材料的性能工程材料
工程材料的性能
布氏硬度操作
(3)表示方法 表示方法 例如： 例如： 120HBS10/1000/30 （4）特点： ）特点： (5)适用范围：铸铁、 适用范围：铸铁、 适用范围 铸钢、 铸钢、非铁金属材 料及热 处理后钢材 毛坯或半成品. 毛坯或半成品
2.洛氏硬度(HR) 2.洛氏硬度(HR) 洛氏硬度 (1)测试原理 测试原理： (1)测试原理： (2)表示方法 表示方法： (2)表示方法： 硬度标尺：HRA、 硬度标尺：HRA、 HRB、 HRB、HRC C标尺最常用 特点： （3）特点： (4)适用范围 适用范围： (4)适用范围： 在批量的成品或半 成品质量检验中广泛 使用. 使用.
KⅠ≥KⅠc时 裂纹就会扩展而导致低应力脆断， 当 KⅠ≥KⅠc时，裂纹就会扩展而导致低应力脆断，此 式称为K判据。 式称为K判据。
K 2 ac = 1C ） （ Yσ
Y a
1.3 材料在动载荷作用下的力 学性能
动载荷是指突加的、冲击性的， 动载荷是指突加的、冲击性的，大小和方向随 时间而变化的载荷。 时间而变化的载荷。 材料在动载荷作用下的力学 性能，包括冲击韧度和疲劳强度。 性能，包括冲击韧度和疲劳强度。
屈服点σ 和屈服强度σ (3) 屈服点σs和屈服强度σ0.2 抗拉强度σ (4) 抗拉强度σb
(5) 塑性 断后伸长率δ 1）断后伸长率δ 100% ［（L δ＝［（L1-L0）/L0］×100% 注意： 注意： δ和δ5的区别
2）断面收缩率ψ 断面收缩率ψ ψ＝［(S0－S1)/S0］×100% 100%
1.布氏硬度（HB） 1.布氏硬度（HB） 布氏硬度 (1)测试原理 用一直径为D 测试原理： (1)测试原理：用一直径为D的 钢球或硬质合金球， 钢球或硬质合金球，以相应的试验 力压入试样表面，保持一定时间后， 力压入试样表面，保持一定时间后， 卸除试验力， 卸除试验力，在试样表面得到一直 径为d的压痕， 径为d的压痕，用试验力除以压痕 表面积所得的值即为布氏硬度值， 表面积所得的值即为布氏硬度值， HB表示 表示。 用HB表示。 计算公式： 计算公式：
工程材料的分类与性能
Fe 7.86
250～ 1539 330 16 25～ 0.84 55 70～ 85 65
Ti 4.51
250～ 1660 300 3 50～ 0.17 70 76～ 88 100
Pb 11.34
18 327 7 45 — 90 4
钢材硬度换算
HRC≈2HRA-104 （HRC=20~60） HB≈10HRC （HRC=20~60）
HB≈2HRB
钢材强度、硬度换算 σb≈3.4HB （HB=125~175） σb≈3.6HB （HB＞175）
四、冲击韧度
是指材料抵抗冲击载荷作用 而不破坏的能力。
指标为冲击韧
性值a k(通过冲
金属和退火、正火钢等。
HRC用于测量中等硬度材料，如调 质钢、淬火钢等。 洛氏硬度的优点：操作简便，压痕
小，适用范围广。
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
维氏硬度计
维氏硬度用符号HV表示，符号前的数字为硬度值，后面的数 字按顺序分别表示载荷值及载荷保持时间。 根据载荷范围不同，规定了三种测定方法—维氏硬度试验 、
aC
第三节 工程材料的其他性能
物理性能 —— 密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性。
一些金属的物理性能及机械性能
元素符号 Al Al 2.70 80～ 660 110 60 32～ 2.09 40 70～ 90 20 Cu Mg Ni Fe Ti Pb Sn
元素符号 密度，kg/m3×103
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
材料的性能-工程材料
材料的性能-工程材料引言材料是工程设计和制造中至关重要的因素之一。
不同材料的性能直接影响到工程的可靠性、耐用性、平安性等方面。
本文将介绍工程材料的性能特点，包括力学性能、热性能、化学性能以及其它一些重要性能参数。
力学性能力学性能是材料工程中最根本、最重要的性能之一。
它包括强度、韧性、硬度、弹性模量等指标。
强度是指材料抵抗外部力量破坏的能力，常由抗拉强度或抗压强度来表示。
韧性是指材料在受到外部应力作用下发生塑性变形的能力，常由断裂韧性或冲击韧性来衡量。
