第一章-绪论ppt课件

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1、认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目各位同学各位同学下午好！下午好！1认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目工程材料工程材料授课教师：管锋授课教师：管锋2认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 本课程是机械专业学生的本课程是机械专业学生的一门一门技术基础课技术基础课，是其它专业，是其它专业课的基础。课的基础。 本课程在专业培养中的地位和作用本课程在专业培养

2、中的地位和作用 3认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目本课程教学的目的和要求本课程教学的目的和要求 培养机械类专业学生需要培养机械类专业学生需要的和工程设计与制造紧密相关的和工程设计与制造紧密相关的材料知识，以及如何在具体的材料知识，以及如何在具体零件的材料选择和加工工艺路零件的材料选择和加工工艺路线中加以应用。线中加以应用。4认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目本课程教学内容本课程教学内容绪论绪论材料结构的基本知识材料结构的基本知

3、识材料的晶体结构材料的晶体结构材料的制备过程材料的制备过程合金的相结构及相图合金的相结构及相图 材料的变形材料的变形钢的热处理钢的热处理工业用钢工业用钢铸铁铸铁有色金属及其合金有色金属及其合金常用非金属材料常用非金属材料工程材料的选用工程材料的选用5认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目本章主要知识：本章主要知识：第一章第一章 绪论绪论材料发展简史材料发展简史材料的分类材料的分类材料的性能材料的性能材料成形技术概述及发展趋势材料成形技术概述及发展趋势* *6认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病

4、除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目1.1 1.1 材料及其成型工艺发展简史材料及其成型工艺发展简史材料是指人类用以制造材料是指人类用以制造各种有用器件的各种有用器件的物质。物质。手手锤锤锉刀锉刀“ “神舟神舟神舟神舟” ”六号飞船成功返六号飞船成功返六号飞船成功返六号飞船成功返回回回回国产涡喷国产涡喷-7涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机7认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 材料是人类文明生活的材料是人类文明生活的物质基础物质基础，也是科，也是科学与工业技术发展的基础。先进的材料已成为学与工

5、业技术发展的基础。先进的材料已成为当代文明的主要支柱之一。人类文明的发展史，当代文明的主要支柱之一。人类文明的发展史，是一部学习是一部学习利用材料、制造材料、创新材料利用材料、制造材料、创新材料的的历史。历史。 材料是人类进化的里程碑。由于材料的重材料是人类进化的里程碑。由于材料的重要性，要性，历史学家根据人类所使用的材料来划分历史学家根据人类所使用的材料来划分时代。时代。8认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目认识工具材料认识工具材料 制造工具制造工具 使用工具使用工具9认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症

6、下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 在远古时代，人类的祖先是以石器为主要工在远古时代，人类的祖先是以石器为主要工具的。他们在不断改进石器和寻找石料的过程中具的。他们在不断改进石器和寻找石料的过程中发现了天然铜块和铜矿石，并在用发现了天然铜块和铜矿石，并在用火烧制陶器火烧制陶器的的生产中发现了冶铜术，后来又发现把锡矿石加到生产中发现了冶铜术，后来又发现把锡矿石加到红铜里一起熔炼，制成的物品更加坚韧耐磨，这红铜里一起熔炼，制成的物品更加坚韧耐磨，这就是青铜。公元前就是青铜。公元前50005000年人类进入年人类进入青铜器时代青铜器时代。公元前公元前1200

7、1200年左右，人类进入年左右，人类进入铁器时代铁器时代。开始使。开始使用的是铸铁，后来用的是铸铁，后来制钢制钢工业迅速发展，成为工业迅速发展，成为1818世世纪产业革命的重要内容和物质基础。纪产业革命的重要内容和物质基础。10认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目石石 器器 时时 代代11认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目青青 铜铜 器器 时时 代代12认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫

8、工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目铁器时代及现代铁器时代及现代13认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目龙芯龙芯联想计算机联想计算机没有半导体材料的工业化生产，就不可能有目前没有半导体材料的工业化生产，就不可能有目前的计算机技术。的计算机技术。 14认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目没有高温高强度的结构材料，就不可能有今天的航没有高温高强度的结构材料，就不可能有今天的航没有高温高强度的结构材料，就不可能有今天的航没有高温高强度

9、的结构材料，就不可能有今天的航空工业和宇航工业。空工业和宇航工业。空工业和宇航工业。空工业和宇航工业。 在航天飞机表面装陶瓷防护瓦片在航天飞机表面装陶瓷防护瓦片飞机发动机叶片飞机发动机叶片波音客机波音客机15认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目没有低消耗的光导纤维，也就没有现代的光纤通讯。没有低消耗的光导纤维，也就没有现代的光纤通讯。没有低消耗的光导纤维，也就没有现代的光纤通讯。没有低消耗的光导纤维，也就没有现代的光纤通讯。 二十世纪七十年代，人们把材料与能源和信息并列，二十世纪七十年代，人们把材料与能源和信息并

10、列，称作现代文明的三大支柱之一。称作现代文明的三大支柱之一。 16认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目中华民族在人类历史上为材料的发展和应用作出中华民族在人类历史上为材料的发展和应用作出中华民族在人类历史上为材料的发展和应用作出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。过重大贡献。过重大贡献。过重大贡献。早在公元前早在公元前6000- 50006000- 5000年的新石器时代，中华年的新石器时代，中华民族的先人就能用黏土民族的先人就能用黏土烧制成陶器，到东汉时烧制成陶器，到东汉时期又出现了瓷器，并流

11、期又出现了瓷器，并流传海外。传海外。 17认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目40004000年前的夏朝我们的祖先已经能够炼铜，到殷、商年前的夏朝我们的祖先已经能够炼铜，到殷、商年前的夏朝我们的祖先已经能够炼铜，到殷、商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。时期，我国的青铜冶炼和铸造技术已达到很高水平。时期，我国的青铜冶炼和铸造技术已达到很高水平。时期，我国的青铜冶炼和铸造技术已达到很高水平。 司母戊鼎司母戊鼎河南安阳晚商遗址出土河南安阳晚商遗址出土青铜铸造青铜铸

12、造高高133厘米厘米 重重875kg饰纹优美饰纹优美18认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目越王勾践剑越王勾践剑春秋晚期越国青铜兵器春秋晚期越国青铜兵器出土于湖北江陵楚墓出土于湖北江陵楚墓 长长55.7厘米厘米 剑锷锋芒犀利剑锷锋芒犀利锋能割断头发锋能割断头发 19认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目古代剑刃制造中的特殊技术古代剑刃制造中的特殊技术春秋战国时代的春秋战国时代的青铜剑，剑身及青铜剑，剑身及剑锋由不同成分剑锋由不同成分的

