工程材料的分类与质量标准(ppt 26页)
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工程材料第一章 工程材料简介
图1-9 可锻铸铁的显微组织结构
第二节 金属材料及钢的热处理
(4)可锻铸铁 可锻铸铁是预先浇铸成白口铸铁，再经长时 间石墨化退火完成的。 5.有色金属材料 (1)铜及铜合金 根据所含合金元素的不同，可以分为纯铜、 黄铜、青铜和白铜等。 1)纯铜。 2)加工黄铜，铜和锌的合金称为黄铜，随着含锌量增加， 颜色逐渐变为淡黄。 3)加工青铜。 4)加工白铜。
图1-13 杆件受拉时的计算简图
第四节 构件受力变形及强度条件
(2) 拉伸与压缩时的强度条件 要保证构件工作时不被破 坏，必须使工作应力小于材料的极限应力。 2.剪切
第四节 构件受力变形及强度条件
图1-14 剪切作用的特点
表1-1 洛氏硬度试验原理及应用范围
第一节 工程材料的分类及性质
图1-4 冲击强度试验原理 a)试样安装 b)冲击试验机 1、8—支座 2—冲击点 3、7—试样 4—刻度盘
5—指针 6—摆锤
第一节 工程材料的分类及性质
第一节 工程材料的分类及性质
图1-5 钢铁材料的疲劳曲线
第一节 工程材料的分类及性质
第一节 工程材料的分类及性质
4.复合材料 二、工程材料的性质
工程材料的性质主要有强度、塑性、硬度、冲击强度 和疲劳强度等。 1.强度
图1-1 拉伸试样
第一节 工程材料的分类及性质
2.塑性 (1) 断后伸长率
第一节 工程材料的分类及性质
图1-2 低碳钢的应力应变曲线
第一节 工程材料的分类及性质
5.疲劳强度
第二节 金属材料及钢的热处理
一、常用金属材料 常用的金属材料有钢、铸铁和有色金属等。 1.钢的分类、牌号和应用 2.碳素钢
图1-6 碳元素对力学性能的影响
第二节 金属材料及钢的热处理
第二节 金属材料及钢的热处理
(4)可锻铸铁 可锻铸铁是预先浇铸成白口铸铁，再经长时 间石墨化退火完成的。 5.有色金属材料 (1)铜及铜合金 根据所含合金元素的不同，可以分为纯铜、 黄铜、青铜和白铜等。 1)纯铜。 2)加工黄铜，铜和锌的合金称为黄铜，随着含锌量增加， 颜色逐渐变为淡黄。 3)加工青铜。 4)加工白铜。
图1-13 杆件受拉时的计算简图
第四节 构件受力变形及强度条件
(2) 拉伸与压缩时的强度条件 要保证构件工作时不被破 坏，必须使工作应力小于材料的极限应力。 2.剪切
第四节 构件受力变形及强度条件
图1-14 剪切作用的特点
表1-1 洛氏硬度试验原理及应用范围
第一节 工程材料的分类及性质
图1-4 冲击强度试验原理 a)试样安装 b)冲击试验机 1、8—支座 2—冲击点 3、7—试样 4—刻度盘
5—指针 6—摆锤
第一节 工程材料的分类及性质
第一节 工程材料的分类及性质
图1-5 钢铁材料的疲劳曲线
第一节 工程材料的分类及性质
第一节 工程材料的分类及性质
4.复合材料 二、工程材料的性质
工程材料的性质主要有强度、塑性、硬度、冲击强度 和疲劳强度等。 1.强度
图1-1 拉伸试样
第一节 工程材料的分类及性质
2.塑性 (1) 断后伸长率
第一节 工程材料的分类及性质
图1-2 低碳钢的应力应变曲线
第一节 工程材料的分类及性质
5.疲劳强度
第二节 金属材料及钢的热处理
一、常用金属材料 常用的金属材料有钢、铸铁和有色金属等。 1.钢的分类、牌号和应用 2.碳素钢
图1-6 碳元素对力学性能的影响
第二节 金属材料及钢的热处理
2024版建筑材料学ppt课件
01建筑材料概述Chapter建筑材料的定义与分类定义分类建筑材料在建筑工程中的地位与作用地位作用建筑材料在建筑工程中发挥着承载、围护、分隔、装饰、保温、隔热、防水、防火等作用，是构成建筑物和构筑物的重要组成部分。
建筑材料的发展趋势绿色化高性能化智能化复合化02建筑材料基本性质Chapter密度与比重孔隙率与吸水率热工性质030201物理性质力学性质强度材料抵抗外力破坏的能力，如抗压、抗拉、抗剪等强度。