硬度是指材料抵抗刮削或压痕的能力，可用洛氏硬度或维氏硬度进行测量。
弹性模量那么表示了材料在受力后会恢复原状的能力。
热性能热性能是材料在受热或受冷时的表现，包括导热性、热膨胀系数、比热容等。
导热性是材料传导热量的能力，由热传导率来度量。
热膨胀系数那么表示材料在温度变化时的体积膨胀或收缩程度。
比热容是指单位质量材料在温度升高1℃时所吸收或释放的热量。
化学性能化学性能是指材料与环境中化学物质发生反响的性能，包括耐腐蚀性、氧化性、复原性等。
耐腐蚀性是材料抵抗化学腐蚀侵蚀的能力，常用酸碱腐蚀试验来评估。
氧化性表示材料与氧气接触时的性能，如金属氧化后形成氧化膜。
复原性是指材料复原他物的能力，用于一些特定工艺中。
其它重要性能参数除了上述的根本性能指标外，还有一些其它重要的性能参数需要考虑。
例如，电导率是指材料导电的能力，常用于电子器件中。
磁性是指材料对磁场的反响能力，用于电磁设备的制造。
透光性是指材料对光线透过的能力，一些光学器件中十分重要。
总结工程材料的性能对工程设计和制造至关重要。
不同材料的性能特点决定了它们的适用范围和工程应用的可行性。
力学性能、热性能、化学性能以及其它一些重要性能参数都需要考虑进去。
通过综合评估材料的性能，可以选择最适宜的材料来满足工程需求。
以上是关于工程材料性能的简要介绍，希望对读者有所帮助。
注意：以上文档为人工智能助手生成，仅供参考。
根据实际需求，建议根据完整性、准确性以及个性化需求进行修改和完善。
工程材料材料分类与性能
工程材料材料分类与性能工程材料是指在工程施工中使用的各种材料，它们具有各自独特的分类与性能。
根据其用途和性质的不同，工程材料可以分为金属材料、非金属材料和复合材料。
金属材料是指主要由金属元素构成的材料，具有优良的导电、导热和抗腐蚀等性能。
常见的金属材料有铁、铝、铜、锌等。
金属材料的主要性能包括机械性能（如强度、韧性）、物理性能（如导电性、导热性）、化学性能（如抗腐蚀性）和热处理性能等。
金属材料在工程中广泛应用于建筑、航空、交通、机械等领域。
非金属材料是指除金属以外的材料，包括无机非金属材料和有机非金属材料。
无机非金属材料主要包括水泥、玻璃、陶瓷等。
有机非金属材料主要包括塑料、橡胶、纤维等。
非金属材料具有轻质、绝缘、耐腐蚀等特点。
它们的性能特点有耐高温、阻燃性、耐腐蚀、导热性等。
复合材料是指由两种或两种以上的材料组成，通过一定的方式进行组合，形成具有特定性能和功能的材料。
常见的复合材料包括纤维增强复合材料、金属基复合材料和无机非金属增强复合材料等。
复合材料的特点是具有很高的强度和刚度，同时又具备轻质和耐腐蚀等性能。
复合材料在航空航天、汽车、建筑等领域有广泛的应用。
工程材料的性能与其分类密切相关。
不同材料具有不同的特性和用途，因此在工程设计中需要根据具体的要求来选择材料。
例如，在需要承受高温环境的工程中，就需要选择具有良好耐高温性能的材料；在需要抗腐蚀的场合，需要选择具有良好抗腐蚀性能的材料。
总之，工程材料的分类与性能多种多样，各具特点。
工程设计者根据工程的具体要求来选择合适的材料，以确保工程的安全和可靠性。
如今，随着科技的进步和工程技术的发展，工程材料的分类与性能将会不断提升和拓展，为工程领域提供更好的材料资源。
常用工程材料参数
常用工程材料参数工程材料是指用于建筑、道路、桥梁、机械设备等工程中的材料。
常用工程材料参数包括物理性能参数、化学性能参数、力学性能参数、热学性能参数等。
下面将详细介绍一些常用工程材料的参数。
1.混凝土材料参数：混凝土是建筑工程中最常用的材料之一、常用的混凝土材料参数包括强度、密度、含水率、抗渗性能等。
其中，强度是混凝土材料的重要性能指标，常见的强度参数有抗压强度、抗拉强度、抗折强度等。
2.砖材料参数：砖是建筑工程中常用的墙体材料，常用的砖材料参数包括强度、吸水率、导热系数等。
强度是衡量砖材料质量的重要参数，常见的强度参数有抗压强度、抗弯强度等。
3.钢材料参数：钢是结构工程中使用较多的材料之一，常用的钢材料参数包括强度、弹性模量、屈服强度、韧性等。
强度是衡量钢材料质量的重要指标，常见的强度参数有抗拉强度、屈服强度等。
4.木材料参数：木材是建筑中常用的结构材料，常用的木材参数包括密度、湿度、抗弯强度等。
抗弯强度是评估木材结构质量的重要参数。
5.沥青材料参数：沥青是道路工程中常用的材料，常用的沥青材料参数包括黏度、软化点、密度等。
