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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,工程技術(shù)系,*,工程材料及熱處理（模具）,1,緒 論,世界四大材料,：,鋼鐵、木材、塑料、水泥,材料分：金屬材料、非金屬材料、復(fù)合材料,金屬材料,指鋼鐵、有色金屬等材料,非金屬材料,無機,高分子材料（陶瓷、水泥、,木材等），,有機,高分子材料（如塑料、橡膠），,復(fù)合材料,-,玻璃鋼、碳纖維復(fù)合材料、硼纖維材料,。,現(xiàn)在新材料,-,-,納米材料、智能材料,2,工程技術(shù)系,材料按,物質(zhì)結(jié)構(gòu),不同分,：,金屬材料、非金屬材料（有機高分子材料和陶瓷料,),、復(fù)合材料,材料按,用途,不同分,：,機械工程材料、土木工程

2、材料、電工材料、電子材料,材料按,功能,不同分,：,結(jié)構(gòu)材料、功能材料、磁性材料等,3,工程技術(shù)系,材料分類,復(fù)合材料,金屬材料,陶瓷材料,高分子材料,4,工程技術(shù)系,材料發(fā)展概括,石器時代,銅器時代：,司母戊鼎,（公元前,1116,世紀）,11307801100,戰(zhàn)國編鐘（,前,475221,年）,65,個 總重,2500Kg,天然石，獸骨，樹枝,泥巴（日曬原始陶器；火燒瓷器用具,）,鐵器時代,滄州大獅,（,公元,953,年）重,50T,長,5.3m,寬,3m,人工復(fù)合材 料,塑料、橡膠、陶瓷、鈦合金、碳纖維、納米等,陶器時代,5,工程技術(shù)系,本課程的性質(zhì)和目的,是機械類專業(yè)必修的一門專業(yè)技

3、術(shù)基礎(chǔ)課,2,、目的：,a,獲得有關(guān)金屬熱處理、金屬材料的基本知識。,b,熟悉常見金屬材料的牌號、性能特點及應(yīng)用；了解它,們之間成分、組織、性能、熱處理的關(guān)系。,c,具有選擇零件材料的能力，確定加工工藝路線的能力。,d,為后續(xù)課程和從事技術(shù)工作打下基礎(chǔ)。,1,、性質(zhì)：,本教材的重點,：常見的材料牌號及應(yīng)用，鋼的熱處理,6,工程技術(shù)系,第一章 工程材料的性能,金屬材料的性能,使用性能,力學(xué)、物理、化學(xué),力學(xué)性能,：,受外力作用下所表現(xiàn)出的性能,。,不能說：機械性能,判據(jù) 如：強度、塑性、硬度、韌性、疲勞強度等,第一節(jié) 金屬的力學(xué)性能,工藝性能,鑄造、鍛壓、焊接、切削加工,一、基本概念,1,、彈性

4、：指物體在外力作用下改變基本形狀和尺寸，當(dāng)外力卸除后物體又恢復(fù)到其原始形狀和尺寸的特性。,研究力學(xué)性能意義,：是選擇和使用金屬材料的重要依據(jù),7,工程技術(shù)系,2,、內(nèi)力：金屬受到外力時為保其不變形，在材料內(nèi)部作用者與外力相對抗的力稱為內(nèi)力。,3,、應(yīng)力：單位面積上的內(nèi)力。,4,、應(yīng)變：指由外力所引起的物體原始尺寸或形狀的相對變化；通常以百分比（,%,）表示,5,、載荷：金屬材料在加工及使用過程中所受的外力。,按作用性質(zhì)分：,靜載荷：指大小不變或變化過程緩慢的載荷。,。,8,工程技術(shù)系,沖擊載荷：在短時間內(nèi)以較高速度作用于零件上的載荷。,循環(huán)載荷：指大小、方向隨時間發(fā)生周期性變化的載荷,9,工程

5、技術(shù)系,按作用形式不同分：,10,工程技術(shù)系,6,、變形,：,：,材料在,外,外力的,作,作用下,將,將發(fā)生,形,形狀和,尺,尺寸變,化,化，,稱為變,形,形。,分為彈,性,性變形,與,與塑性,變,變形,外力去,處,處后能,夠,夠恢復(fù),的,的變形,稱,稱為彈,性,性變形,。,。,外力去,處,處后不,能,能恢復(fù),的,的變形,稱,稱為塑,性,性變形,。,。,11,工程技,術(shù),術(shù)系,一、強,度,度,概念：,強度是,指,指金屬,材,材料在,外,外力作,用,用下抵,抗,抗永久,變,變形（,塑,塑性變,形,形,）,和斷裂的能力,。通過,拉,拉伸試,驗,驗測得,大,大小。,強,強度的,大,大小通,常,常用應(yīng)

