第一篇+工程材料1

1、貴州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院貴州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院陳之奇陳之奇及其成型技術(shù)基礎(chǔ)及其成型技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及其成形技術(shù)基礎(chǔ)課程的性質(zhì)和任務(wù)工程材料及其成形技術(shù)基礎(chǔ)課程的性質(zhì)和任務(wù)l課程性質(zhì)：課程性質(zhì)：是機(jī)械類和近機(jī)類各專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課是機(jī)械類和近機(jī)類各專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課l課程要求：課程要求：初步具備合理選材、正確確定加工方法、初步具備合理選材、正確確定加工方法、妥善安排工藝路線的能力。妥善安排工藝路線的能力。 A A、了解掌握化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、加工工藝與、了解掌握化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、加工工藝與性能之間的關(guān)系：性能之間的關(guān)系：Steel with 0.4%C B B、掌握各類材料改性的方法及應(yīng)用。、掌握各類材

2、料改性的方法及應(yīng)用。 C C、掌握各類材料的特點(diǎn)及應(yīng)用。、掌握各類材料的特點(diǎn)及應(yīng)用。 D D、了解各種材料成形原理的特點(diǎn)。、了解各種材料成形原理的特點(diǎn)。 化學(xué)成分化學(xué)成分(成分成分)：組成材料各元素在材料中的組成材料各元素在材料中的濃度。濃度。 組織：組織：用肉眼或借助于不同放大倍數(shù)的顯微鏡用肉眼或借助于不同放大倍數(shù)的顯微鏡所觀察到的金屬內(nèi)部的情景。所觀察到的金屬內(nèi)部的情景。l習(xí)慣上把用肉眼或幾十倍放大鏡觀察到的組織習(xí)慣上把用肉眼或幾十倍放大鏡觀察到的組織稱低倍組織稱低倍組織或或宏觀組織宏觀組織。l放大放大100 2000倍的組織稱倍的組織稱高倍組織高倍組織或或顯微組織顯微組織。l在電子顯微鏡

3、下放大幾千在電子顯微鏡下放大幾千 幾十萬(wàn)倍的組織稱幾十萬(wàn)倍的組織稱精細(xì)組織精細(xì)組織或或電鏡組織電鏡組織。鋼錠的宏觀組織鋼錠的宏觀組織顯微組織顯微組織電鏡組織電鏡組織 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：材料中各原材料中各原子的具體組合狀態(tài)。子的具體組合狀態(tài)。一般通過(guò)一般通過(guò)X-射線衍射線衍射射或或透射電鏡透射電鏡研究。研究。Al的高分辨透射電鏡象的高分辨透射電鏡象純鐵晶體的純鐵晶體的X-射線衍射譜射線衍射譜 課程特點(diǎn)：課程特點(diǎn)：基本概念多，與實(shí)際聯(lián)系緊密，是一基本概念多，與實(shí)際聯(lián)系緊密，是一門應(yīng)用科學(xué)。門應(yīng)用科學(xué)。l成績(jī)?cè)u(píng)定方法：成績(jī)?cè)u(píng)定方法：平時(shí)考勤及課堂成績(jī)占平時(shí)考勤及課堂成績(jī)占5% 20% ，課程結(jié)束時(shí)的期末考

4、試成績(jī)占，課程結(jié)束時(shí)的期末考試成績(jī)占80% 95%。l答疑安排：答疑安排：待定待定(協(xié)商協(xié)商)l每節(jié)課均會(huì)點(diǎn)名，三分之一曠課，取消考試資每節(jié)課均會(huì)點(diǎn)名，三分之一曠課，取消考試資格！格！l一、材料和材料科學(xué)一、材料和材料科學(xué)l二、工程材料的分類二、工程材料的分類l三、工程材料的應(yīng)用和發(fā)展三、工程材料的應(yīng)用和發(fā)展l一、材料和材料科學(xué)一、材料和材料科學(xué)l1、材料、材料材料是指人類用以制造材料是指人類用以制造各種有用器件的物質(zhì)。各種有用器件的物質(zhì)。材料是人類生產(chǎn)和生活材料是人類生產(chǎn)和生活所必須的物質(zhì)基礎(chǔ)。所必須的物質(zhì)基礎(chǔ)。手手錘錘銼刀銼刀國(guó)產(chǎn)渦噴國(guó)產(chǎn)渦噴-7渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)石器石器鐵器鐵器

