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【材料课件】机械工程材料-绪论-第一章

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机械工程材料ppt课件

机械工程材料ppt课件

1,纯铁(重要特性是结晶过程具有同素
目 录 异构转变 );
2, 铁素体 :是碳溶于α-Fe中形成的固
上一页 溶体，常用符号“α”或“F”表示。
下一页
3,奥氏体 :奥氏体是碳溶于γ-Fe中形
成的固溶体，用“γ”或“A”表示。
4,渗碳体:是铁与碳的稳定化合物Fe3C，
退出

其碳的质量分数为6.69％。 渗碳体在高温下可以分解形成石墨态的自
第3章 合金的相结构与二元合金相图
目录
上一页 下一页 退出
• 3.1 合金的相结构 • 3.2 匀晶相图 • 3.3 共晶相图 • 3.4 合金的性能与相图的关系
2020/11/4
7
常见心律失常心电图诊断的误区诺如 病毒感 染的防 控知识 介绍责 任那些 事浅谈 用人单 位承担 的社会 保险法 律责任 和案例 分析现 代农业 示范工 程设施 红地球 葡萄栽 培培训 材料
4.3 铁碳合金的平衡结晶过程及组织
目
录
•
铁碳合金按其碳的质量分数及室温平衡组织 分为三大类，即工业纯铁、钢和铸铁。
• 4.3.1 工业纯铁: (Wc<0．0218％)室温平衡组织
上一页 为铁素体加少量Fe3CⅢ;
下一页 • 4.3.2 共析钢 :室温平衡组织为珠光体 ; • 4.3.3 亚共析钢 :在室温下的组织由先共析铁素
再结晶 • 第3章 合金的相结构与二
元合金相图 • 第4章 铁碳合金 • 第5章 钢的热处理 • 第6章 合金钢 • 第7章 铸铁
• 第8章 有色金属及其合金 • 第9章 非金属材料 • 第10章 纳米材料与功能材料 • 第11章 铸造 • 第12章 金属压力加工 • 第13章 焊接 • 第14章 机械零件的选材及工

机械工程材料课件绪论ppt

机械工程材料课件绪论ppt
一、材料科学与社会发展
2. 材料科学发展与现代文明的联系
➢ 18世纪世界工业迅速发展，对材料提出了更高要求。 ➢ 1863年光学显微镜，1912年X射线衍射技术和1932年 电子显微镜等仪器出现 ➢ 金属学日趋完善，大大推动了金属材料的发展
➢
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
一、材料科学与社会发展
➢ 旧石器时代（250万年前） ➢ 人类在地球上出现之后，最早使用的工具是石头。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
一、材料科学与社会发展
➢ 旧石器时代（250万年前） ➢ 石头——石器
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
本章主要内容
• 过量变形 • 断裂 • 疲劳断裂 • 磨损失效 • 腐蚀失效 • 蠕变变形和断裂失效
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
失效的基本概念
1. 零件（构件）的功能：
（1）在一定的载荷、介质、温度作用下保持一定几何形状和尺寸； （2）实现规定的机械运动； （3）传递力和能量。
2. 失效的定义和形式：
定义：零件失去设计所要求的效能即为失效。
应用前、应用中、突发
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
➢ 产业结构从劳动密集型、资金密集型向技术密集 型和知识密集型发展 ➢ 劳动对象的结构中金属材料比重下降、而无机非 金属材料、有机合成材料的比重越来越大。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统

