關(guān)鍵工程材料的分類及性能

1、工程材料的分類及性能字體：小中大|打印 刊登于：-11-09 15:38 作者： xlktiancai 來源：中國機(jī)械資訊網(wǎng)材料日勺分類材料日勺種類繁多，用途廣泛。工程方面使用勺材料有機(jī)械工程材料、土建工 程材料、電工材料、電子材料等。在工程材料領(lǐng)域中，用于機(jī)械構(gòu)造和機(jī)械零件 并且重要規(guī)定機(jī)械性能勺工程材料，又可分為如下四大類：金屬材料具有許多優(yōu)良勺使用性能（如機(jī)械性能、物理性能、化學(xué)性能等）和加 工工藝性能（如鍛造性能、鍛造性能、焊接性能、熱解決性能、機(jī)械加工性能等）。 特別可貴勺是，金屬材料可通過不同成分派制，不同工藝措施來變化其內(nèi)部組織 構(gòu)造，從而改善性能。加之其礦藏豐富，因而在機(jī)械制造

2、業(yè)中，金屬材料仍然是 應(yīng)用最廣泛、用量最多勺材料。在機(jī)械設(shè)備中約占所用材料勺百分之九十以上， 其中又以鋼鐵材料占絕大多數(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)勺發(fā)展，非金屬材料也得到迅速勺發(fā)展。非金屬材料除在某些 機(jī)械性能上尚不如金屬外，它具有金屬所不具有勺許多性能和特點(diǎn)，如耐腐蝕、 絕緣、消聲、質(zhì)輕、加工成型容易、生產(chǎn)率高、成本低等。因此在工業(yè)中勺應(yīng)用 日益廣泛。作為高分子材料勺主體一一工程塑料（如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙 烯、聚酰胺、ABS塑料、環(huán)氧塑料等）已逐漸替代某些金屬零件，應(yīng)用于機(jī)械工 業(yè)領(lǐng)域中。古老勺陶瓷材料也突破了老式勺應(yīng)用范疇，成為高溫構(gòu)造材料和功能 材料勺重要構(gòu)成部分。金屬材料和非金屬材料在性能上

3、各有其優(yōu)缺陷。近年來，金屬基復(fù)合材料、樹脂基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料日勺浮現(xiàn)，為集中各類材料日勺優(yōu)秀性能于一體開 辟了新日勺途徑，在機(jī)械工程中日勺應(yīng)用將日益廣泛。機(jī)械工程材料f鑄鐵黑色金屬碳鋼(合金鋼 鋁臺金 銅臺金其它有色金屬 -塑料檬膠合成纖維隋統(tǒng)陶瓷特種陶瓷有色金.有機(jī)高分子材#無機(jī)非金屬材;金屬基復(fù)合材料 復(fù)合材料高分子基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料我也來說兩句查看所有答復(fù)最新答復(fù)xlktiancai (-11-09 15:39:31)材料勺性能一、力學(xué)性能 材料受力后就會產(chǎn)生變形，材料力學(xué)性能 是指材料在受力時勺行為。描述材料變形行為勺指標(biāo)是應(yīng)力。和應(yīng)變 八 。是單位面積上勺作用力，8是單

4、位長度勺變形。描述材料力學(xué)性能勺 重要指標(biāo)是強(qiáng)度、延性和韌性。其中，強(qiáng)度是使材料破壞勺應(yīng)力大小勺度 量；延性是材料在破壞前永久應(yīng)變勺數(shù)值；而韌性卻是材料在破壞時所吸 取勺能量勺數(shù)值。設(shè)計(jì)師們對這些力學(xué)性能制定了多種各樣勺規(guī)范。例 如，對一種鋼管，人們規(guī)定它有較高勺強(qiáng)度，但也但愿它有較高勺延性， 以增長韌性，由于在強(qiáng)度和延性兩者之間往往是矛盾日勺，工程師們要做出 最佳設(shè)計(jì)常常需要在兩者中權(quán)衡比較。同步，尚有多種各樣勺措施擬定材 料勺強(qiáng)度和延性。當(dāng)鋼棒彎曲時就算破壞，還是必須發(fā)生斷裂才算破壞？ 答案固然取決于工程設(shè)計(jì)勺需要。但是這種差別表白至少應(yīng)有兩種強(qiáng)度判 據(jù)：一種是開始屈服，另一種是材料所能承

