兰州交通大学工程材料总复习ppt课件
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工程材料ppt课件
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实例 玻璃钢 —— 玻璃纤维增强塑料 钨钴类硬质合金 —— 陶瓷颗粒增强钴 轮胎 —— 纤维增强橡胶 钢筋混凝土 ——陶瓷基复合材料 多孔性铁基和青铜基自润滑衬套 —— 夹层结构复合材料 碳纤维/铝锡合金
9
二、常见复合材料 玻璃钢
增强剂 —— 玻璃纤维（主要是SiO2），比强度和比模量高，耐蚀，绝缘。 粘结剂（基体）——热固性的酚醛、环氧树脂，热塑性的聚脂。 性能（与基体相比）—— ( 比 ) 强度，疲劳性能，韧性，蠕变抗力高。 用途 —— 轴承，轴承架，齿轮，车身。 碳纤维树脂复合材料 增强剂 —— 碳纤维 ( 石墨 ) ，强度和弹性模量高，且2000℃以上保持不变；
硼纤维金属复合材料 基体 —— 铝镁及其合金，钛及其合金。 性能 —— 如铝基复合材料的强度、弹性模量、疲劳极限高于高强铝合金，比 强度高于钢和钛合金 。 用途 ——航空、火箭 。
如聚乙烯、聚氯乙烯分别由乙烯、氯乙烯聚合而成。 分类 —— 塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂。
2
性能特点 低强度——σb≈100MPa 高弹性 —— 如橡胶的弹性变形率为100~1000%，金属一般为1% ； 低弹性模量 —— 塑料和橡胶分别为金属的 1/10 和 1/1000 。 高耐磨性 ——— 比金属好，如汽车外轮胎。 高绝缘性 低耐热性 低导热性 —— 是金属的1/100 ~1/1000 高热膨胀性 —— 约为金属的 3~10 倍 高耐腐蚀性 —— 耐酸、碱等。 老化 —— 受氧、光、热、机械力等长时间作用后，性能逐渐恶化。
-180℃不变脆。 粘结剂（基体）—— 环氧树脂，酚醛树脂，聚四氟乙烯。 性能（与基体相比）—— 强度，疲劳性能，韧性，耐蚀，蠕变抗力高。 用途 —— 火箭外壳 ，齿轮，轴承，活塞，密封圈，化工容器。
工程材料-复习ppt课件
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P86淬火
淬火加热温度（ 30～50℃ ）
钢种
加热温度
组织
亚共析钢
Ac3+（30～50）℃
A
共析钢
Ac1+（30～50）℃
A
过共析钢
Ac1+（30～50）℃
A+Fe3C球
过共析钢淬火正确加热温度为Ac1+（30～50）℃，如果完全奥氏体化将导
致淬火后马氏体晶粒粗大；淬火后马氏体含碳量较多；淬火后残余奥氏体
塑性指标：ψ断面收缩率；δ延伸率。
压力加工所依赖的基本性质。
硬度指标：HB布氏硬度，HR(A、B、C)洛氏硬度。
硬度越高耐磨性越好；因是衡量材料对局部塑性变形的抗力故硬度高强度也高。没有
专门的耐磨指标。
韧性指标：ak冲击韧性。
设计承受冲击载荷所需要考虑的性能，但其数值不作为设计依据
P22结晶：凡具有形核长大过程的都叫结晶
M+A’+Fe3C球
P89
淬透性：其大小取决于临界冷却速度Vk，合金钢的淬透性通常大于碳素钢
淬硬性：其大小取决于含碳量，碳含量高则淬硬性大
表面淬火不仅改变了工件表层的化学成分，还改变了表层的组织?
最新编辑ppt
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P90回火四阶段
1.马氏体分解100-200℃；350℃完成；2.残余奥氏体的转变200-300℃；、
2）实际晶粒度 具体的热处理加热条件下所获得的奥氏体晶粒的大小。
3）本质晶粒度 在规定的加热条件下奥氏体晶粒长大倾向性的高低。
随加热温度升高或保温时间延长，A晶粒将进一步长大， 这是一个自发的过程。
本质细晶粒钢加热后的实际晶粒度一定比本质粗晶粒钢 的细?