5、 象形尊象形尊( (西周西周) )l石器時(shí)代石器時(shí)代l青銅器時(shí)代青銅器時(shí)代l鐵器時(shí)代鐵器時(shí)代由于材料的重要性，由于材料的重要性，歷史學(xué)家根據(jù)人類所使用的材料來(lái)劃分時(shí)代。歷史學(xué)家根據(jù)人類所使用的材料來(lái)劃分時(shí)代。材料的發(fā)展水平和利用程度已成為人類文明進(jìn)步材料的發(fā)展水平和利用程度已成為人類文明進(jìn)步的標(biāo)志。的標(biāo)志。材料的發(fā)展與人類社會(huì)簡(jiǎn)圖材料的發(fā)展與人類社會(huì)簡(jiǎn)圖龍芯龍芯聯(lián)想計(jì)算機(jī)聯(lián)想計(jì)算機(jī)l沒(méi)有半導(dǎo)體材料的工業(yè)化生產(chǎn)，就不可能有目前沒(méi)有半導(dǎo)體材料的工業(yè)化生產(chǎn)，就不可能有目前的計(jì)算機(jī)技術(shù)。的計(jì)算機(jī)技術(shù)。沒(méi)有高溫高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)材料，就不可能有今天的航?jīng)]有高溫高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)材料，就不可能有今天的航空工業(yè)和宇航工

6、業(yè)。空工業(yè)和宇航工業(yè)。在航天飛機(jī)表面裝陶瓷防護(hù)瓦片在航天飛機(jī)表面裝陶瓷防護(hù)瓦片飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片波音客機(jī)波音客機(jī)二十世紀(jì)七十年代，人們把材料與能源和信息并列，二十世紀(jì)七十年代，人們把材料與能源和信息并列，稱作現(xiàn)代文明的三大支柱之一。稱作現(xiàn)代文明的三大支柱之一。l前蘇聯(lián)在前蘇聯(lián)在1957年把第一顆人造衛(wèi)星送入太空，令美國(guó)年把第一顆人造衛(wèi)星送入太空，令美國(guó)人震驚不已，認(rèn)識(shí)到在導(dǎo)彈火箭技術(shù)上落后了。因此人震驚不已，認(rèn)識(shí)到在導(dǎo)彈火箭技術(shù)上落后了。因此在其后的十年里，在其后的十年里，在十多所大學(xué)中陸續(xù)建立了材料科在十多所大學(xué)中陸續(xù)建立了材料科學(xué)研究中心，并把約學(xué)研究中心，并把約2/3大學(xué)的冶金

7、系或礦冶系改建成大學(xué)的冶金系或礦冶系改建成了冶金材料科學(xué)系或材料科學(xué)與工程系。了冶金材料科學(xué)系或材料科學(xué)與工程系。其涉及的材其涉及的材料由金屬擴(kuò)展到了陶瓷和高分子聚合物材料。可見，料由金屬擴(kuò)展到了陶瓷和高分子聚合物材料?？梢姡呒夹g(shù)需要先進(jìn)材料的支持。高技術(shù)需要先進(jìn)材料的支持。 中華民族在人類歷史上為材料的發(fā)展和應(yīng)用作出中華民族在人類歷史上為材料的發(fā)展和應(yīng)用作出過(guò)重大貢獻(xiàn)。過(guò)重大貢獻(xiàn)。l早在公元前早在公元前6000 5000年的新石器時(shí)代，年的新石器時(shí)代，中華民族的先人就能中華民族的先人就能用黏土燒制成陶器，用黏土燒制成陶器，到東漢時(shí)期又出現(xiàn)了到東漢時(shí)期又出現(xiàn)了瓷器，并流傳海外。瓷器，并流傳海

