1 绪论 第一章 机械工程材料的分类和性能

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机械工程材料-绪论-第一章

机械工程材料-绪论-第一章
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二、过量变形失效
1 过量弹性变形及抗力指标
2 (1)零构件发生过量弹性变形失效: 3 Dl[Dl] (拉压或者弯曲条件下) 4 或者 q [q] (扭转条件下) 5 (2)过量弹性变形的原因:零构件的刚度不够 6 (3)抗力指标:弹性模量E或者切变模量G
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2 过量塑性变形及抗力指标
3 (1)发生条件:塑性变形量超过允许变形量 4 (2)原因:偶而过载或者零构件本身抵抗塑
,符号为s
T
.
(2)给定温度下,在规定时间内使试样产生一
定蠕变总变形量d的应力值,符号为:s
T d
/
t
2 持久强度:材料在高温长期载荷作用下抵抗断裂的 能力。
3 表示方法:用给定温度和规定时间内试样发生 断裂时的应力表示,sTt t---时间;T----温度;
三、高温下零件的失效和防止
加工性能(切削、锻造等) 铸造性能(适合铸造与否) 焊接性能(容易焊接与否) 热处理性能(可热处理强化)
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三、 学习《机械工程材料》的目的
(1) 获得常用的金属材料、非金属材料的基本理论知 识,了解各种机械工程材料的基本特性和应用范围;
(2)在了解材料性能和设计之间关系的基础上,可根 据零件的工作条件和失效形式,正确设计和合理选材;
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第五节 零件的腐蚀失效
问题 1 什么是腐蚀?可分为几类? 2 高温氧化腐蚀常发生在那些零件中?耐热
钢为什么具有抗高温氧化能力? 3 发生电化学腐蚀的条件是什么? 4 改善零件腐蚀抗力的主要措施是什么
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一、腐蚀的定义和分类
1 腐蚀:材料表面和周围介质发生化学反 应或者电化学反应所引起的表面损伤现 象。
5 (2)过程:类似于疲劳断裂,是裂纹萌生和扩展过程。

第1章 工程材料的分类与键合方式

第1章 工程材料的分类与键合方式
1.3.1 金属键
周期表中I、Ⅱ、Ⅲ族元素的原子很容易丢失其价电子而 成为正离子。
被丢失的价电子为全体原子所公有,这些公有化的电子叫 做自由电子,它们在正离子之间自由运动,形成所谓电 子气。
正离子和电子气之间产生强烈的 静电吸引力,使全部离子结合起 来。这种结合力就叫做金属键。
1.1 工程材料的分类 1.2 材料的键合方式
绪论
1.3 材料的键合方式
C
• 工程材料通常是固态材料,
60
是由各种原子通过原子、离
子或分子结合的特定组合而成的。
• 原子、离子或分子之间的结合力称为结合键。
• 根据结合力的强弱,可以把结合键分为强键(离子键、 共价键及金属键)和弱键(分子键)两类。
1.1 工程材料的分类 1.2 材料的键合方式
绪论
绪论
学习要点:
1.1 材料的定义 1.2 材料的分类 1.3 材料的键合方式
绪论
1.1 材料的定义
材料:是指经过某种加工,具有一定结构、 成分和性能,并可应用于一定用途的物质。 一般把来自采掘工业和农业的劳动对象称为 “原料”,把经过工业加工的原料成为“材 料”。
绪论
1.2 材料的分类
1.2.1 金属材料 金属材料是以金属键结合为主的材 料,具有良好的导电性、导热性、延 展性和金属光泽。
绪论
金属由金属键结合,具有度系数,即随温度升高电阻增大。 ③金属不透明并呈现特有的金属光泽。 ④金属具有良好的塑性变形能力,金属材料的强韧性好。
1.1 工程材料的分类 1.2 材料的键合方式
绪论
1.3.2 离子键
当元素周期表中相隔较远的正电性元素原子和负电性元素 原子相接近时,正电性原子失去外层电子变为正离子,负 电性原子获得电子变为负离子。正负离子通过静电引力互 相吸引,当离子间的引力与斥力相等时就形成稳定的离子 键。

