工程材料的基本知识
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4、铁碳合金的分类
23
5、典型铁碳合金的结晶过程分析 1）共析钢的结晶过程
1点温度以上，合金处于液态； 缓冷到1点温度时，开始从液相结晶出奥氏体，温度继 续下降，奥氏体量逐渐增加； 直至2点温度结晶终止，液相全部结晶为奥氏体； 2点至3点间为单一奥氏体的冷却； 当温度降到S点时，奥氏体在恒温下发生共析转变，转 变为珠光体； S点以下，珠光体冷却至室温。
• 硬度的测试方法很多，生产中常用的硬度测试方法（压入
硬度法）有布氏硬度测试法和洛氏硬度试验方法两种。
• （一）布氏硬度试验法
• 布氏硬度试验法是用一直径为D的淬火钢球或硬质合金球
作为压头，在载荷P的作用下压入被测试金属表面，保持一定
时间后卸载，测量金属表面形成的压痕直径d，以压痕的单位
面积所承受的平均压力作为被测金属的布氏硬度值。
8）P点 碳在α-Fe中的最大溶解度,温度727℃，Wc=0.0218%
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2、特性线 1）ACD线 液相线，由各成分合金开始结晶温度点所组成的线，铁碳 合金在此线以上处于液相。 2）AECF线 固相线，由各成分合金结晶结束温度点所组成的线。在此 线以下，合金完成结晶，全部变为固体状态。 3）ECF水平线 共晶线，Wc＞2.11%的铁碳合金，缓冷至该线（1148℃） 时，均发生共晶转变，生成莱氏体。
• 布氏硬度指标有HBS和HBW，前者所用压头为淬火钢球，
适用于布氏硬度值低于450的金属材料，如退火钢、正火钢、 调质钢及铸铁、有色金属等；后者压头为硬质合金，适用于布 氏硬度值为450~650的金属材料，如淬火钢等。
• 布氏硬度测试法，因压痕较大，故不宜测试成品件或薄片
金属的硬度。
6
• （二）洛氏硬度试验法 • 洛氏硬度试验法是用一锥顶角为120°的金刚石圆锥体或
以上各特性线的含义，均是指合金缓慢冷却 过程中的相变。若是加热过程，则相反。
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3、相区 1）单相区 有F、A、L和Fe3C四个单相区 2）两相区 五个两相区：L＋A两相区、L+Fe3C两相区、A+Fe3C 两相区、A＋F两相区、F+Fe3C两相区 3）三相区 ECF共晶线是液相、奥氏体、渗碳体的三相共存线 （L、A、Fe3C） PSK共析线是奥氏体、铁素体、渗碳体的三相共存 线（A、F、Fe3C）
同的特性；
•
如：常温状态下和高、低温状态下金属材料的力学性
能就不一样；
•
静载荷和动载荷作用下金属材料的力学性能也不一样；
• 常见的金属材料的力学性能有：强度、塑性、硬度、韧性、
疲劳强度等；
3
1、强度和塑性
• （1）强度
•
强度是指金属材料在外（静）载荷作用下抵抗塑性变形
和断裂的能力。
•
强度指标一般用单位面积所承受的载荷（即力）表示，
塑性：随Wc的增加而迅速降低。
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7）GP线 0＜Wc＜0.0218%的铁碳合金，缓冷时，由奥氏体中析出 铁素体的终了线。
8）PQ线 碳在铁素体中的溶解度曲线。在727℃时，Wc=0.0218%， 溶碳量最大，在600℃时，Wc=0.0057%。
在727℃缓冷时，铁素体随着温度降低，溶碳量减少， 铁素体中多余的碳将以渗碳体（三次渗碳体Fe3CⅢ）的形 式析出。一般情况下，忽略Fe3CⅢ的存在。
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1、主要特性点 1）A点 纯铁的熔点，温度1538℃,Wc=0 2）G点 纯铁的同素异构转变点，冷却到912℃时,发生γF→α-Fe 3）Q点 600℃时,碳在α-Fe中的溶解度,Wc=0.0057% 4）D点 渗碳体熔点,温度1227℃,Wc=6.69%
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5）C点 共晶点，温度1148℃，Wc=4.3% 成分为C的液相，冷却到此温度时，发生共晶反 应：Lc→Ld（AE+Fe3C） 6）E点 碳在γ-Fe中的最大溶解度,温度1148℃，Wc=2.11% 7）S点 共析点，温度727℃，Wc=0.77% 成分为S点的奥氏体，冷却到此温度时，发生共析反 应：As→P（Fp+Fe3C）
