工程材料--ppt课件

工程材料1ppt课件绪论材料的重要性科学研究和技术发展的目的—改变人类生活材料对我们的生活产生着重大影响—过去的、现在的、未来的影响材料也是制造工程师们实现产品制造的原料—产品功能的载体、制造加工的对象2ppt课件推荐课外读物宗培言、丛东华主编，《机械工程概论》，机械工业出版社，2004年2月第1版，16开268页，TH-43/Z93这是一本介绍机械设计制造及其自动化专业的书。它解答了同学们最为关心的一些问题，包括：本专业涵盖哪些知识范围，大学阶段要学些什么，以及将来能做哪些方面的工作等，对刚刚进入专业学习的同学了解本专业，给自己未来的学习和事业定位都具有很好的指导意义。建议每个同学都认真读一读。另外，同名的书籍还有另外一些，内容大同小异。郝应其编著，《缤纷多彩的材料世界》，北京工业大学出版社，1993年5月第1版，32开119页，TB3/H24a这是一本介绍各种材料及它们的应用的小册子。内容精彩生动，对大家了解各种材料，增强对材料课程学习的兴趣，十分有益。内容简单，大家基本上都能读懂，而且不用花太多的时间，建议每个同学都找来读读。此外，图书馆类似的小册子还有很多，不妨根据自己的兴趣选看1~2本。3ppt课件为什么要学习工程材料课程工程上使用哪些材料工程材料常用材料金属材料新材料非金属材料钢铁材料(黑色金属)非铁材料(有色金属)高分子材料陶瓷材料复合材料4ppt课件工程材料研究哪些问题材料的结构、性能（第一、二、三章）金属材料的结晶过程及组织成分分析（第二章）金属材料的塑性变形机理（第三章）改变材料性能的方法（第四章）各种材料的牌号、用途、如何选择材料（第五、六、七章）材料失效分析（第七章）5ppt课件如何学好工程材料课程本课程的重点与难点本课程的学习方法与教学要求6ppt课件本课程的推荐参考书目张继世主编，《机械工程材料基础》，高等教育出版社，2002年4月第1版，小16开243页，TH14-43/Z32储凯主编，《机械工程材料》，重庆大学出版社，1998年6月第1版，16开214页，TH14/C73詹武主编，《工程材料》，机械工业出版社，1997年10月第1版，16开354页，TB3-43/Z26以上3本书内容与我们使用的教材相仿，难度按上面由上到下的排列顺序由浅入深。对某些我们教材上说的不太清楚明白的内容，可查阅这些参考书。潘强、朱美华、童建华编著，《工程材料》，上海科学技术出版社，2005年9月第2版，16开311页，TB3-43/P18(2)王晓敏编著，《工程材料学》，哈尔滨工业大学出版社，2002年8月第2版，16开292页，TB3/W37b(2)以上2本书比我们使用的教材稍深，但都是非常好的教材。对程度较高希望学习更深入一些内容的同学，可以参看，不懂的地方可以与老师讨论。7ppt课件第一章：材料的性能什么是材料的性能材料在使用和加工过程中所表现出来的各种性能8ppt课件材料包括哪些性能材料的力学性能和工艺性能是我们关注的重点材料的性能使用性能力学性能工艺性能铸造、焊接、压力加工性能化学性能物理性能切削加工性能热处理性能9ppt课件材料的力学性能力学性能又称为机械性能1.材料的强度与塑性强度强度的概念：材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力强度可分为：抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度疲劳强度等等10ppt课件塑性塑性的概念：材料在外力作用下呈现出的不可恢复到原状的变形而不发生破坏的能力衡量塑性的指标：伸长率与断面收缩率11ppt课件拉伸试验与拉伸曲线拉伸试验（拉伸试验机）拉伸试验机12ppt课件拉伸曲线应力与应变的概念应力σ：单位面积上所受的力，单位：Pa应变ε：单位长度的变形量，无单位由应力-应变曲线可获得材料以下各种性能指标FΔL0F-ΔL曲线SF001LLLσε0ACDEσeσsσbσ-ε曲线Ｂ13ppt课件弹性极限与