机械工程材料及其选用PPT课件
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2014一建机电ppt课件-唐琼
洁净空调、酸碱性环境和防排烟系统以及相对湿度
90% 以上的系统不适用；硬聚氯乙烯风管适用于洁净 室含酸碱的排风系统。
1H411013 常用电气材料的类型及应用
一、电线的类型及应用
1.BLX型、BLV型：铝芯电线，由于其重量轻，通 常用于架空线路尤其是长途输电线路。 3.RV、RX型：铜芯软线主要采用在需柔性连接的 可动部位。 例如，机电工程现场中的电焊机至焊钳的连线多 采用RV型聚氯乙烯绝缘铜芯软线。
1H411012 常用非金属材料的类型及应用
一、硅酸盐材料的类型及应用
包括水泥、玻璃棉、砌筑材料和陶瓷。
二、高分子材料的类型及应用
（二）高分子材料的类型及用途 掌握5种塑料制品的应用和特点。
三、非金属风管材料的类型及应用
醛复合风管适用于低、中压空调系统及潮湿环境，
但对高压及洁净空调、酸碱性环境和防排烟系统不适 用；聚氨酯复合风管适用于低、中、高压洁净空调系 统及潮湿环境，但对酸碱性环境和防排烟系统不适用； 玻璃纤维复合风管适用于中压以下的空调系统，但对
1H412020 起重技术
1H412021 起重机械的使用要求
一、起重机械的分类、适用范围、基本参数
掌握：机电工程常用的起重机有流动式起重机、
塔式起重机、桅杆起重机。 掌握起重机的四个基本参数和每一个参数的确定。 二、流动式起重机的选用 掌握选用步骤和耐压力测试。
1H412022 吊具的选用原则 一、钢丝绳 掌握钢丝绳的选用需考虑的5个因素。 二、滑轮组 掌握滑轮组代号含义。
一、焊前检查
从人、机、料、法、环、检六个方面进行检查。
掌握对焊接环境的检查。
三、焊后检验 掌握肉眼观察和焊接检验尺测量的缺陷。 掌握致密性试验的种类。 掌握无损检测方法及应用。
机械设计全套课件 ppt课件
凡具备上述（1）、（2）两个特征的实物组合体称为机构。 机器能实现能量的转换或代替人的劳动去做有用的机械功，而 机构则没有这种功能。
仅从结构和运动的观点看，机器与机构并无区别，它们 都是构件的组合，各构件之间具有确定的相对运动。因此，通 常人们把机器与机构统称为机械。
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7
机械设计基础
绪论
如图1-1所示的内燃机，
图1-5（a）闭式运动链
机械设计基础
ppt课件
图1-5（a）开式运动链
16
• 将运动链中的一个构件固定，并且它的一个 或几个构件作给定的独立运动时，其余构件 便随之作确定的运动，此时，运动链便成为 机构。
• 机构的组成:
• 机 架：固定不动的构件
• 原动件：输入运动的构件
• 从动件：其余的活动构件
1)运动副：两构件之间直接接触并能产生一定的相对
运动的连接称为运动副。
运动副元素：两构件上直接参与接触而构成运动副的部分— —点、线或面。
2) 运动副的分类
平面
运 运动副 动 副
空间 运动副
机械设计基础
高副：点、线接触 低副：面接触
球面副 螺旋副
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运动副 转动副
13
图1-2 转动副
图1-3 移动副
是由汽缸体1、活塞2、连杆3、曲轴4、 小齿轮5、大齿轮6、凸轮7、推杆8等系列 构件组成，其各构件之间的运动是确定的。
0.1.2 构件与零件
机构是由具有确定运动的单元体组成的，这 些运动单元体称为构件。
组成构件的制造单元体称为零件。 零件则是指机器中不可拆的一个最基本的 制造单元体。构件可以由一个或多个零件组成。
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20
机械设计基础
机电专业介绍PPT课件
，并能与时俱进 培养业余兴趣爱好，提高幸福感
全面提高学生自身素质
给学生的几点建议 学会与人相处 学会宽容，“海纳百川，有容乃大”，
宽容与否是一个社会能否走向进步、走 向成熟的标志。同样宽容是一个人走向 进步、走向成熟的标志。 掌握好说话与办事的尺度 学会换位思考
全面学习，提升自身涵养，培养高雅情 操
基础课：公共基础课和人文素质类课程 具体有思修、体育、高数、英语、计算
机文化等
专业课：机械技术类课程，电技术类课 程、计算机应用技术类课程组成。
实践类课程
