常用工程材料的种类与性能

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,同学们好！,本课程性质、任务和要求,性质：,研究常用工程材料及其毛坯成形方,法,理论与实践密切结,合,任务和要求：,了解产品的制造过程,掌握常用工程材料的种类与性能，能初步选用,掌握材料成,形基,本原理和工艺特点，能初步运用,1,卢志文,主编，工程材料及成形技术，机械工业出版社，,2007.2,2,吕广庶、张远明主编，工程材料及成形技术基础，高等教育出版社，,2011.9,3,侯书林 主编，机械制造基础（上册），中国林业出版社，,2006.8,4,张万昌 主编， 热加工工艺基础，,机械工业出版社,参考资料：,成绩考核：,平时成绩：,30%,作业,+,实验报告,考试成绩：,70%,闭卷,建议学习方法：,理解和记忆名词术语；,抓住各章节之间的联系；,多看书，认真听，多找老师！,金 属,Metal,复合材料,Composites,陶 瓷,Ceramic,高分子,Polymer,绪 论,按属性分类：,金属材料,陶瓷材料,高分子材料,复合材料,1,、工程材料分类,2.,什么是金属材料,金属材料,以金属元素为主要成分、原子通过金属键结合而成的一类固体材料。,金属材料,铁合金：钢、铸铁,非铁合金：铜、铝、钛、镁及其合金,3.,什么叫成形工艺？,金属或非金属毛坯或零件成形方法和过程。,主要研究：,1,）工程材料基础知识；,2,）铸造金属液态下成形的过程和方法；,3,）锻造塑性金属受压变形或改性的过程和方法；,4,）焊接分离金属实现永久连接的过程和方法；,5,）钢的热处理原理、过程与方法。,沧州铁狮,铸于,953,年。高,5.78,米，长,6.5,米，宽,3.17,米，重,40,吨,本讲重点：金属材料的力学性能,（表达方式、测定方法、单位量纲、物理意义）,教学难点：拉伸曲线特点；,硬度检测。,第一讲 金属材料主要性能,Main,Properties,and Structure,of Metal Material,一、 金属使用性能,Properties of metal material,二、 金属工艺性能,Structure of metal material,金属性能种类,冶炼铸造,铸锭,板棒型管,焊接,机加工,冷轧冷拔,深冲,锻件,铸件,机加工：,车、铣、刨、磨,零件或构件,热轧,热锻,工艺性能,使用性能,一、金属材料使用性能,(Properties of,Metal Material),1,、机械性能（或力学,）：,Mechanical Properties,受外力时所表现的特性。如：,强度、硬度、塑性和韧性等。,2,、物理性能：密度、导热和导电率等。,3,、化学性能：抗氧化、耐腐蚀性等。,1,、弹性和塑性（,Elasticity and Plasticity),（,1,）弹性：除去外力材料能恢复原状。,弹性极限：产生弹性变形的最大应力。,e=Pe/Fo ( Pa ),（,2,）塑性：材料受外力产生永久变形的能力。,衡量：,(Ductility),延伸率：,=,（,L,1,-Lo)/Lo * 100%,截面收缩率：,=(Fo-Fk)/Fo * 100%,屈服极限：材料开始产生塑性变形时应力。,s=Ps/Fo ( Pa ),2006-1-1,金属的拉伸：,拉伸试样：,低碳钢拉伸曲线：,Strain,Stress,2,、刚性与强度： （,Rigidity and Strength),（,1,）刚性：材料抵抗弹性变形能力。,衡量：弹性模量,E,（拉伸曲线,OE,段斜率）,（,2,）强度：材料抵抗变形或断裂能力。,抗拉、抗弯、抗扭、抗剪和屈服强度等。,b,点处应力为抗拉强度：,b,=P,b,/F,o,P,a,s,点处应力为屈服强度：,s,=P,s,/F,o,P,a,注意：,s,、,b,为,工程上常用指标。,0.2,名义屈服强度 （永久变形,0.2%,）,低碳钢拉伸试验图,（,2,）强度指标，单位：,MPa(N/mm,2,）,1,疲劳强度,（,-1,0.5,b,）,b,抗拉强度,s,屈服强度 （屈服点）,3、硬度：,Hardness,指材料抵抗更硬物体压入其内的能力。,据测试方法不同有：,布氏硬度（,HB),Brinell,洛氏硬度(,HRA,、,HRB,、,HRC),Rockwell,压头用钢球直径：,10mm,、,5mm,、,2.5mm,载荷：,30KN,、,7.5KN,、,1.87KN,布氏硬度,HBS,用于测定软性材料,（,HBS450,）,HBS,测定,HRC,测定,洛氏硬度,HRC,用于测定高硬度材料（,20,67 HRC,）,金刚石圆锥体压头，压入金属表面，卸载后读出,HR,值。,布氏、洛氏硬度测试方法,对比：,4,、冲击韧性：,Impact Toughness,材料抵抗或承受冲击载荷能力。,衡量：单位面积冲击功,k,=A,k,/F( J/m,2,),塑性材料试样开缺口，脆性材料不开缺口。,冲击韧性,的测试方法,冲击试验设备：,金属材料经受无数次应力循环而不发生疲劳断裂的应力值。,5,、疲劳强度：,(Fatigue Strength),规定：钢铁循环,10,7,以上材料不破坏的最大应力。,有色金属循环,10,8,以上。,疲劳曲线,二、金属工艺性能,指金属材料接受各种加工过程的难易程度。,分类：,1,、铸造性能；,2,、可锻性；,3,、焊接性；,4,、热处理性能；,5,、切削加工性,常用金属力学性能：,牌,号,力 学 性 能,应,用,b,/,MPa,s,/,MPa,%,HBS,HRC,k/,J/,Cm,2,Q235-A,400,235,26,工程结构,45,钢,610,16,229,55,（淬火）,轴、杆,ZG310-570,570,310,15,3,铸钢件,ZAlSi2,143,4,50,活塞,HT250,250,气缸体,QT700-2,700,420,2,270,曲轴,总结与复习：,说明,S,、,0.2,、,b,、,1,、,、,k,、,45-50HRC,、,300HBS,的名称和含义。,