第1篇工程材料的基本知识
工程材料基础
工程材料基础工程材料是指用于建筑、道路、桥梁、水利工程、机械制造等领域的材料，它们直接影响着工程的质量、耐久性和安全性。
在工程实践中，对于工程材料的选择、使用和管理都至关重要。
本文将从工程材料的基础知识入手，介绍其分类、特性和应用，帮助读者对工程材料有一个全面的了解。
首先，工程材料可以按照其来源和性质进行分类。
按照来源可分为天然材料和人工合成材料。
天然材料包括木材、石材、土壤等，它们具有原始的自然特性，常用于建筑和装饰。
人工合成材料则是经过人工加工和合成的材料，例如混凝土、钢材、塑料等，它们具有较高的强度和耐久性，广泛应用于工程建设中。
按照性质可分为金属材料、非金属材料和复合材料。
金属材料包括钢材、铝材、铜材等，具有良好的导热性和导电性，常用于结构件和机械制造。
非金属材料包括混凝土、玻璃、陶瓷等，具有较好的耐腐蚀性和绝缘性，常用于建筑和电气设备。
复合材料则是由两种或两种以上的材料组合而成，具有综合性能优异的特点，如碳纤维复合材料、玻璃钢等。
其次，工程材料的特性对工程设计和施工具有重要影响。
首先是力学性能，包括材料的强度、刚度、韧性等。
强度是材料抵抗外部力量破坏的能力，刚度是材料抵抗变形的能力，韧性是材料吸收能量的能力。
其次是耐久性，包括材料的耐磨损、耐腐蚀、抗老化等性能，这些性能直接影响着工程的使用寿命。
再次是施工性能，包括材料的可加工性、可施工性、可维护性等，这些性能直接影响着工程的施工效率和质量。
最后是经济性，包括材料的成本、资源消耗、维护成本等，这些因素需要在工程设计和施工中进行综合考虑。
最后，工程材料的应用涉及到各个领域，需要根据具体工程的要求进行选择和设计。
在建筑领域，常用的材料包括混凝土、砖瓦、钢材等，它们需要满足建筑的结构、隔热、防水等要求。
在交通领域，常用的材料包括沥青、路基材料、桥梁材料等，它们需要满足道路的承载、耐久、抗冻融等要求。
在水利领域，常用的材料包括水泥、防渗材料、水工结构材料等，它们需要满足水利工程的防渗、耐水压、耐冲刷等要求。
工程材料知识
4．蠕墨铸铁
用途：制造复杂的大型铸件和大型机床零件，如立柱等。特别适用于制造受冲
击的铸件，如大型柴油机的气缸盖、制动盘和制动毂；也适用于制造耐压气密件，
如阀体等。
牌号：用符号“RuT”及其后数字表示，其中“RuT”是蠕铁两字汉语拼音的第
一字母，其后面的数字表示最低抗拉强度(σb)值。如RuT340表示抗拉强度 σb≥340MPa的蠕墨铸铁。
(1)化学成分的影响 2．影响石墨化的因素 (2)冷却速度的影响
常用铸铁件
1．灰铸铁 用途：制造承受压力和要求减振的床身、机架、箱体、壳体，经受摩擦的导
轨等，以及其他低负荷、不重要的零件。
牌号：用“灰铁”二字的汉语拼音字首“HT”与其后面一组数字表示。数字 表示铸铁最小抗拉强度σb值。例如HT150表示最小抗拉强度σb为150MPa的灰铸 铁。
➢锻造性能：
用锻压成形方法获得优良锻件的难易程度称为锻造性 能。 铸铁不能锻压 。
➢焊接性能：
焊接接性能是指能否将金属用一定的焊接方法焊成 优良接头的性能。没有裂缝、气孔等缺陷，并且具 有一定的力学性能。
➢切削加性能：切削加工（性能）金属材料的难易
程度称为切削加工性能。
第二节 碳素钢
铁碳合金的基本知识
工业纯铁 钢(碳钢） 铸铁
一、杂质元素对钢的影响
1．锰和硅 2．硫和磷
工程材料知识点
工程材料知识点1. 工程材料分类1.1 金属材料1.1.1 铁碳合金1.1.2 非铁金属1.1.2.1 铜合金1.1.2.2 铝合金1.2 非金属材料1.2.1 塑料1.2.2 陶瓷1.2.3 复合材料1.3 特种材料1.3.1 纳米材料1.3.2 生物材料2. 材料性能2.1 力学性能2.1.1 强度2.1.2 硬度2.1.3 韧性2.1.4 疲劳性能2.2 物理性能2.2.1 密度2.2.2 热膨胀系数2.2.3 导热性能2.3 化学性能2.3.1 耐腐蚀性2.3.2 化学稳定性3. 材料选择原则3.1 满足工程设计要求 3.1.1 功能需求 3.1.2 经济性3.1.3 可加工性 3.2 考虑环境因素3.2.1 温度3.2.2 湿度3.2.3 化学介质 3.3 考虑可持续性3.3.1 材料回收 3.3.2 环保性4. 材料加工工艺4.1 铸造4.2 锻造4.3 焊接4.4 热处理4.5 机械加工4.5.1 切削加工 4.5.2 非传统加工5. 材料测试与评估5.1 力学性能测试5.1.1 拉伸试验 5.1.2 冲击试验 5.2 物理性能测试5.2.1 热导率测试 5.2.2 密度测定 5.3 化学性能测试5.3.1 耐腐蚀测试5.3.2 化学成分分析6. 材料应用案例6.1 建筑行业6.1.1 结构材料6.1.2 装饰材料6.2 汽车工业6.2.1 车身材料6.2.2 发动机材料6.3 航空航天6.3.1 轻质高强度材料6.3.2 耐高温材料7. 材料发展趋势7.1 智能材料7.2 绿色材料7.3 3D打印材料8. 结语工程材料是现代工业和建筑的基础，了解不同材料的特性、性能和应用对于工程设计和产品开发至关重要。
随着科技的进步，新材料的研发和应用将不断推动各行各业的发展，提高产品性能，降低成本，同时更加注重环保和可持续性。
因此，工程师和设计师需要不断更新材料知识，掌握最新的材料技术和应用趋势。
常用工程材料的基础知识
常用工程材料的基础知识在工程领域中，材料是构建各种结构和产品的基础。
了解常用工程材料的特性、性能和应用，对于工程师和技术人员来说至关重要。
这不仅有助于在设计和制造过程中做出明智的选择，还能确保工程项目的质量、可靠性和经济性。
一、金属材料金属材料在工程中应用广泛，具有良好的力学性能、导电性和导热性。
1、钢铁钢铁是最常见的金属材料之一。
根据其碳含量的不同，可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
