一工程材料的基本知識(shí)演示文稿

一工程材料的基本知識(shí)演示文稿當(dāng)前第1頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期六\20點(diǎn)優(yōu)選一工程材料的基本知識(shí)當(dāng)前第2頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期六\20點(diǎn)材料、信息、能源稱為現(xiàn)代技術(shù)的三大支柱。

復(fù)合材料工程材料·金屬材料陶瓷材料高分子材料非金屬材料··黑色金屬有色金屬·金屬?gòu)?fù)合材料非金屬?gòu)?fù)合材料·當(dāng)前第3頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期六\20點(diǎn)

2.工藝性能1.1金屬材料材料的主要性能是指:1.使用性能（1）力學(xué)性能強(qiáng)度、塑性、硬度（2）物理性能密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)電性（3）化學(xué)性能耐酸堿性、抗氧化性?！庸こ尚蔚男阅懿牧鲜侨祟?lèi)用于制造物品、器件、構(gòu)件、機(jī)器或其他產(chǎn)品的物質(zhì)。當(dāng)前第4頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期六\20點(diǎn)第一節(jié)

材料的力學(xué)性能力學(xué)性能——材料在外力作用下所表現(xiàn)出的特性。一、外力作用下材料的變形

作用在機(jī)件上的外力——載荷FFF=F’

（MPa）外力——內(nèi)力——應(yīng)力F’F靜載荷動(dòng)載荷σ=F’

/S當(dāng)前第5頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期六\20點(diǎn)（1）彈性變形：

材料受外力作用時(shí)產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后恢復(fù)其原來(lái)形狀，這種隨外力消失而消失的變形，稱為彈性變形。1.兩種基本變形FFF當(dāng)前第6頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期六\20點(diǎn)

（2）塑性變形:

材料在外力作用下產(chǎn)生永久的不可恢復(fù)的變形，稱為塑性變形。FFF當(dāng)前第7頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期六\20點(diǎn)拉伸實(shí)驗(yàn)kbb—極限載荷點(diǎn)Fee—彈性極限點(diǎn)sS—屈服點(diǎn)K—斷裂點(diǎn)拉伸曲線FFL應(yīng)力—應(yīng)變曲線縮頸o第一節(jié)材料的力學(xué)性能當(dāng)前第8頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期六\20點(diǎn)1．強(qiáng)度：

當(dāng)σe<σ<σs時(shí)，只產(chǎn)生微量的塑性變形。當(dāng)σ>σs時(shí)，材料將產(chǎn)生明顯的塑性變形。條件屈服強(qiáng)度:σ0.2=F0.2/S0

（MPa）材料在外力作用下，抵抗塑性變形和斷裂的能力。（1）屈服強(qiáng)度（σS）指材料在外力作用下，產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的應(yīng)力。σS=Fs/S0

（MPa）屈服強(qiáng)度—

是塑性材料選材和評(píng)定的依據(jù)。第一節(jié)材料的力學(xué)性能當(dāng)前第9頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期六\20點(diǎn)kbFes0.2%b

σb=Fb/S0

（MPa）（2）抗拉強(qiáng)度（σb）抗拉強(qiáng)度是材料在拉斷前承受最大載荷時(shí)的應(yīng)力。

它表征了材料在拉伸條件下所能承受的最大應(yīng)力?？估瓘?qiáng)度—是脆性材料選材的依據(jù)。第一節(jié)材料的力學(xué)性能當(dāng)前第10頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期六\20點(diǎn)常用δ和ψ作為衡量塑性的指標(biāo)。伸長(zhǎng)率：材料在外力作用下，產(chǎn)生永久變形而不引起破壞的能力。斷面收縮率:PPL良好的塑性是金屬材料進(jìn)行塑性加工的必要條件。2.塑性第一節(jié)材料的力學(xué)性能當(dāng)前第11頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期六\20點(diǎn)4．硬度是材料抵抗更硬的物體壓入其內(nèi)的能力。(1)布氏硬度（HB）：

