第二章金属材料性能及常用工程材料

2023精密机械设计(庞振基黄其圣著)课后答案精密机械设计(庞振基黄其圣著)内容简介前言基本物理量符号表绪论第一章精密机械设计的基础知识第一节概述第二节零件的工作能力及其计算第三节零件与机构的误差估算和精度第四节工艺性第五节标准化、系列化、通用化第六节零件的设计方法及其发展思考题及习题第二章工程材料和热处理第一节概述第二节金属材料的力学性能第三节常用的工程材料第四节钢的热处理第五节表面精饰第六节材料的选用原则思考题及习题第三章零件的几何精度第一节概述第二节极限与配合的基本术语和定义第三节光滑圆柱件的极限与配合及其选择第四节形状与位置公差及其选择第五节表面粗糙度及其选择思考题及习题第四章平面机构的结构分析第一节概述第二节运动副及其分类第三节平面机构的运动简图第四节平面机构的自由度第五节平面机构的组成原理和结构分析思考题及习题第五章平面连杆机构第一节概述第二节铰链四杆机构的基本型式及其演化第三节平面四杆机构曲柄存在的条件和几个基本概念第四节平面四杆机构的设计思考题及习题第六章凸轮机构第一节概述第二节从动件常用运动规律第三节图解法设计平面凸轮轮廓第四节解析法设计平面凸轮轮廓第五节凸轮机构基本尺寸的确定思考题及习题第七章摩擦轮传动和带传动第一节概述第二节磨擦轮传动第三节磨擦无级变速器第四节带传动第五节同步带传动第六节其它带传动简介思考题及习题第八章齿轮传动第一节概述第二节齿廓啮合基本定律第三节渐开线齿廓曲线第四节渐开线齿轮各部分的名称、符号和几何尺寸的计算第五节渐开线直齿圆柱齿轮传动第六节渐开线齿廓的切制原理、根切和最少齿数第七节变位齿轮第八节斜齿圆柱齿轮传动第九节齿轮传动的失效形式和材料第十节圆柱齿轮传动的强度计算第十一节圆锥齿轮传动第十二节蜗杆传动第十三节轮系第十四节齿轮传动精度第十五节齿轮传动的空回第十六节齿轮传动链的设计思考题及习题第九章螺旋传动第一节概述第二节滑动螺旋传动第三节滚珠螺旋传动第四节静压螺旋传动简介思考题及习题第十章轴、联轴器、离合器第一节概述第二节轴第三节联轴器第四节离合器思考题及习题第十一章支承第一节概述第二节滑动摩擦支承第三节滚动摩擦支承第四节弹性摩擦支承第五节流体摩擦支承及其它形式支承第六节精密轴承思考题及习题第十二章直线运动导轨第一节概述第二节滑动摩擦导轨第三节滚动摩擦导轨第四节弹性摩擦导轨第五节静压导轨简介思考题及习题第十三章弹性元件第一节概述第二节弹性元件的基本特性第三节螺旋弹簧第四节游丝第五节片簧第六节热双金属弹簧第七节其它弹性元件简介思考题及习题第十四章联接第一节概述第二节机械零件的联接第三节机械零件与光学零件的联接思考题及习题第十五章仪器常用装置第一节概述第二节微动装置第三节锁紧装置第四节示数装置第五节隔振器思考题及习题第十六章机械的计算机辅助设计第一节概述第二节计算机辅助设计系统的原理与构成第三节表格和线图的处理第四节机械优化设计第五节设计举例思考题及习题参考文献精密机械设计(庞振基黄其圣著)目录本书对精密机械及仪器仪表中常用机构和零部件的工作原理、适用范围、结构、设计计算方法，以及工程材料、零件几何精度的基础知识等诸方面均作了较为详细的阐述。

《工程材料》课程教学大纲总 学 时：12考核形式：考试教学目的：《工程材料》是一门综合性、应用性较强的专业基础必修课。

学习本课程的目的在于使学生获得有关工程材料及热处理的基本理论、基础知识；了解常用工程材料的成分、组织和性能之间的关系；具有根据零件的使用性能要求，合理选用材料，正确选定热处理方法，妥善安排工艺路线的初步能力。

主要教学内容及要求：绪论： 讲明本课程的目的、内容、特点与学习方法。

第一章材料结构与性能： 了解晶格概念、常见晶格类型、晶面、晶间指数、晶界特点及应用；掌握金属材料性能、了解刃型位错、固溶体及金属化合物、高分子聚合物构型和构像及如何改变其构型和构像；陶瓷材料的结构、性能。

