第1章 机械零件的失效分析ppt课件.ppt

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1、机械工程材料甘肃农业大学工学院主讲赵春花教授绪论材料科学的重要地位什么是材料科学工程材料简介0.1材料科学的重要地位材料是人类社会生活中广泛使用的物质，是社会发展和进步的重要标志；人类使用材料的七个时代；人类使用材料的七个时代起始时间时代名称100,000BC石器时代3,000BC青铜器时代1,000BC铁器时代0AD水泥时代1800AD钢时代1950AD硅时代1990AD新材料时代现代技术的三大支柱：能源、信息、材料；材料的品种、数量和质量已成为衡量一个国家科技和国民经济水平及国防力量的重要标志

2、。02什么是材料科学材料科学是研究材料的结构、制备加工工艺与性能之间关系的科学。材料科学与工程的四要素使用性能成分/组织固有性能制备/加工材料结构所包括的四个层次：原子结构、结合键、原子排列方式和组织成分/组织制备/加工制备、加工方法及其对性能的影响材料本身所具有的物理、化学及力学性能固有性能使用性能将材料的固有性能和产品设计、工程应用能力等联系起来。如寿命、速度、能量利用率、安全可靠性机械工程材料机械工程材料主要指用于机械工程、电器工程、建筑工程、化工工程、航空航天工程等领域的材料。机械工程材料

3、的常用性能两方面材料使用性能材料工艺性能力学性能（强度、塑性韧性等）物理性能（光、热、电、磁等）化学性能（氧化、腐蚀等）生物性能（相容性、自恢复性等）加工性能（切削、锻造等）铸造性能（适合铸造与否）焊接性能（容易焊接与否）热处理性能（可热处理强化）03工程材料简介分类金属材料非金属材料金属材料MetallicMaterials金属材料钢铁材料Ferrousmetals有色金属材料Non-ferrousmetals用量占80%非金属材料Non-metallicMaterials分类陶瓷材料高分子材料

4、复合材料功能材料陶瓷材料CeramicMaterials陶瓷传统陶瓷结构陶瓷高分子材料PolymericMaterials又称聚合物，按照用途可分为：塑料PlasticMaterials合成纤维Syntheticfibres橡胶Rubbers金属、聚合物、陶瓷优点缺点都非常明显，如果把两种材料结合在一起，发挥各自的长处，又可以在一定程度下克服了它们的弱点，就产生了复合材料。复合材料CompositeMaterials功能材料FunctionalMaterials电功能材料磁功能材料热功能材料光功能

5、材料其它功能材料简介材料性能与内部结构的关系材料的不同性能都是由其内部结构来决定的，从材料的内部结构来料加工看，可分为四个层次：原子结构——结合键——原子排列方式——显微组织四层次的关系原子结构是基础；结合键不同性能也不同；原子排列方式（晶体和非晶体）的差别，可以改变材料的整个性能；显微组织是研究材料性能的基础。本课程的要求和基本内容获得常用材料的基础理论知识，了解各种机械工程材料的基本特性和应用范围；在了解材料成分、组织、性能关系的基础上，可根据零件的工作条件和失效形式，正确设计和合理选材；了解

6、结构、工艺、外界条件（温度、环境介质）对材料性能的影响，正确制定零件的冷、热加工工艺路线。要求金属学、热处理原理，基础与工艺；材料（钢铁材料，有色金属及其合金，高分子材料，陶瓷材料，复合材料）；重点成分—组织—性能。基本内容教材实验实验一金相样品的制备及金相显微镜的使用2学时实验二钢铁材料显微组织的观察与分析2学时实验三综合实验4学时主要参考书材料科学基础工程材料学工程材料性能机械工程材料与设计选材金属学及热处理材料工程基础物理冶金学原理Thescienceanddesignofengineeri

7、ngmaterials第一章机械零件的失效分析在一定的压力、温度、介质下，保持规定的形状和尺寸；实现规定的机械运动；传递力和能。零件失去设计所要求的效能（功能）称为失效。常见的失效形式：过量变形、断裂、磨损、腐蚀零件（构件）的功能本章的内容常温静载下的过量变形失效静载和冲击载荷下的断裂失效交变载荷下的疲劳断裂失效磨损失效高温下的蠕变变形和断裂失效第一节零件在常温静载下的过量变形材料在外力作用下产生的形状或尺寸的变化。变形变形弹性变形塑性变形外力去除后可恢复外力去除后不可恢复常温静载试验方法静拉伸压

8、缩弯曲扭转硬度一、工程材料静拉伸时的应力-应变行为应力σ应变ε低碳钢拉伸应力-应变曲线σeσ<σe:弹性变形σpσ<σp:σ=Eεσsσbkσ＝σs:屈服塑性变形σb>σ>σs:均匀塑性变形σ达到σb:集中塑性变形，产生颈缩变形量达k点后，发生断裂应变ε应力σ弹性变形屈服塑性变形均匀塑性变形不均匀集中塑性变形断裂σe：弹性极限σp：比例极限σs：屈服极限，屈服强度σb：强度极限，抗拉强度以上力学性能指标均对成分、组织敏感低碳钢，正火、退火、调质态的中碳钢或低、中碳合金钢和有些铝合金