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2）亚共析钢的结晶过程
亚共析钢在3点以前的结晶过程与共析钢类似； 当缓冷到3点时，从均匀的奥氏体中开始析出铁素体； 温度继续下降，铁素体量逐渐增加，奥氏体量逐渐减 少，尚未转变的奥氏体的碳含量沿GS线逐渐增加； 当缓冷到4点(727℃)时，剩余的奥氏体的Wc=0.77%， 发生共析转变而形成珠光体； 共析转变结束后，合金组织由铁素体加珠光体组成， 冷却到4点以下，组织不再产生改变。 所有亚共析钢的室温平衡组织均为铁素体+珠光体，随
构设计中避免应力集中点、降低表面粗糙度、表面强化处理；
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• （2）蠕变强度和持久强度
• 在长期高温载荷条件下，金属材料对塑性变形的抵抗能力称为
蠕变强度；对断裂的抵抗能力称为持久强度；
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1.1.2 铁碳合金状态图
• 详见:铁碳合金状态图分析
12
铁碳合金状态图
13
2.2.1 铁碳合金的基本组织
14
3、渗碳体（Fe3C） 渗碳体是铁与碳形成的金属化合物，碳含量是6.69％，
具有复杂的晶体结构。其硬度很高，塑性和韧性很差，脆性 很大。 4、珠光体（P）
珠光体是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。是奥氏 体冷却时，在727℃恒温下发生共析转变的产物。显微组织 是铁素体与渗碳体片层状交替排列。性能介于铁素体和渗碳 体之间，强度较高，硬度适中，有一定的塑性。 5、莱氏体（Ld或Ld'）
交变载荷：大小和方向作周期性变化的载荷；
• 虽然零件所承受的交变应力数值小于材料的屈服强度，但
在长时间运转后，在无显著的外观变形的情况下，也会发生突 然断裂，这种现象称为疲劳断裂；
• 疲劳强度：金属材料经受无数次交变载荷作用而不引起断
裂的最大应力值；
• 提高金属材料疲劳强度的方法：改善材料的内部组织、结
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6、铁碳合金的成分、组织与性能的关系 1）含碳量与铁碳合金平衡组织间的关系
铁碳合金的室温组织都是由铁素体和滲碳体两相组成。 随着含碳量的增加，铁素体量逐渐减少，滲碳体量逐渐 增多，且它的形状和分布也有所不同，从而形成不同的 组织。
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2）含碳量与力学性能间的关系
强度：当Wc<0.9％时，随 着Wc增加，不断提高；当 Wc>0.9％时，由于渗碳体 在晶界呈网状分布，使钢 的强度下降。 硬度：随Wc的增加而提高。
载荷的零件。
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• 冲击韧性值越大，则其韧性越好，塑性也越好；反之
冲击韧性值越小，则其脆性越大 ；
• 注意： • 1、材料的冲击韧性值受试验环境温度的影响大；随
温度的降低而减小；存在韧脆转变温度；
• 2、材料的冲击韧性值还受试样形状、表面粗糙度和
内部组织的影响；
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4、疲劳强度和蠕变强度
• （1）疲劳强度
直径为1.558mm（1/16英寸）的淬火钢球为压头，以一不定 的载荷压入被测试金属材料表面，根据压痕深度可直接在洛氏 硬度计的指示盘上读出硬度值。常用的洛氏硬度指标有HRA、 HRB和HRC三种。
• 采用120金刚石圆锥体为压头，施加压为600N时，用
HRA表示。其测量范围为60～85，适于测量合金、表面硬化钢 及较薄零件。
1、铁素体（F或α） 铁素体是碳溶于α-Fe中所形成的间隙固溶体，体心立
方晶格。碳在α-Fe中的溶解度很小，727℃时0.0218%；室 温时为0.0008%,几乎为零。其强度和硬度很低，塑性、韧 性好。显微组织是明亮的多边形晶粒。 2、奥氏体（A或γ）
