《工程材料導(dǎo)論》ppt課件

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1、第一章工程材料導(dǎo)論第一節(jié)材料的性能第二節(jié)材料的微觀結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)第三節(jié)鐵碳合金相圖第四節(jié)常用鋼鐵材料第五節(jié)鋼的熱處理第六節(jié)常用有色金屬及其合金第七節(jié)金屬材料的微觀檢驗(yàn)第一章工程材料導(dǎo)論掌握金屬材料的主要力學(xué)性能能畫出鐵碳合金相圖，并運(yùn)用相圖判斷鐵碳合金的成分、組織與性能。熟悉熱處理“四把火”，工藝特點(diǎn)和應(yīng)用。掌握常用鋼鐵和有色金屬合金的種類、牌號(hào)、性能及應(yīng)用。本章基本要求工程材料的性能鑄造性能可鍛性能可焊性能切削加工性能熱處理性工藝性使用性能力學(xué)性能物理性能化學(xué)性能工藝性能金屬材料的主要性能1.使用性能――反映金屬材料在使用過

2、程中所表現(xiàn)出的特性。包括：力學(xué)性能：（強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性、疲勞強(qiáng)度等）物理性能：（密度、熔點(diǎn)、熱膨脹性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、磁性等）化學(xué)性能：（抗大氣、海水及其它介質(zhì)腐蝕、抗高溫氧化等2.工藝性能――反映金屬材料在加工制造過程中所表現(xiàn)出來的特性。包括：鑄造特性、壓力加工特性、焊接特性、熱處理特性、切削加工特性等。在選擇和應(yīng)用金屬材料時(shí)，一般無特殊要求時(shí)，首先考慮金屬材料的使用性能，而在使用性能中，又主要以力學(xué)性能（機(jī)械性能）為主，因此作為本章討論的重點(diǎn)。力學(xué)性能：材料在外力（靜載荷、動(dòng)載荷、交變載荷）作用下，所表現(xiàn)出的性

3、能。包括強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌度和疲勞強(qiáng)度等,是選擇、使用金屬材料的重要依據(jù)。第一節(jié)材料的性能第一章工程材料導(dǎo)論一、金屬材料的力學(xué)性能常用力學(xué)性能指標(biāo)：第一章工程材料導(dǎo)論靜載強(qiáng)度抗拉抗壓抗彎硬度塑性韌性動(dòng)載沖擊韌度疲勞強(qiáng)度1.1靜載荷下材料的力學(xué)性能第一章工程材料導(dǎo)論圖1.1拉伸試樣(a)拉斷前(b)拉斷后1）強(qiáng)度：材料在外力作用下抵抗變形和斷裂的能力?？估瓘?qiáng)度測(cè)試實(shí)驗(yàn)FLF0d電子拉伸試驗(yàn)機(jī)第一章工程材料導(dǎo)論工程應(yīng)力：σ=F/A0工程應(yīng)變：ε=(L-L0)/L0圖1.3低碳鋼應(yīng)力-應(yīng)變曲線σεσeσsσbesbk0低

4、碳鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線e－最大彈性變形點(diǎn)s－屈服點(diǎn)b－最大外力點(diǎn)k－斷裂點(diǎn)σe－彈性極限σs－屈服極限σb－抗拉強(qiáng)度第一章工程材料導(dǎo)論四個(gè)階段1.彈性變形階段變形可逆變形量<1％2.屈服階段不需要進(jìn)一步增加外力就可產(chǎn)生明顯的塑性變形發(fā)生塑性變形的標(biāo)志3.塑性變形階段產(chǎn)生永久變形4.縮頸和斷裂階段超過b點(diǎn)后局部迅速變細(xì)，直至斷裂第一章工程材料導(dǎo)論ⅠⅡⅢⅣ低碳鋼應(yīng)力－應(yīng)變曲線彈性極限：對(duì)應(yīng)最大彈性變形的應(yīng)力抗拉強(qiáng)度：最大載荷所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力伸長率：（恒量塑性變形的指標(biāo)）斷面收縮率：斷口處第一章工程材料導(dǎo)論良好的塑性是塑性變形加工的

5、必要條件。拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象注意與斷裂強(qiáng)度的區(qū)別不同材料的拉伸曲線??s=?0.2?sεεε(a)脆性材料(b)塑性材料（塑性較低）(c)塑性材料舉例：(a)鑄鐵(b)鋁青銅(c)退火低碳鋼、有色金屬卸載后，恢復(fù)部分為彈性應(yīng)變量；殘留部分為塑性應(yīng)變量。第一章工程材料導(dǎo)論2）硬度材料抵抗更硬物體壓入的能力稱為硬度;表示材料在一個(gè)小的體積范圍內(nèi)抵抗彈性變形、塑性變形或破斷的能力。常用的硬度指標(biāo)有布氏硬度、洛氏硬度等（1）布氏硬度（HBW）HBW＝試驗(yàn)力／壓痕面積，單位N/mm2壓頭：硬質(zhì)合金球有效值：小于650HBW適用材料

6、：退火鋼、正火鋼、有色金屬、不銹鋼等。第一章工程材料導(dǎo)論布氏硬度計(jì)第一章工程材料導(dǎo)論用直徑D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球,在一定壓力P下,將鋼球垂直地壓入金屬表面,并保持壓力到規(guī)定的時(shí)間后卸荷,測(cè)壓痕直徑d，查表獲得硬度值.（一般不寫單位）圖1.4布氏硬度計(jì)及測(cè)試原理第一章工程材料導(dǎo)論（2）洛氏硬度HRC、HRA、HRB規(guī)范HRAHRBHRC壓頭120°金剛石圓錐Φ1.588淬火鋼球120°金剛石圓錐總試驗(yàn)力/N60×9.8100×9.8150×9.8測(cè)量范圍60～8525～10020～67適用材料硬質(zhì)合金、表面淬火鋼軟的鋼材

7、、退火鋼、銅合金淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼表1.1三種洛氏硬度的特點(diǎn)及適用范圍第一章工程材料導(dǎo)論洛氏硬度計(jì)用金剛石圓錐作壓頭，在規(guī)定的預(yù)載荷和總載荷下壓入材料，卸載后測(cè)其深度h，由壓痕深度計(jì)算硬度，可在洛氏硬度計(jì)上直接讀出，無單位。圖1.5洛氏硬度計(jì)及測(cè)試原理第一章工程材料導(dǎo)論布氏硬度與洛氏硬度的特點(diǎn)比較布氏硬度：壓痕面積大；HB值的代表性較全面；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)性好；由于淬火鋼球本身易變形，不能試驗(yàn)太硬的材料；由于壓痕較大，不能進(jìn)行成品檢驗(yàn)洛氏硬度：一般采用金剛石壓頭，因此可用于硬度很高的材料；壓痕很小，幾乎不損傷工件表面，故在鋼件

8、熱處理質(zhì)量檢查中應(yīng)用最多；由于壓痕小，數(shù)據(jù)代表性、重復(fù)性差些；必須進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)試，取平均值。動(dòng)畫洛氏硬度測(cè)量動(dòng)畫布氏硬度測(cè)量第一章工程材料導(dǎo)論第一章工程材料導(dǎo)論1.2動(dòng)載荷下材料的力學(xué)性能設(shè)計(jì)受沖擊載荷件時(shí)，必須考慮材料的抗沖擊性能；在某些條件下（如低溫）具有脆性傾向的材料，如鳥巢Q460E鋼，-40℃沖擊功≥27J。