緒論第1章材料的種類(lèi)與性能課件

1、緒論第1章材料的種類(lèi)與性能適用于交通運(yùn)輸類(lèi)緒論第1章材料的種類(lèi)與性能總學(xué)時(shí)數(shù)：總學(xué)時(shí)數(shù)：40學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)周學(xué)時(shí)數(shù)：周學(xué)時(shí)數(shù)：3 學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)理論課時(shí)：理論課時(shí)：36學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)課時(shí)：實(shí)驗(yàn)課時(shí)：4 學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)機(jī)動(dòng)課時(shí)：機(jī)動(dòng)課時(shí)：2學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：2 個(gè)個(gè)教教 學(xué)學(xué) 安安 排排緒論第1章材料的種類(lèi)與性能1 遵守作息時(shí)間遵守作息時(shí)間2 遵守課堂紀(jì)律遵守課堂紀(jì)律3 有事請(qǐng)假有事請(qǐng)假4 按時(shí)、保質(zhì)交作業(yè)按時(shí)、保質(zhì)交作業(yè)5 按時(shí)參加實(shí)驗(yàn)課按時(shí)參加實(shí)驗(yàn)課要要 求求緒論第1章材料的種類(lèi)與性能緒論緒論第第01章章 材料的種類(lèi)與性能材料的種類(lèi)與性能第第02章章 材料的組織結(jié)構(gòu)材料的組織結(jié)構(gòu)第第03章章 金屬熱處

2、理及表面改性金屬熱處理及表面改性第第04章章 鋼材材料及其用途鋼材材料及其用途第第05章章 非鐵材料非鐵材料第第06章章 鑄造鑄造第第07章章 壓力加工壓力加工第第08章章 焊接焊接第第09章章 切削加工基礎(chǔ)知識(shí)切削加工基礎(chǔ)知識(shí)第第10章章 零件表面的加工方法零件表面的加工方法第第11章章 機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝性機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝性 第第12章章 現(xiàn)代制造技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)代制造技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)教教 學(xué)學(xué) 內(nèi)內(nèi) 容容緒論第1章材料的種類(lèi)與性能一、課程性質(zhì)、目的及任務(wù)一、課程性質(zhì)、目的及任務(wù) 本課程是一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。本課程是一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。 本課程是研究工程材料的性質(zhì)、應(yīng)用及金屬冷、熱本課程是研究

3、工程材料的性質(zhì)、應(yīng)用及金屬冷、熱加工工藝的一門(mén)綜合性課程。加工工藝的一門(mén)綜合性課程。緒 論 本課程的主要任務(wù)：本課程的主要任務(wù)：使學(xué)生獲得機(jī)械工程常用材料使學(xué)生獲得機(jī)械工程常用材料和非金屬材料的基礎(chǔ)知識(shí)，能正確選擇金屬材料及熱處和非金屬材料的基礎(chǔ)知識(shí)，能正確選擇金屬材料及熱處理方法；學(xué)習(xí)機(jī)械零件常用加工的基礎(chǔ)理論和方法。理方法；學(xué)習(xí)機(jī)械零件常用加工的基礎(chǔ)理論和方法。 本課程重點(diǎn)介紹金屬材料的成分、組織及性能之間本課程重點(diǎn)介紹金屬材料的成分、組織及性能之間的關(guān)系，重點(diǎn)介紹各種加工方法的實(shí)質(zhì)、特點(diǎn)和應(yīng)用。的關(guān)系，重點(diǎn)介紹各種加工方法的實(shí)質(zhì)、特點(diǎn)和應(yīng)用。 緒論第1章材料的種類(lèi)與性能緒 論二、課程教學(xué)

4、基本要求二、課程教學(xué)基本要求掌握鋼鐵的成分、組織和性能之間的關(guān)系；掌握常用工程掌握鋼鐵的成分、組織和性能之間的關(guān)系；掌握常用工程材料的牌號(hào)、性能及應(yīng)用；了解常用鋼材熱處理的基本理材料的牌號(hào)、性能及應(yīng)用；了解常用鋼材熱處理的基本理論和工藝方法；初步具有選擇工程材料和熱處理方法的能論和工藝方法；初步具有選擇工程材料和熱處理方法的能力。掌握選擇毛坯和零件毛坯的結(jié)構(gòu)工藝性；了解常用加力。掌握選擇毛坯和零件毛坯的結(jié)構(gòu)工藝性；了解常用加工工藝的基本理論；了解常用加工工藝的工藝特點(diǎn)及應(yīng)用工工藝的基本理論；了解常用加工工藝的工藝特點(diǎn)及應(yīng)用范圍；具有初步制定簡(jiǎn)單零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程的能力。范圍；具有初步制定簡(jiǎn)

