1、緒論第1章材料的種類與性能適用于交通運輸類緒論第1章材料的種類與性能總學(xué)時數(shù)：總學(xué)時數(shù)：40學(xué)時學(xué)時周學(xué)時數(shù)：周學(xué)時數(shù)：3 學(xué)時學(xué)時理論課時：理論課時：36學(xué)時學(xué)時實驗課時：實驗課時：4 學(xué)時學(xué)時機動課時：機動課時：2學(xué)時學(xué)時實驗項目：實驗項目：2 個個教教 學(xué)學(xué) 安安 排排緒論第1章材料的種類與性能1 遵守作息時間遵守作息時間2 遵守課堂紀律遵守課堂紀律3 有事請假有事請假4 按時、保質(zhì)交作業(yè)按時、保質(zhì)交作業(yè)5 按時參加實驗課按時參加實驗課要要 求求緒論第1章材料的種類與性能緒論緒論第第01章章 材料的種類與性能材料的種類與性能第第02章章 材料的組織結(jié)構(gòu)材料的組織結(jié)構(gòu)第第03章章 金屬熱處

2、理及表面改性金屬熱處理及表面改性第第04章章 鋼材材料及其用途鋼材材料及其用途第第05章章 非鐵材料非鐵材料第第06章章 鑄造鑄造第第07章章 壓力加工壓力加工第第08章章 焊接焊接第第09章章 切削加工基礎(chǔ)知識切削加工基礎(chǔ)知識第第10章章 零件表面的加工方法零件表面的加工方法第第11章章 機械零件的結(jié)構(gòu)工藝性機械零件的結(jié)構(gòu)工藝性 第第12章章 現(xiàn)代制造技術(shù)及其發(fā)展趨勢現(xiàn)代制造技術(shù)及其發(fā)展趨勢教教 學(xué)學(xué) 內(nèi)內(nèi) 容容緒論第1章材料的種類與性能一、課程性質(zhì)、目的及任務(wù)一、課程性質(zhì)、目的及任務(wù) 本課程是一門專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程是一門專業(yè)基礎(chǔ)課。 本課程是研究工程材料的性質(zhì)、應(yīng)用及金屬冷、熱本課程是研究

3、工程材料的性質(zhì)、應(yīng)用及金屬冷、熱加工工藝的一門綜合性課程。加工工藝的一門綜合性課程。緒 論 本課程的主要任務(wù)：本課程的主要任務(wù)：使學(xué)生獲得機械工程常用材料使學(xué)生獲得機械工程常用材料和非金屬材料的基礎(chǔ)知識，能正確選擇金屬材料及熱處和非金屬材料的基礎(chǔ)知識，能正確選擇金屬材料及熱處理方法；學(xué)習(xí)機械零件常用加工的基礎(chǔ)理論和方法。理方法；學(xué)習(xí)機械零件常用加工的基礎(chǔ)理論和方法。 本課程重點介紹金屬材料的成分、組織及性能之間本課程重點介紹金屬材料的成分、組織及性能之間的關(guān)系，重點介紹各種加工方法的實質(zhì)、特點和應(yīng)用。的關(guān)系，重點介紹各種加工方法的實質(zhì)、特點和應(yīng)用。 緒論第1章材料的種類與性能緒 論二、課程教學(xué)

4、基本要求二、課程教學(xué)基本要求掌握鋼鐵的成分、組織和性能之間的關(guān)系；掌握常用工程掌握鋼鐵的成分、組織和性能之間的關(guān)系；掌握常用工程材料的牌號、性能及應(yīng)用；了解常用鋼材熱處理的基本理材料的牌號、性能及應(yīng)用；了解常用鋼材熱處理的基本理論和工藝方法；初步具有選擇工程材料和熱處理方法的能論和工藝方法；初步具有選擇工程材料和熱處理方法的能力。掌握選擇毛坯和零件毛坯的結(jié)構(gòu)工藝性；了解常用加力。掌握選擇毛坯和零件毛坯的結(jié)構(gòu)工藝性；了解常用加工工藝的基本理論；了解常用加工工藝的工藝特點及應(yīng)用工工藝的基本理論；了解常用加工工藝的工藝特點及應(yīng)用范圍；具有初步制定簡單零件的機械加工工藝過程的能力。范圍；具有初步制定簡