工程材料及成形技术基础课程复习
(0）绪论材料的分类及在机械工程技术中的应用、材料科学的发展、本课程的目的、任务和学习方法。
（一）金属材料的力学性能1、了解相关力学性能；２、理解强度、刚度、弹性、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度的概念；３、理解σb、σs、σ、HBS（W）、HRC、HRA、HV、δ、δ5、ψ、σ-1等的含义。
（二）金属及合金的晶体结构与结晶1、晶体与非晶体，及其特点；掌握晶格、晶胞、晶格常数、晶面和晶向。
】２、掌握晶体的３种类型：体心、面心、密排六方；及其相关知识，如原子个数、致密度、属于此类型的金属。
３、理解单晶体与多晶体；掌握晶体缺陷的３种类型：点缺陷、线缺陷、面缺陷；并能举例；位错(密度)。
４、金属结晶、过冷(度)现象、晶粒大小、金属结晶过程（形核与长大）、晶粒大小、细化晶粒的方法、铸锭组织（３个晶区）、同素异晶转变。
５、合金、组元、组织、相的基本概念、合金的相结构、固溶体（概念、种类（置换与间隙固溶体、有限与无限固溶体）、固溶强化）、金属化合物（概念、特点）、机械混合物。
6、冷、热变形加工的划分标志；实例。
(三）铁碳合金相图１、纯铁的同素异构转变、二元合金相图基本知识、匀晶相图、共晶相图分析；合金的组成与组织。
２、铁碳合金的基本组织：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体；铁碳合金的基本相：铁素体、奥氏体、渗碳体。
:３、铁碳合金相图（默画）分析：共晶反应、共析反应、相图中点、线的含义，特别是重要的点、线；铁碳合金的分类及室温组织。
４、典型合金结晶过程：共析钢、亚共析钢、过共析钢的结晶过程；共晶白口铁、亚共晶白口铁、过共晶白口铁的结晶过程。
５、铁碳合金成分、组织和性能之间的关系，相图的应用。
（四）钢的热处理１、热处理的概念、目的、种类。
２、钢加热时组织的转变：奥氏体化（以共析钢为例，其4个阶段）、晶粒的长大及控制（快速加热、短时间保温）。
３、钢冷却组织转变：过冷奥氏体的等温转变、C曲线及分析；过冷奥氏体连续冷却转变、马氏体转变。
大学《工程材料》课件PPT(九大章节完整版)
金属与金属、金属与非金属、非金属与非 金属都可以组成复合材料。当前主要研究 和应用的是以树脂、橡胶、陶瓷或金属为 基体，以各种纤维、粒子、片状物为增强 体组成的复合材料。
如果材料选择不当或加工不合理会给国民经 济造成重大损失，下面给大家介绍几个具体 事例：
1943年1月美国t-2型油船破断的实例属低应力脆断，类似 事件1962年澳大利亚金斯桥建成仅一年就突然断裂。
3、良好加工性能，如铸造，塑性变形，焊 接，机械加工等性能。并且通过热处理可以改变其 性能。
有机高分子材料：该类材料正以前所未有 的速度发展着。工程塑料世界年产量超过 150万吨，通过各种合成或制备技术，性 能不断提高，应用日广。有人预测，汽车 的车身不久将大部分采用塑料，每公斤工 程塑料可代替4-5公斤钢铁，而且可整体 成型，因而成本和油耗将进一步降低；有 机高分子功能材料发展更快，由于它是人 工合成的，且原料充足，可以设计出无穷 的新品种，前景十分广阔 。
青铜器时代 石器时代
复合材料时代 铁器时代
机敏/智能 材料时代
材料的分类：
按原子结构分： 1、金属材料（黑色金属，有色金属） 2、 非金属材料（有机，无机） 3、 复合材料（金属基、塑料基、陶瓷基） 按应用角度分：
1、结构材料，机械性能为主要使用性能兼 具一定物理和化 学性能，如制造机器零件的 钢材。 2、功能材料，具有特异的物理和化学功能， 如超导材料，形状记忆材料，储氢材料，激 光材料，半导体材料，纳米材料等 。
本课程基本由两部分组成