1 、机械技术类课程主要有： 《机械制图与测绘》、《工程力学》、 《机械设计基础》、《材料工艺学》、 《机械制造基础》、《机械加工设备》、 《机械产品精度检测》等。
钻床
铣削过程
1．铸件 2．锻件 3．型材 4．焊接件 5．冲压件 6．粉末冶金件
木模砂型手工造型
金属模砂型机器造型
金属型浇铸法
离心浇铸法 熔模铸造
压力铸造
锻件 模锻
型材 组合毛坯 冲压挤压件
机电专业概况
机电一体化专业人才被国家列为二 十一世纪社会发展最急需的十大专业人 才之一，是就业领域最宽的专业。机电 一体化技术是在机、电、自动控制和检 测、计算机应用等学科相结合的基础上 建立起来的一门综合性应用技术，该主 专业主要培养能进行机电一体化技术应 用，并具有初步设计开发能力的中级工 程技术人才。
由于职业教育有很强的岗位针对性，因 此对高职毕业生来说，以下岗位是目前 我国比较热门的：
（二）机电专业的就业岗位
1、数控机床操作及维修人员：负责数 控机床的操作，编程工艺与组织管理以 及维修。
2、机械产品一线的生产人员：主要是指 产品的在线检测与新产品性能实验，仪
全面提高学生自身素质
给学生的几点建议 学会与人相处 学会宽容，“海纳百川，有容乃大”，
宽容与否是一个社会能否走向进步、走 向成熟的标志。同样宽容是一个人走向 进步、走向成熟的标志。 掌握好说话与办事的尺度 学会换位思考
全面学习，提升自身涵养，培养高雅情 操
基础课：公共基础课和人文素质类课程 具体有思修、体育、高数、英语、计算
机文化等
专业课：机械技术类课程，电技术类课 程、计算机应用技术类课程组成。
实践类课程
1 、机械技术类课程主要有： 《机械制图与测绘》、《工程力学》、 《机械设计基础》、《材料工艺学》、 《机械制造基础》、《机械加工设备》、 《机械产品精度检测》等。
钻床
铣削过程
1．铸件 2．锻件 3．型材 4．焊接件 5．冲压件 6．粉末冶金件
木模砂型手工造型
金属模砂型机器造型
金属型浇铸法
离心浇铸法 熔模铸造
压力铸造
锻件 模锻
型材 组合毛坯 冲压挤压件
机电专业概况
机电一体化专业人才被国家列为二 十一世纪社会发展最急需的十大专业人 才之一，是就业领域最宽的专业。机电 一体化技术是在机、电、自动控制和检 测、计算机应用等学科相结合的基础上 建立起来的一门综合性应用技术，该主 专业主要培养能进行机电一体化技术应 用，并具有初步设计开发能力的中级工 程技术人才。
由于职业教育有很强的岗位针对性，因 此对高职毕业生来说，以下岗位是目前 我国比较热门的：
（二）机电专业的就业岗位
1、数控机床操作及维修人员：负责数 控机床的操作，编程工艺与组织管理以 及维修。
2、机械产品一线的生产人员：主要是指 产品的在线检测与新产品性能实验，仪
机械工程材料ppt课件
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渗碳体硬度极高（800HBW）,塑性和韧性极低，脆 性大，是一种硬而脆的相。在铁碳合金中，渗碳体常以 片状、网状、粒状等形态与其他相共存。渗碳体主要作 为强化相存在于钢铁中，它的数量、形态（片状、网状、 粒状等）、大小和分布对钢铁材料的性能有重要影响。 渗碳体是一种亚稳定相，在一定条件下可以分解出石墨。
维氏硬度试验原理——将顶部两相对面具有规定角度的 正四棱锥体金刚石压头用一定的试验力压入试样表面， 保持规定时间后，卸除试验力，测量试样表面压痕对角 线长度，以压痕单位面积上承受的平均压力大小表示材 料的硬度。（与布氏硬度有相似之处）
8
维氏硬度的特点及其应用：
优点：硬度值与试验力的大小无关，只要是硬度均匀的 材料，可以任意选择试验力，其硬度值不变，使维氏硬 度在一个很宽广的硬度范围内具有一个统一的标尺。目 前工业上所用到的几乎全部金属材料，维氏硬度试验都 可以测量，从很软的材料（几个维氏硬度单位）到很硬 的材料（3000个维氏硬度单位）。维氏硬度试验的试验 力可以很小，压痕非常小，特别适合测试薄小材料。
12
+ 铁碳合金基本相
铁素体——碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体，用符号“F” 表示。铁素体保持α-Fe的体心立方晶格类型。铁素体的 强度、硬度较低，塑性、韧性较好。是工业纯铁的主要 组织。
