第四章第一节材料

二、材料的性能 物理性能 化学性能 与设计工作关系十分密切 加工性能
化学性能：抗氧化性、耐腐蚀性
下面学习材料的几种基本物理性能：
1、强度： 指材料承受 外力 而不被 破坏 （不可 恢复的变形也属于破坏）的能力。
基本受力形式有：（1）压力；（2）拉力； （3）弯曲力；（4）剪切力；（5）扭转力
（1）抗压强度：材料承受压力的能力
• 热固性塑料的物态变化不可循环，原料加热后变为液体， 可倒人模具成型，冷却后凝固成一定的形状，而不能回复 到原来的状态。此类塑料可做机械零件、座椅、工具手柄 、电器壳体等。
• 两类塑料都可方便地制成各种形状（图4-13）。
四、设计时如何选择材料
• ⑴ 材料的固有特性应满足设计产品的使用功能、使用寿命等要 求。
⒉ 软硬适中的木材
• ⑵ 槠木，又叫株木。木质与樟木相近，但 韧性不及樟木，也是常见的家具用材。
⒉ 软硬适中的木材
• ⑶ 梓木。木纹顺直，纹理均匀，木Baidu Nhomakorabea变形极小， 是上等的中硬度木材，在要求较精致的木制品中 常被采用。
沉香木
小叶紫檀
阴沉木
本地木材
⒊ 人造板材
• ⑴ 胶合板，又叫夹板。它是将一根根大圆木旋切成薄板 ，然后将数块薄板叠在一起胶合，再经高温高压制成。三 层叠起来胶合的叫三夹板，五层叠起来胶合的叫五夹板， 以此类推。
破碎呢？
4、硬度： 指材料抵抗刮削、切割或磨损的能力。
用刀子削木棍和 铁丝哪个容易被
刮削？
粉笔在黑板上 写出字来，这
说明什么？
俗话说的‘鸡蛋碰石头’， 用来比喻双方力量悬殊不堪一 击。这是利用鸡蛋和石头的硬 度来做形象比喻。鸡蛋硬度和 石头硬度相差太远，一相碰鸡 蛋必碎无凝。
5、延展性：
指材料接受折、锻、压等外力，被改 变形状或被延伸，而材料没有遭受破
小结
一.材料的分类：
天然材料 合成材料 混合材料
二.材料的几种基本物理性能：
1、强度： 2、弹性： 3、韧性： 4、硬度： 5、延展性：
其它：
几种常用材料简介 ——木材
• 1.质地较软的木材——杉木、松木 • 2.软硬适中的木材——樟木、株木、梓木 • 3.人造板材——胶合板、其他人造板（纤维
板、刨花板）、饰面板。
• ⑸ 在满足设计要求的基础上，优先选择资源丰富、价格低廉、 有利于环保的材料。
• ⑹ 注意市场调研，了解消费者对选材的期望，并在合理的前提 下尽量满足消费者的需求。同时注意发挥新材料的优势为设计服 务。
• ⑺ 注重人类社会可持续发展原则，设计选材时应研究产品的整 个生命周期对自然环境的影响，要尽量减少对环境的污染和破坏 ，减少对资源的浪费，充分考虑材料的回收、再生和重复和用， 以利节约资源和保护环境。
一、材料的分类 常见的材料可分为三类：
天然材料 合成材料 混合材料
1、天然材料： （例如:木材、竹子、黏土、石材）
木材
石材
黏土
2、合成材料 （例如:塑料、玻璃、钢铁、人造皮革）
塑料碗
玻璃酒杯
钢材
3、混合材料
（例如:胶合板、纸、混凝土）
胶合板
亚麻混纺布料
校园的以下物品是什么材料制成的？
材料的性能分为
• ⑵ 材料的工艺性应方便设计产品实现制造结构并有利于优化生 产加工工艺过程。
• ⑶ 材料的质感应与设计产品的造型特点、民族和地域特征、文 化艺术品味等设计风格相协调．以实现较好的外观效果。
• ⑷ 有安全性等特殊要求的产品或零部件的选材要按照有关标准 选用。例如医院的某些电疗设备中与病人接触的部位，其表面应 选择绝缘且抗静电的材料。
【试一试】请按要求把生活中的物品填在对应的图表内。
材料性能 需要较高的抗压强度
物品名称
汽车底盘、房屋立柱、桥墩、 铁轨、虎钳 自行车轴承中的滚珠
需要较高的抗拉强度 自行车车条 梁 吊车钢丝绳
需要较高的抗弯强度
需要较高的抗剪强度 需要较好的弹性 需要较好的韧性 需要较好的硬度
电线电缆、安全带、皮革皮带 防盗锁 蹦蹦床 橡皮筋 篮球 皮球 头盔 切割工具
坏的能力。
金属的延展性良好，其中金、铂、 铜、银、钨、铝都富于延展性。非 金属材料延展性就不太好。 当用小刀刻划具有延展性的矿物时， 矿物表面被刻之处立即留下光亮的 沟痕，而不出现粉末或碎粒，据此 可区别于延展性良好与否。
6、其它： 导电性、传热性等
导电性 例如：铜容易导电，橡胶绝缘。