第一部分是金属学的理论基础。主要探讨 金属及合金的晶体结构和结晶过程，金属 在固态下的转变过程以及金属的塑性变形 等。这些基础知识是掌握工程材料内部结 构的变化规律和理解各类材料之间性能差 异的钥匙。
如果材料选择不当或加工不合理会给国民经 济造成重大损失，下面给大家介绍几个具体 事例：
1943年1月美国t-2型油船破断的实例属低应力脆断，类似 事件1962年澳大利亚金斯桥建成仅一年就突然断裂。
3、良好加工性能，如铸造，塑性变形，焊 接，机械加工等性能。并且通过热处理可以改变其 性能。
有机高分子材料：该类材料正以前所未有 的速度发展着。工程塑料世界年产量超过 150万吨，通过各种合成或制备技术，性 能不断提高，应用日广。有人预测，汽车 的车身不久将大部分采用塑料，每公斤工 程塑料可代替4-5公斤钢铁，而且可整体 成型，因而成本和油耗将进一步降低；有 机高分子功能材料发展更快，由于它是人 工合成的，且原料充足，可以设计出无穷 的新品种，前景十分广阔 。
青铜器时代 石器时代
复合材料时代 铁器时代
机敏/智能 材料时代
材料的分类：
按原子结构分： 1、金属材料（黑色金属，有色金属） 2、 非金属材料（有机，无机） 3、 复合材料（金属基、塑料基、陶瓷基） 按应用角度分：
1、结构材料，机械性能为主要使用性能兼 具一定物理和化 学性能，如制造机器零件的 钢材。 2、功能材料，具有特异的物理和化学功能， 如超导材料，形状记忆材料，储氢材料，激 光材料，半导体材料，纳米材料等 。
本课程基本由两部分组成
第一部分是金属学的理论基础。主要探讨 金属及合金的晶体结构和结晶过程，金属 在固态下的转变过程以及金属的塑性变形 等。这些基础知识是掌握工程材料内部结 构的变化规律和理解各类材料之间性能差 异的钥匙。
第四章工程材料基本知识1PPT课件
h↓ HR↑ 洛氏硬度↑
退出
回
章
三、硬度
首
（二）洛氏硬度
2. 特点
①直接读数，效率高。 ②压痕小(φ1.588mm)，适用于组织均匀的材料。 ③不同种类、不同级别之间的硬度值，不能直
接比较大小。
退出
回
章
四、冲击韧性
首
金属材料抵抗冲击破坏的能力
1. 试验方法
aK＝—AFN—K
＝—W—(h—1－—h—2)
章
一、强度
首
பைடு நூலகம்
静拉伸曲线
④ S’ B 上凸曲线段——加工硬化阶段
加工硬化：
由于塑性变形，使材 料强度增加的现象， 它是工程上常用的强 化材料的重要手段之 一。
退出
回
章
一、强度
首
静拉伸曲线
⑤ BK 下降线段——颈缩断裂阶段
抗拉强度σb：
试样被拉断前所能承 受的最大载荷处的应 力。 工程安全的保证。
退出
退出
回
章
五、疲劳强度
首
金属材料抵抗疲劳破坏的能力
1.金属的疲劳（疲劳破坏）
2.疲劳破坏机理
3.r疲:应劳力强循度环的特表征示→r＝疲—σσ劳mm—极ainx—限σr
退出
回
章
五、疲劳强度
首
金属材料抵抗疲劳破坏的能力
4.疲劳强度的测量
在某一应力循环特征的 交变载荷作用下，经无 限次循环而不断裂的最 大应力值。
c.弹性—材料产生弹 性变形的能力。
刚度（弹性模量E） —材料抵抗弹 性变形的能力。
弹性↑刚度↓ 弹性变形量↑
回 章 首 退出
一、强度 静拉伸曲线 ① OE直线段——弹性变形阶段
兰州交通大学工程材料总复习 PPT
55.2%QLe '
3.0 2.11 100% 4.3 2.11
2.11 0.77
40.6%
晶白口
QFe3C
(1 40.6%) 6.69 0.77
13.4%
铁
QFe3C 100% 55.2% 44.8% QP 100% 40.6%13.4% 46%
四、钢的热处理
㈠ 热处理原理 1、加热时的转变 奥氏体化步骤:A形核;A晶核长大;残余渗碳体溶解;A
8、提高耐回火性(淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降 的能力)
