【产品结构设计】机械工程材料-课件-绪论
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机械工程材料课件10181
本章主要内容
过量变形 断裂 疲劳断裂 磨损失效 腐蚀失效 蠕变变形和断裂失效
第一节 零件在常温静载下的过量变形
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
变形：材料在外力作用下产生的形状或尺寸的变化
外力去除 ？ 变形恢复
弹性变形：变形能够恢复 塑性变形：变形不能够恢复
第一节 零件在常温静载下的过量变形
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
3. 现代材料学
现代材料学是以金属学、高分子材料、陶瓷材料为基础， 研究所有固体材料的成分、组织和性能之间关系的的一门科学。
现代社会对材料的要求：具有高性能或具有特殊性能的金属、 非金属及复合材料。
一、材料科学与社会发展
信息社会的材料产业结构及材料发展趋势： 从工业社会向信息社会过渡中
产业结构从劳动密集型、资金密集型向技术密集型和知识密 集型发展
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
学习失效的目的
机械设计者→→为了防止零件失效 ↓ ↓
设计正确 选材恰当 工艺合理
工作条件-对材料的性能要求→→正确选材→→制定 工艺路线→→确定失效的抗力指标
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
失效的例子
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
失效的例子
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
第一节 零件在常温静载下的过量变形
二. 静载性能指标
1. 刚度和强度指标 （2） 强度
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
是材料应力和应变成正比的最大应力 是不产生塑性变形的最大应力 是材料开始产生塑性变形的应力
是材料产生最大均匀塑性变形的应力 是材料发生断裂的应力
第一节 零件在常温静载下的过量变形
O
过量变形 断裂 疲劳断裂 磨损失效 腐蚀失效 蠕变变形和断裂失效
第一节 零件在常温静载下的过量变形
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
变形：材料在外力作用下产生的形状或尺寸的变化
外力去除 ？ 变形恢复
弹性变形：变形能够恢复 塑性变形：变形不能够恢复
第一节 零件在常温静载下的过量变形
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
3. 现代材料学
现代材料学是以金属学、高分子材料、陶瓷材料为基础， 研究所有固体材料的成分、组织和性能之间关系的的一门科学。
现代社会对材料的要求：具有高性能或具有特殊性能的金属、 非金属及复合材料。
一、材料科学与社会发展
信息社会的材料产业结构及材料发展趋势： 从工业社会向信息社会过渡中
产业结构从劳动密集型、资金密集型向技术密集型和知识密 集型发展
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
学习失效的目的
机械设计者→→为了防止零件失效 ↓ ↓
设计正确 选材恰当 工艺合理
工作条件-对材料的性能要求→→正确选材→→制定 工艺路线→→确定失效的抗力指标
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
失效的例子
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
失效的例子
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
第一节 零件在常温静载下的过量变形
二. 静载性能指标
1. 刚度和强度指标 （2） 强度
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
是材料应力和应变成正比的最大应力 是不产生塑性变形的最大应力 是材料开始产生塑性变形的应力