《机械原理》课件第1章绪论说课材料

《机械原理》课件第1章绪论说课材料
机构分析与综合
常用机构的研究 已经非常深入 自动控制机构、机器人机构、仿生机构、机电光液 综合机构等进展也非常大 计算机的应用:计算机辅助设计、优化设计、大 型通用或专用的软件等
机械原理课程的性质与任务
是研究机械性能分析与设计的基本理论与 方法的专业基础课程之一。
机械原理的教学内容(归纳起来三大点)
动力机器
发电机等是能量变换的装置,即可将某种 形式的能量变换成机械能,或者把机械能 变换成其他形式的能量。例如:内燃机、 压气机、涡轮机、电动机等。
机器
工作机器 是完成有用的机械功或者是搬运物品。
例如:轧钢机、织布机、缝纫机、汽
车、飞机和金属切削加工机床等。
信息机器 是用来获得和变换信息的。例如:机 械式积分仪、计帐机、打字机和绘图 仪。
§1-3 如何进行本课程的学习
教学环节:
理论教学 课程设计
学习方法:
1. 在学习知识的同时,注重能力的培养。 2. 在重视逻辑思维的同时,加强形象思维能力的培养。 3. 注意先修课程的应用。 4. 理论联系实际,能够做到举一反三。
§1-4 机械原理学科的发展现状及趋势
机械工业发展方向:
高速、高精度、重载、高效率、低噪声 先进制造技术的应用、激光制造 自动生产线机器与其它来自置的主要区别是:机器一定要作机械运
动,并 通过运动来实现能量物料和信息的变换
机构(mechanism) 用来传递运动和力或改变运动形
式的构件系统
机构和机器的区别
• 机构只是一个构件系统,而机器除构件系 统外,还包含电气、液压等其它系统
• 机构只用来传递运动和力,而机器除传递 运动和力外,还具有变换或传递能量、物 料和信息的功能
1、研究机构的组成及具有确定运动的条件。

机械工程概论复习提纲

机械工程概论复习提纲

机械⼯程概论复习提纲第⼀章绪论(⼀)⼀.机械的基本概况1、机构:由两个以上的构件通过活动连接以实现规定运动的组合体,其各组成部分之间具有⼀定的相对运动⽤来传递、转换运动和动⼒,或实现某种特定的运动2、机器:由⼀个或⼀个以上的机构组成,具有确定机械运动并完成⼀定有⽤⼯作过程的装置3、机械:机构和机器的总称4、机构和机器之间的区别与联系5、机构:传递、转换运动与动⼒实现某种特定的运动6、机器:具有确定机械运动、转换机械能、完成⼀定有⽤⼯作过程7、零件:组成机械不可拆的基本单元;专⽤零件8、构件:在机构中组成机构彼此间具有⼀定相对运动关系的基本单元9、部件:机械的⼀部分,为可以完成同⼀功能⽽在结构上连接在⼀起、能协同⼯作的零件的组合体10、机械、机器、机构、构件、零件之间的关系11、机械的特征及种类12、制造业和机械⼯业⼆.机械⼯程的涵义机械⼯程的⼯作内容(按⼯作性质划分)1、建⽴和发展能直接应⽤于机械⼯程的⼯程理论基础2、研究、设计和发展新的机械产品3、机械产品的⽣产4、机械制造企业的经营和管理5、机械产品的应⽤6、环境污染和⾃然资源过度耗费问题及其处理措施三.机械⼯程发展1、社会发展与机械⼯程第⼀次⾰命:⼤约200万年前,学会了⽤⽊棍和⽯块等天然⼯具,并锻炼了⼤脑和⼿指第⼆次⾰命:⼤约50万年前,学会了制造和使⽤简单的⽊制和⽯制⼯具,继⽽发现了⽕第三次⾰命:⼤约15000年前,制作和使⽤简单机械,开始了农耕与畜牧第四次⾰命: 1750年到1850年之间,⽡特第⼀台蒸汽机第五次⾰命:计算机的发明导致了⼀场现代⼯业⾰命。