第二章金属材料组织与性能的控制： 熟悉过冷、过冷度及细化晶粒的基本途径；掌握匀晶相图和二元共晶相图；能利用杠杆定理计算组织组成物和相组成物的质量分数；了解其它相图，掌握Fe — Fe3C 相图，及 Wc 对组织性能的影响；掌握加工硬化、回复、再结晶、冷变形、热变形的概念及应用；掌握钢在加热时的冷却时组织转变，及退火、正火、淬火、回火及表面热处理的目的、工艺及应用。

掌握合金元素在钢中的作用，了解表面技术。

第三章金属材料： 掌握钢的分类、钢中常存杂质对钢性能影响，掌握常用合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢的成分、热处理、性能、组织特点及应用；熟悉灰口铁、可锻铸铁、球墨铸铁成分、组织、性能及用途，特殊性能铸铁一般性介绍；掌握铝及铝合金组织、性能之间关系及应用，了解铜及铜合金、钛及钛合金、轴承合金组织、性能之间关系及应用。

第四章高分子材料： 熟悉高分子材料（工程塑料、橡胶、合成纤维）的性能和用途。

第五章陶瓷材料： 了解陶瓷的分类，常用工程结构陶瓷性能、用途。

第六章复合材料： 了解复合材料分类、增强机制及性能，常用复合材料。

第七章其它工程材料： 了解其它工程材料。

第八章机械零件的失效与强化： 掌握零件的失效形式与分析方法及工程材料的强韧化方法。

金属材料的性能特点一般地，金属材料与非金属材料相比，金属材料具有良好的力学性能，而且工艺性能也较好。

即使都是金属材料，不同成分和不同状态下的性能也会有很大的差异。

造成这些性能差异的主要原因是材料内部结构不同，因此掌握金属与合金的内部结构特点，对于合理选材具有重要意义。

金属材料是靠原子间金属键结合起来的。

金属键——金属材料内部，呈一定规律排列的正离子与公有化的自由电子靠库仑力结合起来，这种结合力即为金属键。

（正离子+公有电子云、无方向性、非饱和性）金属材料的性能特点：1、良好的导电、导热性。

2、正的电阻温度系数3、良好的塑性4、不透明、有金属光泽第一节晶体的基本知识金属材料一般都是晶体，具有晶体的特性。

一、晶体——内部原子呈规则排列的物质。

晶体材料（单晶体）的特性：①具有固定的熔点。

②具有规则的几何外形。

③具有“各向异性”。

二、晶格、晶胞和晶格常数1、晶格——描述晶体中原子排列规律的空间点阵。

将原子的振动中心抽象为一几何点，再用直线的连接表示原子之间的相互作用。

2、晶胞——由于晶格排列具有周期性，研究晶格时，取出能代表晶格特征的最小基本单元即称为晶胞。

3、晶格常数——用来描述晶胞大小与形状的几何参数。

三条棱长：a、b、c三条棱的夹角：α、β、γ对于简单立方晶胞：棱长a=b=c 夹角α= β= γ= 90°第二节纯金属的晶体结构一、典型的晶格类型各种晶体由于其晶格类型和晶格常数不同，往往呈现出不同的物理、化学及力学性能。

除少数金属具有复杂晶格外，大多数晶体结构比较简单，典型的晶格结构主要有以下三种：1、体心立方晶格（bcc）2、面心立方晶格（fcc）3、密排六方晶格（hcp）1、体心立方晶格（bcc ）晶格常数： a = b = c ；α=β=γ= 90°密排方向（原子排列最紧密的方向）：立方体的对角线方向原子半径：属于bcc 晶格的金属主要有：α-Fe 、Cr 、W 、Mo 、V 等ar 432、面心立方晶格（fcc ）晶格常数： a = b = c ；α=β=γ= 90°密排方向：立方体表面的对角线方向原子半径：属于fcc 晶格的金属主要有：γ-Fe 、Cu 、Al 、Au 、Ag 等。

第一章金属材料的力学性能机械制造中使用的材料品种很多，为了正确使用材料，并把它加工成合格的工件，必须掌握材料的使用性能和工艺性能。

使用性能，是指为保证工件正常工作材料应具备的性能，包括力学性能、物理和化学性能等。

工艺性能，是指材料在加工过程中所表现出来的性能，包括铸造性能、锻压性能、焊接性能和切削加工性等。

所谓力学性能，是指材料在外力作用下所表现出来的性能，主要有强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等，是设计机械零件时选材的重要依据。

