机械工程师培训资料10-8工 程 材 料

力学性能
塑性的概念及指标
塑性：是指材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。 塑性：是指材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。 表示塑性的两个指标： 表示塑性的两个指标： 伸长率（ 试样拉断后， 伸长率（ δ ） ——试样拉断后，标距的伸长量与原始标距的 试样拉断后 百分比。 百分比。 断面收缩率（ 试样拉断后， 断面收缩率（ Ѱ ）——试样拉断后，缩颈处横截面积的最大 试样拉断后 缩减量与原始横截面积的百分比。 缩减量与原始横截面积的百分比。 值愈高时表示材料的塑性愈好。一般δ 注：当材料的δ↑和Ѱ ↑值愈高时表示材料的塑性愈好。一般 当材料的 ↑ 达 5%，Ѱ达10%就可满足绝大多数零构件的要求。 就可满足绝大多数零构件的要求。 ， 就可满足绝大多数零构件的要求
材料特性
力学性能的概念及主要指标
金属材料的力学性能：是指金属材料在常温下，抵抗外加载荷（ 金属材料的力学性能：是指金属材料在常温下，抵抗外加载荷（或 称外力）作用下表现出来的性能。 称外力）作用下表现出来的性能。 强度 塑性 硬度 冲击韧性（或冲击韧度） 冲击韧性（或冲击韧度） 抗疲劳性（或疲劳强度） 抗疲劳性（或疲劳强度） 表示金属材料力学性能的主要指标有五个： 表示金属材料力学性能的主要指标有五个：
力学性能
强度的概念及分类
强度：是指材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。 强度：是指材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。 表示材料强度的指标有两个： 表示材料强度的指标有两个： 表示材料产生屈服现象时的应力。 屈服强度 （ бs ）——表示材料产生屈服现象时的应力。 表示材料产生屈服现象时的应力 条件屈服强度（ 条件屈服强度（ б0.2 ）——对拉伸过程中屈服现象不明显的 对拉伸过程中屈服现象不明显的 材料（如铸铁）按GB228-87规定以伸长率为0.2%时的应力值 材料（如铸铁） GB228-87规定以伸长率为0.2%时的应力值 规定以伸长率为0.2% 作为它的条件屈服强度， 表示。 作为它的条件屈服强度，用б0.2表示。 表示材料被拉断前所承载的最大应力。 抗拉强度 （ бb ）——表示材料被拉断前所承载的最大应力。 表示材料被拉断前所承载的最大应力 бb是零部件设计和评定材料时的重要强度指标。 是零部件设计和评定材料时的重要强度指标。
力学性能
冲击韧性的概念及特点
是指在冲击载荷作用下， 冲击韧性——是指在冲击载荷作用下，金属材料抵抗变形和断裂 是指在冲击载荷作用下 的能力。其值以“ak ”来表示。 来表示。 的能力。其值以“ 冲击韧性的特点： 金属材料的ak值越大，它的韧性就越好， ak值越大 冲击韧性的特点： 金属材料的ak值越大，它的韧性就越好，在受 到冲击时越不容易断裂。 到冲击时越不容易断裂。 材料的冲击韧性值可以用冲击实验方法测定。 材料的冲击韧性值可以用冲击实验方法测定。
工艺性能
工艺性能——是指材料加工成形的难易程度。 是指材料加工成形的难易程度。 工艺性能 是指材料加工成形的难易程度 工艺性能种类： 工艺性能种类：
