工程材料的分類(lèi)按組成特點(diǎn)分：金屬材料高分子材料非金屬材料復(fù)合材料陶瓷材料材料、信息、能源稱(chēng)為現(xiàn)代技術(shù)的三大支柱。

第１章金屬材料的基本知識(shí)1.1金屬材料的性能

1.2金屬的晶體構(gòu)造和結(jié)晶過(guò)程基本內(nèi)容和要求（1）掌握金屬主要機(jī)械性能：強(qiáng)度、塑性、韌性、硬度的概念和應(yīng)用

方法：概念較多、實(shí)踐性強(qiáng)，要聯(lián)系實(shí)際加深理解和記憶（2）三種常見(jiàn)的金屬晶體結(jié)構(gòu)及其基本性能（3）實(shí)際金屬晶體缺陷及其對(duì)性能的影響（4）熟悉結(jié)晶過(guò)程以及過(guò)冷度的概念，掌握影響晶粒大小的因素及細(xì)化晶粒的方法作業(yè)P211.10.11.13.14.1.1.1金屬材料的力學(xué)性能1．彈性和剛度2．強(qiáng)度3．塑性4．硬度5．沖擊韌性6．疲勞強(qiáng)度1.1.2金屬材料的其它性能1．物理性能2．化學(xué)性能3．工藝性能1.1金屬材料的性能1.1.1材料的力學(xué)性能

在外力作用下所表現(xiàn)出的特性。外力→彈性變形→失效作用在機(jī)件上的外力——載荷靜載荷動(dòng)載荷常見(jiàn)的失效形式斷裂塑性變形過(guò)量彈變磨損腐蝕力學(xué)性能bs強(qiáng)度塑性剛度硬度韌性疲勞強(qiáng)度失效形式與力學(xué)性能的關(guān)系失效形式斷裂塑性變形過(guò)量彈變磨損拉伸實(shí)驗(yàn)拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象拉伸試驗(yàn)機(jī)kbb—極限載荷點(diǎn)Fee—彈性極限點(diǎn)sS—屈服點(diǎn)K—斷裂點(diǎn)拉伸曲線FFL應(yīng)力—應(yīng)變曲線縮頸o彈性變形形－－隨外力消消失而消消失的變變形FFF彈性：受受外力作作用時(shí)產(chǎn)產(chǎn)生變形形，外力力去掉后后能恢復(fù)復(fù)原來(lái)形形狀的性性能。剛度：材料在外外力作用用下抵抗抗彈性變變形的能能力。（彈性模模量E的大小主主要取決決于各種種材料的的本性））1．彈性和和剛度塑性變形形產(chǎn)生永久久的不可可恢復(fù)的的變形FFF當(dāng)材料單單位面積積上所受受的應(yīng)力力σe<σ<σσs時(shí)，只產(chǎn)產(chǎn)生微量量的塑性性變形。。當(dāng)σ>σs時(shí)，材料料將產(chǎn)生生明顯的的塑性變變形。條件屈服服強(qiáng)度:σ0.2=F0.2/S0（MPa）材料在外外力作用用下，抵抵抗塑性性變形和和斷裂的的能力。。工程上常常用的金金屬材料料的強(qiáng)度度指標(biāo)有有屈服強(qiáng)強(qiáng)度(σs)和抗拉強(qiáng)強(qiáng)度(σb)（1）屈屈服強(qiáng)強(qiáng)度（σS、σ0.2）指材料在在外力作作用下，，產(chǎn)生屈屈服現(xiàn)象象時(shí)的應(yīng)應(yīng)力。σS=Fs/S0（MPa）它表征了了材料抵抵抗微量量塑性變變形的能能力。屈服強(qiáng)度度—是塑性材材料選材材和評(píng)定定的依據(jù)據(jù)。2.強(qiáng)度對(duì)于塑性性差的材材料，用用σ0.2來(lái)代替σskbFes100%0.2%bσb=Fb/S0（MPa）（2）抗抗拉強(qiáng)度度（σb）抗拉強(qiáng)度度是材料料在拉斷斷前承受受最大載載荷時(shí)的的應(yīng)力。。它表征了了材料在在拉伸條條件下所所能承受受的最大大應(yīng)力。