F第一節(jié)材料的力學(xué)性能當(dāng)前第12頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期六\20點(diǎn)布氏硬度適用HB<450(2)洛氏硬度（HRC）洛氏硬度一般用于HB>450FFF1200HRC:HB=1：10第一節(jié)材料的力學(xué)性能當(dāng)前第13頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期六\20點(diǎn)5．沖擊韌性(Ak)

AK=G（H1–H2）（J）ak=

AK/S（J/m2）

硬度σb與強(qiáng)度HB的關(guān)系低碳鋼：σb≈3.6HB高碳鋼：σb≈3.4HB調(diào)質(zhì)合金鋼：σb≈3.25HB材料抵抗沖擊載荷作用下斷裂的能力。

在沖擊載荷下工作的零件，往往是受小能量多次重復(fù)沖擊而破壞的。第一節(jié)材料的力學(xué)性能當(dāng)前第14頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期六\20點(diǎn)6．疲勞強(qiáng)度(σ-1)材料在無(wú)數(shù)次重復(fù)或交變載荷作用下不引起破壞的最大應(yīng)力?！h(huán)基數(shù)鋼：據(jù)統(tǒng)計(jì)，約80%的機(jī)件失效為疲勞破壞。有色金屬：第一節(jié)材料的力學(xué)性能當(dāng)前第15頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期六\20點(diǎn)

牌號(hào)力學(xué)性能

應(yīng)用σb/MPaσs/MPaδ%HBSHRCαk/

J/Cm2Q235-A40023526工程結(jié)構(gòu)45鋼6101622955（淬火）軸、桿ZG310-570570310153鑄鋼件ZAlSi2143450活塞HT250250氣缸體QT700-27004202270曲軸7、幾種常用金屬材料的力學(xué)性能第一節(jié)材料的力學(xué)性能當(dāng)前第16頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期六\20點(diǎn)力學(xué)性能bs強(qiáng)度塑性剛度硬度韌性疲勞強(qiáng)度三、力學(xué)性能與失效形式的關(guān)系失效形式斷裂塑性變形過(guò)量彈變磨損當(dāng)前第17頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期六\20點(diǎn)狀態(tài)圖——表示合金系的成分、溫度、組織、狀態(tài)之間關(guān)系的圖表。第二節(jié)鐵碳合金狀態(tài)圖一、什么是狀態(tài)圖溫度℃時(shí)間1538℃1394℃912℃體心面心體心1538℃1394℃912℃（成分）

二、狀態(tài)圖的作用是研究合金的成分、溫度、組織、狀態(tài)之間變化規(guī)律的工具。

當(dāng)前第18頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期六\20點(diǎn)AESPQGKD4.32.060.770.02C%1147℃1538℃727℃PLAF三、鐵碳合金狀態(tài)圖溫度℃912℃CFe3C6.67FA—純鐵的熔點(diǎn)。D—Fe3C的熔點(diǎn)。

1.狀態(tài)圖上點(diǎn)的意義E—C在γ-Fe中的最大溶解度點(diǎn)。1147℃2.06%C鋼和鐵的分界點(diǎn)。Le第二節(jié)鐵碳合金狀態(tài)圖當(dāng)前第19頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期六\20點(diǎn)C—共晶點(diǎn)，1147℃4.3%C

共晶點(diǎn)—發(fā)生共晶反應(yīng)的點(diǎn)。

共晶反應(yīng)—在一定的溫度下，由一定成分的液體同時(shí)結(jié)晶出一定成分的兩個(gè)固相的反應(yīng)。

共晶反應(yīng)的產(chǎn)物——共晶體——機(jī)械混合物

L（4.3%C）A（2.06%C）+Fe3C（6.67%C）1147℃Le

G—純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)。

912℃

P—C在α-Fe中的最大溶解度點(diǎn)。727℃0.02%C

第二節(jié)鐵碳合金狀態(tài)圖當(dāng)前第20頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期六\20點(diǎn)