铸造性能（可铸性） 铸造性能（可铸性） 压力加工性能（可锻性） 压力加工性能（可锻性） 焊接性能（可焊性） 焊接性能（可焊性） 机械加工性能（切削加工性） 机械加工性能（切削加工性） 热处理工艺性能（热处理性） 热处理工艺性能（热处理性）
晶体结构
物质的构成及分类
物质的构成：物质是由原子构成的。 物质的构成：物质是由原子构成的。 物质的分类： 的排列方式不同， 物质的分类：根据原子在物质内部 的排列方式不同，可将固态物 质分为晶体 非晶体两大类 晶体与 两大类。 质分为晶体与非晶体两大类。
晶体结构
晶体的特性
内部原子呈规则排列的物质称为晶体。（ 晶体—内部原子呈规则排列的物质称为晶体。（如：固态金属） 内部原子呈规则排列的物质称为晶体。（如 固态金属） 特点： 特点：（1）晶体具有一定的熔点 （2）规则的几何外形 各向异性（晶体在不同方向上测量其性能时， （3）各向异性（晶体在不同方向上测量其性能时，表 现出或大或小的差异） 现出或大或小的差异） 凡是内部原子无规则排列的物质称为非晶体。（ 非晶体—凡是内部原子无规则排列的物质称为非晶体。（如： 凡是内部原子无规则排列的物质称为非晶体。（如
力学性能
根据测定硬度方法的不同，可用布氏硬度（HB） 根据测定硬度方法的不同，可用布氏硬度（HB） 、洛氏硬度 布氏硬度 HR） 维氏硬度（HV）等多种硬度指标表示材料的硬度。 （HR）和维氏硬度（HV）等多种硬度指标表示材料的硬度。 布氏硬度（HBS） 用淬火钢球做压头时， HBS表示 表示。 布氏硬度（HBS）——用淬火钢球做压头时，用HBS表示。适用测 用淬火钢球做压头时 量布氏硬度小于450材料。 450材料 量布氏硬度小于450材料。 布氏硬度（HBW)——用硬质合金球作压头时，用HBW表示。适 用硬质合金球作压头时， HBW表示 表示。 布氏硬度（HBW) 用硬质合金球作压头时 用测量布氏硬度值在450 650的材料 450的材料。 用测量布氏硬度值在450-650的材料。 适用范围——布氏硬度特别适用测定灰铸铁、钢件退火、正火和 适用范围 布氏硬度特别适用测定灰铸铁、钢件退火、 布氏硬度特别适用测定灰铸铁 调质钢的硬度。 调质钢的硬度。 优点——测量数据稳定，重复性强。 测量数据稳定， 优点 测量数据稳定 重复性强。 缺点——压痕较大，不适用成品检验。 压痕较大， 缺点 压痕较大 不适用成品检验。 是指金属材料抵抗更硬的物体压入表面的能力。 硬度：是指金属材料抵抗更硬的物体压入表面的能力。
力学性能
疲劳强度的概念及提高材料疲劳强度的方法
疲劳强度：是指材料经无数次的应力循环仍不断裂的最大应力， 疲劳强度：是指材料经无数次的应力循环仍不断裂的最大应力， 用来表示材料抵抗疲劳断裂的能力。工程上规定， 用来表示材料抵抗疲劳断裂的能力。工程上规定，材料在循环应 力作用下达到某一基数而不断裂，其最大应力就作为该材料的疲 力作用下达到某一基数而不断裂，其最大应力就作为该材料的疲 劳极限。 表示。 劳极限。用“б -1”表示。 提高材料疲劳强度的方法： 提高材料疲劳强度的方法：在生产中常采用各种材料表面强化处 理技术如：喷丸、滚压、渗碳、渗氮和表面淬火等 此外， 理技术如：喷丸、滚压、渗碳、渗氮和表面淬火等。此外，减小 零件表面粗糙度也可以显著地提高材料的疲劳极限 也可以显著地提高材料的疲劳极限。 零件表面粗糙度也可以显著地提高材料的疲劳极限。 可以用疲劳实验机进行测定。 材料的疲劳强度 可以用疲劳实验机进行测定。
金属材料的物理、 金属材料的物理、化学及工艺性能
化学性能
