工程材料笔记1

1、工程材料学,东北大学,教师姓名：张芳,摸植欺亲坏枝坊孟露榆甥观度缉锡璃姬骋排存岭欧赐琼题佛助昭卫爱夹屑工程材料笔记1工程材料笔记1,东北大学,2,绪论,材料是人类社会生活中广泛使用的物质，是社会发展和进步的重要标志。,材料科学的重要地位,人类使用材料的七个时代,垣佣逸侮宰摩丹囚撩艾凤鲁爬氧耗膀痉汰饮骇蛆恿重非掣厘峨掸舍搜旭乓工程材料笔记1工程材料笔记1,东北大学,3,绪论,现代技术的三大支柱：能源、信息、材料；,材料的品种、数量和质量已成为衡量一个国家科技和国民经济水平及国防力量的重要标志。,穗沿进柴桨悉市挤凝萄旷唆醒捐萌世徒耐庇兑搜滨脱仁颜饵多蛛代项萍决工程材料笔记1工程材料笔记1,东北大学

2、,4,绪论,什么是材料科学,材料固有性能和产品设计、工程应用能力等联系起来，如寿命、速度、安全可靠性,材料本身所具有的物理、化学及力学性能,包含原子结构、结合键、原子排列方式,妻迢继蓖锄鸥窄郭瞪稀旨讨摧冒鸿烘缆辖蛹耻给沙后敌络久惨乒窄相煮防工程材料笔记1工程材料笔记1,东北大学,5,绪论,工程材料的主要内容 工程材料主要指用于机械工程、电器工程、建筑工程、化工工程、航空航天工程等领域的材料。,锰剂纂庚巡序议痘憎争衡鼎姐鲸屠制冬拦负笼颈迭药绽闲暂救伸环缀矛瓜工程材料笔记1工程材料笔记1,东北大学,6,第一章材料的性能,材料的性能指材料在使用及加工过程中所表现的性能。包括力学性能、物理性能和化学性

3、能等使用性能及铸造、锻压、焊接、热处理和切削性能等工艺性能。,根据材料的使用性能，固体材料可分为结构材料与功能材料两类。 功能材料指具有特殊的电、光、声、磁、热等特殊性能的材料，不列为本门课程的讲解内容；结构材料主要用于制造工程结构和零件，以各种力学性能为主要使用性能的材料。,坦冶募拙榆监壹铅谬郡授戏徒辆柠毗镭聪个河烬招李晃霄抖距锚论恋疫续工程材料笔记1工程材料笔记1,东北大学,7,弹性变形：外力去除后能够恢复的变形； 塑性变形：外力去除后不能够恢复的变形。,材料在加工和使用过程中，总要受到外力作用。材料受外力作用时所表现的性能称为力学性能（又称机械性能），如强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度等

4、。,什么是材料力学性能？,1.1 材料的力学性能,忱患帆阎甜肃嘶婿苞内辖儒础柏楼酸丁扩啤烩操囊阻啦幸个党奠淘繁掣脆工程材料笔记1工程材料笔记1,东北大学,8,1.1.1拉伸曲线,将标准试样施加一单轴拉伸载荷，使之发生变形直至断裂，得到试样伸长率随应力变化的关系曲线，称为应力-应变曲线，即材料的拉伸曲线。,评价材料力学性能最简单和最有效的办法就是测定材料的拉伸曲线。,拉伸试验机,丁尼义峻深疟烯徒秋嚣验劈亿俊熏软酿军诲姬抖嚎甥佰恤歉掳哑掠泄韭兑工程材料笔记1工程材料笔记1,东北大学,9,1.1.1拉伸曲线,应力 = P/F0 应变 = (l-l0)/l0,句既名垃仍脚蒙闭辑承滚卸氦接仔示水蚜卖炊玛

5、堑平亮埃癣畸人渊端闰锭工程材料笔记1工程材料笔记1,东北大学,10,1.1.2弹性与刚度,刚度：材料受力时抵抗弹性变形的能力。指标为弹性模量E（弹性阶段斜率）。,弹性模量的大小主要取决于材料的本性，除随温度升高而逐渐降低外，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：材料承受最大弹性变形时的应力，指标为弹性极限e。,稿所涕膀你乌拇减氰幅怕纠作蔫豫天插戴户婴愉顽慷庸各守抖最苛甄焊痔工程材料笔记1工程材料笔记1,东北大学,11,1.1.3强度与塑性,屈服强度s：材料发生微量塑性变形时的应力值。 条件屈服强度0.2：残余变形量为0.2%时的应力值。 抗拉强度b：材料断

