第一篇 机械工程材料基础.ppt
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机械工程基础课件
三．合金的相结构和组织
１．概念： 通过熔炼、烧结等方法，将一种金属元素与其 它一种或几种元素结合一起形成的具有金属特 性的新物质叫合金。
组成合金的各元素叫组元。
合金中成分相同、结构相同并与其他部分有界 面分开的均匀组成部分称为相；不同相的结合 称组织。相与相之间的转变称为相变。
2．合金的固态结构
一．相图的定义 相图又称状态图、平衡图。它表示在平
象的材料，如高碳钢、铸铁、铜、铝等，可用 σ0.2代替屈服极限，称为名义屈服点。
(二)刚度
1.定义：金属材料在外力作用下抵抗弹性变形 的能力。
2.弹性模数E：是衡量刚度大小的指标，其值 等于在弹性变形范围内，应力与应变的比值。 在相同外力作用下，E越大，则弹性变形越小， 刚度越大。E只与材料的本性有关。
2．类型： ①布氏硬度（HB）：HBS、HBW。 ②洛氏硬度（HR）：HRC、HRA、HRB。 ③维氏硬度（HV）：
3. 硬度实验
4．硬度是一个重要的综合力学性能指标，反 映了材料在小范围内抵抗变形和断裂的能力。
(五)冲击韧性 1．定义：金属材料抵抗冲击载荷作用而不被破坏
的能力。
2．冲击韧性值αk用来衡量冲击韧性的大小。 αk 越大，韧性越好
四.金属的结晶
(一)．结晶过程
1．定义：液态金属在冷凝过程中，原子 由无序到有序，金属由液态到固态及过冷度
实际结晶温度低于熔点，称为过冷，其差值为 过冷度。 冷却速度越大，过冷度也越大。
3.结晶过程 结晶过程=晶核形成+晶核成长 晶核来源：自发形核、外来形核
2．晶体结构的基本概念
晶格 结点 晶胞 晶格常数，单位是Å (埃，10-10m或0.1nm) 晶面、晶向
3．常见晶体结构类型：
机械工程材料基础共76页文档
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。
图1-1 低碳钢拉伸时的应力-应变曲线示意图图1-2 三种类型材料的应力-应变曲线示意图1-纯金属2-脆性材料3-高弹性材料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：比列极限、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。
第一章 概论(机械工程材料)PPT课件
工程材料
第一章 概论
§1 材料发展概况 §2 材料的性能 §3 工程材料的分类 §4 材料的结合方式及工程材料键性 §5 零件的失效形式及选材原则
§1 材料发展概况
材料是人类进化的里程碑。
由于材料的重要性，历史学家根据 人类所使用的材料来划分时代。
象形尊(西周)
铁器
▪ 石器时代 ▪ 青铜器时代 ▪ 铁器时代 ▪ 新材料时代
F0.2 σ0.2 =
S0
试样产生0.2%残余塑性变 ( M pa ) 形时的载荷(N)
试样原始横截面( mm2)
(4)抗拉强度( tensile strength ):
试样在断裂前所能承受的最大应力。
Fb σb =
S0
试样断裂前的最大载荷(N) ( M pa ) 试样原始横截面积( mm2)
五.塑性(plasticity):是指材料在载荷作用下产生
塑性变形而不被破坏的能力。
(1)断面收缩率(percentage reduction in
area): 是指试样拉断处横截面积S k 的收缩量与原始横截面积S0之比。
S0 - S k
ψ=
× 100%
S0
(2)伸长率(延伸率) specific elongation:
是指试样拉断后的标距伸长量L k与 原始标距L 0之比。
黄铜 球墨铸铁
对于高碳钢：b(MPa)≈3.4HB
HB
对于铸铁： b(MPa)≈1HB或 b(MPa)≈ 0.6(HB-40)
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。 如:120HBS10/1000/30表示直径为10mm的 钢球在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保 持30s测得的布氏硬度值为120。
第一章 概论
§1 材料发展概况 §2 材料的性能 §3 工程材料的分类 §4 材料的结合方式及工程材料键性 §5 零件的失效形式及选材原则
§1 材料发展概况
材料是人类进化的里程碑。
由于材料的重要性，历史学家根据 人类所使用的材料来划分时代。
象形尊(西周)
铁器
▪ 石器时代 ▪ 青铜器时代 ▪ 铁器时代 ▪ 新材料时代
F0.2 σ0.2 =
S0
试样产生0.2%残余塑性变 ( M pa ) 形时的载荷(N)
试样原始横截面( mm2)
(4)抗拉强度( tensile strength ):
试样在断裂前所能承受的最大应力。
Fb σb =
S0
试样断裂前的最大载荷(N) ( M pa ) 试样原始横截面积( mm2)
五.塑性(plasticity):是指材料在载荷作用下产生
塑性变形而不被破坏的能力。
(1)断面收缩率(percentage reduction in
area): 是指试样拉断处横截面积S k 的收缩量与原始横截面积S0之比。
S0 - S k
ψ=
× 100%
S0
(2)伸长率(延伸率) specific elongation:
是指试样拉断后的标距伸长量L k与 原始标距L 0之比。
黄铜 球墨铸铁
