【正文】 工 程 材 料 —— 羅烽 主講 工程材料 緒 論 材料的重要性 科學(xué)研究和技術(shù)發(fā)展的目的 — 改變?nèi)祟惿? 材料對(duì)我們的生活產(chǎn)生著重大影響 — 過去的、現(xiàn)在的、未來的影響 材料也是制造工程師們實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制造的原料 — 產(chǎn)品功能的載體、制造加工的對(duì)象 工程材料 推薦課外讀物 宗培言、叢東華主編， 《 機(jī)械工程概論 》 ，機(jī)械工業(yè)出版社， 2022年 2月第 1版， 16開 268頁， TH43/Z93 這是一本介紹機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的書。它解答了同學(xué)們最為關(guān)心的一些問題，包括：本專業(yè)涵蓋哪些知識(shí)范圍，大學(xué)階段要學(xué)些什么，以及將來能做哪些方面的工作等，對(duì)剛剛進(jìn)入專業(yè)學(xué)習(xí)的同學(xué)了解本專業(yè)，給自己未來的學(xué)習(xí)和事業(yè)定位都具有很好的指導(dǎo)意義。建議每個(gè)同學(xué)都認(rèn)真讀一讀。另外，同名的書籍還有另外一些，內(nèi)容大同小異。 郝應(yīng)其編著， 《 繽紛多彩的材料世界 》 ， 北京工業(yè)大學(xué)出版社， 1993年 5月第 1版， 32開 119頁， TB3/H24a 這是一本介紹各種材料及它們的應(yīng)用的小冊(cè)子。內(nèi)容精彩生動(dòng)，對(duì)大家了解各種材料，增強(qiáng)對(duì)材料課程學(xué)習(xí)的興趣，十分有益。內(nèi)容簡(jiǎn)單，大家基本上都能讀懂，而且不用花太多的時(shí)間，建議每個(gè)同學(xué)都找來讀讀。此外，圖書館類似的小冊(cè)子還有很多，不妨根據(jù)自己的興趣選看 1~2本。 工程材料 為什么要學(xué)習(xí)工程材料課程 工程上使用哪些材料 工程材料 常用 材料 金屬材料 新 材料 非金屬材料 鋼鐵材料 (黑色金屬 ) 非鐵材料 (有色金屬 ) 高分子材料 陶瓷材料 復(fù)合材料 工程材料 工程材料研究哪些問題 材料的結(jié)構(gòu)、性能（第一、二、三章） 金屬材料的結(jié)晶過程及組織成分分析 （第二章） 金屬材料的塑性變形機(jī)理（第三章） 改變材料性能的方法（第四章） 各種材料的牌號(hào)、用途、如何選擇材料（第五、六、七章） 材料失效分析（第七章） 工程材料 如何學(xué)好工程材料課程 本課程的重點(diǎn)與難點(diǎn) 本課程的學(xué)習(xí)方法與教學(xué)要求 工程材料 本課程的推薦參考書目 張繼世主編， 《 機(jī)械工程材料基礎(chǔ) 》 ， 高等教育出版社 ，2022年 4月第 1版，小 16開 243頁， TH1443/Z32 儲(chǔ)凱主編， 《 機(jī)械工程材料 》 ，重慶大學(xué)出版社， 1998年 6月第 1版， 16開 214頁， TH14/C73 詹武主編， 《 工程材料 》 ，機(jī)械工業(yè)出版社， 1997年 10月第 1版， 16開 354頁， TB343/Z26 以上 3本書內(nèi)容與我們使用的教材相仿，難度按上面由上到下的排列順序由淺入深。對(duì)某些我們教材上說的不太清楚明白的內(nèi)容，可查閱這些參考書。 潘強(qiáng)、朱美華、童建華編著， 《 工程材料 》 ，上海科學(xué)技術(shù)出版社， 2022年 9月第 2版， 16開 311頁， TB343/P18(2) 王曉敏編著， 《 工程材料學(xué) 》 ，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 ，2022年 8月第 2版， 16開 292頁， TB3/W37b(2) 以上 2本書比我們使用的教材稍深，但都是非常好的教材。對(duì)程度較高希望學(xué)習(xí)更深入一些內(nèi)容的同學(xué)，可以參看，不懂的地方可以與老師討論。 工程材料 第一章：材料的性能 什么是材料的性能 材料在 使用 和 加工 過程中所表現(xiàn)出來的各種性能 工程材料 材料包括哪些性能 材料的 力學(xué)性能 和 工藝性能 是我們關(guān)注的重點(diǎn) 材料的性能 使用 性能 力學(xué)性能 工藝 性能 鑄造、焊接、壓力加工性能 化學(xué)性能 物理性能 切削加工性能 熱處理性能 工程材料 材料的力學(xué)性能 力學(xué)性能又稱為 機(jī)械性能 1. 