞，如圖何組成單元稱為晶胞，如圖2-5c2-5c所示。晶胞在三維空所示。晶胞在三維空間的重復(fù)排列構(gòu)成晶格并形成晶體。間的重復(fù)排列構(gòu)成晶格并形成晶體。 產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能25252.2 2.2 工程材料的分類及用途工程材料的分類及用途2.2.1 2.2.1 金屬材料金屬材料二、晶體結(jié)構(gòu)二、晶體結(jié)構(gòu)（一）晶體學(xué)基本概念（一）晶體學(xué)基本概念3. 3. 晶格常數(shù)晶格常數(shù) 晶胞的棱邊長度（圖晶胞的棱邊長度（圖2-5c2-5c中的中的a a、b b、c c）稱為

33、晶格常）稱為晶格常數(shù)。晶格常數(shù)的單位為埃（數(shù)。晶格常數(shù)的單位為埃（1 11010-8-8cmcm），金屬的），金屬的晶格常數(shù)大多為晶格常數(shù)大多為1 17 7。v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能 AA產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能26262.2 2.2 工程材料的分類及用途工程材料的分類及用途2.2.1 2.2.1 金屬材料金屬材料二、晶體結(jié)構(gòu)二、晶體結(jié)構(gòu)（二）典型金屬的晶體結(jié)構(gòu)（二）典型金屬的晶體結(jié)構(gòu) 工業(yè)上使用的金屬元素中，絕大多數(shù)的晶體結(jié)構(gòu)比較工業(yè)上使用的金屬元素中，絕大多數(shù)的晶體結(jié)構(gòu)比較簡單，其中最典型最常見的有三種類型，即體心立方簡單，其中最典型最常見的有三種類型

34、，即體心立方結(jié)構(gòu)、面心立方結(jié)構(gòu)和密排六方結(jié)構(gòu)，如圖結(jié)構(gòu)、面心立方結(jié)構(gòu)和密排六方結(jié)構(gòu)，如圖2-62-6所示。所示。1. 1. 體心立方晶格體心立方晶格 原子分布在立方晶胞的八個角上原子分布在立方晶胞的八個角上和立方體的體心，象和立方體的體心，象CrCr、 FeFe、MoMo、WW、V V等等3030多種金屬具有體心多種金屬具有體心立方晶格。立方晶格。v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能 A產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能2727v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.2 2.2 工程材料的分類及用途工程材料的分類及用途2.2.1 2.2.1 金屬材料金屬材料二、晶體結(jié)構(gòu)

35、二、晶體結(jié)構(gòu)（二）典型金屬的晶體結(jié)構(gòu)（二）典型金屬的晶體結(jié)構(gòu)1. 1. 體心立方晶格體心立方晶格（1 1）晶胞原子數(shù)。）晶胞原子數(shù)。 晶胞原子數(shù)是指一個晶胞內(nèi)所包含的原子數(shù)目。由于晶胞原子數(shù)是指一個晶胞內(nèi)所包含的原子數(shù)目。由于晶格是由大量晶胞堆垛而成，所以晶胞每個角上的原晶格是由大量晶胞堆垛而成，所以晶胞每個角上的原子在空間同時屬于子在空間同時屬于8 8個相鄰的晶胞，這樣只有個相鄰的晶胞，這樣只有1/81/8個原個原子屬于這個晶胞，而晶胞中心的原子完全屬于這個晶子屬于這個晶胞，而晶胞中心的原子完全屬于這個晶胞。體心立方晶格中的原子數(shù)為胞。體心立方晶格中的原子數(shù)為2 2（即（即8 81/81/8

36、1 12)2)。 產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能2828v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.2 2.2 工程材料的分類及用途工程材料的分類及用途2.2.1 2.2.1 金屬材料金屬材料二、晶體結(jié)構(gòu)二、晶體結(jié)構(gòu)（二）典型金屬的晶體結(jié)構(gòu)（二）典型金屬的晶體結(jié)構(gòu)1. 1. 體心立方晶格體心立方晶格（2 2）致密度。）致密度。 晶胞中原子的體積百分?jǐn)?shù)稱為晶格的致密度。體心立晶胞中原子的體積百分?jǐn)?shù)稱為晶格的致密度。體心立方晶格的致密度為方晶格的致密度為6868。 產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能2929v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.2 2.2 工程材料