8、外。 4000年前的夏朝我們的祖先已經(jīng)能夠煉銅，到殷、商年前的夏朝我們的祖先已經(jīng)能夠煉銅，到殷、商時(shí)期，我國(guó)的青銅冶煉和鑄造技術(shù)已達(dá)到很高水平。時(shí)期，我國(guó)的青銅冶煉和鑄造技術(shù)已達(dá)到很高水平。司母戊鼎司母戊鼎河南安陽(yáng)晚商遺址出土河南安陽(yáng)晚商遺址出土青銅鑄造青銅鑄造高高133厘米厘米 重重875kg飾紋優(yōu)美飾紋優(yōu)美春秋晚期越國(guó)青銅兵器春秋晚期越國(guó)青銅兵器出土于湖北江陵楚墓出土于湖北江陵楚墓 長(zhǎng)長(zhǎng)55.7厘米厘米 劍鍔鋒芒犀利劍鍔鋒芒犀利鋒能割斷頭發(fā)鋒能割斷頭發(fā) 春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代的春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代的青銅劍，劍身及青銅劍，劍身及劍鋒由不同成分劍鋒由不同成分的青銅組成，是的青銅組成，是復(fù)合材料很好的復(fù)合材料很好

9、的例子例子梯度材料古已有之梯度材料古已有之這是古代劍刃截面圖這是古代劍刃截面圖l黃石銅礦遺址黃石銅礦遺址l春秋晚期春秋晚期l礦井深達(dá)礦井深達(dá)50m50ml煉銅爐渣多達(dá)煉銅爐渣多達(dá)4040萬(wàn)噸萬(wàn)噸l實(shí)屬罕見實(shí)屬罕見 我國(guó)從春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期便開始大量使用鐵器，明朝科學(xué)我國(guó)從春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期便開始大量使用鐵器，明朝科學(xué)家宋應(yīng)星在家宋應(yīng)星在天工開物天工開物一書中就記載了古代的滲碳一書中就記載了古代的滲碳熱處理等工藝。這說(shuō)明早在歐洲工業(yè)革命之前，我國(guó)熱處理等工藝。這說(shuō)明早在歐洲工業(yè)革命之前，我國(guó)在金屬材料及熱處在金屬材料及熱處理方面就已經(jīng)有了較高的成就。理方面就已經(jīng)有了較高的成就。生鐵炒熟鐵圖生鐵炒熟鐵圖宋應(yīng)星

10、宋應(yīng)星鞍鋼攀鋼夜景新中國(guó)成立后，先后建起了鞍山、攀枝花、寶鋼等大新中國(guó)成立后，先后建起了鞍山、攀枝花、寶鋼等大型鋼鐵基地。鋼產(chǎn)量由型鋼鐵基地。鋼產(chǎn)量由49年的年的15.8萬(wàn)噸上升到現(xiàn)在的萬(wàn)噸上升到現(xiàn)在的一億噸。一億噸。 中國(guó)第一顆人中國(guó)第一顆人造衛(wèi)星造衛(wèi)星長(zhǎng)征火箭大家族長(zhǎng)征火箭大家族中國(guó)第一顆原子彈爆炸中國(guó)第一顆原子彈爆炸中國(guó)第一顆氫彈爆炸中國(guó)第一顆氫彈爆炸原子彈、氫原子彈、氫彈的爆炸，彈的爆炸，衛(wèi)星、飛船衛(wèi)星、飛船的上天等都的上天等都說(shuō)明了我國(guó)說(shuō)明了我國(guó)在材料的開在材料的開發(fā)、研究及發(fā)、研究及應(yīng)用等方面應(yīng)用等方面有了飛躍的有了飛躍的發(fā)展。發(fā)展。 “神舟二號(hào)神舟二號(hào)”飛船運(yùn)往飛船運(yùn)往發(fā)射工位發(fā)

