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1、工程材料原理工程材料原理第一篇 材料的性能及应用意义第一章第一章 材料的使用性能材料的使用性能第一节第一节 力学性能力学性能第二节第二节 物理性能物理性能第三节第三节 化学性能化学性能工程材料原理工程材料原理 金属材料的性能主要包含工艺性能和使金属材料的性能主要包含工艺性能和使用性能两方面。用性能两方面。n使用性能：金属材料在使用条件下所表现出使用性能：金属材料在使用条件下所表现出来的性能；包括力学性能、物理和化学性能来的性能；包括力学性能、物理和化学性能n工艺性能：制造工艺过程中材料适应加工的工艺性能：制造工艺过程中材料适应加工的性能；如铸造性能，锻造性能等。性能；如铸造性能，锻造性能等。金
2、属材料的性能金属材料的性能工程材料原理工程材料原理第一节第一节 力学性能力学性能 材材料料的的机机械械性性能能亦亦称称力力学学性性能能，是是指指材材料料在在载载荷荷（外外力力）作作用用时时表表现现出出来来的的行行为为，包包括括强强度度、塑塑性性、刚刚性性、弹弹性性、硬硬度度、韧韧性性、疲劳性能和耐磨性等。疲劳性能和耐磨性等。工程材料原理工程材料原理一强度：一强度：广义的强度是指材料在外力作用下对永久广义的强度是指材料在外力作用下对永久变形与断裂的抵抗能力，若将断裂看成变形的变形与断裂的抵抗能力，若将断裂看成变形的极限，则强度简称为变形的抵抗能力。强度可极限，则强度简称为变形的抵抗能力。强度可依
3、据国家标准的规定进行拉伸试验得到。依据国家标准的规定进行拉伸试验得到。（1）分类：根据载荷的不同可分为抗拉强度）分类：根据载荷的不同可分为抗拉强度b、抗压强度抗压强度bc、抗弯强度、抗弯强度bb、抗剪强度、抗剪强度b、抗、抗扭强度扭强度t工程材料原理工程材料原理圆形拉伸试样圆形拉伸试样( (拉伸前和拉断后拉伸前和拉断后) (a) (a)拉伸前拉伸前 (b) (b)拉伸后拉伸后（2 2） 拉伸试验测拉伸试验测b b一强度：一强度：工程材料原理工程材料原理低碳钢的工程应力低碳钢的工程应力- -应变图（应变图（-图）图） 材料在弹性范围内，应力与应变的比值材料在弹性范围内，应力与应变的比值/称为弹性
4、模数称为弹性模数E E（单位（单位MPaMPa）。）。E E标志材料抵抗弹性变形的能力，用以表示材料的标志材料抵抗弹性变形的能力，用以表示材料的刚度。刚度。工程材料原理工程材料原理（3 3） 拉伸试验测拉伸试验测b b 应力：应力：=P/A=P/A0 0(MPa) (MPa) 应变：应变：=l l/ /l l0 0= =(l-l(l-l0 0) )/l/l0 0*100%*100% 变形阶段：弹性变形阶段、屈服阶段、强化阶段、变形阶段：弹性变形阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段、断裂。颈缩阶段、断裂。 强度指标：强度指标： e e弹性极限：材料保持弹性变形，不产生永久变形的最弹性极限：材料保持
