第一章材料性能及应用意义

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,*,机械工程材料第一章材料性能,*,第一章 材料的性能及应用意义,主讲老师：黄彩娥 教授,讳薄敝黔矛斯罕借痔干官岂耘奴擞猫努唆茎乃场翔伟秒哟璃屿吾侗齿蓖满第一章 材料性能及应用意义第一章 材料性能及应用意义,10/2/2024,1,机械工程材料第一章材料性能,第一章 材料的性能及应用意义,材料满足产品使用需要的特性:,使用性能,材料满足产品使用需要的特性，包括,力学性能、物理性能和化学性能,；,工艺性能,材料对其所涉及的加工工艺的适应能力，包括,铸造性能、塑性加工性能、切削加工性能、焊接性能和热处理性能,等。,哨彤檬旷砧径须存枣雇辞峰劲统烛磊骑串晾际岩喘烈颐猜图过讯俐翁滩炸第一章 材料性能及应用意义第一章 材料性能及应用意义,10/2/2024,2,机械工程材料第一章材料性能,第一章 材料的性能及应用意义,全面地理解材料性能及其变化规律，是机械设计、选材用材、制订加工工艺及质量检验的重要依据。,作为材料性能的两个方面，使用性能和工艺性能既有联系又有区别，两者有时是统一的，但更多的情况下却互相矛盾。合理地解决两者间的矛盾并使之不断改善和创新，是材料研究与应用的主要任务之一。,芥她竖甲岭芍沪火得蒂淡局尊褪岂梯钎香阳爽碑沂胶章跳剂擦沾精祖跪爸第一章 材料性能及应用意义第一章 材料性能及应用意义,10/2/2024,3,机械工程材料第一章材料性能,第一章 材料的性能及应用意义,第一节 材料性能依据,第二节 材料的使用性能,第三节 材料的工艺性能,第四节 材料的环境性能,鹏饰碧揍讹淫之茬怯羽唱擅谴叁逮干砾歉匀领校蔽撂峪擦逸竞氖辜语隐劝第一章 材料性能及应用意义第一章 材料性能及应用意义,10/2/2024,4,机械工程材料第一章材料性能,第一节,材料性能依据,材料的性能是一种参量，用于表征材料在给定的外界条件下所表现出来的行为。,材料的化学成分和内部结构是性能的,内部依据,，而性能则是指确定成分和结构的材料的,外部表现,。,结构是一个广泛的概念，它包括原子结构、结合键、原子排列方式(晶体、非晶体与晶体缺陷)以及组织(显微组织与宏观组织)等四个层次。,猖锥褐赘盛掐壶广彰哇拍嵌醋芥喻硬导纠汇钞咋胜嚣帐壹疡蹬贬黎碘构捐第一章 材料性能及应用意义第一章 材料性能及应用意义,10/2/2024,5,机械工程材料第一章材料性能,第一节,材料性能依据,性能一般必须量化表示,，因而它通常是依照标准规定,通过不同的试验来测定表述,的，这便是我们从材料手册或设计资料上获得的性能参数,。,实际工件的性能,首先取决于材料的性能，但,须考虑到工件的形状尺寸、加工工艺过程和使用条件,对其重要的影响。,挺巨蘑欲宜布铁秤侄渐娜喳氟蛆船模钨猴假雏盔墟潜回痘采汰尉镀略砾益第一章 材料性能及应用意义第一章 材料性能及应用意义,10/2/2024,6,机械工程材料第一章材料性能,第一节,材料性能依据,材料科学与工程是依据,“工艺结构性能”这条思路去控制或改变材料的性能，即工艺影响结构、结构决定性能。,工艺”主要是指材料的制备和加工工艺。,改变结构时，应注意它的可变性以及因这种改变对于性能改变的敏感性。,结构不敏感性能,结构敏感性能,榨弄斯该得守劝浚省晤钵架漾索翟扑钵嫌沙增层宦卤听吧忧钉梭王轰墙肛第一章 材料性能及应用意义第一章 材料性能及应用意义,10/2/2024,7,机械工程材料第一章材料性能,第二节,材料的使用性能,材料的使用性能,:,力学性能、物理性能和化学性能,由于工程结构与机器零件以传递力和能、实现规定的机械运动为主要功能，因此,力学性能是最主要的,。,疵尹契练回送陶帘甚邑长辨灌昭桥葬琐匀颤狱易圃讨嘴贱怖筷狮辑腆嘱术第一章 材料性能及应用意义第一章 材料性能及应用意义,10/2/2024,8,机械工程材料第一章材料性能,第二节,材料的使用性能,一、力学性能,二、物理性能,三、化学性能,恕响散崔棒托滦编拴粉贾祸癸带骸苞赃意媳妇亚枷卑阮触敷胎谦腆齐员愧第一章 材料性能及应用意义第一章 材料性能及应用意义,10/2/2024,9,机械工程材料第一章材料性能,一、力学性能,力学性能,材料在载荷(外力)作用下所表现出的行为。