智能机械开始应⽤,计算机正在改变⼈类的传统⽣活⽅式和⼯作⽅式2、机械⼯程发展史a.古代机械史(ancient history of machinery,~1750年) 机械始于⼯具b.近代机械⼯程史(modern history of mechanical engineering)⽤⽣产能⼒⼤和产品质量⾼的⼤机器取代⼿⼯⼯具和简陋机械。

机械基础知识点

机械基础知识点

机械基础知识点第⼀章绪论第⼀节课程的特点1. 综合性本课结合了⼯程⼒学,机械⼯程材料,常⽤机构,⽀撑零部件,机械传动,液压传动,⽓压传动的相关知识。

2.基础性⽆论从事机械制造,还是使⽤研究机械,都要运⽤这些基本知识。

3.⼀体性本门课程理论与实践紧密融合,学做⼀体。

第⼆节机械的组成“机械基础”主要研究对象是机械,我们的⾐⾷住⾏都离不开机械。

机械始于⽯器时代,指南车,地动仪是我们的祖先发明的机械。

1840年英国⼯业⾰命开启了机械飞速发展的时代,从蒸汽机,发电机,内燃机,计算机到现在的柔性制造单元和智能机器⼈等。

⼈类凭借智慧,使机械在种类,材料,⼯艺,性能等⽅⾯不断丰富完善。

1.机械是机器和机构的统称2.机器与机构的特征●机器特征:(1)是⼈为的实体组合。

(2)各部分(实体)之间具有确定的相对运动。

(3)能够转换或传递能量,代替或减轻⼈类的劳动。

●机构特征:具有确定相对运动的构件的组合。

具有独⽴运动的基本单元●机构不具备机器的第三个特征,是机器的主要组成部分,⼀部机器可以有多个机构,也可以只含有⼀个机构3.机器由哪⼏部分组成●动⼒部分传动部分⼯作部分操作或控制部分辅助部分(润滑,照明等)●机械分类情况动⼒机械(变换能量):电动机,内燃机等加⼯机械(变换物料):⾦属切削机床,压⼒机等运输机械(变换位置):汽车,缆车等信息机械(变换信息):传真机,数码相机等4.对机械要求:功能要求节能环保安全防护等5.零件●通⽤零件指各种机械中经常⽤到的零件●专⽤零件指在某些机械中才⽤到的零件第三节摩擦与损失●摩擦和磨损是⾃然界和社会⽣活中普遍存在的现象●30%-50%的能量消耗在各种形式摩擦中●80%的机器因为零件磨损⽽失效●摩擦,指两物体接触表⾯阻碍它们相对运动的机械阻⼒1.摩擦类型:1.固体摩擦⼲摩擦,边界摩擦除利⽤外尽量避免2.液(⽓)摩擦理论上不产⽣磨损,理想摩擦状态3.混合摩擦两者之间2.磨损运动副之间的摩擦将导致机件表⾯材料逐渐损耗形成磨损⼀个机械的磨损过程⼤概分为三个阶段磨合阶段是有益磨损,如减速器根据磨损机理分类,磨损主要有粘着磨损,磨料磨损,疲劳磨损,腐蚀磨损等第⼀章机械⼯程材料第⼀节⾦属材料性能1.