金属工艺学第篇第章金属材料的主要性能

参考文献
1．鞠鲁粤 主编，工程材料与成形技术基础，高等教
育出版社， 2004.6 2．吕广庶、张远明主编，工程材料及成形技术基础，
高等教育出版社， 2001.9 3．严绍华主编，材料成形技术基础，清华大学出版
社，2001.8 4．施江澜 主编， 材料成形技术基础，机械工程出版
社，2001.8
如何学好本课程？
▪ 力学性能指标，是选择、使用金属材料的 重要依据。
一、强度与塑性
▪ 强度:材料抵抗由外力载荷所引起的应变或 断裂的能力。
▪ 塑性:材料在外力作用下产生不可逆永久变 形而不破坏的能力。
▪ 拉伸试验
标准试件
低碳钢拉伸曲线
F——Δl：载荷伸长量拉伸曲线 σ——ε：应力应变曲线
铸铁拉伸曲线
σ= F/Ao ε= △L / L0
公元前6000年：人类发明金属冶炼[1] 公元前4000年：古埃及人掌握炼铜技术[1] 公元前2500年：中国人开始使用铁 公元18世纪末：瓦特(JamesWatt,1736～1819，英国)
发明了蒸汽机以后，大量使用铁轨 和铸铁管 ，铸铁的冶炼才走上工业 化生产的道路。
从此，金属材料在材料工业中就占有了统治性的主导地位。
我国是世界上最早发现和使用金属的国家之一
商朝的青铜器 春秋战国的铁器 人工合成材料
2. 工程材料的分类
按属性分类：
金属材料 陶瓷材料 高分子材料 复合材料
金属 Metal
陶瓷 Ceramic
高分子 Polymer
复合材料 Composites
2. 工程材料的分类
按功能：
结构材料 功能材料 生物材料 智能材料 信息材料
即使天上掉馅饼， 也只有早起的人才能得到
是否想学好本课程？
▪ 为了应付考试？
记录老师讲课重点（经常提到）
▪ 为了工作需要？
认真读懂教材和参考书
▪ 为了扩大知识面？ 广泛涉及课外书籍、勤于思考
约
定
❖不旷课
❖字迹工整、按时独立完成作业 ❖课堂内不吃东西 ❖关闭通信等能够发出声音的工具
❖......
第一篇 金属材料导论
1. 材料工业的重要程度
材料作为能制造有用物品的物质， 与能源和信息共同构成了人类社 会赖以生存与发展的基本资源， 故材料、能源和信息并列为现代 科学和现代文明的三大支柱，而 在这三者之间，材料又是最重要 的基础。
1. 材料工业的重要程度
➢ 历史学家把人类社会的发展按其使用的材料
类型划分为石器时代、青铜时代、铁器时代， 而今正处于人工合成材料的新时代。
用于刀具、磨具、轧辊、轴承等领域。
5. 高温合金与难熔合金—超过1300℃有很高强度，用于飞机发
动机等。
6. 金属材料的研究现状
6. 金属基复合材料—高比强度、高比弹性模量，用于航空航天等
领域。
7. 共晶合金定向凝固材料—超高温下呈现更高强度，用于制造
涡轮叶片等。
8. 金属非晶及微晶材料—通过快速冷凝而得到，如金属玻璃、
按材料维度：
三维块体材料 二维薄膜材料 一维纤维材料 零维纳米材料
材料类别不同，则性能不同、用途不同、成型 的技术也不同。
3. 什么是金属材料
金属材料——以金属元素为主要成分、 原子通过金属键结合而成的一 类固体材料。Fra bibliotek金属材料
铁合金：钢、铸铁 非铁合金：铜、铝、钛、镁及其合金
4. 金属材料的发展历史
4. 金属材料的发展历史
1820年：（英）法拉第开始研究合金钢 1839年：巴比特研制出轴承合金 1856年：（德）贝斯麦在转炉中将生铁精炼成钢 1906年：泰勒和霍特研制出高速钢 1912年：（美）海恩兹发明钨铬钴硬质合金 1923年：克虏伯公司发明钨钴硬质合金 1940年：（日）北圆一郎等发明特超硬铝 1948年：（美）米尔斯研制出球墨铸铁 1959年：福特公司研制出TiC金属陶瓷切削刀具（TiC-Ni-Mo合金） 1970年：美国和瑞典研制出粉末高速钢
▪ 金属工艺学中涉及到的知识点在机械制造工程 中的地位。
课程的性质、任务和要求
性质：
➢ 研究常用工程材料及其成形方法的综合性课程 ➢ 体现理论教学与实践环节密切结合的技术基础课程
任务和要求：
➢了解产品的制造过程 ➢掌握常用工程材料的种类与性能，能初步选用 ➢掌握材料成形的基本原理和工艺特点，能初步运用
第一章 金属材料的主要性能
▪ 教学重点：金属材料的力学性能（表达方式、
测定方法、单位量纲、物理意义）
▪ 教学难点：拉伸曲线（F-Δl或б-ε曲线）特 点；硬度实验过程
第一节 金属材料的力学性能
▪ 力学性能是指金属材料在受外力作用时所 反映出来的固有性能。
▪ 金属材料的力学性能主要有：强度、塑性、 硬度、冲击韧度和疲劳强度等。
当前，金属材料的研究领域包括：
1. 高纯材料—优异的软磁性、良好的耐腐蚀性、高残余电阻率，用
于高真空容器、核反应堆等。
2. 高强度材料—可减轻重量，用于航空航天、深海潜艇、原子能
等领域。
3. 超易切削钢—提高刀具寿命30倍，降低成本、节约能源。
4. 硬质合金与金属陶瓷—高硬度、高耐磨性、耐高温、抗氧化，
金属微晶材料。前者具有超耐腐蚀性、高磁导率、低热胀系数等，用于变 压器铁心；后者具有高强度、高韧性、高抗疲劳断裂性等。
9. 金属间化合物—原子按照金属健与部分共价键结合，高温强度
高、抗氧化性好、弹性模量高、密度低，应用于多领域。
10. 纳米金属材料—颗粒径＜100nm的金属材料，具有超导性。用
于电子工业、原子能工业、航空航天工业、化学工业等。
5. 金属材料的优越性
自20世纪50年代以后，高分子材料、先进陶瓷材料、复 合材料迅速发展，开始出现一些金属材料的“代用品”。那 么钢铁材料是否已经进入“夕阳”工业了哪？？
否。 金属材料具有其他材料不能完全取代的独 特性质和使用性能。
高模量
高韧性
高磁性
金属材料
高 导电 性
6. 金属材料的研究现状
分别以σ和ε 为纵坐标和横坐 标，绘出应力-应 变曲线。应力-应 变曲线的形状与 拉伸曲线完全相 似，只是坐标与 数值不同。
同学们好
金属工艺学
上册（第四版）
邓文英主编
高等教育出版社
绪
论
▪ 什么叫金属工艺学？
是一门研究有关制造金属零件工艺方法 的综合性技术基础课。
▪ 它主要研究：
（1）各种工艺方法本身的规律性及其在机械制 造中的应用和相互联系；
（2） 金属机件的加工工艺过程和结构工艺性；
（3）常用金属材料性能对加工工艺的影响等。