黏度是衡量沥青流动性的重要参数，软化点是衡量沥青性能的一个重要指标。
6.水泥材料参数：水泥是建筑工程中常用的胶凝材料，常用的水泥材料参数包括强度、含水率、细度等。
强度是衡量水泥质量的重要参数，常见的强度参数有抗压强度、抗折强度等。
7.玻璃材料参数：玻璃是建筑工程中常用的材料之一，常用的玻璃材料参数包括抗弯强度、透光率、热膨胀系数等。
抗弯强度是衡量玻璃质量的一个重要参数。
8.金属材料参数：金属材料是机械工程中常用的材料，常用的金属材料参数包括强度、硬度、屈服强度等。
强度是衡量金属材料质量的重要指标，常见的强度参数有抗拉强度、屈服强度等。
总之，工程材料的参数有很多，不同的工程材料有不同的参数要求。
在工程设计和施工过程中，合理选取和使用工程材料的参数，可以有效保证工程的质量和安全性。
工程材料知识点总结(全)
第二章材料的性能1、布氏硬度布氏硬度的优点：测量误差小，数据稳定.缺点：压痕大，不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的材料。
适于测量退火、正火、调质钢,铸铁及有色金属的硬度（硬度少于450HB）。
2、洛氏硬度HRA用于测量高硬度材料，如硬质合金、表淬层和渗碳层。
HRB用于测量低硬度材料, 如有色金属和退火、正火钢等.HRC用于测量中等硬度材料，如调质钢、淬火钢等。
洛氏硬度的优点：操作简便,压痕小，适用范围广.缺点:测量结果分散度大。
3、维氏硬度维氏硬度所用载荷小,压痕浅，适用于测量零件表面的薄硬化层、镀层及薄片材料的硬度，载荷可调范围大，对软硬材料都适用。
4、耐磨性是材料抵抗磨损的性能，用磨损量来表示.分类有黏着磨损（咬合磨损）、磨粒磨损、腐蚀磨损。
5、接触疲劳：（滚动轴承、齿轮）经接触压应力的反复长期作用后引起的一种表面疲劳剥落损坏的现象.6、蠕变：恒温、恒应力下,随着时间的延长，材料发生缓慢塑变的现象。
7、应力强度因子：描述裂纹尖端附近应力场强度的指标。
第三章金属的结构与结晶1、晶体中原子（分子或离子）在空间的规则排列的方式为晶体结构.为便于描述晶体结构，把每个原子抽象成一个点，把这些点用假想直线连接起来，构成空间格架，称为晶格。
晶格中每个点称为结点，由一系列原子所组成的平面成为晶面。
由任意两个原子之间连线所指的方向称为晶向。
组成晶格的最小几何组成单元称为晶胞。
晶胞的棱边长度、棱边夹角称为晶格常数.①体心立方晶格晶格常数用边长a表示，原子半径为√3a/4,每个晶胞包含的原子数为1/8×8+1=2（个）。
属于体心立方晶格的金属有铁、钼、铬等。
②面心立方晶格原子半径为√2a/4，每个面心立方晶胞中包含原子数为1/8×8+1/2×6=4（个）典型金属（金、银、铝、铜等)。
③密排六方晶格每个面心立方晶胞中包含原子数为为12×1/6+2*1/2+3=6（个）。
典型金属锌等.2、各向异性：晶体中不同晶向上的原子排列紧密程度及不同晶面间距是不同的，所以不同方向上原子结合力也不同，晶体在不同方向上的物理、化学、力学间的性能也有一定的差异,此特性称为各向异性。
常用工程材料属性
常用工程材料属性工程材料是指广泛应用于各类工程领域中的材料，它们具有特定的物理、化学和力学性质，以满足工程项目的需求。
下面将介绍一些常用的工程材料属性。
1.强度：强度是指材料抵抗外力作用的能力。
材料的强度可以通过抗拉强度、屈服强度、压缩强度和剪切强度来衡量。
强度越高，材料越能承受更大的压力或拉力，适用于需要抵抗外力作用的工程项目。
2.刚度：刚度是指材料抵抗变形的能力。
刚度可以通过杨氏模量来衡量，杨氏模量越高，材料越难发生变形，刚度越大。
刚度高的材料适用于需要保持形状和结构稳定性的工程项目。
3.导热性：导热性是指材料传导热量的能力。
导热性可以通过热导率来衡量，热导率越高，材料越能迅速传导热量。
导热性能优良的材料适用于需要快速传导热量的工程项目，如散热器和导热管等。
4.导电性：导电性是指材料导电的能力。
导电性可以通过电导率来衡量，电导率越高，材料越能有效地传导电流。
导电性能优良的材料适用于需要导电的工程项目，如电线、电子器件等。
5.耐腐蚀性：耐腐蚀性是指材料抵抗腐蚀介质侵蚀的能力。
耐腐蚀性可以通过对抗氧化、酸碱等腐蚀性介质的能力来衡量。
耐腐蚀性优良的材料适用于需要长期使用在腐蚀环境下的工程项目，如化工管道、海洋结构等。
6.可加工性：可加工性是指材料在制造过程中的加工性能。
可加工性好的材料可以容易地进行切削、焊接、锻造、冲压等工艺加工。
