学习要求熟悉常用术语和基本概念牢固建立材料的性能决定于材料的组织、结构这一概念掌握金属材料主要热加工工艺原理,并能制定常规热处理工艺。平时30％＋实验10％＋＋期末60％考核第28页，共71页，星期日，2025年，2月5日参考资料：潘金生，仝健民，田民波.材料科学基础，清华大学出版社，1998刘国勋，金属学原理，冶金工业出版社，1980储凯，许斌，李先民等，机械工程材料，重庆大学出版社，1998王晓敏，工程材料学，哈尔滨工业大学，2002第29页，共71页，星期日，2025年，2月5日第一章机械工程对材料性能的要求第30页，共71页，星期日，2025年，2月5日1.1工程构件与机器零件所受各种负荷概述零件或构件在工作中所受三种负荷：力学负荷---引起变形、断裂热负荷---造成尺寸或体积改变，并产生热应力环境介质---对零件表面造成化学腐蚀、电化腐蚀、摩擦磨损等第31页，共71页，星期日，2025年，2月5日1.1.1力学负荷载荷动载荷冲击载荷交变载荷静载荷剪切扭转拉伸/压缩弯曲(a)拉伸???（b)压缩??????（c)弯曲?????????（d)剪切????（e)扭转????????????????????????????????????静载荷的形式?第32页，共71页，星期日，2025年，2月5日1.1.2热负荷高温下,温度↑强度↓高温下,加载时间↑材料的强度↓金属材料在长时间恒温、恒应力作用下，即使应力低于屈服点也会缓慢产生塑性变形，这种现象称为蠕变引起热应力交变的热应力引起材料的热疲劳第33页，共71页，星期日，2025年，2月5日1.1.3环境介质的作用腐蚀作用化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀摩擦磨损作用粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损、麻点磨损(即接触疲劳)老化作用第34页，共71页，星期日，2025年，2月5日1.2工程设计与加工工艺所需要的材料性能机器的整机性能除与机器构造、加工、制造等因素有关外，主要取决于零部件的结构与性能，尤其是关键件的性能。在合理而优质的设计与制造的基础上，机器的性能主要由零部件的强度及其他相关性能来决定。机器零件的强度一般表现为短时承载能力和长期使用寿命，主要由三个主要因素决定，即结构因素、加工工艺因素、材料因素。在结构因素和加工工艺因素正确合理的条件下，大多数零件的体积、重量、性能和寿命主要由材料因素(即主要由材料的强度及其他力学性能)所决定。在设计机械产品时，主要根据零件失效的方式正确选择材料。1.2.1整机性能、零部件性能与材料性能第35页，共71页，星期日，2025年，2月5日失效分类?变形失效：如果材料的变形量和变形特性超过原来规定的程度，而致影响构件的规定功能?断裂失效：断裂是金属材料在应力的作用下分为互不相连的两个部分或两个以上部分?表面损伤：主要指腐蚀失效及磨损失效丧失其规定功能的现象称为失效第36页，共71页，星期日，2025年，2月5日失效列管照片图第37页，共71页，星期日，2025年，2月5日厚壁容器韧性断裂外观第38页，共71页，星期日，2025年，2月5日厚壁容器脆性断裂外观第39页，共71页，星期日，2025年，2月5日1.2.2工程材料的力学性能材料的力学性能(机械性能)是指材料在不同的环境因素(温度、介质)下，承受外加载荷作用时所表现的行为，通常表现为材料的变形和断裂。室温下常用的力学性能：强度、塑性、刚性、弹性、硬度、冲击韧性、断裂韧性、疲劳极限等第40页，共71页，星期日，2025年，2月5日1)拉伸试验与拉伸曲线第41页，共71页，星期日，2025年，2月5日?弹性段?屈服段?强化段三个阶段第42页，共71页，星期日，2025年，2月5日断裂阶段?σp、σe、Ｅ ?σs、σ0.2 ?σb ?δ、ψ 拉伸曲线相关指标第43页，共71页，星期日，2025年，2月5日a弹性模量---材料刚度b弹性极限（σe）表示材料保持弹性变形,不产生永久变形的最大应力,是弹性零件的设计依据。2)弹性和刚度第44页，共71页，星期日，2025年，2月5日弹性阶段?第45页，共71页，星期日，2025年，2月5日3)强度、塑性和粘弹性a屈服强度（σs）---金属开始发生明显塑性变形的抗力,铸铁等材料