5、弹性变形，不产生永久变形的最大应力，是弹性零件的设计基础。大应力，是弹性零件的设计基础。 s s屈服极限（屈服强度）：表示金属开始发生明显塑性屈服极限（屈服强度）：表示金属开始发生明显塑性变形的抗力，没有明显屈服的材料用变形的抗力，没有明显屈服的材料用0.20.2表示；表示； b b强度极限（抗拉强度）：表示金属受拉时所能承受的强度极限（抗拉强度）：表示金属受拉时所能承受的最大应力。最大应力。 金属材料的强度与其化学成分、工艺过程、热处理过程均有关。金属材料的强度与其化学成分、工艺过程、热处理过程均有关。工程材料原理工程材料原理二二. 刚度刚度(刚性刚性)1. 概念：材料对弹性变形的抵抗能力。
6、概念：材料对弹性变形的抵抗能力。 在应力应变曲线的弹性变形阶段，应力与应变的在应力应变曲线的弹性变形阶段，应力与应变的比值即为材料刚度，也就是材料的弹性模量，在比值即为材料刚度，也就是材料的弹性模量，在数值上等于该直线的斜率。数值上等于该直线的斜率。强度保证材料不发生过量塑性变形甚至断裂，刚强度保证材料不发生过量塑性变形甚至断裂，刚度保证了材料不发生过量弹性变形。度保证了材料不发生过量弹性变形。工程材料原理工程材料原理2.影响因素影响因素（1）金属材料：）金属材料：E决定于基体金属的性质，难于通过决定于基体金属的性质，难于通过合金化、热处理、冷热加工等方法改变，合金化、热处理、冷热加工等方法改
7、变，E是结构是结构不敏感性参数。如对钢铁材料（不敏感性参数。如对钢铁材料（Fe基合金）无论成基合金）无论成分和组织结构如何变化，室温下分和组织结构如何变化，室温下E均在均在（2021.4）104MPa范围内。范围内。（2）陶瓷材料、高分子材料、复合材料的弹性模量）陶瓷材料、高分子材料、复合材料的弹性模量对其成分和组织结构是敏感的，可以通过不同方法对其成分和组织结构是敏感的，可以通过不同方法改变。改变。二二. 刚度刚度(刚性刚性)工程材料原理工程材料原理三三. 弹性弹性n材料的弹性是用来描述在外力作用下材料发生弹性行材料的弹性是用来描述在外力作用下材料发生弹性行为的综合性能指标，弹性性能指标有：
8、为的综合性能指标，弹性性能指标有：1.最大弹性应变量最大弹性应变量e：材料在外力作用下所能发生的：材料在外力作用下所能发生的最大可恢复应变量，即弹性变形能力。对应于弹性极最大可恢复应变量，即弹性变形能力。对应于弹性极限限e时的弹性应变量，数值时的弹性应变量，数值e=e/E，可见，高弹性，可见，高弹性极限、低弹性模量的材料具有较好的弹性。极限、低弹性模量的材料具有较好的弹性。工程材料原理工程材料原理2. 弹性比功：材料吸收变形功而不发生永久变形的能弹性比功：材料吸收变形功而不发生永久变形的能力，即弹性变形时吸收的最大弹性功。可用应力力，即弹性变形时吸收的最大弹性功。可用应力-应应变曲线中弹性部分
9、所围成的面积来表示，即变曲线中弹性部分所围成的面积来表示，即 弹性比功弹性比功=ee/2=e2/(2E)。提高弹性极限或降低弹性模量提高弹性极限或降低弹性模量E，弹性比功值就，弹性比功值就越高，材料的弹性就越好。越高，材料的弹性就越好。三三. 弹性弹性工程材料原理工程材料原理3. 滞弹性（弹性滞后）：加滞弹性（弹性滞后）：加载时应变不立即达到平衡载时应变不立即达到平衡值，卸载时变形也不立即值，卸载时变形也不立即恢复，这种应变滞后于应恢复，这种应变滞后于应力的现象称为滞弹性或弹力的现象称为滞弹性或弹性滞后。性滞后。可用应力可用应力-应变曲线上弹性滞应变曲线上弹性滞后环的面积来表示。后环的面积来表
