工程材料（一）（课件）-《机械基础》同步教学（理工教育）

机械基础 MECHANICAL FOUNDATION 工程材料 1 CONTENT 目录 金属材料的性能 01 02 金属材料的力学性能 03 金属材料的工艺性能 04 金属材料的物理、 化学性能 2 Properties of metal materials 金属材料的性能 01 3 金属材料的性能 金属材料的性能包含两方面: 使用性能和工艺性能。 使用性能是指金属材料为满足不同使用要求而应具备的性能，如力学性能、 物理性能、 化学性能等。 工艺性能是指适应不同加工方法的难易程度，如切削加工性、 焊接性、铸造性、 热处理性能等。 4 金属材料的性能 使用性能 力学性能 力学性能是设计零 (构) 件、 选择材料的重要依据，也是验收、 鉴定材料性能的重要依据，主要包括强度、 刚度、 硬度、 弹性、 塑性和冲击韧性等。 5 金属材料的性能 使用性能 物理性能 物理性能是指材料本身固有的特性，如密度、 熔点、 导热性、 热膨胀性、 导电性、 磁性等。 6 金属材料的性能 使用性能 化学性能 化学性能是指在化学介质作用下所表现出来的性能，如耐腐蚀性、 抗氧化性、化学稳定性等。 7 金属材料的性能 工艺性能 冷加工性能 冷加工性能是指在再结晶温度以下加工时表现出来的性能，如切削加工时的难易程度。 8 金属材料的性能 工艺性能 热加工性能 冷加工性能是指在再结晶温度以上加工时表现出来的性能，如铸造性、 锻压性、焊接性、 热处理性能等。 9 金属材料的性能 汽车金属材料的性能 10 Mechanical properties of metal materials 金属材料的力学性能 02 11 金属材料的力学性能 金属材料的力学性能是指材料在外力 (也叫机械力) 作用下抵抗变形和破坏的能力。它是金属材料的主要性能指标之一，也是设计零 (构) 件、 选用材料的重要依据，还是验收、鉴定材料性能的重要依据。金属材料的力学性能可通过实验来测定。 12 金属材料的力学性能 1.强度 金属材料在静载荷作用下抵抗塑性变形和断裂的能力称为强度，它又包括屈服强度、 抗拉强度、 疲劳强度等。 屈服强度 (单位：MPa) 抗拉强度 (单位：MPa) 疲劳强度 13 金属材料的力学性能 2.金属材料的刚性与弹性 金属材料在外力作用下，抵抗弹性变形的能力称为刚性，刚性的大小可用材料的弹性模量 ( E ) 表示，弹性模量是金属材料在弹性变形范围内，规定非比例伸长应力 ( ζρ ) 与规定非比例伸长率 ( ερ ) 的比值。所以，材料的弹性模量 E 越大，刚性越大，材料越不易发生弹性变形。 14 金属材料的力学性能 3.塑性 金属材料塑性的好坏用伸长率 ，断面收缩率 ，为试样的原始长度， 为试样撞断后的长度， 为试样原始横截面积， 试样拉断处的横截面积。 15 金属材料的力学性能 4.硬度 金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、 压痕或划痕的能力称为硬度。它是检验材料或工艺是否合格的一个重要指标，在设计图样的技术条件中大多规定材料的硬度值。一般金属材料的硬度越高，其耐磨性越好，金属材料的强度越高，其塑性变形抗力越大，硬度值也越高，工程上常用的有布氏硬度和洛氏硬度。 16 金属材料的力学性能 布氏硬度试验规范 17 金属材料的力学性能 常用的三种洛氏硬度的试验条件及应用范围 18 金属材料的力学性能 5.冲击韧性 机械零部件如冲床、 锻锤、 齿轮等在工作中不仅受到静载荷或变动载荷作用，还受到不同程度的冲击载荷作用，在设计和制造这类零件和工具时必须考虑其抵抗冲击载荷的能力，即冲击韧性 ， 越高，材料抵抗冲击的能力越强，金属材料的冲击韧性常用一次摆锤冲击带缺口试样的折断试验所消耗的能量来测定。 19 Process performance of metal materials 金属材料的工艺性能 03 20 金属材料的工艺性能 金属材料的工艺性能是指其适应不同加工方法的难易程度，根据加工工艺特点的不同，可分为切削加工性、 锻造性、 铸造性、 焊接性和热处理性能等。 21 金属材料的工艺性能 切削加工性 反映用切削工具 (如车削、 铣削、 刨削、 磨削等) 对金属材料进行切削加工，难易程度主要取决于材料的化学成分和硬度、 刀具特点等。机械零件通常用切削加工性能合适的材料加工制造，否则会影响其加工效率，如轴、齿轮等零件。 22 金属材料的工艺性能 锻造性 反映金属材料在压力加工过程中成型的难易程度，主要取决于金属材料的塑性和加工温度。锻造性能好的金属材料 (如低碳钢) 通常用来加工容器、 油箱、 汽车外壳等。 23 金属材料的工艺性能 铸造性 反映金属材料熔化浇铸成铸件的难易程度，取决于熔化状态时的流动性、 吸气性和收缩率等。铸造性能好的材料可用于加工发动机箱体、 机床的底座、 支架等外形复杂的零部件。 24 金属材料的工艺性能 焊接性 指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度，与金属材料的成分、 工艺条件、 环境条件、 结构等因素有关。摩托车车架、 油箱，汽车车身，钢架桥梁等都可用焊接方法来加工。 25 金属材料的工艺性能 热处理性能 反映钢热处理的难易程度和产生热处理缺陷的倾向。热处理可用于改善零件的力学性能，如切削刃的淬火处理、 齿轮表面的淬火处理可提高其表面的硬度，以使它们不易磨损。 26 Physical and chemical properties of metallic materials 金属材料的物理、化学性能 04 27 金属材料的物理、化学性能 金属材料的物理性能有密度、 熔点、 热膨胀性、 导热性、 导电性、导磁性等。 金属材料的导电性和导磁性，对一些电机、 电器产品是很重要的性能。 物理性能 28 金属材料的物理、化学性能 金属与其他物质引起化学反应的特性称为金属的化学性能。在实际应用中主要考虑金属的抗蚀性、 抗氧化性 (又称为氧化抗力，这里特别指金属在高温时对氧化作用的抵抗能力或者说稳定性)， 以及不同金属之间、 金属与非金属之间形成的化合物对机械性能的影响等。 化学性能 29 谢谢观看 机械基础 30 $$