这些性能指标是通过试验测定的。

第一节刚度、强度、塑性刚度、强度和塑性是根据试验测定出来的。

将材料制成标准试样(图1-1a)，然后把试样装在试验机上施加静拉力，随着拉力的增加试样逐渐变形，直到拉断为止(图1-1b)。

将试样从开始到拉断所受的力F 及所对应的伸长量ΔL绘制在F—ΔL坐标上，得出力一伸长曲线。

低碳钢的力一伸长曲线如图1—2所示。

从图1—2可知，在OE 阶段，试样的伸长量随拉力成比例增加，若去除拉力后试样恢复原状，这种变形称为弹性变形。

超过E 点后，若去除拉力试样不能完全恢复原状，尚有一部分伸长量保留下来，这部分保留下来的变形称为塑性变形。

当拉力增加到F s 时，力一伸长曲线在S 点呈现水平台阶，即表示外力不再增加而试样继续伸长，这种现象称为屈服，该水平台阶称为屈服台阶。

屈服以后，试样又随拉力增加而逐渐均匀伸长。

达到B 点，试样的某一局部开始变细，出现缩颈现象。

由于在缩颈部分试样横截面积迅速减小，因此使试样继续伸长所需的拉力也就相应减小。

当达到K 点时，试样在缩颈处断裂。

低碳钢在拉伸过程中经历了弹性变形、弹一塑性变形和断裂三个阶段。

F —ΔL 曲线与试样尺寸有关。

为了消除试样尺寸的影响，把拉力F 除以试样原始横截面积A0，得出试样横截面积上的应力，同时把伸长量ΔL 除以试样原始标距L 0，得到试样的应变LL ε∆=0F A σ=σ—ε曲线与F —ΔL 曲线形状一样，只是坐标不同。

金属材料知识概述承压设备制造是国民经济的基础产业，各种生产工艺的要求各不尽相同，如：压力从真空到高压甚至超高压、温度从低温到高温以及腐蚀性、易燃、易爆物料等，使得设备处在极其复杂的操作条件下运行。

由于不同的生产条件对设备材料有不同的要求，因此，合理的选用材料是设计承压设备的关键环节。

例如：对于高温容器，由于钢材在高温的长期作用下，材料的力学性能和金属组织都会发生明显的变化，加之承受一定的工作压力，因此在选材时必须考虑到材料的强度及高温条件下组织的稳定性。

容器内部盛装的介质大多具有一定的腐蚀性，因此需要考虑材料的耐腐蚀情况。

对于频繁开、停车的设备或可能受到冲击载荷作用的设备，还要考虑材料的疲劳等。

而低温条件下操作的设备，则需要考虑材料低温下的脆性断裂问题。

一、金属材料的分类二、金属材料的性能三、影响材料性能的因素四、特种设备对材料的要求五、特种设备常用材料标准一、金属材料分类黑色金属：铁和铁的合金均称为黑色金属纯铁：化学纯铁含碳量几乎为零，工业纯铁含碳量<0.05%。

纯铁是很软的，一般不应用到实际中。

铁碳合金：以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。

生铁：把铁矿石放到高炉中冶炼而成的，含碳量2％～4.3％（也有资料称3.5%—5.5%、2.11%-6.67%）的铁碳合金称为生铁。

生铁质硬而脆，缺乏韧性，几乎没有塑性变形能力，因此不能通过锻造、轧制、拉拔等方法加工成形，主要用来炼钢和制造铸件，如白口铁、灰口铁和球墨铸铁。

也有习惯上把炼钢生铁叫做生铁，把铸造生铁简称为铸铁。

钢：含碳量在0.04%-2.3%之间（也有资料称0.03%-1.2%）的铁碳合金称为钢。

为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。

钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。

有色金属：除黑色金属外的金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝等。

金属材料分类（钢材）1、按化学成分分类：①碳素钢：简称碳钢。

除铁、碳外主要含有少量Si、Mn及P、S等杂质，这些总含量不超过2%，按含碳量不同分为：低碳钢——含碳量小于0.25%中碳钢——含碳量等于0.25%～0.6%高碳钢——含碳量大于0.6%②合金钢：除碳钢所含元素外，还含有其它一些合金元素：如Cr、Ni、Mo、W、V、B等，按合金元素含量不同分类：低合金钢——合金元素含量小于5%中合金钢——合金元素含量等于5%～10%高合金钢——合金元素含量大于10%金属材料分类（钢材）2、按用途分类：①建筑工程用钢或构件用钢①普通碳素结构钢②低合金结构钢③钢筋用钢等②结构钢机器零件用钢调质结构钢表面硬化结构钢：包括渗碳钢、渗氨钢、表面淬火用钢易切削结构钢冷塑性成形用钢：包括冷冲压用钢、冷镦用钢。

金属材料力学性能基本知识及钢材的脆化金属材料是现代工业、农业、国防以及科学技术各个领域应用最广泛的工程材料，这不仅是由于其来源丰富，生产工艺简单、成熟，而且还因为它具有优良的性能。

通常所指的金属材料性能包括以下两个方面：1．使用性能即为了保证机械零件、设备、结构件等能正常工作，材料所应具备的性能，主要有力学性能(强度、硬度、刚度、塑性、韧性等)，物理性能(密度、熔点、导热性、热膨胀性等)，化学性能(耐蚀性、热稳定性等)。