可加工性对于需要进行复杂形状和尺寸的制造工程项目非常重要。
7.密度：密度是指材料单位体积的质量。
密度越大，材料越重。
密度对于需要减轻负荷和提高结构稳定性的工程项目非常重要。
8.耐磨性：耐磨性是指材料抵抗摩擦和磨损的能力。
耐磨性可以通过硬度来衡量，硬度越高，材料越耐磨。
耐磨性能优良的材料适用于需要长期使用在高摩擦和磨损环境下的工程项目，如轴承、刀具等。
除了上述常见的工程材料属性，实际工程中还有很多其他的属性需要考虑，如可塑性、耐火性、吸声性、防水性、隔热性等。
根据具体的工程项目的需求，选取合适的材料属性是确保工程质量和性能的关键因素。
常用工程材料的牌号、性能和用途
常用工程材料的牌号、性能和用途常用工程材料的牌号、性能和用途1）合金钢（alloy steel）常用合金元素有硅锰镍铬铜钒钛、稀土元素等。
普通低合金结构钢，渗碳钢，调质钢，弹簧钢，滚动轴承钢2）碳素钢（carbon steel）含碳量小于2.11%，锰、硅是有益元素，对钢有一定的强化作用；硫、磷则有害，增加钢的热脆性和冷脆性。
碳素结构钢Q/屈服点值/质量等级（ABCD）/脱氧方法；优质碳素结构钢，两位数字表示平均含碳量的万分数，0.25~0.60，含Mn量高的要注Mn；碳素工具钢用“碳”或T附加平均含碳量的千分数。
3）铸铁（cast iron）含碳量大于2.11%的铁碳合金，力学性能比钢差，不能锻造。
但具有优良的铸造性、减震性、耐磨性等特点，加之价格低廉，生产设备和工艺简单，占机器总重量的45％～90％；灰口铸铁HT200表?30试样的最低抗拉强度200MPa；球墨铸铁QT500（最低抗拉强度MPa）－7（最低伸长率％）；可锻铸铁KTH（黑心，白心为Z）300（最低抗拉强度MPa）－06（最低伸长率％）。
4）有色金属（nonferrous metal）及其合金“H”表示黄铜，ZHMn为铸锰黄铜，ZL表示铸铝合金，紫铜分T1（99.95%）～T2（99.50%）5）工程塑料(engineering plastics)ABS可用于外壳甚至车身；聚酰胺（尼龙）高强度抗冲击，耐磨耐油但吸水性大，用于各轴承、密封圈及凸轮、联轴器；聚四氟乙烯（F-4）摩稳系数最低，几乎不吸水，但冷流性大，必须冷压烧结法生成，工艺较麻烦；各种玻璃纤维增强塑料，用于高温环境中的结构零件，如高温轴承保持器，阀门密封面6）合成橡胶(Synthetic Rubber)化学合成的方法，即以生胶为基础加入适量的配合剂而制成的高分子材料。
丁苯橡胶 SBR 通用制品氯丁橡胶 CR 氟橡胶 EPM7）陶瓷(Pottery and Porcelain)无机非金属固体材料，高强度、高耐磨性、高弹性模量、高抗压强度、高熔点。
工程材料-材料的性能-R
性能是材料与工程联系的纽带
§1 材料的使用性能
一、材料的力学性能（机械性能）
定义：指材料在外载作用下所表现出的性能，也叫机械性能。
材料的脆性——韧性
B
材料的软硬程度 ——硬度
A
力学性能
C
变形能力 ——弹性、塑性
材料抗断裂能力
——断裂强度
E
D 材料抵抗外力的
能力——强度
材料的力学性能－变形
材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称 为变形。
E tg （MPa）
一、材料的力学性能（机械性能） 2、塑性 ——材料在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏的能力
延伸率
l1 l0 100 % l0
断面收缩率
S0 S1 100 %
S0
＜5%—脆性材料 ≥5%—塑性材料
一、材料的力学性能（机械性能）
材料的断口类型
韧性
脆性
一、材料的力学性能（机械性能）
布氏硬度记法：200HBS10/1000/30: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200。
一、材料的力学性能（机械性能）
一、材料的力学性能（机械性能）
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。
aKU 或aKV。
2)小能量多次冲击实验
落锤试验
• 带有双冲点的锤头以一定的频率冲 击式样，直至冲断。
• 指标：某种冲击吸收功作用下开始 出现裂纹和最后断裂的冲击次数。
一、材料的力学性能（机械性能）
冲击韧性
