（北科大《工程材料》教学课件）工程材料1.ppt

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1、同学们好！同学们好！自我介绍:张锁梅主讲课程：工程材料及机械制造工艺基础机械制造工艺课程设计科研方向：成形工艺的设计与优化；钢的热处理改性；铸铁石墨球化机理的研究；冶金实验设备的设计与自动控制的开发。本课程性质、任务和要求本课程性质、任务和要求性质：研究常用工程材料及其毛坯成形方法研究常用工程材料及其毛坯成形方法理论与实践密切结合理论与实践密切结合任务和要求：了解产品的制造过程了解产品的制造过程掌握常用工程材料的种类与性能，能初步选用掌握常用工程材料的种类与性能，能初步选用掌握材料成形基本原理和工艺特点，能初步运用掌握材料成形基本原理和工艺特点，能初步运用1卢志文 主编，工程材料及成形技术，机

2、械工业主编，工程材料及成形技术，机械工业出版社，出版社，2007.22007.22 2吕广庶、张远明主编，工程材料及成形技术基础，吕广庶、张远明主编，工程材料及成形技术基础，高等教育出版社，高等教育出版社，2011.92011.93 3侯书林侯书林 主编，机械制造基础（上册），中国林业主编，机械制造基础（上册），中国林业出版社，出版社，2006.82006.84 4张万昌张万昌 主编，主编，热加工工艺基础，热加工工艺基础，机械工业出版社机械工业出版社参考资料：成绩考核：n平时成绩：30%作业+实验报告n考试成绩：70%闭卷建议学习方法：理解和记忆名词术语；抓住各章节之间的联系；多看书，认真听，

3、多找老师！金金 属属Metal复合材料复合材料Composites陶陶 瓷瓷Ceramic高分子高分子Polymer绪绪 论论按属性分类：按属性分类：金属材料陶瓷材料高分子材料复合材料1、工程材料分类、工程材料分类2.什么是金属材料什么是金属材料金属材料金属材料以金属元素为主要成分、以金属元素为主要成分、原子通过金属键结合而成的一原子通过金属键结合而成的一类固体材料。类固体材料。金属材料金属材料铁合金：钢、铸铁非铁合金：铜、铝、钛、镁及其合金 3.什么叫成形工艺？什么叫成形工艺？金属或非金属毛坯或零件成形方法和过程。金属或非金属毛坯或零件成形方法和过程。主要研究：主要研究：1）工程材料基础知识

4、；2）铸造金属液态下成形的过程和方法；3）锻造塑性金属受压变形或改性的过程和方法；4）焊接分离金属实现永久连接的过程和方法；5）钢的热处理原理、过程与方法。沧州铁狮沧州铁狮铸于铸于953953年。高年。高5.785.78米，米，长长6.56.5米，米，宽宽3.173.17米，米，重重4040吨吨n本讲重点：金属材料的力学性能本讲重点：金属材料的力学性能（表达方（表达方式、测定方法、单位量纲、物理意义）式、测定方法、单位量纲、物理意义）n教学难点：拉伸曲线特点；教学难点：拉伸曲线特点；硬度检测。硬度检测。第一讲 金属材料主要性能 Main Properties and Structure of

5、Metal Material一、金属使用性能 Properties of metal material二、金属工艺性能 Structure of metal material金属性能种类金属性能种类 冶炼冶炼铸造铸造铸锭铸锭板棒型管板棒型管焊接焊接机加工机加工冷轧冷轧冷拔冷拔深冲深冲锻件锻件铸件铸件机加工：机加工：车、铣、车、铣、刨、磨刨、磨零零件件或或构构件件热轧热轧热锻热锻工艺性能工艺性能使用性能使用性能一、金属材料使用性能(Properties of Metal Material)1、机械性能（或力学）：Mechanical Properties 受外力时所表现的特性。如：强度、硬度、塑

6、性和韧性等。2、物理性能：密度、导热和导电率等。3、化学性能：抗氧化、耐腐蚀性等。1、弹性和塑性（Elasticity and Plasticity)（1）弹性：除去外力材料能恢复原状。弹性极限：产生弹性变形的最大应力。e=Pe/Fo (Pa)（2）塑性：材料受外力产生永久变形的能力。衡量：(Ductility)延伸率：=（L1-Lo)/Lo*100%截面收缩率：=(Fo-Fk)/Fo*100%屈服极限：材料开始产生塑性变形时应力。s=Ps/Fo (Pa)2006-1-1金属的拉伸：金属的拉伸：拉伸试样：拉伸试样：低碳钢拉伸曲线：StrainStress 2、刚性与强度：（Rigidity a

7、nd Strength)（1）刚性：材料抵抗弹性变形能力。衡量：弹性模量E（拉伸曲线OE段斜率）（2）强度：材料抵抗变形或断裂能力。抗拉、抗弯、抗扭、抗剪和屈服强度等。b点处应力为抗拉强度：b=Pb/Fo Pa s点处应力为屈服强度：s=Ps/Fo Pa注意：s、b为工程上常用指标。0.2 名义屈服强度名义屈服强度 （永久变形（永久变形0.2%）低碳钢拉伸试验图低碳钢拉伸试验图（2）强度指标，单位：）强度指标，单位：MPa(N/mm2）1疲劳强度疲劳强度 （-10.5b）b 抗拉强度抗拉强度 s 屈服强度屈服强度（屈服点）（屈服点）3、硬度：Hardness指材料抵抗更硬物体压入其内的能力。据

8、测试方法不同有：布氏硬度（HB)Brinell 洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)Rockwell 压头用钢球直径：压头用钢球直径：10mm、5mm、2.5mm载荷：载荷：30KN、7.5KN、1.87KN布氏硬度布氏硬度HBS 用于测定软性材料用于测定软性材料（HBS450）HBS测定测定 HRC测定测定 洛氏硬度洛氏硬度HRC 用于测定高硬度材料（用于测定高硬度材料（2067 HRC）金刚石圆锥体压头，压入金属表面，卸载后读出金刚石圆锥体压头，压入金属表面，卸载后读出HR值。值。布氏、洛氏硬度测试方法对比：4、冲击韧性：Impact Toughness 材料抵抗或承受冲击载荷能力。衡量：单

9、位面积冲击功,k=Ak/F(J/m2)塑性材料试样开缺口，脆性材料不开缺口。冲击韧性的测试方法冲击试验设备：冲击试验设备：n金属材料经受无数次应力循环而不发生疲劳断裂的应力值。5、疲劳强度：(Fatigue Strength)规定：钢铁循环107以上材料不破坏的最大应力。有色金属循环108 以上。疲劳曲线二、金属工艺性能指金属材料接受各种加工过程的难易程度。分类：1、铸造性能；2、可锻性；3、焊接性；4、热处理性能；5、切削加工性常用金属力学性能：常用金属力学性能：牌牌 号号力力 学学 性性 能能 应应 用用b/MPas/MPa%HBSHRCk/J/Cm2Q235-A40023526工程结构工程结构45钢钢6101622955（淬火）（淬火）轴、杆轴、杆ZG310-570570310153铸钢件铸钢件ZAlSi2143450活塞活塞HT250250气缸体气缸体QT700-27004202270曲轴曲轴总结与复习：总结与复习：说明说明S、0.2、b、1 、k、45-50HRC、300HBS的名称和含义。的名称和含义。