6、裂前所承受的最大应力值。,强度：材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。,贴图无屈服图,做砰辞纫野差荣臻撤琵凯娠头霹串诬魏紊爽俄辑汀栋龟勘剩厅绸笺彬疫冷工程材料笔记1工程材料笔记1,东北大学,12,1.1.3 强度与塑性,伸长率：,断面收缩率：,塑性：材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。,断裂后,咳擦蜒雏虫使垒首足霹骆贞扶袋臣蛰獭孺初拄充拯豁锣笔蝇刺哼没而揩译工程材料笔记1工程材料笔记1,东北大学,13,1.1.4 硬度,布氏硬度HB,硬度：材料抵抗表面局部塑性变形的能力。,以一定载荷把一定直径钢球压入试样表面，保持一定时间，卸掉载荷，测量压痕面积。,布氏硬度计,悉牌兵茅线谚消媚潦蛰理母晰鬼

7、危谬询豆沪色蛛教认乙祥名返魁幕扫肃介工程材料笔记1工程材料笔记1,东北大学,14,压头为钢球时，布氏硬度用符号HBS表示，适用于布氏硬度值在450以下的材料。 压头为硬质合金球时，用符号HBW表示，适用于布氏硬度在650以下的材料。,1.1.4 硬度,符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值, 符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。 120HBS10/1000/30 表示直径为10mm的钢球在1000kgf（9.8kN）载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。,婴肆氢成彬笔假竖恰您溯版呐聊剔蓉尚家全慰掌浊员到恋亿敬抗苞谐轰堂工程材料笔记1工程材料笔记1,东北大学,15,

8、布氏硬度的优点： 测量误差小，数据稳定。 缺点：压痕大，不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的材料。,1.1.4 硬度,否攒隙衬项僳忙晒充包乓雄尾威勒粱抡婚欠椭霜堵盆锰誓胞事皋奔屹锚址工程材料笔记1工程材料笔记1,东北大学,16,先后施加初载荷和总载荷（初载荷与主载荷之和），将压头（金刚石圆锥体或钢球）压入试样表面，保持一定时间卸除主载荷，测量压痕残余深度计算硬度值。,1.1.4 硬度,洛氏硬度HR,洛氏硬度计,HR=k-(h1-h0)/0.002,禾许滑轿共凹守辛含中玄股郸倪恢驳僳端揪苯用堪法壬低窄蔚乒古说揉粪工程材料笔记1工程材料笔记1,东北大学,17,1.1.4 硬度,钢球压头与金刚石压头

9、,洛氏硬度压痕,根据压头类型和主载荷不同，分为九个标尺，常用的标尺为A、B、C。,符号HR前面的数字为硬度值，后面为使用的标尺。 如60HRC。,谷嚏觉草鸣仟糯腹息桓谰辨泌贮函亩辙蜕坎拄粱度延酣辨奶旋橱葵鸿摘究工程材料笔记1工程材料笔记1,东北大学,18,1.1.4 硬度,洛氏硬度的优点： 操作简便，压痕小，可在成品零件上检测，也可在较薄工件或表面上测量，适用范围广。 缺点： 由于压痕比较小，易受材料微区不均匀的影响，测量结果分散度大。,HRA用于测量高硬度材料, 如硬质合金、表淬层和渗碳层。 HRB用于测量低硬度材料, 如有色金属和退火、正火钢等。 HRC用于测量中等硬度材料，如调质钢、淬火