是材料产生最大均匀塑性变形的应力 是材料发生断裂的应力
第一节 零件在常温静载下的过量变形
O
机械工程材料ppt课件
1,纯铁(重要特性是结晶过程具有同素
目 录 异构转变 );
2, 铁素体 :是碳溶于α-Fe中形成的固
上一页 溶体，常用符号“α”或“F”表示。
下一页
3,奥氏体 :奥氏体是碳溶于γ-Fe中形
成的固溶体，用“γ”或“A”表示。
4,渗碳体:是铁与碳的稳定化合物Fe3C，
退出
其碳的质量分数为6.69％。 渗碳体在高温下可以分解形成石墨态的自
第3章 合金的相结构与二元合金相图
目录
上一页 下一页 退出
• 3.1 合金的相结构 • 3.2 匀晶相图 • 3.3 共晶相图 • 3.4 合金的性能与相图的关系
2020/11/4
7
常见心律失常心电图诊断的误区诺如 病毒感 染的防 控知识 介绍责 任那些 事浅谈 用人单 位承担 的社会 保险法 律责任 和案例 分析现 代农业 示范工 程设施 红地球 葡萄栽 培培训 材料
4.3 铁碳合金的平衡结晶过程及组织
目
录
•
铁碳合金按其碳的质量分数及室温平衡组织 分为三大类，即工业纯铁、钢和铸铁。
• 4.3.1 工业纯铁: (Wc<0．0218％)室温平衡组织
上一页 为铁素体加少量Fe3CⅢ;
下一页 • 4.3.2 共析钢 :室温平衡组织为珠光体 ; • 4.3.3 亚共析钢 :在室温下的组织由先共析铁素
再结晶 • 第3章 合金的相结构与二
元合金相图 • 第4章 铁碳合金 • 第5章 钢的热处理 • 第6章 合金钢 • 第7章 铸铁
• 第8章 有色金属及其合金 • 第9章 非金属材料 • 第10章 纳米材料与功能材料 • 第11章 铸造 • 第12章 金属压力加工 • 第13章 焊接 • 第14章 机械零件的选材及工
机械工程材料ppt课件
13
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。
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。
【材料课件】机械工程材料绪论
完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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2020/10/30
【材料课件】机械工程材料绪论
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【材料课件】机械工程材料绪论
•2、 分类 （按化学成分分类）
• 金属材料 (综合性能好，用量最大、应用范围最广) • 高分子材料 (质轻、 耐腐蚀，常用于化工、机械、航
空航天等)
• 陶瓷材料 （高强、高硬度、耐腐蚀、绝缘，用于
电器、化工、航空航天等等）
• 复合材料 （轻、高的比强度、比刚度，结合两种材
料的性能优点，用于航空航天等领域）
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【材料课件】机械工程材料绪论
•
•二 机械工程材料的常用性能
•材料使用性能
包 括 两 方 面
•材料工艺性能
•力学性能（强度、塑性韧性等） •物理性能（光、热、电、磁等） •化学性能（氧化、腐蚀等） •生物性能（相容性、自恢复性等）
•加工性能（切削、锻造等） •铸造性能（适合铸造与否） •焊接性能（容易焊接与否） •热处理性能（可热处理强化）
【材料课件】机械工程 材料-绪论
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2020/10/30
【材料课件】机械工程材料绪论
绪论
• 机械工程材料的定义、分类和常用的性 能指标；
• 学习本门课程的目的。
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【材料课件】机械工程材料绪论
一 机械工程材料的定义和分类
1 、 定义 机械工程材料主要指用于机械工程、
电器工程、建筑工程、化工工程、航空 航天工程等领域的材料。
再见，see you again
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【材料课件】机械工程材料绪论
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【材料课件】机械工程材料绪论