奥氏体是碳溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体，面心立方晶 格。碳在γ-Fe中的溶碳量较高，1148℃时2.11%；727℃时为 0.77%。其强度和硬度比铁素体高，塑性、韧性也好。其晶 粒呈多边形，晶界较铁素体平直。
莱氏体是由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。是在1148℃ 恒温下发生共晶转变的产物，平均碳含量4.3%。
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2.2.2 铁碳合金状态图分析
目前应用的铁碳 合金状态图是含碳 量为0～6.69%的铁 碳合金部分（即Fe －Fe3C部分），因 为含碳量大于6.69％ 的铁碳合金在工业 上无使用价值。右 图为简化后的Fe－ Fe3C状态图。
耗的冲击AK，然后用试样缺口处单位截面积F上所消耗的冲击
功ak表示冲击韧性。
•
ak值越大，则材料的韧性就越好。ak值低的材料叫做脆性
材料，ak值高的材料叫韧性材料。很多零件，如齿轮、连杆等，
工作时受到很大的冲击载荷，因此要用ak值高的材料制造。铸
铁的ak值很低，灰口铸铁ak值近于零，不能用来制造承受冲击
面，故适于成品检验。
• 硬度是材料的重要力学性能指标。一般材料的硬度越高，
其耐磨性越好。材料的强度越高，塑性变形抗力越大，硬度值 也越高。
7
• 3、 冲击韧性
•
金属材料抵抗冲击载荷的能力称为冲击韧性，用ak表示，
单位为J/cm2。
• 冲击韧性常用一次摆锤冲击弯曲试验测定，即把被测材
料做成标准冲击试样，用摆锤一次冲断，测出冲断试样所消
• 1、使用性能：力学性能、物理性能、化学性能； • 2、工艺性能：铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加
工性能、热处理性能；
2
1.1 金属材料
• 1.1.1 金属材料的力学性能
• 金属材料的力学性能也称机械性能，指金属材料在外载荷
作用下，其抵抗变形和破坏的能力；
• 注意：材料在不同的外部条件和载荷作用下，会呈现出不
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4）ES线 碳在奥氏体中的溶解度曲线，通常称为Acm线。碳在奥氏 体中最大溶解度是E点（wC＝2.11％），随着温度的降低， 碳在奥氏体中的溶解度减小，将由奥氏体中析出二次渗碳 体Fe3CⅡ。 5）GS线 奥氏体冷却时开始向铁素体转变的温度线，通常称为A3线。
6）PSK水平线 共析线，通常称为A1线。奥氏体冷却到共析线温度（727℃） 时，将发生共析转变生成珠光体（P），wC＞0.0218%的铁 碳合金均会发生共析转变。
第1章 工程材料的基本知识
主要内容： 1.1 金属材料 1.2 非金属材料的力学性能
1
• 一、工程材料的种类：
工程材料：金属材料、非金属材料和复合材料；
• 1、金属材料：黑色金属、有色金属 • 2、非金属材料：高分子材料、陶瓷材料 • 3、复合材料：金属基复合材料、非金属基复合材料
• 二、工程材料的主要性能：
着碳含量的增加，铁素体量减少，珠光体量增加。
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3）过共析钢的结晶过程
过共析钢在3点以前与共析钢类似； 当缓冷到3点温度时，奥氏体的溶碳量随着温度的下降 而逐渐降低，并沿着奥氏体晶界析出二次渗碳体； 随着温度继续下降，二次渗碳体不断析出，而剩余奥 氏体的碳含量沿ES线逐渐减少； 温度降到4点(727℃)时；剩余奥氏体恒温下发生共析转 变而形成珠光体； 共析转变结束后，合金组织为珠光体加二次渗碳体， 直至室温。 所有过共析钢的室温平衡组织都是珠光体+网状二次滲 碳体。但随着含碳量的增加，组织中珠光体的数量减 少，网状二次滲碳体的数量增加，并变得更粗大。
• 采用1.588mm淬火钢球为压头，施加压力为1000N时，
用HRB表示ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ其测量硬度值范围为25～100，适于测量有色金 属、退火和正火钢及锻铁等。
• 采用120金刚石圆锥体为压头，施加压力为1500N时，用