11、射工位 “神舟神舟”一號(hào)飛船一號(hào)飛船 “神舟神舟”一號(hào)一號(hào)發(fā)射成功發(fā)射成功“神舟神舟”二號(hào)發(fā)射成二號(hào)發(fā)射成功功“神舟神舟”三號(hào)三號(hào)發(fā)射成功發(fā)射成功“神舟神舟”四號(hào)四號(hào)發(fā)射成功發(fā)射成功“神舟神舟”三號(hào)飛船三號(hào)飛船 “神舟神舟”四號(hào)飛船四號(hào)飛船 楊利偉楊利偉升空返回全人類共同的家園飛天返回艙l18631863年，光學(xué)顯微鏡首次應(yīng)用年，光學(xué)顯微鏡首次應(yīng)用于金屬研究，誕生了金相學(xué)，使于金屬研究，誕生了金相學(xué)，使人們能夠?qū)⒉牧系暮暧^性能與微人們能夠?qū)⒉牧系暮暧^性能與微觀組織聯(lián)系起來(lái)。觀組織聯(lián)系起來(lái)?；诣T鐵的顯微組織灰鑄鐵的顯微組織光學(xué)顯微鏡光學(xué)顯微鏡Pb-Sn共晶組織共晶組織人類對(duì)材料的認(rèn)識(shí)是逐步深入的

12、。人類對(duì)材料的認(rèn)識(shí)是逐步深入的。Si表面的重構(gòu)圖象表面的重構(gòu)圖象X-射線衍射儀射線衍射儀1932年發(fā)明了電子年發(fā)明了電子顯微鏡，把人們帶顯微鏡，把人們帶到了微觀世界的更到了微觀世界的更深層次（深層次（10-7m）透射電子顯微鏡透射電子顯微鏡 掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡 光鏡下光鏡下電鏡下電鏡下l1934年位錯(cuò)理論的提年位錯(cuò)理論的提出，解決了晶體理論出，解決了晶體理論計(jì)算強(qiáng)度與實(shí)驗(yàn)測(cè)得計(jì)算強(qiáng)度與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的實(shí)際強(qiáng)度之間存在的實(shí)際強(qiáng)度之間存在的巨大差別的矛盾，的巨大差別的矛盾，對(duì)于人們認(rèn)識(shí)材料的對(duì)于人們認(rèn)識(shí)材料的力學(xué)性能及設(shè)計(jì)高強(qiáng)力學(xué)性能及設(shè)計(jì)高強(qiáng)度材料具有劃時(shí)代的度材料具有劃時(shí)代的意義。意義。

13、金屬鈦中的位錯(cuò)金屬鈦中的位錯(cuò)l主要研究?jī)?nèi)容：主要研究?jī)?nèi)容：l 研究材料的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系；研究材料的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系；l 研究材料的形成機(jī)理和制取方法；研究材料的形成機(jī)理和制取方法；l 研究材料物理性能的測(cè)試方法和技術(shù)；研究材料物理性能的測(cè)試方法和技術(shù)；l 分析材料的損壞機(jī)理；分析材料的損壞機(jī)理；l 研究材料的合理加工方法和最佳使用方案研究材料的合理加工方法和最佳使用方案l材料科學(xué)是以材料為材料科學(xué)是以材料為研究對(duì)象的一門科學(xué)。研究對(duì)象的一門科學(xué)。挑戰(zhàn)者號(hào)爆炸瞬間挑戰(zhàn)者號(hào)爆炸瞬間l工程材料是用于制造工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械零件并主工程材料是用于制造工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械零件并主要要求力學(xué)性能

14、的結(jié)構(gòu)材料。要要求力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)材料。l按組成與結(jié)合鍵分：按組成與結(jié)合鍵分： l 1、金屬材料、金屬材料l 2、高分子材料、高分子材料l 3、陶瓷材料、陶瓷材料l 4、復(fù)合材料、復(fù)合材料l以金屬鍵結(jié)合為主以金屬鍵結(jié)合為主 l良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性和金熱性、延展性和金屬光澤屬光澤 l用量最大、應(yīng)用最用量最大、應(yīng)用最廣泛廣泛黑色金屬黑色金屬有色金屬有色金屬輕金屬輕金屬, ,重金屬重金屬, ,貴金屬貴金屬, ,稀有金屬稀有金屬 鐵及鐵合金稱為黑色金屬，即鋼鐵材料，其世界鐵及鐵合金稱為黑色金屬，即鋼鐵材料，其世界年產(chǎn)量已達(dá)年產(chǎn)量已達(dá)10億噸，在機(jī)械產(chǎn)品中的用量已占整億噸，在機(jī)械產(chǎn)