13、青铜组成，是的青铜组成，是复合材料很好的复合材料很好的例子例子梯梯度度材材料料古古已已有有之之这这是是古古代代剑剑刃刃截截面面图图20认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目黄石铜矿遗址黄石铜矿遗址春秋晚期春秋晚期矿井深达矿井深达50m50m炼铜炉渣多达炼铜炉渣多达4040万吨万吨实属罕见实属罕见 21认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目我国从春秋战国时期便开始大量使用铁器，明朝科学我国从春秋战国时期便开始大量使用铁器，明朝科学我国从春

14、秋战国时期便开始大量使用铁器，明朝科学我国从春秋战国时期便开始大量使用铁器，明朝科学家宋应星在家宋应星在家宋应星在家宋应星在天工开物天工开物天工开物天工开物一书中就记载了古代的渗碳一书中就记载了古代的渗碳一书中就记载了古代的渗碳一书中就记载了古代的渗碳热处理等工艺。这说明早在欧洲工业革命之前，我国热处理等工艺。这说明早在欧洲工业革命之前，我国热处理等工艺。这说明早在欧洲工业革命之前，我国热处理等工艺。这说明早在欧洲工业革命之前，我国在金属材料及热处理方面就已经有了较高的成就。在金属材料及热处理方面就已经有了较高的成就。在金属材料及热处理方面就已经有了较高的成就。在金属材料及热处理方面就已经有了

15、较高的成就。 生铁炒熟铁图生铁炒熟铁图宋应星宋应星22认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 在春秋时期，发明了生铁冶炼技术，开始大量使在春秋时期，发明了生铁冶炼技术，开始大量使用铁器做工具，铸造和热处理技术已普遍应用于制剑用铁器做工具，铸造和热处理技术已普遍应用于制剑中，这比欧洲国家早中，这比欧洲国家早18001800多年。我国还是世界上应用多年。我国还是世界上应用焊接技术最早的国家之一。在河南辉县战国墓中出土焊接技术最早的国家之一。在河南辉县战国墓中出土的铜器上，其本体、耳、足都是用锡钎焊和银钎焊连的铜器上，其

16、本体、耳、足都是用锡钎焊和银钎焊连接的，这比欧洲国家早接的，这比欧洲国家早20002000多年。明朝科学家宋应星多年。明朝科学家宋应星编著的编著的天工开物天工开物是举世公认的世界上有关金属加是举世公认的世界上有关金属加工的最早的科学技术著作之一，书中记载冶铁、铸造、工的最早的科学技术著作之一，书中记载冶铁、铸造、锻造、焊接、淬火等金属加工的方法。锻造、焊接、淬火等金属加工的方法。至于我国古代至于我国古代的陶瓷及天然高分子材料如丝绸，在世界文明史上也的陶瓷及天然高分子材料如丝绸，在世界文明史上也占有光辉的一页。占有光辉的一页。古代中国还将胶接技术、表面处理古代中国还将胶接技术、表面处理技术用于器

17、具、工艺品的制造。技术用于器具、工艺品的制造。23认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目鞍钢攀钢夜景新中国成立后，先后建起了鞍山、攀枝花、宝钢等大新中国成立后，先后建起了鞍山、攀枝花、宝钢等大新中国成立后，先后建起了鞍山、攀枝花、宝钢等大新中国成立后，先后建起了鞍山、攀枝花、宝钢等大型钢铁基地。钢产量由型钢铁基地。钢产量由型钢铁基地。钢产量由型钢铁基地。钢产量由49494949年的年的年的年的15.815.815.815.8万吨上升到现在的万吨上升到现在的万吨上升到现在的万吨上升到现在的近近近近5 5 5 5亿吨。

18、亿吨。亿吨。亿吨。 24认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 近年来，材料科学的发展极为迅速。以钢铁工业近年来，材料科学的发展极为迅速。以钢铁工业为例，为例，20082008年，我国钢产量年，我国钢产量5 5亿亿t t，是世界钢产量的，是世界钢产量的3838，钢材出口量为，钢材出口量为56205620万万t t，二者均为世界第一。从，二者均为世界第一。从18901890年张之洞创办汉阳铁厂，直到年张之洞创办汉阳铁厂，直到19491949年半个多世纪，年半个多世纪，中国产钢总量只有中国产钢总量只有760760万万t

19、 t，不足现在一个大型钢铁厂，不足现在一个大型钢铁厂的年产量。的年产量。19491949年，全国产钢年，全国产钢15.815.8万万t t，占世界钢产，占世界钢产量的量的0.10.1，只相当于现在全国不到几小时的产量。，只相当于现在全国不到几小时的产量。19961996年至今，我国钢产量年年超过年至今，我国钢产量年年超过1 1亿亿t t，成为世界第，成为世界第一产钢大国。一产钢大国。20062006年起，年起，又成为钢材出口第一大国。又成为钢材出口第一大国。25认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 我国又是一个钢

20、的消费大国，我国又是一个钢的消费大国，20082008年我国钢消费年我国钢消费4.534.53亿亿t t。我国钢铁企业的能耗大，产品品质不高，许多。我国钢铁企业的能耗大，产品品质不高，许多高附加值的优质钢材仍需进口，高附加值的优质钢材仍需进口，20082008年就进口了年就进口了15431543万万t t的优质钢材。为此，新一代钢铁材料的主要目标是探索的优质钢材。为此，新一代钢铁材料的主要目标是探索提高钢材强度和使用寿命。提高钢材强度和使用寿命。经研究证明，纯铁的理论强经研究证明，纯铁的理论强度应能高于度应能高于800MPa800MPa，而目前碳素钢为，而目前碳素钢为200MPa200MPa级

21、，低合金级，低合金钢（如钢（如16Mn16Mn）约）约400MPa400MPa级，合金结构钢也只有级，合金结构钢也只有800MPa800MPa级。级。日本拟于日本拟于20102010年将钢的强度和寿命各提高年将钢的强度和寿命各提高1 1倍，倍，20302030年再年再翻一番（即翻一番（即1t1t钢可相当于现在的钢可相当于现在的4t4t），这个超级钢计划），这个超级钢计划展示了材料挖潜的前景。我国在这方面已取得了显著的展示了材料挖潜的前景。我国在这方面已取得了显著的成绩，使碳钢和低合金钢强度提高成绩，使碳钢和低合金钢强度提高1 1倍的设想不仅在大生倍的设想不仅在大生产线上经受了考验，而且已装车使