37、的分類及用途工程材料的分類及用途2.2.1 2.2.1 金屬材料金屬材料二、晶體結(jié)構(gòu)二、晶體結(jié)構(gòu)（二）典型金屬的晶體（二）典型金屬的晶體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)2. 2. 面心立方晶格面心立方晶格 原子分布在立方晶胞的八個原子分布在立方晶胞的八個角上和六個面的中心，角上和六個面的中心，-F-Fe e、CuCu、NiNi、AlAl、AgAg等約等約2 20 0種金屬具有這種晶體結(jié)構(gòu)。種金屬具有這種晶體結(jié)構(gòu)。 晶格的致密度為晶格的致密度為7474，即，即面心立方晶格的致密度比面心立方晶格的致密度比體心立方晶格高。體心立方晶格高。 產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能3030v第二章第二章 工程材料的性能工程

38、材料的性能2.2 2.2 工程材料的分類及用途工程材料的分類及用途2.2.1 2.2.1 金屬材料金屬材料二、晶體結(jié)構(gòu)二、晶體結(jié)構(gòu)（二）典型金屬的晶體（二）典型金屬的晶體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)3. 3. 密排六方晶格密排六方晶格 原子分布在六方晶胞的十原子分布在六方晶胞的十二個角上以及上下底面中二個角上以及上下底面中心和兩底面之間的三個均心和兩底面之間的三個均勻分布的間隙里，勻分布的間隙里，ZnZn、MgMg、BeBe、CdCd等金屬具有密排六等金屬具有密排六方晶格。方晶格。 對于典型的密排六方晶格對于典型的密排六方晶格金屬，其致密度為金屬，其致密度為7474。 產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能3

39、131v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.2 2.2 工程材料的分類及用工程材料的分類及用途途2.2.1 2.2.1 金屬材料金屬材料三、純金屬結(jié)晶三、純金屬結(jié)晶1. 1. 結(jié)晶條件結(jié)晶條件 將溫度隨時間變將溫度隨時間變化的關(guān)系繪制成化的關(guān)系繪制成曲線，稱為冷卻曲線，稱為冷卻曲線，如圖曲線，如圖2-72-7所示。所示。 圖圖2-7 2-7 純金屬結(jié)純金屬結(jié)晶時的冷卻曲線晶時的冷卻曲線 產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能3232v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.2 2.2 工程材料的分類及用途工程材料的分類及用途2.2.1 2.2.1 金屬材料金屬材料三、純金屬

40、結(jié)晶三、純金屬結(jié)晶1. 1. 結(jié)晶條件結(jié)晶條件 金屬的熔化和結(jié)晶應(yīng)在同一溫度下進(jìn)行，這個溫金屬的熔化和結(jié)晶應(yīng)在同一溫度下進(jìn)行，這個溫度稱為平衡結(jié)晶溫度度稱為平衡結(jié)晶溫度(T(T0 0) )，又稱為理論結(jié)晶溫度。，又稱為理論結(jié)晶溫度。在此溫度下，液體中金屬原子結(jié)晶到晶體上的速在此溫度下，液體中金屬原子結(jié)晶到晶體上的速度與晶體上的原子熔入液體中的速度相等，晶體度與晶體上的原子熔入液體中的速度相等，晶體與液體處于平衡狀態(tài)。與液體處于平衡狀態(tài)。 金屬在結(jié)晶之前溫度連續(xù)下降，當(dāng)液態(tài)金屬冷卻金屬在結(jié)晶之前溫度連續(xù)下降，當(dāng)液態(tài)金屬冷卻到理論結(jié)晶溫度到理論結(jié)晶溫度T T0 0時并未開始結(jié)晶，而是需要冷時并未開

41、始結(jié)晶，而是需要冷卻到卻到T T0 0溫度之下某一溫度溫度之下某一溫度T T1 1 時才能有效地進(jìn)行時才能有效地進(jìn)行結(jié)晶。實際結(jié)晶溫度低于理論結(jié)晶溫度的現(xiàn)象，結(jié)晶。實際結(jié)晶溫度低于理論結(jié)晶溫度的現(xiàn)象，稱為過冷，二者之差為過冷度，即稱為過冷，二者之差為過冷度，即T T0 0T T1 1。過冷度越大，則實際結(jié)晶溫度越低，冷卻速度越過冷度越大，則實際結(jié)晶溫度越低，冷卻速度越快?？?。 產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能3333v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.2 2.2 工程材料的分類及用途工程材料的分類及用途2.2.1 2.2.1 金屬材料金屬材料三、純金屬結(jié)晶三、純金屬結(jié)晶2