10、示。三三. 弹性弹性工程材料原理工程材料原理四四. 塑性塑性 材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力，材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力，即材料断裂前发生不可逆永久变形的能力。常用延伸即材料断裂前发生不可逆永久变形的能力。常用延伸率和断面收缩率表示。率和断面收缩率表示。（1 1）延伸率：拉伸试验中，标距的伸长与原始标距的百分延伸率：拉伸试验中，标距的伸长与原始标距的百分比。比。（2 2）断面收缩率：试样拉断后，缩颈处截面积的最大缩减断面收缩率：试样拉断后，缩颈处截面积的最大缩减量与原横断面积的百分比。量与原横断面积的百分比。 金属材料的延伸率和断面收缩率越大，材料的塑性越好。金属材
11、料的延伸率和断面收缩率越大，材料的塑性越好。工程材料原理工程材料原理五五. 硬度硬度 硬度：反映材料软硬程度的一种性能指标，它硬度：反映材料软硬程度的一种性能指标，它表示材料表面局部区域内抵抗变形，特别是塑性变表示材料表面局部区域内抵抗变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，是表征材料性能的一个综形、压痕或划痕的能力，是表征材料性能的一个综合参量。合参量。硬度的表示方法主要有：硬度的表示方法主要有：布氏硬度布氏硬度洛氏硬度洛氏硬度维氏硬度和显微硬度维氏硬度和显微硬度莫氏硬度莫氏硬度锉刀硬度锉刀硬度工程材料原理工程材料原理1.布氏硬度布氏硬度原理：用一定直径原理：用一定直径D的钢球或硬质合金球（
12、压头），以相应的钢球或硬质合金球（压头），以相应的试验力的试验力F压入试样表面，经规定保持时间，卸载后测量试样压入试样表面，经规定保持时间，卸载后测量试样表面的压痕直径表面的压痕直径d，计算出压痕球冠形表面积进而得到所承受，计算出压痕球冠形表面积进而得到所承受的平均应力值，即为布氏硬度值，即用球面压痕单位表面积的平均应力值，即为布氏硬度值，即用球面压痕单位表面积上所承受的平均压力表示。上所承受的平均压力表示。HB表示方法：表示方法：200HBS10/1000/30表示直径为表示直径为10mm的钢球，在的钢球，在9800N（1000kgf）的载荷下保持）的载荷下保持30s时测得的布氏硬度为时测得
13、的布氏硬度为200适用材料：各种退火状态的适用材料：各种退火状态的钢材、铸铁、有色金属等，也用钢材、铸铁、有色金属等，也用于调质处理的机械零件。于调质处理的机械零件。优缺点：操作复杂，需查表，不常用。优缺点：操作复杂，需查表，不常用。工程材料原理工程材料原理2.2.洛氏用度洛氏用度原理：采用一定规格的压头，在一定试验力作用下压入试原理：采用一定规格的压头，在一定试验力作用下压入试样表面，然后测定样表面，然后测定压痕的深度来计算并表示其硬度值，符压痕的深度来计算并表示其硬度值，符号号HRHR。h h越大，硬度越低。有越大，硬度越低。有HRAHRA，HRBHRB，HRCHRC三种表示法。三种表示法
14、。适用材料：钢铁原材适用材料：钢铁原材料、有色金属、淬火后料、有色金属、淬火后工件、硬质合金等。工件、硬质合金等。优点：操作迅速简便，优点：操作迅速简便，压痕小，不损伤工件表压痕小，不损伤工件表面，应用广。面，应用广。工程材料原理工程材料原理3.其他硬度其他硬度（1）维氏硬度：）维氏硬度：薄工件或薄表面硬化层薄工件或薄表面硬化层显微硬度：材料微区硬度（单个晶粒、夹杂物、显微硬度：材料微区硬度（单个晶粒、夹杂物、某种组成相）的测试；某种组成相）的测试；HV（2）莫氏硬度：）莫氏硬度：是一种刻划硬度，用于陶瓷和矿物是一种刻划硬度，用于陶瓷和矿物的硬度测试，该硬度的标尺是选定的硬度测试，该硬度的标尺