5、受勺最大載荷，這闡明僅僅描 述材料強(qiáng)度勺指標(biāo)至少就有兩個以上。一般來說，描述材料力學(xué)性能勺指 標(biāo)有如下幾項(xiàng)：1.彈性和剛度 圖1-6是材料勺應(yīng)力一應(yīng)變圖（。一8 圖）。（a）無塑性變形勺脆性材料（例如鑄鐵）；（b）有明顯屈服 點(diǎn)勺延性材料（例如低碳鋼）；（c）沒有明顯屈服點(diǎn)勺延性材料（例如 純鋁）。在圖中勺。一8曲線上，OA段為彈性階段，在此階段，如卸去 載荷，試樣伸長量消失，試樣恢復(fù)原狀。材料勺這種不產(chǎn)生永久殘存變形 勺能力稱為彈性。A點(diǎn)相應(yīng)勺應(yīng)力值稱為彈性極限，記為oe。材料在彈 性范疇內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，其比值E=o/8（MN/m2）稱為彈性模量。 E標(biāo)志著材料抵御彈性變形勺能力，用以

6、表達(dá)材料勺剛度。E值重要取決 于多種材料勺本性，某些解決措施（如熱解決、冷熱加工、合金化等）對 它影響很小。零件提高剛度勺措施是增長橫截面積或變化截面形狀。金屬 勺E值隨溫度勺升高而逐漸減少。2.強(qiáng)度在外力作用下，材料抵御變形 和破壞勺能力稱為強(qiáng)度。根據(jù)外力勺作用方式，有多種強(qiáng)度指標(biāo)，如抗拉 強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等。當(dāng)材料承受拉力時，強(qiáng)度性能指標(biāo)重要是 屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。（1）屈服強(qiáng)度os在圖1-6 （b）上，當(dāng)曲線超過 A點(diǎn)后，若卸去外加載荷，則試樣會留下不能恢復(fù)勺殘存變形，這種不能 隨載荷清除而消失勺殘存變形稱為塑性變形。當(dāng)曲線達(dá)到A點(diǎn)時，曲線浮 現(xiàn)水平線段，表達(dá)外加載荷雖然沒有增長

7、，但試樣勺變形量仍自動增大， 這種現(xiàn)象稱為屈服。屈服時勺應(yīng)力值稱為屈服強(qiáng)度，記為。S。有勺塑性材料沒有明顯勺屈服現(xiàn)象發(fā)生，如圖1-6 （c）所示。對于這種狀況，用 試樣標(biāo)距長度產(chǎn)生0.2%塑性變形時日勺應(yīng)力值作為該材料日勺屈服強(qiáng)度，以 。0.2表達(dá)。機(jī)械零件在使用時，一般不容許發(fā)生塑性變形，因此屈服強(qiáng) 度是大多數(shù)機(jī)械零件設(shè)計(jì)時選材勺重要根據(jù)也是評估金屬材料承載能力 勺重要機(jī)械性能指標(biāo)。材料勺屈服強(qiáng)度越高，容許勺工作應(yīng)力越高，零件 所需勺截面尺寸和自身重量就可以較小。（2）抗拉強(qiáng)度。b材料發(fā)生屈 服后，其應(yīng)力與應(yīng)變勺變化如圖1 -1所示，到最高點(diǎn)應(yīng)力達(dá)最大值。b。 在這后來，試樣產(chǎn)生“縮頸”，迅

8、速伸長，應(yīng)力明顯下降，最后斷裂。最 大應(yīng)力值ob稱為抗拉強(qiáng)度或強(qiáng)度極限。它也是零件設(shè)計(jì)和評估材料時勺 重要強(qiáng)度指標(biāo)。b測量以便，如果單從保證零件不產(chǎn)生斷裂勺安全角度 考慮，可用作為設(shè)計(jì)根據(jù)，但所取勺安全系數(shù)應(yīng)當(dāng)大某些。屈服強(qiáng)度與抗 拉強(qiáng)度勺比值oS/ob稱為屈強(qiáng)比。屈強(qiáng)比小，工程構(gòu)件勺可靠性高，闡 明雖然外載或某些意外因素使金屬變形，也不至于立即斷裂。但屈強(qiáng)比過 小，則材料強(qiáng)度勺有效運(yùn)用率太低。3.塑性材料在外力作用下，產(chǎn)生永 久殘存變形而不被斷裂勺能力，稱為塑性。塑性指標(biāo)也重要是通過拉伸實(shí) 驗(yàn)測得勺（圖1-6）。工程上常用延伸率和斷面收縮率作為材料勺塑性指 標(biāo)。（1）延伸率5試樣在拉斷后勺相

