文档介绍：机械工程材料
强度：金属抵抗永久变形和断裂的能力。
比例极限：是应力-应变曲线上符合线性关系的最高应力值，用σp表示，单位为MPa。
弹性极限：是材料产生完全弹性变形时所能承受的最大应力值，用σe表示，单位为MPa。
屈服强度：是料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。冲击韧度值就是试样缺口处单位横截面积上的冲击吸收功，即将冲击吸收功AK除以试样断口处的横截面积。
冲击韧度用符号aK表示，单位为J/cm2。
韧脆转变温度：在某一温度范围内冲击韧度值发生急剧下降的现象称为韧脆转变（或冷脆），发生韧脆转变的温度范围称为韧脆转变温度。
韧脆转变温度曲线示意图
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材料的多冲抗力
多次冲击弯曲试验是将材料制成专用试样，放在多冲击试验机上，试样受到试验机锤头较小能量（＜1500J）多次冲击，测定在一定冲击能量下材料断裂前的冲击次数（N），经受的冲击次数N代表金属的抗冲击能力。
金属材料受大能量的冲击载荷作用时，其冲击抗力主要取决于冲击韧度的大小，而在小能量多次冲击条件下，其多冲抗力主要取决于材料的强度和塑性。
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材料的疲劳强度
交变载荷：载荷大小和方向随时间发生周期变化的载荷。
疲劳断裂：零件在交变载荷下经过长时间工作而发生断裂的现象成为疲劳断裂。
疲劳断裂过程：裂纹萌生、疲劳裂纹扩展、断裂。
一个疲劳源
两个疲劳源
断口示意图
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疲劳极限σ-1：材料可经受无数次应力循环而不失效的应力值。单位为MPa。通常规定钢铁材料的循环基数N=107；非铁金属的循环基数N=108；腐蚀介质作用下的循环基数N=106。
疲劳曲线示意图
提高疲劳抗力的方法：设计上减小应力集中；强化表面。
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材料的断裂韧度
断裂韧度KIC: 是评定材料抵抗脆性断裂的力学性能指标，指的是材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。单位：MPa·m 1/2 或者 MN · m-3/2。
应用（判断构件是否安全，合理选材）
KI < KIC 构件安全
KI >KIC 构件发生脆性断裂
KI ＝KIC 构件发生低应力脆性断裂的临界条件
应用场合：主要用于高强度钢制造的飞机、导弹和火箭的零件，或者是用中低强度钢制造气轮机转子、大型发电机转子等。
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材料的物理、化学性能
材料的物理性能
密度
熔点
热膨胀性
导电性
导热性
磁性
材料的化学性能
耐腐蚀性
抗氧化性
化学稳定性
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材料的工艺性能
材料的铸造性能
材料的锻造性能
材料的焊接性能
材料的切削加工性能
材料的热处理性能
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塑性变形及随后的加热对金属材料组织和性能有显著影响。
了解塑性变形的本质、塑性变形及加热时组织的变化,有助于发挥金属的性能潜力，正确确定加工工艺。
5万吨水压机
金属的塑性变形及强化
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金属在外力作用下会发生塑性变形。塑性变形是强化金属的重要手段之一。
金属材料在熔炼浇注成铸锭后，通常要进行各种压力加工，如轧制、挤压、冷拔、锻造及冲压等。
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通过压力加工既可将金属材料加工成各种形状和尺寸的制品，还可改变材料的组织和性能。
经过冷塑性变形的金属会产生组织和性能的变化，在加热过程中，又会使其组织发生回复、再结晶和晶粒长大等一系列变化。
了解上述过程的实质，了解各种影响因素及规律，对掌握和改进金属材料的压力加工工艺，控制材料的组织和性能，具有重要意义。
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单晶体的塑性变形及强化
外力使金属发生两类变形：
弹性变形：可逆，外力去除后
变形可完全恢复。
塑性变形：不可逆，为永久变形。
单晶体受力后，外力在任何晶面上都可分解为正应力和切应力。
正应力：只能引起弹性变形及
解理断裂。
切应力：使金属晶体塑性变形。
外力在晶面上的分解
切应力作用下的变形
锌单晶的拉伸照片
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塑性变形的形式：滑移和孪生。
金属常以滑移方式发生塑性变形。
滑移:晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象。
滑移只能在切应力的作用下发生。产生滑移的最小切应力称临界切应力。
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滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面和晶向发生。因原子密度最大的晶面和晶向之间原子间距最大，结合力最弱，产生滑移所需切应力最小。
沿其发生滑移的晶面和晶向分别叫做滑移面和滑移方向。通常是晶体中的密排面和密排方向。
滑移面
滑移方向
F
F
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滑移时，晶体两部分的相对位移量是原子间距的整数倍。
滑移后在晶体表面形成的台阶称为滑移线，若干条滑移线组成