低碳钢具有较好的韧性和可加工性，常用于制造薄板、钢丝等；中碳钢强度较高，常用于制造机械零件，如齿轮、轴等；高碳钢硬度高，常用于制造刀具、模具等。
此外，合金钢通过添加合金元素，如铬、镍、钼等，改善了钢的性能，使其具有更高的强度、耐磨性、耐腐蚀性等。
例如，不锈钢含有铬元素，能在空气中形成一层致密的氧化膜，具有良好的耐腐蚀性，常用于制造化工设备、餐具等。
2、铝及铝合金铝是一种轻质金属，具有良好的导电性和导热性，耐腐蚀性也较好。
铝合金通过添加其他元素，如铜、镁、锌等，提高了强度和硬度，同时保持了铝的轻质特性。
铝合金广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑等领域，如飞机外壳、汽车轮毂、铝合金门窗等。
3、铜及铜合金铜具有良好的导电性和导热性，常用于制造电线、电缆、电器元件等。
铜合金如黄铜（铜锌合金）、青铜（铜锡合金）等，具有不同的性能特点。
黄铜具有较好的耐磨性和耐腐蚀性，常用于制造阀门、管件等；青铜强度较高，常用于制造轴承、弹簧等。
二、非金属材料1、塑料塑料是一类具有高分子量的有机化合物。
其优点包括重量轻、耐腐蚀、绝缘性好、易于加工成型等。
常见的塑料有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）等。
聚乙烯常用于制造薄膜、管材等；聚丙烯具有较高的强度和耐热性，常用于制造汽车零部件、家电外壳等；聚苯乙烯透明度高，常用于制造包装材料、玩具等；聚氯乙烯具有良好的耐腐蚀性，常用于制造管道、板材等。
工程塑料如聚酰胺（PA，俗称尼龙）、聚碳酸酯（PC）、聚甲醛（POM）等，具有更高的强度、耐热性和耐磨性，广泛应用于机械制造、电子电器等领域。
工程材料知识点
第一章材料的结构与组成1、填写出下表中三种典型金属的基本参数2、根据刚性模型，计算体心立方、面心立方及密排六方晶格的致密度。
体心立方：首先在一个晶胞中总共有8*1/8+1=2个原子，这个两个原子的体积为V1=2*4/ 3πr^3，而晶胞体积为V2=a^3。
根据晶胞中的原子分布可知，体心立方密排方向为[111]，从而可以得到4r=a*√3。
根据上述可以计算其致密度为η=V1/V2=π*√3/8=68%。
面心立方：一个胞共有8*1/8+6*1/2=4个原子，这个两个原子的体积为V1=4*4/3πr^3，而晶胞体积为V2=a^3。
面心立方密排方向为[110]，从而有4r=a*√2。
根据上述可以计算其致密度为η=V1/V2=π*√2/6=74%。
密排六方：4/3πr^6/a^3=（4/3πx（a/2）^6)/6x(√3a/4)xc=0.743、晶粒的大小对材料力学性能有哪些影响？用哪些方法可使液态金属结晶后获得细晶粒？晶粒度的大小对金属材料的力学性能有很大影响。
金属材料晶粒越小，其综合力学性能越好，即强度、硬度、塑性、韧性越高。
细化液态金属结晶晶粒的方法：增大过冷度、变质处理、振动或搅拌。
4、什么是过冷度？过冷度和冷却速度有什么关系？金属在实际结晶过程中，从液态必须冷却到理论结晶温度（T0）以下才开始结晶，这种现象称为过冷。
理论结晶温度T0和实际结晶温度T1之差△T，称为过冷度。
金属结晶时的过冷度并不是一个恒定值，而是与冷却速度有关，冷却速度越大，过冷度就越大，金属的实际结晶温度也就越低。
5、实际金属晶体存在哪些缺陷？对材料性能有何影响？晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷三种缺陷。
其中点缺陷包括空位、间隙原子、置换原子。
线缺陷包括刃型位错、螺型位错。
面缺陷包括晶体的表面、晶界、亚晶界、相界。
它们对力学性能的影响：使得金属塑性、硬度以及抗拉压力显著降低等等。
第二章材料的力学行为1、说明下列力学性能指标的名称、单位及其含义。
工程材料知识
工程材料知识工程材料是指在工程结构中使用的材料，包括金属材料、非金属材料、复合材料和高分子材料等。
其质量和性能直接关系到工程安全和可持续发展。
因此，对于工程材料的知识，对于工程师来说至关重要。
1. 金属材料金属材料是工程结构中最常用的材料之一。
它具有强度高、容易加工、抗腐蚀、导电、导热和廉价等特点。
根据组织结构，金属材料可以分为晶体、多晶体和非晶体三种；根据化学成分，可以分为铁基材料、有色材料和稀有金属材料三种。
工程师需要了解这些不同种类材料的特点以及如何选取适合的金属材料来应用于电子、机械、建筑和航空等各种领域。
2. 非金属材料非金属材料是组成工程结构的另一类重要材料。
它包括陶瓷、玻璃、聚合物和半导体等。
这些材料通常具有较低的密度、良好的耐热性、耐腐蚀性和高的绝缘性等特点。
非金属材料在建筑、电子、医疗、能源和环境等领域中有广泛的应用。
工程师需要了解这些不同种类的材料的物理和化学特性以及工程结构中如何选择和应用这些材料。
3. 复合材料复合材料是由两种或两种以上不同材料组合而成，具有比单一材料更高的性能和应用价值。
常见的复合材料包括玻璃钢、碳纤维增强复合材料和Kevlar纤维增强复合材料等。
复合材料具有轻质化、高强度和高刚度等特点，因此在航空、汽车、运动器材和建筑等领域有很广泛的应用。
工程师需要了解复合材料的制造和组合技术并为工程结构选择适合的复合材料。
4. 高分子材料高分子材料是一类相对新的工程材料，它们由重复单元组成，具有较好的可溶性、成型性、成本低和良好的力学性能等特点。
高分子材料包括塑料、橡胶和纤维等。
这些材料在汽车、医疗、包装和电子等领域中有广泛的应用。
工程师需要了解高分子材料的化学结构和物理性能，以及在不同的应用中如何选择和使用这些材料。
总之，工程材料知识对于设计和开发安全、可靠的工程结构至关重要。
工程师需要了解材料的物理和化学特性，以及如何选择和使用不同种类的材料来确保工程结构在使用过程中的安全性和性能。
