第一章工程材料的分類及性能第1頁，課件共37頁，創作于2023年2月緒論:1.課程的性質和任務：性質：工程材料是機械類、近機械類各專業學生必修的專業技術基礎課。任務：1)使學生獲得有關工程材料的基本理論和基本知識；2)掌握常用工程材料成分－組織－性能－應用之間關系的一般規律；3)熟悉常用工程材料的生產工藝過程；4)根據機械零件的服役條件和失效形式、合理選用工程材料。第2頁，課件共37頁，創作于2023年2月2.本課程與相關課程的關系：本課程應安排在金屬工藝學實習及應用力學課程之后進行,即學生應具有材料的機械性能和金屬加工工藝方面的基本知識。為后續課程和畢業設計等打好選擇材料和使用材料的基礎。第3頁，課件共37頁，創作于2023年2月3.課程的基本教學要求：重點闡述工程材料的性能與其組織結構之間的聯系;說明如何通過工藝手段改變材料的組織結構,以達到提高材料性能的目的;介紹常用工程材料及其應用等基本知識；為工程結構和機械零件的設計和制造提供合理選用材料的方法。

第4頁，課件共37頁，創作于2023年2月4.課程教學形式：理論教學；實驗教學；課堂討論；自學；輔導（習題解答）。

第5頁，課件共37頁，創作于2023年2月5.教學內容----理論教學：第一章金屬材料的力學性能2學時第二章金屬的晶體結構2學時第三章金屬的結晶2學時第四章二元相圖及應用（鐵碳合金相圖）4學時第五章金屬材料的變形4學時第六章鋼的熱處理4學時第七章工業用鋼4學時第八章鑄鐵2學時第九章有色金屬及其合金4學時第十章機械零件材料的選用

2學時第6頁，課件共37頁，創作于2023年2月第一章:金屬材料的力學性能：a.定義：

(1)材料是人類生產和生活所必備的物質基礎;(2)工程材料主要指用于機械工程、電器工程、建筑工程、化工工程、航空航天工程等領域的材料。第7頁，課件共37頁，創作于2023年2月b.分類：金屬材料：黑色金屬、有色金屬；高分子材料：塑料、橡膠、合成纖維；陶瓷材料：工業陶瓷；復合材料：金屬基復合材料、高分子復合材料、陶瓷基復合材料。第8頁，課件共37頁，創作于2023年2月玻璃纖維增強高分子復合材料：第9頁，課件共37頁，創作于2023年2月c.材料的性能(力學性能)零件的過量變形以及性能指標；零件的斷裂及性能指標；零件在交變載荷下的疲勞斷裂及性能指標；零件的磨損失效以及防止；零件在高溫下的蠕變變形和斷裂失效。第10頁，課件共37頁，創作于2023年2月一、材料的力學性能：第11頁，課件共37頁，創作于2023年2月應力—應變曲線：第12頁，課件共37頁，創作于2023年2月1.彈性和剛度：彈性模量E：E=σ/ε（MPa)；材料抵抗彈性變形的能力，彈性模量只對溫度敏感。剛度：等于材料彈性模量與零構件截面積的乘積。σp：比例極限（應力----應變成正比，服從虎克定律）。σe：彈性極限（不產生塑性變形的最大應力）。

第13頁，課件共37頁，創作于2023年2月2.強度σs：屈服強度（開始產生塑性變形的應力）。σb：抗拉強度（材料在拉伸過程中承受的最大工程應力）。σk：斷裂強度（材料發生斷裂時的應力）。

σp、σe、σs、σb、σk的單位：Mpa（與應力的相同）第14頁，課件共37頁，創作于2023年2月3.塑性伸長率δ：試樣拉斷后標距的相對伸長量：斷面收縮率ψ：試樣拉斷處橫截面積的相對收縮量：第15頁，課件共37頁，創作于2023年2月碳鋼三種典型應力—應變曲線的比較：第16頁，課件共37頁，創作于2023年2月4.硬度硬度是衡量材料軟硬程度的指標。通常材料的強度越高，硬度也越高。硬度定義：材料抵抗局部塑性變形的能力。生產常用的硬度測試方法有：（1）布氏硬度；（2）洛氏硬度；（3）維氏硬度；第17頁，課件共37頁，創作于2023年2月（1）布氏硬度：第18頁，課件共37頁，創作于2023年2月布氏硬度測試原理公式：HBS適合測定硬度值低于450的金屬材料；HBW適合測定硬度值低于650的金屬材料。硬度符號HBS或HBW前的數值為硬度值，符號后依次表示鋼球直徑、載荷大小及載荷保持時間。例：120HBS10/1000/30；500HBW5/750等。（10~15s時不標注）第19頁，課件共37頁，創作于2023年2月（2）洛氏硬度：第20頁，課件共37頁，創作于2023年2月常用洛氏硬度的試驗條件和應用：硬度符號壓頭類型總壓力硬度值有效范圍應用舉例HRC120°金剛石圓錐147120~67HRC淬火鋼、調質鋼等HRBΦ（1/16）‘’淬火鋼球480725~100HRB軟鋼、退火鋼、銅合金、鋁合金，可鍛鑄鐵等HRA120°金剛石圓錐558.465~85HRA碳化物、硬質合金、表面淬火鋼第21頁，課件共37頁，創作于2023年2月（3）維氏硬度（HV）：第22頁，課件共37頁，創作于2023年2月維氏硬度測試原理公式：例：640HV30/20；500HV30第23頁，課件共37頁，創作于2023年2月GB/T1172-1999黑色金屬硬度及強度換算值（摘錄）硬度抗拉強度σb（N/mm-2）洛氏維氏HV布氏（F/D2=30）碳鋼鉻鋼鉻釩鋼鉻鎳鋼鉻鉬鋼鉻鎳鉬鋼鉻錳鋼不銹鋼HRCHRAHBSHBW45.045.546.046.547.073.273.473.773.974.24414484544614684244304364424494284354414484551459148115031526155014201444146814931519146914931517154115661451147615021527155414441468149215171542148715121537156315891445146914931517154314921453147915011533第24頁，課件共37頁，創作于2023年2月5.疲勞強度材料在無數次的交變載荷的作用下不發生疲勞斷裂的最大應力（鋼經受107循環不發生斷裂的最大應力）；彎曲疲勞強度的表示：σ-1；疲勞強度σ-1與抗拉強度之比約為0.45~0.55。第25頁，課件共37頁，創作于2023年2月重復循環變化的載荷：第26頁，課件共37頁，創作于2023年2月疲勞曲線：第27頁，課件共37頁，創作于2023年2月6.韌性材料在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力稱為沖擊韌性，簡稱韌性。材料抵抗裂紋失穩擴展的性能稱為斷裂韌性。材料的韌性是材料斷裂時所需的能量。第28頁，課件共37頁，創作于2023年2月（1）沖擊韌性：第29頁，課件共37頁，創作于2023年2月標準沖擊試樣：第30頁，課件共37頁，創作于2023年2月沖擊功與沖擊韌性計算公式：沖擊功：沖擊韌性：第31頁，課件共37頁，創作于2023年2月韌脆轉變溫度TK：第32頁，課件共37頁，創作于2023年2月（2）斷裂韌性：第33頁，課件共37頁，創作于2023年2月Ⅰ型裂紋應力場強度因子：Y—形狀因子；σ—外加應力；a—裂紋的半長。KⅠ的臨界值稱為臨界應力強度因子或斷裂韌度，用KⅠC來表示。第34頁，課件共3