22、用。产线上经受了考验，而且已装车使用。26认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 类比钢铁，其他材料也有很大潜力可挖。现代材类比钢铁，其他材料也有很大潜力可挖。现代材料逐步向料逐步向高比强度、比模量高比强度、比模量方向发展。例如，方向发展。例如，2020世纪世纪上半叶，材料科学家利用合金化和时效硬化两个手段，上半叶，材料科学家利用合金化和时效硬化两个手段，把铝合金的强度提高到把铝合金的强度提高到700MPa700MPa，铝的比强度是钢的比，铝的比强度是钢的比强度的强度的4 4倍有余。倍有余。 美国美国1990199

23、0年汽车平均质量为年汽车平均质量为1020kg1020kg，20002000年则为年则为820kg820kg。铸铁的比例由。铸铁的比例由1111减至减至8 8。此时铝合金由。此时铝合金由9 9增至增至1515；高分子材料由；高分子材料由9 9增至增至1313。美国。美国新一代汽新一代汽车车研究计划目标每研究计划目标每100km 100km 的油耗要减少到的油耗要减少到3L3L。汽车重。汽车重量减轻量减轻10%10%可使燃烧效率提高可使燃烧效率提高7%7%，并减少，并减少10%10%的污染。的污染。为了达到这个目标，要求整车重量要减轻为了达到这个目标，要求整车重量要减轻40%50%40%50%，

24、其，其中，车体和中，车体和车架车架的重量要求减轻的重量要求减轻50%50%，动力及传动系统，动力及传动系统必须减轻必须减轻10%10%。 27认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目宝马宝马Z-3Z-3东风车架东风车架28认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目例如，美国福特公司新车型中使用的主要材料如图例如，美国福特公司新车型中使用的主要材料如图所示。从图中可见，黑色金属用量将大幅减少，而所示。从图中可见，黑色金属用量将大幅减少，而铝、镁

25、合金用量将大幅增加。铝、镁合金用量将大幅增加。 29认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 在航天航空和国防工业上，材料减重，获得的效益更在航天航空和国防工业上，材料减重，获得的效益更大，如卫星减重大，如卫星减重1kg1kg，可减少发射推力，可减少发射推力5kg5kg，如对一枚小型，如对一枚小型洲际导弹，减轻结构质量洲际导弹，减轻结构质量1kg1kg，在有效载荷不变的条件下，在有效载荷不变的条件下，可增加射程可增加射程15km15km左右，可减轻导弹起飞质量约左右，可减轻导弹起飞质量约50kg50kg。 1903

26、1903年世界上第一架飞机所用的主要结构材料是年世界上第一架飞机所用的主要结构材料是木材木材和帆布和帆布，飞行速度仅，飞行速度仅16km/h16km/h；19111911年年硬铝合金硬铝合金研制成功，研制成功，金属结构使飞机性能和速度获得一个飞跃；喷气式飞机超金属结构使飞机性能和速度获得一个飞跃；喷气式飞机超过音速，过音速，高温合金材料高温合金材料制造涡轮发动机起到重要作用；当制造涡轮发动机起到重要作用；当飞机速度达到飞机速度达到2-32-3倍音速时，飞机表面温度会升到倍音速时，飞机表面温度会升到300 300 ，飞机材料只能采用不锈钢或，飞机材料只能采用不锈钢或钛合金钛合金；30认识到了贫困

27、户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目至于航天飞机，机体表面温度会高达至于航天飞机，机体表面温度会高达10001000以上，只能采以上，只能采用高温合金材料及防氧化涂层；目前，玻璃纤维增强塑料用高温合金材料及防氧化涂层；目前，玻璃纤维增强塑料等复合材料在飞机、航天飞行器上已获得广泛应用。等复合材料在飞机、航天飞行器上已获得广泛应用。31认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目中中国国第第一一颗颗人人造造卫卫星星长长征征火火箭箭大大家家族族中中国国第第

28、一一颗颗原原子子弹弹爆爆炸炸中中国国第第一一颗颗氢氢弹弹爆爆炸炸原子弹、氢原子弹、氢弹的爆炸，弹的爆炸，卫星、飞船卫星、飞船的上天等都的上天等都说明了我国说明了我国在材料的开在材料的开发、研究及发、研究及应用等方面应用等方面有了飞跃的有了飞跃的发展。发展。 32认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目中国的航天事业中国的航天事业-“-“神舟神舟”五号载人飞五号载人飞船船杨杨利利伟伟升空返回全人类共同的家园飞天返回舱33认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开

29、了“精准扶贫”项目飞船返回舱的降温主要通过三种方法：飞船返回舱的降温主要通过三种方法：一是吸热式防热一是吸热式防热，在返，在返回舱的某些部位，采用导热性能好、熔点高和热容量大的金属回舱的某些部位，采用导热性能好、熔点高和热容量大的金属吸热材料来吸收大量的气动热量；吸热材料来吸收大量的气动热量；二是辐射式防热二是辐射式防热，用具有辐，用具有辐射性能的钛合金及陶瓷等复合材料，将热量辐射散发出去；射性能的钛合金及陶瓷等复合材料，将热量辐射散发出去；三三是烧蚀防热是烧蚀防热，利用高分子材料在高温加热时表面部分材料融化、，利用高分子材料在高温加热时表面部分材料融化、蒸发、升华或分解汽化带走大量热量的方法

30、散热。蒸发、升华或分解汽化带走大量热量的方法散热。研制人员经过多次的实验最终选定了一种低密度的烧蚀防热材研制人员经过多次的实验最终选定了一种低密度的烧蚀防热材料，使得飞船外部即使是在零下料，使得飞船外部即使是在零下100100度到零上度到零上30003000度的时候，度的时候，舱舱内温度仍能保持在零上内温度仍能保持在零上2020度左右。度左右。34认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目神七宇航员在出舱进行太空行走时，将可轻巧地捡起一枚神七宇航员在出舱进行太空行走时，将可轻巧地捡起一枚1 1分硬币，依靠这些橡胶制品可