9、對伸長量稱為延伸率，用符號5 表達(dá)，即式中：L0試樣原始標(biāo)距長度；L1試樣拉斷后勺標(biāo)距長度。（2） 斷面收縮率巾試樣被拉斷后橫截面積勺相對收縮量稱為斷面收縮率，用 符號W表達(dá)，即式中：F0試樣原始勺橫截面積；F1試樣拉斷處勺橫截 面積。延伸率和斷面收縮率勺值越大，表達(dá)材料勺塑性越好。塑性對材料 進(jìn)行冷塑性變形有重要意義。此外，工件勺偶爾過載，可因塑性變形而避 免忽然斷裂；工件勺應(yīng)力集中處，也可因塑性變形使應(yīng)力松弛，從而使工 件不至于過早斷裂。這就是大多數(shù)機(jī)械零件除規(guī)定一定強(qiáng)度指標(biāo)外，還規(guī) 定一定塑性指標(biāo)勺道理。材料勺5和巾值越大，塑性越好。兩者相比， 用W表達(dá)塑性更接近材料勺真實(shí)應(yīng)變。第三節(jié)材

10、料勺性能一、力學(xué)性能材料受力后就會產(chǎn)生變形，材料力學(xué)性能是指材料在受力時日勺行為。描述材料變形行為勺指標(biāo)是應(yīng)力。和應(yīng)變八。是單位面積上勺作 用力，8是單位長度勺變形。描述材料力學(xué)性能勺重要指標(biāo)是強(qiáng)度、延 性和韌性。其中，強(qiáng)度是使材料破壞勺應(yīng)力大小勺度量；延性是材料在破 壞前永久應(yīng)變勺數(shù)值;而韌性卻是材料在破壞時所吸取勺能量勺數(shù)值。重 慶大學(xué)精品課程一工程材料圖1-5材料力學(xué)性能勺指標(biāo)圖設(shè)計(jì)師們對這些力學(xué)性能制定了多種各樣勺規(guī)范。例如，對一種鋼管，人們規(guī)定 它有較高勺強(qiáng)度，但也但愿它有較高勺延性，以增長韌性，由于在強(qiáng)度和 延性兩者之間往往是矛盾勺，工程師們要做出最佳設(shè)計(jì)常常需要在兩者中 權(quán)衡比較

11、。同步，尚有多種各樣勺措施擬定材料勺強(qiáng)度和延性。當(dāng)鋼棒彎 曲時就算破壞，還是必須發(fā)生斷裂才算破壞？答案固然取決于工程設(shè)計(jì)勺 需要。但是這種差別表白至少應(yīng)有兩種強(qiáng)度判據(jù)：一種是開始屈服，另一 種是材料所能承受勺最大載荷，這闡明僅僅描述材料強(qiáng)度勺指標(biāo)至少就有 兩個以上。一般來說，描述材料力學(xué)性能勺指標(biāo)有如下幾項(xiàng)：1.彈性 和剛度 重慶大學(xué)精品課程一工程材料 圖1-6應(yīng)力-應(yīng)變圖圖1-6是材料勺應(yīng)力一應(yīng)變圖（。一8圖）。（a）無塑性變形勺脆性材料（例 如鑄鐵）；（b）有明顯屈服點(diǎn)勺延性材料（例如低碳鋼）；（c）沒有 明顯屈服點(diǎn)勺延性材料（例如純鋁）。在圖中勺。一8曲線上，OA段為 彈性階段，在此階段，如卸去載荷，試樣伸長量消失，試樣恢復(fù)原狀。材 料勺這種不產(chǎn)生永久殘存變形勺能力稱為彈性。A點(diǎn)相應(yīng)勺