5、單零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程的能力。 緒論第1章材料的種類(lèi)與性能黃河鎮(zhèn)河大鐵牛黃河鎮(zhèn)河大鐵牛(唐開(kāi)元唐開(kāi)元12年鑄年鑄)青銅器青銅器石斧石斧 三、工具、機(jī)械設(shè)備的產(chǎn)生及發(fā)展三、工具、機(jī)械設(shè)備的產(chǎn)生及發(fā)展 文化傳承與發(fā)展、戰(zhàn)爭(zhēng)文化傳承與發(fā)展、戰(zhàn)爭(zhēng) 物質(zhì)生活、精神生活需要物質(zhì)生活、精神生活需要 科學(xué)研究需要科學(xué)研究需要MPaSFee0 尼龍齒輪尼龍齒輪 電纜電纜 滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承 緒論第1章材料的種類(lèi)與性能人類(lèi)在長(zhǎng)期的生產(chǎn)和生活實(shí)踐中創(chuàng)造和發(fā)展了機(jī)人類(lèi)在長(zhǎng)期的生產(chǎn)和生活實(shí)踐中創(chuàng)造和發(fā)展了機(jī)械，其目的是為了減輕或替代人的勞動(dòng)，提高勞械，其目的是為了減輕或替代人的勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。動(dòng)生產(chǎn)率。搗米機(jī)搗米

6、機(jī)東漢時(shí)用水排以鼓風(fēng)煉鐵東漢時(shí)用水排以鼓風(fēng)煉鐵東漢張衡第一臺(tái)地震儀東漢張衡第一臺(tái)地震儀 “神舟神舟”五號(hào)飛行成功五號(hào)飛行成功超超7隱形戰(zhàn)斗機(jī)隱形戰(zhàn)斗機(jī)搗米機(jī)搗米機(jī)車(chē)床車(chē)床波音波音787緒論第1章材料的種類(lèi)與性能產(chǎn)生不同的加工工藝和方法。產(chǎn)生不同的加工工藝和方法。表面加工方法表面加工方法緒論第1章材料的種類(lèi)與性能產(chǎn)生不同的加工工藝和方法。產(chǎn)生不同的加工工藝和方法。鑄造鑄造熱熱處處理理壓力加工壓力加工焊接焊接緒論第1章材料的種類(lèi)與性能第第1 1章章 材料的種類(lèi)與性能材料的種類(lèi)與性能1-1 1-1 材料的種類(lèi)材料的種類(lèi)材料的種類(lèi)材料的種類(lèi)按用途分類(lèi)按用途分類(lèi)按領(lǐng)域分類(lèi)按領(lǐng)域分類(lèi)按成分分類(lèi)按成分分類(lèi)金

7、金屬屬材材料料復(fù)復(fù)合合材材料料 非非金金屬屬材材料料機(jī)機(jī)械械工工程程材材料料信信息息工工程程材材料料建建筑筑工工程程材材料料生生物物工工程程材材料料結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)材材料料工工具具材材料料功功能能材材料料工程材工程材料料緒論第1章材料的種類(lèi)與性能緒論第1章材料的種類(lèi)與性能1-2 1-2 材料的性能材料的性能靜載荷下材料的力學(xué)性能靜載荷下材料的力學(xué)性能 變載荷下材料的力學(xué)性能變載荷下材料的力學(xué)性能材材料料性性能能材料的高溫和低溫性能材料的高溫和低溫性能材料的化學(xué)性能材料的化學(xué)性能 在液氮溫度區(qū)在液氮溫度區(qū)獲（獲（-196C以下）得超導(dǎo)以下）得超導(dǎo)電性的陶瓷材電性的陶瓷材料料 南極地區(qū)氣溫低，南極地區(qū)氣溫