15、是选定10种不同的矿物，种不同的矿物，从软到硬将莫氏硬度分为从软到硬将莫氏硬度分为10级，如金刚石对应于莫级，如金刚石对应于莫氏硬度的氏硬度的10级；级；HM（3）锉刀硬度：）锉刀硬度：适合于大型零件的测定。适合于大型零件的测定。各种硬度之间有粗略的经验换算关系。各种硬度之间有粗略的经验换算关系。工程材料原理工程材料原理六六. 韧性韧性 材料在塑性变形和断裂前吸收变形能量的能力，材料在塑性变形和断裂前吸收变形能量的能力，它是材料强度和塑性的综合表现。它是材料强度和塑性的综合表现。韧性韧性脆性脆性材料韧性的高低决定了材料的断裂类型：延性材料韧性的高低决定了材料的断裂类型：延性断裂和脆性断裂。断裂
16、和脆性断裂。低韧性的材料易于发生脆性断裂且危害极大，低韧性的材料易于发生脆性断裂且危害极大，如压力容器和大型锅炉的爆炸，船舶脆断沉没等。如压力容器和大型锅炉的爆炸，船舶脆断沉没等。评定材料韧性的指标有：冲击韧度和断裂韧度。评定材料韧性的指标有：冲击韧度和断裂韧度。工程材料原理工程材料原理（一）冲击韧度（一）冲击韧度1.概念：指材料在冲击载荷下吸收塑性变形功和断裂概念：指材料在冲击载荷下吸收塑性变形功和断裂功的能力。功的能力。冲击韧度用来评价材料在冲击载荷下（多数情冲击韧度用来评价材料在冲击载荷下（多数情况下还有缺口联合作用）的脆化趋势及其程度的。况下还有缺口联合作用）的脆化趋势及其程度的。工程
17、材料原理工程材料原理用标准试样的冲击吸收功处以断裂面面积表示，用标准试样的冲击吸收功处以断裂面面积表示，其中：其中：k k 为冲击韧度为冲击韧度, ,J/cm2 ； A Ak k为冲击吸收功为冲击吸收功, , J ； A A0 0为试样缺口处面积为试样缺口处面积, , cm2 。工程材料原理工程材料原理2.应用意义：应用意义：（1）反映了材料的冶金质量和各种热加工工艺质量；）反映了材料的冶金质量和各种热加工工艺质量；（2）反映材料对一次或少数次大能量冲击破坏的能力，）反映材料对一次或少数次大能量冲击破坏的能力，并评定在此工作条件下材料对缺口的敏感性；并评定在此工作条件下材料对缺口的敏感性；（3
18、）评定材料的冷脆性。）评定材料的冷脆性。（一）冲击韧度（一）冲击韧度3.局限性：只用来评定中低强度钢的韧性，仅反映材局限性：只用来评定中低强度钢的韧性，仅反映材料在一次大能量冲击加载下抵抗变形与断裂的能力。料在一次大能量冲击加载下抵抗变形与断裂的能力。工程材料原理工程材料原理（二）断裂韧度（二）断裂韧度1. 概念：表征材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。概念：表征材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。引入应力场强度因子引入应力场强度因子KI Y零件中裂纹的几何形状因子零件中裂纹的几何形状因子 a裂纹长度裂纹长度名名义工作工作应力力KI值越大，裂纹尖端的应力场越强，大于某一临界值：值越大，裂纹尖端的应力场越强，大