HRC表示，其测量硬度值范围为20～67，适于测量淬火钢、调 质钢等。
• 洛氏硬度测试，操作迅速、简便，且压痕小不损伤工件表
生塑性变形，所以屈服强度是零件强度设计的依据；对于因
断裂而失效的零件（如螺栓），而用抗拉强度作为其强度设 计的依据。
4
• （2）塑性
•
塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断
裂的能力。工程中常用的塑性指标有伸长率和断面收缩率。
•
伸长率指试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分
率，用符号δ表示。
•
断面收缩率指试样拉断后，断面缩小的面积与原来截
面积之比，用表示。
• 伸长率和断面收缩率越大，其塑性越好；反之，塑性
越差。
•
良好的塑性是金属材料进行压力加工的必要条件，也
是保证机械零件工作安全，不发生突然脆断的必要条件。
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2、硬度
•
硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力。一般
地说，硬度越高，耐磨性越好，强度也比较高；
符号为σ，单位为MPa。工程中常用的强度指标有屈服强度
和抗拉强度。
•
屈服强度是指金属材料在外力作用下，产生屈服现象时
的应力，或开始出现塑性变形时的最低应力值，用σs表示。
•
抗拉强度是指金属材料在拉力的作用下，被拉断前所能
承受的最大应力值，用σb表示。
•
对于大多数机械零件（如压力容器），工作时不允许产
4、铁碳合金的分类
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5、典型铁碳合金的结晶过程分析 1）共析钢的结晶过程
1点温度以上，合金处于液态； 缓冷到1点温度时，开始从液相结晶出奥氏体，温度继 续下降，奥氏体量逐渐增加； 直至2点温度结晶终止，液相全部结晶为奥氏体； 2点至3点间为单一奥氏体的冷却； 当温度降到S点时，奥氏体在恒温下发生共析转变，转 变为珠光体； S点以下，珠光体冷却至室温。
• 硬度的测试方法很多，生产中常用的硬度测试方法（压入
硬度法）有布氏硬度测试法和洛氏硬度试验方法两种。
• （一）布氏硬度试验法
• 布氏硬度试验法是用一直径为D的淬火钢球或硬质合金球
作为压头，在载荷P的作用下压入被测试金属表面，保持一定
时间后卸载，测量金属表面形成的压痕直径d，以压痕的单位
面积所承受的平均压力作为被测金属的布氏硬度值。
8）P点 碳在α-Fe中的最大溶解度,温度727℃，Wc=0.0218%
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2、特性线 1）ACD线 液相线，由各成分合金开始结晶温度点所组成的线，铁碳 合金在此线以上处于液相。 2）AECF线 固相线，由各成分合金结晶结束温度点所组成的线。在此 线以下，合金完成结晶，全部变为固体状态。 3）ECF水平线 共晶线，Wc＞2.11%的铁碳合金，缓冷至该线（1148℃） 时，均发生共晶转变，生成莱氏体。
• 布氏硬度指标有HBS和HBW，前者所用压头为淬火钢球，
适用于布氏硬度值低于450的金属材料，如退火钢、正火钢、 调质钢及铸铁、有色金属等；后者压头为硬质合金，适用于布 氏硬度值为450~650的金属材料，如淬火钢等。
• 布氏硬度测试法，因压痕较大，故不宜测试成品件或薄片
金属的硬度。
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• （二）洛氏硬度试验法 • 洛氏硬度试验法是用一锥顶角为120°的金刚石圆锥体或
以上各特性线的含义，均是指合金缓慢冷却 过程中的相变。若是加热过程，则相反。
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3、相区 1）单相区 有F、A、L和Fe3C四个单相区 2）两相区 五个两相区：L＋A两相区、L+Fe3C两相区、A+Fe3C 两相区、A＋F两相区、F+Fe3C两相区 3）三相区 ECF共晶线是液相、奥氏体、渗碳体的三相共存线 （L、A、Fe3C） PSK共析线是奥氏体、铁素体、渗碳体的三相共存 线（A、F、Fe3C）