材料工程基础知识点总结
材料工程基础知识点总结
第一章、材料的性能及应用
1、常用的力学性能，如：σS，σb，σe，σP 等所表示的含义，弹性模量E及其主要影响因素、塑性指标的意义。
不同材料所适用的硬度（HB、HR、HV）测量方法。
第二章、原子结构和结合键
1、结合键的类型(主要为金属键、离子键、共价键)及其主要特点，它们对材料性能的主要影响
第三章、晶体结构
1、晶面与晶向的标注和识别
2、BCC、FCC、HCP三种常见金属晶体结构中所含的原子数、它们的致密度。
3、相、固溶体、中间相、固溶强化的概念、固溶体的分类、中间相的分类以及固溶体和中间相的主要区别。
第四章、晶体缺陷
1、晶体缺陷的分类、位错的含义和分类及特点。
位错（及点缺陷）密度的变化对材料性能（主要是力学性能）的影响。
2、晶界原子排列?的特点及其分类，晶界的特性；相界的分类、润湿
第五章、固体材料中原子的扩散
1、Fick第一定律的含义、非稳态扩散的误差函数解的应用计算
2、扩散的机制及影响扩散的主要因素以及在工业上的应用（如：工业渗碳为何在奥氏体状态下进行）
第六章、相平衡与相图原理
1、Gibbs相律含义，二元匀晶、共晶相图分析，杠杆定律的应用计算；相图与合金使用性（强度、硬度）和工艺性（铸造）的关系
2、铁碳相图（简化版）及其标注上面主要的成分点和温度及相；不同含碳量的合金从高温到室温下组织的变化，利用杠杆定律计算组织或相组成物的含量（主要针对C%<2.11%的合金，即钢）第七章、材料的凝固
1、液态合金结构的特点，过冷度及其与冷却速率的关系?。
第1章工程材料的基本知识
第1章工程材料的基本知识第1章工程材料的基本知识主要内容：1.1金属材料1.2非金属材料的力学性能一、工程材料的种类：工程材料：金属材料、非金属材料和复合材料；1、金属材料：黑色金属、有色金属2、非金属材料：高分子材料、陶瓷材料3、复合材料：金属基复合材料、非金属基复合材料1、使用性能：力学性能、物理性能、化学性能；2、工艺性能：铸成性能、切削性能、冲压性能、焊接加工性能、热处理性能；二、工程材料的主要性能：1.1金属材料金属材料的力学性能也表示机械性能，指金属材料出外载荷1.1.1金属材料的力学性能促进作用下，其抵抗变形和毁坏的能力；特别注意：材料在相同的外部条件和载荷促进作用下，可以呈现相同的特性；例如：常温状态下和低、低温状态下金属材料的力学性能就不一样；静载荷和动载荷促进作用下金属材料的力学性能也不一样；常见的金属材料的力学性能有：强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等；1、强度和塑性(1)强度强度就是指金属材料出外(静)载荷促进作用下抵抗塑性变形和脱落的能力。
强度指标通常用单位面积所忍受的载荷(即力)则表示，符号为σ,单位为mpa。
工程中常用的强度指标存有屈服强度和抗拉强度。
屈服强度就是指金属材料在外力作用下，产生屈服现象时的形变，或已经开始发生塑性变形时的最高形变值，用σs则表示。
抗拉强度就是指金属材料在拉力的促进作用下，被折断前所能够忍受的最小形变值，用σb则表示。
对于大多数机械零件(例如压力容器),工作时不容许产生塑性变形，所以屈服强度就是零件强度设计的依据；对于因脱落而失灵的零件(例如螺栓),而用抗拉强度做为其强度设计的依据。
(2)塑性塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。
工程中常用的塑性指标有伸长率和断面收缩率。
伸长率指试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分率，用符号δ表示。
断面收缩率指试样拉断后，断面缩小的面积与原来截面积之比，用表示。
伸长率和断面收缩率越大，其塑性越好；反之，塑性越差。
工程材料基础知识要点
第一章机械零件的失效分析一、基本要求本章主要介绍了机械零件在常温静载下的过量变形、在静载和冲击载荷下的断裂、在交变载荷下的疲劳断裂、零件的磨损失效和腐蚀失效以及在高温下的蠕变变形和断裂失效。
要求学生掌握全部内容。
二、重点内容1零件的过量变形以及性能指标,如屈服强度、抗拉强度、伸长率、硬度等。
2零件在静载和冲击载荷下的断裂及性能指标，如冲击韧性、断裂韧性等。
3零件在交变载荷下的疲劳断裂、疲劳抗力指标及影响因素。
4零件的磨损和腐蚀失效以及防止措施。
5零件在高温下的蠕变变形和断裂失效。
三、难点断裂韧性及衡量指标，影响断裂的因素。
四、基本知识点第一节零件在常温静载下的过量变形1、工程材料在静拉伸时的应力-应变行为变形：材料在外力作用下产生的形状或尺寸的变化。
弹性变形：外力去除后可恢复变形。
塑性变形：外力去除后不可恢复。
低碳钢，正火、退火、调质态的中碳钢或低、中碳合金钢和有些铝合金及某些高分子材料都具有图1-1所示的应力-应变行为。
即在拉伸应力的作用下的变形过程分为四个阶段：弹性变形、屈服塑性变形、均匀塑性变形、不均匀集中塑性变形。
2、静载试验材料性能指标刚度：零构件在受力时抵抗弹性变形的能力。
等于材料弹性模量与零构件截面积的乘积。
强度：材料抵抗变形或者断裂的能力，屈服强度、抗拉强度、断裂强度。
弹性指标：弹性比功。
塑性指标：伸长率、断面收缩率。
硬度：布氏硬度（HB ）、洛氏硬度（HRC ）、维氏硬度（HV ） 3过量变形失效过量弹性变形抗力指标：弹性模量E 或者切变模量G 。
过量塑性变形抗力指标：比例极限、弹性极限或者屈服强度。
第二节零件在静载和冲击载荷下的断裂1、基本概念断裂：材料在应力作用下分为两个或两个以上部分的现象。
韧性断裂：断裂前发生明显宏观塑性变形。
脆性断裂：断裂前不发生塑性变形，断裂后其断口齐平，由无数发亮的小平面组成。
2、冲击韧性及衡量指标冲击韧性：材料在冲击载荷下吸收塑性变形功和断裂功的能力，是材料强度和塑性的综合表现。
大一建筑工程材料知识点