奥氏体——碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体，用符号“A” 表示。奥氏体保持γ-Fe的面心立方晶格类型。奥氏体具 有一定的强度和硬度，塑性、韧性较好。奥氏体属于高 温组织，具有良好的塑性和小的变形抗力，是锻造加工 的理想组织。
高分子材料（橡胶、塑料等）
非金属材料 无机非金属材料（S、P）
复合材料（金属陶瓷复合材料）
2
材料的性能是机械制造过程中正确选用零件材料的重要 依据。
渗碳体硬度极高（800HBW）,塑性和韧性极低，脆 性大，是一种硬而脆的相。在铁碳合金中，渗碳体常以 片状、网状、粒状等形态与其他相共存。渗碳体主要作 为强化相存在于钢铁中，它的数量、形态（片状、网状、 粒状等）、大小和分布对钢铁材料的性能有重要影响。 渗碳体是一种亚稳定相，在一定条件下可以分解出石墨。
维氏硬度试验原理——将顶部两相对面具有规定角度的 正四棱锥体金刚石压头用一定的试验力压入试样表面， 保持规定时间后，卸除试验力，测量试样表面压痕对角 线长度，以压痕单位面积上承受的平均压力大小表示材 料的硬度。（与布氏硬度有相似之处）
8
维氏硬度的特点及其应用：
优点：硬度值与试验力的大小无关，只要是硬度均匀的 材料，可以任意选择试验力，其硬度值不变，使维氏硬 度在一个很宽广的硬度范围内具有一个统一的标尺。目 前工业上所用到的几乎全部金属材料，维氏硬度试验都 可以测量，从很软的材料（几个维氏硬度单位）到很硬 的材料（3000个维氏硬度单位）。维氏硬度试验的试验 力可以很小，压痕非常小，特别适合测试薄小材料。
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+ 铁碳合金基本相
铁素体——碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体，用符号“F” 表示。铁素体保持α-Fe的体心立方晶格类型。铁素体的 强度、硬度较低，塑性、韧性较好。是工业纯铁的主要 组织。
奥氏体——碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体，用符号“A” 表示。奥氏体保持γ-Fe的面心立方晶格类型。奥氏体具 有一定的强度和硬度，塑性、韧性较好。奥氏体属于高 温组织，具有良好的塑性和小的变形抗力，是锻造加工 的理想组织。
高分子材料（橡胶、塑料等）
非金属材料 无机非金属材料（S、P）
复合材料（金属陶瓷复合材料）
2
材料的性能是机械制造过程中正确选用零件材料的重要 依据。
工程材料及机械制造基础 PPT课件
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二、物理性能和化学性能
如：比重、熔点、耐腐蚀性等。
22
三、工艺性能
（材料适应成型加工工艺的能力， 反映对材料成型加工的难易程度） 铸造性能 压力加工性能 焊接性能 切削加工性能 热处理工艺性能
23
思考：
1、金属材料的机械性能中哪个性能最好？ 2、已知某钢材的σS =240 MPa，σb =400
C： C↑——σ、HB↑，δ、ak↓。 当C>0.9%时，σ↓ Si： Si↑——σ、HB↑，δ、ak↓。 但∵Si含量少，故影响不大。 Mn： Mn↑——σ、HB↑，并减少S的危害。也
∵Mn含量少，故影响不大。 S: 生成FeS，FeS与Fe形成晶体（985℃熔点），
易热脆(高温加工时容易产生裂纹)。 P： P↑——σ、HB↑，δ、ak↓↓。易冷脆(钢在低
布氏硬度： 以压痕单位球面积上所承受载荷的大小， 作硬度值。（HB）
洛氏硬度： 以压痕的深度来确定其的硬度值。 （HRC）
19
HBS 压头为淬火钢球，用于测定较软金 属材料（<450HBS）如有色金属、灰 铸铁、退火、正火、调质钢。
HBW 压头为硬质合金球，用于测定较 硬金属材料（>450HBW）。
有色金属：铜、铝、镁、钛等及其合金 陶瓷
——无机非金属材料 玻璃 混凝土 塑料
——有机高分子（高分子聚合物）材料 橡胶 纤维
金属基 ——复合材料
纤维基
5
1、材 料
1.1 材料的分类——按性能分：
——结构材料：利用材料的力学性能，所制备的各 类器件或构件是为了承受各种形式 的载荷，主要起支撑作用。
——功能材料：具有特殊的电、磁、光、热、声、 力、化学性能和理化效应的各种新 材料。 用以对信息和能量的感受、计划、 输运、屏蔽、绝缘、吸收、控制、 记忆、存储、显示、发射、转化和 变换的目的。
二、物理性能和化学性能
如：比重、熔点、耐腐蚀性等。