使⽤性能定义:⾦属材料在使⽤过程中所表现出来的特性物理特性:密度,熔点,导电性,导热性,热膨胀性,磁性化学特性:耐蚀性,抗氧化性,化学稳定性⼒学特性:强度,塑性,硬度,韧性,疲劳强度2.⼯艺性能定义:⾦属在加⼯制造过程中所表现出来的特性铸造特性:⾦属材料铸造成型的能⼒锻造特性:⾦属在锻压成型过程中所表现出的能⼒切削加⼯性能:⾦属被切割难易程度焊接性:在⼀定焊接条件下⾦属材料获得优良焊接接头的能⼒第⼆节⾦属材料--⾮合⾦钢●⾦属材料分类:●钢铁材料:⾮合⾦钢合⾦钢铸铁●⾮铁⾦属:除钢铁材料以外其他⾦属(有⾊⾦属,硬质合⾦)●炼铁过程:原料:铁矿⽯或废铁原料在⾼炉中经过⼀系列反应还原出铁铸造⽣铁,含碳2.11%以上炼钢⽣铁,在炼钢炉中进⼀步氧化碳,得到⾮合⾦钢在炼钢过程中加⼊某些合⾦元素,得到合⾦钢⾮合⾦钢:⼀种铁碳合⾦(碳通常⼩于1.5%)分类1:低碳钢<=0.25%中碳钢=0.25%~0.60%⾼碳钢>=0.6%B.⾮合⾦钢中含有少量硅,锰,硫,磷等C.硅,锰是脱氧剂主要成分,能提⾼钢的强度和硬度(有益元素)D.磷,硫是原料中附带的,硫--热脆性,磷--冷脆性,有害元素按磷硫分:普通质量⾮合⾦钢S≤0.035% P≤0.035%优质⾮合⾦钢SP≤0.030%特殊质量⾮合⾦钢S≤0.020% P≤0.025%按⽤途分:碳素结构钢;例如铁钉,属于低碳钢,冶炼容易,⼯艺性好,价格低廉,且在⼒学性能上也能满⾜⼀般的⼯程结构及普通机械零件的要求,Q195 Q215 Q235:塑性和焊接性较好,但强度不⾼,可⽤于桥梁,⾼压线塔,房屋框架等⼯程结构,铆钉,螺栓螺母垫⽚,轴套等Q255 Q275:强度相对较⾼,可以⽤来制造链轮,拉杆,安全销等优质碳素结构钢例如,60代表C含量0.6%08F:强度硬度很低,塑性韧性很⾼,具有很好冷变形能⼒,常⽤于制造薄板,铁丝,冲压件等20:起重钩,指甲钳等受⼒不⼤,韧性较⾼的零件45:综合⼒学性能好,常⽤于制造齿轮,轴等重要运动零件60:弹簧,板簧等弹性零件80:强度较⾼,常⽤来制造受巨⼤拉⼒的钢丝绳碳素⼯具钢:⾼硬度,⾼耐磨性(0.7%以上⾼碳钢)(优质⾮合⾦钢)⽤T+数字表⽰ T代表碳数字代表含碳千分数,后加A表⽰有害元素更低、T7 T8:碳质量分数相对较低,仍具有⼀定塑性,且有良好硬度,常⽤于制造斧头,锤⼦,凿⼦,定位冲⼦等切削能⼒要求不⾼的⼯具T9 T10;⽤于制造钢锯锯条,⼿攻螺纹⽤的丝锥和板⽛等低速耐磨⼯具T12 T12A:硬度,耐磨性较⾼,制造普通⼑具,⼀般性量具,模具。