8、低，年平均氣溫可低達(dá)年平均氣溫可低達(dá)-57.5。曾記錄到。曾記錄到全球地面的絕對(duì)最全球地面的絕對(duì)最低氣溫達(dá)低氣溫達(dá)-88.3。 緒論第1章材料的種類(lèi)與性能1-2 1-2 材料的性能材料的性能靜載荷靜載荷下材料下材料的力學(xué)的力學(xué)性能性能 變載荷變載荷下材料下材料的力學(xué)的力學(xué)性能性能強(qiáng)強(qiáng) 度度 塑塑 性性 硬硬 度度 沖擊韌性沖擊韌性 斷裂韌度斷裂韌度 疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度磨磨 損損緒論第1章材料的種類(lèi)與性能1、靜載荷時(shí)材料的力學(xué)性能、靜載荷時(shí)材料的力學(xué)性能（1）強(qiáng)度）強(qiáng)度載荷的形式載荷的形式 強(qiáng)度：所謂強(qiáng)度是指零件在外載荷作用下抵強(qiáng)度：所謂強(qiáng)度是指零件在外載荷作用下抵抗斷裂破抗斷裂破壞壞或過(guò)大或過(guò)大

9、塑性變形塑性變形的能力。的能力。緒論第1章材料的種類(lèi)與性能材料的強(qiáng)度用材料的強(qiáng)度用拉伸試驗(yàn)拉伸試驗(yàn)測(cè)定。測(cè)定。(a)原始試樣原始試樣 （b)拉伸后試樣拉伸后試樣 圓形拉伸試樣圓形拉伸試樣拉伸曲線拉伸曲線緒論第1章材料的種類(lèi)與性能拉伸曲線、應(yīng)力拉伸曲線、應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線拉伸曲線沒(méi)有考慮到試樣的尺寸誤差。拉伸曲線沒(méi)有考慮到試樣的尺寸誤差。應(yīng)力應(yīng)力：?jiǎn)挝粰M截面：?jiǎn)挝粰M截面積上的拉力，即積上的拉力，即MPaSF應(yīng)變應(yīng)變：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度的：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度的伸長(zhǎng)量，即伸長(zhǎng)量，即0ll緒論第1章材料的種類(lèi)與性能彈性極限彈性極限e和彈性模量和彈性模量Ee點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的彈點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的彈性變形階段的最性變形階段的最大應(yīng)力，稱(chēng)

10、為大應(yīng)力，稱(chēng)為彈彈性極限性極限，以，以e表表示，單位示，單位MPa。ee彈性變形彈性變形：外載：外載荷去掉后可以恢荷去掉后可以恢復(fù)的變形。復(fù)的變形。緒論第1章材料的種類(lèi)與性能Fe對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于e點(diǎn)的外力，點(diǎn)的外力，N；S0試樣的原始截面積，試樣的原始截面積，mm2。ee彈性極限彈性極限e和彈性模量和彈性模量E緒論第1章材料的種類(lèi)與性能材料在彈性變形范圍內(nèi)的材料在彈性變形范圍內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)力與與應(yīng)變應(yīng)變的比值稱(chēng)為的比值稱(chēng)為彈性模量彈性模量。彈性模量表征材料產(chǎn)生彈性變形的難易程度。彈性模彈性模量表征材料產(chǎn)生彈性變形的難易程度。彈性模量在工程上又稱(chēng)為量在工程上又稱(chēng)為剛度剛度。MPaGPaE/彈性極限彈性極

11、限e和彈性模量和彈性模量E緒論第1章材料的種類(lèi)與性能胡克定律胡克定律當(dāng)應(yīng)力在比例極限以?xún)?nèi)時(shí)，應(yīng)力與應(yīng)變當(dāng)應(yīng)力在比例極限以?xún)?nèi)時(shí)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，即成正比，即=EE為比例常數(shù)，稱(chēng)為拉壓彈性模量。鋼的為比例常數(shù)，稱(chēng)為拉壓彈性模量。鋼的彈性模量彈性模量E=2.06105MPa。 = /E緒論第1章材料的種類(lèi)與性能1GPa=1000MPa=1000 000KPa=1000 000 000Pa1MPa=1N/mm21Pa=1N/m21MPa=1000 000Pa緒論第1章材料的種類(lèi)與性能屈服極限屈服極限sMPaSFbb0 Fs對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于s點(diǎn)的外力，點(diǎn)的外力，N；S0試樣的原始截面積，試樣的原始截面積，