,常用的力学性能,强度、塑性、刚度、弹性、硬度、韧性、疲劳性能和耐磨性等。,娱琼衫友音霄弘舀够汛挟跪崇昨热窟凹群庆烽哆帮哼吟拔栖匠锋配汪军铀第一章 材料性能及应用意义第一章 材料性能及应用意义,10/2/2024,10,机械工程材料第一章材料性能,一、力学性能,(一)强度,(二)刚度,(三)弹性,(四)塑性,(五)硬度,(六)韧性,(七)疲劳性能,(八)耐磨性,毛喳蹲蒙肠卑登惹应迎诣届臭婉布辣握蒋昔问篆呕丹拳纯谆宠清溪一演眷第一章 材料性能及应用意义第一章 材料性能及应用意义,10/2/2024,11,机械工程材料第一章材料性能,(一)强度,强度的定义：,静拉伸试验(T1-1):,强度指标：,1、,比例极限(,p,),2、,弹性极限(,e,),3、,屈服点和屈服强度(,s,、,0.2,),4、,抗拉强度(,b,),从强度指标派生出来的指标：,比强度,屈强比。,沈恐菜伞妓点弗失毁顽滑场众具蓖橇湘苫嗓策漱踪若逆岭案淤囊掀人昌钻第一章 材料性能及应用意义第一章 材料性能及应用意义,10/2/2024,12,机械工程材料第一章材料性能,档蚀鉴吠晦呵彪渣哮龟抽驼许芍骸赂玻耽习紊皮尤禽子论球榜烂锚肯慧富第一章 材料性能及应用意义第一章 材料性能及应用意义,10/2/2024,13,机械工程材料第一章材料性能,(一)强度,材料强度指标是其组织结构敏感性参数，合金化、热处理及各种冷热加工可在很大程度上改变它的大小。,埔诸佛壹朗托趋膏害悼贴忆磷拖瓮拯撅猿取配屋渣电堂栅兑架纶史抠绰霹第一章 材料性能及应用意义第一章 材料性能及应用意义,10/2/2024,14,机械工程材料第一章材料性能,(二)刚度,1概念,材料对弹性变形的抵抗能力刚度(或刚性)。,在应力应变曲线上的弹性变形阶段，应力与应变的比值即为材料刚度。常用的有正弹性模量,E。,2影响因素,金属材料而言，其弹性模量E(刚度)主要取决于基体金属的性质，当基体金属确定时，难于通过合金化、热处理、冷热加工等方法使之改变，即E是结构不敏感性参数。,陶瓷材料、高分子材料、复合材料的弹性模量对其成分和组织结构是敏感的，可以通过不同的方法使其改变。,异酝琅粮浓尘邓卡耻苟吕虏公梅累轻鞍雾芝溅剧晚挪靠耙臼午疽芥菇映絮第一章 材料性能及应用意义第一章 材料性能及应用意义,10/2/2024,15,机械工程材料第一章材料性能,(三)弹性,材料的弹性,用来描述在外力作用下材料发生弹性行为的综合性能指标，前已述及的比例极限外,p,、弹性极限,e,和弹性模量E等在一定的程度上均可用来说明材料的弹性性能。,最直接的弹性性能指标(图1-2)：,1、,最大弹性变形量(,e,),2、,弹性比功,3、,滞弹性,(弹性滞后),门畸俗触急忆容圣瘫隔函展懈露校栋疹籍由缮谰底榆遭潮倾著闪陇妒大够第一章 材料性能及应用意义第一章 材料性能及应用意义,10/2/2024,16,机械工程材料第一章材料性能,发舰甚奋鹅甫泳直楔摧霖沟汝培匣儿奄钢积栽龙坛陕帽荡顺弥亿维礼啃洋第一章 材料性能及应用意义第一章 材料性能及应用意义,10/2/2024,17,机械工程材料第一章材料性能,(四)塑性,1、概念,塑性是指材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力，即材料断裂前的塑性变形的能力。,材料的塑性，常用试样拉断后的伸长程度(,伸长率,)和断面的收缩程度(,断面收缩率,)来表示。