•2、 分类 （按化学成分分类）
• 金属材料 (综合性能好，用量最大、应用范围最广) • 高分子材料 (质轻、 耐腐蚀，常用于化工、机械、航
空航天等)
• 陶瓷材料 （高强、高硬度、耐腐蚀、绝缘，用于
电器、化工、航空航天等等）
• 复合材料 （轻、高的比强度、比刚度，结合两种材
料的性能优点，用于航空航天等领域）
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【材料课件】机械工程材料绪论
•
•二 机械工程材料的常用性能
•材料使用性能
包 括 两 方 面
•材料工艺性能
•力学性能（强度、塑性韧性等） •物理性能（光、热、电、磁等） •化学性能（氧化、腐蚀等） •生物性能（相容性、自恢复性等）
•加工性能（切削、锻造等） •铸造性能（适合铸造与否） •焊接性能（容易焊接与否） •热处理性能（可热处理强化）
【材料课件】机械工程 材料-绪论
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【材料课件】机械工程材料绪论
绪论
• 机械工程材料的定义、分类和常用的性 能指标；
• 学习本门课程的目的。
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【材料课件】机械工程材料绪论
一 机械工程材料的定义和分类
1 、 定义 机械工程材料主要指用于机械工程、
电器工程、建筑工程、化工工程、航空 航天工程等领域的材料。
机械工程材料概述PPT(共 72张)
第2章 机械工程材料
§2-4 其他工程材料及应用
复习：
工程材料的分类
铸铁
黑色金属 碳钢
金属材料
合金钢
铝合金 有色金属 铜合金
其它有色金属
塑料 高分子材料 橡胶
非金属材料 陶瓷材料 合成纤维
复合材料
新授： §2-4 其他工程材料及应用
一、有色金属及硬质合金
1、有色金属 ——指黑色金属（钢铁）以外的所有 金属及其合金，也称为非铁金属。
HPb59-1：表示平均含铜量为59%、含铅量为1%的特殊黄铜。
常用牌号有HPb63-3、HAl60-1-1、HSn62-1、 HFe59-1-1、ZCuZn38Mn2Pb2、ZCuZn16Si4等，主要 用于船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋桨、 轴承、衬套及阀体等。
2)青铜 ——除黄铜和白铜外的其他铜合金。 牌号：Q 元素符号数字-数字
常用硬铝合金如 飞机翼梁(腹板为
硬铝合金)
LY11 (2A11)、 LY12
(2A12)等，用于制造
冲压件、模锻件和铆
接件，如螺旋桨、梁、
铆钉等。
③ 超硬铝合金
——属Al-Zn-Mg-Cu系 合金，并含有少量Cr和Mn。
热态塑性好，但耐蚀性差。
常用合金有 LC4 (7A04 )、LC9 (7A09 ) 飞 等，主要用于工作温度 机
形成的，分别称锌白铜、锰白铜、铝白铜等。
其耐蚀性、强度和塑性高，成本低。
常用牌号如BMn40-1.5(康铜)、BMn43-0.5(考铜)。
用于制造精密机械、仪表零件及
医疗器械等。
康铜热偶
白铜型材
（2）铝及铝合金
①纯铝 纯铝具有银白色金属光泽，密度小，熔点低,
§2-4 其他工程材料及应用
复习：
工程材料的分类
铸铁
黑色金属 碳钢
金属材料
合金钢
铝合金 有色金属 铜合金
其它有色金属
塑料 高分子材料 橡胶
非金属材料 陶瓷材料 合成纤维
复合材料
新授： §2-4 其他工程材料及应用
一、有色金属及硬质合金
1、有色金属 ——指黑色金属（钢铁）以外的所有 金属及其合金，也称为非铁金属。
HPb59-1：表示平均含铜量为59%、含铅量为1%的特殊黄铜。
常用牌号有HPb63-3、HAl60-1-1、HSn62-1、 HFe59-1-1、ZCuZn38Mn2Pb2、ZCuZn16Si4等，主要 用于船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋桨、 轴承、衬套及阀体等。
2)青铜 ——除黄铜和白铜外的其他铜合金。 牌号：Q 元素符号数字-数字
常用硬铝合金如 飞机翼梁(腹板为
硬铝合金)
LY11 (2A11)、 LY12
(2A12)等，用于制造
冲压件、模锻件和铆
接件，如螺旋桨、梁、
铆钉等。
③ 超硬铝合金
——属Al-Zn-Mg-Cu系 合金，并含有少量Cr和Mn。
