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1、工程材料与材料成型基础讲稿机械制造工艺过程铸锻焊 机械加工 装配金属材料 毛坯 零件 机器热处理 热处理本课程分为两部分：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 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、 工程材料的分类二、按组成特点分：金属材料，有机高分子材料，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
2、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 金属材料在工农业生产中占极其重要的地位（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）第 一 章 金属的力学性能工程材料的
3、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 （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 强度与塑性一、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
4、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/So强度 材料抵抗变形和破坏的能力三、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 硬 度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、布氏硬度原理： HBS（HBW） = F/A = 2F
5、/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HBS450时有效（HBW450-650）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：测量数值分散应用：淬火钢，调质钢批生产零件 当HRC20-67时有效洛氏硬度分类：第三节 韧性与疲劳强度一、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）1