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三、工艺性能
（材料适应成型加工工艺的能力， 反映对材料成型加工的难易程度） 铸造性能 压力加工性能 焊接性能 切削加工性能 热处理工艺性能
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思考：
1、金属材料的机械性能中哪个性能最好？ 2、已知某钢材的σS =240 MPa，σb =400
C： C↑——σ、HB↑，δ、ak↓。 当C>0.9%时，σ↓ Si： Si↑——σ、HB↑，δ、ak↓。 但∵Si含量少，故影响不大。 Mn： Mn↑——σ、HB↑，并减少S的危害。也
∵Mn含量少，故影响不大。 S: 生成FeS，FeS与Fe形成晶体（985℃熔点），
易热脆(高温加工时容易产生裂纹)。 P： P↑——σ、HB↑，δ、ak↓↓。易冷脆(钢在低
布氏硬度： 以压痕单位球面积上所承受载荷的大小， 作硬度值。（HB）
洛氏硬度： 以压痕的深度来确定其的硬度值。 （HRC）
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HBS 压头为淬火钢球，用于测定较软金 属材料（<450HBS）如有色金属、灰 铸铁、退火、正火、调质钢。
HBW 压头为硬质合金球，用于测定较 硬金属材料（>450HBW）。
有色金属：铜、铝、镁、钛等及其合金 陶瓷
——无机非金属材料 玻璃 混凝土 塑料
——有机高分子（高分子聚合物）材料 橡胶 纤维
金属基 ——复合材料
纤维基
5
1、材 料
1.1 材料的分类——按性能分：
——结构材料：利用材料的力学性能，所制备的各 类器件或构件是为了承受各种形式 的载荷，主要起支撑作用。
——功能材料：具有特殊的电、磁、光、热、声、 力、化学性能和理化效应的各种新 材料。 用以对信息和能量的感受、计划、 输运、屏蔽、绝缘、吸收、控制、 记忆、存储、显示、发射、转化和 变换的目的。
机械工程材料及选用力学性能资料PPT教案
汽车发动机和传动系示意图
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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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第15页/共86页
东 方 红 一 号 人 造 地 球 卫 星
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航 天 飞 机
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产需要。 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。
4
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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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脆性材料拉伸曲线
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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 第三节 金属的力学性能
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第二节 金属的弹性与塑性
金属的弹性变形 金属的塑性变形
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金属的弹性变形
弹性变形是可逆的，加载或卸载时，应力与应 变之间都保持单值线性关系，变形量小，一般 不超过0.5% ~1%。
机械基础(陈长生)03机械工程材料及其选用PPT课件
一、强度和塑性 （1）强度：材料抵抗变形和断裂的能力
比例极限 p
弹性极限 e 屈服点 s 抗拉强度 b
（2）塑性 材料断裂前塑性变形的能力
•伸长率(延伸率) d
l1l10% 0
l
•断面收缩率ψ
