山西大同大学机电工程学院17届本科生
工程材料复习总结
第一部分
项目一：工程材料
1．金属材料一般是指具有金属特性的物质。
2．金属材料通常分为钢铁材料、非铁金属材料、粉末冶金材料。
3．钢铁材料是指以铁、碳为主要元素组成的铁碳合金，分为工业用钢、工程铸铁。 4．非合金钢（碳素钢），通常分为碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、铸钢。 5．工业用钢是指碳的质量分数在2.11%以下并含有其他元素的铁碳合金；工程铸铁是指碳的质量分数在2.11%以上并含有其他元素的铁碳合金。 6．钢材生产过程：轧制?锻造?拉拔?挤压 7．钢材分类：板材、型材和管材。
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项目二：工程材料性能
1．力学性能：材料在力的作用下表现出来的特性。
2．力学指标：强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度。实验：拉伸试验、硬度试验、冲击试验、疲劳试验。
3．变形：材料受到外力作用时，机器零件和部件在宏观上将表现出形状和尺寸的变化。 4.
外力不大时，去除外力，变形随之消失?弹性变形变形?产生不能自行恢复卸除外力之后被保留下来的变形?塑性变形外力继续加大，材料将5. 荷载（负荷、负载）：材料所受的力。
大小不变或变动很慢的载荷?静载荷?分类?冲击载荷突然增加的载荷
?变动载荷大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化?6．强度：材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。
7．变形的五种基本形式：拉伸与压缩、剪切与挤压、扭转、弯曲。 8．力—伸长曲线
?1?Oe弹性变形阶段：发生弹性变形
?2?eeL微量塑性变形阶段：弹性变形（大部分）?塑性变形（小部分）
?3?eLeL'屈服阶段：屈服现象（水平线段或锯齿形线段）
?4?eL'M均匀变形阶段：材料发生大量塑性变形 ?5?mz缩颈阶段：缩颈现象，在z点发生断裂
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图2-1 力—伸长曲线
9．强度指标
强度指标是判定材料强度大小的量化数据，通常用应力表示。应力是指试验过程中的力除以试样原始横截面积的商，即试样单位横截面积上所受到的力，用符号R表示，单位为MPa（兆帕）。根据拉伸试验所得到的载荷及相应的变形关系，可分别求出被测材料的以下强度指标。
?1?屈服强度
当金属材料呈现屈服现象时，在试验期间达到塑性变形发生而力不增加的应力点，分上屈服强度ReH和下屈服强度ReL，一般用下屈服强度作为衡量指标。
ReL?FeL?FS????? S??So?So?式中：FeL试样屈服时所承受的力，N
So试样原始横截面积，mm2
?2?规定非比例延伸强度
实际中，只有少数材料在拉伸时出现屈服现象，而大多数材料（高碳钢、铸铁等）在拉伸试验中没有明显的屈服现象，所以很难测出屈服强度数值。为获得这重要性能
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指标，国家标准规定了规定非比例延伸强度指数Rp，使用Rp时，应附以脚注说明所规定的百分率。例如Rp0.2，就表示规定非比例延伸率为0.2%时的应力。
屈服强度和规定非比例延伸强度都是材料抵抗微量塑性变形的抗力。当材料的实际工作应力大于其屈服强度时，就有可能产生过量塑性变形而失效；如果能保证零件工作时的应力低于材料的屈服强度，就不会发生此类情况。材料的屈服强度、规定非比例延伸强度越高，表示材料抵抗微量塑性变形的抗力越大，允许的工作应力也就越高。
?3?抗拉强度（强度极限）
抗拉强度是对应最大力Fm的应力，用符号Rm??b?表示，即
Rm?FmSo?Fb?????bS??
o??式中：Fm?Fb?—试样在屈服阶段之后所能抵抗的最大力，对于无明显屈服（连续屈服）的金属材料，为试验期间的最大力，N
So—试样原始横截面积，mm2
抗拉强度的物理意义在于它反映了材料最大均与变形的抗力，表明了材料在拉伸条件下单位截面积上所能承受的最大应力。显然，机器零件工作时，所承受的拉应力不允许超过Rm??b?，否则就会产生断裂，甚至造成事故。所以它是机械设计计算和选材的重要指标。特别是对于脆性材料来说，拉伸过程中几乎不发生塑性变形，即突然断裂，Rp0.2??p0.2?也常常难以测出，所以脆性材料没有屈服强度指标，只有抗拉强度指标用于零件的设计计算。
在工程上，把?eL??S?Rm??b?的值称为屈服比，其值越高，材料强度的有效利用率越高，但会使零件的安全可靠性降低。不过在使用性能要求允许的情况下，还是屈服比大一些好，一般在0.75左右。
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10．塑性:材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力。 11．塑性指标
?1?断后伸长率：A???
A?Lu?L0?100% L0式中：Lo—试样原标距长度，mm
Lu?l1?—试样拉断后对接的标距长度，mm
长径比L0d0?11.3为长式样，A11.3表示；长径比L0d0?5为短式样，用A表示。 式中： d0—圆形试样平行长度部分的原始直径，mm；
一般的，把A????5%的材料称为塑性材料，如低碳钢，把A????5%的材料称为脆性材料，如铸铁。
?2?断面收缩率：Z???
Z?S0?Su?100% S0式中：So—试样原始横截面积，mm2
Su?S1?—试样拉断后缩颈处最小横截面积，mm2
塑性直接影响到材料的使用及使用，塑性好的材料，不仅能顺利地进行轧制、锻压等成形工艺，而且在使用中万一超载，由于变形，能避免突然断裂。所以，大多数机械零件除要求具有较高的强度外，还必须具有一定的塑性。一般情况下，伸长率达
5%或断面收缩率达10%的材料，即可满足大多数零件的使用要求。但也不是塑性越大越好。钢铁材料塑性过大，其强度就会降低，使零件的使用寿命缩短。 12．硬度：材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。
13．硬度试验:布氏硬度（原材料检验）、洛氏硬度（热处理产品检验）维氏硬度（薄
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工程材料知识点总结 - 图文