42、. 2. 結(jié)晶過程結(jié)晶過程 金屬的結(jié)晶包括形核與長大兩個過程，金屬結(jié)晶金屬的結(jié)晶包括形核與長大兩個過程，金屬結(jié)晶過程如圖過程如圖2-82-8所示。所示。 圖圖2-8 2-8 純金屬結(jié)晶過程示意圖純金屬結(jié)晶過程示意圖 產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能3434v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.2 2.2 工程材料的分類及用途工程材料的分類及用途2.2.1 2.2.1 金屬材料金屬材料三、純金屬結(jié)晶三、純金屬結(jié)晶2. 2. 結(jié)晶過程結(jié)晶過程 隨著溫度的降低，一些尺寸較大的原子集團(tuán)開始隨著溫度的降低，一些尺寸較大的原子集團(tuán)開始變的穩(wěn)定，從而成為結(jié)晶核心，即稱為晶核。晶變的穩(wěn)定，

43、從而成為結(jié)晶核心，即稱為晶核。晶核按各自方向吸收液體中的金屬原子而逐漸長大，核按各自方向吸收液體中的金屬原子而逐漸長大，與此同時，在液態(tài)中不斷產(chǎn)生新的結(jié)晶核心，也與此同時，在液態(tài)中不斷產(chǎn)生新的結(jié)晶核心，也逐漸長大。如此不斷發(fā)展，直到相鄰晶體相互接逐漸長大。如此不斷發(fā)展，直到相鄰晶體相互接觸，液體金屬耗盡，結(jié)晶方才完畢。晶核長大為觸，液體金屬耗盡，結(jié)晶方才完畢。晶核長大為晶粒，這樣就形成一塊多晶體金屬。晶粒，這樣就形成一塊多晶體金屬。 產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能3535v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.2 2.2 工程材料的分類及用途工程材料的分類及用途2.2.1

44、2.2.1 金屬材料金屬材料四、四、 晶體的同素異構(gòu)晶體的同素異構(gòu) 大多金屬只有一種晶體結(jié)構(gòu)，但某些金屬在不同大多金屬只有一種晶體結(jié)構(gòu)，但某些金屬在不同溫度和壓力下呈不同類型的晶體結(jié)構(gòu)，這種現(xiàn)象溫度和壓力下呈不同類型的晶體結(jié)構(gòu)，這種現(xiàn)象稱為同素異構(gòu)。常見的元素如鐵、鈦、錳、錫等稱為同素異構(gòu)。常見的元素如鐵、鈦、錳、錫等都具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。都具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。 在金屬晶體中，鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變最為典型。鐵在金屬晶體中，鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變最為典型。鐵在結(jié)晶后繼續(xù)冷卻至室溫的過程中，先后發(fā)生兩在結(jié)晶后繼續(xù)冷卻至室溫的過程中，先后發(fā)生兩次晶格轉(zhuǎn)變，其轉(zhuǎn)變過程如下：次晶格轉(zhuǎn)變，其轉(zhuǎn)變過程如下： 產(chǎn)品造型材料

45、與工藝 第二章 工程材料的性能3636v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.2 2.2 工程材料的分類及用途工程材料的分類及用途2.2.1 2.2.1 金屬材料金屬材料四、四、 晶體的同素異構(gòu)晶體的同素異構(gòu) 鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變過程鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變過程如圖如圖2-92-9所示。所示。 產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能3737v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.2 2.2 工程材料的分類及用途工程材料的分類及用途2.2.1 2.2.1 金屬材料金屬材料五、合金的晶體結(jié)構(gòu)五、合金的晶體結(jié)構(gòu) 由于純金屬力學(xué)性能較低，工業(yè)上多使用合金。所謂合由于純金屬力學(xué)性能較低，工業(yè)上多

46、使用合金。所謂合金，就是由兩種或兩種以上的金屬元素、或金屬與非金金，就是由兩種或兩種以上的金屬元素、或金屬與非金屬元素所組成的具有金屬特性的物質(zhì)。工業(yè)上廣泛使用屬元素所組成的具有金屬特性的物質(zhì)。工業(yè)上廣泛使用的碳鋼和鑄鐵，就是由鐵和碳兩種元素（組元）組成的的碳鋼和鑄鐵，就是由鐵和碳兩種元素（組元）組成的二元合金。合金的優(yōu)良性能是由合金各組成相的結(jié)構(gòu)及二元合金。合金的優(yōu)良性能是由合金各組成相的結(jié)構(gòu)及其形態(tài)所決定的。其形態(tài)所決定的。 根據(jù)合金元素之間相互作用的不同，合金中的相結(jié)構(gòu)可根據(jù)合金元素之間相互作用的不同，合金中的相結(jié)構(gòu)可分成兩大類：一類是固溶體，另一類是金屬化合物。分成兩大類：一類是固溶體