12、mm2。s點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值就是材料在外力作點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值就是材料在外力作用下開(kāi)始發(fā)生塑性變形的最低應(yīng)力用下開(kāi)始發(fā)生塑性變形的最低應(yīng)力值，稱(chēng)為值，稱(chēng)為屈服強(qiáng)度或屈服極限屈服強(qiáng)度或屈服極限。ss塑性變形塑性變形:外載荷去掉后不能恢外載荷去掉后不能恢復(fù)的變形。復(fù)的變形。緒論第1章材料的種類(lèi)與性能屈服極限屈服極限s對(duì)于沒(méi)有明顯屈服點(diǎn)的材料，取產(chǎn)生對(duì)于沒(méi)有明顯屈服點(diǎn)的材料，取產(chǎn)生0.2%塑性變形時(shí)塑性變形時(shí)的變形應(yīng)力值為該材料的屈服極限，稱(chēng)為的變形應(yīng)力值為該材料的屈服極限，稱(chēng)為名義屈服極名義屈服極限限，用，用0.2表示。表示。緒論第1章材料的種類(lèi)與性能強(qiáng)度極限強(qiáng)度極限b%100%100000 lllllk

13、kFb對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于b點(diǎn)的外力，點(diǎn)的外力，N；S0試樣的原始截面積，試樣的原始截面積，mm2。試樣試樣拉斷前拉斷前所能承受的最大應(yīng)力值，所能承受的最大應(yīng)力值，即試樣所能承受的最大載荷除以原即試樣所能承受的最大載荷除以原始截面積。始截面積?？估瓘?qiáng)度是材料抵抗斷裂的能力?？估瓘?qiáng)度是材料抵抗斷裂的能力。bb緒論第1章材料的種類(lèi)與性能拉壓的強(qiáng)度條件拉壓的強(qiáng)度條件為了使零件有足夠的強(qiáng)度，零件在載荷作用下為了使零件有足夠的強(qiáng)度，零件在載荷作用下的最大應(yīng)力必須小于材料的極限應(yīng)力的最大應(yīng)力必須小于材料的極限應(yīng)力lim ，即，即 5%脆性材料脆性材料：伸長(zhǎng)率：伸長(zhǎng)率5%緒論第1章材料的種類(lèi)與性能（3）硬度）硬度硬

14、度硬度是材料抵抗硬物壓入其表面的能力，或材料表面是材料抵抗硬物壓入其表面的能力，或材料表面抵抗變形的能力。抵抗變形的能力。硬硬度度布氏硬度布氏硬度洛氏硬度洛氏硬度維氏硬度維氏硬度HBHRHV緒論第1章材料的種類(lèi)與性能布氏硬度布氏硬度壓頭為壓頭為淬火鋼球淬火鋼球時(shí)用時(shí)用HBS表示，壓頭為表示，壓頭為硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金球球時(shí)用時(shí)用HBW表示，單位為表示，單位為MPa。一定直徑的球體一定直徑的球體( (鋼球或硬質(zhì)合金鋼球或硬質(zhì)合金球球) )在一定載荷作用下壓入試樣表在一定載荷作用下壓入試樣表面，面，保持一定時(shí)間后保持一定時(shí)間后卸除載荷，卸除載荷，測(cè)量其壓痕直徑。布氏硬度值用測(cè)量其壓痕直徑。布氏硬度值用

15、球面壓痕單位表面積上所承受的球面壓痕單位表面積上所承受的平均壓力來(lái)表示。平均壓力來(lái)表示。緒論第1章材料的種類(lèi)與性能洛氏硬度洛氏硬度根據(jù)壓頭和壓力的不同，洛氏硬度有根據(jù)壓頭和壓力的不同，洛氏硬度有HRC、HRB、HRA。將金剛石壓頭將金剛石壓頭(或鋼球壓頭或鋼球壓頭), 在先后施加兩個(gè)載荷在先后施加兩個(gè)載荷(預(yù)載荷預(yù)載荷F0和總載荷和總載荷F)的作用下壓入金屬表面?？傒d荷的作用下壓入金屬表面?？傒d荷F為預(yù)載荷為預(yù)載荷F0和主載荷和主載荷F1之和。卸去主載荷之和。卸去主載荷F1后后, 測(cè)量其殘余壓入深測(cè)量其殘余壓入深度度h, 用用h與與h0之差之差h來(lái)計(jì)算洛氏硬度值。來(lái)計(jì)算洛氏硬度值。h 越大越大

