工程材料基础 教学课件 张文灼 赵振学 主编 工程材料基础 教案（张文灼赵振学主编）.pdf

《工程材料基础》 电子教案 张文灼赵振学主编 机械工业出版社 第1章 工程材料及其性能 概论 一、材料定义 材料是用来制作有用器件的物质。 二、材料的发展 石器时代 青铜器时代 铁器时代 合成材料新时代 三、材料的分类 （1）按化学组成分 分为金属材料、有机高分子材料、陶瓷材料和复合材料； （2 ）按使用性能分 分为结构材料和功能材料； （3 ）按使用领域分 分为信息材料、能源材料、建筑材料、机械工程材料和生物材料 工程材料性能 一、金属材料所受载荷 1、载荷分类 （1）静载荷 大小不变或变化很慢的载荷。 （2 ）冲击载荷 突然增加或消失的载荷 （3 ）交变载荷 周期性的动载荷 2 、载荷下的变形 （1）弹性变形 随外力消除而消失的变形称为弹性变形 （2 ）塑性变形 当外力去除时，不能恢复的变形称为塑性变形。 二、常用力学性能指标（重点） 1、强度 金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。 （1）强度测定 拉伸实验（难点） （2 ）强度指标 屈服强度、抗拉强度 2 、塑性 材料在外力作用下，产生永久性不能自行恢复的变形而不破坏的性能称为塑性。 （1）塑性指标 伸长率、断面收缩率 （2 ）塑性的工程意义 3、硬度 硬度通常是指金属材料抵抗更硬物体压入其表面的能力，是金属抵抗其表面局部变形和 破坏的能力，简单说就是材料的软硬程度。 （1）布氏硬度 （2 ）洛氏硬度 4 、冲击韧度 冲击韧度是指金属材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力。 （1）测定方法 冲击实验 （2 ）表示方法 （3 ）工程意义 5、疲劳强度 疲劳破坏、疲劳破坏特征、疲劳强度、疲劳破坏原因、提高疲劳强度的措施 三、金属材料的物理性能和化学性能 1、物理性能 密度、熔点、热膨胀性、导电性、导热性 2 、化学性能 耐腐蚀性、抗氧化性 四、金属材料的工艺性能 铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、切削加工性能 第2章 金属学基础知识 纯金属的晶体结构 一、晶体结构 1、晶格：将原子抽象为一个个的几何点，用假想的线条将这些点连接起来，构成有明显规 律性的空间格架。这种表示原子在晶体中排列规律的空间格架称为晶格 2、晶胞：完整地反映晶格特征的最小几何单元称为晶胞 二、金属晶格 1、体心立方晶格 2、面心立方晶格 3、密排六方晶格 三、实际金属的晶体结构和晶体缺陷 1、点缺陷 空位、间隙原子、置代原子 2、线缺陷 线缺陷是在晶体中某处有一列或若干列原子发生了有规律的错排现象。晶体中最普通的 线缺陷就是位错，这种错排现象是晶体内部局部滑移造成的，根据局部滑移的方式不同，可 以分别形成螺型位错和刃型位错。 3、面缺陷 晶界、亚晶界 金属的结晶过程 一、纯金属冷却曲线与过冷度 理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度，用△T 表示，即△T=T -T 。 0 n 过冷度是金属结晶的必要条件 二、纯金属结晶过程 纯金属的结晶过程是在冷却曲线上的水平线段所经历的时间内发生的，是一个不断形成晶 核和晶核不断长大的过程。 三、合金铸件结晶后的组织结构 1、表层细晶区2 、柱状晶区3、中心等轴晶区 四、晶粒大小及控制 晶粒越细小，金属的强度和硬度越高，塑性和韧性也越好。因此，细化晶粒是使金属材料强 韧化的有效途径。 增大过冷度、变质处理、振动处理 合金的晶体结构 一、合金基本概念 1、合金：由一种金属元素为主导，加入其他金属或非金属元素，经过熔炼或其他方法结合 而成的具有金属特性的材料 2、组元：组成合金的最基本的独立物质，简称元。可以是金属、非金属元素、较稳定的化 合物 3、相：具有同一种化学成分、晶体结构及性能相同的均匀组成部分 4、组织：借助肉眼或显微镜所观察到的金属材料内部的相的组成、各相量的多少、相的形 态分布和晶粒的大小等部分；组织是决定材料性能的最终关键因素。 二、合金相结构 固溶体、金属化合物、机械混合物 1、合金由液态结晶为固态时，一种组元的原子溶入另一组元的晶格中所形成的均匀固相称 为固溶体。 2 、金属化合物是指合金各组元的原子按一定的整数比化合而成的一种新相。当合金中出现 金属化合物时，能提高其强度、硬度和耐磨性，