热态塑性好，但耐蚀性差。
常用合金有 LC4 (7A04 )、LC9 (7A09 ) 飞 等，主要用于工作温度 机
形成的，分别称锌白铜、锰白铜、铝白铜等。
其耐蚀性、强度和塑性高，成本低。
常用牌号如BMn40-1.5(康铜)、BMn43-0.5(考铜)。
用于制造精密机械、仪表零件及
医疗器械等。
康铜热偶
白铜型材
（2）铝及铝合金
①纯铝 纯铝具有银白色金属光泽，密度小，熔点低,
《机械工程材料》说课稿PPT29页
机械工程材料》说课稿21、没有人陪你走一辈子，所以你要适应孤独，没有人会帮你一辈子，所以你要奋斗一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该是坚强。 23、要改变命运，首先改变自己。 24、勇气很有理由被当作人类德性之首，因为这种德性保证了所有其余的德性。--温斯顿．丘吉尔。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的，它只是让人们的脚放上一段时间，以便让别一只脚能够再往上登。《机械工程材料》说课稿XX学院说课比赛 《机械工程材料》 一选自机电一体化专业 主讲人:XXX ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ ■■■■■■■■量■■■ 说课提纲 、课程设置 二、教学内容 三、学情分析与教学设计 四、教学组织与实施
Abstract: Creativity needs talents. With the further teaching reform continually, education for all-around development that emphasizes on the cultivation of a creative mind and practice ability has become the consensus of current education reform. Teachers in the future education not only make students the main role but act as helpers and instructors. To realize the combination of physics teaching and innovation education, teachers ought to strengthen innovation consciousness and update teac
Abstract: Creativity needs talents. With the further teaching reform continually, education for all-around development that emphasizes on the cultivation of a creative mind and practice ability has become the consensus of current education reform. Teachers in the future education not only make students the main role but act as helpers and instructors. To realize the combination of physics teaching and innovation education, teachers ought to strengthen innovation consciousness and update teac
机械工程材料-绪论
落后了。
前
苏
因此在其后的十年里，在十多所大学中陆续建 联
第
立了材料科学研究中心，并把约2/3大学的冶 一
颗
金系或矿冶系改建成了冶金材料科学系或星
其涉及的材料由金属扩展到了陶瓷和高分子聚 及
其
合物材料。
运
载
可见，高技术需要先进材料的支持。
火
箭
中华民族在人类历史上为材料的发展和应用作出 过重大贡献。
攀钢夜景
鞍钢
原子弹、氢 弹的爆炸， 卫星、飞船 的上天等都 说明了我国 在材料的开 发、研究及 应用等方面 有了飞跃的 发展。
中
造 卫 星
国 第 一 颗
人