大一建筑工程材料知识点建筑工程材料是指在建筑工程中使用的各种材料，包括金属材料、非金属材料、有机材料等。
在大一学习建筑工程专业时，了解和掌握一些基本的建筑工程材料知识是非常重要的。
本文将介绍一些大一建筑工程材料的基本知识点。
一、水泥水泥是建筑工程中最常用的材料之一，它具有很强的黏结力和硬化性能。
水泥主要用于混凝土、砂浆和石膏制品的制作。
根据用途的不同，水泥可以分为普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、石膏水泥等。
二、混凝土混凝土是由水泥、砂子、骨料和适量水按照一定比例搅拌而成的一种人工建筑材料。
混凝土具有良好的抗压强度和耐久性，被广泛应用于建筑工程中的基础、柱、梁、板等构件的制作。
三、砖砖是一种常用的建筑材料，它可以分为砖墙砖和空心砖两种。
砖墙砖通常用于墙体的搭建，而空心砖则多用于隔墙、隔音墙等场合。
砖具有良好的抗压强度和隔热性能，在建筑工程中发挥着重要的作用。
四、钢筋钢筋是一种常用的金属材料，它主要用于混凝土结构中的增强作用。
钢筋具有良好的抗拉强度和延展性，可以有效增加混凝土结构的强度和韧性。
五、玻璃玻璃是一种无机非金属材料，它具有透明、坚硬、耐腐蚀等特点。
玻璃在建筑工程中主要用于窗户、阳光房等部位的装饰和隔离。
不同类型的玻璃具有不同的特性，如单层玻璃、夹层玻璃、中空玻璃等。
六、木材木材是一种常用的有机材料，它具有轻便、隔热、吸音等特点。
木材在建筑工程中常用于楼梯、地板、门窗等部位的制作。
根据不同的用途和材质，木材可以分为实木、人造板、胶合板等。
七、屋面材料屋面材料主要用于建筑物的顶部覆盖，起到防水、隔热、保温、美观等作用。
常见的屋面材料包括石板、瓦片、沥青瓦等。
总结：以上介绍了大一建筑工程专业中常见的一些材料知识点，包括水泥、混凝土、砖、钢筋、玻璃、木材和屋面材料等。
这些材料在建筑工程中扮演着重要的角色，了解它们的特性和应用是建筑工程专业学习的基础。
学习建筑工程材料知识有助于提升对建筑工程的理解和应用能力。
工程材料知识点总结
工程材料复习总结第一部分项目一：工程材料1．金属材料一般是指具有金属特性的物质。
2．金属材料通常分为钢铁材料、非铁金属材料、粉末冶金材料。
3．钢铁材料是指以铁、碳为主要元素组成的铁碳合金，分为工业用钢、工程铸铁。
4．非合金钢（碳素钢），通常分为碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、铸钢。
5．工业用钢是指碳的质量分数在%11.2以下并含有其他元素的铁碳合金；工程铸铁是指碳的质量分数在%.2以上并含有其他元素的铁碳合金。
116．钢材生产过程：轧制→锻造→拉拔→挤压7．钢材分类：板材、型材和管材。
项目二：工程材料性能1．力学性能：材料在力的作用下表现出来的特性。
2．力学指标：强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度。
实验：拉伸试验、硬度试验、冲击试验、疲劳试验。
3．变形：材料受到外力作用时，机器零件和部件在宏观上将表现出形状和尺寸的变化。
4.⎩⎨⎧变形外力之后被保留下来的产生不能自行恢复卸除外力继续加大，材料将塑性变形，变形随之消失外力不大时，去除外力弹性变形变形5. 荷载（负荷、负载）：材料所受的力。
⎪⎩⎪⎨⎧化向随时间发生周期性变大小、方向或大小和方变动载荷突然增加的载荷冲击载荷载荷大小不变或变动很慢的静载荷分类6．强度：材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。
7．变形的五种基本形式：拉伸与压缩、剪切与挤压、扭转、弯曲。
8．力—伸长曲线()1Oe 弹性变形阶段：发生弹性变形()2eeL 微量塑性变形阶段：弹性变形（大部分）+塑性变形（小部分）()3'eLeL 屈服阶段：屈服现象（水平线段或锯齿形线段）()4M eL '均匀变形阶段：材料发生大量塑性变形()5mz 缩颈阶段：缩颈现象，在z 点发生断裂图2-1 力—伸长曲线9．强度指标强度指标是判定材料强度大小的量化数据，通常用应力表示。
应力是指试验过程中的力除以试样原始横截面积的商，即试样单位横截面积上所受到的力，用符号R 表示，单位为MPa （兆帕）。
材料工程基础
材料工程基础第一章材料的制备与合成1.制备材料的3种途径：⑴第一个途径：通过原材料熔化精炼提纯，冷凝成固体（多晶、单晶或非晶的结构）的途径。
⑵第二个途径：用多种方法制成备用的高纯粉末（单相或合金、化合物）原料，使其进一步加工固结成材的粉末冶金技术。
⑶第三个途径：从石油、天然气裂解产物中或煤炭等物质中获得化合物单体，将低分子的单体经过聚合反应合成为高分子聚合物，以块状或粉体等形式存在。
2.化工生产流程：攻头、保尾、控中间。
3.高炉炼铁原料：⑴铁矿石；⑵熔剂（作用：降低脉石熔点和去硫）；⑶燃料：常用的燃料主要是焦炭。
4.高炉炉渣：⑴主要由SiO2、Al2O3和CaO组成，并含有少量的MnO、FeO和CaS等。
⑵作用：①通过熔化各种氧化物控制金属的成分；②浮在金属液表面的炉渣能保护金属，防止金属被过分氧化，防止热量损失，起到隔热作用，保证金属不致过热。
5.造渣除P、S：P的含量高会引起钢的冷脆。
2Fe2P + 5FeO + 4CaO = 9Fe + (CaO) 4·P2O5钢中硫含量高，造成钢的热脆性。
FeS+CaO→CaS+FeO6.铝的生产流程电解法制备金属铝必须包括两个环节：一是从含铝的矿石中制取纯净的氧化铝；二是采用熔盐电解氧化铝得到纯铝。
7.炼铝过程中为什么要加入冰晶石（Na3AlF6）？①氧化铝的熔点（2050℃）太高，对电解设备的耐高温性能要求过高。
②当用冰晶石（熔点1010℃）作熔剂时，氧化铝溶解于其中（溶解度约10%），将与氧化= 938℃），这时可在1000℃以下进行电解。
