《机械工程材料》课件

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1、第3章机械工程材料3.1金属材料的性能使用性能：金属材料在使用条件下所表现出来的性能。金属材料的性能工艺性能：金属材料从冶炼到成品的生产过程中，在各种加工条件下表现出来的性能。使用性能1.物理性能化学性能力学性能铸造性焊接性2.工艺性能锻压性切削加工性热处理性第3章机械工程材料3.1金属材料的性能3.1.1金属材料的物理性能金属的物理性能是金属固有的属性，它包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。3.1.2金属材料的化学性能金属的化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能。它包括耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性等。1.耐腐蚀性金属材料在

2、常温下抵抗氧化、水蒸气及其他化学介质腐蚀破坏作用的能力。2.抗氧化性金属材料抵抗氧化作用的能力，称为抗氧化性。3.化学稳定性化学稳定性是金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称。第3章机械工程材料3.1金属材料的性能3.1.3金属材料的力学性能1.力学性能:金属材料在外力作用下所表现出来的性能称为力学性能。2.载荷：金属材料在使用及加工中所受外力称为载荷。3.载荷分类：根据载荷作用性质的不同，可以分为静载荷、冲击载荷及疲劳载荷等三种。4.力学性能指标：强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。①强度强度是金属材料在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力称

3、为强度。常用的强度有：抗拉强度（σb）和屈服点（σs）。抗拉强度和屈服点可以通过拉伸试验测定。②塑性金属材料在静载荷作用下，产生永久变形而不破坏的能力称为塑性。常用的塑性指标：延伸率（δ）和断面收缩率（ψ）。③硬度金属材料抵抗局部变形（特别是塑性变形）、压痕或划痕的能力称为硬度。第3章机械工程材料3.1金属材料的性能3.1.3金属材料的力学性能硬度是衡量金属材料软硬的一个重要指标。常用测量硬度的试验方法有压入硬度试验法。常用的硬度指标有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HR）和维氏硬度（HV）。④韧性金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为韧性。

4、常用一次摆锤冲击弯曲试验测定金属材料的韧性。冲断试样时，在试样横截面的单位面积所消耗的功称为冲击韧性。常用αk表示，单位为J/cm2。多次小能量冲击的，其冲击抗力主要取决于材料的强度和韧性。⑤疲劳强度金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。一般情况下，钢铁材料用107次，对非铁金属用108次所能承受的最大应力表示疲劳强度，对称循环强度用σ-1表示。由于疲劳断裂是突然发生的，具有很大的危险性。因此要改善零件的结构形状。第3章机械工程材料3.1金属材料的性能3.1.3金属材料的力学性能表3.1常用金属材料的力学性

5、能指标力学性能性能指标符号名称单位强度σb抗拉强度MPa（N/mm2）σs屈服点塑性δ断后伸长率%ψ断面收缩率硬度HB布氏硬度HR洛氏硬度HC维氏硬度韧性αk冲击韧性J/cm2疲劳强度σ-1对称循环强度MPa第3章机械工程材料3.1金属材料的性能3.1.4金属材料的工艺性能金属材料的工艺性能:是指在各种加工条件下表现出来的适应能力。1.铸造性能金属及合金成型获得优良铸件的能力称为铸造性能。灰铸铁比铸钢的铸造性好。2.锻压性能金属材料利用锻压加工方法成形的难易程度称为锻压性能。一般情况下，低碳钢的锻压性最好，中碳钢次之，高碳钢较差。3.焊接性能

6、金属材料在一定焊接条件下，是否易于获得优良焊接接头的能力称为焊接性能。一般情况下，低碳钢具有良好的焊接性，高碳钢、铸铁的焊接性较差。4.切削加工性能金属材料切削加工的难易程度称为切削加工性能。铸铁比钢切削加工性能好，碳钢比合金钢切削性能好。第3章机械工程材料3.2常用金属材料3.2.1碳素钢碳素钢：含碳质量分数小于2.11%而不含有特意加入合金元素的钢，称为碳素钢。1.碳素钢的分类（1）按钢的含碳质量分数分类低碳钢含碳质量分数Wc≤0.25%中碳钢含碳质量分数Wc=0.25~0.60%高碳钢含碳质量分数Wc≥0.6%（2）按钢的质量分类根据钢

7、中含有害元素磷、硫质量分数划分。普通碳素钢Ws≤0.035%，Wp≤0.035%优质钢Ws≤0.030%，Wp≤0.030%高级优质钢Ws≤0.020%，Wp≤0.025%第3章机械工程材料3.2常用金属材料3.2.1碳素钢碳素钢：含碳质量分数小于2.11%而不含有特意加入合金元素的钢，称为碳素钢。1.碳素钢的分类（3）按用途分类碳素结构钢：用于制造各种机械零件和工程结构件。这类钢一般属于低碳、中碳钢。碳素工具钢：用于制造各种刀具、量具和模具。这类钢一般属于高碳钢。（4）按脱氧方法分类沸腾钢：不完全脱氧。镇静钢：完全脱氧。半镇静钢：介于沸腾钢

8、和镇静钢之间。在实际使用中，钢厂在给钢的产品命名时，往往将成分、质量和用途三种分类方法结合起来，如将钢称为优质碳素结构钢、高级优质碳素工具钢等。第3章机械工程材料3