• 冲击功对于检查金属材料在不 同温度下的脆性转化最为敏感。 实际服役条件下的灾难性破断 事故，往往与材料的冲击功及 服役温度有关。
工程材料 第一章 材料的性能及应用意义
HR = (0.2 - △h) / 0.002 (mm)，
其中 △h = h1 - h0
一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
洛氏硬度计
一、力学性能
3. 维氏硬度（HV） GB4342 -1984
（1）金刚石正四棱锥压头，精确 操作复杂，适用于科学研究。 （2）压力可选5～120Kg间的特定 值，适用各种硬度值的测量。 （3）压痕小，可测表面硬化层。
冲击吸收功AK
1 2
3
TK
温度T
三种不同冷脆倾向的材料
1—面心立方晶格的金属 2—中、低强度体心立方晶格的金属 3—高强度材料
一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
冲击吸收功的测定
一、力学性能
不同材料的冲击抗力:
§1.2 材料的使用性能
冲击能量A
A'
A" N'
K 1
2
N"
冲击破断次数 lgN
1—高强度低韧性材料 2—低强度高韧性材料
§1.2 材料的使用性能
一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
（六）韧性——材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能 力，它是材料强度和塑性的综合表现。
韧性不足可用脆性来表达。 韧性高低决定是韧性断裂，还是脆性断裂。
一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
1. 冲击韧度 Ak ——材料抵抗冲击载荷的能力
二、物理性能
§1.2 材料的使用性能
（一）密度 （二）热学性能：熔点、热容、热膨胀、热传导等。 （三）电学性能：电阻率、电阻温度系数、介电性。 （四）磁学性能：磁导率、饱和磁化强度和磁矫顽力。
工程材料的力学性能
弹性后效
总结词
弹性后效是指材料在卸载后，弹性变形部分不能完全恢复的现象。
详细描述
当材料在弹性范围内受到外力作用时，会发生弹性变形。当外力卸载后，材料 的弹性变形部分不能完全恢复，这种现象称为弹性后效。弹性后效的程度取决 于材料的种类和加载条件。
03
塑性性能
屈服强度
定义
屈服强度是材料在受到外力作用时，开始发生屈服现 象的应力极限。
工程材料的力学性能
目录
• 引言 • 弹性性能 • 塑性性能 • 强度性能 • 韧性性能 • 工程材料的选用01引言定义与重要性定义
工程材料的力学性能是指材料在 受到外力作用时表现出的性质， 如强度、硬度、韧性、弹性等。
重要性
力学性能是评价材料性能的重要 指标，对于工程结构的稳定性、 安全性和使用寿命具有至关重要 的作用。
影响因素
材料的延伸率与材料的成分、组织结构和温度等因素有关。
弯曲强度
定义
01
弯曲强度是材料在受到弯曲应力作用时，发生弯曲破坏的应力
极限。
意义
02
弯曲强度是衡量材料抵抗弯曲变形和破坏的能力，对于材料的
弯曲性能有重要意义。
影响因素
03
材料的弯曲强度与材料的成分、组织结构、温度和受力状态等
因素有关。
04
材料选择的原则
适用性原则
材料应满足工程要求，具有所需的力学性能、 耐久性和稳定性。
可行性原则
材料应易于加工、制造和安装，能够实现工 程结构的制造和施工。
经济性原则
在满足性能要求的前提下，优先选择价格低 廉、易于加工和采购的材料。
环保性原则
优先选择可再生、可回收、低污染的材料， 减少对环境的负面影响。
工程材料-材料的性能-R
s
Fs ——屈服极限（屈服强度、屈服应力） S0
材料抵抗外力作用开始产生 明显塑性变形的最低应力
条件屈服强度0.2：残余变形量为0.2%时的
0.2
应力值。 s 0.2 抗拉强度 F b b ——强度极限、抗拉强度 S0 材料抵抗外力作用不致断裂的最大应力 断裂点
——材料发生疲劳破坏时的应力循环次
数，或从开始受载到发生断裂所经
过的时间称为该材料的疲劳寿命。 （80%的断裂由疲劳造成）
一、材料的力学性能（机械性能） 疲劳破坏特征
突然性，破坏前没有明显的宏观塑性变形，属于脆
性断裂
断口与一般脆性断口不同，可分为三个区域：裂纹
源、裂纹扩展区和断裂区
对缺陷（包括缺口、裂纹及组织缺陷等）十分敏感
120度的金刚石圆锥头试压。