工程材料 第1章-金属材料的力学性能解读

工程材料 第1章-金属材料的力学性能解读

F0 F1 100% 断面收缩率: F0
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
断裂后
第二节 硬度
材料抵抗其他更硬物质压入其表 面的能力,是表面局部变形的能力。 1、布氏硬度HB
HB 0.102 2P
D( D D 2 d 2 )
布 氏 硬 度 计
压头为钢球时,布氏硬度用符号 HBS表示,适用于布 氏硬度值在450以下的材料。 压头为硬质合金球时,用符号HBW表示,适用于布氏 硬度在650以下的材料。
体心立方金属具有韧脆转
变温度,而大多数面心立 方金属没有。
韧脆转变温度。
建造中的Titanic 号
TITANIC
TITANIC的沉没
与船体材料的质量
直接有关
Titanic 号钢板(左图)和近代船用钢板 (右图)的冲击试验结果
Titanic
近代船用钢板
第四节 疲劳强度
疲劳:材料在低于s的重复交变应力作用下发生断裂 的现象。
式中,σ—应力,单位MPa ;
F—外力,单位N; S—横截面积,单位mm2。
材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化,称为 变形。 外力去除后能够恢复的变形称为弹性变形。 外力去除后不能恢复的变形称为塑性变形。
五万吨水压机
第一节 强度和塑性
强度:材料在外力作用下抵
抗变形和破坏的能力。 屈服强度s:材料发生微 量塑性变形时的应力值。 单位是Mpa。
显微维氏硬度计 小 负 荷 维 氏 硬 度 计
第三节 冲击韧性
是指材料抵抗冲击载荷作 用而不破坏的能力。

指标为冲击
韧性值Ak(通
过冲击实验
测得)。
韧脆转变温度
材料的冲击韧性随温度 下降而下降。在某一温 度范围内冲击韧性值急 剧下降的现象称韧脆转 变。发生韧脆转变的温

第一章 绪论

第一章  绪论
第一章 绪论
主要内容: 机器的作用,组成机器的基本要素,零 件的概括分类;零件与机器的关系;本课程的内容、 性质与任务。 基本要求: 明确机械设计在现代化建设中的重要作 用;明白零件设计在机械设计中的地位;了解课程的 内容、性质与特点、与先修课程和后续课程的关系。 重 点: 组成机器的基本要素和机械零件的分 类,零件与机器的关系;本课程的内容、性质与任务。
第一章 绪论
八、参考资料
《机械设计》 孔志礼、马星国主编 科学出版社
《机械设计习题与解析》 修世超、李庆林主编 科学出版社 《机械设计》 邱宣怀主编 高等教育出版社 高等教育出版社
《机械设计课程设计手册》 吴宗泽主编
第一章 绪论
三、本课程的任务
1)培养学生掌握通用零件的设计原理、方法 和机械设计的一般规律; 2)树立正确的设计思想,了解国家当前的有 关技术经济政策; 3)具有使用标准、规范、手册、图册及查阅 资料的能力; 4)掌握典型零件的实验方法,获得实验技能 的基本训练; 5)了解机械设计的新发展。培养创新能力。
情 报 学
工 程 力 学
数学
机 构 学

方 辩 体 法 证 力 论 法 学
化学
电 磁 学
热 力 学
基 础 工 程 学
物理学
泉水
基 础 科 学
第一章 绪论
第二节 机器的基本组成要素
一、机器的基本组成要素
静联结 动联结 与动力 源组合
零件
构件
机构
机器
机器的基本组成要素就是机械零件 。
第一章 绪论
任何机械设计都是由若干个零件组成,机器的 性能好坏就取决于它的主要零件和关键零 件的性能好坏。要想设计出好 的机器,必须首先设计好它的 零件。因此,机械零件的设计 是机械设计的基础,是机械设 计的重要组成部分。

机械设计整理绪论与第一章

机械设计整理绪论与第一章

绪论构件:独立影响机构功能并能独立运动的单元体 (实物、刚体、运动的整体) 零件:加工的制造单元体 通用零件、专用零件零件和构件的关系:构件,是基本运动元件;零件,是基本制造元件。

构件由零件组成。

构件可以由一个零件组成 也可以由几个零件组成构件和机构的关系:两个或两个以上的构件通过活动联接以实现规定运动的构件组合。

机构和机器的区别:1 机构只是一个构件系统,而机器除了构件系统之外,还包括电气、液压等其它装置。

2 机构只用于传递运动和力机器除用于传递运动和力,还具有变换或传递能量、物料、信息的功能。

机械设计基础—第1章平面机构的自由度和速度分析与动力源组合机器的组成(从运动观点看)由构件组成(从制造观点看)由零件组成机械机器机构构件零件通用零件专用零件{{原动构件从动构件机架}零件构件机构机器静联接动联接(运动副)机构的特征:机构是一种人为的实物构件的组合。