9、产生二次硬化(含高W、Mo、Cr、V钢淬火后回火 时,由于析出细小弥散的特别碳化物及回火冷却时A’转 变为M回,使硬度不仅不下降,反而升高的现象)
10、防止第二类回火脆性:W、Mo (回火脆性 :淬火钢在某些温度范围内回火时,出现的冲
冷加工使内应力增加,耐蚀性下降,提高。 ② 热加工:形成纤维组织、带状组织 纤维组织使热加工金属产生各向异性,加工零件时
应考虑使流线方向与拉应力方向一致。
㈡ 合金的组织 1、相图
匀晶L 共晶L+ 共析 + 包晶L+
杠杆定律:只适用于两相区。 枝晶偏析:在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分
C%
Fe3C
典型合金的结晶过程(以共析钢为例)
温 度
时间
杠杆定律的应用
合金 相的相对重量百分比 组织组成物的相对重 量百分比
45钢
QFe3C
0.45 0.0008 100% 6.69 0.0008
6.7%
QP
0.45 0.0008 100% 0.77 0.0008
58.4%
QF 100% 6.7% 93.3% QF 100% 58.4% 41.6%
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⑹ 断裂韧性：材料抵抗内部裂纹扩展的能力。指标 为K1C。
2、化学性能
⑴ 耐蚀性：材料在介质中抵抗腐蚀的能力。
⑵ 抗氧化性：材料在高温下抵抗氧化作用的能力。
3、耐磨性：材料抵抗磨损的能力。
;
5
㈡ 工艺性能
1、铸造性能：液态金属的流动性、填充性、收缩率、 偏析倾向。
2、锻造性能：成型性与变形抗力。
⑵ 金属化合物：与组成元素晶体结构均不相同的固相.
① 正常价化合物 如Mg2Si ② 电子化合物 如Cu3Sn ③ 间隙化合物：由过度族元素与C、N、H、B等小原
子半径的非金属元素组成。
分为结构简单的间隙相和复杂结构的间隙化合物。
;
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强碳化物形成元素：Ti、Nb、V 如TiC、VC
中碳化物形成元素：W、Mo、Cr 如Cr23C6
⑶ 立方晶系的晶面指数和晶向指数
①晶面指数：晶面三坐标截距值倒数取整加（ ）
②晶向指数：晶向上任一点坐标值取整加 [ ]
立方晶系常见的晶面和晶向
⑷ 晶面族与晶向族
指数不同但原子排列完全相同的
a
晶面或晶向。
3
⑸密排面和密排方向 ——同滑移面与滑移方向
在立方晶系中，指数相同的晶面与晶向相互垂直。
⑸ 固溶体与化合物的区别：①结构；②性能；③表达
方式
;
17
• 合金元素在钢中的作用
1、强化铁素体；
2、形成化合物——第二相强化
3、扩大（C,Mn,Ni,Co）或缩小（Cr,Si,W,Mo）A相区
4、使S、E点左移
5、影响A化
6、溶于A(除Co外), 使C曲线右移, Vk减小, 淬透性提高.
;
9
2、实际金属
⑴ 多晶体结构：由多晶粒组成的晶体结构。
晶粒：组成金属的方位不同、外形不规则的小晶体.
晶界：晶粒之间的交界面。
⑵ 晶体缺陷—晶格不完整的部位
① 点缺陷
空位：晶格中的空结点。
间隙原子：挤进晶格间隙中的原子。
置换原子：取代原来原子位置的外来原子。
;
10
② 线缺陷——位错
;
13
⑵ 间隙固溶体：溶质原子处于溶剂晶格间隙所形成 的固溶体。
为过渡族金属元素与小原子半径非金属元素组成。
铁素体：碳在-Fe中的固溶体。
奥氏体：碳在-Fe中的固溶体。
马氏体：碳在-Fe中的过饱和固溶体。
固溶强化：随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度
提高，塑性、韧性下降的现象。
;
14
马氏体的硬度主要取决于其含碳量，并随含碳量增加 而提高。
晶格中一部分晶体相对另一部分晶体沿某一晶面发 生局部滑移, 滑移面上滑移区与未滑移区的交接线.