同的特性；
•
如：常温状态下和高、低温状态下金属材料的力学性
能就不一样；
•
静载荷和动载荷作用下金属材料的力学性能也不一样；
• 常见的金属材料的力学性能有：强度、塑性、硬度、韧性、
疲劳强度等；
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1、强度和塑性
• （1）强度
•
强度是指金属材料在外（静）载荷作用下抵抗塑性变形
和断裂的能力。
•
强度指标一般用单位面积所承受的载荷（即力）表示，
塑性：随Wc的增加而迅速降低。
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7）GP线 0＜Wc＜0.0218%的铁碳合金，缓冷时，由奥氏体中析出 铁素体的终了线。
8）PQ线 碳在铁素体中的溶解度曲线。在727℃时，Wc=0.0218%， 溶碳量最大，在600℃时，Wc=0.0057%。
在727℃缓冷时，铁素体随着温度降低，溶碳量减少， 铁素体中多余的碳将以渗碳体（三次渗碳体Fe3CⅢ）的形 式析出。一般情况下，忽略Fe3CⅢ的存在。
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1、主要特性点 1）A点 纯铁的熔点，温度1538℃,Wc=0 2）G点 纯铁的同素异构转变点，冷却到912℃时,发生γF→α-Fe 3）Q点 600℃时,碳在α-Fe中的溶解度,Wc=0.0057% 4）D点 渗碳体熔点,温度1227℃,Wc=6.69%
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5）C点 共晶点，温度1148℃，Wc=4.3% 成分为C的液相，冷却到此温度时，发生共晶反 应：Lc→Ld（AE+Fe3C） 6）E点 碳在γ-Fe中的最大溶解度,温度1148℃，Wc=2.11% 7）S点 共析点，温度727℃，Wc=0.77% 成分为S点的奥氏体，冷却到此温度时，发生共析反 应：As→P（Fp+Fe3C）
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2）亚共析钢的结晶过程
亚共析钢在3点以前的结晶过程与共析钢类似； 当缓冷到3点时，从均匀的奥氏体中开始析出铁素体； 温度继续下降，铁素体量逐渐增加，奥氏体量逐渐减 少，尚未转变的奥氏体的碳含量沿GS线逐渐增加； 当缓冷到4点(727℃)时，剩余的奥氏体的Wc=0.77%， 发生共析转变而形成珠光体； 共析转变结束后，合金组织由铁素体加珠光体组成， 冷却到4点以下，组织不再产生改变。 所有亚共析钢的室温平衡组织均为铁素体+珠光体，随
构设计中避免应力集中点、降低表面粗糙度、表面强化处理；
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• （2）蠕变强度和持久强度
• 在长期高温载荷条件下，金属材料对塑性变形的抵抗能力称为
蠕变强度；对断裂的抵抗能力称为持久强度；
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1.1.2 铁碳合金状态图
• 详见:铁碳合金状态图分析
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铁碳合金状态图
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2.2.1 铁碳合金的基本组织
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3、渗碳体（Fe3C） 渗碳体是铁与碳形成的金属化合物，碳含量是6.69％，
具有复杂的晶体结构。其硬度很高，塑性和韧性很差，脆性 很大。 4、珠光体（P）
珠光体是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。是奥氏 体冷却时，在727℃恒温下发生共析转变的产物。显微组织 是铁素体与渗碳体片层状交替排列。性能介于铁素体和渗碳 体之间，强度较高，硬度适中，有一定的塑性。 5、莱氏体（Ld或Ld'）
交变载荷：大小和方向作周期性变化的载荷；
• 虽然零件所承受的交变应力数值小于材料的屈服强度，但