材料的強(qiáng)度與塑性 強(qiáng)度 強(qiáng)度的概念：材料在外力作用下抵 抗變形和斷裂的能力 強(qiáng)度可分為：抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度 、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng) 度疲勞強(qiáng)度等等 工程材料 塑性 塑性的概念：材料在外力作用下呈 現(xiàn)出的不可恢復(fù)到原 狀的變形而不發(fā)生破 壞的能力 衡量塑性的指標(biāo)：伸長(zhǎng)率與斷面收 縮率 工程材料 拉伸試驗(yàn)與拉伸曲線 拉伸試驗(yàn)（拉伸試驗(yàn)機(jī)） 拉伸試驗(yàn)機(jī) 工程材料 拉伸曲線 應(yīng)力與應(yīng)變的概念 應(yīng)力 ζ：?jiǎn)挝幻娣e 上所受的力， 單位： Pa 應(yīng)變 ε：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度 的變形量， 無單位 由應(yīng)力 應(yīng)變曲線可獲得材料以下各種性能指標(biāo) F Δ L 0 FΔL 曲線 SF??001LLL ???σ ε 0 A C D E σ e σ s σ b ζε 曲線 Ｂ 工程材料 彈性極限與彈性模量 彈性極限 ζe 在材料的彈性極 限范圍內(nèi)（即當(dāng) 材料所受應(yīng)力小 于 ζe時(shí)），應(yīng)力 與應(yīng)變成正比 彈性極限在拉伸曲線中的位臵 曲線上的 A點(diǎn) σ ε 0 A C D E σ e σ s σ b ζε 曲線 Ｂ 工程材料 彈性模量 E 定義式： 條件： ζ ζe 彈性模量在拉伸曲線上的反映 A點(diǎn)以下直線的斜率 彈性模量的決定因素 材料的本性 剛度 材料在彈性變形區(qū)內(nèi)抵抗彈性變形的能力，用彈性模量 E表示 ???Eσ ε 0 A C D E σ e σ s σ b ζε 曲線 Ｂ 工程材料 改變金屬制品剛度的措施 更換金屬材料 改變金屬制品的結(jié)構(gòu)形式 增加截面積 彈性極限在材料使用中的意義 機(jī)械零件所受的應(yīng)力不能大于彈性極限值，否則可能會(huì)發(fā)生塑性變形 工程材料 屈服強(qiáng)度（屈服點(diǎn)） 屈服現(xiàn)象 載荷不增加而塑 性變形仍在增大 的現(xiàn)象 屈服點(diǎn)在拉伸曲線中的位臵 曲線上的 B點(diǎn) σ ε 0 A C D E σ e σ s σ b ζε 曲線 Ｂ 工程材料 屈服強(qiáng)度 (屈服點(diǎn) )ζs B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力 值，用 ζs表示 無明顯屈服現(xiàn)象 材料的屈服點(diǎn)位 臵的確定：塑性 變形達(dá) %處對(duì) 應(yīng)的應(yīng)力值，用 σ ε 0 A C D E σ e σ s σ b ζε 曲線 Ｂ 工程材料 屈服強(qiáng)度在材料使用中的應(yīng)用 屈服強(qiáng)度是評(píng)價(jià)材料承載能力的重要指標(biāo) 材料所受的應(yīng)力不應(yīng)超過屈服點(diǎn)（否則材料將產(chǎn)生塑性變形） 屈服階段的結(jié)束 曲線中的 C點(diǎn) C點(diǎn)以后，材 料需要繼續(xù)增 大應(yīng)力才能產(chǎn) 生新的塑性變形 σ ε 0 A C D E σ e σ s σ b ζε 曲線 Ｂ 工程材料 抗拉強(qiáng)度（強(qiáng)度極限） 縮頸現(xiàn)象 材料拉斷前斷裂 部位附近直徑變 小 抗拉強(qiáng)度 ζb 試樣所能承受的最大拉應(yīng)力 抗拉強(qiáng)度在拉伸曲線上的位臵 曲線上的 D點(diǎn) σ ε 0 A C D E σ e σ s σ b ζε 曲線 Ｂ 工程材料 抗拉強(qiáng)度在材料使用中的意義 抗拉強(qiáng)度是評(píng)價(jià)材料安全性的重要指標(biāo) 材料所受的應(yīng)力絕不可超過抗拉強(qiáng)度（否則材料有斷裂的危險(xiǎn)） 比強(qiáng)度 概念：強(qiáng)度與密度之比 意義：衡量不同材料抗拉能力。如玻 璃鋼的比強(qiáng)度可能高于鋼材 工程材料 伸長(zhǎng)率 (延伸率 )、斷面收縮率 評(píng)價(jià)材料塑性的指標(biāo) 伸長(zhǎng)率 (延伸率 )δ 其中： L0為試樣的原始長(zhǎng)度 L1為試樣拉斷后的總長(zhǎng)度 δ為 E點(diǎn)的橫坐標(biāo) δ是 評(píng)價(jià)材料塑性最常用的指標(biāo) %100L LL001 ????σ ε 0 A C D E σ e σ s σ b ζε 曲線 Ｂ 工程材料 斷面收縮率 Ψ 其中： S0是試樣原始截面積 S1是試樣拉斷后斷口的 截面積 %100SSS010 ????工程材料 塑性在材料使用中的意義 良好的塑性是材料進(jìn)行壓力加工的必要條件 伸長(zhǎng)率和斷面收縮率數(shù)值越大，材料的塑性越好 工程材料 材料 “