使用性能决定了材料的应用范围，使用安全可靠性和使用寿命。

2 工艺性能即材料在被制成机械零件、设备、结构件的过程中适应各种冷、热加工的性能，例如锻造，焊接，热处理，压力加工，切削加工等方面的性能。

工艺性能对制造成本、生成效率、产品质量有重要影响。

1．1材料力学基本知识金属材料在加工和使用过程中都要承受不同形式外力的作用，当外力达到或超过某一限度时，材料就会发生变形以至断裂。

材料在外力作用下所表现的一些性能称为材料的力学性能。

锅炉压力容器材料的力学性能指标主要有强度、硬度、塑性、韧性等这些性能指标可以通过力学性能试验测定。

1．1．1 强度金属的强度是指金属抵抗永久变形和断裂的能力。

材料强度指标可以通过拉伸试验测出。

把一定尺寸和形状的金属试样(图1～2)装夹在试验机上，然后对试样逐渐施加拉伸载荷，直至把试样拉断为止。

根据试样在拉伸过程中承受的载荷和产生的变形量之间的关系，可绘出该金属的拉伸曲线(图1—3)。

在拉伸曲线上可以得到该材料强度性能的一些数据。

图1—3所示的曲线，其纵坐标是载荷P(也可换算为应力d)，横坐标是伸长量AL(也可换算为应变e)。

所以曲线称为P—AL曲线或一一s曲线。

图中曲线A是低碳钢的拉伸曲线，分析曲线A，可以将拉伸过程分为四个阶段：1．弹性阶段即曲线的o-e段，在此段若加载不超过e点的应力值，卸载后试件的变形可全部消失，故e点的应力值为材料只产生弹性变形时应力的最高限，称为弹性极限，曲线的o～e’段为直线，在此段内应力与应变成正比，即材料符合虎克定律，该段称为线弹性阶段。

常用金属材料的特性
1.强度高：金属材料通常具有较高的强度，能够经受外部荷载和变形
而不发生破坏。

这使得金属材料被广泛应用于工程结构中，如建筑、桥梁、飞机和汽车等。

2.韧性好：金属材料具有良好的韧性，能够在应力作用下发生塑性变
形而不发生破裂。

这种特性使得金属材料具有较高的吸能能力，能够吸收
冲击和振动，保护其他结构或设备免受损坏。

3.导电性好：金属材料是优良的导电体，电子在金属中能够自由移动。

这使得金属材料广泛应用于电子设备、电力输送和通信等领域。

4.导热性好：金属材料对热能的传导具有良好的特性，可以快速将热
能传递出去。

这使得金属材料可用作散热器和热交换器等设备，以提高能
量效率和保护其他组件。

5.可塑性好：金属材料能够经受外力作用发生塑性变形，可以通过压力、拉伸和弯曲等加工方法进行成型。

这使得金属材料成为制造工业常用
的选材。

6.耐腐蚀性好：许多金属材料具有良好的抗腐蚀性能，能够抵抗大气、水、酸、碱等化学介质和腐蚀性气体的侵蚀。

这使得金属材料在各种恶劣
环境下都有广泛的应用，如海洋、化工和食品加工等行业。

7.成本低：相对于其他材料，金属材料价格相对较低，且易于获取和
加工。

这使得金属材料成为经济实惠的选材，并得到广泛应用。

总而言之，常用金属材料具有高强度、良好的韧性、导电性、导热性和可塑性等优良特性，且耐腐蚀性好、成本低廉。

这些特性使得金属材料在各个领域都有广泛的应用，是现代工业发展不可或缺的重要材料。

常用金属材料及其性能1. 引言金属材料是工程和制造行业中最为常用的材料之一。

它们具有优良的导电性、导热性、机械性能和耐腐蚀性能，被广泛应用于建筑、航空航天、汽车、电子等领域。

本文将介绍一些常用的金属材料及其主要性能。

2. 铁及其合金铁是地球上最常见的金属之一，其合金可以增加强度和耐腐蚀性能。

以下是一些常见的铁及其合金：2.1 纯铁纯铁具有良好的延展性和可塑性，通常用于制造铁器。

然而，纯铁的机械强度较低，容易生锈。

2.2 碳钢碳钢是一种含有较高碳含量的铁合金。

它具有优异的强度和硬度，常用于制造工具和机械零件。

2.3 不锈钢不锈钢是含有铬元素的铁合金，具有良好的耐腐蚀性能。

不锈钢分为多种类型，如奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢等，应用广泛于食品加工、医疗器械等领域。

