工程材料及成型工艺基础.ppt

同学们好！,自我介绍:,张锁梅主讲课程： 工程材料及机械制造工艺基础 机械制造工艺课程设计 科研方向： 成形工艺的设计与优化； 钢的热处理改性； 铸铁石墨球化机理的研究； 冶金实验设备的设计与自动控制的开发。,本课程性质、任务和要求,性质： 研究常用工程材料及其毛坯成形方法 理论与实践密切结合,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 掌握材料成形基本原理和工艺特点，能初步运用,1卢志文 主编，工程材料及成形技术，机械工业出版社， 2007.2 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， 2011.9 3侯书林 主编，机械制造基础（上册），中国林业出版社，2006.8 4张万昌 主编， 热加工工艺基础，机械工业出版社,参考资料：,成绩考核：,平时成绩：30%作业+实验报告 考试成绩：70%闭卷,建议学习方法：,理解和记忆名词术语； 抓住各章节之间的联系； 多看书，认真听，多找老师！,绪 论,按属性分类：,金属材料 陶瓷材料 高分子材料 复合材料,1、工程材料分类,2. 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。,3.什么叫成形工艺？ 金属或非金属毛坯或零件成形方法和过程。 主要研究： 1）工程材料基础知识； 2）铸造金属液态下成形的过程和方法； 3）锻造塑性金属受压变形或改性的过程和方法； 4）焊接分离金属实现永久连接的过程和方法； 5）钢的热处理原理、过程与方法。,沧州铁狮 铸于953年。高5.78米，长6.5米，宽3.17米，重40吨,本讲重点：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：拉伸曲线特点； 硬度检测。,第一讲 金属材料主要性能 Main Properties and Structure of Metal Material 一、 金属使用性能 Properties of metal material 二、 金属工艺性能 Structure of metal material,金属性能种类,冶炼铸造,铸锭,板棒型管,焊接,机加工,冷轧冷拔,深冲,锻件,铸件,机加工： 车、铣、刨、磨,零件或构件,热轧,热锻,工艺性能,使用性能,一、金属材料使用性能 (Properties of Metal Material) 1、机械性能（或力学）： Mechanical Properties 受外力时所表现的特性。如： 强度、硬度、塑性和韧性等。 2、物理性能：密度、导热和导电率等。 3、化学性能：抗氧化、耐腐蚀性等。,1、弹性和塑性（Elasticity and Plasticity) （1）弹性：除去外力材料能恢复原状。 弹性极限：产生弹性变形的最大应力。 e=Pe/Fo ( Pa ) （2）塑性：材料受外力产生永久变形的能力。 衡量：(Ductility) 延伸率：=（L1-Lo)/Lo * 100% 截面收缩率：=(Fo-Fk)/Fo * 100% 屈服极限：材料开始产生塑性变形时应力。 s=Ps/Fo ( Pa ),2006-1-1,金属的拉伸：,拉伸试样：,低碳钢拉伸曲线：,Strain,Stress,2、刚性与强度： （Rigidity and Strength) （1）刚性：材料抵抗弹性变形能力。 衡量：弹性模量E（拉伸曲线OE段斜率） （2）强度：材料抵抗变形或断裂能力。 抗拉、抗弯、抗扭、抗剪和屈服强度等。 b点处应力为抗拉强度： b=Pb/Fo Pa s点处应力为屈服强度： s=Ps/Fo Pa 注意：s、b为工程上常用指标。,0.2 名义屈服强度 （永久变形0.2%）,低碳钢拉伸试验图,（2）强度指标，单位：MPa(N/mm2）,1疲劳强度 （-10.5b）,b 抗拉强度,s 屈服强度 （屈服点）,3、硬度：Hardness 指材料抵抗更硬物体压入其内的能力。 据测试方法不同有： 布氏硬度（HB) Brinell 洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)Rockwell,压头用钢球直径：10mm、5mm、2.5mm 载荷：30KN、7.5KN、1.87KN 布氏硬度HBS 用于测定软性材料（HBS450）,HBS测定,HRC测定,洛氏硬度HRC 用于测定高硬度材料（2067 HRC） 金刚石圆锥体压头，压入金属表面，卸载后读出HR值。,布氏、洛氏硬度测试方法对比：,4、冲击韧性： Impact Toughness 材料抵抗或承受冲击载荷能力。 衡量：单位面积冲击功,k=Ak/F( J/m2 ) 塑性材料试样开缺口，脆性材料不开缺口。,冲击韧性的测试方法,冲击试验设备：,金属材料经受无数次应力循环而不发生疲劳断裂的应力值。,5、疲劳强度：(Fatigue Strength),规定：钢铁循环107以上材料不破坏的最大应力。 有色金属循环108 以上。,疲劳曲线,二、金属工艺性能,指金属材料接受各种加工过