47、，另一類是金屬化合物。產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能3838v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.2 2.2 工程材料的分類與結(jié)構(gòu)工程材料的分類與結(jié)構(gòu)2.2.1 2.2.1 金屬材料金屬材料五、合金的晶體結(jié)構(gòu)五、合金的晶體結(jié)構(gòu)1. 1. 固溶體固溶體 溶質(zhì)原子溶入金屬溶劑中所組成的合金相稱為固溶體。固溶質(zhì)原子溶入金屬溶劑中所組成的合金相稱為固溶體。固溶體的點陣結(jié)構(gòu)仍保持溶劑金屬的結(jié)構(gòu)，只引起晶格參數(shù)溶體的點陣結(jié)構(gòu)仍保持溶劑金屬的結(jié)構(gòu)，只引起晶格參數(shù)的改變和晶格畸變。工業(yè)上所使用的金屬材料，絕大部分的改變和晶格畸變。工業(yè)上所使用的金屬材料，絕大部分以固溶體為基體，有的甚至完

48、全由固溶體所組成。例如碳以固溶體為基體，有的甚至完全由固溶體所組成。例如碳鋼和合金鋼，其基體相均為固溶體。鋼和合金鋼，其基體相均為固溶體。產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能3939v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.2 2.2 工程材料的分類與結(jié)構(gòu)工程材料的分類與結(jié)構(gòu)2.2.1 2.2.1 金屬材料金屬材料五、合金的晶體結(jié)構(gòu)五、合金的晶體結(jié)構(gòu)1. 1. 固溶體固溶體 按溶質(zhì)原子在金屬溶劑晶格中的位置，固溶體可分為置換按溶質(zhì)原子在金屬溶劑晶格中的位置，固溶體可分為置換固溶體和間隙固溶體兩種。置換固溶體中溶質(zhì)原子占據(jù)了固溶體和間隙固溶體兩種。置換固溶體中溶質(zhì)原子占據(jù)了溶劑晶格的

49、一些結(jié)點，在這些結(jié)點上溶劑原子被溶質(zhì)原子溶劑晶格的一些結(jié)點，在這些結(jié)點上溶劑原子被溶質(zhì)原子置換了。合金鋼中的錳、鉻、鎳、硅、鉬等各種元素都能置換了。合金鋼中的錳、鉻、鎳、硅、鉬等各種元素都能與鐵形成置換固溶體。與鐵形成置換固溶體。固溶體結(jié)構(gòu)及其晶格畸變?nèi)鐖D固溶體結(jié)構(gòu)及其晶格畸變?nèi)鐖D2-102-10所示所示產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能4040v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.2 2.2 工程材料的分類與結(jié)構(gòu)工程材料的分類與結(jié)構(gòu)2.2.1 2.2.1 金屬材料金屬材料五、合金的晶體結(jié)構(gòu)五、合金的晶體結(jié)構(gòu)1. 1. 固溶體固溶體 固溶體結(jié)構(gòu)及其晶格畸變?nèi)鐖D固溶體結(jié)構(gòu)及其晶

50、格畸變?nèi)鐖D2-102-10所示所示產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能4141v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.2 2.2 工程材料的分類與結(jié)構(gòu)工程材料的分類與結(jié)構(gòu)2.2.1 2.2.1 金屬材料金屬材料五、合金的晶體結(jié)構(gòu)五、合金的晶體結(jié)構(gòu)2. 2. 化合物化合物 合金中另一類相就是金屬化合物。金屬化合物是合金組元合金中另一類相就是金屬化合物。金屬化合物是合金組元之間發(fā)生相互作用而形成的一種新相。象碳鋼中的滲碳體之間發(fā)生相互作用而形成的一種新相。象碳鋼中的滲碳體（Fe3CFe3C）即屬于金屬化合物。）即屬于金屬化合物。產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能4242v第二

