工程材料学1章 材料的性能

1、l使用性能使用性能: 材料在使用过程中所表现的性能。材料在使用过程中所表现的性能。包括包括力学性能、物理性能力学性能、物理性能和和化学性化学性能。能。l工艺性能：工艺性能： 材料在加工过程中所表现的性能。材料在加工过程中所表现的性能。包括包括铸造、锻压、焊接、热处理铸造、锻压、焊接、热处理和和切削性能等切削性能等。神舟一号飞船l材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称为材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称为变形变形。l外力去除后能够恢复的变形称为，外力去除后能够恢复的变形称为，弹性变形弹性变形。l外力去除后不能恢复的变形称为，外力去除后不能恢复的变形称为，塑性变形塑性变形。 五万吨水压

2、机五万吨水压机低碳钢的应力低碳钢的应力- -应变曲线应变曲线拉伸试样拉伸试样拉伸试验机拉伸试验机应力应力 = P/F0应变应变 = (l-l0)/l0l弹性：弹性：指标为弹性极限指标为弹性极限 e e，即，即材料承受最大弹性变形材料承受最大弹性变形时的应力。时的应力。l刚度：刚度：材料受力时抵抗材料受力时抵抗弹性变形的能力。弹性变形的能力。指标为弹指标为弹性模量性模量E= E= /=tg /=tg。 ）（MPatgE 弹性模量的大小取决于材料的本性，弹性模量的大小取决于材料的本性，除随温度升高而逐渐降低外，可以通过增加横截面积或除随温度升高而逐渐降低外，可以通过增加横截面积或改变截面形状来提高

3、零件的刚度。改变截面形状来提高零件的刚度。 其他强化材料的手段如热处理、冷热加工、合金化等对其他强化材料的手段如热处理、冷热加工、合金化等对弹性模量的影响很小。弹性模量的影响很小。比例极限比例极限 p弹性极限弹性极限 e屈服强度屈服强度 s抗拉强度抗拉强度 b断裂强度断裂强度 k零构件发生过弹性变形的原因：零构件发生过弹性变形的原因：刚度不足刚度不足抗力指标：抗力指标：弹性模量弹性模量E或者切变模量或者切变模量G强强 调！调！金属和合金的弹性模量不能通过合金化和热金属和合金的弹性模量不能通过合金化和热处理、冷变形等方法改变处理、冷变形等方法改变 强度：强度：材料在外力作用下材料在外力作用下抵抗

4、变形和破坏的能力。抵抗变形和破坏的能力。 屈服强度屈服强度 s： 材料发生微量塑性变形时的应材料发生微量塑性变形时的应力值。力值。 条件屈服强度条件屈服强度 0.2： 残余变形量为残余变形量为0.2%时的应力时的应力值。值。 抗拉强度抗拉强度 b：材料断裂前所承受的最大应力材料断裂前所承受的最大应力值。值。s0.2 伸长率：伸长率：%100001 lll %100010 FFF 断面收缩率：断面收缩率：断裂后拉伸试样的颈缩现象拉伸试样的颈缩现象说明：说明： 用面缩率表示塑性比伸长率更接近用面缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形。真实变形。 直径直径d0 相同时，相同时，l0 ， 。只有当。只有当

5、l0/d0 为常数时，塑性值才有可比性。为常数时，塑性值才有可比性。当当l0=10d0 时，伸长率用时，伸长率用 表示；表示；当当l0=5d0 时，伸长率用时，伸长率用 5 表示。显然表示。显然 5 时，无颈缩，为脆性材料表征时，无颈缩，为脆性材料表征 铸铁（灰口）铸钢（共晶点附近最好）2.锻造性能（塑性、变形抗力）低碳钢中碳钢（低合金钢）高碳钢（高合金钢）铸铁不可锻压3.焊接性能（可焊性、焊后开裂的倾向、焊区硬度）低碳钢中碳钢（低合金钢）高碳钢（高合金钢）铜、铝合金4.切削性能（切削难易程度、加工表面质量）5.热处理工艺性能（热处理难易程度及产生缺陷的倾向）淬透性、变形和开裂、过热敏感性、回火脆化和氧化脱碳等本节中本节中所讲的所讲的材料的材料的力学性力学性能指标能指标及应用及应用刚度刚度：刚度设计中，考虑构件刚度设计中，考虑构件在受力时发生的弹性变形量。在受力时发生的弹性变形量。主要力学性能是材料的弹性模主要力学性能是材料的弹性模量。如精密机床主轴等零构件量。如精密机床主轴等零构件弹性指标弹性指标：弹性极限和弹性弹性极限和弹性模量是设计弹性零件考虑的模量是设计弹性零件考虑的性能指标。如汽车板簧和各性能指标。如汽车板簧和各类弹簧等类