在长时间运转后，在无显著的外观变形的情况下，也会发生突 然断裂，这种现象称为疲劳断裂；
• 疲劳强度：金属材料经受无数次交变载荷作用而不引起断
裂的最大应力值；
• 提高金属材料疲劳强度的方法：改善材料的内部组织、结
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6、铁碳合金的成分、组织与性能的关系 1）含碳量与铁碳合金平衡组织间的关系
铁碳合金的室温组织都是由铁素体和滲碳体两相组成。 随着含碳量的增加，铁素体量逐渐减少，滲碳体量逐渐 增多，且它的形状和分布也有所不同，从而形成不同的 组织。
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2）含碳量与力学性能间的关系
强度：当Wc<0.9％时，随 着Wc增加，不断提高；当 Wc>0.9％时，由于渗碳体 在晶界呈网状分布，使钢 的强度下降。 硬度：随Wc的增加而提高。
载荷的零件。
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• 冲击韧性值越大，则其韧性越好，塑性也越好；反之
冲击韧性值越小，则其脆性越大 ；
• 注意： • 1、材料的冲击韧性值受试验环境温度的影响大；随
温度的降低而减小；存在韧脆转变温度；
• 2、材料的冲击韧性值还受试样形状、表面粗糙度和
内部组织的影响；
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4、疲劳强度和蠕变强度
• （1）疲劳强度
直径为1.558mm（1/16英寸）的淬火钢球为压头，以一不定 的载荷压入被测试金属材料表面，根据压痕深度可直接在洛氏 硬度计的指示盘上读出硬度值。常用的洛氏硬度指标有HRA、 HRB和HRC三种。
• 采用120金刚石圆锥体为压头，施加压为600N时，用
HRA表示。其测量范围为60～85，适于测量合金、表面硬化钢 及较薄零件。
1、铁素体（F或α） 铁素体是碳溶于α-Fe中所形成的间隙固溶体，体心立
方晶格。碳在α-Fe中的溶解度很小，727℃时0.0218%；室 温时为0.0008%,几乎为零。其强度和硬度很低，塑性、韧 性好。显微组织是明亮的多边形晶粒。 2、奥氏体（A或γ）
奥氏体是碳溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体，面心立方晶 格。碳在γ-Fe中的溶碳量较高，1148℃时2.11%；727℃时为 0.77%。其强度和硬度比铁素体高，塑性、韧性也好。其晶 粒呈多边形，晶界较铁素体平直。
莱氏体是由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。是在1148℃ 恒温下发生共晶转变的产物，平均碳含量4.3%。
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2.2.2 铁碳合金状态图分析
目前应用的铁碳 合金状态图是含碳 量为0～6.69%的铁 碳合金部分（即Fe －Fe3C部分），因 为含碳量大于6.69％ 的铁碳合金在工业 上无使用价值。右 图为简化后的Fe－ Fe3C状态图。
耗的冲击AK，然后用试样缺口处单位截面积F上所消耗的冲击
功ak表示冲击韧性。
•
ak值越大，则材料的韧性就越好。ak值低的材料叫做脆性
材料，ak值高的材料叫韧性材料。很多零件，如齿轮、连杆等，
工作时受到很大的冲击载荷，因此要用ak值高的材料制造。铸
铁的ak值很低，灰口铸铁ak值近于零，不能用来制造承受冲击
面，故适于成品检验。
• 硬度是材料的重要力学性能指标。一般材料的硬度越高，
其耐磨性越好。材料的强度越高，塑性变形抗力越大，硬度值 也越高。
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• 3、 冲击韧性
•
金属材料抵抗冲击载荷的能力称为冲击韧性，用ak表示，
单位为J/cm2。
• 冲击韧性常用一次摆锤冲击弯曲试验测定，即把被测材
料做成标准冲击试样，用摆锤一次冲断，测出冲断试样所消
• 1、使用性能：力学性能、物理性能、化学性能； • 2、工艺性能：铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加
工性能、热处理性能；