6、,力,力來表,示,示。,=F/S,-,應(yīng)力,Pa1Pa=1N/m,2,1MPa=10,6,Pa,按載荷,的,的作用,方,方式不,同,同，強,度,度可分,為,為：抗,拉,拉強度,、,、抗壓,強,強度、,抗,抗彎強,度,度、抗,剪,剪強度,、,、和抗,扭,扭強度,。,。,注意：,一,一般多,以,以抗拉,強,強度作,為,為判別,金,金屬強,度,度高低,的,的指標,。,。,12,工程技,術(shù),術(shù)系,力伸,長,長曲線,彈性變,形,形階段,屈服階,段,段,頸縮現(xiàn),象,象,拉伸試,驗,驗中得出,的,的拉伸,力,力與伸,長,長量的,關(guān),關(guān)系曲,線,線。,強化階,段,段,13,工程技,術(shù),術(shù)系,(a),試樣,(b

7、),伸長,(c),產(chǎn)生縮頸,(d),斷裂,14,工程技,術(shù),術(shù)系,L,F,0,3.,脆性材,料,料的拉,伸,伸曲線,（,（與低,碳,碳鋼試,樣,樣相對,比,比）,脆性材,料,料在斷,裂,裂前沒,有,有明顯,的,的屈服,現(xiàn),現(xiàn)象。,15,工程技,術(shù),術(shù)系,工程上,常,常用的,金,金屬材,料,料的強,度,度指標,：,：,屈服點,（,（,R,el,）,抗拉強,度,度,(R,m,),16,工程技,術(shù),術(shù)系,強度的,意,意義,強,度,度,是,是,指,指,金,金,屬,屬,材,材,料,料,抵,抵,抗,抗,塑,塑,性,性,變,變,形,形,和,和,斷,斷,裂,裂,的,的,能,能,力,力,，,，,一,一,般,般,

8、鋼,鋼,材,材,的,的,屈,屈,服,服,強,強,度,度,在,在,200,1000MPa,之,間,間,。,。,強,度,度,越,越,高,高,，,，,表,表,明,明,材,材,料,料,在,在,工,工,作,作,時,時,越,越,可,可,以,以,承,承,受,受,較,較,高,高,的,的,載,載,荷,荷,。,。,當(dāng),當(dāng),載,載,荷,荷,一,一,定,定,時,時,，,，,選,選,用,用,高,高,強,強,度,度,的,的,材,材,料,料,，,，,可,可,以,以,減,減,小,小,構(gòu),構(gòu),件,件,或,或,零,零,件,件,的,的,尺,尺,寸,寸,，,，,從,從,而,而,減,減,小,小,其,其,自,自,重,重,。,。,因,此,

9、此,，,，,提,提,高,高,材,材,料,料,的,的,強,強,度,度,是,是,材,材,料,料,科,科,學(xué),學(xué),中,中,的,的,重,重,要,要,課,課,題,題,，,，,稱,稱,之,之,為,為,材,材,料,料,的,的,強,強,化,化,。,。,17,工,程,程,技,技,術(shù),術(shù),系,系,二,、,、,塑,塑,性,性,在,外,外,力,力,作,作,用,用,下,下,金,金,屬,屬,材,材,料,料,在,在,斷,斷,裂,裂,前,前,產(chǎn),產(chǎn),生,生,不,不,可,可,逆,逆,永,永,久,久,變,變,形,形,的,的,能,能,力,力,常,用,用,的,的,塑,塑,性,性,判,判,據(jù),據(jù),：,：,拉,伸,伸,時,時,的,的,斷

10、,后,后,伸,伸,長,長,率,率,和,斷,面,面,收,收,縮,縮,率,率,18,工,程,程,技,技,術(shù),術(shù),系,系,1,、,、,斷,斷,后,后,伸,伸,長,長,率,率,由,于,于,同,同,一,一,材,材,料,料,用,用,不,不,同,同,長,長,度,度,的,的,試,試,樣,樣,測,測,得,得,的,的,斷,斷,后,后,伸,伸,長,長,率,率,數(shù),值,值,不,不,同,同,，,，,因,因,此,此,應(yīng),應(yīng),注,注,明,明,試,試,樣,樣,尺,尺,寸,寸,比,比,例,例,。,。,如,如,:,10,試,樣,樣,L,0,=10d,0,5,試,樣,樣,L,0,=5d,0,試樣拉斷后的標距（,mm）,試樣原始標距

11、（,mm）,19,工,程,程,技,技,術(shù),術(shù),系,系,2,、,、,斷,斷,面,面,收,收,縮,縮,率,率,試樣斷裂后縮頸處的最小橫截面積（,mm,2,）,試樣原始截面積（,mm,2,）,一,般,般,認,認,為,為,5,的,的,材,材,料,料,為,為,塑,塑,性,性,材,材,料,料,，,，,如,如,低,低,碳,碳,鋼,鋼,；,；,5,的,的,為,為,脆,脆,性,性,材,材,料,料,，,，,如,如,灰,灰,鑄,鑄,鐵,鐵,.,和,是,用,用,來,來,判,判,斷,斷,材,材,料,料,在,在,斷,斷,裂,裂,前,前,所,所,能,能,產(chǎn),產(chǎn),生,生,的,的,最,最,大,大,塑,塑,性,性,變,變,形,形