通常的电解温度是铝形成低熔点共晶（T共950-970℃。
8. 单晶制备方法⑴熔体法：从结晶物熔体中生长晶体，制备大单晶和特定形状晶。
①提拉法；②坩埚下降法；③泡生法；④水平区熔法；⑤浮区法。
⑵常温溶液法：常温溶液是指水、重水或液态有机物作为溶剂的溶液。
在这类溶液中，可以生长完整性高、均匀性好的大尺寸晶体，易观察。
工程材料知识点总结
工程材料知识点总结一、工程材料的分类工程材料是指在建筑、道路、桥梁等工程中使用的各种材料。
工程材料按用途和性能可分为结构材料、装饰材料、防护材料。
结构材料主要用于承受力学作用，包括混凝土、钢材、木材等；装饰材料主要用于美观和环境保护，包括瓷砖、玻璃、涂料等；防护材料主要用于防水、隔热、防腐等，包括防水材料、隔热材料、防腐材料等。
二、混凝土及混凝土材料1. 混凝土的组成：混凝土是由水泥、骨料、粉煤灰、矿渣粉等混合配制而成的人工石料。
水泥是混凝土的胶凝材料，骨料是混凝土的填充材料，粉煤灰和矿渣粉是混凝土的掺合材料。
2. 混凝土的性能指标：混凝土的性能指标包括抗压强度、抗折强度、抗渗性、耐久性等。
三、钢材及钢材结构1. 钢材的种类：钢材主要包括普通碳素结构钢、低合金高强度结构钢、不锈钢、耐候钢等。
2. 钢材的性能：钢材具有优良的强度、韧性和可塑性，广泛应用于建筑结构中。
3. 钢结构的设计：钢结构的设计主要包括受力分析、结构优化、节点设计等。
四、木材及木结构1. 木材的种类：木材主要包括软木、硬木、板材等，不同种类的木材具有不同的物理力学性能。
2. 木结构的特点：木结构轻质、强度高、易加工、热工性能好，在建筑中得到广泛应用。
3. 木结构的设计：木结构的设计主要包括结构设计、连接设计、防腐设计等。
五、砖瓦及建筑装饰材料1. 砖瓦的种类：砖瓦主要包括粘土砖、红砖、瓷砖、玻璃砖等，根据用途和性能不同分为墙砖、地砖、护墙板等。
2. 建筑装饰材料的种类：建筑装饰材料主要包括大理石、花岗岩、涂料、墙纸等，用于装饰、改善建筑室内外环境。
六、防护材料1. 防水材料：防水材料主要包括沥青防水卷材、聚合物防水涂料等，用于建筑屋面、地下室、卫生间等防水工程。
2. 隔热材料：隔热材料主要包括聚苯板、岩棉、玻璃棉等，用于建筑外墙、屋面、地面隔热保温。
3. 防腐材料：防腐材料主要包括防腐漆、防腐涂料等，用于建筑结构、设备等的防腐蚀。
工程材料学知识要点(doc 24页)
工程材料学知识要点(doc 24页)工程材料学知识点第一章材料是有用途的物质。
一般将人们去开掘的对象称为“原料”，将经过加工后的原料称为“材料”工程材料：主要利用其力学性能，制造结构件的一类材料。
主要有：建筑材料、结构材料力学性能：强度、塑性、硬度功能材料：主要利用其物理、化学性能制造器件的一类材料.主要有：半导体材料（Si）磁性材料压电材料光电材料金属材料：纯金属和合金金属材料有两大类：钢铁（黑色金属）非铁金属材料（有色金属）非铁金属材料：轻金属（Ni以前）重金属（Ni 以后）贵金属（Ag，Au，Pt，Pd）稀有金属（Zr，Nb，Ta）放射性金属（Ra，U）高分子材料：由低分子化合物依靠分子键聚合而成的有机聚合物主要组成：C，H，O，N，S，Cl，F，Si三大类：塑料（低分子量）：聚丙稀树脂（中等分子量）：酚醛树脂，环氧树脂橡胶（高分子量）：天然橡胶，合成橡胶陶瓷材料：由一种或多种金属或非金属的氧化物，碳化物，氮化物，硅化物及硅酸盐组成的无机非金属材料。
陶瓷：结构陶瓷 Al2O3， Si3N4，SiC等功能陶瓷铁电压电材料的工艺性能：主要反映材料生产或零部件加工过程的可能性或难易程度。
材料可生产性：材料是否易获得或易制备铸造性：将材料加热得到熔体，注入较复杂的型腔后冷却凝固，获得零件的能力锻造性：材料进行压力加工(锻造、压延、轧制、拉拔、挤压等)的可能性或难易程度的度量焊接性：利用部分熔体，将两块材料连接在一起能力第二章（详见课本）密排面密排方向fcc {111} <110>bcc {110} <111>体心立方bcc面心立方fcc密堆六方cph点缺陷：在三维空间各方向上尺寸都很小，是原子尺寸大小的晶体缺陷。
类型：空位：在晶格结点位置应有原子的地方空缺，这种缺陷称为“空位”。
间隙原子：在晶格非结点位置，往往是晶格的间隙，出现了多余的原子。
它们可能是同类原子，也可能是异类原子。
工程材料笔记整理重点
工程材料复习笔记整理（重点中的重点）名词解释：1.强度：抵抗塑性变形和破坏屈服强度：抵抗产生塑性变形抗拉强度：抵抗产生断裂前硬度：抵抗局部塑性变形塑性：产生塑性变形而不破坏的能力韧度：材料抵抗冲击载荷作用而不致破坏的极限能力称为冲击韧度疲劳强度：材料在规定的重复次数或交变应力作用下不致发生断裂的能力2.再结晶：升高温度，形成新的晶粒，使原来被拉大的晶粒转变为等轴晶粒，完全消除冷变形强化，力学性能恢复到塑性变形前的状态3.冷变形与热变形：再结晶温度以上进行的塑性变形为热变形，以下的为冷变形4.巴氏合金：铅基轴承合金5.下贝氏体，强度、韧度高，有最佳的综合机械性能，理想的强韧化组织，生产中常采用等温淬火获得下贝氏体组组织6. 一次渗碳体：由液相中直接析出来的渗碳体称为一次渗碳体。
二次渗碳体：指从奥氏体中析出的渗碳体三次渗碳体：从中析出的称为三次渗碳体共晶渗碳体：莱氏体中的渗碳体称为共晶渗碳体共析渗碳体：珠光体中的渗碳体称为共析渗碳体7.纤维组织：热变形使铸态金属的偏析、分布在晶界上的夹杂物和第二相逐渐沿变形方向延展拉长、拉细而形成锻造流线；难以用热处理来消除8.变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。
9.索氏体：在650〜600℃温度范围内形成层片较细的珠光体10.屈氏体：在600〜550℃温度范围内形成片层极细的珠光体。
11.马氏体：碳在a-Fe中的过饱和固溶体。