51、章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.2 2.2 工程材料的分類與結(jié)構(gòu)工程材料的分類與結(jié)構(gòu)2.2.1 2.2.1 金屬材料金屬材料五、合金的晶體結(jié)構(gòu)五、合金的晶體結(jié)構(gòu)3. 3. 機械混合物機械混合物 大多數(shù)工業(yè)上使用的合金既不是由單純的化合物組成，也大多數(shù)工業(yè)上使用的合金既不是由單純的化合物組成，也不是由固溶體組成。因為化合物硬度高，但脆性大；固溶不是由固溶體組成。因為化合物硬度高，但脆性大；固溶體強度較低。多數(shù)合金是用固溶體作基體和少量化合物所體強度較低。多數(shù)合金是用固溶體作基體和少量化合物所構(gòu)成的混合物。通過調(diào)整固溶體的溶解度和分布于其中的構(gòu)成的混合物。通過調(diào)整固溶體的溶解度和分布于其

52、中的化合物的形態(tài)、數(shù)量、大小及分布，可使合金的力學(xué)性能化合物的形態(tài)、數(shù)量、大小及分布，可使合金的力學(xué)性能發(fā)生很大變化，以便滿足不同的性能需要。發(fā)生很大變化，以便滿足不同的性能需要。產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能4343v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.2 2.2 工程材料的分類與結(jié)構(gòu)工程材料的分類與結(jié)構(gòu)2.2.1 2.2.1 金屬材料金屬材料五、合金的晶體結(jié)構(gòu)五、合金的晶體結(jié)構(gòu)3. 3. 機械混合物機械混合物 合金鋼中碳化物的類型不同，其穩(wěn)定性不同，熔點、硬度也合金鋼中碳化物的類型不同，其穩(wěn)定性不同，熔點、硬度也不同。例如，在工具鋼中的不同。例如，在工具鋼中的VCVC

53、，可提高其耐磨性；高速鋼，可提高其耐磨性；高速鋼中的中的W2CW2C、VCVC在高溫下比較穩(wěn)定并呈彌散分布，其在高溫在高溫下比較穩(wěn)定并呈彌散分布，其在高溫下能保持高硬度和切削性能；硬質(zhì)合金中的碳化物（下能保持高硬度和切削性能；硬質(zhì)合金中的碳化物（WCWC、TiCTiC等）的高硬度保證了其優(yōu)越的切削性能。等）的高硬度保證了其優(yōu)越的切削性能。 由于不同的金屬和合金具有不同的晶體結(jié)構(gòu)，也就是它們的由于不同的金屬和合金具有不同的晶體結(jié)構(gòu)，也就是它們的微觀結(jié)構(gòu)不同，事實上在材料成分相同的情況下，不同的微觀結(jié)構(gòu)不同，事實上在材料成分相同的情況下，不同的微觀結(jié)構(gòu)可導(dǎo)致材料具有不同的性能。微觀結(jié)構(gòu)可導(dǎo)致材料具

54、有不同的性能。產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能4444v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.2 2.2 工程材料的分類與結(jié)構(gòu)工程材料的分類與結(jié)構(gòu)2.2.1 2.2.1 金屬材料金屬材料六、六、常用金屬材料常用金屬材料（一）鋼的分類及牌號（一）鋼的分類及牌號 依據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)不同，鋼的分類方法有多種。依據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)不同，鋼的分類方法有多種。 如按化學(xué)成分，分為碳鋼和合金鋼，其中碳鋼按碳含量又如按化學(xué)成分，分為碳鋼和合金鋼，其中碳鋼按碳含量又可分為低碳鋼（可分為低碳鋼（w wc0.25%c0.25%）、中碳鋼（）、中碳鋼（w wc=0.25%c=0.25%0.60.6%）、高碳鋼（）

55、、高碳鋼（w wc0.6%c0.6%）；合金鋼按合金元素含量也可分）；合金鋼按合金元素含量也可分為低合金鋼（為低合金鋼（w w5%5%）、中合金鋼（）、中合金鋼（w w=5%=5%10%10%）、高合）、高合金鋼（金鋼（w w10%10%）。）。產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能4545v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.2 2.2 工程材料的分類與結(jié)構(gòu)工程材料的分類與結(jié)構(gòu)2.2.1 2.2.1 金屬材料金屬材料六、六、常用金屬材料常用金屬材料（一）鋼的分類及牌號（一）鋼的分類及牌號1. 1. 鋼的分類鋼的分類 依據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)不同，鋼的分類方法有多種。依據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)不同，鋼的分