化学性能——是指金属及合金在常温或高温时抵抗各种化学作用 是指金属及合金在常温或高温时抵抗各种化学作用 化学性能 的能力。 的能力。 化学性能种类： 化学性能种类：
耐酸性料的物理、 金属材料的物理、化学及工艺性能
机械专业基础与实务
3.2 工程材料
基本要求：掌握常用金属材料的性能及其选用。熟悉常用金属材 料的热处理原理、方法及其选用。了解常用工程塑料、特种陶瓷、 光纤和纳米材料种类及其应用。了解常用金属材料的晶体结构、 铁碳合金相图和试验方法。
3.4.5 铸造 3.4.6 压力加工 3.4.7 焊接 3.4.8 表面处理
硬度的概念及主要测定指标
力学性能
硬度的概念及主要测定指标
洛氏硬度（HRA、HRB、HRC) 洛氏硬度（HRA、HRB、HRC)——以测量压痕深度来表示材料的 以测量压痕深度来表示材料的 硬度值。常用的三种测试方法中HRC用得最多。 HRC用得最多 硬度值。常用的三种测试方法中HRC用得最多。 适用范围——常用于检验钢淬火后的硬度。 常用于检验钢淬火后的硬度。 适用范围 常用于检验钢淬火后的硬度 优点——操作简便迅速，压痕较小，可在工件上直接打硬度。 优点 操作简便迅速，压痕较小，可在工件上直接打硬度。 操作简便迅速 缺点——压痕小，代表性差，所测 硬度值重复性差，分散度大。 压痕小， 硬度值重复性差，分散度大。 缺点 压痕小 代表性差， 60HRC，数字为硬度值，表示洛氏硬度60 60。 如60HRC，数字为硬度值，表示洛氏硬度60。 • 维氏硬度（HV)——测量原理基本以布氏硬度相同. 维氏硬度（HV) 测量原理基本以布氏硬度相同. 测量原理基本以布氏硬度相同 适用范围——测量较薄的材料、表面硬化层及金属镀层的硬度。 测量较薄的材料、 适用范围 测量较薄的材料 表面硬化层及金属镀层的硬度。 优点——所用载荷小，压痕深度浅，测量精度高，范围大。 优点 所用载荷小，压痕深度浅，测量精度高，范围大。 所用载荷小 缺点——操作复杂，效率低，不宜用做大批量检测。由于压痕小 操作复杂， 缺点 操作复杂 效率低，不宜用做大批量检测。 致使所测硬度重复性差，分散度大。 致使所测硬度重复性差，分散度大。
飞机、导弹零件为减轻自重则选用比重小的，强度高的铝合 飞机、导弹零件为减轻自重则选用比重小的，强度高的铝合 比重小的 金制造。 金制造。 电器零件要求导电性。 电器零件要求导电性。 制造变压器选用硅钢片，要求具有良好磁性。 制造变压器选用硅钢片，要求具有良好磁性。 物理性能对加工工艺也有影响，如导热性差的材料， 物理性能对加工工艺也有影响，如导热性差的材料，在经热 处理或锻压工艺加工的加热速度应缓慢些，防止产生裂纹。 处理或锻压工艺加工的加热速度应缓慢些，防止产生裂纹。 在铸造中，对熔点不同的材料， 在铸造中，对熔点不同的材料，所选择的浇注温度也有所不 熔点低的金属，铸造性能好，对铸造工艺有利。 同。熔点低的金属，铸造性能好，对铸造工艺有利。
基本要求：熟悉铸造、压力加工、焊接和表面处理机械制造工艺 的基本知识、常用方法、特点与应用。
工程材料
机械工程材料概念及分类
机械工程材料： 机械工程材料：用来制造各种机械零件的材料统称为机械工程材 料。 机械工程材料分为两大类： 机械工程材料分为两大类： 金属材料： 有色金属（ 金属材料：钢、铸铁 、有色金属（如铜、铝）等。 有色金属 如铜、 非金属材料：工程塑料、陶瓷 橡胶、光学纤维 陶瓷、橡胶 光学纤维、纳米材料 非金属材料：工程塑料 陶瓷 橡胶 光学纤维 纳米材料 等。