机构各部分之间具有确定的相对运动。

机器的特征:机器具备机构的特征外,还必须具备第三个特征:实现能量转换或完成有效的机械功机械原理多媒体教学——绪论◆机器的组成动力系统传动系统控制系统执行系统辅助系统,例如:润滑、显示、照明等第一章自由度:把构件相对于参考系具有的独立运动参数的数目称为自由度。

结论:一个作平面运动的自由构件有三个自由度。

运动副: 两构件直接接触而形成的可动联接两种分类:机械设计基础—第1章平面机构的自由度和速度分析按接触形式分类:接触形式:点、线、面 低副:面接触高副:点、线接触平面低副空间低副xyo高副高副空间低副平面低副平面低副按相对运动分类:转动副:相对转动 ——回转副(铰链) 移动副:相对移动 螺旋副:螺旋运动 球面副:球面运动运动副特性:运动副一经形成, 组成它的两个构件间的可能的相对运动就确定。

而且这种可能的相对运动, 只与运动副类型有关, 而与运动副的具体结构无关。

工程上常用一些规定的符号代表运动副机械设计基础—第1章平面机构的自由度和速度分析平面副低副:转动副、移动副(面接触)高副:齿轮副、凸轮副(点、线接触)xyoxyott nnnt更多的机构运动简图中的运动副的表示见 课本第8页。