31、以分硬币，依靠这些橡胶制品可以在零下在零下120120至至120120温度温度范围范围内具有足够的柔韧性，又具有耐太空辐射和宇宙漂浮内具有足够的柔韧性，又具有耐太空辐射和宇宙漂浮颗粒物等侵害的特殊性能。颗粒物等侵害的特殊性能。35认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目18631863年，光学显微镜首次应用于年，光学显微镜首次应用于金属研究，诞生了金相学，使人金属研究，诞生了金相学，使人们能够将材料的宏观性能与微观们能够将材料的宏观性能与微观组织联系起来。组织联系起来。灰铸铁的显微组织灰铸铁的显微组织光学显微镜光学显

32、微镜Pb-Sn共晶组织共晶组织人类对材料的认识是逐步深入的。人类对材料的认识是逐步深入的。36认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目19121912年发现了年发现了年发现了年发现了X-X-射线对晶体的作用并在随后被用于射线对晶体的作用并在随后被用于射线对晶体的作用并在随后被用于射线对晶体的作用并在随后被用于晶体衍射分析，使人们对固体材料微观结构的认识晶体衍射分析，使人们对固体材料微观结构的认识晶体衍射分析，使人们对固体材料微观结构的认识晶体衍射分析，使人们对固体材料微观结构的认识从最初的假想到科学的现实。从最初的假

33、想到科学的现实。从最初的假想到科学的现实。从最初的假想到科学的现实。 Si表面的重构图象表面的重构图象X-射线衍射仪射线衍射仪37认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目19321932年发明了电子年发明了电子年发明了电子年发明了电子显微镜，把人们带显微镜，把人们带显微镜，把人们带显微镜，把人们带到了微观世界的更到了微观世界的更到了微观世界的更到了微观世界的更深层次（深层次（深层次（深层次（1010-7-7mm） 透射电子显微镜透射电子显微镜 扫描电子显微镜扫描电子显微镜 光镜下光镜下电镜下电镜下38认识到了贫困户贫

34、困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目1934年位错理论的年位错理论的提出，解决了晶体理提出，解决了晶体理论计算强度与实验测论计算强度与实验测得的实际强度之间存得的实际强度之间存在的巨大差别的矛盾，在的巨大差别的矛盾，对于人们认识材料的对于人们认识材料的力学性能及设计高强力学性能及设计高强度材料具有划时代的度材料具有划时代的意义。意义。 金属钛中的位错金属钛中的位错39认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目材料发展的历程示意图材料发展的历程示意图40认

35、识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目1.2 1.2 材料的分类材料的分类根据工程用途可分为：根据工程用途可分为： 机械工程材料机械工程材料 土建工程材料土建工程材料 电工材料电工材料 电子材料电子材料 41认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目根据使用性能可分为：根据使用性能可分为： 利用其力学性能的利用其力学性能的结构材料结构材料（主要是强调（主要是强调强度、硬度、塑性、韧性等力学性能，用来制强度、硬度、塑性、韧性等力学性能，用来制造

36、机器零件和工程构件的材料）。造机器零件和工程构件的材料）。 利用其物理性能的利用其物理性能的功能材料功能材料（是指具有特（是指具有特殊的电、磁、光、热、声、力、化学性能和理殊的电、磁、光、热、声、力、化学性能和理化效应的各种新材料。用以对信息和能量的感化效应的各种新材料。用以对信息和能量的感受、计测、传导、显示、发射转换和变换的目受、计测、传导、显示、发射转换和变换的目的，是现代高新技术发展的物质基础）。的，是现代高新技术发展的物质基础）。 42认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目工程材料根据其属性和结合键性质可

37、分为：工程材料根据其属性和结合键性质可分为： 金属材料金属材料 高分子材料高分子材料 陶瓷材料陶瓷材料 复合材料复合材料 43认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目用于机械结构和机械零件并且主要要求力学用于机械结构和机械零件并且主要要求力学性能的工程材料分类如下：性能的工程材料分类如下： 机械工程材料机械工程材料44认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目铁及铁合金称为黑色金属，即钢铁材料，其世界铁及铁合金称为黑色金属，即钢铁材料，其世界

38、铁及铁合金称为黑色金属，即钢铁材料，其世界铁及铁合金称为黑色金属，即钢铁材料，其世界年产量已达年产量已达年产量已达年产量已达1414亿吨，在机械产品中的用量已占整亿吨，在机械产品中的用量已占整亿吨，在机械产品中的用量已占整亿吨，在机械产品中的用量已占整个用材的个用材的个用材的个用材的60%60%以上。以上。以上。以上。 带材带材异形材异形材板材板材管材管材45认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目金属材料制品金属材料制品46认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，

39、已经展开了“精准扶贫”项目陶瓷制品陶瓷制品陶瓷发动机陶瓷发动机47认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目高分子材料高分子材料高分子材料高分子材料在机械、电气、纺织、汽车、飞机、轮在机械、电气、纺织、汽车、飞机、轮在机械、电气、纺织、汽车、飞机、轮在机械、电气、纺织、汽车、飞机、轮船等制造工业和化学、交通运输、航空航天等工业船等制造工业和化学、交通运输、航空航天等工业船等制造工业和化学、交通运输、航空航天等工业船等制造工业和化学、交通运输、航空航天等工业中被广泛应用。中被广泛应用。中被广泛应用。中被广泛应用。 烯丙酰

40、氯烯丙酰氯- -苯乙烯苯乙烯48认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目复合材料复合材料 l是把两种或两种以上不同性质或不同结构的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。以微观或宏观的形式组合在一起而形成的材料。玻璃纤维增强高分子复合材料玻璃纤维增强高分子复合材料49认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目随着经济的飞速发展和科学技术的进步，对材料的要随着经济的飞速发展和科学技术的进步，对材料

41、的要随着经济的飞速发展和科学技术的进步，对材料的要随着经济的飞速发展和科学技术的进步，对材料的要求越来越苛刻，结构材料向高比强、高刚度、高韧性、求越来越苛刻，结构材料向高比强、高刚度、高韧性、求越来越苛刻，结构材料向高比强、高刚度、高韧性、求越来越苛刻，结构材料向高比强、高刚度、高韧性、耐高温、耐腐蚀、抗辐照和多功能的方向发展。耐高温、耐腐蚀、抗辐照和多功能的方向发展。耐高温、耐腐蚀、抗辐照和多功能的方向发展。耐高温、耐腐蚀、抗辐照和多功能的方向发展。 国产东风国产东风4D-0088内燃机车内燃机车美国美国F-117隐身飞机隐身飞机50认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病

