1绪论、工程材料的主要性能ppt课件

1、工程资料与热处置 机电工程学院 .绪论机械制造的根本过程工程资料分类及运用本课程主要内容学习本课程要求参考书目.二、工程资料分类及运用一按化学成分及结合键分类:金属资料 黑色金属：钢、铁 有色金属：除钢铁以外的其它金 属及合金。非金属资料 高分子资料：塑料、橡胶 陶瓷资料：碳化硅、氮化硅复合资料：玻璃钢.二按资料的运用性能分类:构造资料:用于制造接受载荷、传送动力的零件和构件的资料；功能资料：具有特殊性能的元器件的资料，普通不接受或接受很小的力。.三按照资料的物理形状分类：晶体资料非晶体资料纳米资料四按照资料的几何形状分类纳米资料五按照资料的开展分类.陶瓷刀具：可在冰冻条件下切削肉类和其他食品

2、，切削水果不变色，切洋葱不刺眼 塑料齿轮分量轻、噪声低、本钱低、自光滑.信息科学能源科学资料科学 旧石器时代- 新石器时代 -青铜器时代 -铁器时代-人工合成资料时代现代科学技术的三大支柱资料的开展与历史时代的划分.航空航天人类第一架飞机 1903 莱特兄弟 16公里/小时螺旋桨飞机 300公里/小时 铝合金民航喷气式飞机 5001000公里/小时 高温合金我国主力喷气战斗机歼八 2700公里/小时.人造卫星 钛合金：密度小耐高温耐腐蚀.通讯技术 现有太平洋海底光缆表示图.金属资料获得广泛的运用的缘由 优良的机械性能 优良的物理性能 优良的工艺性能 .三、本课程主要内容工程资料的主要性能金属与

3、合金的晶体构造与结晶金属的塑性变形与再结晶钢的热处置 常用金属资料机械零件选材及工艺道路分析 .四、学习本课程要求 上课仔细听讲、做笔记； 积极参与讨论、回答以下问题； 独立完成作业，不要相互抄袭；仔细完成实验，不缺勤。成果评定：平常作业10% 实验20% 期末70%.第一章. 工程资料的主要性能内部构造与性能 成分构造组织性能加工工艺与性能 切削加工 锻造 铸造 焊接 运用行为与性能 橡胶暴露在空气中逐渐硬化 金属在周期性载荷作用下会产生疲劳 普通钢钻头不能象高速钢钻头那样飞快切削 .工程资料的主要性能力学性能：静力学性能目的、动力学性 能目的物理性能化学性能工艺性能.1-1 力学性能资料在

4、外力作用下所表现出的各种性能。强度硬度塑性疲劳强度冲击韧性断裂韧性 .拉伸实验.电子拉伸实验机.GB/T288-1987 应变 =L/L0GB/T288-2002见附录1低碳钢拉伸曲线应力=F/S0N/mm2(MPa).一、弹性与刚度 弹性变形不超越0.5%1% 塑性变形弹性极限e资料不产生塑性变形所能接受的最大应力。精细弹性元件、炮筒.弹性模量 E= / 衡量资料抵抗弹性变形的才干。表示资料的刚度。.机器零件或构件刚度：EA.二、强度在外力作用下，资料抵抗变形和破坏的才干。屈服点s 资料开场产生明显塑性变形时的最低应力值。.屈服强度0.2 试样标距长度产生0.2%塑性变形时的应力值。.抗拉强

5、度b资料在断裂前所接受的最大应力值。Rm .三、塑性资料在外力作用下，产生永久变形而不破坏的才干。伸长率 试样在拉断后的相对伸长量。A=L1-L0/L0 100%L0试样原始标距长度；L1试样拉断后的标距长度。.断面收缩率 试样被拉断后横截面积的相对收缩量。Z=A0-A1/A0 100%A0试样原始横截面积；A1试样拉断处的横截面积。.塑性的意义：1.零件在运用过程中偶尔过载时，因发生塑性变形而不至于忽然断裂；2.碰撞时吸收能量；3.塑性成形。.四、硬度资料抵抗外加载荷压入外表的才干。1布氏硬度HBSW.压头为淬火钢球时，HBS 小于450有效。压头为硬质合金时，HBW 450-650有效。阅