56、類方法有多種。 按鋼的質(zhì)量等級分，有普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和高級優(yōu)質(zhì)鋼。按鋼的質(zhì)量等級分，有普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和高級優(yōu)質(zhì)鋼。按鋼的主要用途分為結(jié)構(gòu)鋼（包括一般工程結(jié)構(gòu)鋼和機器零按鋼的主要用途分為結(jié)構(gòu)鋼（包括一般工程結(jié)構(gòu)鋼和機器零件結(jié)構(gòu)鋼）、工具鋼（包括刀具、模具、量具）、特殊性能件結(jié)構(gòu)鋼）、工具鋼（包括刀具、模具、量具）、特殊性能鋼、專業(yè)用鋼等。鋼、專業(yè)用鋼等。產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能4646v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.2 2.2 工程材料的分類與結(jié)構(gòu)工程材料的分類與結(jié)構(gòu)2.2.1 2.2.1 金屬材料金屬材料六、六、常用金屬材料常用金屬材料（一）鋼的分類及牌號（一）

57、鋼的分類及牌號 1. 1. 鋼的分類鋼的分類 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13304-91GB/T13304-91，我國鋼的分類有兩部分：，我國鋼的分類有兩部分： 第一部分按化學(xué)成分分類；第一部分按化學(xué)成分分類； 第二部分按主要質(zhì)量等級、主要性能及使用特性分類。第二部分按主要質(zhì)量等級、主要性能及使用特性分類。 圖圖2-112-11為國標(biāo)鋼分類的關(guān)系。為國標(biāo)鋼分類的關(guān)系。 產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能4747v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.2 2.2 工程材料的分類與結(jié)構(gòu)工程材料的分類與結(jié)構(gòu)2.2.1 2.2.1 金屬材料金屬材料六、六、常用金屬材料常用金屬材料

58、鋼的分類關(guān)系 產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能4848v第二章第二章 工程材料的性能工程材料的性能2.2 2.2 工程材料的分類與結(jié)構(gòu)工程材料的分類與結(jié)構(gòu)2.2.1 2.2.1 金屬材料金屬材料六、六、常用金屬材料常用金屬材料（一）鋼的分類及牌號（一）鋼的分類及牌號2. 2. 鋼的牌號鋼的牌號（1)1)碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強度鋼。這兩類鋼的牌號反映碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強度鋼。這兩類鋼的牌號反映鋼的屈服強度、鋼的質(zhì)量等級和脫氧方法。牌號由代表鋼的屈服強度、鋼的質(zhì)量等級和脫氧方法。牌號由代表屈服點的漢語拼音字母屈服點的漢語拼音字母“Q”(Q”(屈屈) )、屈服點數(shù)值、質(zhì)量等、屈服點數(shù)值、

59、質(zhì)量等級、脫氧方法符號順序排列組成。如：級、脫氧方法符號順序排列組成。如：Q235Q235一一AFAF表示表示屈服點不小于屈服點不小于235MPa235MPa、質(zhì)量等級為、質(zhì)量等級為A A級的碳素結(jié)構(gòu)沸騰級的碳素結(jié)構(gòu)沸騰鋼（鋼（F F）。碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強度鋼在牌號上的最）。碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強度鋼在牌號上的最主要區(qū)別在屈服強度等級上，碳素結(jié)構(gòu)鋼的最高強度等主要區(qū)別在屈服強度等級上，碳素結(jié)構(gòu)鋼的最高強度等級為級為275MPa275MPa，而低合金高強度鋼的最低強度等級為，而低合金高強度鋼的最低強度等級為29295MPa5MPa。產(chǎn)品造型材料與工藝 第二章 工程材料的性能4949v第二章第

60、二章 工程材料的性能工程材料的性能2.2 2.2 工程材料的分類與結(jié)構(gòu)工程材料的分類與結(jié)構(gòu)2.2.1 2.2.1 金屬材料金屬材料六、六、常用金屬材料常用金屬材料（一）鋼的分類及牌號（一）鋼的分類及牌號2. 2. 鋼的牌號鋼的牌號（2)2)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號反映鋼的化優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號反映鋼的化學(xué)成分學(xué)成分( (碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)) )。牌號通常由兩位數(shù)字組成，該。牌號通常由兩位數(shù)字組成，該數(shù)字表示鋼中碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬分?jǐn)?shù)。如數(shù)字表示鋼中碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬分?jǐn)?shù)。如4545表示碳表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為萬分之四十五，即的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為萬分之四十五，即