15、品中的用量已占整個(gè)用材的個(gè)用材的60%以上。以上。帶材帶材異形材異形材板材板材管材管材陶瓷材料陶瓷材料l以共價(jià)鍵和離子鍵以共價(jià)鍵和離子鍵為主為主l熔點(diǎn)高、硬度高、熔點(diǎn)高、硬度高、耐腐蝕、脆性大耐腐蝕、脆性大 l分為傳統(tǒng)陶瓷、特分為傳統(tǒng)陶瓷、特種陶瓷種陶瓷傳統(tǒng)陶瓷傳統(tǒng)陶瓷又稱普通陶瓷，是以天然材料又稱普通陶瓷，是以天然材料( (如黏土、石如黏土、石英、長(zhǎng)石等英、長(zhǎng)石等) )為原料的陶瓷，主要用作建筑材料使用。為原料的陶瓷，主要用作建筑材料使用。特種陶瓷特種陶瓷又稱精細(xì)陶瓷，是以人工合成材料為原料的又稱精細(xì)陶瓷，是以人工合成材料為原料的陶瓷，常用作工程上的耐熱、耐蝕、耐磨零件。陶瓷，常用作工程上的

16、耐熱、耐蝕、耐磨零件。陶瓷制品陶瓷制品陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)l以分子鍵和共價(jià)鍵以分子鍵和共價(jià)鍵為主為主l塑性、耐蝕性、電塑性、耐蝕性、電絕緣性、減振性好，絕緣性、減振性好，密度小密度小 l包括塑料、橡膠及包括塑料、橡膠及合成纖維、膠粘劑合成纖維、膠粘劑分子鍵分子鍵共價(jià)鍵共價(jià)鍵高分子材料高分子材料在機(jī)械、電氣、紡織、汽車、飛機(jī)、輪在機(jī)械、電氣、紡織、汽車、飛機(jī)、輪船等制造工業(yè)和化學(xué)、交通運(yùn)輸、航空航天等工業(yè)船等制造工業(yè)和化學(xué)、交通運(yùn)輸、航空航天等工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。中被廣泛應(yīng)用。 烯丙酰氯烯丙酰氯- -苯乙烯苯乙烯l包括：包括：l金屬基復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料l陶瓷基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料l高分子復(fù)合

17、材料高分子復(fù)合材料 l是把兩種或兩種以上不同性質(zhì)或不同結(jié)構(gòu)的材料是把兩種或兩種以上不同性質(zhì)或不同結(jié)構(gòu)的材料以微觀或宏觀的形式組合在一起而形成的材料。以微觀或宏觀的形式組合在一起而形成的材料。玻璃纖維增強(qiáng)高分子復(fù)合材料玻璃纖維增強(qiáng)高分子復(fù)合材料航空發(fā)動(dòng)機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)l現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室溫度最高的材料就是通過(guò)粉末現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室溫度最高的材料就是通過(guò)粉末冶金法制備的氧化物粒子彌散強(qiáng)化的鎳基合金復(fù)合材冶金法制備的氧化物粒子彌散強(qiáng)化的鎳基合金復(fù)合材料。很多高級(jí)游艇、賽艇及體育器械等是由碳纖維復(fù)料。很多高級(jí)游艇、賽艇及體育器械等是由碳纖維復(fù)合材料制成的，它們具有重量輕，彈性好，強(qiáng)度高等合材料制成的，