传热性
例如：握住铁丝的一端，用火烧另一端，很快就感觉到烫手； 但同样作法，握木棍却不感到烫手。
• （2 ）其他人造板。常用的有纤维板、刨花板等。这类板 材是将树枝或零头碎料等木质原料经过削片、蒸煮、干燥 、筛选、拌胶等一系列处理，再经高温高压而制成的。
• ⑶ 饰面板。它是在人造板的一个表面（或两面）再进行 某种涂复处理而制成的。经过处理的表面色泽光亮，耐磨 耐高温，且具有美丽的纹理和色彩，可产生很好的装饰效 果。用饰面板做成的制品表面不需要涂漆。
⒈ 质地较软的木材
• ⑴ 杉木，又叫沙木。木质轻而软，木纹顺直，较 疏，容易加工。在杉木板上钉钉子，木板不易开 裂。杉木还具有变形很小的特点。杉木的这些性 能使它成为良好的木工用材，被广泛应用于建筑 和家俱制作中，例如做房屋的门窗、屋架、桌椅 的面板等，都很合适。但这类较软的人材其强度 也就差一些，故不宜用于做经常受磨擦和强度要 求较高的构件〔如家俱的脚〕。另外，杉木的木 节硬而脆，选料时应尽量避开大的木节。
• 黑色金属主要有铸铁、低碳钢、中碳钢、高碳钢、工具钢 、高速钢、不锈钢等；有色金属主要有铝、铜、铅、锌等 。各种金属材料的性能、用途，详见《机械设计手册》或 其他材料手册。
• 金属材料的品种牌号很多，可以通过添加不同成分冶炼成 各种具有特殊性能的合金，还可以通过热处理的方法使一 些金属的性能按照人们希望的目标改善，使得金属材料群 体具有性能广泛而优良的特点。因而，它在机械制造、航 空航天、水陆交通、国防、建筑、家电及其他口用品等各 行业、各领域都得到广泛的应用。
（2）抗拉强度： 材料承受拉力的能力
（3）抗弯强度：（也叫刚性） 材料对致弯外力的承受能力
（4）抗剪强度：材料承受剪切力的能力
对材料强度的探究
探究
如何整合各种材料的强度，你能举例说明吗？
例：梁的制作是很典型的例子。木材和钢材，都能够抵 抗压力和拉力，适合做梁。混凝土和石材都有较好的抗 压强度，但其抗拉强度就较差。因此，要在混凝土梁上 加上钢筋来改善其抗拉强度，以免产生裂变。
• 各种金属材料在出厂时大都会做成不同的型材，即其断面 呈各种固定的标准形状，以方便各种不同的用途。例如圆 形、管形、方形、直角形、工字形、槽形、板形、丁字形 等（图4-12）。
㈢ 塑料
• 塑料是现代广泛使用的人造材料，是一种石油化工产品。 有热塑性塑料和热固性塑料两大类。
• 热塑性塑料的物态变化是可循环的。加热时．固态塑料会 软化、熔解而变为液态；冷却时，又会回复到原来的形态 和硬度。此类塑料不宜制作承受高温的物品，仅可做一般 日用品和建筑用品，如瓶类包装材料、水管等。
⒈ 质地较软的木材
• ⑵ 松木。有许多品种，其中有的性能很好 ，像杉木一样易加工，变形小。如红松、 白松等，是很好的软质木材，被广泛用于 建筑、家俱、乐器制造等行业。
白松实木床
⒉ 软硬适中的木材
• ⑴ 樟木。木质比杉木硬一些，强度也比杉木好。
其木纹变化多样，比较美观。樟木的纹理结构较 细密，韧性好，也容易加工，而且它有一股樟脑 香气，能防虫蛀，是制作家俱的上等木材之一。 用樟木做家俱的每个构件都合适，缺点是易变形 。
指材料受外力作用时改变了形状，当外 2、弹性： 力消失后又能恢复原来形状的能力。
a、典型例子如橡皮筋、 弹簧。很多材料如塑料、 金属、木材等都具有一 定的弹性； b、改变材料形状结构也 可获得较好的弹性。
3、韧性： 指材料抗冲击震动的能力。
不锈 钢碗
陶瓷 碗
用铁锤敲打不 锈钢碗和陶瓷 碗，那个容易
【目标引领】
1、知道按照材料的来源不同可将其分为天然材料、合 成材料和混合材料三种类型。
2、理解材料性能的含义，对常用的材料性能指标（如 强度、弹性、韧性、硬度等）有所了解并能定性地进 行简单分析。
3、通过小组讨论协作探究，学会怎样综合运用材料的 各种性能。
以下产品使用什么材料制成的？
第一节 材料
• 人造板材面积大，无拼缝，厚薄均匀，表面光洁平整，加 工和使用都很方便，美观实用，因此被广泛应用于家具制 造、房屋装修、车船制造等各个行业。在现代的各种木制 品中，凡需要用板材的地方，几乎都可以见到人造板.
耐火纤 维板
饰面板
胶合板 刨花板
㈡ 金属材料
• 金属材料可分为黑色金属（含铁金属）和有色金属（不含 铁金属）两大类。