对于高碳钢：b(MPa)≈3.4HB
HB
对于铸铁： b(MPa)≈1HB或 b(MPa)≈ 0.6(HB-40)
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。 如:120HBS10/1000/30表示直径为10mm的 钢球在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保 持30s测得的布氏硬度值为120。
机械工程材料电子课件
03 非金属材料
高分子材料
高分子材料定义
高分子材料是由高分子化合物 （单体）聚合而成的一类材料
。
高分子材料的特性
高分子材料具有优良的绝缘性 、耐腐蚀性、质轻、强度高、 加工性能好等特性。
高分子材料的分类
高分子材料按来源分为天然高 分子材料和合成高分子材料， 按应用领域分为塑料、橡胶、 纤维等。
高分子材料的应用
金属材料的热处理
退火
退火是将金属材料加热到一定温度后保温一段时间，然后缓慢冷却至室温的一种 热处理工艺。退火的主要目的是消除内应力、提高塑性和韧性，常用于铸件和焊 接件的预先热处理。
正火
正火是将金属材料加热到一定温度后保温一段时间，然后快速冷却至室温的一种 热处理工艺。正火的主要目的是细化晶粒、提高机械性能，常用于低碳钢和部分 合金钢的热处理。
高分子材料广泛应用于航空航 天、汽车、电子、建筑等领域
。
陶瓷材料
01
02
03
04
陶瓷材料的定义
陶瓷材料是指以粘土为主要原 料，经高温烧制而成的无机非
金属材料。
陶瓷材料的特性
陶瓷材料具有高硬度、高耐磨 性、耐腐蚀、耐高温等特性。
陶瓷材料的分类
陶瓷材料按用途可分为结构陶 瓷和功能陶瓷，按组成可分为 氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷。
复合材料的应用
复合材料广泛应用于航 空航天、汽车、船舶、
体育器材等领域。
04 新材料技术
新型金属材料
总结词
具有优异性能的金属材料
详细描述
新型金属材料如钛合金、镍基合金等，具有高强度、耐腐 蚀、高温稳定性等优异性能，广泛应用于航空航天、石油 化工、医疗等领域。
总结词
具有特殊功能的金属材料
机械工程材料-PPT
(1)屈服强度(σS) (2)抗拉强度(σb)
加载荷 弹性变形 塑性变型形 断裂 σS==Fs/S0 屈服
σb==Fb/S0
(3)伸长率(δ) δ=Lk－L0/L0 × 100 ％ ( 4 )断面收缩率(Ψ ) Ψ =S0－Sk/s0 × 100 ％
1.2 硬度 ------金属材料抵抗其他 物体压入其表面的能力 布氏硬度-----HBS(适用测量硬度值小于450 的材料) -----HBW(适用测量硬度值小于650 的材料)
2.3
合金的晶体结构和相图
1,合金------二个或二个以上的金属元素 熔合在一起(Fe+C=铁碳合金,Cu+Zn=黄铜) 2,组元------组成合金的独立单元 (Fe, Cu, C, Fe3C) 3,合金系--------(铁碳合金,铝硅合金等) 4,相-------结构相同,化学成分相同(液相,固相等) 5,组织-------反映相的大小,形态及分布情况.在 显微镜下能观察到的金属的微观形态和面貌. 又称金相组织.
第 3节 合金工具钢 (刃具钢,模具钢,量具钢)
(1)刃具钢 ▲低合金工具钢(9SiCr,Cr2,9Mn2V,CrWMn) 含量特点: 碳素工具钢+5%合金元素 热处理特点:锻造→退火→机械加工→淬火→ 低温回火→ ▲高速钢(W18Cr4V, W6Mo5Cr4V2) 含量特点: 碳素工具钢+大于10%合金元素 热处理特点:P.57图5.6
常用金属的晶体结构
1、体心立方晶格：
(BCC; BodyCentered Cubic)
2、面心立方格： (FCC; FaceCentered Cubic)
3、密排六方格：
(HCP; Hexagonal Close-packed)
工程材料及机械制造基础培训课件-第一篇工程材料基础知识培训
第一节 材料的力学性能
1是材料在拉断前
0
承受最大载荷时的应力。
F
F0.2
s0.2
bs
e
σb (Rm)=Fb/S0 （MPa）
纯金属
b
k
脆性材料
它表征了材料在拉伸条件下 所能承受的最大应力。
0.2%
l
l l0
抗拉强度 — 脆性材料选材的强度计算主要依据。
工程材料及机械制造基础培训课件-第一篇工程材料基础知识培训
工程材料及机械制造基础培训课件-第一篇工程材料基础知识培训
F F F
120
0
h
第一节 材料的力学性能
19
σb 与HB的关系
低碳钢： σb≈3.6HB 高碳钢： σb≈3.4HB 调质合金钢： σb≈3.25HB
5．冲击韧性(Ak)
H1
材料抵抗冲击载荷作用下断裂的能力。
AK = G（H1 – H2）（J） ak = AK /S （J/m2）
F
工程材料及机械制造基础培训课件-第一篇工程材料基础知识培训
第一节 材料的力学性能
11
d0 拉伸实验 l0 F
F Fb
s
F Fs
Fe e
b F S0
k
L
lk
dk
o
缩颈
l
l l0
拉伸曲线 应力—应变曲线
e — 弹性极限点 K — 断裂点
S — 屈服点
b — 极限载荷点
工程材料及机械制造基础培训课件-第一篇工程材料基础知识培训
• 金属的成分 • 合适的显微组织 • 加工路线
显微组织是决定性能的主要内因（本章的 工程意义）
工程材料及机械制造基础培训课件-第一篇工程材料基础知识培训