硬度与韧性硬度反映材料抵抗局部变形的能力，而韧性则表示材料在受力时吸收能量并发生塑性变形的能力。
弹性与塑性弹性是指材料在去除外力后能恢复原状的能力，塑性则是材料在外力作用下发生永久变形的能力。
耐久性与环境协调性耐候性01耐腐蚀性02环境协调性0303无机气硬性胶凝材料Chapter石灰的生产石灰的性质石灰的应用石膏的生产天然石膏经过破碎、煅烧、磨细等工序得到。
石膏的性质具有快硬、早强、微膨胀、耐水性差等特点。
石膏的应用在建筑中主要用于室内抹灰、粉刷、制作石膏板等。
水玻璃水玻璃的生产水玻璃的性质水玻璃的应用04水泥Chapter水泥的生产原料水泥的分类水泥的性质水泥的应用水泥的验收水泥的储存05混凝土Chapter1 2 3定义特点分类混凝土概述骨料水泥水外加剂和易性强度耐久性混凝土的配合比设计配合比设计的意义01配合比设计的原则02配合比设计的步骤0306建筑砂浆Chapter建筑砂浆的组成与分类组成建筑砂浆主要由无机胶凝材料、细骨料和水等组成。
分类根据胶凝材料的不同，建筑砂浆可分为石灰砂浆、水泥砂浆和混合砂浆等。
建筑砂浆的技术性质和易性砂浆的和易性是指砂浆是否容易在砖石等表面铺成均匀、连续的薄层，且与基层紧密黏结的性质。
包括流动性和保水性两方面。
强度砂浆的强度是以抗压强度为主要指标，根据抗压强度的大小，可将砂浆分为不同的强度等级。
粘结力砂浆的粘结力是指砂浆与基层材料之间通过物理化学作用产生的相互黏结的能力。
工程材料及应用
• 选材：
选材时要考虑零件的使用性能、工艺性能和 经济性，同时也要重视环保、节能。机械工业生 产的原材料主要以钢铁材料为主，可直接利用板 材、棒材、管材或型材等作为毛坏，也可以选择 铸件或锻件作为毛坯。另外，根据零件性能要求， 也可选择新型材料，如工程塑料、各种复合材料 等。
• 成形
成形工艺一般有铸造、锻压、焊接和切削加 工。工艺性能的好坏，决定了零件加工的难易程 度，同时也会影响零件的质量、生产率和成本。 对于结构复杂的零件，可选择铸造加工；如果要 求较高的力学性能，则选择塑性好的材料进行锻 压加工；如果是焊接结构件，可选择低碳钢或低 合金高强度结构钢，保证良好的焊接性。切削加 工可以通过车、铣、刨、磨及特种加工等方法来 改变毛坯的形状和尺寸。切削加工要求材料具有 合适的硬度。
（4）疲劳强度
①疲劳现象
疲劳断裂是指在变动载荷的作用下，零件经过 较长时间工作或多次应力循环后所发生的突然断 裂现象。变动应力通常包括交变应力和重复应力。 交变应力是指应力的大小和方向随着时间周期性 变化的应力。变动应力的变化可以是周期性的、 规律的变化，也可以是无规律的变化。许多零件 如齿轮、曲轴、弹簧和滚动轴承等，都是在交变 应力下工作的。据统计，各类断裂失效中， 80％ 是由于各种不同类型的疲劳破坏所造成的。疲劳 断裂具有突然性，因此危害很大。
• 产生疲劳的原因，往往是由于零件应力高度集中 的部位或材料本身强度较低的部位，在交变应力 作用下产生了疲劳裂纹，并随着应力循环周次的 增加，裂纹不断扩展，使零件有效承载面积不断 减小，最后突然断裂。零件疲劳失效的过程可分 为疲劳裂纹产生、疲劳裂纹扩展和瞬时断裂三个 阶段。疲劳断口一般可明显地分成三个区域，即 疲劳源、疲劳裂纹扩展区和瞬时断裂区，如下图 所示。
建筑工程材料.ppt
蒸压粉煤灰砖的强度等级有MU25、 MU20、MU15和MU10
(3)
硅酸盐砌块是以炉渣为骨料，以粉 煤灰、碎石灰、磷石膏等工业废料为胶 结料，加水搅拌、振动成型、蒸养而成。 这种砌块不能用于防潮层以下的部位， 一般情况下只作填充物使用。
硅酸盐砌块的强度等级有MU20、 MU15、MU10、MU7.5和MU5
4.1.4 硅酸盐水泥的凝结和硬化
水泥加水拌和后成为可塑的水泥浆，由于水
泥的水化作用，水泥浆逐渐变稠失去流动性和可
塑性而未具有强度的过程，称为水泥的凝结。随
后产生强度逐渐发展成为坚硬的人造石的过程，
称为水泥的硬化。
硅酸盐水泥颗粒与水接触，水泥熟料矿物立
即与水发生水化反应，生成水化产物并放出一定