AA110% 0
A
δ < 2 ~ 5% 属脆性材科
δ ≈ 5 ~ 10% 属韧性材料
δ > 10%
（1）回火的目的 回火的目的是减少内应力；稳定 组织，使工件形状、尺寸稳定；调整组织，消除脆性，以 获得工件所需要的使用性能。
（2）回火的方法及应用 1）低温回火（150℃～250℃） 回火后的硬度一般为 58～64HRC。低温回火一般用于表面要求高硬度、高耐磨 的工件，如刀具、量具、冷作模具、滚动轴承、渗碳件、 表面淬火件等。 2）中温回火（350℃～500℃） 中温回火后的硬度为 35～50HRC。中温回火一般用于要求弹性高、有足够韧性 的工件，如弹簧、弹性元件及热锻模具等。 3）高温回火（500℃～650℃）（调质） 高温回火后 的硬度一般为220～330HBS。通常将淬火加高温回火相结 合的热处理称为调质处理，调质处理广泛用于汽车、拖拉 机、机床等重要的结构零件，如连杆、螺栓、齿轮及轴类 。
（2）淬火方法及其应用 为了保证钢淬火后得到马氏体， 同时又防止产生变形和开裂，应选择合适的淬火方法。常 用淬火方法如图3-13所示，图中MS是指马氏体开始转变温 度（约为230oC）。
①单液淬火 ②双液淬火 ③分级淬火 ④等温淬火
3．钢的回火 将淬火钢重新加热到A1以下某一温度 ，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺，称为回 火。它是紧接淬火的热处理工序。
2．钢的淬火 淬火是将钢件加热到相变点Ac3或Ac1以 上30～50℃,保温一定时间，然后快速冷却，获得马氏体 （或贝氏体）组织的热处理工艺。淬火是强化钢铁零件最 重要的热处理方法。
电子教案-机械基础(第4版_刘跃南)电子教案-1.机械工程材料
1-1 概述
20世纪后期以来，由于电子信息、航空航天等尖端技术的迅速发展，对新材料的研究与开发起到了很大 的刺激与促进作用，以高温超导材料、精细陶瓷材料、纳米材料为代表的新材料与新材料技术不断涌现。但 存在一个较为普遍的问题，即新材料研制与制备加工工艺开发的非同步发展。高温超导材料、金属陶瓷梯度 功能材料等，作为先进材料的优越性与实用价值非常明显，但尚缺少高效、低成本的制备与加工技术。
表１－１ 金属材料强度与塑性的新、旧标准名词和符号对照
1-2 金属材料的主要性能
在拉伸试验过程中，通过自动记录或绘图装置得到的表示试样所受载荷F和伸长量Δl的关系曲线称为拉伸 曲线；经计算，可得到表示试样所受应力σ和应变ε的关系曲线，称为应力－应变曲线。图1-1所示分别为低 碳钢试样的拉伸曲线和应力－应变曲线。
1-1 概述
第一次工业革命时期（18世纪60年代——19世纪中期），人类开始进入蒸汽机时代，材料加工的特点是 以机器取代人力，以大规模工厂化生产取代个体工场手工生产。随着蒸汽机的广泛使用，以及随之出现的矿 山、冶金、轮船和机车等大型机械的发展，需要成形加工和切削加工的金属零件越来越多，所用的金属材料 由铜、铁，发展到以钢为主。材料加工包括锻造、冲压、钣金工、焊接、热处理等技术及其装备，以及切削 技术和机床、刀具、量具等得到了迅速发展。
1-2 金属材料的主要性能
3.静载荷拉伸试验 金属材料的强度、塑性可通过静拉伸试验来确定。 目前金属材料室温拉伸试验方法采用GB/T—2002，由于目前原有的金属材料力学性能 数据是采用旧标准进行测定和标注的，所以原有旧标准GB/T228—1987仍然沿用，本教材为叙述方便采用旧标 准。关于金属材料强度与塑性的新、旧标准名词和符号对照见表1-1。
第一章
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耐热性和耐蚀性。缺点塑性低易脆断且不易加工成形。
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（四）复合材料
❖ 金属、高分子、陶瓷材料各有优点，将两种或两 种以上的材料微观地组合在一起形成的材料，便 是复合材料。各组成材料取长补短，是一种新型 的优异材料。
❖ 按其基体不同可分为树脂基复合材料、金属基 复合材料和陶瓷基复合材料。
❖ 树脂基复合材料已处于成熟应用阶段，金属基复 合材料和陶瓷基复合材料由于制造工艺复杂，成 本高昂，尚处于研制开发阶段。
❖ 材料是人类用于制作各种产品的物质，是人类 生产和生活的物质基础，是人类社全文明水平 的标志。