42、除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目新材料在不断地涌现。新材料在不断地涌现。新材料在不断地涌现。新材料在不断地涌现。51认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目机械工业是材料应用的重要领域机械工业是材料应用的重要领域机械工业是材料应用的重要领域机械工业是材料应用的重要领域 52认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目1.3 1.3 材料的性能材料的性能结构结构 组织组织 性能性能 加工工艺加工工艺 材料的结构是指构成

43、材料的基本质点材料的结构是指构成材料的基本质点( (离子、原子或离子、原子或分子等分子等) )是如何结合与排列的，它表明材料的构成方是如何结合与排列的，它表明材料的构成方式。式。材料的组织是指借助于显微镜所观察到的材料微材料的组织是指借助于显微镜所观察到的材料微观组成与形貌观组成与形貌-通常称为显微组织。通常称为显微组织。工程材料的性能主要是指材料的使用性能和工艺工程材料的性能主要是指材料的使用性能和工艺性能。性能。将未经成型的坯料加工成零件所要求的形状和性将未经成型的坯料加工成零件所要求的形状和性能所采取的手段。能所采取的手段。53认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除

44、。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目结构：结构：材料中各原子材料中各原子的具体组合状态。的具体组合状态。一般通过一般通过X-射线衍射线衍射或透射电镜射或透射电镜研究。研究。Al的高分辨透射电镜象的高分辨透射电镜象纯铁晶体的纯铁晶体的X-射线衍射谱射线衍射谱透射电镜衍射斑点透射电镜衍射斑点透射电镜衍射斑点透射电镜衍射斑点54认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目在在Au-Pa薄膜上用薄膜上用AFM探针的纳米探针的纳米雕刻（北大）雕刻（北大）55认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后

45、药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目组织：组织：用肉眼或借助于不同放大倍数的显微镜所观察到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。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习惯上把用肉眼或几十倍放大镜观察到的组织称低倍称低倍组织或宏观组织。组织或宏观组织。放大放大100 2000倍的组织称倍的组织称高倍组织或显微组织高倍组织或显微组织。在电子显微镜下放大几千在电子显微镜下放大几千 几十万倍的组织称几十万倍的组织称精细组织精细组织或电镜组织。或电镜组织。56认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对

46、扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目钢的宏观组织、显钢的宏观组织、显微组织和电镜组织微组织和电镜组织钢钢锭锭的的宏宏观观组组织织显显微微组组织织电电镜镜组组织织57认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 材料的性能材料的性能取决于取决于材料的内部结构与组织，材料材料的内部结构与组织，材料的加工工艺的加工工艺影响影响材料的结构和组织，从而也材料的结构和组织，从而也改变了改变了材材料的性能。料的性能。它们的关系如下：它们的关系如下： 假如在使用过程中，材料的结构、组织没有变化，假如在使用过程中，材料的结构、组织

47、没有变化，那么它将永远保持这些性能。反过来，如果在使用过程那么它将永远保持这些性能。反过来，如果在使用过程中，材料的结构、组织发生变化，那么可以肯定地说材中，材料的结构、组织发生变化，那么可以肯定地说材料的性能也会发生相应地变化。这就解释了为什么当橡料的性能也会发生相应地变化。这就解释了为什么当橡胶暴露在阳光和空气中时会逐渐地硬化；为什么普通钢胶暴露在阳光和空气中时会逐渐地硬化；为什么普通钢的钻头不能象高速钢钻头那样高速地切削；为什么磁性的钻头不能象高速钢钻头那样高速地切削；为什么磁性材料在射频场中会失去磁性。材料在射频场中会失去磁性。 58认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后

48、药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目另一方面，材料原始组织和性能另一方面，材料原始组织和性能决定了决定了采用何种采用何种加工工艺将材料加工成所需要的形状。高硬度材加工工艺将材料加工成所需要的形状。高硬度材料不适合用切削加工方法料不适合用切削加工方法, ,而象铅那样的软材料而象铅那样的软材料又会粘着切削工具。同样，高强度材料尤其是脆又会粘着切削工具。同样，高强度材料尤其是脆性材料不适于塑性加工。因此，对不同的材料应性材料不适于塑性加工。因此，对不同的材料应采用不同的加工工艺来达到成型、调整和改善性采用不同的加工工艺来达到成型、调整和改善性能的目的。能的目的。59认识

49、到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目材料的性能包括：材料的性能包括： 力学性能力学性能 物理性能物理性能 化学性能化学性能 工艺性能工艺性能 60认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目材料力学性能是指材料在受力时的行为。描述材料力学性能是指材料在受力时的行为。描述材料力学性能的主要指标有以下这些：材料力学性能的主要指标有以下这些：一、力学性能一、力学性能 弹性和刚度弹性和刚度 硬度硬度 强度强度 塑性塑性 韧性韧性 疲劳强度疲劳强度 61

50、认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目弹性和刚度弹性和刚度刚度：将材料刚度：将材料抵抗弹性变形抵抗弹性变形的能力称为刚度。的能力称为刚度。弹性模量：弹性下应力与应变的比值弹性模量：弹性下应力与应变的比值, ,表示材料抵抗表示材料抵抗弹性变形的能力。即：弹性变形的能力。即： E=/ E=/材料的材料的E E越大，刚度越大；越大，刚度越大； E E对组织不敏感；对组织不敏感；零件的刚度主要决定于零件的刚度主要决定于E E，也与形状、截面等有关。，也与形状、截面等有关。弹性弹性: :金属材料受外力作用时产生变形金属材料受

51、外力作用时产生变形, ,当外力当外力去掉后能恢复到原来形状及尺寸的性能。去掉后能恢复到原来形状及尺寸的性能。弹性变形弹性变形: : 随载荷撤除而消失的变形。随载荷撤除而消失的变形。62认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目拉伸曲线拉伸曲线拉伸曲线拉伸曲线弹性变形弹性变形外力去除后能完全消失的变形外力去除后能完全消失的变形塑性变形塑性变形外力去除后不能消失的变形外力去除后不能消失的变形变形过程：变形过程：oeoe为纯弹性变形阶段为纯弹性变形阶段 外力去除后试样完全外力去除后试样完全恢复原状恢复原状e e以上为弹塑性变

52、形阶段以上为弹塑性变形阶段eses为屈服阶段为屈服阶段 外力不增加，试样明外力不增加，试样明显伸长显伸长sbsb为大量塑性变形阶段为大量塑性变形阶段 外力增加不多，试样外力增加不多，试样明显伸长明显伸长bkbk为缩颈阶段为缩颈阶段 试样出现集中变形，试样出现集中变形，抵抗外力能力下降抵抗外力能力下降 ob ob为均匀变形为均匀变形F(N)F(N)FbFbFsFsFeFeo oL L % %63认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目应力应力- -应变曲线应变曲线（-曲线曲线）变换：变换：F/SF/S0 0 = = (

