§2-1 金属材料的主要性能指标

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1、第2章机械工程材料§2-1金属材料的主要性能指标材料是人类生产和生活所必须的物质基础。手锤锉刀“神舟”四号飞船成功返回国产涡喷-7涡轮喷气发动机材料的应用及发展：石器铁器象形尊(西周)石器时代青铜器时代铁器时代材料是人类进化的里程碑。由于材料的重要性，历史学家根据人类所使用的材料来划分时代。材料的发展水平和利用程度已成为人类文明进步的标志。材料的发展与人类社会简图龙芯联想计算机没有半导体材料的工业化生产，就不可能有目前的计算机技术。没有高温高强度的结构材料，就不可能有今天的航空工业和宇航工业。在航天飞机表面装陶瓷防护瓦片飞机发动机叶片波音客机没有低

2、消耗的光导纤维，也就没有现代的光纤通讯。二十世纪七十年代，人们把材料与能源和信息并列，称作现代文明的三大支柱之一。前苏联在1957年把第一颗人造卫星送入太空，令美国人震惊不已，认识到在导弹火箭技术上落后了。因此在其后的十年里，在十多所大学中陆续建立了材料科学研究中心，并把约2/3大学的冶金系或矿冶系改建成了冶金材料科学系或材料科学与工程系。其涉及的材料由金属扩展到了陶瓷和高分子聚合物材料。可见，高技术需要先进材料的支持。前苏联第一颗人造卫星及其运载火箭中华民族在人类历史上为材料的发展和应用作出过重大贡献。早在公元前6000~5000年的新石器时代，

3、中华民族的先人就能用黏土烧制成陶器，到东汉时期又出现了瓷器，并流传海外。4000年前的夏朝我们的祖先已经能够炼铜，到殷、商时期，我国的青铜冶炼和铸造技术已达到很高水平。司母戊鼎河南安阳晚商遗址出土青铜铸造高133厘米重875kg饰纹优美越王勾践剑春秋晚期越国青铜兵器出土于湖北江陵楚墓长55.7厘米剑锷锋芒犀利锋能割断头发古代剑刃制造中的特殊技术春秋战国时代的青铜剑，剑身及剑锋由不同成分的青铜组成，是复合材料很好的例子梯度材料古已有之这是古代剑刃截面图黄石铜矿遗址春秋晚期矿井深达50m炼铜炉渣多达40万吨实属罕见我国从春秋战国时期便开始大量使用铁器，

4、明朝科学家宋应星在《天工开物》一书中就记载了古代的渗碳热处理等工艺。这说明早在欧洲工业革命之前，我国在金属材料及热处理方面就已经有了较高的成就。生铁炒熟铁图宋应星鞍钢攀钢夜景新中国成立后，先后建起了鞍山、攀枝花、宝钢等大型钢铁基地。钢产量由49年的15.8万吨上升到现在的一亿吨。中国第一颗人造卫星长征火箭大家族中国第一颗原子弹爆炸中国第一颗氢弹爆炸原子弹、氢弹的爆炸，卫星、飞船的上天等都说明了我国在材料的开发、研究及应用等方面有了飞跃的发展。中国的航天事业-“神舟”号飞船“神舟二号”飞船运往发射工位“神舟”一号飞船“神舟”一号发射成功“神舟”二号发

5、射成功中国的航天事业-“神舟”号飞船“神舟”三号发射成功“神舟”四号发射成功“神舟”三号飞船“神舟”四号飞船复合材料工程材料金属材料陶瓷材料高分子材料近代工业技术的发展，同样与材料紧密相连，“能源、信息、材料”已成为现代技术的三大支柱，而前二者的发展均离不开材料。金属材料黑色金属有色金属铸铁碳钢合金钢铝合金铜合金其它有色金属非金属材料高分子材料陶瓷材料复合材料塑料橡胶合成纤维一、金属材料的主要性能新授：§2-1金属材料的主要性能指标密度、熔点、热膨胀性、导电性、导热性、磁性等。（2）化学性能耐腐蚀性高温抗氧化性（3）力学性能化学稳定性强度、塑性、硬

6、度、韧性、疲劳强度、断裂韧度1、使用性能（1）物理性能2、工艺性能铸造性、锻造性、焊接性、切削加工性、热处理性等二、金属材料的力学性能力学性能是指金属在力或能的作用下，材料所表现的性能。它反映了金属材料在各种外力作用下抵抗变形和破坏的某些能力，是选用金属材料的重要依据。（1）拉伸试验（2）硬度试验（3）冲击韧度试验拉伸试验1、该试验中采用了什么设备和试样？2、该拉伸过程中经历了哪几个变形阶段？3、该试验中可测得哪些性能指标？万能拉伸试验机圆形拉伸试样长试样：L0=10d0；短试样：L0=5d01、强度——指金属抵抗永久变形（塑性变形）和断裂破坏的能

7、力。（1）试样圆形矩形（2）拉伸曲线屈服极限S强化阶段弹性极限P屈服阶段强度极限B颈缩阶段弹性阶段低碳钢应力-应变图①屈服点——材料产生屈服点的最小应力。表征金属发生明显塑性变形的抗力。（3）强度指标②抗拉强度——材料在拉断前所承受的最大应力。表示材料抵抗均匀塑性变形的最大能力。（1）断后伸长率A=[(Lu-L0)/L0]×100%（2）断面收缩率Z=[(S0-Su)/S0]×100%A和Z越大，材料的塑性越好。塑性对材料的意义：提高安全性2.便于压力加工成型（板金件加工成型）——产生塑性变形而不断裂的能力。2、塑性硬度试验1、硬度测试的方法

8、有哪些？2、各测量方法可测得哪些性能指标？3、它们有何区别？各应用在什么场合？——指工程材料抵抗更硬的物体压入其表面内的能