❖ 机械是由构件组成的，而构件是由材料制成的、 没有材料就没有机械．机械零件质量好坏和使 用寿命的长短都与它的材料直接相关。
❖ 机械产品是的设计、制造、维修都存在材料的 选用问题。
9
材料科学的研究范畴
第三章 机械材料及其选用
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总体概述
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❖ 本章学习的主要内容：
❖ 金属材料的力学性能（影响金属材料性能的因素） ❖ 铁碳合金（钢、钢的热处理、铸铁） ❖ 有色金属与粉末冶金材料（铝、铜、轴承合金粉末冶金） ❖ 非金属材料（工程塑料、橡胶、陶瓷、复合材料） ❖ 机械工程材料的选用
3
【学习目标】
❖ 掌握金属材料的性能（物理、化学、力学、加
工性能）
❖ 掌握碳素钢、合金钢和铸铁的分类、牌号、 性能和用途
❖ 了解钢的热处理及其目的 ❖ 掌握常用有色金属（铝及铝合金、铜及铜合金）
的分类、牌号、性能和用途 ❖ 掌握常用非金属材料的性能、分类和用途
【技能目标】
❖ 初步掌握工程材料的选用方法
❖ 1986年《科学的美国人》杂志在讨论有关材料研究的文 章中指出“材料科学的进展决定了经济关键部门增长率 的极限范围”。
❖ 1990年美国总统的科学顾问指出“材料科学在美国是最 重要的学科”。
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材料的分类
❖ 工程材料是指固体材料领域中与工程（ 结构、零 件、工具 ）有关的材料，主要应用于机械制造、 航空航天、化工、建筑与交通等部门。
❖ 按其应用领域分为机械工程材料、电子工程材料 （如：IC基板绝缘板）、航空材料（制造航空器、航 空发动机和机载设备等所用各类材料的总称 ）；
❖ 机械工程材料是指机械工程中常用的材料；按化
学组成的不同分为金属材料、高分子材料，在机械工程上常用的材料有：金 属材料和非金属材料。为了正确选择和使用材料，我 们必须熟悉材料的分类、牌号、性能、应用和热处理 等基础知识。
工业上分为三大类：
❖ 传统陶瓷：由粘土、石英、长石组成，主要成分是天然
硅、铝的氧化物及硅酸盐，常作建筑材料。
❖ 特种陶瓷：主要成分是人工氧化物、碳化物、氮化物和
硅化物等的烧结材料，常作工业上耐热、耐蚀、耐磨等 零件。
❖ 金属陶瓷：金属粉末与陶瓷粉末的烧结材料，常作工具、
模具等。 ❖ 陶瓷材料优点：高硬度、高耐磨性、高的抗压强度、高
4
概述
【学习目的】
❖ 了解材料与材料科学的发展状况； ❖ 掌握机械材料的分类； ❖ 了解材料科学与机械工程的关系； ❖ 熟悉本章学习的目的、内容
5
❖ 材料、能源和信息是现代科学和现代文明的三大支柱。 ❖ 人类社会的发展按材料分为石器时代、青铜器时代、铁
器时代。 我们的祖先创造了辉煌的历史 ❖ 原始社会末期，中国最早使用了陶器（用黏土烧制950－
（一）金属材料
❖ 金属材料用量最大、用途最广；分为黑色金属和有色 金属。
❖ 黑色金属：即钢铁材料，占金属材料的95%以上。 ❖ 有色金属：既非铁合金，指除铁基合金以外的所有金
属及其合金材料。 ❖ 分为轻金属（铝、镁、钛），重金属（铅、锑），贵金
属（金、银、镍、铂）。
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（二）高分子材料
❖ 高分子材料又称聚合物，是由相对分子质量很大的大 分子组成，其主要原料是石油化工产品；
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机械工程
❖ 以自然科学和技术科学为理论基础，结合生产实践中的 技术经验，研究和解决在开发、设计、制造、安装、运 用和修理各种机械中的全部理论和实际问题的应用学科。
❖ 人类成为“现代人”的标志是制造工具。石器时代的各 种石斧、石锤和木质、皮质的简单粗糙的工具是后来出 现的机械的先驱。从制造简单工具演进到制造由多个零 件、部件组成的现代机械，经历了漫长的过程。
❖ 高分子材料重量轻、电绝缘、隔热、耐蚀；
❖ 按其性能分为塑料、橡胶、合成纤维、涂料和胶粘剂。 ❖ 塑料是最重要的高分子材料，分为通用塑料和工程塑
料； ❖ 通用塑料占塑料生产的70%左右（聚乙烯是典型代表）。 ❖ 工程塑料指力学性能较高的聚合物。
14
（三）陶瓷材料
❖ 陶瓷材料是指硅酸盐、金属与非金属元素的化合物（主要 是氧化物、氮化物、碳化物）；