53、MPa) (MPa)S S0 0 为试样原始截面积为试样原始截面积(mm(mm2 2) ) L/ L L/ L0 0 = = （% %）L L0 0 为试样标距长度为试样标距长度转化：转化：纵坐标：以应力纵坐标：以应力表示，表示，横坐标：以应变横坐标：以应变表示，表示， 怎样比较不同材料抵抗外力能力的大小？怎样比较不同材料抵抗外力能力的大小？pesb64认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目退火低碳钢低、中回火钢淬火钢及铸铁中碳调质钢不同材料的拉伸曲线65认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除

54、。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目硬硬 度度布氏硬度布氏硬度HB HB 洛氏硬度洛氏硬度HR HR 维氏硬度维氏硬度HVHV锉刀法锉刀法硬度硬度( hardness ):( hardness ):是指是指材料抵抗其他硬物体压入材料抵抗其他硬物体压入其表面的能力其表面的能力常用测量硬度的方法常用测量硬度的方法66认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目布氏硬度布氏硬度 HB ( Brinell-hardness ) HB ( Brinell-hardness )布氏硬度计布氏硬度计 布布氏氏硬硬

55、度度压压痕痕67认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目布氏硬度布氏硬度 HB ( Brinell-hardness )适用范围适用范围:v 450HBS;淬硬钢球淬硬钢球v 650HBW;硬质合金钢球硬质合金钢球68认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目布氏硬度布氏硬度 HB ( Brinell-hardness ) HB ( Brinell-hardness )布氏硬度测量的优点：测量数值稳定，准确布氏硬度测量的优点：测量数值稳定，准

56、确 缺点：操作慢，不适用批量生产和缺点：操作慢，不适用批量生产和薄形件。薄形件。布氏硬度适用于：铸铁，有色金属布氏硬度适用于：铸铁，有色金属 退火、正火、调质处理钢退火、正火、调质处理钢 原材料，毛坯原材料，毛坯 当当HBS450 HBS450 时有效（时有效（HBW450-650)HBW450-650)69认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目洛氏硬度洛氏硬度 HR ( Rockwll hardness )h1-h0洛氏硬度测试示意图洛氏硬度测试示意图洛氏硬度计洛氏硬度计10HRCHBS70认识到了贫困户贫困的根

57、本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目符号符号HR前面的数字为硬度值，后面为使用的标尺。前面的数字为硬度值，后面为使用的标尺。lHRA用于测量高硬度材料用于测量高硬度材料, 如如硬质合金、表淬层和渗碳层硬质合金、表淬层和渗碳层。lHRB用于测量低硬度材料用于测量低硬度材料, 如如有色金属和退火有色金属和退火、正火钢等。正火钢等。lHRC用于测量中等硬度材料，用于测量中等硬度材料，如调质钢、淬火钢等。如调质钢、淬火钢等。钢球压头与钢球压头与金刚石压头金刚石压头洛氏硬度压痕洛氏硬度压痕71认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后

58、药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目洛氏硬度特点洛氏硬度特点洛氏硬度特点洛氏硬度特点洛氏硬度测量的优点：操作简便，压痕小洛氏硬度测量的优点：操作简便，压痕小 可用于成品和薄形件可用于成品和薄形件 缺点：测量数值分散缺点：测量数值分散HRCHRC洛氏硬度适用于：淬火钢，调质钢洛氏硬度适用于：淬火钢，调质钢 批生产零件批生产零件 当当HRC20-70HRC20-70时有效时有效72认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目维氏硬度维氏硬度 HV HV ( diamond penetrator

59、hardness ) ( diamond penetrator hardness )适用范围适用范围: : 测量薄板类测量薄板类 ; ; HVHBS ; HVHBS ;维氏硬度计维氏硬度计维氏硬度试验原理维氏硬度试验原理维氏硬度压痕维氏硬度压痕73认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目强度强度 材料抵抗永久变形和破坏的能力材料抵抗永久变形和破坏的能力比例极限比例极限：外力与变形成正比时的最大应力：外力与变形成正比时的最大应力 p p = F= Fp p/So /So （测力计弹簧、枪炮弹簧）（测力计弹簧、枪炮弹簧）

60、弹性极限弹性极限：保持纯弹性变形的最大应力：保持纯弹性变形的最大应力 e e = F= Fe e/So /So （比（比p p稍大，弹性零件，一般稍大，弹性零件，一般不提此要求）不提此要求）屈服强度屈服强度：产生屈服时的应力（屈服点）：产生屈服时的应力（屈服点） s s = F= Fs s/So /So 用于有明显屈服现象的材料用于有明显屈服现象的材料规定残余伸长应力：产生规定残余伸长应力：产生0.2%0.2%残余伸长率时的应力残余伸长率时的应力 r0.2,r0.2,过去叫过去叫条件屈服强度条件屈服强度： 0.20.2抗拉强度抗拉强度：断裂前最大载荷时的应力（强度极限）：断裂前最大载荷时的应力

61、（强度极限） b b = F= Fb b/S/S0 074认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目材料的材料的 b与与HB之间的经验之间的经验关系：关系： 对于低碳钢对于低碳钢: b(MPa)3.6HB 对于高碳钢：对于高碳钢： b(MPa)3.4HB 对于铸铁：对于铸铁： b(MPa)1HB或或 b(MPa) 0.6(HB-40)HB b(MPa)钢黄铜球墨铸铁75认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目塑性塑性 产生塑性变形而不断裂的能

62、力产生塑性变形而不断裂的能力断后伸长率（延伸率）断后伸长率（延伸率） = ( L = ( L1 1 - L - L0 0 )/ L )/ L0 0 100% 100%断面收缩率断面收缩率 = ( S = ( S0 0 - S - Sk k )/S )/S0 0 100% 100% 和和越大，材料的塑性越好越大，材料的塑性越好塑性对材料的意义：塑性对材料的意义：1.1. 提高安全性提高安全性2.2.2. 2. 便于压力加工成型便于压力加工成型 （钣金件加工成型）（钣金件加工成型）拉拉伸伸试试样样的的颈颈缩缩现现象象76认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫

63、工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目韧性韧性 材料抵抗冲击载荷的能力材料抵抗冲击载荷的能力冲击韧度冲击韧度 k k = A= Ak k/S/SN N （J/cm2） A Ak k 冲击吸收功冲击吸收功 （J） （摆锤冲断试样所失去的能量，即对试样断（摆锤冲断试样所失去的能量，即对试样断裂所作的功）裂所作的功） S SN N 试样缺口处截面试样缺口处截面冲击吸收功对材料的意义：冲击吸收功对材料的意义：1.1.A Ak k 对材料内部缺陷很敏对材料内部缺陷很敏感，可用来鉴定材料的感，可用来鉴定材料的冶金质量、热加工质量冶金质量、热加工质量2.2.A Ak k 随温度降低而下降，随温度降低而下降

64、，可用来评定材料的冷脆可用来评定材料的冷脆现象现象3.3. （寒冷地区的机械）（寒冷地区的机械）k k韧脆转变温度韧脆转变温度 77认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目冲击试验机冲击试验机冲击试样和冲击试验示意图冲击试样和冲击试验示意图78认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目Titanic 号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）的冲击试验结果的冲击试验结果Titanic近代船用钢板近代船用钢板79认

65、识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目疲劳强度疲劳强度交变应力交变应力：大小、方向随：大小、方向随时间周期性变化的应力时间周期性变化的应力疲劳现象：材料在交变载荷疲劳现象：材料在交变载荷长期作用下，无明显塑性变长期作用下，无明显塑性变形就断裂。形就断裂。tt疲劳强度（疲劳极限）疲劳强度（疲劳极限） 材料经无限多次应材料经无限多次应力循环而不断裂的最大应力循环而不断裂的最大应力。它表示材料抵抗疲劳力。它表示材料抵抗疲劳断裂的能力。断裂的能力。80认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对

66、扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目疲劳断口疲劳断口通过改善材料的形状结构，减少表面缺陷，提高表面通过改善材料的形状结构，减少表面缺陷，提高表面光洁度，进行表面强化等方法可提高材料疲劳抗力。光洁度，进行表面强化等方法可提高材料疲劳抗力。轴的疲劳断口轴的疲劳断口疲劳辉纹（扫描电镜照片）疲劳辉纹（扫描电镜照片）81认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目断裂韧性断裂韧性油轮断裂和北极星导油轮断裂和北极星导弹发动机壳体爆炸与弹发动机壳体爆炸与材料中存在缺陷有关材料中存在缺陷有关 1943年美国年美国T-2油轮发生断

67、裂油轮发生断裂北北极极星星导导弹弹裂纹扩展的基本形式裂纹扩展的基本形式82认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目l应力强度因子：描述裂纹尖端附近应力场强度的应力强度因子：描述裂纹尖端附近应力场强度的指标。指标。断裂韧性：材料抵抗内部断裂韧性：材料抵抗内部裂纹失稳扩展的能力。裂纹失稳扩展的能力。 C为断裂应力，为断裂应力，aC为临界为临界裂纹半长，单位为裂纹半长，单位为 83认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目材料物理性能是指材料本身的

68、性质以及电、磁、材料物理性能是指材料本身的性质以及电、磁、热、光等性能，主要有以下这些：热、光等性能，主要有以下这些：二、物理性能二、物理性能 密度密度 熔点熔点 热容热容 热膨胀性热膨胀性 导热性导热性 磁性磁性 导电性导电性 介电常数介电常数84认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目材料化学性能是指材料在环境作用下耐腐蚀和材料化学性能是指材料在环境作用下耐腐蚀和抗老化等性能，主要有以下这些：抗老化等性能，主要有以下这些：三、化学性能三、化学性能 耐腐蚀性耐腐蚀性 高温抗氧化性高温抗氧化性 抗老化性能抗老化性能

69、降解性降解性 85认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目材料工艺性能是指材料的可加工性，其好坏直接材料工艺性能是指材料的可加工性，其好坏直接影响到制造零件的工艺方法和质量以及制造成本。影响到制造零件的工艺方法和质量以及制造成本。材料工艺性能主要指：材料工艺性能主要指：四、工艺性能四、工艺性能 铸造性铸造性 可锻性可锻性 焊接性焊接性 切削加工性切削加工性 86认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目金属材料的一般加工过程如下：金属材料的一

70、般加工过程如下： 在铸造、锻压、焊接、机加工等加工前后过程在铸造、锻压、焊接、机加工等加工前后过程中，一般还要进行不同类型的热处理。因此一个由金中，一般还要进行不同类型的热处理。因此一个由金属材料制得的零件其加工过程十分复杂。工艺性能直属材料制得的零件其加工过程十分复杂。工艺性能直接影响零件加工后的质量，是选材和制订零件加工工接影响零件加工后的质量，是选材和制订零件加工工艺路线时应当考虑的因素之一。艺路线时应当考虑的因素之一。87认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目利用材料的加工工艺可以将未经成型的坯料加工成利用

71、材料的加工工艺可以将未经成型的坯料加工成零件所要求的形状和性能，常用的加工工艺有：零件所要求的形状和性能，常用的加工工艺有： 铸造：将液态材料（如金属、塑料等）注入模具中的成铸造：将液态材料（如金属、塑料等）注入模具中的成 型方法。铸造性能主要用材料的流动性来衡量。型方法。铸造性能主要用材料的流动性来衡量。 焊接和胶接：将分离的部件连接到一起的成型方法。通焊接和胶接：将分离的部件连接到一起的成型方法。通常用可焊性来衡量材料的焊接性能。常用可焊性来衡量材料的焊接性能。 热处理：通过对材料加热热处理：通过对材料加热( (加热温度通常在熔点以下加热温度通常在熔点以下) )、保温和冷却来调整其性能的工

72、艺方法。保温和冷却来调整其性能的工艺方法。 88认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目机械加工：采用切削加工（如车、铣、钳、刨、镗、磨机械加工：采用切削加工（如车、铣、钳、刨、镗、磨等）使固态材料成型。通常用材料的硬度来衡量其机械加等）使固态材料成型。通常用材料的硬度来衡量其机械加工性能。工性能。 粉末冶金：将材料粉末经压制、烧结成固体的成型粉末冶金：将材料粉末经压制、烧结成固体的成型方法。方法。 塑性加工：利用材料的延展性塑性加工：利用材料的延展性, , 在外力在外力( (如锻、拉、挤、如锻、拉、挤、轧、弯轧、弯

73、) )作用下将固态材料加工成型的方法。塑性加工性作用下将固态材料加工成型的方法。塑性加工性主要用材料的变形抗力、变形开裂倾向来衡量。主要用材料的变形抗力、变形开裂倾向来衡量。 89认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目90认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目91认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目92认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药