③ 面缺陷——晶界和亚晶界
亚晶粒：组成晶粒的尺寸很小、位向差也很小的小 晶块。亚晶界：亚晶粒之间的交界面。
④ 晶界的特点：
原子排列不规则；阻碍位错运动；熔点低；耐蚀性
低；产生内吸附；是相变的优先形核部位。
;
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金属的晶粒越细，晶界总面积越大，位错障碍越多； 需要协调的具有不同位向的晶粒越多，使得金属塑性 变形的抗力越高。
晶粒越细，单位体积内同时参与变形的晶粒数目越多, 变形越均匀，在断裂前将发生较大塑性变形。强度和 塑性同时增加，在断裂前消耗的功大，因而韧性也好.
细晶强化：通过细化晶粒来提高强度、硬度和塑性、 韧性的方法。
;
3
条件屈服强度 0.2—残余塑变为0.2%时的应力。 疲劳强度 -1—无数次交变应力作用下不发生破坏的
最大应力。
⑶ 塑性：材料断裂前承受最大塑性变形的能力。指 标为、。
⑷ 硬度：材料抵抗局部塑性变形的能力。指标为 HB、HRC。
;
4
⑸ 冲击韧性：材料抵抗冲击破坏的能力。指标为αk. 材料的使用温度应在冷脆转变温度以上。
《机械工程材料》
总复习
;
1
结晶 塑性变形
热处理
工业用钢 铸铁
有色金属及其合金
;
纯金属 合金
使用性能 工艺性能
2
一、性能
㈠ 使用性能
1、力学性能
⑴ 刚度：材料抵抗弹性变形的能力。
指标为弹性模量：E=/
⑵ 强度：材料抵抗变形和破坏的能力。指标：
抗拉强度 b—材料断裂前承受的最大应力。
屈服强度 s—材料产生微量塑性变形时的应力。
冲击韧性下降的现象。)
;
19
三、组织
㈠ 纯金属的组织
3、切削性能：对刀具的磨损、断屑能力及导热性。
4、焊接性能：产生焊接缺陷的倾向。
5、热处理性能：淬透性、耐回火性、二次硬化、回
火脆性。
;
6
二、晶体结构
㈠ 纯金属的晶体结构 1、理想金属 ⑴ 晶体：原子呈规则排列的固体。 晶格：表示原子排列规律的空间格架。 晶胞：晶格中代表原子排列规律的最小几何单元.
;
12
㈡ 合金的晶体结构 合金：由两种或两种以上元素组成的具有金属特性
的物质。如碳钢、合金钢、铸铁、有色合金。
相：金属或合金中凡成分相同、结构相同，并与其 他部分有界面分开的均匀组成部分。
1、固溶体：与组成元素之一的晶体结构相同的固相.
⑴ 置换固溶体：溶质原子占据溶剂晶格结点位置形
成的固溶体。多为金属元素之间形成的固溶体。
弱碳化物形成元素：Mn、Fe
如Fe3C
⑶ 性能比较：强度：固溶体纯金属
硬度：化合物固溶体纯金属
塑性：化合物固溶体纯金属
;
16
⑷ 金属化合物形态对性能的影响
① 基体、晶界网状：强韧性低
② 晶内片状：强硬度提高，塑韧性降低
③ 颗粒状：
弥散强化：第二相颗粒越细，数量越多，分布越均匀, 合金的强度、硬度越高，塑韧性略有下降的现象。
7、除Co、Al外，使Ms、Mf点下降。
;
18
8、提高耐回火性（淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降 的能力）
9、产生二次硬化(含高W、Mo、Cr、V钢淬火后回火 时，由于析出细小弥散的特殊碳化物及回火冷却时A’ 转变为M回，使硬度不仅不下降，反而升高的现象)
10、防止第二类回火脆性：W、Mo
(回火脆性 ：淬火钢在某些温度范围内回火时，出现的
;
7
⑵ 三种常见纯金属的晶体结构
晶格常数
体心立方 a
面心立方 a
密排六方
a、c
原子半径
3a
4
2a 4
1a 2
原子个数
2
4
6
配位数
8
12
12
致密度
0.68
0.74
0.74
滑移面
{110}×6
{111} ×4 六方底面×1
滑移方向 <111> ×2
<110> ×3 底面对角×3
滑移系
12
12
3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
常见金属 -Fe、Cr、W ;-Fe、Ni、Al Mg、Z8n