18、它們具有重量輕，彈性好，強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)。 三、工程材料的應(yīng)用和發(fā)展三、工程材料的應(yīng)用和發(fā)展隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)材料的要隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)材料的要求越來(lái)越苛刻，結(jié)構(gòu)材料向高比強(qiáng)、高剛度、高韌性、求越來(lái)越苛刻，結(jié)構(gòu)材料向高比強(qiáng)、高剛度、高韌性、耐高溫、耐腐蝕、抗輻照和多功能的方向發(fā)展。耐高溫、耐腐蝕、抗輻照和多功能的方向發(fā)展。 國(guó)產(chǎn)東風(fēng)國(guó)產(chǎn)東風(fēng)4D-0088內(nèi)燃機(jī)車內(nèi)燃機(jī)車美國(guó)美國(guó)F-117隱身飛機(jī)隱身飛機(jī)新材料在不斷地涌現(xiàn)。新材料在不斷地涌現(xiàn)。機(jī)械工業(yè)是材料應(yīng)用的重要領(lǐng)域。機(jī)械工業(yè)是材料應(yīng)用的重要領(lǐng)域。l隨著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的要求越來(lái)越高。隨著機(jī)械

19、工業(yè)的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的要求越來(lái)越高。 l在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，會(huì)遇到越來(lái)越多的材料在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，會(huì)遇到越來(lái)越多的材料及材料加工方面的問(wèn)題。及材料加工方面的問(wèn)題。 鑄造一級(jí)渦輪盤鑄造一級(jí)渦輪盤零部件所受的各種負(fù)荷：零部件所受的各種負(fù)荷： 1、力學(xué)負(fù)荷、力學(xué)負(fù)荷 2、熱負(fù)荷、熱負(fù)荷 3、環(huán)境介質(zhì)的作用、環(huán)境介質(zhì)的作用神舟一號(hào)飛船使用性能：使用性能：材料在使用過(guò)程中所表現(xiàn)的性能。材料在使用過(guò)程中所表現(xiàn)的性能。 力學(xué)性能、物理性能力學(xué)性能、物理性能和和化學(xué)性能。化學(xué)性能。工藝性能：工藝性能：材料在加工過(guò)程中所表現(xiàn)的性能。材料在加工過(guò)程中所表現(xiàn)的性能。 鑄造、鍛壓、焊接、熱處理鑄造、鍛壓、焊接

20、、熱處理和和切削性能等切削性能等。l材料在外力的作用下將發(fā)生形狀和尺寸變化，稱材料在外力的作用下將發(fā)生形狀和尺寸變化，稱為為變形變形。l外力去處后能夠恢復(fù)的變形稱為外力去處后能夠恢復(fù)的變形稱為彈性變形彈性變形。l外力去處后不能恢復(fù)的變形稱為外力去處后不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形塑性變形。 五萬(wàn)噸水壓機(jī)五萬(wàn)噸水壓機(jī)低碳鋼的應(yīng)力低碳鋼的應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線拉伸試樣拉伸試樣拉伸試驗(yàn)機(jī)拉伸試驗(yàn)機(jī)應(yīng)力應(yīng)力 = P/F0應(yīng)變應(yīng)變 = (l-l0)/l0l彈性：彈性：指標(biāo)為彈性極限指標(biāo)為彈性極限 e e，即即材料承受最大彈性變形時(shí)材料承受最大彈性變形時(shí)的應(yīng)力。的應(yīng)力。l剛度：剛度：材料受力時(shí)抵抗彈性材料

21、受力時(shí)抵抗彈性變形的能力。變形的能力。指標(biāo)為彈性模指標(biāo)為彈性模量量E E。 ）（MPatgE e彈性模量的大小主要取決于材料的本性，除隨溫度升彈性模量的大小主要取決于材料的本性，除隨溫度升高而逐漸降低外，其他強(qiáng)化材料的手段如熱處理、冷高而逐漸降低外，其他強(qiáng)化材料的手段如熱處理、冷熱加工、合金化等對(duì)彈性模量的影響很小。熱加工、合金化等對(duì)彈性模量的影響很小。只有只有通過(guò)通過(guò)增加橫截面積或改變截面形狀來(lái)提高零件的剛度。增加橫截面積或改變截面形狀來(lái)提高零件的剛度。 l強(qiáng)度：強(qiáng)度：材料在外力作用下材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力。抵抗變形和破壞的能力。 屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度 s：材料發(fā)生微量材料發(fā)生微量