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1.1 金属材料
• 1.1.1 金属材料的力学性能
• 金属材料的力学性能也称机械性能，指金属材料在外载荷
作用下，其抵抗变形和破坏的能力；
• 注意：材料在不同的外部条件和载荷作用下，会呈现出不
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4）ES线 碳在奥氏体中的溶解度曲线，通常称为Acm线。碳在奥氏 体中最大溶解度是E点（wC＝2.11％），随着温度的降低， 碳在奥氏体中的溶解度减小，将由奥氏体中析出二次渗碳 体Fe3CⅡ。 5）GS线 奥氏体冷却时开始向铁素体转变的温度线，通常称为A3线。
6）PSK水平线 共析线，通常称为A1线。奥氏体冷却到共析线温度（727℃） 时，将发生共析转变生成珠光体（P），wC＞0.0218%的铁 碳合金均会发生共析转变。
第1章 工程材料的基本知识
主要内容： 1.1 金属材料 1.2 非金属材料的力学性能
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• 一、工程材料的种类：
工程材料：金属材料、非金属材料和复合材料；
• 1、金属材料：黑色金属、有色金属 • 2、非金属材料：高分子材料、陶瓷材料 • 3、复合材料：金属基复合材料、非金属基复合材料
• 二、工程材料的主要性能：
着碳含量的增加，铁素体量减少，珠光体量增加。
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3）过共析钢的结晶过程
过共析钢在3点以前与共析钢类似； 当缓冷到3点温度时，奥氏体的溶碳量随着温度的下降 而逐渐降低，并沿着奥氏体晶界析出二次渗碳体； 随着温度继续下降，二次渗碳体不断析出，而剩余奥 氏体的碳含量沿ES线逐渐减少； 温度降到4点(727℃)时；剩余奥氏体恒温下发生共析转 变而形成珠光体； 共析转变结束后，合金组织为珠光体加二次渗碳体， 直至室温。 所有过共析钢的室温平衡组织都是珠光体+网状二次滲 碳体。但随着含碳量的增加，组织中珠光体的数量减 少，网状二次滲碳体的数量增加，并变得更粗大。
• 采用1.588mm淬火钢球为压头，施加压力为1000N时，
用HRB表示ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ其测量硬度值范围为25～100，适于测量有色金 属、退火和正火钢及锻铁等。
• 采用120金刚石圆锥体为压头，施加压力为1500N时，用
HRC表示，其测量硬度值范围为20～67，适于测量淬火钢、调 质钢等。
• 洛氏硬度测试，操作迅速、简便，且压痕小不损伤工件表
生塑性变形，所以屈服强度是零件强度设计的依据；对于因
断裂而失效的零件（如螺栓），而用抗拉强度作为其强度设 计的依据。
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• （2）塑性
•
塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断
裂的能力。工程中常用的塑性指标有伸长率和断面收缩率。
•
伸长率指试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分
率，用符号δ表示。
•
断面收缩率指试样拉断后，断面缩小的面积与原来截
面积之比，用表示。
• 伸长率和断面收缩率越大，其塑性越好；反之，塑性
越差。
•
良好的塑性是金属材料进行压力加工的必要条件，也
是保证机械零件工作安全，不发生突然脆断的必要条件。
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2、硬度
•
硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力。一般
地说，硬度越高，耐磨性越好，强度也比较高；
符号为σ，单位为MPa。工程中常用的强度指标有屈服强度
和抗拉强度。
•
屈服强度是指金属材料在外力作用下，产生屈服现象时
的应力，或开始出现塑性变形时的最低应力值，用σs表示。
•
抗拉强度是指金属材料在拉力的作用下，被拉断前所能
承受的最大应力值，用σb表示。
•
对于大多数机械零件（如压力容器），工作时不允许产