HRC适用范围HRC 20－67，相当于HB225－650。若硬度高于此范围则用洛式硬度A标尺
HRA。 若硬度低于此范围则用洛式硬度B标尺HRB。
通用HRC来表示刀锋硬度，比如HRC60，即代表在试验载荷为1471.1N、使用顶角为120度
的金刚石圆锥压头时，被试材料的压痕深度为0.08MM。
二、材料的物理性能和化学性能
1、物理性能
密 度： 熔 点： 导热性能： 导电性： 铝、镁、钛 （钨、钼、钒），（锡、铅） 银、铜、铝
（银、铜、铝），（钨、钼、铁、铬）
热膨胀性能：应力、尺寸 磁 性： 铁磁性、顺磁性、抗磁性
二、材料的物理性能和化学性能
2、化学性能
材料的腐蚀:材料受环境介质的化学、电化学作用而引起的变质
A 冲击功： k M (H （单位面积冲击功）
一、材料的力学性能（机械性能） 冲击韧性
工程材料材料分类与性能
工程材料材料分类与性能工程材料是指在工程实践中使用的各种材料，包括金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料等。
根据其性能和组成，可以将工程材料分为几类。
1.金属材料金属材料是工程材料中最常用的一类。
它们具有良好的导电性、导热性、延展性和强度。
金属材料可以进一步分为传统金属材料和特种金属材料。
传统金属材料包括铁、铜、铝、镁等，它们广泛应用于建筑、机械、电子等领域。
特种金属材料如钛合金、镍基合金等具有特殊的性能，适用于航空航天、核工程等高端领域。
2.无机非金属材料无机非金属材料主要包括陶瓷、玻璃和水泥等。
陶瓷材料具有高温稳定性、耐磨性和耐腐蚀性等特点，广泛应用于建筑、电子、化工等领域。
玻璃材料具有透明、坚硬和耐腐蚀等特性，被广泛用于建筑、光学、电子等领域。
水泥是一种常用的建筑材料，具有较高的强度和耐久性。
3.有机高分子材料有机高分子材料是由碳、氢、氧和其他元素组成的一类材料。
它们具有轻质、高强度、良好的绝缘性和耐腐蚀性等特性。
有机高分子材料包括塑料、橡胶和纤维等。
塑料广泛应用于包装、电子、汽车等领域。
橡胶具有弹性和耐磨性，被用于轮胎、密封件等领域。
纤维材料具有轻质、高强度和耐磨性等特点，广泛应用于纺织、航空航天等领域。
除了根据组成和性能进行分类外，工程材料还可以根据其应用领域进行分类。
例如，结构材料用于承受荷载和提供支撑，功能材料用于实现特定的功能，如导电、隔热等。
此外，工程材料还可以根据其制备方法进行分类，如铸造材料、锻造材料等。
工程材料的性能是指其在特定条件下的物理、化学和力学特性。
常见的工程材料性能包括强度、硬度、韧性、导热性、导电性、耐磨性、耐腐蚀性、绝缘性等。
这些性能直接影响着材料在工程实践中的应用。
总之，工程材料是一类广泛应用于工程实践中的材料，根据其组成和性能可以进行分类。
了解不同材料的分类和性能对于正确选择和应用工程材料具有重要意义。
工程材料性能
材料的性能工程材料
材料的性能工程材料摘要材料的性能是评估工程材料是否适用于特定应用的关键因素。
本文将介绍性能工程材料的概念，并讨论其重要性。
同时，我们还将探讨几种常见的性能工程材料及其特点，包括金属材料、聚合物材料和复合材料。
最后，我们将讨论评估材料性能的方法和标准。
引言在各种工程应用中，材料的性能是一个至关重要的考虑因素。
无论是建筑结构、汽车制造还是电子产品，选择合适的材料可以确保产品具备所需的性能。
性能工程材料是指具有特定性能和特性的材料，可满足特定应用的要求。
金属材料金属材料是性能工程中常用的材料之一。
金属材料通常具有高强度、良好的导电性和导热性，以及良好的可塑性。
常见的金属材料包括钢铁、铝和铜等。
这些材料在各种行业中都有广泛的应用。
钢铁是一种常见的结构材料，用于建筑、桥梁和汽车制造等领域。
它具有高强度和良好的可塑性，可以承受较大的载荷。
铝是一种轻便的金属材料，常用于飞机和汽车制造。
它具有较高的强度和良好的导热性，同时具备较低的密度。
铜具有优良的导电性和导热性，常用于电子产品和电线材料。
聚合物材料聚合物材料是另一类常用的性能工程材料。
聚合物材料具有较低的密度、良好的绝缘性能和化学稳定性。
常见的聚合物材料包括聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等。
聚乙烯是一种常见的塑料材料，具有良好的韧性和耐腐蚀性。
它常用于包装材料、水管和电线等应用。
聚丙烯具有较高的强度和硬度，同时具备良好的化学稳定性。