19、于某一临界值：当当KIKIC时，零件内裂纹将发生快速失稳扩展而出现地时，零件内裂纹将发生快速失稳扩展而出现地应力脆性断裂；应力脆性断裂；当当KIKIC时，零件在设计寿命内安全可靠。时，零件在设计寿命内安全可靠。KIC称为断裂韧度。称为断裂韧度。工程材料原理工程材料原理2.应用意义应用意义KIC由上述临界断裂判据公式可知，为使零件不发生脆断，由上述临界断裂判据公式可知，为使零件不发生脆断，可以控制三个参数。可以控制三个参数。KIC，a。可以解决以下问题：。可以解决以下问题：1.根据零件的实际名义工作应力根据零件的实际名义工作应力和裂纹长度和裂纹长度a，确定，确定KIC，为正确选材提供依据；为正确
20、选材提供依据；2.根据使用材料的断裂韧度根据使用材料的断裂韧度KIC及已探伤出的零件内尺寸，确及已探伤出的零件内尺寸，确定临界断裂应力定临界断裂应力c，为零件最大承载能力设计提供依据；，为零件最大承载能力设计提供依据；3.根据已知材料的断裂韧度和实际工作应力，估算临界裂根据已知材料的断裂韧度和实际工作应力，估算临界裂纹长度纹长度ac，为零件裂纹探伤提供依据。，为零件裂纹探伤提供依据。工程材料原理工程材料原理七七. 疲劳性能疲劳性能（1）交变载荷：）交变载荷： 大小、方向均大小、方向均随时间作随时间作周期性的循环变化，又称循环载荷。周期性的循环变化，又称循环载荷。（3）特点：）特点：1）断裂时的
21、应力远低于材料静载下的抗拉强度，甚至低于屈）断裂时的应力远低于材料静载下的抗拉强度，甚至低于屈服强度；服强度；2）无论是韧性材料还是脆性材料断裂时均无明显的塑性变形，）无论是韧性材料还是脆性材料断裂时均无明显的塑性变形，是一种无预兆的、突然发生的脆性断裂，危险性极大。是一种无预兆的、突然发生的脆性断裂，危险性极大。（2）疲劳断裂：零件在交变载荷下，虽然零件所承受的应力）疲劳断裂：零件在交变载荷下，虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经较长时间的工作而产生裂纹或突然发低于材料的屈服点，但经较长时间的工作而产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。生完全断裂的过程。1.疲劳的基本概念：疲劳的基本概念：
22、工程材料原理工程材料原理2. 疲劳基本过程疲劳基本过程疲劳过程由三个阶段组成：疲劳过程由三个阶段组成：（2）裂纹扩展：裂纹形成后在交变应力作用下继续扩展长大，）裂纹扩展：裂纹形成后在交变应力作用下继续扩展长大，出现裂纹扩展区；出现裂纹扩展区；（3）最后断裂：随着疲劳裂纹不断扩展，零件的有效承载面积）最后断裂：随着疲劳裂纹不断扩展，零件的有效承载面积逐渐减小，应力或裂纹应力场强度因子不断增加，达到临界值逐渐减小，应力或裂纹应力场强度因子不断增加，达到临界值是发生断裂。是发生断裂。（1）裂纹萌生：材料本身的既存缺陷或零件结构设计而存在）裂纹萌生：材料本身的既存缺陷或零件结构设计而存在的键槽、油孔等
23、使零件受力时局部区域产生应力集中，易萌的键槽、油孔等使零件受力时局部区域产生应力集中，易萌生裂纹。生裂纹。工程材料原理工程材料原理3. 疲劳抗力指标疲劳抗力指标n疲劳极限：当应力低于一定值疲劳极限：当应力低于一定值时试样可以经受无限周期循环时试样可以经受无限周期循环而不破坏，此应力值称为材料而不破坏，此应力值称为材料的疲劳极限（亦称疲劳强度）。的疲劳极限（亦称疲劳强度）。 对黑色金属：一般规定应力对黑色金属：一般规定应力循环循环107周次而不断裂的最大应周次而不断裂的最大应力称疲劳极限；对有色金属、力称疲劳极限；对有色金属、不锈钢取不锈钢取108。4. 4. 疲劳极限的影响因素：疲劳极限的影响
