机械工程常用材料及其工程性能2.pptx

第四章 机械工程常用材料及其工程性能主要涵盖了金属材料在机械工程中的应用和特性。机械工程材料主要包括金属和非金属两类，它们是制造物品、器件、构件和机器的基础。本章详细介绍了金属材料的机械性能，包括强度、刚度、塑性、硬度、疲劳强度、冲击韧性和线膨胀系数等关键指标。 机械性能是金属材料在外力作用下的行为表现。强度是材料抗塑性变形和防止断裂的能力，分为屈服强度和抗拉强度。屈服强度是指材料开始塑性变形时所需的最小应力，而抗拉强度是材料断裂前能承受的最大应力。弹性模量E则反映了材料的刚度，即材料抵抗弹性变形的能力，其数值越大，刚度越高。 塑性是材料在断裂前能承受塑性变形的性质，通常通过断后伸长率和断面收缩率来衡量。这两个参数分别表示试样拉断后的伸长比例和横截面缩小的比例，反映材料的延展性。 硬度是金属材料抵抗硬物压入表面的能力，常见的硬度测量方法有布氏硬度和洛氏硬度。布氏硬度是通过测量压痕表面积与压力的比值来确定，而洛氏硬度则基于压痕深度。硬度值越高，材料越硬。 疲劳强度是材料在重复载荷作用下抵抗疲劳破坏的能力，通常用疲劳极限σ-1表示。疲劳破坏通常发生在应力低于材料强度极限的情况下，且破坏前没有明显预兆，具有很高的危险性。 线膨胀系数α描述了材料随温度升高单位长度的伸长率，对于设计要考虑热膨胀的部件非常重要。不同的材料有不同的线膨胀系数，合理选择材料可以减少因温度变化引起的应力和尺寸变化。 冲击韧性αk表示材料抵抗冲击载荷而不破裂的能力，它直接影响材料在动态荷载下的安全性。高冲击韧性意味着材料对冲击载荷的吸收和分散能力强。 此外，金属材料的工艺性能也是评估其适用性的关键因素。铸造性涉及金属熔融后的流动性和凝固时的收缩性，决定了材料能否顺利铸造成形。锻造性则衡量金属在锻造过程中的可塑性，包括锻造的难易程度。焊接性、切削加工性等其他工艺性能则影响材料的加工和组装。 综合这些性能指标，工程师可以根据具体应用需求选择合适的机械工程材料，以确保制品的性能、耐用性和安全性。了解和掌握这些知识对于机械工程的设计、生产和维护至关重要。