机械工程材料课件绪论

机械工程材料课件绪论
② 组织：用肉眼或借助于不同放大倍数的显微镜所 观察到的金属内部的情景。
• 习惯上把用肉眼或几十倍放大镜观察到的组织称 低倍组织或宏观组织。
• 放大100∼2000倍的组织称高倍组织或显微组织。 • 在电子显微镜下放大几千∼几十万倍的组织称精细
组织或电镜组织。
钢的宏观组织、显
微组织和电镜组织
显
微
组
陶瓷制品
陶瓷发动机
高分子材料
• 以分子键和共价键
共
价
为主
键
• 塑性、耐蚀性、电
绝缘性、减振性好，
密度小
分
• 包括塑料、橡胶及
子
键
合成纤维等
复合材料
是把两种或两种以上不同性质或不同结构的材料 以微观或宏观的形式组合在一起而形成的材料。
• 包括： • 金属基复合材料 • 陶瓷基复合材料 • 高分子复合材料
绪论
• 一、材料和材料科学 • 二、工程材料的分类 • 三、工程材料的应用和发展 • 四、机械工程材料课程的性质和任务
绪论
• 一、材料和材料科学
• 1、材料
材料是指人类用以制造 各种有用器件的物质。
材料是人类生产和生活 所必须的物质基础。
“神舟”四号飞船成功返 回
锉刀
手
锤
国产涡喷-7涡轮喷气发动机
• ⑶ 研究材料物理性能的测试方法和技术；
• ⑷ 分析材料的损坏机理；
• ⑸ 研究材料的合理加工方法和最佳使用方案
二、工程材料的分类
• 工程材料是用于制造工程结构和机械零件并主 要要求力学性能的结构材料。
• 按组成与结合键分： • 1、金属材料 • 2、高分子材料 • 3、陶瓷材料 • 4、复合材料
四、机械工程材料课程的性质和任务

机械工程材料 绪论

机械工程材料 绪论

包括： 金属基复合材料 陶瓷基复合材料 高分子复合材料
玻璃纤维增强高分子复合材料
现代航空发动机燃烧室 温度最高的材料就是通 过粉末冶金法制备的氧 化物粒子弥散强化的镍 基合金复合材料。很多 高级游艇、赛艇及体育 器械等是由碳纤维复合 材料制成的，它们具有 重量轻，弹性好，强度 高等优点。
中华民族在人类历史上为材料的发展和应用作出 过重大贡献。
早在公元前6000~ 5000年的新石器时代， 中华民族的先人就能 用黏土烧制成陶器， 到东汉时期又出现了 瓷器，并流传海外。
4000年前的夏朝我们的祖先已经能够炼铜，到殷、商 时期，我国的青铜冶炼和铸造技术已达到很高水平。
司母戊鼎
河南安阳晚商遗址出土 青铜铸造 高133厘米 重875kg 饰纹优美
攀钢夜景
鞍钢
长征火箭大家族 中国第一颗氢弹爆炸
中国第一颗人
造卫星
中国第一颗原子弹爆炸
原子弹、氢 弹的爆炸， 卫星、飞船 的上天等都 说明了我国 在材料的开 发、研究及 应用等方面 有了飞跃的 发展。
“神舟”一号飞船
“神舟二号”飞船运往 发射工位
中国的航天事业-“神舟”号飞船
“神舟”一号 发射成功
金属材料
黑色金属 有色金属—轻金属,重金属,贵金属,稀有金属
以金属键结合为主 良好的导电性、导
热性、延展性和金 属光泽 用量最大、应用最 广泛
铁及铁合金称为黑色金属，即钢铁材料，其世界 年产量已达10亿吨，在机械产品中的用量已占整 个用材的60%以上。
带材
异形材
板材
管材
金属材料制品
陶瓷材料
越王勾践剑
春秋晚期越国青铜兵器 出土于湖北江陵楚墓 长55.7厘米 剑锷锋芒犀利 锋能割断头发