热水泥。 通过高温煅烧后，氧化钙与氧化硅、氧化 铝、氧化铁相结合，形成新的化合物，叫 做水泥熟料矿物。所以，水泥生产工艺过 程可概括为“两磨一烧”。
4.1.2 硅酸盐水泥熟料组成
（1）硅酸三钙3CaO·SiO2，简式为C3S，
其质量百分数通常在50%左右，是硅酸盐水
（2）硅酸二钙2CaO·SiO2，简式为C2S，
灰比、石膏含量、温度与湿度、龄期，以及水泥
3.2.2 石膏的主要品种
(1)建筑石膏
将天然CaSO4·2H2O在石膏炒锅或沸腾炉
内燃烧且温度控制在107～170℃范围时，
CaSO4·2H2O脱水为细小晶体的β型 CaSO4·1/2H2O（又称熟石膏），再经磨细制 得。
(2)模型石膏
模型石膏的主要成分也是β型
CaSO4·1/2H2O，但杂质少、色白。主要用于 陶瓷的制坯工艺的成型和装饰浮雕等。
成的Ca(OH)2颗粒极其细小，比表面积 （材料的总表面积与其质量的比值）很 大，使得氢氧化钙颗粒表面吸附有一层 较厚水膜，即石灰的保水性好。 ②凝结硬化慢、强度低 石灰的凝 结硬化很慢，且硬化后的强度很低。如 石灰砂浆28d抗压强度只有0.2～0.5MPa。
(3)
硅酸盐砌块是以炉渣为骨料，以粉 煤灰、碎石灰、磷石膏等工业废料为胶 结料，加水搅拌、振动成型、蒸养而成。 这种砌块不能用于防潮层以下的部位， 一般情况下只作填充物使用。
硅酸盐砌块的强度等级有MU20、 MU15、MU10、MU7.5和MU5
4.1.4 硅酸盐水泥的凝结和硬化
水泥加水拌和后成为可塑的水泥浆，由于水
泥的水化作用，水泥浆逐渐变稠失去流动性和可
塑性而未具有强度的过程，称为水泥的凝结。随
后产生强度逐渐发展成为坚硬的人造石的过程，
称为水泥的硬化。
硅酸盐水泥颗粒与水接触，水泥熟料矿物立
即与水发生水化反应，生成水化产物并放出一定
热水泥。 通过高温煅烧后，氧化钙与氧化硅、氧化 铝、氧化铁相结合，形成新的化合物，叫 做水泥熟料矿物。所以，水泥生产工艺过 程可概括为“两磨一烧”。
4.1.2 硅酸盐水泥熟料组成
（1）硅酸三钙3CaO·SiO2，简式为C3S，
其质量百分数通常在50%左右，是硅酸盐水
（2）硅酸二钙2CaO·SiO2，简式为C2S，
灰比、石膏含量、温度与湿度、龄期，以及水泥
3.2.2 石膏的主要品种
(1)建筑石膏
将天然CaSO4·2H2O在石膏炒锅或沸腾炉
内燃烧且温度控制在107～170℃范围时，
CaSO4·2H2O脱水为细小晶体的β型 CaSO4·1/2H2O（又称熟石膏），再经磨细制 得。
(2)模型石膏
模型石膏的主要成分也是β型
CaSO4·1/2H2O，但杂质少、色白。主要用于 陶瓷的制坯工艺的成型和装饰浮雕等。
成的Ca(OH)2颗粒极其细小，比表面积 （材料的总表面积与其质量的比值）很 大，使得氢氧化钙颗粒表面吸附有一层 较厚水膜，即石灰的保水性好。 ②凝结硬化慢、强度低 石灰的凝 结硬化很慢，且硬化后的强度很低。如 石灰砂浆28d抗压强度只有0.2～0.5MPa。
1-2工程材料的分类
陶瓷材料主要以离子键、共价键结合。
四、复合材料
复合材料是由两种或者两种以上性能不同的材料复合起 来的，性能优于原有任一组分的一类材料。 复合材料不仅保留了原有组成材料的优点，而且克服弥 补了原有材料的缺点。 如：Cf-Cu、玻璃钢、土砖块、水泥瓦等 复合材料根据基体分为金属基复合材料、陶瓷基复合材 料等；
如：角钢、铸铁等。
(2)按照结晶状态分类
按照结晶状态可以分为单晶材料、多晶材料和非晶材料 三大类。 单晶材料指的是整块材料都由一个晶体组成的一类材料， 组成材料的原子在整个材料范围内规则排列，表现出 远程有序， 如：单晶硅、单晶电气石、单晶原石等。
单晶Si
单晶原石
单晶电气石
(2)按照结晶状态分类
根据增强体可分为颗粒增强复合材料、纤维增强复合材 料、晶须增强复合材料等。
金 属 材 料 蠕墨铸铁 C%>2.11%的 Fe-C合金为 铸铁 可锻铸铁 球墨铸铁 Fe、Cr、Mn及它们的合金统称为黑色金属 轻金属 重金属 除黑色金属以外的其它金属（如： Al、 贵金属 有色金属 Cu、Mg、Ti等）及合金统称为有 稀有金属 稀土元素 色金属 放射性元素 铸铁