16、, 表示表示材料硬度越低。材料硬度越低。緒論第1章材料的種類(lèi)與性能維氏硬度維氏硬度將正四棱錐體的金剛石壓頭壓入試樣表面，再測(cè)量將正四棱錐體的金剛石壓頭壓入試樣表面，再測(cè)量壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度，根據(jù)所加壓力和對(duì)角線平均長(zhǎng)度壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度，根據(jù)所加壓力和對(duì)角線平均長(zhǎng)度查表得到硬度值，用查表得到硬度值，用HV表示。表示。緒論第1章材料的種類(lèi)與性能2、其他載荷作用下的力學(xué)性能、其他載荷作用下的力學(xué)性能（1）沖擊韌度）沖擊韌度沖擊韌度沖擊韌度是材料抵抗沖擊載荷的能力。是材料抵抗沖擊載荷的能力。2/mJSAkk 沖擊試樣 緒論第1章材料的種類(lèi)與性能沖擊韌性的測(cè)定沖擊韌性的測(cè)定，常用一次擺錘沖擊彎曲試驗(yàn)來(lái)測(cè)，常用

17、一次擺錘沖擊彎曲試驗(yàn)來(lái)測(cè)定。測(cè)得試樣沖擊吸收功定。測(cè)得試樣沖擊吸收功,用符號(hào)用符號(hào) Ak 表示。用沖擊表示。用沖擊吸收功除以試樣缺口處截面積吸收功除以試樣缺口處截面積 S0 , 即得到材料的沖即得到材料的沖擊韌度擊韌度 k。 許多機(jī)械零件和工具在工作中許多機(jī)械零件和工具在工作中, 往往要受到?jīng)_擊載往往要受到?jīng)_擊載荷的作用荷的作用, 如活塞銷(xiāo)、錘桿、如活塞銷(xiāo)、錘桿、沖模沖模和和鍛模鍛模等。等。 緒論第1章材料的種類(lèi)與性能2、其他載荷作用下的力學(xué)性能、其他載荷作用下的力學(xué)性能（2）斷裂韌度）斷裂韌度斷裂韌度斷裂韌度是材料抵抗裂紋擴(kuò)展的能力，用是材料抵抗裂紋擴(kuò)展的能力，用KIc表示，單位表示，單位M

18、N/m3/2。斷斷裂裂韌韌度度材料中材料中存在的存在的缺陷缺陷夾雜物夾雜物氣氣 孔孔微裂紋微裂紋裂紋擴(kuò)裂紋擴(kuò)展的難展的難易程度易程度裂裂紋紋外力外力緒論第1章材料的種類(lèi)與性能2、其他載荷作用下的力學(xué)性能、其他載荷作用下的力學(xué)性能（3）疲勞強(qiáng)度）疲勞強(qiáng)度交變載荷下工作交變載荷下工作工作時(shí)承受的應(yīng)力小于屈服極限工作時(shí)承受的應(yīng)力小于屈服極限零件的工零件的工作條件作條件緒論第1章材料的種類(lèi)與性能2、其他載荷作用下的力學(xué)性能、其他載荷作用下的力學(xué)性能（3）疲勞強(qiáng)度）疲勞強(qiáng)度疲勞疲勞是零件在交變載荷的作用下，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間是零件在交變載荷的作用下，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的工作而發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。的工作而發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。

19、疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度是用來(lái)表征材料抵抗疲勞能力的。是用來(lái)表征材料抵抗疲勞能力的。緒論第1章材料的種類(lèi)與性能2、其他載荷作用下的力學(xué)性能、其他載荷作用下的力學(xué)性能（4）磨損）磨損黏著磨損黏著磨損磨粒磨損磨粒磨損腐蝕磨損腐蝕磨損磨磨損損緒論第1章材料的種類(lèi)與性能3、材料的高溫和低溫性能、材料的高溫和低溫性能（1）高溫性能）高溫性能材料在長(zhǎng)時(shí)間的恒溫、恒應(yīng)力作用下，產(chǎn)生緩慢的塑性材料在長(zhǎng)時(shí)間的恒溫、恒應(yīng)力作用下，產(chǎn)生緩慢的塑性變形的現(xiàn)象稱(chēng)為變形的現(xiàn)象稱(chēng)為蠕變?nèi)渥?。緒論第1章材料的種類(lèi)與性能3、材料的高溫和低溫性能、材料的高溫和低溫性能（2）低溫性能）低溫性能隨著溫度的下降，多數(shù)材料會(huì)出現(xiàn)脆性增加的現(xiàn)象，嚴(yán)隨著溫度的下降，多數(shù)材料會(huì)出現(xiàn)脆性增加的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生脆斷。重時(shí)發(fā)生脆斷。緒論第