5、單零件的機械加工工藝過程的能力。 緒論第1章材料的種類與性能黃河鎮(zhèn)河大鐵牛黃河鎮(zhèn)河大鐵牛(唐開元唐開元12年鑄年鑄)青銅器青銅器石斧石斧 三、工具、機械設(shè)備的產(chǎn)生及發(fā)展三、工具、機械設(shè)備的產(chǎn)生及發(fā)展 文化傳承與發(fā)展、戰(zhàn)爭文化傳承與發(fā)展、戰(zhàn)爭 物質(zhì)生活、精神生活需要物質(zhì)生活、精神生活需要 科學(xué)研究需要科學(xué)研究需要MPaSFee0 尼龍齒輪尼龍齒輪 電纜電纜 滾動軸承滾動軸承 緒論第1章材料的種類與性能人類在長期的生產(chǎn)和生活實踐中創(chuàng)造和發(fā)展了機人類在長期的生產(chǎn)和生活實踐中創(chuàng)造和發(fā)展了機械，其目的是為了減輕或替代人的勞動，提高勞械，其目的是為了減輕或替代人的勞動，提高勞動生產(chǎn)率。動生產(chǎn)率。搗米機搗米

6、機東漢時用水排以鼓風(fēng)煉鐵東漢時用水排以鼓風(fēng)煉鐵東漢張衡第一臺地震儀東漢張衡第一臺地震儀 “神舟神舟”五號飛行成功五號飛行成功超超7隱形戰(zhàn)斗機隱形戰(zhàn)斗機搗米機搗米機車床車床波音波音787緒論第1章材料的種類與性能產(chǎn)生不同的加工工藝和方法。產(chǎn)生不同的加工工藝和方法。表面加工方法表面加工方法緒論第1章材料的種類與性能產(chǎn)生不同的加工工藝和方法。產(chǎn)生不同的加工工藝和方法。鑄造鑄造熱熱處處理理壓力加工壓力加工焊接焊接緒論第1章材料的種類與性能第第1 1章章 材料的種類與性能材料的種類與性能1-1 1-1 材料的種類材料的種類材料的種類材料的種類按用途分類按用途分類按領(lǐng)域分類按領(lǐng)域分類按成分分類按成分分類金

7、金屬屬材材料料復(fù)復(fù)合合材材料料 非非金金屬屬材材料料機機械械工工程程材材料料信信息息工工程程材材料料建建筑筑工工程程材材料料生生物物工工程程材材料料結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)材材料料工工具具材材料料功功能能材材料料工程材工程材料料緒論第1章材料的種類與性能緒論第1章材料的種類與性能1-2 1-2 材料的性能材料的性能靜載荷下材料的力學(xué)性能靜載荷下材料的力學(xué)性能 變載荷下材料的力學(xué)性能變載荷下材料的力學(xué)性能材材料料性性能能材料的高溫和低溫性能材料的高溫和低溫性能材料的化學(xué)性能材料的化學(xué)性能 在液氮溫度區(qū)在液氮溫度區(qū)獲（獲（-196C以下）得超導(dǎo)以下）得超導(dǎo)電性的陶瓷材電性的陶瓷材料料 南極地區(qū)氣溫低，南極地區(qū)氣溫