二、高分子材料
高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料。 一般由一种或者几种简单的低分子化合物聚合而成，所 以又叫做高分子聚合物。 常见的高分子材料有塑料、橡胶、树脂等。
根据来源，高分子材料又分为天然高分子材料和人工合 成高分子材料两大类。
三、陶瓷材料
陶瓷材料又叫做无机硅酸盐材料。 是由一种或者多种金属元素与非金属元素的氧化物、碳 化物、氮化物、硅化物以及硅酸盐所组成的无机非金 属多晶材料。 如：玻璃、陶器、瓷器、瓷板、水泥、陶瓷刀具等。
激光材料
(完整版)建筑材料ppt
装饰特性
色彩、质感、光泽等。
建筑装饰材料的应用与施工
基层处理
清理、修补、找平 等。
施工过程
粘贴、挂贴、干挂 等。
应用范围
室内外墙面、地面、 顶棚等各个部位。
材料准备
选材、加工、预排 等。
注意事项
施工环境、材料配 比、操作规范等。
建筑装饰材料的性能评价与选用
耐久性
使用寿命长，不易损坏。
安全性
无毒无害，符合环保要求。
选用原则
根据工程部位、使用功能、环境条件等因素综合考虑选用合适 的防水材料。同时要注意材料的环保性能和耐久性。
06
建筑装饰材料
建筑装饰材料的种类与特性
物理特性
密度、硬度、韧性、耐磨性等。
加工特性
可加工性、可塑性、可铸性等。
种类
包括石材、木材、金属、玻璃、 陶瓷、塑料等多种类型。
化学特性
耐腐蚀性、耐候性、防火性等。
硬木
如橡木、胡桃木等，质地坚硬，纹理美观，耐磨耐腐。
木材的种类与特性
质轻而强
木材具有较高的比强度和 比刚度，适用于承受轻载 的结构。
隔热保温
木材的导热系数低，具有 良好的隔热保温性能。
易于加工
木材可通过锯切、刨削、 雕刻等方式进行加工，方 便施工。
钢材与木材的应用与施工
01
应用领域
02
钢材：广泛应用于建筑、桥梁、道路、车辆、船舶等领域。
多元化发展
随着技术的进步和市场需求的变化，绿色 建筑材料的种类和应用领域将不断扩大。
VS
高性能化
未来的绿色建筑材料将更加注重性能的提 升，如强度、耐久性、保温隔热性能等。
绿色建筑材料的应用与发展趋势
第四章工程材料基本知识
用标准试样的冲击吸收功Ak表示
5）疲劳强度
材料在无数次重复“交变应力”作用下，而不引起断裂的最 大应力值
6）耐磨性
材料在一定工作条件下抵抗磨损的能力 用体积磨损量、质量磨损量和长度磨损量来评定
退出
回 章 首
（2）工程材料的物理、化学及工艺性能 物理性能：指材料在重力、电磁场、热力等物理因素作用
下所表现出来的性能或属性，包括材料的密度、熔点、导 电性、磁性能、导热性、热膨胀性等
1) 金属材料 : 包括黑色金属（钢铁）和有色金属材料 2) 工程陶瓷 : 由金属和非金属元素的化合物所构成的
各种无机非金属材料 3) 有机高分子材料 ：工程中常见的有塑料、橡胶和胶
粘剂 4) 复合材料 ：将上述两种或多种单一材料人工合成到
一起的材料
退出
2. 工程材料的主要性能
（1）工程材料的力学性能 1）强度 2）塑性 3）硬度 4）冲击韧性 5）疲劳强度 6）耐磨性
化学性能：主要指材料的抗氧化性、耐蚀性和耐酸性等， 反映了材料在常温或高温环境下抵抗各种化学作用的能力。
材料工艺性能：指材料对各种加工工艺的适应性
退出
§4-2常用金属材料
1 . 碳素钢和合金钢
碳素钢 碳素钢工具钢 合金钢 合金钢工具钢
2 . 铸铁
灰铸铁 球墨灰铸铁 可锻铸铁 合金铸铁
3 . 有色金属材料
KT 200, KT 350,
保留灰铸铁优点，具有中碳钢优点
应用 发动机曲轴、连杆等
退出
• 合金铸铁
代号
KT + H + 数字 + 数字
最小抗拉强度 断后延长率
特点
KT 200, KT 350, 保留灰铸铁优点，具有中碳钢优点
建筑材料PPT幻灯片课件
用 工程、预应力 砼结构，受反 有抗硫酸盐侵 且有抗渗要求 中大体积砼
范
及地下工程 复冻融结构、
蚀要求的
的砼
蒸汽构件
围
拌制高强混凝 地上、下一般 有硫酸盐侵蚀 有硫酸盐侵蚀