第一章 概论(机械工程材料)PPT课件

第一章 概论(机械工程材料)PPT课件
工程材料
第一章 概论
§1 材料发展概况 §2 材料的性能 §3 工程材料的分类 §4 材料的结合方式及工程材料键性 §5 零件的失效形式及选材原则
§1 材料发展概况
材料是人类进化的里程碑。
由于材料的重要性，历史学家根据 人类所使用的材料来划分时代。
象形尊(西周)
铁器
▪ 石器时代 ▪ 青铜器时代 ▪ 铁器时代 ▪ 新材料时代
F0.2 σ0.2 =
S0
试样产生0.2%残余塑性变 ( M pa ) 形时的载荷(N)
试样原始横截面( mm2)
(4)抗拉强度( tensile strength ):
试样在断裂前所能承受的最大应力。
Fb σb =
S0
试样断裂前的最大载荷(N) ( M pa ) 试样原始横截面积( mm2)
五.塑性(plasticity):是指材料在载荷作用下产生
塑性变形而不被破坏的能力。
(1)断面收缩率(percentage reduction in
area): 是指试样拉断处横截面积S k 的收缩量与原始横截面积S0之比。
S0 - S k
ψ=
× 100%
S0
(2)伸长率(延伸率) specific elongation:
是指试样拉断后的标距伸长量L k与 原始标距L 0之比。
黄铜 球墨铸铁
对于高碳钢：b(MPa)≈3.4HB
HB
对于铸铁： b(MPa)≈1HB或 b(MPa)≈ 0.6(HB-40)
符号HBS或HBW之前的数字表示硬度 值，符号后面的数字按顺序分别表示球体 直径、载荷及载荷保持时间。 如:120HBS10/1000/30表示直径为10mm的 钢球在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保 持30s测得的布氏硬度值为120。

机械工程材料课件.

机械工程材料课件.

a
k
=的材料叫做脆性材料，断裂时无明显变形，金属 光泽，呈结晶状 。 •ak值高，明显塑变，断口呈灰色纤维状，无光泽，韧性 材料。
材料的冲击韧性随温度下降而下降。在某一 温度范围内冲击韧性值急剧下降的现象称韧脆转 变。发生韧脆转变的温度范围称韧脆转变温度。 材料的使用温度应高于韧脆转变温度。
压头为钢球时，布氏硬度用符号HBS 表示，适用于布氏硬度值在450以下的材 料。压头为硬质合金时，用符号HBW表示， 适用于布氏硬度在650以下的材料。
硬度表示：120HBS10/1000/30 表示直径为10mm的钢球在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持 30s测得的布氏硬度值为120。 布氏硬度的优点：测量误差小，数据稳定。 缺点：压痕大，不能用于太薄件、成品件及比压头 还硬的材料。 适于测量退火、正火、调质钢,铸铁及有色金属的硬度。 材料的b与HB之间的经验关系： 对于低碳钢: b(MPa)≈3.6HB 对于高碳钢： b(MPa)≈3.4HB 对于铸铁： b(MPa)≈1HB或0.6(HB-40)
三、材料科学技术――现代文明的支柱之一
支撑人类文明大厦的四大支柱技术： 材料科学与技术 生物科学与技术 能源科学与技术 信息科学与技术
§1.2 工程材料的分类
一、按来源分为天然材料和人工材料 二、按化学成分、结合键的特点分为：
1、金属材料 （1）黑色金属：是指铁和以铁为基的合金材料，即钢铁材料，
二、拉伸曲线所确定的力学性能指标及意义
1．刚度 刚度：材料在受力时，抵抗弹性变形的能力。 E=σ/ε 弹性模量 GPa, MPa 本质是：反映了材料产生弹性变形的难易程度，组织 不敏感的力学指标。
2.强度：材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。 屈服强度s：材料发生微量塑性变形时的应力值。即 在拉伸试验过程中，载荷不增加，试样仍能继续伸长时 的应力。