3. 铝及其合金铝是一种轻便耐用的金属，具有良好的导热性和导电性，以下是一些常见的铝及其合金：3.1 纯铝纯铝具有良好的可塑性和耐腐蚀性。

它常用于制造铝箔、飞机部件和汽车零件。

3.2 铝合金铝合金通过添加其他元素来提高强度和硬度。

常见的铝合金包括铝铜合金、铝锌合金等。

铝合金具有轻便、抗腐蚀和良好的导热性，被广泛应用于航空航天、建筑和汽车制造等领域。

4. 铜及其合金铜具有优良的导电性和导热性，以下是一些常见的铜及其合金：4.1 纯铜纯铜具有良好的导电性和可塑性，常用于制造电线、电缆和导体。

4.2 黄铜黄铜是铜和锌的合金，具有良好的可铸性和耐腐蚀性，被广泛应用于制造电器、管道和五金制品。

4.3 青铜青铜是铜和锡的合金，具有优异的耐磨性和抗腐蚀性。

青铜广泛应用于制造雕塑、钟表和器乐。

5. 钛及其合金钛是一种轻质而强度高的金属，具有良好的耐腐蚀性，以下是一些常见的钛及其合金：5.1 纯钛纯钛具有轻质和高强度的特点，常用于航空航天、医疗器械和化工等领域。

5.2 钛合金钛合金通过添加其他元素来改善强度和耐腐蚀性能。

常见的钛合金包括钛铝合金、钛镍合金等。

钛合金具有轻质、高强度和抗腐蚀的特点，被广泛应用于航空航天、汽车和医疗器械等领域。

⼯程材料基础知识课后习题答案第⼀章⼯程材料基础知识参考答案1．⾦属材料的⼒学性能指标有哪些？各⽤什么符号表⽰？它们的物理意义是什么？答：常⽤的⼒学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等。

强度是指⾦属材料在静荷作⽤下抵抗破坏（过量塑性变形或断裂）的性能。

强度常⽤材料单位⾯积所能承受载荷的最⼤能⼒（即应⼒σ，单位为Mpa）表⽰。

塑性是指⾦属材料在载荷作⽤下，产⽣塑性变形（永久变形）⽽不被破坏的能⼒。

⾦属塑性常⽤伸长率δ和断⾯收缩率ψ来表⽰：硬度是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能⼒，是衡量材料软硬程度的指标，是⼀个综合的物理量。

常⽤的硬度指标有布⽒硬度（HBS、HBW）、洛⽒硬度（HRA、HRB、HRC等）和维⽒硬度（HV）。

以很⼤速度作⽤于机件上的载荷称为冲击载荷，⾦属在冲击载荷作⽤下抵抗破坏的能⼒叫做冲击韧性。

冲击韧性的常⽤指标为冲击韧度，⽤符号αk表⽰。

疲劳强度是指⾦属材料在⽆限多次交变载荷作⽤下⽽不破坏的最⼤应⼒称为疲劳强度或疲劳极限。

疲劳强度⽤σ–1表⽰，单位为MPa。

2．对某零件有⼒学性能要求时，⼀般可在其设计图上提出硬度技术要求⽽不是强度或塑性要求，这是为什么？答：这是由它们的定义、性质和测量⽅法决定的。

硬度是⼀个表征材料性能的综合性指标，表⽰材料表⾯局部区域内抵抗变形和破坏的能⼒，同时硬度的测量操作简单，不破坏零件，⽽强度和塑性的测量操作复杂且破坏零件，所以实际⽣产中，在零件设计图或⼯艺卡上⼀般提出硬度技术要求⽽不提强度或塑性值。

3．⽐较布⽒、洛⽒、维⽒硬度的测量原理及应⽤范围。

答：（1）布⽒硬度测量原理：采⽤直径为D的球形压头，以相应的试验⼒F压⼊材料的表⾯，经规定保持时间后卸除试验⼒，⽤读数显微镜测量残余压痕平均直径d，⽤球冠形压痕单位表⾯积上所受的压⼒表⽰硬度值。

实际测量可通过测出d值后查表获得硬度值。

布⽒硬度测量范围：⽤于原材料与半成品硬度测量，可⽤于测量铸铁；⾮铁⾦属（有⾊⾦属）、硬度较低的钢（如退⽕、正⽕、调质处理的钢）（2）洛⽒硬度测量原理：⽤⾦刚⽯圆锥或淬⽕钢球压头，在试验压⼒F 的作⽤下，将压头压⼊材料表⾯，保持规定时间后，去除主试验⼒，保持初始试验⼒，⽤残余压痕深度增量计算硬度值，实际测量时，可通过试验机的表盘直接读出洛⽒硬度的数值。

