第一章节工程材料的结构与性能幻灯片.pptVIP

第一章 工程材料的结构与性能 1.1 工程材料的性能 材料制成有用物品所需 满足使用需要 （有用） 适应制造 力学性能 物理性能 化学性能 力的作用下 表现出来的性能 物理因素作用下 表现出来的性能， 如密度、电、热、 磁、色等 化学因素作用下 表现出来的性能， 如抗腐蚀性 铸造性能 塑性加工性能 焊接性能 切削加工性能 热处理性能 7 使用性能 工艺性能 一.性能概述 性 能 二. 力学性能 (一)强度 在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的能力 1.静载强度 (1)弹性和刚度 不产生永久变形的性能：弹性 不产生永久变形的最大应力： 弹性极限 弹性变形阶段的应力/应变值E： 刚度(弹性模量) E表征材料抵抗弹性变形的能力 8 (2)屈服(点)强度 材料产生微量塑性变形的应力 :屈服点 零件工作时一般不允许发生塑性变形， 是设计选材的主要依据 (3)抗拉强度 材料断裂前能承受的最大应力 :抗拉强度 对要求不发生断裂的零件， 是设计选材 的主要参数 说明:(1)屈强比( )小，零构件安全性 好，但材料强度有效利用率低 (2)各种加工处理对 、 有显著影响 9 2.变载强度 材料在无数次交变载荷作用下不断裂的 最大应力 ：疲劳强度 与抗拉强度关系: (二)塑性 材料产生塑性变形而不断裂的能力 1.伸长率 ：试样至拉断的伸长程度 2.断面收缩率 ：至拉断的断面收缩程度 3.实际意义 (1)提高零件使用安全性 (2)材料能承受变形加工 10 (三)硬度 表示材料表面抵抗外物压入的能力 1.布氏硬度(HB) 淬火钢球：HBS≤450 (如259HBS) 硬质合金球：HBW≤650 (如550HBW) 测量误差小，试验压痕大 用于半成品件检验 2.洛氏硬度(HR) HRC 20～67 表示：55HRC 试验压痕小,测量迅速简便 成品件，较薄工件、硬化表层硬度测定 11 3.维氏硬度(HV) 用于薄工件或表面薄层硬度测定,软硬均可 测定范围：0～1000HV 硬度特点： (1)测定简便、迅速，不破坏测试件 (2)与强度、耐磨性关系密切 图纸技术条件标注硬度 12 (四)冲击性能 1.冲击韧度 材料抵抗大能量冲击载荷的能力,用ak表示工作中承受大能量冲击载荷的零件， 选材时应考虑ak值 ak受温度影响很大,可用以评定材料冷脆性 2.多冲抗力 材料承受小能量多次冲击载荷的能力，主要取决于强度 13 (五)耐磨性 相对运动的接触表面会因摩擦损耗,引起尺寸、形状变化 材料抵抗磨损的能力,用磨损量(体积、重量和长度)表示 提高材料硬度与减摩可提高耐磨性 (六)材料的强韧化关系 材料的强韧化：提高强度、硬度、 塑性、韧性的综合效应 措施：1.强、硬、塑、韧应合理搭配 2.探索强韧化方法 14 1.2 结合键 一.金属键 强键 1.具良好塑性 2.强度、硬度较高 强而韧 3.刚度较大 二.离子键 三.共价键强键 1.硬度高 2.刚度大 硬而脆 3.脆性大 15 四.分子键 弱键 1.强度、硬度低 2.刚度小 3.易变形 五.四大材料结合键 金属材料以金属键为主 陶瓷材料以共价键或离子键为主 有机高分子材料分子内共价键，分子间分子键 复合材料取决于组成物结合键 16 1.3 晶体结构一.理想晶体结构  (一)晶格 17 (二)常见金属晶体结构 1.体心立方 -Fe、Cr、Mo、V、W等 2.面心立方 -Fe、Cu、Al、Ni、Au、Ag等 3.密排六方 Mg、Cd、Zn、Be等 二.实际晶体结构 存在原子偏离规则排列的区域：晶体缺陷 (1)相对数量很少 (2)对金属性能有极重要影响 (3)会随条件而发生变动 18 (一)点缺陷 1.空位 2.间隙原子 3.置换原子 产生的影响 (1)结构上：会造成晶格畸变 (2)性能上：电阻增大