机械工学第一章工程材料.ppt

机械工学 自动化工程系 绪言 一、机械的作用及机械工业在国民经济中的地位 机械——一种人为的执行机械运动的实物装置。 地位——重要的基础工业 二、本课程的内容、教学目的和学习方法 工程材料基础：金属非金属材料指标性能 机械传动基础：液压与气压传动基础 机械制造基础：热加工、冷加工、特种加工 第一篇 工程材料 第一章 金属材料基本知识 金属材料及其分类 金属材料的主要性能 金属的结构与结晶 铁碳合金相图 金属材料是现代工业、农业、交通、建筑和国防等部门用材的主体。据统计、各种车辆、飞机、轮船、武器等所用的材料中，金属材料约占90%以上。金属材料之所以得到广泛地应用，是由于它具有优良的工艺成型性能和使用性能，而这些性能与其内部的微观结构、材料的制备方法及材料成型技术有着密切的关系。 金属材料分类 黑色金属 通常以铁、锰、铬为基的合金称黑色金属。 以铁为基的合金称为钢。 有色金属 以其余合金为基的合金称有色金属。 有色金属通常按其元素名称命名。 如铝及铝合金，铜及铜合金。 一、静载单向静拉伸应力――应变曲线 5、断裂韧性:材料抵抗内部裂纹失稳扩展的能力称为断裂韧性。 物理化学性能 比重 熔点 热膨胀性 导热性 导电性和磁性 耐腐蚀 耐磨 一、密度 材料的密度是指单位体积中材料的质量。不同材料的相对密度各不相同，如钢为7.8；左右，陶瓷的为2.2～2.5；各种塑料的就更小。 不同材料的相对密度各不相同 轻金属：密度小于5的金属 重金属：密度大于5的金属 比强度：抗拉强度σb与相对密度ρ之比 弹性模量：弹性模量E与相对密度ρ之比称为比。 二、熔点 熔点是指材料的熔化温度。金属都有固定的熔点。 陶瓷的熔点一般都显著高于金属及合金的熔点 高分子材料没有固定的熔点 合金的熔点取决于它的化学成分 难熔金属（如W、Mo、V等） 易熔金属（如Sn、Pb等） 三、热膨胀性 材料的热膨胀性通常用线膨胀系数表示。 陶瓷的线膨胀系数最低 金属次之 高分子材料最高 四、磁性 材料能导磁的性能称磁性。磁性材料中又分为容易磁化、导磁性良好，但外磁场去掉后，磁性基本消失的软磁性材料（如电工用纯铁、硅钢片等）和去磁后，保持磁场，磁性不易消失的硬磁性材料（如淬火的钴钢、稀土钴等）。 软磁性材料（如电工用纯铁、硅钢片等）硬磁性材料（如淬火的钴钢、稀土钴等） 许多金属（如Fe、Ni、Co等）均具有较高的磁性 也有许多金属（如Al、Cu、Pb等）是无磁性 非金属材料一般无磁性 五、导热性 材料的导热性用热导率（亦称导热系数）λ来表示。材料的热导率越大，说明导热性越好。 金属越纯，其导热能力越大 金属的导热能力以Ag为最好，Cu、Al次之。 金属及合金的热导率远高于非金属材料。 六、导电性 材料的导电性一般用电阻率来表示。通常金属的电阻率随温度升高而增加，而非金属材料则与此相反。 金属的电阻率随温度升高而增加 非金属材料则与此相反 金属一般具有良好的导电性 Ag导电性最好，Cu、Al次之。 纯金属的导电性总比合金要好 高分子材料都是绝缘体， 但有的高分子复合材料也有良好的导电性。 陶瓷材料虽是良好的绝缘体，但某些特殊成分的陶瓷却是有一定导电性的半导体。 工程材料的工艺性能 工程材料的工艺性能是指其在加工条件下成形能力的性能。如金属材料的铸造性能、锻压性能、焊接性能、热处理性能、切削加工性能等。工程材料的工艺性能好坏，决定着它的加工成形的难易程度，会直接影响制造零件的工艺方法、质量以及制造成本。 铸造性能 锻压性能 焊接性能 热处理性能 切削加工性能 一、铸造性能 铸造性能是指用金属液体浇注铸件时，金属易成形并获得优质铸件的性能。 流动性好 收缩率小 偏析倾向小铸造性较好 铸铁和青铜的铸造性较好。 二、锻造性能 锻造性能一般用金属材料的可锻性来衡量。 可锻性是指材料是否易于进行压力加工的性能。 钢的可锻性良好 铸铁不能进行压力加工。 三、焊接性能 焊接性能一般用材料的可焊性来衡量。 可焊性好坏一般用焊接处出现各种缺陷的倾向来评定。 低碳钢的可焊性较好； 铸铁和铝合金的可焊性差； 某些工程塑料也由良好的可焊性。 工程塑料