常用材料性能清单在工程设计和材料选择过程中，了解材料的性能是非常重要的。

下面是一份常用材料的性能清单，以帮助工程师和设计师进行合适材料的选择。

1.金属材料性能清单：-强度：金属材料的强度指其抵抗外力的能力。

常用单位是兆帕（MPa）。

-延展性：金属材料的延展性指其在受外力时变形的能力。

常用单位是百分比。

-硬度：金属材料的硬度指其抵抗划痕和压痕的能力。

-导电性：金属材料的导电性指其传导电流的能力。

-热导性：金属材料的热导性指其传导热量的能力。

2.高分子材料性能清单：-强度：高分子材料的强度指其抵抗外力的能力。

-韧性：高分子材料的韧性指其在受外力时发生塑性变形的能力。

-耐化学腐蚀性：高分子材料的耐化学腐蚀性指其抵抗化学品侵蚀的能力。

-导热性：高分子材料的导热性指其传导热量的能力。

-耐燃性：高分子材料的耐燃性指其抵抗燃烧的能力。

3.玻璃材料性能清单：-抗压强度：玻璃材料的抗压强度指其抵抗压缩的能力。

-抗弯强度：玻璃材料的抗弯强度指其抵抗弯曲的能力。

-透光性：玻璃材料的透光性指其透过光线的能力。

-导热性：玻璃材料的导热性指其传导热量的能力。

-耐热性：玻璃材料的耐热性指其抵抗高温的能力。

4.陶瓷材料性能清单：-抗压强度：陶瓷材料的抗压强度指其抵抗压缩的能力。

-耐磨性：陶瓷材料的耐磨性指其抵抗磨损的能力。

-导热性：陶瓷材料的导热性指其传导热量的能力。

-耐化学腐蚀性：陶瓷材料的耐化学腐蚀性指其抵抗化学溶液侵蚀的能力。

-绝缘性：陶瓷材料的绝缘性指其抵抗电流通过的能力。

除了上述常用材料外，还有许多其他类型的材料，如复合材料、橡胶材料、塑料材料等，也有各自的特性和性能指标。

材料的性能清单帮助工程师和设计师更好地选择合适的材料，以满足工程需求。

根据具体应用和要求，可以针对性地选择具备所需性能的材料。

此外，这些性能指标还有助于评估和比较不同材料的优缺点，以便做出最佳的材料选择。

常用工程材料《常用工程材料的特点与应用》在工程领域中，材料的选择是至关重要的。

不同的工程材料具有不同的特点和应用范围，因此需要根据具体的工程需求进行选择。

本文将介绍一些常用的工程材料，包括金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料，并探讨它们的特点和应用。