土
结构
要求一般工程 要求一般工程
硅酸盐水泥 普通水泥
矿渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥
不
大体积砼
大体积砼 早期要求强度 处于干燥环境 有抗碳化要求
有机材料：植物材料、沥青材与合成高分子卷材 复合材料：两种及两种以上不同性能的材料，经恰当组合为一体的材料。
(玻璃纤维增强塑料、水泥石棉制品、钢筋混凝土）
四、材料检验标准 国家标准、 行业标准、 地方标准、 企业标准
GB
JC/YB
DB
QB
第二章、 气硬性胶凝材料
概念：在空气中硬化成为具有一定强度的胶结料。
骨料：石子和砂子起骨架作用。 混凝土缺点：自重大、抗拉强度低、热导快、需要养护等。 按用途分为：普通混凝土和特种混凝土 按稠度：干硬性、塑性、高流态混凝土。 按表观密度：分为轻混凝土、重混凝土和特重混凝土。
一、混凝土基本要求
和易性、强度、耐久性、经济性四个方面 和易性三指标：流动性、粘聚性、保水性 P42-43 混凝土强度：包含抗压强度、抗剪强度、抗折强度。主要考虑的 是抗压强度，取其极限抗压强度泛指混凝土强度。 标准试件为150*150*150mm 项目常用100*100*100 折算系数参照表4-2 普通混凝土 C15-C80 14个等级
硅酸盐水泥和普通水泥为红色。 矿渣水泥为绿色。 火山灰质水泥、粉煤灰水泥、复合水泥采用黑色或蓝色。 散装的水泥也应提供相同袋装标志内容卡片。 国家规定采用胶砂法来测定水泥3d及28d的抗压强度和抗折强度，根 据测定结果来确定水泥的强度等级。
土木工程材料(全套)精品PPT课件
2002年水泥产量的大幅度增长与我国 持续快速稳定增长的宏观经济形势密切
相关。今年我国经济增长速度将达到
8％，GDP将突破10万亿元大关。建筑材料 工业在国民经济建设中意义重大
2.必须恰当选择和合理使用原材料 材料质量的优劣，配制是否合理，选用 是否恰当直接影响建筑工程质量
3.发展绿色建材
四.建筑材料课程的作用、任务和学习方法 1.作用
2. 金属材料以元素含量来表示。
3. 化学组成决定着材料的化学性质，影 响其物理性质和力学性质。
1.2 矿物组成
材料中的元素和化合物以特定的矿 物形式存在并决定着材料的许多重要 性质。
矿物组成是无机非金属材料中化合 物存在的基本形式。
1.3 相组成
材料中结构相近性质相同的均匀部分。
2. 材料的结构与构造 2.1 宏观结构（构造） 材料的宏观结构是指用肉眼和放大镜 能够分辨的粗大组织。其尺寸约为毫 米级大小，以及更大尺寸的构造情况。 宏观构造，按孔隙尺寸可以分为：
土木工程材料的基本性质，是指材料 处于不同的使用条件和使用环境时，通 常必须考虑的最基本的、共有的性质。 因为土木建筑材料所处建（构）筑物的 部位不同、使用环境不同、人们对材料 的使用功能要求不同，所起的作用就不 同，要求的性质也就有所不同。
第一节 材料的组成与结构
1. 材料的组成 1.1 化学组成 无机非金属建筑材料的化学组成以各 种氧化物含量来表示。
土木工程材料
Civil engineering materials
绪论
一.建筑材料的分类 用于土建工程的材料总称为建筑材料或土木工
程材料。 1.按化学成分分类： 1.1 无机材料：金属材料：
黑色金属材料——钢、铁 有色金属材料——铝、铜、 合金 非金属材料：天然石材——大理石、花岗石 陶瓷和玻璃——砖、瓦、卫生陶瓷、 玻璃
第一章工程材料的分类与性能指标
塑料 合成纤维 橡胶 胶粘剂
高分子材料制品
陶瓷是一种或多种金属元素同一种非金属元素(通常为氧)的 化合物。
陶瓷材料属于无机非金属材料
由于大部分无机非金属材料含有 硅和其它元素的化合物，所以又 叫做硅酸盐材料。 它一般包括无机玻璃(硅酸盐玻 璃)、玻璃陶瓷(或称微晶玻璃)和 陶瓷等三类。
对工程师来说，陶瓷包括种类繁 多的物质，例如玻璃、砖、石头、 混凝土、磨料、搪瓷、介电绝缘 材料、非金属磁性材料、高温耐 火材料和许多其它材料。