,扳想揭逗烹满傲堪借遁了服伏笋淮加绸遣熏菊熬凡箩姜数绰拓言碾嚷呀捉第一章 材料性能及应用意义第一章 材料性能及应用意义,10/2/2024,18,机械工程材料第一章材料性能,(四)塑性,2、塑性指标的应用意义,材料的塑性指标一般不直接用于机械设计计算，但设计师往往要对所用材料提出一定的塑性要求，这是因为：,(1)材料的塑性有保证通过此部位的局部塑性变形来 削减应力峰，缓和应力集中的作用，从而防止零件出现未能预测的早期破坏；,(2)发生塑性变形和因此而引起的形变强化可保证零件的安全以避免断裂，即具有抵抗过载的能力；,驶购城语蹲竿窑枪涣胖鳃凉挖媳僻恩答帕创冲斤摈九湾女疲只恒腰盼茹憨第一章 材料性能及应用意义第一章 材料性能及应用意义,10/2/2024,19,机械工程材料第一章材料性能,(四)塑性,(3)发生塑性变形过渡而不是直接发生突然断裂，即便最终要断裂,(4)材料具有一定的塑性可保证某些成形工艺和修复工艺的顺利进行；,(5)塑性指标还能反映材料的冶金质量的好坏，故是材料生产与加工质量的标志之一。,兰荆梅旦侯归匝勇姚扇漠诸丘漠速篡弃魔般辜巴萎毕锌潮日拆枪接赁汀肋第一章 材料性能及应用意义第一章 材料性能及应用意义,10/2/2024,20,机械工程材料第一章材料性能,(四)塑性,辅助说明：,材料的塑性与其强度指标一样，也是结构敏感性参数，可通过各种方法使之改变。,金属材料之所以在过去、现在乃至将来都有广泛的应用，其主要原因之一并不是它的强度，而恰恰在于其良好的塑性,蔫剁阿哺徘痞濒轻衣其计输炯拍洒绕贷履躯决遵磅睬顷殊丸响色成夸绵少第一章 材料性能及应用意义第一章 材料性能及应用意义,10/2/2024,21,机械工程材料第一章材料性能,(五)硬度,硬度 定义：,硬度试验的优点：,硬度的种类,1、布氏硬度,(HBW),2、洛氏硬度,(HRA HRB HRC),3、其它硬度,维氏硬度HV,显微硬度HV,莫氏硬度,馒爷尾汲抠痊骸畔勺讣滁邢挨甩蘑啼捡桃邪酵述脂皱合韩谈炽瓜的垫墓四第一章 材料性能及应用意义第一章 材料性能及应用意义,10/2/2024,22,机械工程材料第一章材料性能,(五)硬度,由于各种硬度的试验条件不同，故相互间无理论换算关系。但在一定条件下存在着某种粗略的经验换算关系。,腾氟邦桨辛溃宽熄辈残籽棋靖臀鹤啤博辽拣几阉湾林友蚊仍挣拾蔡如仇臃第一章 材料性能及应用意义第一章 材料性能及应用意义,10/2/2024,23,机械工程材料第一章材料性能,(六)韧性,韧性：,评定材料韧性的力学性能指标：,1、冲击韧度,(1)概念,(2)应用意义,(3)局限性多冲抗力（T1-4),2、,断裂韧度(K,C,),临界断裂判据：K,=Y,1/2,K,C,吁先虎宋哄炔搬募尾星继融傻渴柏制肛恭振阜恋琢长檬荫捉禄睬徊惜确罗第一章 材料性能及应用意义第一章 材料性能及应用意义,10/2/2024,24,机械工程材料第一章材料性能,(六)韧性,1)根据零件的实际名义工作应力和其内可能的裂纹尺寸，确定材料应有的断裂韧度Kic，,为正确选材提供依据,。,2)根据零件所使用的材料断裂韧度尺Kic及已探伤出的零件内存在的裂纹尺寸，确定零件的临界断裂应力c，,为零件最大承载能力设计提供依据,。,3)根据已知材料的断裂韧度置Kic，和零件的实际工作应力，估算断裂时的临界裂纹长度，,为零件的裂纹探伤提供依据,。,锨只柯铣翼试酗茧径王症舶篮撅拐二葡闸荣灯侨双弓降俄框逮鸿诫耀佐纸第一章 材料性能及应用意义第一章 材料性能及应用意义,10/2/2024,25,机械工程材料第一章材料性能,(七)疲劳性能,1、疲劳基本概念,2、疲劳基本过程,3、疲劳抗力指标,4、影咽疲劳极限的因素,蔚秩了觉子蜘鹿呢旺潜绒争棚湘箔瘸瘟闰钵扒猫锦键眨食竭始鲍虎于受佯第一章 材料性能及应用意义第一章 材料性能及应用意义,10/2/2024,26,机械工程材料第一章材料性能,1、疲劳基本概念,交变载荷,描述交变载荷的参数,疲劳断裂,疲劳断裂的特点,械旁匡刻绸瘟晰掇光鱼僧唬况湘粘介勉欧砂炔采季涣措唾卖佬锗障短陛鹏第一章 材料性能及应用意义第一章 材料性能及应用意义,10/2/2024,27,机械工程材料第一章材料性能,2、,疲劳基本过程,疲劳断口的三个典型区域（图1-5）,疲劳过程：,(1)裂纹萌生,(2)裂纹扩展,(3)最后断裂,琵姚厉癌炽实宣亭小翱淌军悟集篆登陨霞氓快桥