新型工程材料.doc

把4、?工程材料主要研究材料的化学成分、组织结构、加工工艺与性能之间的关系及其变化规律。作为工程技术人员,只有了解并掌握这些关系及变化规律,才能做到合理选用材料、正确确定加工方法、妥善安排加工工艺路线,进而生产出成本低、使用性能好、寿命长的零件或产品。。工程材料的种类繁多,有各种各样的分类方法,最常用的是按材料的组成与结合键特点进行分类,可分为金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料4大类,如表1所示。表1材料的组成、结合键及性能特点材料类别材料组成结合键主要性能金属材料以金属为主以金属键为主导电、导热、延展性好,具有金属光泽陶瓷材料以金属和非金属的化合物为主以共价键+离子键为主熔点、硬度、化学稳定性高、脆性大高分子材料以碳氢化合物为主以共价键+分子键为主耐蚀、绝缘、减振性能好,密度小复合材料两种或两种以上上述材料的组合混合键比强度、比模量高,抗疲劳、减振性能好,。材料的性能分为使用性能和工艺性能两大类。材料的使用性能主要包括力学性能(机械性能)、物理性能和化学性能;材料的工艺性能主要包括铸造性能、锻造性能、切削加工性能、热处理性能、焊接性能等。材料的性能指标是设计、制造零件和工具的重要依据。对于一般的机械工程材料应重点了解其力学性能,其次是工艺性能。常用的力学性能指标及说明见表2。工程材料中最常用的力学性能是强度、硬度、塑性和韧性。强度和硬度是金属材料抵抗塑性变形能力的标志。对于具有一定塑韧性的材料,硬度高,其强度也高,一些金属材料(不是所有金属材料)的硬度和强度大致成正比,如钢、铸铁和黄铜。塑性是材料受力断裂前承受永久变形的能力,伸长率低于5%的材料为脆性材料。一般说,塑性高,韧性也高。但韧性与塑性是不同的概念,韧性是材料受力断裂前吸收能量能力的度量。在动载荷且存在缺口的情况下,用冲击试验来评价韧性,对于存在微裂纹和缺陷的材料则用断裂韧性评价。在静载荷条件下,韧性可通过应力-应变曲线下所包围的面积来确定。表2常用的力学性能指标及说明力学性能性能指标说明符号名称刚度E弹性模量在弹性变形范围内,应力与应变的比值强度se弹性极限材料承受最大的弹性变形时的应力sb抗拉强度(强度极限)材料在拉断前所承受的最大应力ss屈服强度(屈服极限)(条件屈服极限)%残余塑性变形量所对应的应力s-1疲劳强度(疲劳极限)材料经无数次(规定钢为107次,有色金属为108次)应力循环后仍不发生断裂时的最大应力塑性dd5伸长率试样拉断后,标距部分的残余伸长与原始标距之比的百分率当试样标距长度与直径之比为10时,用d表示;为5时,用d5表示y断面收缩率试样拉断后,横截面积的最大减缩量与原始横截面积之比的百分率硬度HBSHBW布氏硬度钢球(或硬质合金球)压入材料表面,所施加的载荷与压痕表面积的比值。压头为淬火钢球时用HBS表示;压头为硬质合金时用HBW表示HRC洛氏硬度金刚石圆锥体或钢球压头压入材料表面,用残余压痕深度的增量表示,分为9个标尺,常用的标尺为A、B、C,放在符号HR之后HV维氏硬度正四棱锥体金刚石压头压入试样表面,所施加的载荷与压痕表面积的比值。根据载荷不同,分维氏硬度、小负荷维