机械工程材料及选用 第一章力学性能解读

汽车发动机和传动系示意图
绪论
3. 航空航天器
航空航天器用材：高合金耐热钢、镍基
高温合金、钛合金、铝合金、镁合金、
树脂基复合材料、碳/碳复合材料等。
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东 方 红 一 号 人 造 地 球 卫 星
航 天 飞 机
绪论
4. 仪器仪表材料 仪器仪表的壳体、轴类、凸轮、齿轮、蜗轮和 蜗杆等零件的常用材料为调质钢、铜合金、铝 合金、工程塑料等。 5. 热能设备材料 锅炉和汽轮机的主要零件如锅炉管道、汽包、 汽轮机叶片、转子和静子等都采用高合金耐热 钢、高温合金等制造。
境因素作用下所表现的行为。
金属材料常用的力学性能包括强度、硬度、塑
性和韧性等。
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第一章 金属材料力学性能
本章将介绍金属材料力学性能的基础知识， 并着重介绍表征金属材料力学行为的强度 ﹑硬度﹑塑性﹑韧性等性能指标的物理概 念及实际意义。
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第一章 金属材料力学性能
第一节 金属的拉伸试验 第二节 金属的弹性与塑性
金属在外加载荷作用下的变形过程一般可分为三 个阶段，即弹性变形阶段、弹塑性变形阶段和断
裂阶段。
由金属的拉伸曲线 (P-L) 得到的应力-应变曲线
（-曲线， =P/F0，= L/L0）具有相同形状。
金属材料的拉伸曲线除低碳钢这种类型外，还有 其它不同的类型，如脆性材料铸铁的拉伸曲线。
3. 会合理选择和应用金属材料。
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绪论
非金属材料
1. 熟悉特种陶瓷的性能特点、改善性能的途径和应用。 2. 熟悉常用高分子材料的特性、应用及制品。了解合成纤 维、橡胶和胶粘剂的性能特点和用途.
复合材料
1. 了解复合材料复合机制和原则。 2. 熟悉常用复合材料的性能，了解应用。
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工程材料
本课程教材
3 何庆复。机械工程材料及选用。中国铁道出版社，北京，2008
主要参考书
1. 朱张校，姚可夫。工程材料（第五版）。清华 大学出版社，北京，2011
2. 庄哲峰。工程材料及其应用。华中科技大学出 版社，武汉，2013 3. 付广艳。机械工程材料。北京理工大学出版社， 北京，2014
4. 王正品，李炳。工程材料。机械工业出版社， 北京，2012
以上各种材料广泛用于工业生产的各个领域。
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绪论
工程材料？
工程材料是工业生产中用作结构和机械零件的
材料。
工程材料的应用：机床等各种机械、汽车等各
种交通工具、飞机、火箭等各种航空航天器、 仪器仪表、热能设备、化工设备等各类设备。
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绪论
1. 机床
机床的零部件很多，机身和底座、齿轮、轴类、
联接件、传动件、轴承等零件的常用材料有钢、
铸铁、铜合金、工程塑料等。
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机 床 零 件
绪论
2. 汽车
汽车用材以金属材料为主，塑料、橡胶、陶瓷
等非金属材料也占一定的比例。
发动机缸体、缸盖、缸套、活塞、连杆、气门、
半轴、齿轮等典型零件常用金属材料有调质钢、 渗碳钢、铸铁、铸铝、轴瓦合金等。
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为金属材料、无机非金属材料和有机材料三大
类。
四分法：将材料分为金属材料、无机非金属材
料、有机材料和复合材料四大类。 金属材料包括：黑色金属（钢和铁）及有色金 属。
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绪论
无机非金属材料主要包括：陶瓷、人工晶体、 玻璃、耐火材料、胶凝材料、碳素材料等。 有机材料主要包括：塑料、橡胶、胶粘剂等。 复合材料：由两种或两种以上不同组元构成的 多相材料。例如纤维增强复合材料；颗粒增强 复合材料；层状复合材料等。
第三节 金属的力学性能
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第一节 金属的拉伸试验
拉伸试验是工业上最广泛使用的力学性能试验方法 之一。通常在万能材料试验机上进行试验。
通过传感器测量拉伸试验中的载荷P与伸长量ΔL后， 由自动记录仪绘出P-ΔL关系曲线，称为拉伸曲线 或拉伸图。
拉伸过程中试样形状的变化
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第一节 金属Hale Waihona Puke Baidu拉伸试验
第一次是我国商周时期青铜冶铸技术大发展。
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绪论
第二次是我国战国秦汉时期冶铁与生铁炼钢技 术的大发展。
第三次是18世纪欧洲近代冶金技术的大发展。
材料技术与能源技术和信息技术一起构成了现 代文明的三大支柱。 材料的分类 两分法：将材料分为有机材料和无机材料两大 类。
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绪论
三分法：是最常用的材料分类方法，将材料分
第一章 金属材料力学性能 第二章 金属晶体结构与塑性变形 第三章 金属结晶及合金相图 第四章 钢的热处理


第五章 钢铁材料及其应用
第六章 有色金属及应用 第七章 非金属材料 第八章 材料选择基础
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第一章 金属材料力学性能
金属材料的使用性能包括物理、化学、工艺和 力学性能，对于工程材料来说，最重要的是力 学性能和工艺性能。 金属材料的力学性能是指金属在外加载荷或环
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主要参考书
5. 戈晓岚。机械工程材料（第二版）。北京大学 出版社，北京，2013
6. 魏小胜。工程材料（第二版）。武汉理工大学 出版社，武汉，2013 7. 韩永生。工程材料性能与选用。机械工业出版 社，北京，2013 8. 崔占全，孙振国。工程材料（第二版）。机械 工业出版社，北京，2011
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绪论
6. 化工设备材料
化工设备中的常用材料包括：合金钢 （不锈钢、耐热钢），有色金属及其合 金（铜合金、铝合金），非金属材料 （陶瓷、工程塑料）等。
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绪论
本门课程的重点：金属材料。 主要包括四方面内容：金属学；热处理；金属材料学； 金属力学性能 学习目标： 1. 了解和掌握金属材料成分组织和性能之间的关系。 2. 会运用热处理工艺改变金属材料的组织和性能,满足生 产需要。
工程材料
第一章 金属材料力学性能 第二章 金属晶体结构与塑性变形 第三章 金属结晶及合金相图 第四章 钢的热处理


第五章 钢铁材料及其应用
第六章 有色金属及应用 第七章 非金属材料 第八章 材料选择基础
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绪论
材料的重要性 材料是社会发展的物质基础，材料的发展往往 标志着时代的进步，如石器时代、铜器时代、 铁器时代等都是以材料来代表人类发展的不同 阶段。 人类冶金史至今已有6000多年，经历了三次大 的发展，其中两次发生在中国。