天津科技大学机械工程材料1

1、定义：材料在使用和加工过程中表现的特性。 分类：材料的性能、疲劳性能、使用性能、过程性能、物理化学性能、力学性能、塑性、硬度、韧性、耐磨耗性、铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能、热处理性能、负荷、1.1材料的使用性能1、材料的力学性能、拉伸试料、静负荷抗拉试验机、应力=p/f0应变=(l-l0)/l0分弹性和刚性，一些材料的典型曲线，弹性模数的大小主要取决于材料的本性，强化材料的手段如热处理、冷热加工、合金化等对弹性模数的影响很小。 通过增大横截面积或变更截面形状，可以提高零配件的刚性。 (2)强度、强度：材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。 弹性极限e :试样保持纯弹性变形的最大应

2、力值。 屈服强度s :材料微量塑性形变时的应力值。 条件屈服强度0.2 :残留变形量为0.2%时的应力值。 (0.2和s的意思相同！ 极限拉伸强度b :材料断裂前受到的最大应力值。 (3)塑性材料在受力破坏之前承受最大塑性形变的能力。 伸长率：断面收缩率：断裂后拉伸试样的颈缩现象，说明：和材料的塑性直径d0相同时为l0。 塑性值只有在l0/d0为常数的情况下才能够比较。 l0=10d0时，伸长率用或10表示，l0=5d0时，伸长率用5表示。 很明显，5%时有颈，因为塑性材料，用断面收缩率表示的塑性比伸长率更接近真正的变形。 生产中，为了提高安全性，要求零配件有一定的塑性。 增长率达到5或断面收

3、缩率达到10的材料能够满足多种零配件的使用要求。 (4)硬度、材料抵抗表面局部塑性形变的能力。 是描述材料力学性能的综合残奥仪表。 一般来说，硬度强度、耐磨损性、塑性1、布氏硬度hb具有再现性强、检验误差小的优点。 具有很高的测量精度。 数据稳定。 缺点：压痕大，测量费时，不能用于过薄构件、成品及比压头硬的材料。 适用：铸铁元素、退火或使用正火钢和非铁金属的硬度、一定直径的压头(球体)，以相应的试验力压入被测表面，保持一定时间，卸载后，测定材料表面的压痕直径，算出硬度值。 实验原理：使用锥顶角120的金刚石圆锥或直径1.588mm的淬火钢球，以相应的试验力(预负荷主负荷)压入被测定表面，保持规

4、定时间，卸载后(去除主负荷后)，增加测定的剩馀凹陷深度，计算硬度值。 2、洛氏硬度、hra、hrb、hrc分别测量的硬度不能直接比较大小。 例如： 50hrc 40hrc、hra :硬质合金、表面淬火层、渗碳层。 hrb :非铁金属、铸铁元素和退火、正火钢等。 hrc :调质钢，淬火钢。 优点：操作快，简便，从表盘直接读取硬度值的压痕小，适用范围广。 缺点：精度差，硬度值波动大。 不适合测量组织的不均匀材料。 压头：锥面角度为136的金刚石正四棱锥，试验原理：以一定的试验力将压头压入试样表面，卸载一定时间后，在试样表面留下四棱锥的压痕，测量压痕两对折角线的长度，计算硬度值。 3、维氏硬度hv，

5、优点：维氏硬度保留了布氏硬度和洛氏硬度的优点。 维氏硬度可以测量从柔软到硬的各种材料，可以测量薄的和各种表面渗透层，精度高。 广泛用于测定薄部件、化学热处理部件、表面硬化层的硬度(例如浸透层、表面淬火层、镀敷层等)、金相组织的硬度。缺点：测试过程繁琐。 请勿用于批量生产时的通常检查。 4 .显微硬度显微硬度的实验原理与维氏硬度完全相同，但精度要求高。 可用于金相组织中相的硬度及材料表层的硬度大小的测定。 (5)韧性，1，冲击韧性冲击韧性材料抵抗冲击载荷不破坏的能力。 1 )摆式一次冲击试验。 2 )小能量多重碰撞试验。 在多次冲击弯曲实验的示意图中，指标为冲击韧性值ak (在冲击实验中测定，每

6、单位面积消耗的功)。 2、断裂韧性、泰坦尼克号钢板和现代船用钢板冲击试验结果： (6)疲劳、材料被低于s的反复交变应力破坏的现象。 材料在规定次数的应力循环后也不断裂时的最大应力称为疲劳极限-1。 黑色金属材料的规定次数为107，有色金属合金为108。 疲劳寿命材料疲劳破坏时的应力循环数，或者从开始受到负荷到发生断裂的经过时间称为该材料的疲劳寿命。 (80%的断裂是疲劳引起的)、主要性能指标的应用、弹性指标：在设定弹性零配件时，需要考虑弹性极限e，例如各种弹簧和弹性要素等。 强度和塑性：一般零配件的耐破坏设置修订。 对于在工作条件下不允许明显塑性形变的零配件和部件，根据屈服强度值s(0.2 )

7、选择材料，可以预防很多机器发生事故。 对于没有明显屈服现象的脆性材料，根据极限拉伸强度b选择材料。 硬度：设定耐磨零配件时必须考虑的性能指标，如滚动轴承等。 冲击韧性：在零配件作业中，承受汽车齿轮、弹簧、冲压模具等的冲击负荷。 (参考指标)其中，某零配件有力学性能要求时，一般对设定图纸提出硬度技术要求，而不是强度和塑性。 二、材料的物理和化学性能，(一)物理性能，材料的腐蚀：材料受到环境介质的化学、电化学作用引起的变质或破环现象，可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。 其他化学性能：耐氧化性、耐浸透性、高分子材料老化等；(2)化学性能、1.2材料的过程性能、金属材料的一般加工工艺如下：1 .铸造性能2

8、.锻造性能、万吨级冲压机模锻的飞机大梁、火箭捆包环、精密铸造件3 .屈强比是指与之比。 4 .材料的主要过程性能是、 5 .金属材料常用的机械性能指标有：显示极限拉伸强度的屈服强度常用硬度表示，显示常用塑性指标显示和的冲击韧性。 二、判决问题s和0.2都是材料的屈服强度。 材料的弹性越好，其塑性也越好。 修改零配件时，力学性能如有要求，图纸上多对硬度提出技术要求。 三、选择题1 .在低碳钢的抗拉应力应变曲线中，称为相应的最大应力值。 a .弹性极限b .屈服强度c .极限拉伸强度d .断裂强度2 .材料开始塑性形变的应力值称为材料。 a .弹性极限b .屈服强度c .极限拉伸强度d .断裂强度4、简单解答