机械工程材料绪论+第一章

疲劳强度（Fatigue Strength）
材料在规定次数的交变载荷作用下，而不至引起断裂的最大应力，
用 -1 表示。疲劳强度又称疲劳极限。
规定次数：
钢铁材料：107 有色金属及其合金：108。
钢铁材料的 -1值约为其b的1/2，非金属材料的 -1 一般远低于金属。
材料的疲劳损坏在工程领域中是较普遍的一种失效形式。因此，提高材 料及其制品的疲劳寿命非常重要。
绪论—材料的历史
石器时代
陶器时代
绪论—材料的历史
绪论—材料的历史
青铜器时代、铁器时代
绪论—材料的历史
新材料的使用对人类社会经济和科技的发展起 着重要的推动作用：
➢ 钢铁材料孕育了产业革命； ➢ 半导体材料促进了现代信息技术的建立和发展； ➢ 复合材料及新型超合金材料为空间技术的发展奠
定了物质基础；
二、《工程材料》的性质和任务 三、材料的分类
绪论—材料学的主要研究内容
MSE的四个组成要素：
MSE—Materials Science and Engineering 使用表现
制备/加工
性能/性质 成分/结构Leabharlann 绪论—材料学的主要研究内容
工程材料课程的主线：
成分 （Composition）
组织、结构 （Structure）
教学参考书：
[1] 王焕庭，机械工程材料，大连理工大学出版社，1991年 [2] 崔忠圻，金属学与热处理（第二版），机械工业出版社，2008年
绪论
绪论
课程的主题：材料（Materials)
一、材料与材料学
1.材料的定义 2.材料的历史 3.材料学的主要研究内容
二、《工程材料》的性质和任务 三、材料的分类
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4
KI >KIC 构件发生脆性断裂
5
KI ＝KIC 构件发生低应力脆性断裂的临界条
件
6 3 应用场合：主要用于高强度钢制造的飞机、导弹 和火箭的零件，或者是用中低强度钢制造气轮机转 子、大型发电机转子等。
四、影响脆性断裂的因素
温度和加载速度 应力集中 零件尺寸
总结
材料的断裂分为：韧性断裂和脆性断裂
一、材料的静载性能指标 刚度和强度指标 弹性和塑性指标 硬度指标 韧性指标（放在断裂中讲）
1、刚度
刚度：零构件载受力时抵抗弹性变形的 能力。等于材料弹性模量与零构件截面 积的乘积。
2、强度、弹性塑性指标
试样的静拉伸过程
（1）强度：材料抵抗变形或者断裂的能力
比例极限sp 弹性极限se 屈服强度ss 抗拉强度sb 断裂强度sk
材料的韧性指标：冲击吸收功、冲击韧度、材 料韧脆转变温度和断裂韧度，前三个用于评价 材料韧性的好坏；断裂韧度可用于材料抵抗低 应力脆性断裂的设计。
二、过量变形失效
1 过量弹性变形及抗力指标
2 （1）零构件发生过量弹性变形失效： 3 Dl[Dl] (拉压或者弯曲条件下） 4 或者 q [q] （扭转条件下） 5 （2）过量弹性变形的原因：零构件的刚度不够 6 （3）抗力指标：弹性模量E或者切变模量G
2 过量塑性变形及抗力指标
3 （1）发生条件：塑性变形量超过允许变形量
韧性断裂和脆性断裂的断口微观形貌
韧性 断口
脆性 断口
二、冲击韧性及衡量指标
1 冲击韧性：材料在冲击载荷下吸收塑性变形 功和断裂功的能力，是材料强度和塑性的综 合表现。
2 衡量指标：冲击吸收功Ak
3
冲击韧度ak(ak＝ Ak/Fk )
3 应用：评价材料韧性的好坏，与屈服强度结
合用于一般零件抗断裂设计。
（2）弹性和塑性指标
弹性：材料发生弹性变形的大小。 塑性：材料断裂前发生塑性变形的能力
弹性指标：弹性能（弹性比功）m 塑性指标：断后伸长率d
断面收缩
3 硬度
硬度：表征材料软硬程度的一种性能。 硬度指标：物理意义与试验方法有关
滑痕法硬度值（莫氏硬度） 弹性回跳法硬度值（肖氏硬度） 压入法硬度值（工业中应用广泛） 布氏硬度（HBS)淬火钢球 洛氏硬度(HRC)（锥角为120°的金刚石圆锥体） 维氏硬度(HV)（锥面角为136 °的金刚石四棱锥体为压 头