❖
❖ 机械是现代社会进行生产和服务的五大要素（人、资金、 能源、材料和机械）之一，并参与能量和材料的生产。
❖ 任何现代产业和工程领域都需要应用机械，如房屋建筑 和道路、桥梁、水利等工程需要工程机械。
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❖ 机械工程是一个极广的概念；总的发展趋势：数字化、 智能化、精密化、微型化、生命化和生态化。（要求
1165℃，涂上粗釉）；
❖ 东汉时期出现瓷器（外表施有釉或彩绘，1280℃-1400℃烧 制），传至世界各国。
❖ 汉代，先炼铁后炼钢的技术居世界领先地位。 ❖ 20世纪以来，材料的发展状况
高性能金属材料发展的同时，高分子材料、陶瓷材 料和复合材料迅速发展，目前正在进入人工合成材料的 新时代。
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大型及微型、高速、耐高低温、耐高压、耐恶劣环境影响 等方向发展）。
材料科学与机械工程 ❖ 优质的机械产品是合理的材料、优良的设计和正确的
❖ 材料科学是研究材料的成分、组织、性能和应用之间的 关系及其规律的一门科学；
❖ 包含四个基本要素：材料的成分组织结构、材料的制备 合成与加工工艺、材料的固有性能和材料的使用行为。
多数发达国家非常重视材料科学研究
❖ 1972年，美国国家科学院的白皮书报告，全美科技人员 有25%从事材料问题研究，还有25%以某种形式参与材料 的研究。
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（四）复合材料
❖ 金属、高分子、陶瓷材料各有优点，将两种或两 种以上的材料微观地组合在一起形成的材料，便 是复合材料。各组成材料取长补短，是一种新型 的优异材料。
❖ 按其基体不同可分为树脂基复合材料、金属基 复合材料和陶瓷基复合材料。
❖ 树脂基复合材料已处于成熟应用阶段，金属基复 合材料和陶瓷基复合材料由于制造工艺复杂，成 本高昂，尚处于研制开发阶段。
❖ 材料是人类用于制作各种产品的物质，是人类 生产和生活的物质基础，是人类社全文明水平 的标志。
❖ 机械是由构件组成的，而构件是由材料制成的、 没有材料就没有机械．机械零件质量好坏和使 用寿命的长短都与它的材料直接相关。
❖ 机械产品是的设计、制造、维修都存在材料的 选用问题。
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材料科学的研究范畴
第三章 机械材料及其选用
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总体概述
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❖ 本章学习的主要内容：
❖ 金属材料的力学性能（影响金属材料性能的因素） ❖ 铁碳合金（钢、钢的热处理、铸铁） ❖ 有色金属与粉末冶金材料（铝、铜、轴承合金粉末冶金） ❖ 非金属材料（工程塑料、橡胶、陶瓷、复合材料） ❖ 机械工程材料的选用
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【学习目标】
❖ 掌握金属材料的性能（物理、化学、力学、加
工性能）
❖ 掌握碳素钢、合金钢和铸铁的分类、牌号、 性能和用途
❖ 了解钢的热处理及其目的 ❖ 掌握常用有色金属（铝及铝合金、铜及铜合金）
的分类、牌号、性能和用途 ❖ 掌握常用非金属材料的性能、分类和用途
【技能目标】
❖ 初步掌握工程材料的选用方法
❖ 1986年《科学的美国人》杂志在讨论有关材料研究的文 章中指出“材料科学的进展决定了经济关键部门增长率 的极限范围”。
❖ 1990年美国总统的科学顾问指出“材料科学在美国是最 重要的学科”。
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材料的分类
❖ 工程材料是指固体材料领域中与工程（ 结构、零 件、工具 ）有关的材料，主要应用于机械制造、 航空航天、化工、建筑与交通等部门。
❖ 按其应用领域分为机械工程材料、电子工程材料 （如：IC基板绝缘板）、航空材料（制造航空器、航 空发动机和机载设备等所用各类材料的总称 ）；
❖ 机械工程材料是指机械工程中常用的材料；按化