8、低，年平均氣溫可低達年平均氣溫可低達-57.5。曾記錄到。曾記錄到全球地面的絕對最全球地面的絕對最低氣溫達低氣溫達-88.3。 緒論第1章材料的種類與性能1-2 1-2 材料的性能材料的性能靜載荷靜載荷下材料下材料的力學(xué)的力學(xué)性能性能 變載荷變載荷下材料下材料的力學(xué)的力學(xué)性能性能強強 度度 塑塑 性性 硬硬 度度 沖擊韌性沖擊韌性 斷裂韌度斷裂韌度 疲勞強度疲勞強度磨磨 損損緒論第1章材料的種類與性能1、靜載荷時材料的力學(xué)性能、靜載荷時材料的力學(xué)性能（1）強度）強度載荷的形式載荷的形式 強度：所謂強度是指零件在外載荷作用下抵強度：所謂強度是指零件在外載荷作用下抵抗斷裂破抗斷裂破壞壞或過大或過大

9、塑性變形塑性變形的能力。的能力。緒論第1章材料的種類與性能材料的強度用材料的強度用拉伸試驗拉伸試驗測定。測定。(a)原始試樣原始試樣 （b)拉伸后試樣拉伸后試樣 圓形拉伸試樣圓形拉伸試樣拉伸曲線拉伸曲線緒論第1章材料的種類與性能拉伸曲線、應(yīng)力拉伸曲線、應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線拉伸曲線沒有考慮到試樣的尺寸誤差。拉伸曲線沒有考慮到試樣的尺寸誤差。應(yīng)力應(yīng)力：單位橫截面：單位橫截面積上的拉力，即積上的拉力，即MPaSF應(yīng)變應(yīng)變：單位長度的：單位長度的伸長量，即伸長量，即0ll緒論第1章材料的種類與性能彈性極限彈性極限e和彈性模量和彈性模量Ee點所對應(yīng)的彈點所對應(yīng)的彈性變形階段的最性變形階段的最大應(yīng)力，稱

10、為大應(yīng)力，稱為彈彈性極限性極限，以，以e表表示，單位示，單位MPa。ee彈性變形彈性變形：外載：外載荷去掉后可以恢荷去掉后可以恢復(fù)的變形。復(fù)的變形。緒論第1章材料的種類與性能Fe對應(yīng)于對應(yīng)于e點的外力，點的外力，N；S0試樣的原始截面積，試樣的原始截面積，mm2。ee彈性極限彈性極限e和彈性模量和彈性模量E緒論第1章材料的種類與性能材料在彈性變形范圍內(nèi)的材料在彈性變形范圍內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)力與與應(yīng)變應(yīng)變的比值稱為的比值稱為彈性模量彈性模量。彈性模量表征材料產(chǎn)生彈性變形的難易程度。彈性模彈性模量表征材料產(chǎn)生彈性變形的難易程度。彈性模量在工程上又稱為量在工程上又稱為剛度剛度。MPaGPaE/彈性極限彈性極

11、限e和彈性模量和彈性模量E緒論第1章材料的種類與性能胡克定律胡克定律當應(yīng)力在比例極限以內(nèi)時，應(yīng)力與應(yīng)變當應(yīng)力在比例極限以內(nèi)時，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，即成正比，即=EE為比例常數(shù)，稱為拉壓彈性模量。鋼的為比例常數(shù)，稱為拉壓彈性模量。鋼的彈性模量彈性模量E=2.06105MPa。 = /E緒論第1章材料的種類與性能1GPa=1000MPa=1000 000KPa=1000 000 000Pa1MPa=1N/mm21Pa=1N/m21MPa=1000 000Pa緒論第1章材料的種類與性能屈服極限屈服極限sMPaSFbb0 Fs對應(yīng)于對應(yīng)于s點的外力，點的外力，N；S0試樣的原始截面積，試樣的原始截面積，