抗拉強(qiáng)度度—是脆性材材料選材材的依據(jù)據(jù)。屈強(qiáng)比σs/σσb小，則工工程構(gòu)件件可靠性性高σbσsσeεσ退火低碳碳鋼低、中回回火鋼淬火鋼及及鑄鐵中碳調(diào)質(zhì)質(zhì)鋼不同材料料的拉伸伸曲線3.塑性常用δ和ψ作為衡量量塑性的的指標(biāo)。。伸長(zhǎng)率：：材料在外外力作用用下，產(chǎn)產(chǎn)生永久久變形而而不引起起破壞的的能力。。斷面收縮縮率:FFLδ↑、Ψ↑塑性越好好δ<2~5%屬脆性材材科δ≈5~10%屬韌性材材料δ>10%屬塑性材材料任何零件件都需要要一定塑塑性。塑性變形形可以緩緩解應(yīng)力力集中、、削減應(yīng)應(yīng)力峰值值。防止過(guò)載載斷裂；；增加可可靠性。良好的塑塑性是金金屬材料料進(jìn)行塑塑性加工工的必要要條件。。4．硬度(hardness)抵抗局部部塑性變變形的能能力抵抗更硬硬的物體體壓入其其內(nèi)的能能力。通常材料料的強(qiáng)度度越高，，硬度也也越高最常用的的硬度指指標(biāo)有：：布氏硬度度（HB)和洛氏硬度度(HR)。氏硬度和和洛氏硬硬度試驗(yàn)驗(yàn)原理和和使用范范圍均不不相同；；(1)布布氏硬度度HB(Brinell-hardness)F用一定載載荷P，將直徑徑為D的球體，，壓入被測(cè)測(cè)材料的的表面，，保持一一定時(shí)間間后卸去去載荷，，根據(jù)壓痕面積積大小確定定硬度值值。測(cè)量HBS<450的較軟金金屬采用用淬火鋼鋼球測(cè)量HBW450-650的材料采采用硬質(zhì)質(zhì)合金鋼鋼球exp:120HBS10/1000/30表示直徑徑為10mm的鋼球在1000kgf（9.807kN）載荷作作用下保保持30s測(cè)得的布布氏硬度度值為120。布氏硬度度試驗(yàn)布氏硬度計(jì)

布氏硬度度特點(diǎn)布氏硬度度測(cè)量的的優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量數(shù)數(shù)值穩(wěn)定定，準(zhǔn)確確缺點(diǎn)：操作慢慢，不適適用批量量生產(chǎn)和和薄形件件布氏硬度度適用于：鑄鐵，，有色金金屬退火、正正火、調(diào)調(diào)質(zhì)處理理鋼（未經(jīng)淬火火的鋼））原材料，，毛坯當(dāng)HBS<450時(shí)有效（（HBW450-650)低碳鋼：：σb≈3.6HB高碳鋼：：σb≈3.4HB調(diào)質(zhì)合金金鋼：σb≈3.25HB(2)洛洛氏硬度度HR(Rockwellhardness)洛氏硬度度一般用用于HB>450FFF120010HRC≈HBS將標(biāo)準(zhǔn)壓壓頭用規(guī)規(guī)定壓力力壓入被被測(cè)材料料的表面面，根據(jù)據(jù)壓痕深度度來(lái)確定硬硬度值根據(jù)壓頭頭的材料料及所加加的負(fù)荷荷不同又又可分為為HRA、HRB、HRC三種洛氏硬度度試驗(yàn)原理：HR=(k-h)/0.002對(duì)金剛石圓錐錐壓頭k=0.2mm對(duì)鋼球壓頭k=0.26mm洛氏硬度特點(diǎn)點(diǎn)洛氏硬度測(cè)量量的優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便，，壓痕小可用于成品和和薄形件缺點(diǎn)：測(cè)量數(shù)值分分散HRC洛氏硬度適用于：淬火鋼，調(diào)調(diào)質(zhì)鋼批量生產(chǎn)的零零件當(dāng)HRC20-70時(shí)有效(3)維氏硬度HV(diamondpenetratorhardness)適用范圍:測(cè)量薄板類(lèi)HV≈HBSAK=G（H1–H2）（J）ak=AK/S（（J/m2）材料抵抗沖擊擊載荷作用下下斷裂的能力力。