1、材料學(xué),教師：楊君 2010年4月,材料學(xué)培訓(xùn)計(jì)劃,教學(xué)目的： 了解和掌握常用的材料分類(lèi)，牌號(hào)和性能，了解熱處理的過(guò)程，提高加工和識(shí)別機(jī)械零件材料技術(shù)，有利于機(jī)器維修和保養(yǎng)。 教學(xué)內(nèi)容： 1.材料概論和材料的性能。 2.碳素鋼,合金鋼和鑄鐵。 3.有色金屬。 4.熱處理工藝。,第一章 材料概論,本章內(nèi)容： 1.材料學(xué)歷史。 2.常用材料的分類(lèi)。 3.材料的性能。, 石器時(shí)代:,陶器時(shí)代:,銅器時(shí)代：,司母戊鼎（公元前1116世紀(jì)）11307801100,戰(zhàn)國(guó)編鐘（前475221年）65個(gè) 總重2500Kg,天然石，獸骨，樹(shù)枝,泥巴（日曬原始陶器；火燒瓷器用具）,鐵器時(shí)代: 滄州大獅（公元953

2、年 ）重50T ,長(zhǎng)5.3m,寬3m,人工復(fù)合材 料:,塑料、橡膠、陶瓷、鈦合金、碳纖維、納米等,1.材料學(xué)史,鼎,鬲(li),甗(yan),角,斝(jia),觚(gu),觥(gong),尊,司母戊大方鼎 鼎高133厘米，長(zhǎng)110厘米，寬78厘米，重832.84公斤，是目前發(fā)現(xiàn)的最大青銅器。充分顯示出商代青銅鑄造業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)水平。,四羊方尊 造型精致，風(fēng)格獨(dú)特 制作技藝高超，裝飾手法巧妙。經(jīng)有關(guān)考證，它是用傳統(tǒng)的分鑄法制作而成的。首先鑄出羊角及龍頭等飾件，再經(jīng)合范澆鑄，使其成為整體，這里充分展示了古人的聰明智慧，杰出的鑄造技巧恰到好處，匠心獨(dú)具 。,通寬5.35米，身長(zhǎng)6.30米，身高6

3、.6米，體寬3.0米，重約40噸，素有“獅子王”的美譽(yù),滄州鐵獅子,1949年，我國(guó)鋼的年產(chǎn)量不超過(guò)16萬(wàn)噸。 1996年，我國(guó)鋼的年產(chǎn)量已超過(guò)1億噸。 2006年，我國(guó)鋼的年產(chǎn)量已超過(guò)4億噸。 占全球總產(chǎn)量的 1/3。 2008年，我國(guó)鋼的年產(chǎn)量超過(guò)5億噸。,我國(guó)不但是鋼產(chǎn)量，而且鋼的種類(lèi)也得到了長(zhǎng)足發(fā)展。20年前，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)用鋼主要是以16錳為代表的低合金鋼；而今天，潔凈鋼、耐候耐火鋼、容器鋼、彩色涂層鋼板、高層建筑用鋼、橋梁鋼、熱軋H型鋼、高強(qiáng)螺栓等大量的新型鋼材被開(kāi)發(fā)應(yīng)用。,2.常用材料分類(lèi),最常用的方法將材料分：金屬材料、非金屬材料、復(fù)合材料 金屬材料指鋼鐵、有色金屬等材料 非金屬材

4、料無(wú)機(jī)高分子材料（陶瓷水泥、 木材等），有機(jī)高分子材料（塑料橡膠） 復(fù)合材料-玻璃鋼、碳纖維復(fù)合材料、硼纖維材料。, 材料按用途不同分： 機(jī)械工程材料、土木工程材料、電工材料、電子材料 材料按功能不同分： 結(jié)構(gòu)材料、功能材料、磁性材料等,3.金屬材料的主要性能,（2） 工藝性能,材料的主要性能是指:,（1）使用性能,（1）力學(xué)性能,（2）物理性能,（3）化學(xué)性能,加工成形的性能,第一節(jié)材料的力學(xué)性能力學(xué)性能 ：材料在外力作用下所表現(xiàn)出的特性。,一、外力作用下材料的變形與失效,作用在機(jī)件上的外力載荷,F = F,外力 內(nèi)力應(yīng)力,靜載荷,動(dòng)載荷,（1）彈性變形：,材料受外力作用時(shí)產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去

5、除后恢復(fù)其原來(lái)形狀，這種隨外力消失而消失的變形，稱(chēng)為彈性變形。,1.兩種基本變形,（2）塑性變形:,材料在外力作用下產(chǎn)生永久的不可恢復(fù)的變形，稱(chēng)為塑性變形。,拉伸實(shí)驗(yàn),k,b,b 極限載荷點(diǎn),二、材料的力學(xué)性能,F,e,e 彈性極限點(diǎn),s,S 屈服點(diǎn),K 斷裂點(diǎn),拉伸曲線,F,F,L,縮頸,o,1強(qiáng)度：,材料在外力作用下，抵抗塑性變形和斷裂的能力。,（1） 屈服強(qiáng)度（S）,指材料在外力作用下，產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的應(yīng)力. 屈服強(qiáng)度 是塑性材料選材的依據(jù). （2）抗拉強(qiáng)度（b ） 抗拉強(qiáng)度是材料在拉斷前承受最大載荷時(shí)的應(yīng)力。 抗拉強(qiáng)度 是脆性材料選材的依據(jù).,2. 塑性,常用 和 作為衡量塑性的指標(biāo)。

6、,伸長(zhǎng)率：,材料在外力作用下，產(chǎn)生永久變形而不引起破壞的能力。,斷面收縮率:,F,F,L,良好的塑性是金屬材料進(jìn)行塑性加工的必要條件。,3剛度（E）,4硬度,是材料抵抗更硬的物體壓入其內(nèi)的能力。,材料在外力作用下抵抗彈性變形的能力稱(chēng)為剛度。,(1)布氏硬度（HB）：布氏硬度適用HB450 使用硬質(zhì)合金球以規(guī)定的試驗(yàn)力壓試樣表面，一定時(shí)間后卸除力并測(cè)量表面壓痕直徑的方法。,低碳鋼： b360HB 高碳鋼： b340HB 調(diào)質(zhì)合金鋼： b325HB,F,5沖擊韌性,材料抵抗沖擊載荷作用下斷裂的能力。,在沖擊載荷下工作的零件，很少是受大能量一次沖擊而破壞的；往往是受小能量多次重復(fù)沖擊而破壞的。,洛氏硬度一般用于HB450 120度金剛石圓錐體或直徑1.588毫米的淬火鋼球測(cè)量。 應(yīng)用最廣的側(cè)硬度方法,(2)洛氏硬度（HRC）,(3)維氏硬度（HV） 136度正四棱錐金剛石壓頭,F,1200,6疲勞強(qiáng)度,材料在無(wú)數(shù)次重復(fù)或交變載荷作用下不引起破壞的最大應(yīng)力。, 循環(huán)基數(shù),鋼：,受交變載荷作用的零件，在其所受應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于該材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，會(huì)發(fā)生突然的斷裂。而且是脆性斷裂。,據(jù)統(tǒng)計(jì)，約80%的機(jī)件失效為疲勞破壞