12、mm2。s點對應(yīng)的應(yīng)力值就是材料在外力作點對應(yīng)的應(yīng)力值就是材料在外力作用下開始發(fā)生塑性變形的最低應(yīng)力用下開始發(fā)生塑性變形的最低應(yīng)力值，稱為值，稱為屈服強度或屈服極限屈服強度或屈服極限。ss塑性變形塑性變形:外載荷去掉后不能恢外載荷去掉后不能恢復(fù)的變形。復(fù)的變形。緒論第1章材料的種類與性能屈服極限屈服極限s對于沒有明顯屈服點的材料，取產(chǎn)生對于沒有明顯屈服點的材料，取產(chǎn)生0.2%塑性變形時塑性變形時的變形應(yīng)力值為該材料的屈服極限，稱為的變形應(yīng)力值為該材料的屈服極限，稱為名義屈服極名義屈服極限限，用，用0.2表示。表示。緒論第1章材料的種類與性能強度極限強度極限b%100%100000 lllllk

13、kFb對應(yīng)于對應(yīng)于b點的外力，點的外力，N；S0試樣的原始截面積，試樣的原始截面積，mm2。試樣試樣拉斷前拉斷前所能承受的最大應(yīng)力值，所能承受的最大應(yīng)力值，即試樣所能承受的最大載荷除以原即試樣所能承受的最大載荷除以原始截面積。始截面積。抗拉強度是材料抵抗斷裂的能力?？估瓘姸仁遣牧系挚箶嗔训哪芰?。bb緒論第1章材料的種類與性能拉壓的強度條件拉壓的強度條件為了使零件有足夠的強度，零件在載荷作用下為了使零件有足夠的強度，零件在載荷作用下的最大應(yīng)力必須小于材料的極限應(yīng)力的最大應(yīng)力必須小于材料的極限應(yīng)力lim ，即，即 5%脆性材料脆性材料：伸長率：伸長率5%緒論第1章材料的種類與性能（3）硬度）硬度硬

14、度硬度是材料抵抗硬物壓入其表面的能力，或材料表面是材料抵抗硬物壓入其表面的能力，或材料表面抵抗變形的能力。抵抗變形的能力。硬硬度度布氏硬度布氏硬度洛氏硬度洛氏硬度維氏硬度維氏硬度HBHRHV緒論第1章材料的種類與性能布氏硬度布氏硬度壓頭為壓頭為淬火鋼球淬火鋼球時用時用HBS表示，壓頭為表示，壓頭為硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金球球時用時用HBW表示，單位為表示，單位為MPa。一定直徑的球體一定直徑的球體( (鋼球或硬質(zhì)合金鋼球或硬質(zhì)合金球球) )在一定載荷作用下壓入試樣表在一定載荷作用下壓入試樣表面，面，保持一定時間后保持一定時間后卸除載荷，卸除載荷，測量其壓痕直徑。布氏硬度值用測量其壓痕直徑。布氏硬度值用

15、球面壓痕單位表面積上所承受的球面壓痕單位表面積上所承受的平均壓力來表示。平均壓力來表示。緒論第1章材料的種類與性能洛氏硬度洛氏硬度根據(jù)壓頭和壓力的不同，洛氏硬度有根據(jù)壓頭和壓力的不同，洛氏硬度有HRC、HRB、HRA。將金剛石壓頭將金剛石壓頭(或鋼球壓頭或鋼球壓頭), 在先后施加兩個載荷在先后施加兩個載荷(預(yù)載荷預(yù)載荷F0和總載荷和總載荷F)的作用下壓入金屬表面?？傒d荷的作用下壓入金屬表面。總載荷F為預(yù)載荷為預(yù)載荷F0和主載荷和主載荷F1之和。卸去主載荷之和。卸去主載荷F1后后, 測量其殘余壓入深測量其殘余壓入深度度h, 用用h與與h0之差之差h來計算洛氏硬度值。來計算洛氏硬度值。h 越大越大

