第01章工程材料绪论PPT讲稿.ppt
《第01章工程材料绪论PPT讲稿.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第01章工程材料绪论PPT讲稿.ppt(41页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第01章工程材料绪论2022/10/101第1页,共41页,编辑于2022年,星期日材料与材料科学材料与材料科学绪论绪论材料性能材料性能材料的分类材料的分类学习目的学习目的学习内容学习内容2022/10/103第3页,共41页,编辑于2022年,星期日材料:材料:是指经过某种加工,具有一定结构、成分和性能,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的劳动对象称为“原料原料”,把经过工业加工的原料成为,把经过工业加工的原料成为“材料材料”。材料科学:材料科学:是研究材料的成分、组织
2、结构、制备工艺、是研究材料的成分、组织结构、制备工艺、加工工艺、材料的性能与材料应用之间的相互关系的加工工艺、材料的性能与材料应用之间的相互关系的科学。科学。是当代科学技术发展的基础、工业生产的支柱,是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当今世界的带头学科之一。纳米材料科学与技术是20世纪世纪80年代发展起来的新兴学科,成为年代发展起来的新兴学科,成为21世纪新技术的主导中世纪新技术的主导中心。心。2022/10/104第4页,共41页,编辑于2022年,星期日 2003 Brooks/Cole Publishing/Thomson Lear
3、ning 材料科学材料科学是一个跨是一个跨物理、化学等的学科。物理、化学等的学科。材料科学的核心问题材料科学的核心问题是材料的成分是材料的成分(Composition)、)、组织结构组织结构(Structure)、工)、工艺(艺(Processing Technology)和性)和性能(能(Property)以)以及它们之间的关及它们之间的关系。右图为材料系。右图为材料科学与工程四要科学与工程四要素。素。2022/10/105第5页,共41页,编辑于2022年,星期日1.了解和学会合理使用现有的材料。了解和学会合理使用现有的材料。2.研究开辟现有材料的新工艺、新用途。研究开辟现有材料的新工艺、
4、新用途。3.研究和创造新材料。研究和创造新材料。材料科学研究的目的材料科学研究的目的组织组织:人门用肉眼或借助工具(放大镜、光学显微镜、电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。子显微镜等)看到的形貌。材料科学研究对象材料科学研究对象服役状态服役状态性能要求性能要求材料的组织材料的组织加工过程加工过程成分成分 材料的成分、加工工艺与组织、性能之间的关系及其相材料的成分、加工工艺与组织、性能之间的关系及其相关规律。关规律。2022/10/106第6页,共41页,编辑于2022年,星期日工程材料学课程的学习目的工程材料学课程的学习目的 工程材料学工程材料学课程是高等院校
5、机类专业的一门技术基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。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解材料的化学成分、组织结构和性能之间关系的基本知识。识。2.正确区分各类金属材料的牌号、成分、热处理、性能及用正确区分各类金属材料的牌号、成分、热处理、性能及用途。途。3.掌握机械工程中的选材原则及典型机械零件选材方法。掌握机械工程中的选材原则及典型机械零件选材方法。2022/10/107第7页,共41页,编辑于2022年,星期日课程内容课程内容 本课程以金本课程以金属材料为主要对属材料
6、为主要对象,扩展其他工象,扩展其他工程材料,介绍材程材料,介绍材料组织和性能的料组织和性能的变化规律和研究变化规律和研究方法方法。2022/10/108第8页,共41页,编辑于2022年,星期日教学事项教学事项特点特点:内容多、叙述多、学时少。内容多、叙述多、学时少。环节:教材环节:教材 讲课讲课 作业作业 复习复习 辅导辅导 考核考核学习方法:学习方法:1.着重理解教学内容,尽量避免死记硬背;着重理解教学内容,尽量避免死记硬背;2.内容多,每章要及时跟上消化;内容多,每章要及时跟上消化;3.利用实验和多媒体帮助加深理解;利用实验和多媒体帮助加深理解;考试方式:闭卷统考。考试方式:闭卷统考。2