S—共析點(diǎn)。727℃0.77%℃

共析反應(yīng)—在一定的溫度下，由一定成分的固相同時(shí)結(jié)晶出不同成分的另外兩個(gè)固相的反應(yīng)。共析反應(yīng)的產(chǎn)物—共析體—機(jī)械混合物

A（0.77%C）F（0.002%C）+Fe3C（6.67%C）727℃P第二節(jié)鐵碳合金狀態(tài)圖當(dāng)前第21頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期六\20點(diǎn)2.狀態(tài)圖上線的意義AESPQGKD4.32.060.770.02C%1147℃1538℃Le727℃PLAF溫度℃912℃CFe3C6.67FAECF線—固相線

ACD線—液相線AE—A析出終了線ECF—共晶線

1147℃AC—析出ACD—析出Fe3CAL+Fe3CL+Fe3CⅡF+AA+A+LeLe+

Fe3C第二節(jié)鐵碳合金狀態(tài)圖當(dāng)前第22頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期六\20點(diǎn)ES線—C在γ-Fe中的溶解度曲線。析出二次Fe3CⅡ（1）

單相區(qū)：L、F、A、Fe3C

（2）

兩相區(qū)：L+A、L+Fe3C、A+F、F+Fe3C（3）

三相區(qū)：L+A+Fe3C、A+F+Fe3CGS線—溶解度曲線A—FGP線—F析出終了線。PSK線—共析線727℃PQ線—碳在α-Fe中的溶解度曲線。第二節(jié)鐵碳合金狀態(tài)圖當(dāng)前第23頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期六\20點(diǎn)室溫組織：F+P四鐵碳合金狀態(tài)圖分析

1亞共析鋼的結(jié)晶過(guò)程1點(diǎn)以上L1～2L＋δ2～3A+L

3～4A4~5A+F5點(diǎn)A→P5點(diǎn)以下P+F亞共析鋼的結(jié)晶過(guò)程第二節(jié)鐵碳合金狀態(tài)圖當(dāng)前第24頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期六\20點(diǎn)

室溫組織:P

2共析鋼（T8鋼）

1點(diǎn)以上L1～2L＋A2～3A

3點(diǎn)A→P3點(diǎn)以下P共析鋼的結(jié)晶過(guò)程第二節(jié)鐵碳合金狀態(tài)圖當(dāng)前第25頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期六\20點(diǎn)室溫組織：P+Fe3C（網(wǎng)狀）過(guò)共析鋼的結(jié)晶過(guò)程AAAAAAFAF

3過(guò)共析鋼（T10)

1點(diǎn)以上L

1~2

L+A

2~3A

3~4A+Fe3CII4點(diǎn)A→P

4點(diǎn)以下P+Fe3CII第二節(jié)鐵碳合金狀態(tài)圖當(dāng)前第26頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期六\20點(diǎn)4亞共晶鑄鐵第二節(jié)鐵碳合金狀態(tài)圖當(dāng)前第27頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期六\20點(diǎn)室溫組織P+Fe3CII+Le’

1點(diǎn)以上L1~2A+L2點(diǎn)共晶反應(yīng)2~3A+Fe3CII+Le3點(diǎn)共析反應(yīng)3點(diǎn)以下P+Fe3CII+Le’注明：Fe3CII—二次滲碳體Le—高溫萊氏體

Le’—低溫萊氏體第二節(jié)鐵碳合金狀態(tài)圖當(dāng)前第28頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期六\20點(diǎn)ESQGKD4.32.060.770.02C%1147℃1538℃727℃PLAF溫度℃912℃CFe3C6.67APLeFAL+Fe3CⅠL+Fe3CⅡF+A①②③④⑤⑥11111122222333344F+PP+Fe3C3Le’P+