这就解释了为什么当橡胶暴露在阳光和空气 中时会逐渐地硬化；为什么铝不能用在超音速飞 机中；为什么金属在周期性载荷的作用下会产生 疲劳；为什么普通钢的钻头不能象高速钢钻头那 样飞快地切削；为什么磁体在射频场中会失去它 的磁性；又为什么半导体在核辐射下会损坏。这 类例子是数不清的。
在材料的选用中，不仅要考虑初始要求，而 且要考虑那些将使材料内部结构发生变化，从而 也导致材料性能发生变化的使用条件。
因此，金属材料特别是钢铁材料仍然是机械制造业 使用最广泛的材料。
随着科学技术的进步，非金属材料也得到了迅速的 发展。
非金属材料具有一些金属所不具备的许多性能和特 点。
如耐腐蚀、绝缘、消声、质轻、加工成型容易、生 产率高、成本低等。
所以非金属材料在工业中的应用日益广泛。 比如高分子材料常常取代金属材料用作化工管道、
因此，要减少零件的弹性变形，提高其 刚度，只能通过合理设计零件的截面形状、 尺寸，并提高其结构刚度来解决。
刚度：
绝大多数机器零件在工作时基本上都是 处于弹性变形阶段，即均会发生一定量的弹 性变形。但若弹性变形量过大，则工件也不 能正常工作，由此引出了材料对弹性变形的 抵抗能力——刚度（或刚性）指标
补充篇 工程材料的分类与性能
高分子材料制品
陶瓷是一种或多种金属元素同一种非金属元素(通常为氧)的 化合物。
陶瓷材料属于无机非金属材料
由于大部分无机非金属材料含有 硅和其它元素的化合物，所以又 叫做硅酸盐材料。 它一般包括无机玻璃(硅酸盐玻 璃)、玻璃陶瓷(或称微晶玻璃)和 陶瓷等三类。
对工程师来说，陶瓷包括种类繁 多的物质，例如玻璃、砖、石头、 混凝土、磨料、搪瓷、介电绝缘 材料、非金属磁性材料、高温耐 火材料和许多其它材料。
这就解释了为什么当橡胶暴露在阳光和空气 中时会逐渐地硬化；为什么铝不能用在超音速飞 机中；为什么金属在周期性载荷的作用下会产生 疲劳；为什么普通钢的钻头不能象高速钢钻头那 样飞快地切削；为什么磁体在射频场中会失去它 的磁性；又为什么半导体在核辐射下会损坏。这 类例子是数不清的。
在材料的选用中，不仅要考虑初始要求，而 且要考虑那些将使材料内部结构发生变化，从而 也导致材料性能发生变化的使用条件。
因此，金属材料特别是钢铁材料仍然是机械制造业 使用最广泛的材料。
随着科学技术的进步，非金属材料也得到了迅速的 发展。
非金属材料具有一些金属所不具备的许多性能和特 点。
如耐腐蚀、绝缘、消声、质轻、加工成型容易、生 产率高、成本低等。
所以非金属材料在工业中的应用日益广泛。 比如高分子材料常常取代金属材料用作化工管道、
因此，要减少零件的弹性变形，提高其 刚度，只能通过合理设计零件的截面形状、 尺寸，并提高其结构刚度来解决。
刚度：
绝大多数机器零件在工作时基本上都是 处于弹性变形阶段，即均会发生一定量的弹 性变形。但若弹性变形量过大，则工件也不 能正常工作，由此引出了材料对弹性变形的 抵抗能力——刚度（或刚性）指标
补充篇 工程材料的分类与性能
工程材料的分类与性能
伸长率：
l1 l0 100%
l0
断面收缩率：
F0 F1 100%
F0
拉 伸
试
样
的
颈
缩
现
象
断裂后
说明： ① 用面缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形。
② 直径d0 相同时，l0，。只有当l0/d0 为常数
时，塑性值才有可比性。
当l0=10d0 时，伸长率用 表示； 当l0=5d0 时，伸长率用5 表示。显然5> ③ > 时，无颈缩，为脆性材料表征
< 时，有颈缩，为塑性材料表征
三、硬度
材料抵抗表面局部塑性变形的能 力。
布氏硬度HB
HB 0.102
2P
D(D D2 d 2 )
布 氏 硬 度 计
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。
缺点：测量结果分散度大。
洛氏硬度压痕
维氏硬度
维氏硬度试验原理 维氏硬度压痕
按化学组成分：
1、金属材料 2、高分子材料 3、无机非金属材料 4、复合材料
1、金属材料
黑色金属
有色金属—轻金属,重金属,贵金属,稀有 金属
