第01章 工程材料绪论

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1、材料学院谈发堂Tel:027-87541540Email:Fatangtan@hust.edu.cn教材：《工程材料及应用》(第二版)周凤云学时:28工程材料学EngineeringMaterials8/30/20211材料与材料科学绪论材料性能材料的分类学习目的学习内容8/30/20212材料与材料科学绪论材料性能材料的分类学习目的学习内容8/30/20213材料：是指经过某种加工，具有一定结构、成分和性能，并可应用于一定用途的物质。一般把来自采掘工业和农业的劳动对象称为“原料”，把经过工业加工的原料成为“材料”。材料科学：是研究材料的成分、组织结构、制备工艺、加工工艺、

2、材料的性能与材料应用之间的相互关系的科学。是当代科学技术发展的基础、工业生产的支柱，是当今世界的带头学科之一。纳米材料科学与技术是20世纪80年代发展起来的新兴学科，成为21世纪新技术的主导中心。8/30/20214©2003Brooks/ColePublishing/ThomsonLearning™材料科学是一个跨物理、化学等的学科。材料科学的核心问题是材料的成分（Composition）、组织结构（Structure）、工艺（ProcessingTechnology）和性能（Property）以及它们之间的关系。右图为材料科学与工程四要素。8/30/20215了解和学会

3、合理使用现有的材料。研究开辟现有材料的新工艺、新用途。研究和创造新材料。材料科学研究的目的组织：人门用肉眼或借助工具（放大镜、光学显微镜、电子显微镜等）看到的形貌。材料科学研究对象服役状态性能要求材料的组织加工过程成分材料的成分、加工工艺与组织、性能之间的关系及其相关规律。8/30/20216工程材料学课程的学习目的《工程材料学》课程是高等院校机类专业的一门技术基础课，该课程对工科院校机械类专业的学生是十分必要的。1.解材料的化学成分、组织结构和性能之间关系的基本知识。2.正确区分各类金属材料的牌号、成分、热处理、性能及用途。掌握机械工程中的选材原则及典型机械零件选材方法。

4、8/30/20217课程内容本课程以金属材料为主要对象，扩展其他工程材料，介绍材料组织和性能的变化规律和研究方法。8/30/20218教学事项特点:内容多、叙述多、学时少。环节：教材讲课作业复习辅导考核学习方法：着重理解教学内容，尽量避免死记硬背；内容多，每章要及时跟上消化；利用实验和多媒体帮助加深理解；考试方式：闭卷统考。8/30/20219材料的性能是指材料的性质和功能。性质是本身所具有的特质或本性；功能是人们对材料的某种期待与要求种可以承担功效，以及承担该功效下的表现或能力。力学性能物理性能化学性能工艺性能。材料的性能：材料的性能8/30/202110材料的力学性能是

5、指材料处于特定环境因素(温度、介质等)时，在外力或能量以及作用下表现出来的变形和破坏的特征。材料的性能通常把作用在材料上的外力或能量称为载荷或负荷。材料的主要力学性能有：弹性强度塑性硬度冲击韧性疲劳特性耐磨性力学性能8/30/202111万能材料试验机8/30/202112拉伸试验过程：力学性能外力增加，试样伸长。得到P－l曲线，换算为－曲线。材料表现为弹性变形、均匀塑性变形、颈缩、断裂。8/30/202113弹性与刚度弹性变形：力学性能弹性模量与刚度：在OA’段为直线，即应力与应变成正比，变化规律服从虎克定律。并且在外力卸载后试样恢复到原始长度。可以达到的最大应力成

6、为弹性极限(比例极限)。8/30/202114①强度：在外力作用下抵抗塑性变形和破断的能力。(单位Mpa)屈服强度σs/σ0.2：材料产生屈服时的最小应力，表示材料抵抗塑性变形的能力。抗拉强度σb：材料能承受的最大拉应力，表示材料抵抗破断的能力。②塑性：在外力作用下发生塑性变形的能力。伸长率δ（单位%）断面收缩率ψ（单位%）强度与塑性力学性能8/30/202115强度与塑性屈服强度：σsσ0.2力学性能塑性：断裂前可发生永久变形的能力。抗拉强度：σb材料开始发生塑性变形的最小应力。材料发生断裂前能承受的最大应力。8/30/202116P:比例极限e:弹性极限E：弹性模量

7、s:屈服强度(0.2)b:抗拉强度8/30/202117③硬度：材料抵抗外物压入能力。硬度测量简便快速，不破坏零件，硬度与强度间存在一定关系，可用硬度来估计强度，硬度测量应用很广泛。●布氏硬度：HBS、HBW；（单位kgf/mm2,习惯不写)●洛氏硬度：HRA、HRB、HRC；（无单位）●维氏硬度：HV。（单位kgf/mm2,习惯不写)8/30/202118硬度硬度是衡量材料软硬程度的指标，反映材料抵抗局部塑性变形的能力。力学性能莫氏硬度：材料名称硬度级别滑石1石膏2萤石4钠长石6黄玉8刚玉9金刚石10布氏硬