24、因素：材料本质、零件表面强化处理、材料本质、零件表面强化处理、零件表面状况、载荷类型、工作温度和腐蚀介质等。零件表面状况、载荷类型、工作温度和腐蚀介质等。工程材料原理工程材料原理八八. 耐磨性耐磨性磨损：由两零件因摩擦而引起的表面材料逐渐损伤（表磨损：由两零件因摩擦而引起的表面材料逐渐损伤（表现为表面尺寸变化和物质损耗）的现象即叫做磨损。现为表面尺寸变化和物质损耗）的现象即叫做磨损。主要有粘着磨损、磨粒磨损和接触疲劳磨损。主要有粘着磨损、磨粒磨损和接触疲劳磨损。（1）粘着磨损：在摩擦副接触面上局部发生金属粘着，而）粘着磨损：在摩擦副接触面上局部发生金属粘着，而这些粘着点的强度往往大于金属本身强
25、度，在随后的相对这些粘着点的强度往往大于金属本身强度，在随后的相对运动时，发生的破坏将出现在强度较低的地方，有金属磨运动时，发生的破坏将出现在强度较低的地方，有金属磨屑从零件表面被拉下来或零件表面被擦伤的磨损形式。屑从零件表面被拉下来或零件表面被擦伤的磨损形式。（2）磨粒磨损：滑动摩擦时，零件表面摩擦区内存在硬质磨）磨粒磨损：滑动摩擦时，零件表面摩擦区内存在硬质磨粒使磨面发生局部塑性变形、磨料嵌入和被磨料切割等过程，粒使磨面发生局部塑性变形、磨料嵌入和被磨料切割等过程，以致材料磨面逐步损耗。以致材料磨面逐步损耗。1.磨损的主要类型与机理：磨损的主要类型与机理：工程材料原理工程材料原理2. 提高
26、材料耐磨性的途径提高材料耐磨性的途径n1）提高材料硬度以增强零件表面抗变形和断裂）提高材料硬度以增强零件表面抗变形和断裂的能力；的能力；n2）改善两接触面的接触状态以减小摩擦。）改善两接触面的接触状态以减小摩擦。 工程材料原理工程材料原理第二节第二节 物理性能物理性能一. .密度：密度：单位体积物质的质量称为该物质的密度：单位体积物质的质量称为该物质的密度：式式中中，为为物物质质的的密密度度（kg/mkg/m3 3）；m m为为物物质质的的质质量（量（kgkg）；）；V V为物质的体积（为物质的体积（ m m3 3 ）。）。 密度小于密度小于5105103 3kg/ mkg/ m3 3的金属称
27、为轻金属，如的金属称为轻金属，如铝、镁、钛及它们的合金。密度大于铝、镁、钛及它们的合金。密度大于5105103 3kg/ mkg/ m3 3的金属称为重金属，如铁、铅、钨等。的金属称为重金属，如铁、铅、钨等。 工程材料原理工程材料原理二二. 热学性能热学性能1. 熔点：熔点： 材料从固态向液态转变时的温度称为熔点。材料从固态向液态转变时的温度称为熔点。熔点高的金属称为难熔金属，如钨、钼、钒等，可以用熔点高的金属称为难熔金属，如钨、钼、钒等，可以用来制造耐高温零件，如在火箭、导弹、燃气轮机和喷气来制造耐高温零件，如在火箭、导弹、燃气轮机和喷气飞机等方面得到广泛应用。飞机等方面得到广泛应用。熔点低
