机械工程材料 - 图文(2)

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图3 条件屈服强度的确定

2. 抗拉强度

抗拉强度是指材料拉伸过程中，在拉断以前能承受的最大外力所对应的应力值。反映材料抵抗断裂的能力。

图4 低碳钢的力-伸长曲线

（二）塑性

塑性是指材料在外力作用下产生永久变形而不破坏的性质。指标为延伸率?和断面收缩率

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（三）任性

韧性是指材料从变形到断裂整个过程所吸收的能量，即拉伸曲线与横坐标所包围的面积。 三、硬度

硬度是指材料抵抗局部塑性变形的能力。

硬度测试有很多种方法，如压入法、回弹法、划痕法等，工业上主要用的是压入法。压入法是将比工件更硬的物质压入工件表面，利用所得到的压痕测量工件的硬度的方法。常用的压痕法有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。 四、冲击韧性

图5 冲击试验机

五、疲劳

疲劳是指构件在低于屈服强度的条件下，在交变载荷作用下发生破坏的现象。这种断裂被称为“疲劳断裂”。引起疲劳断裂的最低应力值，即疲劳强度。 六、断裂韧性

低应力脆断是指工程上金属材料经常会出现材料在名义应力远低于屈服强度的情况下产生脆断的现象。 七、热疲劳

由于热循环致使温度反复变化，引起的热应力、热应变，使材料受到疲劳损伤而破坏的现象。

八、材料的物理和化学性能

物理、化学性能虽然不是结构设计的主要参数，但在某些特定的情况下却是必须加以考虑的因素。

1. 物理性能即材料本身所具有的特性。

2. 化学性能即材料在某些介质中所表现出的抵抗化学侵蚀的能力 。 （一）材料的物理性能

1. 密度：单位体积材料的质量。 2. 熔点：材料的熔化温度。

3. 热膨胀性：材料随温度的增加，体积增大的性质。 4. 导热性：材料单位截面积传导热量的能力。 5. 导电性：材料对电流的传导特性。

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6. 磁性：材料在磁场中的表现出来的特性。 （二）材料的化学性能

1. 耐腐蚀性：材料抵抗各种介质腐蚀破坏的能力。 2. 抗氧化性：材料在含氧环境中抵抗氧化的能力。 九、材料的工艺性能

工艺性能：材料在某种加工条件下，所表现出来的加工难易程度。包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能以及机械加工性能等。

1. 铸造性能

? 铸造：将液体金属浇注到具有与零件形状相适应的铸型空腔中，冷却凝固以后获得毛

坯、铸件或原材料的工艺方法。

? 铸造性能：液体金属浇注到铸型空腔中，待冷却凝固以后获得结构完整、轮廓清晰的

铸件的能力。

? 铸造性能包括充型能力、收缩等。 2. 锻造性能

? 锻造：金属材料在外力作用下，产生变形，从而获得具有一定形状、尺寸和力学性能

的毛坯、锻件或原材料的工艺方法。

? 锻造性能：金属材料在外力作用下，获得优质锻件的能力。 ? 锻造性能取决于金属材料的塑性和变形抗力。 ? 材料的塑性好、变形抗力小，则锻造性能好。 3. 焊接性能

? 焊接：通过加热或加压力（或同时加热并加压力），借助于原子或分子之间的结合作

用，使分离的金属结合起来的工艺方法。

? 可焊性：金属材料在一定的焊接方法、焊接材料、焊接规范以及结构形式的条件下，

形成优质连接的难易程度。

? 材料的含碳量越低，则可焊性越好。 4. 切削加工性

? 切削加工：借助于机械，将材料加工成零件的过程。

? 切削加工性：材料被切削加工成形并得到精确的形状、尺寸以及高的表面光洁度的能

力。

5. 热处理性能

? 热处理：通过加热、保温、冷却等手段，通常在不改变外形的条件下，改变其内部组

织，以获得所需性能的工艺方法。

? 热处理性能：通过热处理改变材料的性能的难易程度。 ? 热处理性能包括淬硬性、淬透性、扩散能力等。 三、重要考点 多选题

1．下列各项中属于材料的工艺性能的是（）。 A．铸造 B．锻压 C．焊接 D．热处理 答案：ABCD

2．材料的力学性能包括下列的（）。 A．强度 B．塑性

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C．硬度

D．疲劳强度 答案：ABCD

3．大多数材料的（）几乎相等，一般不做区分。 A．弹性极限 B．比例极限 C．屈服极限 D．抗拉强度 答案：AB

《机械工程材料》辅导资料三

主 题：第2章 材料的结构

学习时间：2013年10月14日－10月20日

内 容：

这周我们将开始对本课程课件第2章的学习，即材料的结构。具体学习内容如下： 一、学习要求

1.掌握各类结合键的概念：离子键、共价键、金属键、分子键。

2.掌握晶体结构的基本概念：包括晶格、晶胞、立方晶系的晶面和晶向表示方法。 3.掌握高分子化合物的组成及大分子链的结构。 4.掌握扩散的宏观规律的基本内容。

5.理解各类材料的结构：金属的晶态结构与非晶态结构，陶瓷的晶相、玻璃相及气相。 6.理解影响扩散的因素。 二、主要内容

一、原子的结合方式

工程材料是由各种元素通过原子、离子或分子结合而成的。它们之间的结合力称为“结合键”。

根据结合力的强弱，结合键分为强键和弱键两类：强键（离子键、共价键、金属键）；弱键（分子键）； （一）离子键

正负离子通过静电吸引相互接近，当离子间的引力与斥力相等时，两者之间达到平衡，而行成“离子键”。

通过离子键结合的材料强度、硬度高，脆性大，是绝缘材料。多为无色透明的物体。

图1 NaCl离子键的形成过程

（二）共价键

通过共用电子对而达到稳定结构结合的键接方式称为“共价键”。

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通过共价键结合的材料，同样具有强度高、熔点高、脆性大的特点。导电性依共价键的强弱而不同。

图2 共价键示意图

（三）金属键

通过金属离子和自由电子结合而形成的键接方式称为“金属键”。

由金属原子上脱离下来的最外层电子，称为“自由电子” 。它们在金属中聚集成为“电子云”，并可以自由移动。

失去价电子的原子成为“正离子”，通过电子云将它们连接在一起。

由于电子云在金属中可以自由移动，所以金属具有良好的导电性和导热性，同时，在光照的条件下使其激发，继而产生金属光泽。

当金属原子之间产生位移时，由于自由电子的存在，使原子之间不致产生破坏，因而，金属具有良好的塑性。

图3 金属键示意图

（四）分子键

分子键又被称作“范德华键”。它是由于分子中的共价电子对非对称分布而引起的电位不均允分布，使分子在某方向上显正电性，而另一方向显负电性，继而形成偶极矩，使两个分子键接在一起。

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