聚氯乙烯是一种常用的建筑材料，用于制作管道、窗框和地板等。
复合材料复合材料是由两个或多个不同类型的材料组合而成的材料。
通过组合不同的材料，复合材料可以充分发挥各种材料的优点，并弥补各种材料的缺点。
常见的复合材料包括玻璃纤维增强塑料（GFRP）和碳纤维增强塑料（CFRP）等。
GFRP是一种轻质但具有较高强度的复合材料，广泛应用于船舶、风力发电机和汽车部件等领域。
CFRP具有极高的强度和刚度，并具备较低的密度。
它广泛应用于航空航天、汽车制造和体育设备等领域。
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2020/11/18
材料的性能工程材料
材 使用性能 料 的 性 能 工艺性能
力学性能
物理性能
化学性能 铸造性能 锻压性能 焊接性能 热处理性能
材料的性能工程材料
力学性能
定义 : 是指金属材料在外力的作用
下所表现出来的抵抗能力。
材料的性能工程材料
主要指标： 强度
力
塑性
学
硬度
性
1943年美国T-2油轮发生断裂
材料的性能工程材料
物理性能
w物理性能，不仅对工程材料的选用来说，有着重要的意义； 而且也会对材料的加工工艺产生一定的影响。 w（一）密度 w（二）热学性能 w ⒈ 熔点；⒉ 热容；⒊ 热膨胀；⒋ 热传导 w（三）电学性能
w ⒈ 电阻率ρ ；⒉ 电阻温度系数；⒊ 介电性
材料的性能工程材料
4. 特点：
优点：测量误差小（因压痕大），
数据稳定，重复性强。
缺点：压痕面积较大，测量费时。
应用：常用于测量较软材料、灰铸
铁、有色金属、退火正火钢
材的硬度。
不适于测量成品零件或薄
件的硬度。
材料的性能工程材料
(二)洛氏硬度 HR ( Rockwll hardness )
材料的性能工程材料
是指材料抵抗其它更硬物体 压入其表面的能力。
材料的性能工程材料
2.硬度试验方法： （1）压入法 （2）划痕法 （3）回跳法
材料的性能工程材料
压入法
布氏硬度HB 洛氏硬度HR 维氏硬度HV
材料的性能工程材料
(一)布氏硬度HB(Brinell-hardness)
布氏硬度计
材料的性能工程材料
观看布氏硬度
0
20
材料的性能工程材料
金属材料的韧脆转变温度↓，材 料的低温冲击韧性愈好。
材料的性能工程材料
断裂韧度
1、低应力脆断
有些零件在工作应力远远低于屈服点时就 会发生脆性断裂。这种现象称为低应力脆 断。
材料的性能工程材料
2、应力场强度因子
K1=Yσa
式中：Y__裂纹的几何形状因子; σ__外加应力（N/mm2）； a__裂纹的半长（mm）；
Fe 弹性极限载荷( N )
σe =
( M pa )
S0 试样原始横截面积( mm2)
材料的性能工程材料
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
材料的性能工程材料
力—伸长曲线
F
塑
b
性 屈服
变
形
s
e
弹 性 变 形
O
Fs Fb
缩颈
断裂
k
L
材料的性能工程材料
强度(strength): 材料在力的作用下抵抗 变形和破坏的能力。
三个参数：材料的断裂韧度K1C 、名义工 作应力σ和零件内的裂纹长度a，它们之
间的定量关系能直接用于设计计算，可以 解决以下三方面的工程实际问题：
材料的性能工程材料
1）根据零件的实际工作应力σ和其内可能的裂 纹尺寸a，确定材料应有的断裂韧度K1C，为正确
选材提供依据；
2）根据零件所使用的材料断裂韧度K1C及已探 伤出的零件内存在的裂纹尺寸a，确定零件的临 界断裂应力σC，为零件最大承载能力设计提供
应用： 是生产中应用最广 泛的硬度
试验方法。 可用于成品检验和薄件表面 硬度检验。 不适于测量组织不均匀材料。
材料的性能工程材料
(三)维氏硬度 HV ( diamond penetrator hardness )
维 氏 硬 度 计
材料的性能工程材料
1.压头： 锥面夹角为136º的金刚石
正四棱锥体
观看洛氏硬度
材料的性能工程材料
1.压头： HRA
120º金刚石圆锥体钢球 HRC 钢球 HRB
材料的性能工程材料
2.试验原理：
用锥顶角为120°的金刚石圆 锥或直径1.588mm的淬火钢球，以 相应试验力压入待测表面，保持 规定时间卸载后卸除主试验力， 以测量的残余压痕深度增量来计 算出硬度值。
材料的性能工程材料
2.试验原理： 与布氏硬度试验原理基本
相同。 只是压头改用了金刚石四
棱锥体。
材料的性能工程材料
