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1、1工程材料与材料成型基础讲稿工程材料与材料成型基础讲稿机械制造工艺过程机械制造工艺过程机械制造工艺过程机械制造工艺过程铸锻焊铸锻焊 机械加工机械加工 装配装配金属材料金属材料 毛坯毛坯 零件零件 机器机器热处理热处理 热处理热处理本课程分为两部分：本课程分为两部分：1、工程材料（40 学时）2、热加工工艺基础（铸造、锻压和焊接30 学时）工程材料工程材料工程材料工程材料 绪论绪论绪论绪论材料是一切事物的物质基础，一种新技术的实现，往往需要新材料的支持。材料、能源、信息、生物工程是现代文明的四大支柱一、一、一、一、工程材料的分类工程材料的分类工程材料的分类工程材料的分类按组成特点分：金属材料，有
2、机高分子材料，无机非金属材料，复合材料；按使用性能分：结构材料，功能材料；按使用领域分：信息材料，能源材料，建筑材料，机械工程材料，生物材料。二、材料技术的发展趋势二、材料技术的发展趋势二、材料技术的发展趋势二、材料技术的发展趋势第一，从均质材料向复合材料发展。第二，由结构材料为方往向功能材料、多功能材料并重的方向发展。第三，材料结构的尺度向越来越小的方向发展。第四，由被动性材料向具有主动性的智能材料方向发展。第五，通过仿生途径来发展新材料。三、金属材料在近代工业中的地位三、金属材料在近代工业中的地位三、金属材料在近代工业中的地位三、金属材料在近代工业中的地位金属材料在工农业生产中占极其重要的
3、地位（90%以上） 。在日常生活中得到广泛应用。其原因：1来源广泛；2优良的使用性能和工艺性能；3通过热处理可使金属的性能显著提高。四、本课程的任务1、熟悉成分、组织、性能之间的基本规律；2、合理选用常用工程材料；3、确定热处理方法及其工序位置；4、了解新材料、新技术、新工艺。五、材料应用举例（螺纹钢、标准件、刀具、摩托车发动机零件、冷冲压件等）2第第第第 一一一一 章章章章 金属的力学性能金属的力学性能金属的力学性能金属的力学性能工程材料的性能可分为：1.使用性能 力学性能，物理性能，化学性能 （在正常工作条件下，材料应具备的性能）2.工艺性能 铸造性，锻造性，焊接性，切削加工性，热处理性（
4、材料在加工制造中表现出的制造难易程度）常用的力学性能有：强度，塑性，硬度，冲击韧度，疲劳极限，弹性，刚度第一节第一节第一节第一节 强度与塑性强度与塑性强度与塑性强度与塑性一、静拉伸试验一、静拉伸试验应力-应变曲线（- 曲线）= F/A0 (MPa)=L/ L0 （%）A0试样原始截面积(mm2)L0试样标距长度从 - 曲线中可以得到两个重要的力学性能指标：强度，塑性。二、强度二、强度比例极限：外力与变形成正比时的最大应力p = Fp/So 弹性极限：保持纯弹性变形的最大应力e = Fe/So 屈服强度：产生屈服时的应力（屈服点）s = Fs/So 用于有明显屈服现象的材料条件屈服强度： 产生
5、0.2%残余伸长率时的应力 r0.2 抗拉强度：断裂前最大载荷时的应力（强度极限）b = Fb/So3强度 材料抵抗变形和破坏的能力三、塑性三、塑性断后伸长率（延伸率） = ( Lk - L0 )/ L0 100%断面收缩率 = ( A0 - Ak )/A0 100% 和 越大，材料的塑性越好塑性 产生塑性变形而不断裂的能力塑性对材料的意义：1、提高安全性2、便于压力加工成型第二节第二节第二节第二节 硬硬硬硬 度度度度硬度是材料抵抗局部变形的能力硬度是材料抵抗局部变形的能力。硬度是综合性能指标，硬度测量简便迅速，不破坏零件。一、布氏硬度一、布氏硬度原理： HBS（HBW） = F/A = 2F
6、/DD - (D2-d2)1/2 （不写单位：kgf/mm2）采用淬火钢球时，记为 HBS 采用硬质合金钢球时，记为 HBW 当 F 的单位取 N 时，加系数 0.102布氏硬度特点：优点：测量数值稳定，准确缺点：操作慢，不适用批量生产和薄形件应用：铸铁，有色金属；退火、正火、调质处理钢当当 HBS450HBS450 时有效（时有效（HBW450-650HBW450-650）二、洛氏硬度二、洛氏硬度原理： HR = (k-h) / 0.002 （不写单位）对金刚石圆锥压头 k = 0.2 mm对钢球压头 k = 0.26 mm洛氏硬度特点：优点：操作简便，压痕小，用于成品和薄形件缺点：测量数值
7、分散应用：淬火钢，调质钢批生产零件 当 HRC20-67 时有效4洛氏硬度分类：第三节第三节第三节第三节 韧性与疲劳强度韧性与疲劳强度韧性与疲劳强度韧性与疲劳强度一、韧性一、韧性冲击韧度：反应了材料抵抗冲击载荷的能力k = Ak/A （J/cm2）Ak 冲击功A 试样缺口处截面积冲击韧度对材料的意义：1. k 对材料内部缺陷很敏感（可用来鉴定材料的冶金质量、热加工质量）2. k 随温度降低而下降，可用来评定材料的冷脆现象二、疲劳强度二、疲劳强度交变应力：大小、方向随时间周期性变化的应力。重复应力：方向不随时间变化。疲劳现象：材料在交变载荷长期作用下，无明显塑性变形就断裂。疲劳曲线5疲劳极限 材料经无限多次应力循环而不断裂的最大应力。它表 示材料抵抗疲劳断裂的能力。 （纯弯曲疲劳极限用 -1 表示）