空航天等)
陶瓷材料 （高电强、高硬度、耐腐蚀、绝缘，用于
电器、化工、航空航天等等）
复合材料 （轻、高的比强度、比刚度，结合两种材
料的性能优点，用于航空航天等领域）
二 机械工程材料的常用性能
材料使用性能
力学性能（强度、塑性韧性等） 物理性能（光、热、电、磁等）
化学性能（氧化、腐蚀等）
包括两方面
材料工艺性能
（3）能够根据结构、工艺、外界条件（温度、环境介 质）改变对材料性能的影响，正确制定零件的冷、热加工 工艺路线。
第一章 机械零件的失效分析
本章主要内容
零件的过量变形以及性能指标 零件的断裂及性能指标 零件在交变载荷下的疲劳断裂及性能指标 零件的磨损失效以及防止 零件在高温下的蠕变变形和断裂失效
关于失效的基本概念
机械工程材料
主讲人 孙 巧 艳 材料科学与工程学院
绪论
机械工程材料的定义、分 机械工程材料的定义和分类
1 、 定义 机械工程材料主要指用于机械工程、
电器工程、建筑工程、化工工程、航空 航天工程等领域的材料。
2、 分类 （按化学成分分类）
金属材料 (综合性能好，用量最大、应用范围最广) 高分子材料 (质轻、 耐腐蚀，常用于化工、机械、航
4 低温冲击试验：(材料的韧脆转变温度TK)
材料韧脆转变温度TK的确定和应用
三、断裂韧性及衡量指标
1 断裂韧度KIC: 是评定材料抵抗脆性断裂的力学性 能指标，指的是材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。
2
单位：MPa·m 1/2 或者 MN · m-3/2
2 应用（判断构件是否安全，合理选材）
3 KI < KIC 构件安全
问题
1 断裂可分为几类？韧性断裂和脆性断裂如何区分？ 2 断裂过程分为几个阶段？韧性断裂和脆性断裂的断
裂过程的区别在哪里？ 3 什么是材料的韧性？评价材料韧性的力学性能指标
有哪些？ 4 材料韧性指标的含义及应用？
一、基本概念
静载荷和冲击载荷 断裂：材料在外力作用下分为两个或者两个以
上部分的现象。
断裂的分类：韧性断裂和脆性断裂 断裂过程：裂纹萌生和裂纹扩展 韧性：表示材料在塑性变形和断裂过程中 吸收能量的能力。
加工性能（切削、锻造等） 铸造性能（适合铸造与否） 焊接性能（容易焊接与否） 热处理性能（可热处理强化）
三、 学习《机械工程材料》的目的
（1） 获得常用的金属材料、非金属材料的基本理论知 识，了解各种机械工程材料的基本特性和应用范围；
（2）在了解材料性能和设计之间关系的基础上，可根 据零件的工作条件和失效形式，正确设计和合理选材；
刚度：刚度设计中，考虑构件 在受力时发生的弹性变形量。 主要力学性能是材料的弹性模 量。如精密机床主轴等零构件
弹性指标：弹性极限和弹性 模量是设计弹性零件考虑的 性能指标。如汽车板簧和各 类弹簧等
屈服强度和塑性：一般零件 的抗断裂设计。
硬度：在耐磨零件中必须考虑的 性能指标。如滚珠轴承等.
第二节 零件在静载和冲击载荷下的断裂
4 （2）原因：偶而过载或者零构件本身抵抗塑 性变形的能力不够
5 （3）抗力指标：比例极限、弹性极限和屈服 极限
总结
零构件发生过弹性变形的原因：刚度不足 抗力指标：弹性模量E或者切变模量G
强 调！ 金属和合金的弹性模量不能通过合金化和热处理、 冷变形等方法改变。
本节中 所讲的 材料的 力学性 能指标 及应用
1 零件（构件）的功能 （1）在一定的压力、温度、介质下，保持规 定的形状和尺寸； （2）实现规定的机械运动； （3）传递力和能。
2 失效的定义和形式
3 定义: 零件失去设计所要求的效能（功 能）称为失效。
4 5 常见的失效形式：过量变形、断裂、
磨损、腐蚀
第一节 零件在常温静载下的过量变形 问题
材料的静载性能指标有哪些? 什么是过量弹性变形失效?发生过量弹性 变形的原因是什么?设计时应选择什么性 能指标? 发生过量塑性变形的原因是什么?抗力指 标有哪些?