中 国 第 一 颗 原 子 弹 爆 炸
长 征 火 箭 大 家 族
中 国 第 一 颗 氢 弹 爆 炸
“ “
中国的航天事业-“神舟”号飞船
“神舟”一号 发射成功 神 舟 ” 一 号 飞 船
航空发动机
三、工程材料的应用和发展
随着经济的飞速发展和科学技术的进步，对材料的要 求越来越苛刻，结构材料向高比强、高刚度、高韧性、 耐高温、耐腐蚀、抗辐照和多功能的方向发展。
国产东风4D-0088内燃机车
美国F-117隐身飞机
新材料在不断地涌现。
机械工业是材料应用的重要领域。
随着机械工业的发展，对产品的要求越来越高。 在产品设计与制造过程中，会遇到越来越多的材料
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。
石器时代
象形尊(西周)
青铜器时代
铁器时代
铁器
石器
材料的发展水平和利用程度已成为人类文明进步 的标志。
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为基础， 研究所有固体材料的成分、组织和性能之 间关系的的一门科学。
现代社会对材料的要求：具有高性能或具有特殊 性能的金属、非金属及复合材料。
一、材料科学与社会发展
信息社会的材料产业结构及材料发展趋势： 从工业社会向信息社会过渡中
产业结构从劳动密集型、资金密集型向技术密集 型和知识密集型发展
劳动对象的结构中金属材料比重下降、而无机非 金属材料、有机合成材料的比重越来越大。
绪
论
➢ 材料科学与社会发展 ➢ 工程材料及其类别 ➢ 机械工程材料 ➢ 本课程的目的 ➢ 本课程的主要内容
一、材料科学与社会发展
1. 材料与人类生活 2. 人类社会依据制造生产工具的材料来进行历史划分
旧石器时代 新石器时代 青铜器时代 铁器时代
一、材料科学与社会发展
旧石器时代（250万年前） 人类在地球上出现之后，最早使用的工具是石头。
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
学习失效的目的
机械设计者→→为了防止零件失效 ↓ ↓
设计正确 选材恰当 工艺合理
工作条件-对材料的性能要求→→正确选材→→制定 工艺路线→→确定失效的抗力指标
1. 机械零件的失效形式； 2. 金属材料的基本知识、热处理基本原理、常用金
属材料的性能特点及应用； 3. 非金属材料（高分子材料、陶瓷材料、复合材料
）和功能材料的基本知识和性能特点及引用； 4. 材料改性新技术； 5. 机械零（构）件设计、选材的基本方法及工程材
料在典型机械上的应用。
主要参考文献
天然高分子材料 棉、麻、丝绸材料
功能材料 磁铁—指南针
一、材料科学与社会发展
2. 材料科学发展与现代文明的联系 18世纪世界工业迅速发展，对材料提出了更高
要求。 1863年光学显微镜，1912年X射线衍射技术和
1932年电子显微镜等仪器出现 金属学日趋完善，大大推动了金属材料的发展
一、材料科学与社会发展
二、工程材料及其类别
2. 工程材料的类别：
工程材料是以用于工程结构和机器零件及元器件的材料为研究对象。 主要包括：机械、船舶、化工、建筑、车辆、仪表、航空航天等工程 领域中用于制造工程构件和机械零件的材料。
二、工程材料及其类别
2. 工程材料的类别：
二、工程材料及其类别
2. 工程材料的性能：
使用性能：材料在使用条件下具有的性能 （力学性能、物理性能、化学性能及生物功能） 工艺性能：材料在加工过程中下具有的性能 （且削加工性能、铸造性能、压力加工性能、焊接
四、课程的目的
随着机械工业的发展，对于产品要求越来越高，无 论是制造机床还是建造轮船、石油化工设备、都要 求产品技术先进，质量高、寿命长、造价低。因此 在产品设计和制造过程中，会遇到越来越多的材料 和材料加工方面的问题。这就要求机械工程技术人 员掌握必要的材料科学和材料工程知识，具备准确 的选择材料和加工方法，合理安排加工工艺路线。
性能和热处理性能等）
三、机械工程材料
1. 机械工程材料含义：
机械工程材料顾名思义就机械工程中应用的材料问题，应该是 跨越机械和材料两个学科，以机械工业的需求出发，推动材料 科学技术的发展，同时材料科学的新进展又推动了机械工程技 术的革新和发展。
三、机械工程材料
2. 材料技术对机械工程发展的促进：
四、课程的目的
课程的目的：
获得有关工程结构和机器零件常用的金属材料，非金属材料 的基本理论知识和性能特点，并初步具备根据零件工作条件 和失效方式，合理选材与使用材料，正确制定零件的冷、热 加工工艺路线的能力。