12.过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度13.玻璃钢：玻璃纤维增强塑料称为玻璃钢。
玻璃钢具有成本低，工艺简单；强度低，绝缘等特点，它可制造壳体、管道、容器等14.加工硬化：随变形量的增加，金属的强度大为提高，塑性却有较大降低产生原因：位错密度升高为了继续变形，退火可消除加工硬化15.调质：调质处理后钢获得回火索氏体组织，其性能特点是具有较高的综合力学性能16.铁素体：（a或F ）碳原子溶于a-Fe形成的间隙固溶体性能：固溶强化不明显，强度，硬度低，塑性韧性高17.奥氏体：（Y或A）碳原子溶于丫-Fe形成的间隙固溶体性能：高塑性，是理想的锻造组织18.渗碳体：（Fe3C ）由12个铁原子和4个碳原子组成的具有复杂晶体结构间隙化合物性能：高硬度、高脆性、低强度19.珠光体：（P ）铁素体和渗碳体的混合物称为珠光体，它具有较高的综合力学性能的特点20.莱氏体Ld 或Ld'：组织：Ld ： Fe3C （ Fe3C+Fe3CH） + Y Ld‘: Fe3C （ Fe3C+Fe3c口）+ P 机械化合物，性能：高硬度、高脆性。
材料工程基础复习要点及知识点整理(全)
材料工程基础复习要点第一章粉体工程基础粉体：粉末质粒与质粒之间的间隙所构成的集合。
*粉末：最大线尺寸介于0.1～500μm的质粒。
*粒度与粒径：表征粉体质粒空间尺度的物理量。
粉体颗粒的粒度及粒径的表征方法：1.网目值表示——（目数越大粒径越小）直接表征，如果粉末颗粒系统的粒径相等时可用单一粒度表示。
2.投影径——用显微镜测试，对于非球形颗粒测量其投影图的投影径。
①法莱特（Feret）径D F：与颗粒投影相切的两条平行线之间的距离②马丁（Martin）径D M：在一定方向上将颗粒投影面积分为两等份的直径③克伦贝恩（Krumbein）径D K：在一定方向上颗粒投影的最大尺度④投影面积相当径D H：与颗粒投影面积相等的圆的直径⑤投影周长相当径D C：与颗粒投影周长相等的圆的直径3.轴径——被测颗粒外接立方体的长L、宽B、高T。
①二轴径长L与宽B②三轴径长L与宽B及高T4.球当量径——把颗粒看做相当的球，并以其直径代表颗粒的有效径的表示方法。
（容易处理）*粉体的工艺特性：流动性、填充性、压缩性和成形性。
*粉体的基本物理特性：1.粉体的能量——具备较同质的块状固体材料高得多的能量。
2.分体颗粒间的作用力——高表面能，固相颗粒之间容易聚集（分子间引力、颗粒间异性静电引力、固相侨联力、附着水分的毛细管力、磁性力、颗粒表面不平滑引起的机械咬合力）。
3.粉体颗粒的团聚。
第二章粉体加工与处理粉体制备方法：1.机械法——捣磨法、切磨法、涡旋磨法、球磨法、气流喷射粉碎法、高能球磨法。
①脆性大的材料：捣磨法、涡旋磨法、球磨法、气流喷射粉碎法、高能球磨法②塑性较高材料：切磨法、涡旋磨法、气流喷射粉碎法③超细粉与纳米粉：气流喷射粉碎法、高能球磨法2.物理化学法①物理法（雾化法、气化或蒸发-冷凝法）：只发生物理变化，不发生化学成分的变化，适于各类材料粉末的制备②物理-化学法：用于制备的金属粉末纯度高，粉末的粒度较细③还原法：可直接利用矿物或利用冶金生产的废料及其他廉价物料作原料，制的粉末的成本低④电解法：几乎可制备所有金属粉末、合金粉末，纯度高3.化学合成法——指由离子、原子、分子通过化学反应成核和长大、聚集来获得微细颗粒的方法①固相法：以固态物质为原始原料（热分解反应法、化合反应法、水热法等）②液相沉淀法：最常见的方法沉淀法（直接沉淀法、均匀沉淀法、共沉淀法）、溶胶-凝胶法影响颗粒粉碎的因素：易碎性、碰撞速度（碎料例子碰撞速度、粉碎介质碰撞速度）粉体的分级：把粉体材料按某种粒度大小或不同种类颗粒进行分选的操作。
工程材料基础
工程材料基础
工程材料基础是指对工程材料的基本性质和特点进行系统、全面的学习，包括材料的
组成、性能、结构、加工工艺等方面的知识。
工程材料可以分为金属材料、非金属材料和复合材料三大类。
金属材料主要由金属元
素组成，具有优秀的导电、导热和机械性能，常用于制造建筑结构和机械设备。
非金
属材料包括塑料、橡胶、陶瓷等，根据性质的不同可以应用于不同领域，如建筑、电子、化工等。
复合材料是由两种或两种以上不同材料组合而成，相互补充、增强性能，具有轻质、高强度、耐腐蚀等特点。
工程材料的性能包括机械性能、物理性能、化学性能和热性能等。
机械性能包括强度、韧性、硬度等，能够反映材料的承受能力和变形能力。
物理性能包括密度、导热性、
导电性等，直接影响材料的使用效果和工艺加工。
化学性能指材料在化学介质中的抗
腐蚀能力和稳定性。
热性能包括热膨胀系数、热导率等，影响材料在高温环境下的变
形和损伤。
工程材料的结构是指材料的内部组织和形态特征，包括晶体结构、晶粒大小和相的组
成等。
材料的结构对其性能有很大影响，如晶体结构的完整性和晶粒的大小会影响材
料的强度和韧性。
工程材料的加工是指材料的加工与制造过程，包括材料的成型、加热处理、焊接、涂
层等。
不同材料有不同的加工特点和要求，需要选择合适的加工工艺和设备，以保证
材料的质量和工程的可靠性。
通过对工程材料基础的学习，可以更好地理解和应用材料科学原理，为工程设计和制
造提供基础支持，提高工程质量和效率。
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机械制造基础
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三 重点与难点
• 1、金属的强度、硬度、韧性。 • 2、铁碳合金相图及其应用。
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第1章 工程材料的基本知识
• 1.1 金属材料
• 1.1.1 金属材料的力学性能
• 1.强度和塑性
• (1)强度 • 金属材料在外载荷的作用下抵抗塑性变形和断裂的