12、,量,量,大,大,小,小,。,。,20,強,度,度,與,與,塑,塑,性,性,是,是,一,一,對,對,相,相,互,互,矛,矛,盾,盾,的,的,性,性,能,能,指,指,標,標,。,。,在,在,金,金,屬,屬,材,材,料,料,的,的,工,工,程,程,應(yīng),應(yīng),用,用,中,中,，,，,要,要,提,提,高,高,強,強,度,度,，,，,就,就,要,要,犧,犧,牲,牲,一,一,部,部,分,分,塑,塑,性,性,。,。,反,反,之,之,，,，,要,要,改,改,善,善,塑,塑,性,性,，,，,就,就,必,必,須,須,犧,犧,牲,牲,一,一,部,部,分,分,強,強,度,度,。,。,正所謂“,魚,魚和熊掌,二,二者不能

13、,兼,兼得”。,但,但通過細,化,化金屬材,料,料的顯微,組,組織，可,以,以同時提,高,高材料的,強,強度和塑,性,性。,21,工程技術(shù),系,系,三、硬,度,度,硬度,:,硬度試驗,方,方法,:,壓入法,它是材料,性,性能的一,個,個綜合的,物,物理量。,(,表示金屬,材,材料在一,個,個小的體,積,積范圍內(nèi),金,金屬材料,抵,抵抗局部,變,變形，特,別,別是塑性,變,變形、壓,痕,痕或劃痕,的,的能力）,硬度是各,種,種零件和,工,工具必須,具,具備的力,學(xué),學(xué)性能指,標,標。,布氏硬度,（,（,HB）,洛氏硬度,（,（,HR）,維氏硬度,（,（,HV）,22,布氏硬度,試,試驗原理,圖,

14、圖,23,工程技術(shù),系,系,2、計算,公,公式,HBS：,淬火鋼球,作,作壓頭；,適,適用于,450HBS,HBW：,硬質(zhì)合金,作,作壓頭；,適,適用于,650HBW,24,工程技術(shù),系,系,試驗時，,根,根據(jù)被測,的,的材料不,同,同，球直,徑,徑、試驗,力,力及試驗,力,力保持時,間,間按表,1-1,選擇,材料種類,布氏硬度范圍,HBS（HBW）,試樣厚度/,mm,0.102,球的直徑/,mm,試驗力,F/KN（k g f),試驗力保持時間/,s,鋼、鑄鐵,140-450,63,42,2,30,10.0,5.0,2.5,29.42(3000),7.355(750),1.839(187.5)

15、,12,6,63,10,10.0,5.0,9.807(1000),2.452(250),12,非鐵金屬,130,63,42,6,2.5,10.0,2.452(250),60,表1-1,布,布,氏,氏硬度試,驗,驗規(guī)范,25,工程技術(shù),系,系,3、表示,方,方法,XXXHBS(W)XX/XXX/XX,硬度值,壓頭直徑（,mm）,試驗力保持,時間,（s）,500HBW5/750/15,例：,表示用直,徑,徑5,mm,硬質(zhì)合金,球,球在7355,N,試驗力作,用,用下保持1015,s,測得的布,氏,氏硬度值,為,為500,120HBS10/1000/30,表示用直,徑,徑10,mm,鋼球壓頭,在,在

16、9807,N,試驗力作,用,用下保持30,s,測得的布,氏,氏硬度值,為,為120,習(xí)慣上布,氏,氏硬度值,不,不標出試,驗,驗規(guī)范，,如,如,170HBS,。,26,二、洛氏,硬,硬度,27,工程技術(shù),系,系,硬度,符號,壓頭類型,總實驗力,F/N,硬度值有效范圍,應(yīng)用范圍,HRA,金剛石圓錐體,588,7,085,適用于測量硬質(zhì)合金、表面淬硬層或滲碳層,HRB,直徑為1.588,mm,鋼球,980,25,100,適用于測量非鐵金屬,退火、,正,火鋼等,HRC,金剛石圓錐體,1470,20,67,適用于調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼等,試驗時，,根,根據(jù)被測,的,的材料不,同,同，壓頭,的,的類型、,試,試驗力及,按,按表,1-2,選擇，對,應(yīng),應(yīng)的洛氏,硬,硬度標尺,為,為,HRA、HRB、HRC,三種,表1-2,常,常,用,用的三種,洛,洛氏硬度,的,的試驗條,件,件及應(yīng)用,范,范圍,2、符號,28,工程技術(shù),系,系,3、表示,方,方法,硬度值+,HR,52HRC,70,HRA,例：,洛氏硬度,HRC,可以用于,硬,硬度很高,的,的材料，,在,在鋼件熱,處,處理質(zhì)量,檢,檢查中應(yīng),用,用最多。,