6、历关系：低碳钢： b0.36HBS(W)高碳钢：b0.34HBS(W)灰铸铁：b0.10HBS(W).实验规范。表示方法：120HBS 120HBS10/1000/30表示直径为10mm的钢球在1000kgf9.807kN载荷作用下坚持30s测得的布氏硬度值为120 压痕较大，只适用于毛坯检验，不适宜废品。.2洛氏硬度HR.实验规范。表示方法：60HRC洛氏硬度操作迅速、简便，压痕小可在工件外表进展实验，可测各种金属。压痕较小，代表性差。由于资料成分偏析，组织不均匀，使硬度值分散性大，应在不同部位丈量多次取平均值。.3维氏硬度(HV)采用相对面夹角为o金刚石正四棱锥压头，以规定的实验力F压入资

7、料的外表，坚持规定时间后卸除实验力，用正四棱锥压痕单位外表积上所受的平均压力表示硬度值。 .载荷小，压入深度浅，适于测试零件外表淬硬层及化学热处置的外表层。延续一致的标尺，可测定从极软到极硬的各种金属资料。测定较费事，任务效率不如洛氏硬度高。可丈量硬度为101000HV范围的资料。 .由于各种硬度实验的条件不同，因此相互间没有实际的换算关系，根据实验结果的粗略换算关系如下：硬度在200600HBSW HRC 1/10HBS硬度小于450HBS HBS HV 各种硬度间换算以及硬度与强度之间的换算可查表。.五、疲劳强度交变应力应力的大小、方向随时间变化。疲劳接受交变应力的零件在任务过程中，往往在

8、任务应力低于其屈服强度的情况下发生断裂，这种景象称为疲劳断裂。特征：无征兆忽然断裂，呵斥严重事故。据统计，在损坏的机器零件中，80%是由金属疲劳呵斥的！.1疲劳实验变动载荷：载荷时间对称交变应力脉动交变应力无规那么交变应力主轴类汽缸盖螺钉农用挂车车轮.一组试样：疲劳实验对试样的外表质量很敏感，曲线上每一点最好取几个试样平均值。.疲劳曲线107N02-1N最大应力max循环周次N对数坐标1普通钢铁资料 2有色金属、高强度钢等。钢铁 N0 =107 次， 有色金属 N0 =108 次。对于实践机件， N0 根据任务条件和运用寿命确定。例：火车轴N0 =5107 汽车发动机曲轴N0 =12107 气

9、轮机叶片N0 =2510101.2疲劳缘由 外表是产生疲劳源部位外表应力集中、刀痕、划伤等。扩展时而停顿、时而向前开展，出现疲劳裂纹贝壳纹。剩余部分面积减小，应力增大，当b时，忽然断裂。.3预防措施设计时外表圆滑过渡，减少应力集中。外表预制压应力喷丸、外表淬火、化学热处置等.六、韧性资料断裂时所需能量的度量。1冲击韧度ak冲击韧性在冲击载荷作用下，资料抵抗冲击力的作用而不被破坏的才干，通常用冲击吸收功Ak和冲击韧度目的ak来度量。.一次冲击弯曲实验.冲击实验视频图象.目的冲击吸收功 Ak (J)冲断规范试样所耗费的功。 Ak=Gg(h-h1) 其中 G-摆锤质量 g-重力加速度冲击韧度akJ/

10、cm2)试样单位截面积所耗费的 冲击吸收功。ak= Ak/S 其中 S-试样缺口处的截面积.冲击实验的运用评定资料的冶金质量和热加工后的产质量量。评定资料的低温变脆倾向。此实验有很多局限性。.工程中的断裂事故 2007年11月2日美国F15 空中解体；第一章 绪论.2断裂韧度K1c断裂韧性资料抵抗裂纹扩张的才干。 应力场强度因子 K1=Y 其中 K1应力场强度因子，单位为Nm-3/2; Y与裂纹外形、加载方式及试样几何尺 寸有关的系数； 外加应力，单位为MPa a裂纹的半长，单位为mm。 ss2aAxy2b.断裂韧度运用：用无损探伤方法测出零件中最大裂纹长度，就可以算出使零件失稳扩展的临界载荷，既零件能接受的最大载荷。测得零件的任务应力，就可以确定资料在加工过程中允许存在的最大裂纹长度。.1-2 物理性能密度 单位体积资料的质量。熔点 资料的熔化温度。热膨胀性线膨胀系数：温度每变化1