在沖擊載荷下下工作的零件件，很少是受受大能量一次次沖擊而破壞壞的；往往是是受小能量多多次重復(fù)沖擊擊而破壞的。。5．沖擊韌性性(notchtoughness)6．疲勞強(qiáng)度度(fatiguestrength)材料在無(wú)數(shù)次次重復(fù)或交變變載荷作用下下不引起破壞壞的最大應(yīng)力力?！h(huán)基數(shù)鋼：受交變載荷作作用的零件，，在其所受應(yīng)應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于于該材料的屈屈服強(qiáng)度時(shí)，，會(huì)發(fā)生突然然的斷裂。而而且是脆性斷斷裂。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約80%的機(jī)件失效為為疲勞破壞。。有色金屬：鋼材的疲勞強(qiáng)強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)強(qiáng)度之間的關(guān)關(guān)系:σ-1=(0.45～0.55)σb磁性是設(shè)計(jì)、工藝藝上應(yīng)考慮的的重要性能能磁化材料不能磁化材料料1.1.2金屬材料的其其它性能1．物理性能密度ρ：?jiǎn)挝惑w積的質(zhì)質(zhì)量密度影響產(chǎn)品品的重量、性性能比強(qiáng)度σb/ρ硬磁性材料：：外加磁場(chǎng)去除除后，材料磁性保留留軟磁性材料：：外加磁場(chǎng)去除除后，材料磁性消失失熔點(diǎn)是熱加工的重重要工藝參數(shù)數(shù)是設(shè)計(jì)選材的的重要依據(jù)熱膨脹性（線膨脹系數(shù)數(shù)α）是設(shè)計(jì)、工藝藝上應(yīng)考慮的的重要性能導(dǎo)熱性（導(dǎo)熱系數(shù)λ）是傳熱設(shè)備應(yīng)應(yīng)考慮的重要要性能防止材料內(nèi)外外溫差過(guò)大金屬越純→導(dǎo)熱性越好導(dǎo)電性（電阻率）是設(shè)計(jì)導(dǎo)電、、絕緣零件的的重要性能金屬越純→導(dǎo)電性越好溫度越高→導(dǎo)電性越差2．化學(xué)性能材料的化學(xué)性性能主要：耐腐蝕性高溫抗氧化性性化學(xué)穩(wěn)定性金屬腐蝕的分分類(lèi)：化學(xué)腐蝕：由由純化學(xué)反應(yīng)應(yīng)引起氧化膜疏松→氧化深入→向內(nèi)部腐蝕致密→腐蝕被抑制→保護(hù)內(nèi)部金屬屬電化學(xué)腐蝕：：由電化學(xué)反反應(yīng)引起防止腐蝕的辦辦法1改變變金屬成分（（合金化）提高基體電極極電位形成致密氧化化膜獲得單相組織織2表面面保護(hù)（覆蓋蓋法）發(fā)藍(lán)，磷化，，陽(yáng)極化電鍍噴漆，搪瓷改善環(huán)境干燥氣體覆蓋蓋法電化學(xué)保護(hù)法法→陰極保護(hù)利用電極電位位更低的金屬屬保護(hù)零件，，形成原電池池，成為陽(yáng)極被腐腐蝕鑄造性能：流動(dòng)性、收縮縮性、偏析熱處理性能：：淬透性鍛造性能：塑性、變形抗抗力焊接性能：焊接性、碳當(dāng)當(dāng)量切削性能：表面粗糙度、、刀具壽命3.工藝性能P91.2金屬的晶體構(gòu)構(gòu)造和結(jié)晶過(guò)過(guò)程9、靜夜四無(wú)鄰鄰，荒居舊業(yè)業(yè)貧。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨中中黃葉葉樹(shù)，，燈下下白頭頭人。。。14:16:2714:16:2714:1612/29/20222:16:27PM11、以以我我獨(dú)獨(dú)沈沈久久，，愧愧君君相相見(jiàn)見(jiàn)頻頻。。。。