以金属键结合为主 良好的导电性、导热
性、延展性和金属光 泽 用量最大、应用最广 泛
铁及铁合金称为黑色金属，即钢铁材料，其世界年产量已 达10亿吨，在机械产品中的用量已占整个用材的60%以上 。
拉伸试验： 即静拉伸力对试样轴向拉伸,测量力和相应的伸长,一
般拉至断裂以测定其力学性能的试验。 拉伸试验
原始试样
拉伸后试样
拉伸曲线： 拉伸曲线
第一章 材料的分类与性能
力学性能
常用的指标有: 弹性、强度、塑性、硬度、 韧性和疲劳强度等。
一、强度 ——金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力
材料的强度用拉伸试验测定。(拉伸加载速率较低， 俗称静拉伸试验)。
力学性能
（a）原始试样
（b）拉伸后试样 圆形拉伸试样
低碳钢的拉伸曲线
静拉伸试验
OE——弹性变形阶段 EK——弹塑变形阶段 K——断裂阶段
K1C即为断裂韧度
常见工程材料的断裂韧度K1C值（MN·m-3/2）
§1.2 材料的使用性能 ——物理性能
一、密度
单位体积物质的质量称为该物质的密度
金属材料
密典度型小代于表5铝×，10比3 k刚g度/m、3 的比金强属度称 为高轻，金广属泛。应用于飞机结构件
陶瓷材料 高分子材料
密
度
降 低
比刚度、比强度低，应用受限
由两种或两种以上不 同性质或不同组织构成的 ，具有比任何单一材料更 优越的综合性能的材料称 为复合材料。
复合材料这个看似陌生的名词，实际上与每个人 都息息相关。 人的躯体是由骨骼与肌肉两种性质完全不同的“材料 ”组成，这可以说就是一种天然的巧夺天工的“复合材 料” 人类很早就会使用粘土和稻草的混合物来造房屋，这 种房子比单纯用粘土要经久耐用得多，这是至今可知的 最古老的人造建筑复合材料。
材料
结构材料
功能材料
主要是利用其强度、硬度、塑 性、韧性等力学性能
主要利用其声、光、电、磁、 热等性能
§1.1 工程材料的分类
按结合键(离子键、共价健、金属键和分子键四种)分 ：这种分类来介绍材料世家的成员，比较科学，脉 络比较清楚。
金属材料
工程材料
功能材料 高分子材料
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如何正确掌握材料性能，如何在满足工 程要求的条件下，恰当地选用和使用材料， 充分发挥材料的功能和作用，降低材料消 耗，降低工程成本，提高工程的经济效益 和社会效益，是工程设计人员、施工技术 人员和工程管理人员的重要职责。
材料对结构设计和施工技术有决定性的 影响
材料的性能直接决定工程所采用的设计 结构形式、施工方式和操作技术。工程任 何结构形式以及设计方法的变革都必须以 适应和充分发挥材料的性能为前提。
• 国家出台4万亿元刺激经济政策后，公路建设特别是高速公 路建设迎来了新一轮高潮。今后一段时期，我国还将重点 加快国家高速公路网主骨架、“断头路”、扩容路段和农 村公路建设，积极推进国省干线改造。
铁路建设
• 2008年，中国高速铁路建设步伐加快。2008年8月1日，中 国第一条具有完全自主知识产权、世界一流水平的高速铁 路——京津城铁诞生于北京，于1969年10月1日建成通车。 到2008年7月，北京地铁运营里程达到200公里，运营线路达 到8条，北京地铁的网络效应已经初步显现。2008年北京地 铁在建线路共有7条：4号线、6号线一期、8号线二期、9号 线、10号线二期、亦庄线和大兴线，在建里程164公里，投 资约989亿元，这些线路都将在2014年前陆续竣工开通。
同样，材料品种和性能的突破与变革， 往往是土木工程技术发展和变革的转折点 或里程碑。新材料的不断诞生推动着结构 设计理论和施工技术水平不断向前发展。
本课程主要内容
材料的基本性质
水泥
混凝土 建筑钢材
本课程重点内容
气硬性胶凝材料
建筑砂浆、砌墙砖
建筑塑料、沥青材料、木材；
绝热材料、装饰材料、防水材料等。
道路建筑材料
公路建设