16、, 表示表示材料硬度越低。材料硬度越低。緒論第1章材料的種類與性能維氏硬度維氏硬度將正四棱錐體的金剛石壓頭壓入試樣表面，再測量將正四棱錐體的金剛石壓頭壓入試樣表面，再測量壓痕對角線長度，根據(jù)所加壓力和對角線平均長度壓痕對角線長度，根據(jù)所加壓力和對角線平均長度查表得到硬度值，用查表得到硬度值，用HV表示。表示。緒論第1章材料的種類與性能2、其他載荷作用下的力學(xué)性能、其他載荷作用下的力學(xué)性能（1）沖擊韌度）沖擊韌度沖擊韌度沖擊韌度是材料抵抗沖擊載荷的能力。是材料抵抗沖擊載荷的能力。2/mJSAkk 沖擊試樣 緒論第1章材料的種類與性能沖擊韌性的測定沖擊韌性的測定，常用一次擺錘沖擊彎曲試驗來測，常用

17、一次擺錘沖擊彎曲試驗來測定。測得試樣沖擊吸收功定。測得試樣沖擊吸收功,用符號用符號 Ak 表示。用沖擊表示。用沖擊吸收功除以試樣缺口處截面積吸收功除以試樣缺口處截面積 S0 , 即得到材料的沖即得到材料的沖擊韌度擊韌度 k。 許多機械零件和工具在工作中許多機械零件和工具在工作中, 往往要受到?jīng)_擊載往往要受到?jīng)_擊載荷的作用荷的作用, 如活塞銷、錘桿、如活塞銷、錘桿、沖模沖模和和鍛模鍛模等。等。 緒論第1章材料的種類與性能2、其他載荷作用下的力學(xué)性能、其他載荷作用下的力學(xué)性能（2）斷裂韌度）斷裂韌度斷裂韌度斷裂韌度是材料抵抗裂紋擴展的能力，用是材料抵抗裂紋擴展的能力，用KIc表示，單位表示，單位M

18、N/m3/2。斷斷裂裂韌韌度度材料中材料中存在的存在的缺陷缺陷夾雜物夾雜物氣氣 孔孔微裂紋微裂紋裂紋擴裂紋擴展的難展的難易程度易程度裂裂紋紋外力外力緒論第1章材料的種類與性能2、其他載荷作用下的力學(xué)性能、其他載荷作用下的力學(xué)性能（3）疲勞強度）疲勞強度交變載荷下工作交變載荷下工作工作時承受的應(yīng)力小于屈服極限工作時承受的應(yīng)力小于屈服極限零件的工零件的工作條件作條件緒論第1章材料的種類與性能2、其他載荷作用下的力學(xué)性能、其他載荷作用下的力學(xué)性能（3）疲勞強度）疲勞強度疲勞疲勞是零件在交變載荷的作用下，經(jīng)過較長時間是零件在交變載荷的作用下，經(jīng)過較長時間的工作而發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。的工作而發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。

19、疲勞強度疲勞強度是用來表征材料抵抗疲勞能力的。是用來表征材料抵抗疲勞能力的。緒論第1章材料的種類與性能2、其他載荷作用下的力學(xué)性能、其他載荷作用下的力學(xué)性能（4）磨損）磨損黏著磨損黏著磨損磨粒磨損磨粒磨損腐蝕磨損腐蝕磨損磨磨損損緒論第1章材料的種類與性能3、材料的高溫和低溫性能、材料的高溫和低溫性能（1）高溫性能）高溫性能材料在長時間的恒溫、恒應(yīng)力作用下，產(chǎn)生緩慢的塑性材料在長時間的恒溫、恒應(yīng)力作用下，產(chǎn)生緩慢的塑性變形的現(xiàn)象稱為變形的現(xiàn)象稱為蠕變?nèi)渥?。緒論第1章材料的種類與性能3、材料的高溫和低溫性能、材料的高溫和低溫性能（2）低溫性能）低溫性能隨著溫度的下降，多數(shù)材料會出現(xiàn)脆性增加的現(xiàn)象，嚴隨著溫度的下降，多數(shù)材料會出現(xiàn)脆性增加的現(xiàn)象，嚴重時發(fā)生脆斷。重時發(fā)生脆斷。緒論第