工程材料与焊接技术

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1、仅供参考第一讲-绪论及钢的性能1.按结合键分为金属键（金属材料）、离子键（陶瓷材料）及共价键（高分子材料）；2.按性能划分为结构材料（力学性能为主）和功能材料（物理性能为主）。3.物理性能：熔点、密度、热膨胀性、导热性、导电性和磁性。根据服役条件和用途的不同，选择不同物理性能的材料，成为选择材料的依据4.化学性能：常温或高温下抵抗各种介质侵蚀的能力，也称为化学稳定性（抗氧化性和耐腐蚀性，mm/y）。（抗老化、可降解等性能！）5.耐蚀性：抗大气、海水、酸、碱等腐蚀介质。6.抗氧化性：抵抗高温、强腐蚀燃气或流体介质对材料性能的影

2、响。7.除物理、化学性能外，一般设计与选材时以材料的力学性能做为主要依据。材料的力学性能一般包括：强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等。8.强度金属在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。根据外力的不同强度可以分为：抗拉、抗压、抗弯、抗剪和抗扭强度等。9.比例极限：金属材料的伸长量与载荷成正比的最大应力。应力小于比例极限时，符合虎克定律。国标规定：拉伸曲线上稍微偏离弹性直线的某点，该点的切线与载荷轴夹角的正切值较弹性直线与载荷轴间的夹角正切值增加50%时，该点处的应力作为“规定比例极限”。10.弹性极限：材料能够承受，不产生塑性变形

3、的最大应力。国标规定：残余伸长量为标距程度L0的0.01%时的应力作为“规定的弹性极限”。11.屈服强度：金属材料开始屈服时的最小应力。其特点是外力不增加，塑性变形继续显著增加。但是合金钢、铜合金、铝合金等没有明显的屈服点，因此国标规定：残余应变量达到0.2%时的应力称为屈服极限，用s0.2表示。12.抗拉强度：由于变形引起强化作用使得变形抗力增加，金属材料能承受的最大应力称为抗拉强度。13.屈强比：金属材料的屈服强度与抗拉强度的比值。屈强比越小，结构的安全性越高，万一突然超载，结构不会立即破断。否则材料强度的利用率很低，不

4、能发挥材料的性能潜力。14.材料在弹性范围内，应力与应变成正比，其比值E=σ/ε（MN/m2）称为弹性模量（即刚度），用来表征材料抵抗弹性变形的能力。其主要取决于材料本身特性，表示金属原子间结合力大小的参数，冷变形、热处理、合金化等手段对弹性模量的提高作用不大。15.金属材料的塑性是指材料断裂前金属产生塑性变形的能力。断裂前金属产生塑性变形的能力。通常用延伸率d（%）和断面收缩率y（%）表示，y表示塑性更能体现材料的真实应变。d—试样拉断后标距增加的长度与原标距长度百分比。y—试样拉断后断裂处截面积最大缩减量与原试样截面积百

5、分比。16.材料的硬度表示材料软硬程度，表征材料对局部塑性变形抗力的指标。一般来说硬度高，耐磨性好；硬度与强度之间有一定的联系，可由硬度估算强度；测量简便，不必破坏零件。测量硬度的方法主要有布氏法、洛氏法与维氏法。17.冲击韧性是指材料抵抗冲击载荷的能力。结构服役时要承受冲击载荷，比如飞机起落架、发动机涡轮轴、锻锤锤头、火车挂钩、冲床的连杆和曲轴等。其影响因素有：金属材料缺陷、淬火过热、夹杂、裂纹、温度等都非常敏感。18.金属材料的疲劳是指金属材料在交变载荷作用下，其工作应力小于抗拉强度或屈服强度，零件发生突然断裂的现象。改

6、善材料疲劳强度的措施有：设计方面：避免尖角，保证零件的粗糙度；材料方面：保证冶金质量，减少夹杂疏松；工艺方面：强化零件表面，比如表面淬火、渗碳、氮化、喷丸、滚压等。表面硬度提高可减少划伤，在表层形成压应力。19.交变载荷形成两类应力，一类是方向不变，大小变化称为重复应力；另一类是方向和大小都发生变化称为交变应力。20.疲劳断口的特征是裂纹以疲劳源为中心逐渐向零件内部扩展的若干弧线光亮区和最后断裂的粗糙区（结晶状或纤维状）组成。21.疲劳强度是试样经过无限次应力循环仍不发生断裂的最大应力，是评定疲劳抗力的指标，以应力做纵坐标，

7、应力循环次数做横坐标，可以绘制一幅S—N曲线。22.低应力脆断的特点是（1）断裂应力低于材料屈服强度；（2）即使是塑性材料，断裂前也没有任何征兆，呈脆性断裂。一般用KIC作为材料防止脆性断裂的强度与韧性综合性指标。23.传统力学假设材料是无缺陷的均匀体，而断裂力学假设材料是由许多宏观裂纹的连续体。24.应力强度因子KI描述裂纹尖端附近应力场程度强弱的力学参数。临界应力强度因子KIC的表达式为KIc=yscac。KIC越高表示材料阻止裂纹扩展的能力越大。第二讲-晶体结构25.按原子(或分子)的聚集状态分为晶体和非晶体（可以互相

8、转换）。晶体的特点是基本质点在空间规则排列具有规则的外形；具有一定熔点；各向异性。26.金属键对性能的影响：具有良好的导电性、导热性、正的电阻温度系数、不透明、塑性好和较高的强度。除了金属键外，其他类型的结合键还有共价键、离子键、分子键和氢键。27为了描述晶格中原子排列的紧密程度，通常采用