22、塑性變形時(shí)的應(yīng)力值。塑性變形時(shí)的應(yīng)力值。 條件屈服強(qiáng)度條件屈服強(qiáng)度 0.2：殘余變殘余變形量為形量為0.2%時(shí)的應(yīng)力值。時(shí)的應(yīng)力值。 抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度 b：材料斷裂前所材料斷裂前所承受的最大應(yīng)力值。承受的最大應(yīng)力值。s0.2 伸長(zhǎng)率：伸長(zhǎng)率：%100001 lll %100010 FFF 斷面收縮率：斷面收縮率：斷裂后拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象l說(shuō)明：說(shuō)明：l 用面縮率表示塑性比伸長(zhǎng)率更接近真用面縮率表示塑性比伸長(zhǎng)率更接近真實(shí)變形。實(shí)變形。l 直徑直徑d0 相同時(shí)，相同時(shí)，l0 ， 。只有當(dāng)。只有當(dāng)l0/d0 為常數(shù)時(shí)，塑性值才有可比性。為常數(shù)時(shí)，塑性值才有可比性。l當(dāng)當(dāng)l0=10d

23、0 時(shí)，伸長(zhǎng)率用時(shí)，伸長(zhǎng)率用 表示；表示；l當(dāng)當(dāng)l0=5d0 時(shí)，伸長(zhǎng)率用時(shí)，伸長(zhǎng)率用 5 表示。顯然表示。顯然 5 l 時(shí)，無(wú)頸縮，為脆性材料表征時(shí)，無(wú)頸縮，為脆性材料表征 時(shí)，有頸縮，為塑性材料表征時(shí)，有頸縮，為塑性材料表征l是指材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。是指材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。l指標(biāo)為沖擊韌性值指標(biāo)為沖擊韌性值ak(通過(guò)沖擊實(shí)驗(yàn)測(cè)得通過(guò)沖擊實(shí)驗(yàn)測(cè)得)。l材料的沖擊韌性隨溫材料的沖擊韌性隨溫度下降而下降。度下降而下降。在某在某一溫度范圍內(nèi)沖擊韌一溫度范圍內(nèi)沖擊韌性值急劇下降的現(xiàn)象性值急劇下降的現(xiàn)象稱稱韌脆轉(zhuǎn)變韌脆轉(zhuǎn)變。發(fā)生韌發(fā)生韌脆轉(zhuǎn)變的溫度范圍稱脆轉(zhuǎn)變的溫度范圍

24、稱韌脆轉(zhuǎn)變韌脆轉(zhuǎn)變溫度溫度。材料材料的使用溫度應(yīng)高于韌的使用溫度應(yīng)高于韌脆轉(zhuǎn)變溫度。脆轉(zhuǎn)變溫度。韌體心立方金屬具有韌脆轉(zhuǎn)體心立方金屬具有韌脆轉(zhuǎn)變溫度，而大多數(shù)面心立變溫度，而大多數(shù)面心立方金屬?zèng)]有。方金屬?zèng)]有。TITANIC建造中的建造中的Titanic 號(hào)號(hào)TITANIC的沉沒(méi)的沉沒(méi)與船體材料的質(zhì)量與船體材料的質(zhì)量直接有關(guān)直接有關(guān)Titanic 號(hào)鋼板號(hào)鋼板（左圖）（左圖）和和近代船用鋼板近代船用鋼板（右圖）（右圖）的沖擊試驗(yàn)結(jié)果的沖擊試驗(yàn)結(jié)果Titanic近代船用鋼板近代船用鋼板l材料在低于材料在低于 s的重復(fù)交變應(yīng)力作用下發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。的重復(fù)交變應(yīng)力作用下發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。l材料在規(guī)定次