7、022/10/109第9页,共41页,编辑于2022年,星期日 材料的性能是指材料的性质和功能。性质是本身所具有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。承担功效,以及承担该功效下的表现或能力。1.1.力学性能力学性能2.物理性能物理性能3.化学性能化学性能4.工艺性能。工艺性能。材料的性能:材料的性能:材料的性能材料的性能2022/10/1010第10页,共41页,编辑于2022年,星期日 材料的力学性能是指材料处于特定环境因素材料的力学性能是
8、指材料处于特定环境因素(温度、介温度、介质等质等)时,在外力或能量以及作用下表现出来的变形和时,在外力或能量以及作用下表现出来的变形和破坏的特征。破坏的特征。材料的性能材料的性能 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的主要力学性能有:弹性弹性 强度强度 塑性塑性 硬度硬度 冲击韧性冲击韧性 疲劳特性疲劳特性 耐磨性耐磨性力学性能力学性能2022/10/1011第11页,共41页,编辑于2022年,星期日万能材料试验机万能材料试验机2022/10/1012第12页,共41页,编辑于2022年,星期日拉伸试验拉伸试验过
9、程:过程:力学性能力学性能外力增加,试样伸长。得到外力增加,试样伸长。得到P P l曲线,换算为曲线,换算为 曲线。材料表现为弹性变形、均匀塑性变形、曲线。材料表现为弹性变形、均匀塑性变形、颈缩、断裂。颈缩、断裂。2022/10/1013第13页,共41页,编辑于2022年,星期日弹性与刚度弹性与刚度弹性变形:弹性变形:力学性能力学性能弹性模量与刚度:弹性模量与刚度:在在OAOA段为直线,即应力段为直线,即应力与应变成正比,变化规律服与应变成正比,变化规律服从虎克定律。并且在外力卸从虎克定律。并且在外力卸载后试样恢复到原始长度。载后试样恢复到原始长度。可以达到的最大应力成为弹可以达到的最大应力
10、成为弹性极限性极限(比例极限比例极限)。2022/10/1014第14页,共41页,编辑于2022年,星期日 强度:在外力作用下抵抗塑性变形和破断的能力。强度:在外力作用下抵抗塑性变形和破断的能力。(单位单位Mpa)屈服强度屈服强度 s/0.2:材料产生屈服时的最小应力,: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。表示材料抵抗塑性变形的能力。抗拉强度抗拉强度 b:材料能承受的最大拉应力,表示材料:材料能承受的最大拉应力,表示材料抵抗破断的能力。抵抗破断的能力。塑性:在外力作用下发生塑性变形的能力。塑性:在外力作用下发生塑性变形的能力。伸长率伸长率 (单位(单位%)断面收缩率断面收缩
11、率 (单位(单位%)强度与塑性强度与塑性力学性能力学性能2022/10/1015第15页,共41页,编辑于2022年,星期日强度与塑性强度与塑性屈服强度:屈服强度:s s 0.20.2 力学性能力学性能塑性:塑性:断裂前可发生永久变断裂前可发生永久变形的能力。形的能力。抗拉强度:抗拉强度:b b 材料材料开始发生塑性变形开始发生塑性变形的最小应力。的最小应力。材料材料发生断裂前能承受发生断裂前能承受的最大应力。的最大应力。2022/10/1016第16页,共41页,编辑于2022年,星期日 P:比例极限比例极限 e:弹性极限弹性极限E:弹性模量:弹性模量 s:屈服强度屈服强度(0.2)b:抗拉
12、强度抗拉强度2022/10/1017第17页,共41页,编辑于2022年,星期日 硬度:硬度:材料抵抗外物压入能力。硬度测量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,硬度测量一定关系,可用硬度来估计强度,硬度测量应用很广泛。应用很广泛。布氏硬度布氏硬度:HBS、HBW;(单位;(单位 kgf/mm2,习惯不写习惯不写)洛氏硬度洛氏硬度:HRA、HRB、HRC;(无单位);(无单位)维氏硬度:维氏硬度:HV。(单位。(单位kgf/mm2,习惯不写习惯不写)2022/10/1018第18页,共41页,编辑