一、金属材料金属材料是工程领域中最常用的材料之一，具有良好的导电性、导热性、强度和韧性等特点。

常见的金属材料包括钢铁、铝合金、铜合金等。

钢铁 钢铁是一种铁碳合金，具有高强度、高硬度和良好的耐磨性等特点。

钢铁广泛应用于建筑、机械、汽车、船舶等领域，是现代工业的基础材料之一。

铝合金 铝合金是一种以铝为主要成分的合金，具有低密度、高强度、良好的导电性和导热性等特点。

铝合金广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域，是一种重要的轻量化材料。

铜合金 铜合金是一种以铜为主要成分的合金，具有良好的导电性、导热性和耐腐蚀性等特点。

铜合金广泛应用于电子、电气、机械等领域，是一种重要的导电材料。

二、陶瓷材料陶瓷材料是一种无机非金属材料，具有高硬度、高强度、耐高温、耐腐蚀等特点。

常见的陶瓷材料包括氧化铝、氧化锆、碳化硅等。

氧化铝 氧化铝是一种以氧化铝为主要成分的陶瓷材料，具有高硬度、高强度、耐高温等特点。

氧化铝广泛应用于机械、电子、化工等领域，是一种重要的耐磨材料。

氧化锆 氧化锆是一种以氧化锆为主要成分的陶瓷材料，具有高硬度、高强度、耐高温、耐腐蚀等特点。

氧化锆广泛应用于医疗、航空航天、化工等领域，是一种重要的生物相容性材料。

碳化硅 碳化硅是一种以碳化硅为主要成分的陶瓷材料，具有高硬度、高强度、耐高温、耐腐蚀等特点。

碳化硅广泛应用于机械、电子、化工等领域，是一种重要的耐磨材料。

三、高分子材料1. 2. 3. 1. 2. 3.高分子材料是一种由高分子化合物组成的材料，具有良好的绝缘性、耐腐蚀性、耐磨性等特点。

常见的高分子材料包括塑料、橡胶、纤维等。

塑料 塑料是一种以高分子化合物为主要成分的材料，具有良好的绝缘性、耐腐蚀性、耐磨性等特点。

工程材料第章金属材料力学性能金属材料是工程领域中最常用的材料之一，其力学性能是影响其应用广泛性的主要因素之一。

本文将介绍金属材料的力学性能及其相关测试方法。

弹性弹性是物质受力后还原原状的能力，也可以理解为物质在接受外力作用后发生形变时，恢复到原来形态的能力。

材料的弹性大小是通过杨氏模量来描述的，即杨氏模量越大，材料的弹性越好。

塑性塑性是物质在外力作用下能够发生不可逆变形的性质。

材料的塑性大小是通过屈服强度来描述的，即材料在承受一定力量后，开始发生塑性变形的能力。

韧性韧性是物质在外力作用下发生断裂前能够吸收的能量的大小。

材料的韧性大小是通过抗拉伸强度和断裂韧性来描述的，即材料在受外力作用下能够承受多大的内部应力，以及在断裂前能够吸收多少能量。

硬度硬度是一种衡量材料抗划伤能力（耐磨性）的能力。

材料的硬度大小是通过摩擦因数或洛氏硬度来描述的。

相关测试方法拉伸测试拉伸测试是最常用的测试方法之一，用于测试材料的弹性和塑性。

测试时，将材料置于拉伸试验机中，对其施加外力，力逐渐增加，直到材料发生断裂。

通过拉伸测试得到材料的弹性模量、屈服强度和抗拉伸强度。

冲击测试冲击测试用于测试材料的韧性。

测试时，将样品夹在两个夹具之间，然后在样品中心以冲击枪或重锤进行打击，通过测试分析样品在冲击时发生的形变和断裂情况，得到材料的冲击韧性参数。

硬度测试硬度测试用于测试材料的硬度。

硬度测试可通过仪器测试或直接使用洛氏硬度试验仪。

直接测试需要使用钻石针、碳化硅或者硬质合金作为冲头，用一定力度压在待测试物的表面上，通过测试压头陷入材料的深度来得到硬度值。

金属材料的力学性能分为弹性、塑性和韧性三种。

弹性通过杨氏模量表示，塑性通过屈服强度表示，韧性通过抗拉伸强度和断裂韧性表示。

同时，硬度也是材料的重要力学性能之一。

测试中最常见和重要的方法为拉伸测试、冲击测试和硬度测试。

因此，金属材料的弹性、塑性、韧性和硬度数据，在实际工程材料的选择、设计与制造中具有重要意义。

工程材料第二章金属材料组织和性能的控制一、名词解释。

一次结晶过冷度二次结晶自发晶核非自发晶核同素异构转变变质处理相图支晶偏析扩散退火变质处理共晶反应组织（组成物）变形织构加工硬化再结晶临界变形度热处理过冷奥氏体退火马氏体淬透性淬硬性调质处理滑移再结晶冷加工热加工过冷度实际晶粒度本质晶粒度淬火回火正火一次结晶：通常把金属从液态转变为固体晶态的过程称为一次结晶过冷度：理论结晶温度与开始结晶温度之差叫做过冷度，它表明金属在液体和固态之间存在一个自能差二次结晶：金属从一种固体晶态转变为另一种固体晶态的过程称为二次结晶或重结晶（或金属的同素异构转变）自发晶核：从液体结构内部由金属原子本身自发长出的结晶核心叫做自发晶核非自发结晶：杂质的存在常常能够促进晶核形成，依附于杂质而生成的晶核叫做非自发结晶同素异构转变：金属在固态下随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象，称为同素异构转变变质处理：指在液体金属中加入孕育剂或变质剂，增加非自发晶核的数量或者阻止晶核的长大，以细化晶粒和改善组织相图：是表明合金系中各种合金相的平衡条件和相与相之间关系的一种简明示意图，也称为平衡图或状态图支晶偏析：固溶体在结晶过程中冷却过快，原子扩散不能充分形成成分不均匀的固溶体的现象扩散退火：为减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分和组织不均匀性，将其加热到略低于固相线的温度，长时间保温并进行缓慢冷却的热处理工艺，称为扩散退火或均匀化退火共晶反应：有一种液相在恒温下同时结晶出两种固相的反应组织（组成物）：指合金组织中具有确定本质、一定形成机制的特殊形态的组成部分。