弹性模量弹性极限σe在材料的弹性极限范围内（即当材料所受应力小于σe时），应力与应变成正比弹性极限在拉伸曲线中的位置曲线上的A点σε0ACDEσeσsσbσ-ε曲线Ｂ14ppt课件弹性模量E定义式：条件：σσe弹性模量在拉伸曲线上的反映A点以下直线的斜率弹性模量的决定因素材料的本性刚度材料在弹性变形区内抵抗弹性变形的能力，用弹性模量E表示Eσε0ACDEσeσsσbσ-ε曲线Ｂ15ppt课件改变金属制品刚度的措施更换金属材料改变金属制品的结构形式增加截面积弹性极限在材料使用中的意义机械零件所受的应力不能大于弹性极限值，否则可能会发生塑性变形16ppt课件屈服强度（屈服点）屈服现象载荷不增加而塑性变形仍在增大的现象屈服点在拉伸曲线中的位置曲线上的B点σε0ACDEσeσsσbσ-ε曲线Ｂ17ppt课件屈服强度(屈服点)σsB点对应的应力值，用σs表示无明显屈服现象材料的屈服点位置的确定：塑性变形达0.2%处对应的应力值，用σ0.2表示σε0ACDEσeσsσbσ-ε曲线Ｂ18ppt课件屈服强度在材料使用中的应用屈服强度是评价材料承载能力的重要指标材料所受的应力不应超过屈服点（否则材料将产生塑性变形）屈服阶段的结束曲线中的C点C点以后，材料需要继续增大应力才能产生新的塑性变形σε0ACDEσeσsσbσ-ε曲线Ｂ19ppt课件抗拉强度（强度极限）缩颈现象材料拉断前断裂部位附近直径变小抗拉强度σb试样所能承受的最大拉应力抗拉强度在拉伸曲线上的位置曲线上的D点σε0ACDEσeσsσbσ-ε曲线Ｂ20ppt课件抗拉强度在材料使用中的意义抗拉强度是评价材料安全性的重要指标材料所受的应力绝不可超过抗拉强度（否则材料有断裂的危险）比强度概念：强度与密度之比意义：衡量不同材料抗拉能力。如玻璃钢的比强度可能高于钢材21ppt课件伸长率(延伸率)、断面收缩率评价材料塑性的指标伸长率(延伸率)δ其中：L0为试样的原始长度L1为试样拉断后的总长度δ为E点的横坐标δ是评价材料塑性最常用的指标%100LLL001σε0ACDEσeσsσbσ-ε曲线Ｂ22ppt课件断面收缩率Ψ其中：S0是试样原始截面积S1是试样拉断后断口的截面积%100SSS01023ppt课件塑性在材料使用中的意义良好的塑性是材料进行压力加工的必要条件伸长率和断面收缩率数值越大，材料的塑性越好24ppt课件材料“塑性好”与“容易变形”的区别“塑性好”是指材料伸长率和断面收缩率数值大，其压力加工性能好“容易变形”是指令材料产生初始塑性变形所需要的应力，即屈服强度的大小“容易变形”的材料不一定“塑性好”，反之亦然25ppt课件上堂重点1.材料性能：树状图2.基本概念：强度、塑性、应力、应变、应力-应变曲线、由应力-应变曲线能获得哪些力学性能指标；3.基本力学性能指标：弹性极限、弹性模量、刚度、屈服强度（屈服点）、抗拉强度、比强度、延伸率、断面收缩率；它们的含义、符号、测量方法、计算公式、单位、在材料使用上的应用，等等；4.“容易变形”与“塑性好”的区别。26ppt课件复习与思考1.“塑性好”指的是什么，在应力应变曲线上如何衡量两种材料谁的塑性好？2.若拉伸应力σ由σe逐渐加大到σs，此时材料发生什么变化？3.应力应变曲线中，当拉伸应力σ达到σb后，出现曲线走向向下（即应力σ减小而变形仍继续增加）的现象，请解释原因？27ppt课件2.材料的硬度硬度的概念材料抵抗其它硬物压入其表面的能力硬度可分为洛式硬度、布式硬度、维式硬度等最常用的硬度指标是：洛氏硬度和布氏硬度28ppt课件硬度试验（硬度计）洛氏硬度计布氏硬度计29ppt课件硬度的应用硬度是衡量材料软硬程度的指标，是材料抵抗局部塑性变形的能力；硬度与材料的强度及塑性等重要性能指标之间存在着内在联系，有一定的的对应关系；硬度便于测试，因此在实际生产中，常通过测量硬度值来检验一般零件的机械性能；硬度是材料最常用的指标之一。