了解材料的性能与设计的关系 了解各种材料的基本特性和应用范围
四、课程的目的
五、课程的主要内容
一、材料科学与社会发展
铁器时代（1400年前，春秋战国） 生产工具由青铜器过渡到铁器，其重大发展对社会 进步起了巨大的推动作用。 汉代“先炼铁后炼钢”技术居世界领先地位。
铁器物品
铁制车轮
一、材料科学与社会发展
陶瓷的发展 新石器（制陶）—东汉（制磁）—唐（釉）—唐（顶峰）
其他材料 与陶瓷材料和金属材料发展的同时
2. 材料科学发展与现代文明的联系
现代社会文明的三大支柱：能源、信息和材 料
信息时代是建立在材料的基础上
信息时代
硅半导体→晶体管→集成电路→计算机 磁性材料→信息贮存 激光材料+光导纤维→信息传输→信息网络 能源技术以材料为支撑 再生能源、核能、燃料电池等
一、材料科学与社会发展
3. 现代材料学 现代材料学是以金属学、高分子材料、陶瓷材料
四、课程的目的
机械制造与材料：结构—性能—加工工艺
内部结构与性能：材料的性能来源于该材料的内部结构， 这是对工程师和学者最具有重要价值的一个原则。 加工工艺与性能：材料必须进行加工，以满足工程师对所 设计产品的要求，目的是要了解结构变化的本质，以便于制 定适当的工艺流程。 使用行为：在材料的选用中，不仅要考虑初始要求，而且 要考虑使那些材料内部结构发生变化，从而导致材料性能发 生变化的使用条件。
一、材料科学与社会发展
旧石器时代（250万年前） 石头——石器
一、材料科学与社会发展
新石器时代（1万年前） 原始社会末期，开始用火烧制陶器，发展成陶瓷。
精美石器
陶器—人类第一种合成材料
一、材料科学与社会发展
青铜器时代（4000年前） 奴隶社会，青铜冶炼技术得到很大发展。 我国青铜冶炼始于夏代，商周时代，达到较高水平 青铜（铜锡合金） 人类发明的第一种合金
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
失效的基本概念
1. 零件（构件）的功能：
（1）在一定的载荷、介质、温度作用下保持一定几何形状和尺寸； （2）实现规定的机械运动； （3）传递力和能量。
2. 失效的定义和形式：
定义：零件失去设计所要求的效能即为失效。
应用前、应用中、突发
一、材料科学与社会发展
新材料新技术的应用的程度决定一个国家和地区的 经济发展水平。
硅片的发展及现状 集成度越来越高 直径越来越大 国外：16英寸以上 中国：6-8英寸为主 流
二、工程材料及其类别
1. 工程材料的含义： 工程材料是以用于工程结构和机器零件及元器件的 材料为研究对象。主要包括：机械、船舶、化工、 建筑、车辆、仪表、航空航天等工程领域中用于制 造工程构件和机械零件的材料。
现代社会对材料的要求：具有高性能或具有特殊 性能的金属、非金属及复合材料。
一、材料科学与社会发展
信息社会的材料产业结构及材料发展趋势： 从工业社会向信息社会过渡中
产业结构从劳动密集型、资金密集型向技术密集 型和知识密集型发展
劳动对象的结构中金属材料比重下降、而无机非 金属材料、有机合成材料的比重越来越大。
绪
论
➢ 材料科学与社会发展 ➢ 工程材料及其类别 ➢ 机械工程材料 ➢ 本课程的目的 ➢ 本课程的主要内容
一、材料科学与社会发展
1. 材料与人类生活 2. 人类社会依据制造生产工具的材料来进行历史划分
旧石器时代 新石器时代 青铜器时代 铁器时代
一、材料科学与社会发展
旧石器时代（250万年前） 人类在地球上出现之后，最早使用的工具是石头。
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
学习失效的目的
机械设计者→→为了防止零件失效 ↓ ↓
设计正确 选材恰当 工艺合理
工作条件-对材料的性能要求→→正确选材→→制定 工艺路线→→确定失效的抗力指标
1. 机械零件的失效形式； 2. 金属材料的基本知识、热处理基本原理、常用金
属材料的性能特点及应用； 3. 非金属材料（高分子材料、陶瓷材料、复合材料
）和功能材料的基本知识和性能特点及引用； 4. 材料改性新技术； 5. 机械零（构）件设计、选材的基本方法及工程材
料在典型机械上的应用。
主要参考文献
天然高分子材料 棉、麻、丝绸材料
功能材料 磁铁—指南针
一、材料科学与社会发展
2. 材料科学发展与现代文明的联系 18世纪世界工业迅速发展，对材料提出了更高