12月月-2214:16:2714:16Dec-2229-Dec-2212、故人江海別別，幾度隔山山川。。14:16:2714:16:2714:16Thursday,December29,202213、乍乍見(jiàn)見(jiàn)翻翻疑疑夢(mèng)夢(mèng)，，相相悲悲各各問(wèn)問(wèn)年年。。。。12月月-2212月月-2214:16:2714:16:27December29,202214、他鄉(xiāng)鄉(xiāng)生白白發(fā)，，舊國(guó)國(guó)見(jiàn)青青山。。。29十十二二月20222:16:27下下午14:16:2712月月-2215、比不了得得就不比，，得不到的的就不要。。。。十二月222:16下下午12月-2214:16December29,202216、行動(dòng)出成果果，工作出財(cái)財(cái)富。。2022/12/2914:16:2714:16:2729December202217、做做前前，，能能夠夠環(huán)環(huán)視視四四周周；；做做時(shí)時(shí)，，你你只只能能或或者者最最好好沿沿著著以以腳腳為為起起點(diǎn)點(diǎn)的的射射線線向向前前。。。。2:16:27下下午午2:16下下午午14:16:2712月月-229、沒(méi)有失敗，，只有暫時(shí)停停止成功！。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多事情情努力了未未必有結(jié)果果，但是不不努力卻什什么改變也也沒(méi)有。。。14:16:2714:16:2714:1612/29/20222:16:27PM11、成成功功就就是是日日復(fù)復(fù)一一日日那那一一點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)小小小小努努力力的的積積累累。。。。12月月-2214:16:2714:16Dec-2229-Dec-2212、世間間成事事，不不求其其絕對(duì)對(duì)圓滿滿，留留一份份不足足，可可得無(wú)無(wú)限完完美。。。14:16:2714:16:2714:16Thursday,December29,202213、不知香香積寺，，數(shù)里入入云峰。。。12月-2212月-2214:16:2714:16:27December29,202214、意意志志堅(jiān)堅(jiān)強(qiáng)強(qiáng)的的人人能能把把世世界界放放在在手手中中像像泥泥塊塊一一樣樣任任意意揉揉捏捏。。29十十二二月月20222:16:27下下午午14:16:2712月月-2215、楚塞三三湘接，，荊門(mén)九九派通。。。。十二月222:16下午午12月-2214:16December29,202216、少年十五二二十時(shí)，步行行奪得胡馬騎騎。。2022/12/2914:16:2814:16:2829December202217、空空山山新新雨雨后后，，天天氣氣晚晚來(lái)來(lái)秋秋。。。。2:16:28下下午午2:16下下午午14:16:2812月月-229、楊柳散和和風(fēng)，青山山澹吾慮。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、閱閱讀讀一一切切好好書(shū)書(shū)如如同同和和過(guò)過(guò)去去最最杰杰出出的的人人談?wù)勗捲?。?4:16:2814:16:2814:1612/29/20222:16:28PM11、越是沒(méi)沒(méi)有本領(lǐng)領(lǐng)的就越越加自命命不凡。。12月-2214:16:2814:16Dec-2229-Dec-2212、越是無(wú)能能的人，越