组织组成物可以是单相，或是两相混合物变形织构：金属塑性变形很大（变形量达到70%以上）时，由于晶粒发生转动，使各晶粒的位向趋于一致，这种结构叫做形变织构加工硬化：金属发生塑性变形，随变形度的增大，金属的强度和硬度显著提高，塑性和韧性明显下降，这种现象称为加工硬化再结晶：变形后的金属在较高温度加热时，由于原子扩散能力增大，被拉成（或压扁）破碎的晶粒通过重新形核和长大变成新的均匀、细小的等轴晶，这个过程称为再结晶临界变形度：再结晶时使晶粒发生异常长大的预先变形度称做临界变形度热处理：是将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却，以改变材料整体或表面组织，从而获得所需性能的工艺过冷奥氏体：从铁碳相图可知，当温度在A1（PSK线/共析反应线）以上时奥氏体是稳定的，能长期存在，当温度降到A1以下后，奥氏体即处于过冷状态，这种奥氏体称为过冷奥氏体（过冷A）退火：将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（一般为随炉冷却）热处理工艺叫做退火-马氏体：碳在α－Fe中的过饱和固溶体淬透性：钢接受淬火时形成马氏体的能力叫做钢的淬透性淬硬性：钢淬火后硬度会大幅度提高，能够达到的最高硬度叫钢的淬硬性调质处理：通常把淬火加高温回火称为调质处理滑移：在切应力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面（滑移面）上的一定方向（滑移方向）相对于另一部分发生滑动的过程叫做滑移冷加工：在金属的再结晶温度以下的塑性变形加工称为冷加工热加工：在金属的再结晶温度以上的塑性变形加工称为热加工实际晶粒度：某一具体的热处理或热加工条件下的奥氏体的晶粒度叫做实际晶粒度本质晶粒度：钢加热到（930±10℃），保温8h，冷却后测得的晶粒度叫做本质晶粒度淬火：将钢加热到相变温度以上，保温一定时间，然后快速冷却以获得马氏体组织的热处理工艺称为淬火回火：钢件淬火后，为了消除内应力并获得所要求的组织和性能，将其加热到Ac1(PSK线/共析反应线)以下某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺叫做回火正火：钢材或钢件加热到Ac3（对于亚共析钢）、Ac1（对于共析钢）和Accm（对于过共析钢）以上30~50℃，保温适当时间后，在自由流动的空气中均匀冷却的热处理称为正火一次渗碳体是从液相包晶过程中直接析出二次渗碳体是从奥氏体中析出三次渗碳体是从铁素体中析出珠光体：铁素体+渗碳体高温莱氏体Le（A+Fe3C）：奥氏体+渗碳体低温莱氏体Le’(P+Fe3CⅡ+Fe3C)：珠光体+二次渗碳体+渗碳体二、填空。

全了！金属材料的种类、特质和性能有哪些2015-01-18金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。

包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。

（注：金属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料）意义人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。

继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显着标志。

现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。

种类金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。

（1）黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含碳2%～4%的铸铁，含碳小于 2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。

广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。

（2）有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。

有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。

（3）特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。

其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。

性能一般分为工艺性能和使用性能两类。

所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。

金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。

由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。

所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括力学性能、物理性能、化学性能等。

金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命。

在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和非常强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。

工程材料的分类性能及应用范围第一章一、工程材料的分类、性能及应用范畴；工程材料可分为金属材料〔黑色金属及有色金属〕、非金属材料〔高分子材料及无机非金属材料〕和复合材料等。

〔一〕金属材料1 ．黑色金属〔 1 〕生铁、铁合金。

生铁分炼钢生铁和铸造生铁。

铁与任何一种金属或非金属的合金都叫做铁合金。

〔 2 〕铸铁。

具有优良的铸造性能和良好的耐磨性、消震性及低的缺口敏锐性。

还具有良好的耐热性和耐腐蚀性。

铸铁包括：灰口铸铁、孕育铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、合金铸铁。

〔3 〕钢。

①钢的分类如下：A ．按化学成分分类，可将钢分为碳素钢和合金钢。

B ．按冶炼质量分类，可将钢分为一般钢、优质钢和高级优质钢。

C ．按用途分类，可将钢分为结构钢、工具钢、专门性能钢等。

D ．按冶炼方法分类，可将钢分为平炉钢、转炉钢、电炉钢。

E ．按脱氧程度分类，可将钢分为冷静金刚、半冷静钢和沸腾钢。

F ．按金相组织分类，在退火状态下，可将钢分为亚共析钢、共析钢、过共析钢；在正火状态下，可将钢分为珠光体钢、贝氏体钢、奥氏体钢。

G ．按供应时的保证条件分类，可将钢分为甲类钢、乙类钢和特类钢。

②钢的牌号表示方法。

依照牌号能够看出钢的类别、含碳量、合金元素及其含量、冶炼质量以及应该具备的性能和用途。

例如甲类钢牌号用〝A〞字加上阿拉伯数字0 、1 、2 、3 、4 、5 、6 、7 表示。

又如20 号钢号，表示平均含碳量为0.20% 的钢。

再如9Cr18 表示平均含碳量为0.9% 、含Cr 量为18% 的不锈钢。

③国外钢的牌号的要紧特点方〔略〕。

④几种常用钢的要紧特点及用途。

A ．一般碳素钢分甲类钢和乙类钢两种。

甲类钢多用于建筑工业使用的钢筋，机械制造中使用的一般螺钉、螺母、垫圈、轴套等，也能轧成板材、型材〔如工字钢、槽钢、角钢等〕；乙类钢的用途与相同数字的甲类钢相同。

B ．一般低合金钢是在一般碳素钢的基础上。

加入了少量的合金元素，不仅具有耐腐蚀性、耐磨损等优良性能，还具有更高的强度和良好的力学性能。