13、于2022年,星期日硬度硬度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。形的能力。力学性能力学性能莫氏硬度:莫氏硬度:材料名材料名称称硬度级别硬度级别滑石滑石1石膏石膏2萤石萤石4钠长石钠长石6黄玉黄玉8刚玉刚玉9金刚石金刚石10布氏硬度:布氏硬度:用直径用直径D D钢球在钢球在力力P P的作用下压在试的作用下压在试样上一定时间样上一定时间,压痕压痕直径为直径为d d。实用于较。实用于较软的塑性材料。软的塑性材料。2022/10/1019第19页,共41页,编辑于2022年,星期日硬度硬度力学性能力学性能洛氏强度:洛氏强度:
14、用用120120度圆锥金刚石压头,度圆锥金刚石压头,1470N 1470N (150kgf)(150kgf)力压入材料,以压入材料表面力压入材料,以压入材料表面的深度来度量材料的硬度。用于硬度较的深度来度量材料的硬度。用于硬度较高的淬火钢件。高的淬火钢件。用对面夹角用对面夹角136136度四棱锥金刚石压头,度四棱锥金刚石压头,在力在力P P作用下压入材料,用压痕单位面积作用下压入材料,用压痕单位面积上承受的力作为材料硬度的度量。力的大上承受的力作为材料硬度的度量。力的大小从小从980N980N、490N490N、297N297N到到0.192N0.192N不等。不等。压痕小用显微镜来观察,用于
15、测量表层或压痕小用显微镜来观察,用于测量表层或微区。微区。维氏强度:维氏强度:2022/10/1020第20页,共41页,编辑于2022年,星期日布氏硬度布氏硬度计计洛氏硬度洛氏硬度计计维氏硬度维氏硬度计计金相显微金相显微镜镜里氏硬度计里氏硬度计Brinell Hardness TesterRockwell ApparatusVickers Hardness TesterMetalloscopeRichter Hardness Tester 2022/10/1021第21页,共41页,编辑于2022年,星期日冲击韧性冲击韧性冲击韧性冲击韧性是材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。是材料在冲
16、击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。常用常用一次弯曲冲击韧性一次弯曲冲击韧性试验试验a ak k值来表示。以带缺口标准试值来表示。以带缺口标准试样快速冲断时,单位横截面积吸收的功。冲击韧性是材料样快速冲断时,单位横截面积吸收的功。冲击韧性是材料强度和塑性综合作用的结果。强度和塑性综合作用的结果。力学性能力学性能试样尺寸试样尺寸试验方法试验方法2022/10/1022第22页,共41页,编辑于2022年,星期日断裂韧性断裂韧性断裂韧性断裂韧性是材料中存在缺陷时,材料抵抗脆性断裂的能力。是材料中存在缺陷时,材料抵抗脆性断裂的能力。力学性能力学性能 断裂韧性指标为断裂韧性指标为K KICIC,有专门的
17、测定方法。工程应用要求:,有专门的测定方法。工程应用要求:大型构件不可避免存在各种缺陷,在缺陷前端有不同的大型构件不可避免存在各种缺陷,在缺陷前端有不同的应力作用,都存在应力集中,其中裂纹受张开应力作用为最应力作用,都存在应力集中,其中裂纹受张开应力作用为最危险。危险。Y裂纹形状系数,裂纹形状系数,a裂纹长度的一半。裂纹长度的一半。2022/10/1023第23页,共41页,编辑于2022年,星期日疲劳强度疲劳强度 零件在低于屈服应力的交变应力的反复作用下,而发生零件在低于屈服应力的交变应力的反复作用下,而发生的断裂现象称为的断裂现象称为疲劳断裂疲劳断裂。疲劳断裂是损伤的积累过程,包。疲劳断裂
18、是损伤的积累过程,包括疲劳裂纹的产生、扩展、瞬间断裂三各阶段。应力大小和循括疲劳裂纹的产生、扩展、瞬间断裂三各阶段。应力大小和循环次数有关。环次数有关。力学性能力学性能低周疲劳低周疲劳又称条件疲劳极限,参又称条件疲劳极限,参照零件工作周期可能作用的次照零件工作周期可能作用的次数下能承受的应力极限值。数下能承受的应力极限值。(可以有效发挥材料的作用)高周疲劳高周疲劳对称应力作用趋于水对称应力作用趋于水平线的最大应力为平线的最大应力为-1-1,作为作为永久可用的疲劳强度极限。实永久可用的疲劳强度极限。实际大多以际大多以10107 7次未断裂的应力来次未断裂的应力来测定。测定。2022/10/102
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 01 工程 材料 绪论 PPT 讲稿
限制150内