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1、緒論:1.課程的性質(zhì)和任務(wù)：,性質(zhì)：工程材料是機械類、近機械類各專業(yè)學生必修的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。任務(wù)：1)使學生獲得有關(guān)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(yīng)用之間關(guān)系的一般規(guī)律；3)熟悉常用工程材料的生產(chǎn)工藝過程；4)根據(jù)機械零件的服役條件和失效形式、合理選用工程材料。,2.本課程與相關(guān)課程的關(guān)系：,本課程應(yīng)安排在金屬工藝學實習及應(yīng)用力學課程之后進行,即學生應(yīng)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(xù)課程和畢業(yè)設(shè)計等打好選擇材料和使用材料的基礎(chǔ)。,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(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系;說明如何通過工藝手段改變材料的組織結(jié)

2、構(gòu),以達到提高材料性能的目的;介紹常用工程材料及其應(yīng)用等基本知識；為工程結(jié)構(gòu)和機械零件的設(shè)計和制造提供合理選用材料的方法。,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 ）。,5.教學內(nèi)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(jié)構(gòu) 2學時第三章 金屬的結(jié)晶 2學時第四章 二元相圖及應(yīng)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(yè)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,第一章:金屬材料的力學性能：,a . 定義： (1)材料是

3、人類生產(chǎn)和生活所必備的物質(zhì)基礎(chǔ); (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(lǐng)域的材料。,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(yè)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。,玻璃纖維增強高分子復合材料：,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。,一、材料的力學性能：,應(yīng)力應(yīng)變曲線：,1.彈性和剛度 ：,彈性模量E：E=/（MPa)； 材料抵抗彈性變形的能力

4、，彈性模量只對溫度敏感 。剛度：等于材料彈性模量與零構(gòu)件截面積的乘積 。p： 比例極限（應(yīng)力-應(yīng)變成正比，服從虎克定律 ）。e： 彈性極限（不產(chǎn)生塑性變形的最大應(yīng)力 ）。,2.強度,s：屈服強度（開始產(chǎn)生塑性變形的應(yīng)力） 。b：抗拉強度（材料在拉伸過程中承受的最大工程應(yīng)力）。k：斷裂強度（材料發(fā)生斷裂時的應(yīng)力）。 p、 e、 s、 b、 k的單位：Mpa （與應(yīng)力的相同）,3.塑性,伸長率：試樣拉斷后標距的相對伸長量：,斷面收縮率：試樣拉斷處橫截面積的相對收縮量：,碳鋼三種典型應(yīng)力應(yīng)變曲線的比較：,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

5、性變形的能力。生產(chǎn)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；,（1）布氏硬度：,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(shù)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。（1015s時不標注）,（2）洛氏硬度：,常用洛氏硬度的試驗條件和應(yīng)用：,（3）維氏硬度（HV）：,維氏硬度測試原理公式：,例：640HV30/20；500HV30,GB/T1172-1999黑色金屬硬度及強度換算值（摘錄）,5

6、.疲勞強度,材料在無數(shù)次的交變載荷的作用下不發(fā)生疲勞斷裂的最大應(yīng)力（鋼經(jīng)受107循環(huán)不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力）；彎曲疲勞強度的表示：-1；疲勞強度-1與抗拉強度之比約為0.450.55。,重復循環(huán)變化的載荷：,疲勞曲線：,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(wěn)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。,（1）沖擊韌性：,標準沖擊試樣：,沖擊功與沖擊韌性計算公式：,沖擊功：,沖擊韌性：,韌脆轉(zhuǎn)變溫度TK：,（2）斷裂韌性：,型裂紋應(yīng)力場強度因子：,Y形狀因子；外加應(yīng)力；a裂紋的半長。,K的臨界值稱為臨界應(yīng)力強度因子或斷裂韌度，用KC來表示。,二、材料的物理性能,密度；熔點；熱容；熱膨脹性；導熱性；磁性；介電常數(shù)。,三、材料的化學性能,耐腐蝕性；高溫抗氧化性；抗老化性能；降解性。,*四、材料的工藝性能,加工性能；鑄造性能；焊接性能；熱處理性能。,