学组成的不同分为金属材料、高分子材料，在机械工程上常用的材料有：金 属材料和非金属材料。为了正确选择和使用材料，我 们必须熟悉材料的分类、牌号、性能、应用和热处理 等基础知识。
工业上分为三大类：
❖ 传统陶瓷：由粘土、石英、长石组成，主要成分是天然
硅、铝的氧化物及硅酸盐，常作建筑材料。
❖ 特种陶瓷：主要成分是人工氧化物、碳化物、氮化物和
硅化物等的烧结材料，常作工业上耐热、耐蚀、耐磨等 零件。
❖ 金属陶瓷：金属粉末与陶瓷粉末的烧结材料，常作工具、
模具等。 ❖ 陶瓷材料优点：高硬度、高耐磨性、高的抗压强度、高
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概述
【学习目的】
❖ 了解材料与材料科学的发展状况； ❖ 掌握机械材料的分类； ❖ 了解材料科学与机械工程的关系； ❖ 熟悉本章学习的目的、内容
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❖ 材料、能源和信息是现代科学和现代文明的三大支柱。 ❖ 人类社会的发展按材料分为石器时代、青铜器时代、铁
器时代。 我们的祖先创造了辉煌的历史 ❖ 原始社会末期，中国最早使用了陶器（用黏土烧制950－
（一）金属材料
❖ 金属材料用量最大、用途最广；分为黑色金属和有色 金属。
❖ 黑色金属：即钢铁材料，占金属材料的95%以上。 ❖ 有色金属：既非铁合金，指除铁基合金以外的所有金
属及其合金材料。 ❖ 分为轻金属（铝、镁、钛），重金属（铅、锑），贵金
属（金、银、镍、铂）。
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（二）高分子材料
❖ 高分子材料又称聚合物，是由相对分子质量很大的大 分子组成，其主要原料是石油化工产品；
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机械工程
❖ 以自然科学和技术科学为理论基础，结合生产实践中的 技术经验，研究和解决在开发、设计、制造、安装、运 用和修理各种机械中的全部理论和实际问题的应用学科。
❖ 人类成为“现代人”的标志是制造工具。石器时代的各 种石斧、石锤和木质、皮质的简单粗糙的工具是后来出 现的机械的先驱。从制造简单工具演进到制造由多个零 件、部件组成的现代机械，经历了漫长的过程。
❖ 高分子材料重量轻、电绝缘、隔热、耐蚀；
❖ 按其性能分为塑料、橡胶、合成纤维、涂料和胶粘剂。 ❖ 塑料是最重要的高分子材料，分为通用塑料和工程塑
料； ❖ 通用塑料占塑料生产的70%左右（聚乙烯是典型代表）。 ❖ 工程塑料指力学性能较高的聚合物。
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（三）陶瓷材料
❖ 陶瓷材料是指硅酸盐、金属与非金属元素的化合物（主要 是氧化物、氮化物、碳化物）；
❖
❖ 机械是现代社会进行生产和服务的五大要素（人、资金、 能源、材料和机械）之一，并参与能量和材料的生产。
❖ 任何现代产业和工程领域都需要应用机械，如房屋建筑 和道路、桥梁、水利等工程需要工程机械。
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❖ 机械工程是一个极广的概念；总的发展趋势：数字化、 智能化、精密化、微型化、生命化和生态化。（要求
1165℃，涂上粗釉）；
❖ 东汉时期出现瓷器（外表施有釉或彩绘，1280℃-1400℃烧 制），传至世界各国。
❖ 汉代，先炼铁后炼钢的技术居世界领先地位。 ❖ 20世纪以来，材料的发展状况
高性能金属材料发展的同时，高分子材料、陶瓷材 料和复合材料迅速发展，目前正在进入人工合成材料的 新时代。
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大型及微型、高速、耐高低温、耐高压、耐恶劣环境影响 等方向发展）。
材料科学与机械工程 ❖ 优质的机械产品是合理的材料、优良的设计和正确的
❖ 材料科学是研究材料的成分、组织、性能和应用之间的 关系及其规律的一门科学；
❖ 包含四个基本要素：材料的成分组织结构、材料的制备 合成与加工工艺、材料的固有性能和材料的使用行为。
多数发达国家非常重视材料科学研究
❖ 1972年，美国国家科学院的白皮书报告，全美科技人员 有25%从事材料问题研究，还有25%以某种形式参与材料 的研究。