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工程材料
ENGINEERING MATERIALS
湘潭大学机械工程学院
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绪论
材料、能源、信息是人类现代文明的三大支柱,而材
料又是能源与信息发展的物质基础,在国民经济中
占有重要地位,材料是人类用来制造各种东西的物
质。因此,材料科学是科技发展的重要学科,是衡
量一个国家现代化程度的重要标志。
本章主要内容:
工程材料的定义、分类和常用的性能指标;
学习本门课程的目的。
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一、工程材料的定义和分类
1 、定义
工程材料主要指用于机械工程、电器工程、建筑工程、化工工程、航空航天工程等领域的材料。
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2、分类(按化学成分分类)
铸铁
黑色金属碳钢
金属材料合金钢
有色金属
塑料
高分子材料合成橡胶
合成纤维
硅酸盐材料玻璃、水泥、陶瓷、耐火材料
(传统陶瓷)
陶瓷材料新型陶瓷除SiO2之外的其他氧化物、碳化
物,氮化物
(特种陶瓷)
纤维增强复合材料
复合材料粒子增强复合材料
层叠复合材料
工程材料
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3、不同材料的常用领域
金属材料: 综合性能好,用量最大、应用范围最广。
高分子材料:质轻、耐腐蚀,常用于化工、
机械、航空航天、卫星等领域。
陶瓷材料: 高电强、高硬度、耐腐蚀、绝缘,
用于电器、化工、航空航天等领域。
复合材料: 轻、高的比强度、比刚度,用于航
空航天、建筑、机械、交通等领域。
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二、工程材料的常用性能
包括两方面
材料使用性能
材料工艺性能
力学性能(强度、塑性、韧性等)
物理性能(光、热、电、磁等)
化学性能(氧化、腐蚀等)
加工性能(切削、锻造等)
铸造性能(适合铸造与否)
焊接性能(容易焊接与否)
热处理性能(可热处理强化)
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二、工程材料的性能
金属材料的使用性能

金属材料的力学性能是指金属在不同环境因素(温度、介质)下,承受外加载荷时所表现的行为。而这种行为往往表现为金属的变形和断裂。
(1)强度(Intensity)
强度是指材料在外力作用下抵抗永久变形和破坏的能力。其可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。
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弹性极限σe——材料产生完全弹性变形时所承受的最大应力值。即

屈服强度σs、 ——%时的应力,即材料开始产生塑性变形时的最底应力值。
抗拉强度σb ——材料在断裂前所能承受的最大应力值
疲劳强度σ-1 ——零件在交变应力作用下长时间工作,在低于材料的屈服强度的情况下提前发生断裂
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(2)塑性(Plasticity)
塑性是指材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。但塑性指标一般不直接用于工程设计计算。
1)伸长率,以δ表示。
式中,l0为标距原长,l1为断裂后标距长度。
2)断面收缩率,以ψ表示。

式中,A0为试样原始横截面积,A1为断口处的横截面积。
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(3)硬度(Rigidity)
硬度是指材料对局部塑性变形、压痕或划痕的抗力,是衡量金属软硬程度的指标。
1)布氏硬度试验方法如图。
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