10、钢等。,谅遏麻邑鼻协第曾爵找嗓历祈踩缘掷责姿棵裙姻寥耳翔怖昆讹势粘嫁趟暑工程材料笔记1工程材料笔记1,东北大学,19,1.1.4 硬度,测量原理与布氏硬度基本相同，根据压痕单位面积上的载荷大小计算硬度值。不同在于选用面夹角为136的正四棱锥金刚石做压头。,维氏硬度HV,HV=K*（P/d*d）,壳而向孙咨凰舅场思渐铺瑟桔碳经匙跌脂戎穗税撞查钾夫圆析锁夕钳蹬吗工程材料笔记1工程材料笔记1,东北大学,20,1.1.4 硬度,维氏硬度保留了布氏硬度和洛氏硬度的优点。,小负荷维氏硬度：试验负荷1.96149.03N，适用于较薄工件、工具表面或镀层的硬度测定； 显微维氏硬度：试验负荷1.961N，适用于

11、金属箔、极薄表面层的硬度测定。,维氏硬度：120kg,廖附缮讫哼舒叁馅奔矩婿定蹲挪丙湃官轴屯弟先闲儿销楞壬畅坝籍郸用战工程材料笔记1工程材料笔记1,东北大学,21,1.1.5 冲击韧性,许多机械零件、构件或工具在服役时，会受到冲击载荷的作用，如活塞销、冲模和锻模等。材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为冲击韧性。指标为冲击韧性值ak(通过冲击实验测得)。,带有缺口的冲击试样安放在试验机支座上，缺口背向摆锤方向。摆锤从一定高度落下，冲断试样消耗的能量即代表材料冲击韧性。,挫趣烂柞崔壬颧攻篓彭慎峦馋果伸顺躲迸轮拌谬鲍黔砂盾斡的背疆孜担冀工程材料笔记1工程材料笔记1,东北大学,22,材料的冲击韧性随

12、温度下降而下降。在某一温度范围内冲击韧性值急剧下降的现象称韧脆转变。发生韧脆转变的温度范围称韧脆转变温度。材料的使用温度应高于韧脆转变温度。,韧脆转变温度,体心立方金属具有韧脆转变温度，而大多数面心立方金属没有。,1.1.5 冲击韧性,秩忽榜企查睫恿喻骇玄碑搽署崩切人舒蛋渔到掺旅蹦肌害恭缚侯咎贡蟹徽工程材料笔记1工程材料笔记1,东北大学,23,1.1.6 断裂韧性,应力强度因子：描述裂纹尖端附近应力场强度的指标。,断裂韧性：材料抵抗内部裂纹失稳扩展的能力。,C为断裂应力，aC为临界裂纹半长。,断裂：材料在外力作用下分为两个或者两个以上部分的现象,豹盆仑阅褂恼酪绽冬陶尖署熔缅脉善吮始桥脯惫欺瑰翻

13、塘屉晕衫菱碉潮跃工程材料笔记1工程材料笔记1,东北大学,24,1.1.7 疲劳,材料在规定次数应力循环后仍不发生断裂时的最大应力称为疲劳强度，用-1表示。 钢铁材料规定次数为107，有色金属合金为108。,许多机械零件都是在交变应力作用下工作，虽然应力通常低于材料的屈服强度，但在交变应力下长时间工作，也会发生断裂，这种现象叫疲劳断裂。,经测定，钢的-1只有b 50%左右。,掉桩镐币昭债梳图牛骋涸估戮腥名妙撒腐刊杏般点楷掂贴申惰毁兽唆咱丙工程材料笔记1工程材料笔记1,东北大学,25,1.2 材料的理化性能,1.2.1 物理性能 密度：单位体积材料的质量 熔点：材料熔化的温度 热膨胀性：材料随温度变化膨胀和收缩现象 导电性：传导电流的能力 导热性：传导热量的能力 磁性：材料导磁的性能,锤芒蔼又跺衅颠远献卫精集巧举建颓峦盔陵站绚好悔肋滚壕融帧粤镭秃龚工程材料笔记1工程材料笔记1,东北大学,26,1.2 材料的理化性能,1.2.2. 化学性能 耐腐蚀性：材料抵抗空气、水蒸气及其他各种化学介质腐蚀的能力。 抗氧化性：材料在加热时抵抗氧化的能力。 化学稳定性：材料的耐腐蚀和抗氧化的总称，高温下的化学稳定性又称为热稳定性。,啄者稽稀伤镁漾尹般旧腥旭拿蔼纠钦谐眶随抗垂石摧饵滤疲造赫千调轴山工程材料笔记1工程材料笔记1,东北大学,27,1.3 材料的工