25、數(shù)應(yīng)力循環(huán)后仍不發(fā)生斷裂時(shí)的最大應(yīng)材料在規(guī)定次數(shù)應(yīng)力循環(huán)后仍不發(fā)生斷裂時(shí)的最大應(yīng)力稱為力稱為疲勞極限疲勞極限。用。用 -1表示。表示。l鋼鐵材料規(guī)定次數(shù)為鋼鐵材料規(guī)定次數(shù)為107，有色金屬合金為，有色金屬合金為108。疲勞應(yīng)力示意圖疲勞應(yīng)力示意圖疲勞曲線示意圖疲勞曲線示意圖通過(guò)通過(guò)改善材料的形狀結(jié)構(gòu)改善材料的形狀結(jié)構(gòu)，減少表面缺陷減少表面缺陷，提高表面提高表面光潔度光潔度，進(jìn)行表面強(qiáng)化進(jìn)行表面強(qiáng)化等方法可提高材料疲勞抗力。等方法可提高材料疲勞抗力。軸的疲勞斷口軸的疲勞斷口疲勞輝紋（掃描電鏡照片）疲勞輝紋（掃描電鏡照片）五、硬度五、硬度l材料抵抗表面局部塑性變形的能力。材料抵抗表面局部塑性變形的

26、能力。l布氏硬度布氏硬度HBHB)(2102. 022dDDDPHB 布氏硬度計(jì)布氏硬度計(jì)l壓頭為鋼球時(shí)壓頭為鋼球時(shí)，布氏硬度用符號(hào)，布氏硬度用符號(hào)HBS表示，適用于表示，適用于布氏硬度值在布氏硬度值在450以下的材料。以下的材料。l壓頭為硬質(zhì)合金球時(shí)壓頭為硬質(zhì)合金球時(shí)，用符號(hào)，用符號(hào)HBW表示，適用于布表示，適用于布氏硬度在氏硬度在650以下的材料。以下的材料。l符號(hào)符號(hào)HBS或或HBW之前的數(shù)字表示之前的數(shù)字表示硬度值硬度值, 符號(hào)后面的數(shù)字按順序分符號(hào)后面的數(shù)字按順序分別表示球體直徑別表示球體直徑、載荷及載荷保載荷及載荷保持時(shí)間。持時(shí)間。如如 120HBS10/1000/30 表表 示直

27、徑為示直徑為10mm的鋼球在的鋼球在1000kgf（9.807kN）載荷）載荷作用下保持作用下保持30s測(cè)得的布氏硬度值為測(cè)得的布氏硬度值為120。布氏硬度壓痕布氏硬度壓痕l布氏硬度的優(yōu)點(diǎn)：布氏硬度的優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量誤差小，數(shù)據(jù)穩(wěn)定。測(cè)量誤差小，數(shù)據(jù)穩(wěn)定。l缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：壓痕大，不能用于太薄件、成品件及比壓頭壓痕大，不能用于太薄件、成品件及比壓頭還硬的材料。還硬的材料。l適于測(cè)量適于測(cè)量退火、正火、調(diào)質(zhì)鋼退火、正火、調(diào)質(zhì)鋼, 鑄鐵及有色金屬的硬度。鑄鐵及有色金屬的硬度。l材料的材料的 b與與HB之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系：之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系： 對(duì)于低碳鋼對(duì)于低碳鋼: b(MPa)3.6HB 對(duì)于高碳鋼：對(duì)于高碳鋼： b(MPa)3.4HB 對(duì)于鑄鐵：對(duì)于鑄鐵： b(MPa)1HB或或 b(MPa) 0.6(HB-40)HB b(MPa)鋼黃銅球墨鑄鐵洛氏硬度洛氏硬度h1-h0洛氏硬度測(cè)試示意圖洛氏硬度測(cè)試示意圖洛氏硬度計(jì)洛氏硬度計(jì)l洛氏硬度用符號(hào)洛氏硬度用符號(hào)HR表示，表示，HR=k-(h1-h0)/0.002l