28、的金属称为易熔金属，如锡、铅等，可用于制造熔点低的金属称为易熔金属，如锡、铅等，可用于制造熔丝和防火安全阀零件等。熔丝和防火安全阀零件等。 2.热容：温度每升高热容：温度每升高1K所需的能量，记作所需的能量，记作C。单位质量物质的。单位质量物质的热容称为比热容。热容称为比热容。高分子材料有最大的热容和比热容，陶瓷材料次之，金属材高分子材料有最大的热容和比热容，陶瓷材料次之，金属材料较低。料较低。工程材料原理工程材料原理二二. 热学性能热学性能3.热膨胀性热膨胀性金属材料随着温度变化而膨胀、收缩的特性称为热膨金属材料随着温度变化而膨胀、收缩的特性称为热膨胀性。热膨胀性用线胀系数胀性。热膨胀性用线
29、胀系数l和体胀系数和体胀系数V来表示。来表示。式中，式中，l l为线胀系数（为线胀系数（1/K1/K或或1/1/）；）；L L1 1为膨胀前长度（为膨胀前长度（m m）；）；L L2 2为为膨胀后长度（膨胀后长度（m m）；）；tt为温度变化量（为温度变化量（K K或或）。）。4.导热性导热性导热性通常用导热率来衡量。热导率的符号是导热性通常用导热率来衡量。热导率的符号是，单位，单位是是W/(mK)。导热率越大，导热性越好。导热率越大，导热性越好。金属的导热性以金属的导热性以银为最好，铜、铝次之。银为最好，铜、铝次之。工程材料原理工程材料原理三三. 电学性能电学性能1.电阻率电阻率：衡量材料的
30、：衡量材料的导电导电能力（可用能力（可用电导电导率表率表示）；固体材料根据示）；固体材料根据导电导电性不同常分性不同常分为为四大四大类类：超超导导体，体，导电导电体，半体，半导导体，体，绝缘绝缘体。体。2.电电阻温度系数：材料的阻温度系数：材料的导电导电能力随温度的能力随温度的变变化而化而变变化。化。3.介介电电性：能把性：能把带电导带电导体分开并能体分开并能长长期期经经受受电场电场作作用的用的绝缘绝缘材料称材料称为为介介电电材料。表征介材料。表征介电电性的参数性的参数有：介有：介电电常数、介常数、介电电强强度、介度、介质损质损耗等。耗等。工程材料原理工程材料原理四四. 磁学性能磁学性能铁铁磁
31、磁材料：在外磁场中能强烈地被磁化，如铁、钴等材料：在外磁场中能强烈地被磁化，如铁、钴等顺磁材料：在外磁场中只能微弱地被磁化，如锰、铬等顺磁材料：在外磁场中只能微弱地被磁化，如锰、铬等抗磁材料：能抗拒或削弱外磁场对材料本身的磁化作用，如铜、锌等抗磁材料：能抗拒或削弱外磁场对材料本身的磁化作用，如铜、锌等材料在电磁场作用下表现出来的行为称为磁性。有以下之分：材料在电磁场作用下表现出来的行为称为磁性。有以下之分：表征磁性的主要性能指标有：表征磁性的主要性能指标有：1.磁导率磁导率：表示材料在：表示材料在单位磁位磁场强强度的外磁度的外磁场作用下材料内部的磁通作用下材料内部的磁通量密度。量密度。2.饱和
32、磁化强度饱和磁化强度Ms和磁矫顽力和磁矫顽力Hc：3.铁磁性材料所能达到的最大磁化强度叫做饱和磁化强度，其值越大，铁磁性材料所能达到的最大磁化强度叫做饱和磁化强度，其值越大，铁磁性越强；铁磁性越强；4.铁磁性材料经饱和磁化后，除去外磁场仍能保留一定程度的磁化即为铁磁性材料经饱和磁化后，除去外磁场仍能保留一定程度的磁化即为剩磁现象，要使剩磁为零（退磁）需加上一反向磁场，称磁矫顽力。剩磁现象，要使剩磁为零（退磁）需加上一反向磁场，称磁矫顽力。工程材料原理工程材料原理第三节第三节 化学性能化学性能 材料在生产、加工和使用时，均会与环境发生复杂的化材料在生产、加工和使用时，均会与环境发生复杂的化学反应