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温度对冲击韧性值的影响 机械制造基础
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• 3.疲劳强度和蠕变强度
• （1）疲劳强度
• 金属材料经受无数次交变载荷作用而不引起断裂的 最大应力称为材料的疲劳强度，疲劳强度的测定方 法依据CB/T 4337-1984《金属旋转弯曲疲劳试验方 法》进行。
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洛氏硬度试验原理示意图
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0-0为圆锥体压头的初 始位置，即压头没有 与被测金属表面接触 时的位置；1-1为在初 载荷l0kgf(98.07N)作 用下，压头压入深度 为b处；
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• 2-2为加入主载荷后，压头压人深度为c处的位置； 3-3为卸除主载荷后，被测金属弹性变形恢复，使 得压头向上回升压人深度为d处的位置。于是．压 头受主载荷作用实际压人被测金属表面产生塑性变 形的压痕深度为bd，用bd值的大小来衡量被测金属 的硬度。若bd值愈大，则被测金属的硬度愈低，反 之，则愈高。为适应习惯上数值愈大，硬度愈高的 概念，常用一常数K减去bd／0.002作为硬度值。
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• 布氏硬度试验原理示意图
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• 布氏硬度的计算方法
2F HB =0.102
D(D- D2-d2)
• 压头为钢球时的布氏硬
布 氏
度表示为HBS
硬 度
• 压头为硬质合金球时的
压 痕
布氏硬度表示为HBW
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• 请同学们思考： 1、120HBS10/1000/30的含义？ 2、180HBS15/1200/50的含义？
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• （2）含碳量对铁碳合金性能的影响
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• 4.合金相图的应用 • （1）选材方面（切削性能:中碳钢好）； • （2）铸造方面（共晶合金好）； • （3）可锻焊接方面（低碳钢好）； • （4）热处理性能: 第2章介绍。
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• 1.2 非金属材料的力学性能
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• （1）布氏硬度
• 布氏硬度的测定原理是用一定直径D的压头，在规 定载荷F的作用下，压入被测金属表面，如图1-3所 示，经规定的保持时间后，卸除载荷，测量被测试 金属表面上所形成的压痕直径d，用载荷与压痕球 形表面积的比值作为布氏硬度值，用符号HBS(用淬 火钢球作压头)或HBW(用硬质合金球作压头)表示。
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• 2.硬度
• 硬度是指金属材料抵抗比它硬的物体压入其表面的 能力。即抵抗局部塑性变形的能力。一般来说，硬 度越高，耐磨性越好，强度也比较高。
• 在目前生产中，测定硬度的方法最常用的是压入硬 度法。
• 测定硬度的方法很多，生产中应用广泛的有布氏硬 度和洛氏硬度材料的基本知识
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一 目的与要求
• 了解材料的力学性能和各状态的组织结构。 • 掌握金属的强度、硬度、韧性，并能够判断出
金属的机械性能的优劣。 • 掌握铁碳合金相图。
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二 教学内容
• 本章将介绍常用工程材料的概况与分类，其中 重点分析金属材料的力学性能,包括强度（屈服 强度、抗拉强度）塑性、硬度冲击韧性、疲劳 强度；并将介绍铁碳合金相图、铁碳合金的基 本组织、含碳量对铁碳含金组织与性能的影响 及铁碳合金相图的应用。
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• 1.1.2 铁碳合金相图
• 1.铁碳合金的基本组织
• 工铁碳合金在液态时可以无限互溶，在固态下，碳 可溶于铁中形成固溶体。当含碳量超过固态溶解度 时，则可形成化合物(如Fe3C)。此外，还可形成由 固溶体和化合物组成的机械混合物。
• 2.铁碳合金相图 • 铁碳合金相图是由实验方法获得的。
• 1.强度 • 陶瓷等脆性材料的强度用弯曲试验的方法测定；高
聚合物的强度用拉伸实验测定。 • 2.变形 • 松弛的概念 • 蠕变的概念 • 注意:非金属在变形方面的评测指标较金属为多。
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• ①屈服强度
• 常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。材料 产生屈服现象时的最小应力值称为屈服强度， 用符号σs (MPa)表示：
σs = Fs/s0
• 式中：Fs——屈服时的最小载荷(N)；
•
S0——试样的原始横截面面积(mm2)。
