内
题：第1章 材料的性能
主
学习时间：2014年4月7日--4月13日
大连理工大学网络教育学院
《机械工程材料》辅导资料二
容：
这周我们将开始对本课程课件第1章的学习，即材料的性能。具体的学习内容如下：
一、学习要求
1.掌握材料的力学性能、强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳、断裂韧性、热疲劳的概念。
2.掌握材料的应力-应变曲线。
3.掌握材料的物理性能：密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性、磁性的概念；化学性能：耐腐蚀性、抗氧化性的概念。
4.理解布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度的公式、测量方式及适用范围。二、主要内容
一、材料的应力-应变曲线（一）基本概念
选用材料时首先要考虑材料的有关性能，使之与构件的使用要求相匹配。材料性能分为：使用性能和工艺性能两大类。
1. 使用性能：材料在使用过程中所表现出来的性能。包括力学性能、物理性能、化学性能等。
2. 工艺性能：材料在加工过程中所需要的性能。包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能以及切削性能等。
3. 材料的力学性能：材料在外力作用下，所表现出来的力学行为。
4. 变形：材料在外力作用下，将发生形状尺寸上的变化，即产生变形。变形分为两大类，即弹性变形和塑性变形。
5. 弹性变形：材料在外力下产生变形，当外力去除以后仍能恢复原来形状的变形。
6. 塑性变形：材料在外力下产生的永久变形，而材料本身并不发生破坏的变形。
（二）各类曲线
1. 拉伸曲线：材料在外力作用下，力与伸长量之间的关系。
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2. 工程应力－应变曲线
图1 低碳钢的力-伸长曲线
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图2 低碳钢的应力-应变曲线
二、强度与塑性（一）强度
强度是指材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。1. 屈服强度
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??l?l0F?F?100%??0?100%l0F0，
图3 条件屈服强度的确定
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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?。
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。
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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
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。
6. 磁性：材料在磁场中的表现出来的特性。
图5 冲击试验机
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（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
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