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工程材料学
学时/学分:32/2 属必修考试科目:考试成绩占70%, 平时成绩占30%。
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一、材料技术的发展与社会进步
• 材料是人类生产和社会发展的重要物质基础,也是日常生活中不可分割的 一个组成部分。自从地球上有了人类至今,材料的利用和发展构成了人类 文明发展史的里程碑 : 人类最早使用的工具是石头(石器时代);原始社会末期开始用火烧制 陶器,由此发展为以后的瓷器(中国古代文化的象征), 随后发展起来的 青铜冶炼技术把人类带入青铜器时代;青铜器过渡到铁器(时代)生产工 具大发展—人类进入农业社会。 18世纪世界工业迅速发展(钢铁工业迅猛发展),造就了工业社会文明。 1863年光学显微镜问世,使人们开始步入材料的微观世界。1912年X射 线衍射技术和1932年电子显微分析技术及后来出现的各种先进的显微分析 技术,把人们带到了微观世界的更深层次。人们开始了对晶体微观结构的 研究,大大推动了材料学的研究与发展。新材料更是层出不穷,出现了 “高分子材料时代”、“半导体材料时代”、“先进陶瓷材料时代”、 “复合材料时代”、“人工合成材料时代”和即将进入的“纳米材料时 代”。 0 材料科学技术的发展和应用,促成了机械制造业的腾飞。
式中 F—轴向拉力(N); S—试样的横截面积(m2)。
L1 L0 L0
式中 L0--试样标距长度(mm); L1-- 试样变形过程中和 F 对 应的总伸长(mm)。
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图l-2 低碳钢的ζ-ε曲线图
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ζ-ε 图显示了材料在单向拉应力作用下,从开始变形直至断裂整 个过程中的各种性质,它一般可以分为三个阶段: 1.弹性变形阶段(O-A) 在这个阶段,材料内部的原子之间距离只发生弹性伸长,所以应力 与应变呈直线关系,遵从虎克定律,此时如果卸掉载荷,试样就能 恢复到原来的长度。 2.塑性变形阶段(B-D) 此时,ζ与ε的关系偏离直线关系。在BC段,应力几乎不变,但应 变却不断增大。超过C点之后,因材料发生加工硬化,若要试样继 续变形就必须加大载荷,当应力达到最大值 (D点)后,试样的某一 部分截面急剧缩小,产生“缩颈”现象。在塑性变形阶段即使卸掉 载荷,试样也不能恢复到原来的长度。 3、断裂(E点) 在E点以后,试样的变形主要集中在缩颈部分,最终导致试样在缩 颈处发生断裂。拉伸曲线所显示出的材料本性主要是由于材料内部 微观结构的变化引起的,所以不同的材料在拉伸过程中会出现不同 形式的 ζ-ε曲线。 0
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拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
拉伸试验机
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在拉伸过程中,拉伸试验机上的自动记录系统同时绘制出拉伸 过程中的应力一应变曲线图,也称为ζ(sigma)-ε(epsilon)曲线。 图的纵坐标为应力ζ (单位为Pa),横坐标为应变ε (%),ζ和ε的 定义可表示如下:
F S
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二、课程的重要地位与作用
• 进入21世纪,能源、信息和新材料已成为现代科学技术和现代 文明的三大支柱.而新材料又是最重要的基础。历史证明,每 一次重大新技术的发现.往往都依赖于新材料的发展。 • 材料的种类、数量和质量已是衡量一个国家科学技术、国民经 济水平以及社会文明的重要标志之一。我国把新材料的研究开 发放在了优先发展的地位。 • 工程材料学是机械制造过程的重要部分。 • 工程材料学是一门主干技术基础课。 • 在于使学生建立生产过程的基本知识,了解新材料,掌握现代 制造工艺和方法,培养工程素质、实践能力和创新设计能力。
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三、基本要求
1、建立工程材料学的基本概念,培养良好的工程意识。 2、掌握必要的材料科学的理论基础。 3、熟悉各类常用工程材料,包括金属材料、高聚物材 料、陶瓷材料等的成分、结构、性能应用特点及牌号 表示方法;掌握强化金属材料的基本途径;了解新型 材料的发展及应用。 4、掌握选择零件材料及成形工艺的基本原则和方法步 骤,了解失效分析方法及其应用,了解表面处理技术 的应用;具有初步做到合理选择材料、正确选择加工 方法及安排工艺路线的能力。 5、了解与本课程有关的新材料、新技术、新工艺。
式中 S0—试样原始横截面积; S1— 断口细颈处的横截面积。
断面收缩率的数值不受试样尺寸的影响,用断面收缩 率表示塑性更能接近材料的真实应变。 δ 或 ψ 值愈大,说明材料的塑性愈好,良好的塑性是 材料进行压力加工的必要条件。
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4. 硬度
• 材料抵抗其他硬物压入其表面(抵抗局部塑性变形 )的能 力称为硬度,它是衡量材料软硬程度的力学性能指标。一般 情况下,材料的硬度越高,其耐磨性就越好。 • 硬度是材料最常见的性能指标之一。硬度的测定方法很多, 现在多用压入法测定。根据测量方法的不同,常用的硬度指 标有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微硬度等。用各种 方法所测量的硬度值不能直接相比较,可以通过硬度对照表 换算。 • 材料的硬度与它的力学性能如强度、耐磨性以及工艺性能, 如切削加工性、可焊性等之间存在着一定的对应关系,所以 在一些零件图样上,硬度是检验产品质量的重要指标之一。