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• 工程上规定：将此 试样的塑性变形量 为试样原标距长度 的0.2％时的应力 值，称为条件屈服 强度，用符号σ0.2 (MPa)表示
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图中：L为液相；A为奥氏体相；F为铁素体相；Fe3C（Fe3C1,Fe3C2）为渗碳体相； P为珠光体相（是F相和Fe3C相的机械混合物）；L2为莱氏体相
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• 3.含碳量对铁碳合金组织与性能的影响 • （1）含碳量对铁碳合金组织的影响
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σb≈3.25 HBS(MPa)
• 灰铸铁
σb≈0.98 HBS(MPa)
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• 3.冲击韧性
• 金属抵抗冲击载荷作用而不被破坏的能力称为冲击 韧性。金属材料的冲击韧性是通过冲击试验测定的。
• 冲击韧性值愈大，则材料的韧性愈好；反之，则韧 性愈差，脆性愈大。在试验中发现，冲击韧性值的 大小与试验的温度有关。为了测定金属材料开始发 生这种冷脆现象的温度，可在不同温度下进行一系 列冲击试验。
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• 洛氏硬度用符号HR表示，可以直接由硬度计表盘上 读出，无单位。
HR=K- bd 0.002
• 式中：K——常数。用金刚石圆锥体作压头时，K为 100；用淬火钢球作压头时，K为130。
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常用洛氏硬度的实验条件及应用范围
硬度 符 号
压头类型
总载荷F（K gf）／ N
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• 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。
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• （3）硬度与抗拉强度的关系
• 下列公式为经验公式，供参考：
• 低碳钢(＜176 HBS) σb ≈3.6 HBS(MPa)
• 高碳钢(＞175 HBS) σb≈3.45 HBS(MPa)
• 合金调质钢
硬度值有 效范 围
应用举例
HRA
120°金刚 石圆锥 体
60(588.4)
70～85
硬质合金、表 面淬火、 渗碳等
HRB
Φ1.588mm 钢球
100(980.7)
25～100
有色金属、退 火、正火 等
HRC
120°金刚 石圆锥 150(1471.1) 体
20～67
淬火钢、调质 钢等
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• （2）洛氏硬度
• 洛氏硬度的测定原理是用顶角为120°的金刚石圆 锥体压头或直径为1.588mm的淬火钢球压头，在初 载荷与初、主载荷先后作用下，将压头压人被测金 属表面，经规定的保持时间后卸除主载荷，根据残 余压痕深度来确定金属的洛氏硬度值。
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轴的疲劳断口
疲劳裂纹（扫描电镜照片）
• 通过改善材料的形状结构，减少表面缺陷，提高表面光洁 度，进行表面强化等方法可提高材料疲劳强度。
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（2）蠕变强度和持久强度
金属在高温长时间应力作用下，即使所加应力小于 该温度下的屈服强度，也会逐渐产生明显的塑性变 形直至断裂的现象称为蠕变。在长期高温载荷的作 用下，金属材料对塑性变形的抵抗能力称为蠕变强 度。金属材料抵抗断裂的能力称为持久强度。对于 在高温条件下工作的零件，必须考虑蠕变强度或持 久强度。
式中：Fb——试样断裂前所承受的最大载荷(N)。
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• (2)塑性
• ①伸长率 • 试样拉断后的标距伸长量与原始标距长度的百分比称
为伸长率，用符号δ表示，即
d = lk - l0 × 100%
l0
• 式中：lk ——试样被拉断时的标距长度(mm)；
•
l0 ——试样原始的标距长度(mm)
能力称为强度，强度可分为屈服强度、抗拉强度、 抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。各种强度之间 有一定的关系，工程上应用最普遍的是屈服强度和 抗拉强度。
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• 图1-1 标准拉伸试样
• 测定材料强度指标通常采用拉伸试验法，拉伸 试验应按国标GB/T 6397-1986进行，图1-1为国 家标准规定的标准拉伸试样。
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σ F S = / 0.2
0.2
0
• 式中：F0.2 ——试样塑性变形量为原标距长度的
0.2％时的载荷(N) ；
•
S0 ——试样的原始横截面面积(mm2)。
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• ②抗拉强度 • 材料被拉断前所能承受的最大载荷时的应力值