33、，从而使性能恶化或功能丧失，其中腐蚀最严重。学反应，从而使性能恶化或功能丧失，其中腐蚀最严重。一一.化学腐蚀：是指材料与周围介质直接发生化学反应，但化学腐蚀：是指材料与周围介质直接发生化学反应，但反应过程中不产生电流的腐蚀过程，如金属在干燥气体反应过程中不产生电流的腐蚀过程，如金属在干燥气体中和非电解质溶液中的腐蚀，陶瓷材料在某些介质中的中和非电解质溶液中的腐蚀，陶瓷材料在某些介质中的腐蚀。钢铁材料易被化学腐蚀。腐蚀。钢铁材料易被化学腐蚀。二二.电化学腐蚀：是指材料与电解质发生电化学反应，并电化学腐蚀：是指材料与电解质发生电化学反应，并伴有电流产生的腐蚀过程。金属材料电化学腐蚀普遍。伴有电流产
34、生的腐蚀过程。金属材料电化学腐蚀普遍。工程材料原理工程材料原理三三. 提高零件耐蚀性的主要措施提高零件耐蚀性的主要措施第三节第三节 化学性能化学性能1.提高零件耐化学腐蚀措施提高零件耐化学腐蚀措施（1）选择抗氧化材料，如耐热钢，耐热铸铁，耐热合金，陶）选择抗氧化材料，如耐热钢，耐热铸铁，耐热合金，陶瓷等；瓷等；（2）表面处理，如表面镀层，表面涂层等。）表面处理，如表面镀层，表面涂层等。2.提高耐电化学腐蚀措施：提高耐电化学腐蚀措施：（1）选择耐蚀材料，如不锈钢，铜合金，陶瓷，高分子材料等；）选择耐蚀材料，如不锈钢，铜合金，陶瓷，高分子材料等；（2）表面处理，如镀层，热喷涂陶瓷，喷涂塑料、涂料等
35、；）表面处理，如镀层，热喷涂陶瓷，喷涂塑料、涂料等；（3）电化学保护，如牺牲阳极保护；）电化学保护，如牺牲阳极保护；（4）加缓蚀剂降低电介质电解能力。）加缓蚀剂降低电介质电解能力。工程材料原理工程材料原理小结小结1.材料的使用性能包括力学性能、物理性能和化学性能。它材料的使用性能包括力学性能、物理性能和化学性能。它们大多可用一定的指标表示，并可依照标准通过试验测试，们大多可用一定的指标表示，并可依照标准通过试验测试，所获得的数据在使用时要考虑材料的具体应用条件和环境；所获得的数据在使用时要考虑材料的具体应用条件和环境；2.拉伸试验是最重要的力学性能测试方法，可确定材料的屈服拉伸试验是最重要的力
36、学性能测试方法，可确定材料的屈服强度、强度极限、塑性及刚性；硬度试验简单易行，而且可与强度、强度极限、塑性及刚性；硬度试验简单易行，而且可与其他力学性能建立联系，故硬度是工程上最常用的力学性能指其他力学性能建立联系，故硬度是工程上最常用的力学性能指标；疲劳性能和断裂韧度是两种较先进的力学性能指标，它们标；疲劳性能和断裂韧度是两种较先进的力学性能指标，它们较接近实际材料的工作状态，但测试较复杂，数据还不完善；较接近实际材料的工作状态，但测试较复杂，数据还不完善；工程材料原理工程材料原理3.材料的物理性能不仅对工程材料的选用有着重要的意义，而材料的物理性能不仅对工程材料的选用有着重要的意义，而且还是功能材料的基础，也会对材料的加工工艺产生影响。指且还是功能材料的基础，也会对材料的加工工艺产生影响。指标有：密度、熔点、电性能、磁性能、热性能等；标有：密度、熔点、电性能、磁性能、热性能等；4.材料的化学性能是环境介质对材料作用的主要表现，其中腐材料的化学性能是环境介质对材料作用的主要表现，其中腐蚀问题最为普遍、重要，工程上主要关注化学腐蚀和电化学腐蚀问题最为普遍、重要，工程上主要关注化学腐蚀和电化学腐蚀。蚀。