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布氏硬度 HB ( Brinell-hardness )
布氏硬度计
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(1) 布氏硬度 • 它是最古老最常用的试验方法,如图1-3(a)所示。 在力P的作用下,把直径为D的钢球(淬火钢球或硬质 合金球)压入被测物体中,布氏硬度值是载荷除以压 痕的球形面积(直径为d),用HB 表示。 • 当布氏硬度机所用的压头是淬火钢球时,不能用作测 试太硬的材料(如淬火件等),因材料太硬时,钢球会 变形,测出的硬度不准确,故一般只能测HB<450的 材料,其硬度值以HBS表示;适于测定退火钢、正火 钢、调质钢、铸铁及有色金属的硬度。布氏硬度在 450-650之间的材料,压头用硬质合金球,其硬度值 用HBW表示。 • 布氏硬度的优点是测量误差小,数据稳定;缺点是压 0 痕大,不能用于太薄件或成品件。
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第一章 机械工程材料的分类与性能
工程材料是指工程上使用的材料,其种类繁多,有许多不同 的分类方法: 若按材料的化学成分、结合键的特点分,可分为金属材料、 高聚物材料、无机非金属材料和复合材料四大类。 按性能特点和用途分为结构材料和功能材料:结构材料是以 力学性能为主要使用性能,用于制造工程结构和机器零件的材料; 功能材料是以物理、化学性能或生物功能等为主要使用性能,用 于制造具有特殊功能的元器件的材料。 材料性能是指材料在外界因素作用下表现出来的行为。在选 择材料时,必须考虑材料的相关性能,使之与所要求的性能相符 合。材料的性能一般分为使用性能和工艺性能两大类:使用性能 是指材料在使用过程中所表现的性能,包括力学性能、物理性能 和化学性能。工艺性能是指材料在加工过程中所表现的性能,包 括铸造、锻压、焊接、热处理和切削加工性能等。
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材料的主要性能
材料的主要性能是指:
(1)力学性能
1.使用性能 (2)物理性能
(3)化学性能
2.工艺性能 ——加工成形的性能
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第二节 机械工程材料的力学性能
• 材料在力的作用下所表现出的特性即为材料的力学性能。 通常把力的作用称为载荷或负荷。材料的力学性能包括 强度、硬度、塑性、韧性、疲劳特性、耐磨性等。材料 在外力作用下发生的形状和尺寸变化称为变形,外力去 除后能够恢复的变形称为弹性变形,外力去除后不能恢 复的变形称为塑性变形。材料的力学性能不仅取决于材 料本身的化学成分,而且还和材料的微观组织结构有关。 • 材料的力学性能是衡量工程材料性能优劣的主要指标, 也是机械设计人员在设计过程中选用材料的主要依据。 材料的力学性能可以从设计手册中查到,也可以用力学 性能试验方法获得。了解材料力学性能的测试条件、实 验方法和性能指标的意义将有助于了解工程材料的本性。
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1.弹性模量(刚度)E
图1-2中的直线段OA的斜率即为材料的弹性模量E:
σ E ε
式中
ζ—应力; ε —应变。
弹性模量 E 值表征材料产生弹性变形的难易程度。 金属的弹性模量是一个对组织不敏感的参数,其大小 主要取决于金属的本性,而与显微组织无关。因此, 热处理、合金化、冷热变形等对它的影响很小。要想 提高金属制品的刚度,只能更换金属材料、改变金属 制品的结构形式或增加截面面积。
0
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比强度 ( specific strength ): 材料的强度值与密度值之比。 名称 密度 (g / cm3) 2.7 纯铝 纯铁 7.87 强度 ( Mpa ) 80~100 180~280 比强度
ห้องสมุดไป่ตู้
30~37
23~36
纯钛
0
4.5
405~500
90~111
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3. 塑 性
是指材料在外力作用下破坏前可承受最大塑性变形的 能力。常用的塑性指标有断后伸长率和断面收缩率。
(1)伸长率用δ表示:
L1 L0 100% L0
式中 L0—拉伸试样标距原长; Ll—试样拉断后标距长度。
伸长率的数值和试样标距长度有关,标准圆形试样 有长试样(L0=10d0,d0为试样直径)和短试样(L0=5d0) 两种。
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(2)断面收缩率ψ(psi)
• 断面收缩率ψ:
S 0 S1 100% S0
0
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2.强 度
(1)屈服点和屈服强度σ
材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力称为材料的强度。
S
• 在拉伸过程中,载荷不增加而应变仍在增大的现象称 为屈服。拉伸曲线上与此相对应的B点称屈服点,其应 力称屈服应力 σ S 。对于在拉伸过程中屈服现象不明 显的材料,规定以残余变形量为 0.2 %时的应力值作 为它的条件屈服强度,记为σ 0.2 。 • 机械零部件或构件在使用过程中一般不允许发生塑性 变形,所以材料的屈服点是评价材料承载能力的重要 力学性能指标。
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