30ppt课件洛式硬度代号：HR不同的压头称为不同的标尺常用的标尺有A、B、C，分别用代号HRA、HRB、HRC表示压头1200金刚石圆锥体：适用于A、C标尺Φ1.588mm淬火钢球：适用于B标尺31ppt课件测量对象压痕深度(可直接从硬度计上读出)公式h0：初载荷下的压痕深度，单位mmh1：主载荷下的压痕深度，单位mmh1-h0：主载荷使压头压入材料形成的压痕深度0020hh130HRB0.002hh100HRCHRA0101.、32ppt课件优缺点优点：测量简便迅速，压痕小缺点：数据不够准确，重复性较差（尤其对成分不均匀的材料）33ppt课件应用洛式硬度方便快捷，是目前工厂中应用最广泛的硬度试验方法各种标尺的硬度试验规范及适用的材料34ppt课件布式硬度代号：HB使用不同材质的压头分别用HBS、HBW表示压头淬火钢球：适用于硬度值小于450的材料，用代号HBS表示硬质合金球：适用于硬度值大于450小于650的材料，用代号HBW表示35ppt课件测量对象：压痕球冠的表面积公式)(22dD-D(Dg2FAFHB36ppt课件优缺点优点：测量结果准确，测量精度高缺点：压痕面积大（对零件有损伤）应用布式硬度通常用于铸铁、有色金属及其合金、结构钢、非金属材料等的测量实际测量时可根据压痕直径直接查表得到硬度值，不需要用公式计算37ppt课件3.材料的冲击韧度韧性与脆性韧性：材料在塑性变形和断裂全过程中吸收能量的能力，吸收的能量越多，韧性越好脆性：与韧性相反的概念38ppt课件冲击试验（冲击试验机）冲击试验机39ppt课件冲击韧度（冲击吸收功）概念：材料抵抗冲击破坏的能力公式：决定冲击韧度值的因素内部因素：材料本身特性，如，成份、显微组织、冶金质量等外部因素：如，试样尺寸、缺口形状、试样粗糙度、试验环境等Sh)-mg(HSAkk40ppt课件冲击韧度的应用冲击韧度是反映材料质量和设计选材的重要指标之一根据试样的缺口形式不同，有αku和αkv两种冲击韧度值，二者直接不能直接进行比较和换算材料的韧性会随环境温度下降而降低，在超过某一温度（韧脆转换温度）后，材料冲击韧度会急剧降低，由韧性材料变为脆性材料。韧脆转换温度越低，材料的低温冲击韧性越好。这对于在寒冷地区和低温下工作的零件和机器尤为重要41ppt课件冲击韧度的应用（续）实际应用中，机械零件很少是受到大能量的一次冲击就破坏的，而是受到小能量的多次冲击后才发生破坏。一般来说，材料抵抗大能量一次冲击的能力取决于材料的塑性，而抵抗小能量多次冲击的能力则取决于材料的强度。因此，冲击韧性对一般零件只具有参考意义。在零件设计时，不能片面追求高的αk值，这是因为αk值过高会降低材料的强度，从而导致零件因强度不够而失效对脆性材料，不采用冲击韧度指标42ppt课件4.材料的疲劳强度材料的疲劳断裂例子：用手反复弯曲来折断一段铁丝概念：在交变载荷的反复作用下，即使其载荷(应力)远小于抗拉强度σb（材料发生破坏的最低应力），甚至小于屈服强度σs（材料发生塑性变形的最低应力），材料也会发生断裂，这种现象称为疲劳断裂后果：机械零件的断裂，80%以上都是疲劳断裂，断裂前没有明显征兆，突然断裂，后果十分严重43ppt课件疲劳试验与疲劳曲线疲劳试验机44ppt课件疲劳强度当材料承受的交变应力低于某一数值σ-1时，虽经无数次循环，材料也不会发生疲劳断裂，这个应力值σ-1称为材料的疲劳强度由于疲劳试验不可能进行无限次循环，而且有些材料的疲劳曲线上没有水平部分。因此，通常规定，碳钢以循环107次、有色金属和某些超高强度钢以循环108次而发生断裂所需的应力作为其疲劳强度非金属材料的疲劳强度一般远低于金属材料45ppt课件疲劳强度与抗拉强度的关系一般钢铁材料的值约为其σb的一半疲劳强度的应用影响疲劳强度数值的因素：材料本身、残余应力、表面质量、应力循环特性等提高疲劳强度的措施：表面强化处理（滚压、喷丸、表面淬火、渗碳、渗氮等）、减少零件表面粗糙度等46ppt课件材料的其它性能简介物理性能包括：密度与熔点、电学性能、热学性能、磁学性能、光学性能等化学性能包括：耐腐蚀性能、抗氧化性能、化学稳定性等工艺性能包括：铸造性能、焊