80年代来，我国公路通车总里程由89万公里增长到358万公里， 增长3倍多；我国公路建设年投资规模由1978年的4.9亿元增长 到2007年的6490亿元，提前13年实现了总长35000公里的 “五纵七横”国道主干线的基本贯通。高速公路从无到有，发 展迅速，从1988年第一条高速公路沪嘉高速公路建成通车，到 2007年底，我国高速公路通车里程达54000公里，稳居世界第 二。农村公路建设稳步推进。改革开放初期，我国农村公路只 有59万公里，到2007年，农村公路总里程达313万公里。已有 99％的乡镇和88.2％的建制村通了公路。
课程任务
掌握道路建筑材料的基本知识、技术技 能、应用方法及其试验监测技能，了解 材料性能与结构的关系，以及改善性能 的途径。
绪论
1、教学要求 熟悉道路建筑材料的分类及其标准化；了 解建筑材料的在土木工程中的作用，了解 建筑材料的发展前景。
2、重点、难点 • 建筑材料的分类 • 建筑材料的标准化
一、工程材料的分类
• 2008年4月18日，投资规模达2200亿的京沪高速铁路正式 宣告开工。2008年4月22日，香港特区政府宣布广深港高铁 香港段2009年动工。2008年11月，中国提出进一步扩大内 需十项措施，铁路基础设施建设成为重中之重，高速铁路 亦迎来大发展。中国正阔步迈进世界高速铁路俱乐部。一 个规模庞大的“四纵四横”的国家高速铁路网，已经织就。
铁路建设
• 根据新调整的《中国铁路中长期发展规划》，到2020年， 为满足快速增长的旅客运输需求，建立省会城市及大中城 市间的快速客运通道，规划“四纵四横”铁路快速客运通 道以及三个城际快速客运系统。建设快速客运专线1.6万 公里以上。
• 预计到2020年，中国200公里及以上时速的高速铁路建设 里程将超过1.8万公里，将占世界高速铁路总里程的一半 以上。
公路建设
• 2008-2009年我国公路里程持续增长。到2009年底，全国 公路总里程达386.08万公里，比2008年末增加13.07万公 里。其中，国道15.85万公里，省道26.60万公里，县道 51.95万公里，乡道101.96万公里，专用公路6.72万公里， 村道183.00万公里。2009年中国公路建设投资也显著增长。 全社会完成公路建设投资9668.75亿元，其中公路重点项目 完成投资4321.35亿元，路网建设完成投资3214.51亿元， 农村公路建设完成投资2132.88亿元。
材料是工程资源消耗及工程造价的主要构成
土木工程，是由各种材料构成的。同一工程 部位，相同工程要求，材料不同，或材料相同 使用方法不同，产生的最终功能效果、资源消 耗以及工程成本会差异很大。
在土木工程中，一般材料费用，包括与材料 有关的费用，约占整个工程总造价约占整个工 程总造价60％，多者可高达70％～80％。
高速公路
• “十五”期间中国共建成高速公路2.47万公里，是“八五” 和“九五”建成高速公路总和的1.5倍。到2005年底，高 速公路总里程达到4.1万公里，2009年，全国新修通了 4719公里高速公路，使得全国通车总里程达到6.5万公里， 通车总里程继续居世界第二位，仅次于美国。中国创造了 世界高速公路发展的奇迹。而在20多年前，中国的高速公 路连一米都没有 。
• 随着深圳地铁的开通，深圳已成为大中华地区继北京、香港、 天津、上海、广州及台北后第七个拥有地铁系统的城市。 2007年全长21.866公里，并设有19个车站。
• 除此以外，中国还有南京、重庆、武汉、大连、杭州、长春、 西安、成都、青岛、哈尔滨和苏州等多个城市正在进行地铁 建设，总共有40多个城市在建或筹建或规划中。
3.其它现行标准 国际标准 ISO 美国国家标准 ANS ；美国材料与实验学会标 准 ASTM 等； 德国标准 DIN 日本工业标准JIS 法国标准 NF 英国标准BS
二、 材料的质量标准
土木工程材料质量实行标准化管理。我国现 行标准有： 1. 第一类 国家标准 国家强制性标准,GB
如：“GB175-1999硅酸盐水泥、普通硅酸 盐水泥”
国家推荐性标准，GB/T 如：“GB/T14684-2001《建筑用砂 》”
工程建设国家标准，GBJ 中国工程建设标准化协会标准,CECS