74、到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目93认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目94认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目95认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目1.4 材料成形技术概述及发展趋势材料成形技术概述及发展趋势 材料成形技术一般理解为铸造成形、锻压成形、焊接成形材料成形技术一般理解为铸造成形、锻压成形、焊接成形和非金属

75、材料成形。材料成形技术是一门研究如何用热加工或和非金属材料成形。材料成形技术是一门研究如何用热加工或常温成形的方法将材料加工成机器部件和结构，并研究如何保常温成形的方法将材料加工成机器部件和结构，并研究如何保证、评估、提高这些部件和结构的安全可靠度和寿命的技术科证、评估、提高这些部件和结构的安全可靠度和寿命的技术科学。它属于机械制造学科。材料成形过程与金属切削过程不同，学。它属于机械制造学科。材料成形过程与金属切削过程不同，在大部分成形过程中，材料不仅发生几何尺寸的变化，而且会在大部分成形过程中，材料不仅发生几何尺寸的变化，而且会发生成分、组织结构及性能的变化。因此材料成形学科的任务发生成分、

76、组织结构及性能的变化。因此材料成形学科的任务不仅是要研究如何使机器部件获得必要的几何尺寸，而更重要不仅是要研究如何使机器部件获得必要的几何尺寸，而更重要的是要研究如何通过过程控制获得一定的化学成分、组织结构的是要研究如何通过过程控制获得一定的化学成分、组织结构和性能，从而保证机器部件的安全可靠度和寿命。和性能，从而保证机器部件的安全可靠度和寿命。 一、材料成形技术概述一、材料成形技术概述96认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 我国已是制造大国，仅次于美、日、德，位居世界第四。我国已是制造大国，仅次于美、日、德，

77、位居世界第四。20世纪末和世纪末和21世纪初，我国的材料成形技术有了突飞猛进的发世纪初，我国的材料成形技术有了突飞猛进的发展，如三峡水利建设中，展，如三峡水利建设中，440t不锈钢转轮、不锈钢转轮、750t蜗壳和蜗壳和300t的的闸门闸门都是世界上最重的钢铁结构，最近完成的都是世界上最重的钢铁结构，最近完成的30万万t超级大型超级大型油轮（长油轮（长333m ，宽，宽58m）、）、1000t级的大型热壁加氢反应器级的大型热壁加氢反应器（壁厚（壁厚280mm）、空间环境模拟装置（直径）、空间环境模拟装置（直径18m、高、高22m的的大型不锈钢真空容器）等都是材料及材料成形工艺的重大成就。大型不锈

78、钢真空容器）等都是材料及材料成形工艺的重大成就。 材料成形加工是制造业的重要组成部分。据统计，全世界材料成形加工是制造业的重要组成部分。据统计，全世界75%的钢材经塑性加工，的钢材经塑性加工，45%的金属结构用焊接得以成形。我的金属结构用焊接得以成形。我国铸件产量超过美国，以年产量超过国铸件产量超过美国，以年产量超过1400万万t成为世界铸件生产成为世界铸件生产第一大国。汽车工业是材料成形技术应用最广的领域。以汽车生第一大国。汽车工业是材料成形技术应用最广的领域。以汽车生产为例，产为例，19531992年年40年间，我国共生产汽车年间，我国共生产汽车100万辆，万辆，而而2003年一年全国就生

79、产汽车年一年全国就生产汽车207万辆，预计到万辆，预计到2010年，年年，年生产率将达到生产率将达到1000万辆左右，成为世界汽车第二大市场。据统万辆左右，成为世界汽车第二大市场。据统计，计，2000年全球汽车总重量的年全球汽车总重量的65%，由钢材（约，由钢材（约45%）、铝）、铝合金（约合金（约13%）及铸铁（约）及铸铁（约7%）通过锻压、焊接和铸造成形，）通过锻压、焊接和铸造成形，并通过热处理及表面改性获得最终所需的实用性能。并通过热处理及表面改性获得最终所需的实用性能。97认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”

80、项目三峡大坝船闸三峡大坝船闸98认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 所有的零件加工工艺在成形学上按对材料的操作方式可所有的零件加工工艺在成形学上按对材料的操作方式可归结为三类，即受迫成形、去除成形和堆积成形。归结为三类，即受迫成形、去除成形和堆积成形。 受迫成形受迫成形 利用材料的流动性和塑性在特定外力或边界的约利用材料的流动性和塑性在特定外力或边界的约束下成形的方法。铸造、锻压以及注塑成形工艺都属于受迫束下成形的方法。铸造、锻压以及注塑成形工艺都属于受迫成形。成形。去除成形去除成形 运用材料的可分离性，把一部

81、分材料（裕量材料）运用材料的可分离性，把一部分材料（裕量材料）有序地从基体分离出去而成形的方法。传统的车、铣、刨、磨有序地从基体分离出去而成形的方法。传统的车、铣、刨、磨等机加工工艺和激光、电火花加工工艺均属于去除成形。等机加工工艺和激光、电火花加工工艺均属于去除成形。堆积成形堆积成形 利用材料的可连接性，将材料有序地合并堆积起利用材料的可连接性，将材料有序地合并堆积起来而成形的方法。快速成形是堆积成形的典型方法，其次，一来而成形的方法。快速成形是堆积成形的典型方法，其次，一些焊接和喷镀也可视为堆积成形。些焊接和喷镀也可视为堆积成形。99认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到

82、病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 二、材料成形技术的发展趋势二、材料成形技术的发展趋势 材料成形技术在材料成形技术在21世纪发展过程中，逐步形成世纪发展过程中，逐步形成“精密精密”、“优质优质”、“快速快速”、“复合复合”、“绿色绿色”和和“信息化信息化”的的特色。特色。 可见，现代科学的发展使材料成形技术的内容远远超出可见，现代科学的发展使材料成形技术的内容远远超出了传统的热加工范围，现代材料成形技术应定义为：一切用了传统的热加工范围，现代材料成形技术应定义为：一切用物理、化学、冶金原理制造机器部件和结构，或改进机器部物理、化学、冶金原理制造机器部件和结构，或改进机器部件化学成分、微观组织及性能，并尽可能采用复合制造、绿件化学成分、微观组织及性能，并尽可能采用复合制造、绿色制造、信息化制造获得优质毛坯或零件的现代制造方法。色制造、信息化制造获得优质毛坯或零件的现代制造方法。 100