要求。 1863年光学显微镜，1912年X射线衍射技术和
1932年电子显微镜等仪器出现 金属学日趋完善，大大推动了金属材料的发展
一、材料科学与社会发展
二、工程材料及其类别
2. 工程材料的类别：
工程材料是以用于工程结构和机器零件及元器件的材料为研究对象。 主要包括：机械、船舶、化工、建筑、车辆、仪表、航空航天等工程 领域中用于制造工程构件和机械零件的材料。
二、工程材料及其类别
2. 工程材料的类别：
二、工程材料及其类别
2. 工程材料的性能：
使用性能：材料在使用条件下具有的性能 （力学性能、物理性能、化学性能及生物功能） 工艺性能：材料在加工过程中下具有的性能 （且削加工性能、铸造性能、压力加工性能、焊接
四、课程的目的
随着机械工业的发展，对于产品要求越来越高，无 论是制造机床还是建造轮船、石油化工设备、都要 求产品技术先进，质量高、寿命长、造价低。因此 在产品设计和制造过程中，会遇到越来越多的材料 和材料加工方面的问题。这就要求机械工程技术人 员掌握必要的材料科学和材料工程知识，具备准确 的选择材料和加工方法，合理安排加工工艺路线。
性能和热处理性能等）
三、机械工程材料
1. 机械工程材料含义：
机械工程材料顾名思义就机械工程中应用的材料问题，应该是 跨越机械和材料两个学科，以机械工业的需求出发，推动材料 科学技术的发展，同时材料科学的新进展又推动了机械工程技 术的革新和发展。
三、机械工程材料
2. 材料技术对机械工程发展的促进：
四、课程的目的
课程的目的：
获得有关工程结构和机器零件常用的金属材料，非金属材料 的基本理论知识和性能特点，并初步具备根据零件工作条件 和失效方式，合理选材与使用材料，正确制定零件的冷、热 加工工艺路线的能力。
了解材料的性能与设计的关系 了解各种材料的基本特性和应用范围
四、课程的目的
五、课程的主要内容
一、材料科学与社会发展
铁器时代（1400年前，春秋战国） 生产工具由青铜器过渡到铁器，其重大发展对社会 进步起了巨大的推动作用。 汉代“先炼铁后炼钢”技术居世界领先地位。
铁器物品
铁制车轮
一、材料科学与社会发展
陶瓷的发展 新石器（制陶）—东汉（制磁）—唐（釉）—唐（顶峰）
其他材料 与陶瓷材料和金属材料发展的同时
2. 材料科学发展与现代文明的联系
现代社会文明的三大支柱：能源、信息和材 料
信息时代是建立在材料的基础上
信息时代
硅半导体→晶体管→集成电路→计算机 磁性材料→信息贮存 激光材料+光导纤维→信息传输→信息网络 能源技术以材料为支撑 再生能源、核能、燃料电池等
一、材料科学与社会发展
3. 现代材料学 现代材料学是以金属学、高分子材料、陶瓷材料
四、课程的目的
机械制造与材料：结构—性能—加工工艺
内部结构与性能：材料的性能来源于该材料的内部结构， 这是对工程师和学者最具有重要价值的一个原则。 加工工艺与性能：材料必须进行加工，以满足工程师对所 设计产品的要求，目的是要了解结构变化的本质，以便于制 定适当的工艺流程。 使用行为：在材料的选用中，不仅要考虑初始要求，而且 要考虑使那些材料内部结构发生变化，从而导致材料性能发 生变化的使用条件。
一、材料科学与社会发展
旧石器时代（250万年前） 石头——石器
一、材料科学与社会发展
新石器时代（1万年前） 原始社会末期，开始用火烧制陶器，发展成陶瓷。
精美石器
陶器—人类第一种合成材料
一、材料科学与社会发展
青铜器时代（4000年前） 奴隶社会，青铜冶炼技术得到很大发展。 我国青铜冶炼始于夏代，商周时代，达到较高水平 青铜（铜锡合金） 人类发明的第一种合金
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
失效的基本概念
1. 零件（构件）的功能：
（1）在一定的载荷、介质、温度作用下保持一定几何形状和尺寸； （2）实现规定的机械运动； （3）传递力和能量。
2. 失效的定义和形式：
定义：零件失去设计所要求的效能即为失效。
应用前、应用中、突发
一、材料科学与社会发展
新材料新技术的应用的程度决定一个国家和地区的 经济发展水平。
硅片的发展及现状 集成度越来越高 直径越来越大 国外：16英寸以上 中国：6-8英寸为主 流
二、工程材料及其类别
1. 工程材料的含义： 工程材料是以用于工程结构和机器零件及元器件的 材料为研究对象。主要包括：机械、船舶、化工、 建筑、车辆、仪表、航空航天等工程领域中用于制 造工程构件和机械零件的材料。