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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,*,绪论,:1.,课程的性质和任务：,性质：工程材料是机械类、近机械类各专业学生必修的,专业技术基础课,。,任务：,1),使学生获得有关工程材料的基本理论和基本知识；,2),掌握常用工程材料成分组织性能应用之间关系的一般规律；,3),熟悉常用工程材料的生产工艺过程；,4),根据机械零件的服役条件和失效形式、合理选用工程材料,。,2.,本课程与相关课程的关系：,本课程应安排在,金属工艺学实习,及,应用力学,课程之后进行,即学生应具有材料的机械性能和金属加工工艺方面的基本知识。为后续课程和毕业设计等打好选择材料和使用材料的基础。,3.,课程的基本教学要求：,重点阐述工程材料的性能与其组织结构之间的联系,;,说明如何通过工艺手段改变材料的组织结构,以达到提高材料性能的目的,;,介绍常用工程材料及其应用等基本知识；,为工程结构和机械零件的设计和制造提供合理选用材料的方法。,4.,课程教学形式：,理论教学；,实验教学；,课堂讨论；,自学；,辅导（习题解答,）。,5.,教学内容,-,理论教学：,第一章 金属材料的力学性能,2,学时,第二章 金属的晶体结构,2,学时,第三章 金属的结晶,2,学时,第四章 二元相图及应用（铁碳合金相图）,4,学时,第五章 金属材料的变形,4,学时,第六章 钢的热处理,4,学时,第七章 工业用钢,4,学时,第八章 铸铁,2,学时,第九章 有色金属及其合金,4,学时,第十章 机械零件材料的选用,2,学时,第一章,:,金属材料的力学性能：,a.,定义：,(1),材料是人类生产和生活所必备的,物质基础,;,(2),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。,b.,分类：,金属材料：黑色金属、有色金属；,高分子材料：塑料、橡胶、合成纤维；,陶瓷材料：工业陶瓷；,复合材料：金属基复合材料、高分子复合材料、陶瓷基复合材料。,玻璃纤维增强高分子复合材料：,c.,材料的性能,(,力学性能,),零件的过量变形以及性能指标；,零件的断裂及性能指标；,零件在交变载荷下的疲劳断裂及性能指标；,零件的磨损失效以及防止；,零件在高温下的蠕变变形和断裂失效。,一、材料的力学性能：,应力,应变曲线：,1.,弹性和刚度：,弹性模量,E,：,E=/,（,MPa),；,材料抵抗弹性变形的能力，弹性模量只对温度敏感。,刚度：等于材料弹性模量与零构件截面积的乘积。,p,：比例极限（应力,-,应变成正比，服从虎克定律）。,e,：弹性极限（不产生塑性变形的最大应力）。,2.,强度,s,：,屈服强度,（开始产生塑性变形的应力）。,b,：,抗拉强度,（材料在拉伸过程中承受的最大工程应力）。,k,：,断裂强度,（,材料发生断裂时的应力）。,p,、,e,、,s,、,b,、,k,的单位：,Mpa,（与应力的相同）,3.,塑性,伸长率,：,试样拉断后标距的相对伸长量：,断面收缩率,：试样拉断处横截面积的相对收缩量：,碳钢三种典型应力,应变曲线的比较：,4.,硬度,硬度是衡量材料软硬程度的指标。,通常材料的强度越高，硬度也越高。,硬度定义：材料抵抗局部塑性变形的能力。,生产常用的硬度测试方法有：,（,1,）布氏硬度；,（,2,）洛氏硬度；,（,3,）维氏硬度；,（,1,）布氏硬度：,布氏硬度测试原理公式：,HBS,适合测定硬度值低于,450,的金属材料；,HBW,适合测定硬度值低于,650,的金属材料。,硬度符号,HBS,或,HBW,前的数值为硬度值，符号后依次表示钢球直径、载荷大小及载荷保持时间。例：,120HBS10/1000/30,；,500HBW5/750,等。（,1015s,时不标注）,（,2,）洛氏硬度：,常用洛氏硬度的试验条件和应用：,硬度符号,压头类型,总压力,硬度值有效范围,应用举例,HRC,120,金刚石圆锥,1471,2067HRC,淬火钢、调质钢等,HRB,（,1/16,）,淬火钢球,4807,25100HRB,软钢、退火钢、铜合金、铝合金，可锻铸铁等,HRA,120,金刚石圆锥,558.4,6585HRA,碳化物、硬质合金、表面淬火钢,（,3,）维氏硬度（,HV,）：,维氏硬度测试原理公式：,例：,640HV30/20,；,500HV30,GB/T1172-1999,黑色金属硬度及强度换算值（摘录）,硬 度,抗拉强度,b,（,N/mm,-2,）,洛氏,维氏,HV,布氏,（,F/D,2,=30,）,碳钢,铬钢,铬钒钢,铬镍钢,铬钼钢,铬镍钼钢,铬锰钢,不锈钢,HRC,HRA,HBS,HBW,45.0,45.5,46.0,46.5,47.0,73.2,73.4,73.7,73.9,74.2,441,448,454,461,468,424,430,436,442,449,428,435,441,448,455,1459,1481,1503,1526,1550,14201444,1468,1493,1519,1469,1493,1517,1541,1566,1451,1476,1502,1527,1554,1444,1468,1492,1517,1542,1487,1512,1537,1563,1589,1445,1469,1493,1517,1543,1492,1453,1479,1501,1533,5.,疲劳强度,材料在无数次的交变载荷的作用下不发生疲劳断裂的最大应力（钢经受,10,7,循环不发生断裂的最大应力）；,弯曲疲劳强度的表示：,-1,；,疲劳强度,-1,与抗拉强度之比约为,0.450.55,。,重复循环变化的载荷：,疲劳曲线：,6.,韧性,材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力称为冲击韧性，简称韧性。,材料抵抗裂纹失稳扩展的性能称为断裂韧性。,材料的韧性是材料断裂时所需的能量。,（,1,）冲击韧性：,标准冲击试样：,冲击功与冲击韧性计算公式：,冲击功：,冲击韧性：,韧脆转变温度,T,K,：,（,2,）断裂韧性：,型裂纹应力场强度因子：,Y,形状因子；,外加应力；,a,裂纹的半长。,K,的临界值称为临界应力强度因子或断裂韧度，用,K,C,来表示。,二、材料的物理性能,密度；,熔点；,热容；,热膨胀性；,导热性；,磁性；,介电常数。,三、材料的化学性能,耐腐蚀性；,高温抗氧化性；,抗老化性能；,降解性。,*四、材料的工艺性能,加工性能；,铸造性能；,焊接性能；,热处理性能。,
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