2.试验原理： 以一定的试验力将压
头压入试样表面，保持 规定时间卸载后，在试 样表面留下一个四方锥 形的压痕，测量压痕两 对角线长度，以此计算 出硬度值。
材料的性能工程材料
a
用压痕两对角 线的平均长度 来计算。
材料的性能工程材料
(3)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)
材料的性能工程材料
主要指标： 强度
力
塑性
学
硬度
性
韧性
能
断裂韧度
疲劳
材料的性能工程材料
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 1 的收缩量与原始横截面积S0之比。
S0 - S 1
ψ=
× 100%
S0
材料的性能工程材料
(2)断后伸长率(延伸率) specific elongation: 是指试样拉断后的标距伸长量L 1与
Dh
D h = —— —
2
D2 —— – 2
d2 ——
2
材料的性能工程材料
布氏硬度值450的材料 选用淬火钢球压头
例如：200HBS 350HB选用硬质合金球压头
例如：550HBW 600HBW
材料的性能工程材料
3.标注：
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。
材料的性能工程材料
HRA、HRB、HRC分别测得的硬度， 不可直接比较大小
例如： 50HRC<70HRA 〤 50HRB>40HRC 〤
材料的性能工程材料
3.特点： 优点： 测量操作简单，方便快捷，
压痕小；测量范围大，能测 较薄工件。
缺点： 测量精度较低，可比性差，
不同标尺的硬度值不能比较。
材料的性能工程材料
H V=F/S
材料的性能工程材料
3.标注： 与布氏硬度基本相同，在后面
要标注试验条件—试验力和保持 时间（10~15S不标）。
例：580HV30表示用30kgf (294.2N)试验力保持10~15S测 定的维氏硬度值为580。
材料的性能工程材料
4.特点：
优点： 适用范围广，从极软到极硬
材料都可测量;测量精度高， 可比性强；能测较薄工件。
原始标距L 0之比。
L 1– L 0
δ=
× 100%
L0
δ < 2 ~ 5% 属脆性材科 δ ≈ 5 ~ 10% 属韧性材料 δ > 10% 属塑性材料
材料的性能工程材料
长试样：δ10 δ 简写为 短试样：δ5
w同一种材料的δ5 >δ10
材料的性能工程材料
硬度( hardness ) 1.定义：
w（四）磁学性能
w ⒈ 磁导率μ；⒉ 饱和磁化强度Ms和磁矫顽力Ｈc
材料的性能工程材料
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/18
材料的性能工程材料
材料的性能工程材料
2、疲劳极限σ-1:
表示金属材料在无数次交变载荷作 用而不破坏的最大应力。
材料的性能工程材料
疲劳曲线
材料的性能工程材料
钢材的循环次数一般取 N = 107 有色金属的循环次数一般取 N = 108
3、提高疲劳极限途径
改善零件的结构形状 降低表面粗糙度值 采取表面强化
材料的性能工程材料
b
性 屈服
变
形
s
e
弹 性 变 形
O
Fs Fb
缩颈
断裂
k
L
材料的性能工程材料
弹性( elasticity ):金属材料受外力作 用时产生变形,当外力去掉后能恢复 到原来形状及尺寸的性能。
弹性变形( elastic deformation ): 随载荷撤除而消失的变形。
弹性极限( elastic limit ):
韧性
能
断裂韧度
疲劳
材料的性能工程材料
w强度 w塑性
拉伸试验
材料的性能工程材料
拉伸试验
拉伸试验机
材料的性能工程材料
液压式万能电子材料试验机
材料的性能工程材料
* 拉伸试样：
d0 L0
长试样：L0=10d0 短试样：L0=5d0
材料的性能工程材料
塑性变形:外力
力—伸去长除后曲不线能消失
的变形
F
塑
缺点： 测量操作较麻烦，测量效率低
应用： 广泛用于科研单位和高校，
以及薄件表面硬度检验。
不适于大批生产和测量组织
不均匀材料。
材料的性能工程材料
韧性(toughness ):
1.定义：
材料在冲击载荷作用下抵抗破坏 的能力。
材料的性能工程材料
2.金属的夏比冲击试验:
冲击试验机
冲击试样和冲击材料的试性能验工程示材料意图
g
试样冲断时所消耗的冲击功A k为: A k = m g H – m g h (J)