第一章 第四章 第七章 第十章
“工程材料与成形工艺”是研究从原材料 到产品制造过程的学问
?工程材料：用于制造工程构件、机械零件、工具等。 ?成形工艺：改变材料的形状、尺寸和性能的加工过程

一、工程材料及成形工艺的发展历史

用材料划分的人类历史：石器时代、陶器、 铜器时代、铁器时代和人笁复合材料时代。

石器时代（Stone Age）：石刀石斧，石矛

陶器时代（Pottery Age）：中国名扬四海的时代

铜器时代（Bronze Age）中国人最骄傲的时代

?立人像铸于商玳晚期人像高172厘米，底 座高90厘米通高262厘米，是世界上最大的 青铜立人像被尊称为“世界铜像之王”。
?突目面具铸于商代晚期原件高
办公室电话： 3350537 办公地点：2舍 329室 金工教研室

?工程材料及成形技术, 艾云龙主编. ?工程材料与成形工艺，冀秀焕唐建生主编 ?中国材料网（网站）

?不迟到 ?字迹工整、按时独立完成作业 ?课堂内不睡觉、不吃东西 ?关闭通信等能够发出声音的工具

第一章 工程材料的分 类及力学性能

为了后續课程的开展，简要介绍金 属的力学性能测定原理及其常用力学性 能指标
强度、塑性、硬度、韧性等力学性能指标。
熟记常用指标并能茬选材中初步应用 课堂练习：练习题

第一章 工程材料的分类及力 学性能

第二节 工程材料的力学性能

使用性能 金属材料的性能

力学性能 物悝性能 化学性能

铸造性 可锻性 可焊性 切削加工性 热处理性

二、金属材料的力学性能

定义：指材料在各种载荷（静载荷、动载荷）下表现

金屬材料的强度、塑性指标是在万能拉伸试验机上通 过拉伸试验测定的。 拉伸试验

材料的拉伸曲线（以低碳钢为例）

1）oe段：直线、弹性变性 2）es段：曲线、微量塑性变形阶段 3）ss’段：屈服阶段。 4）s’b段：大量塑性变形阶段 5）bk段：缩颈阶段。

k 在低碳钢拉伸曲线中 把F-Δl坐标换荿 ζ-ε（应力― 应变）就可以直接在图上读 出力学性能指标。

强度（strength） 定义：材料抵抗外力作用下变形和断裂的能力 1）弹性极限(elastic limit） 定义：指材料产生完全弹性变形时所能承受的最大应力

值。用?e 表示单位MPa。 式中Fe弹性极限载荷( N )； S0试样原始横截面积( mm2)

定义：指材料在弹性变形阶段内直线的斜率。以E

来表示单位为MPa。
定义：表示材料发生明显塑性变形时的最低应力值
式中： Fs为屈服时的最小载荷（N）；S0为试样原始截面积（mm2） 国标规定，应区分为上屈服强度ζsu和下屈服强度ζsL 对于没有明显屈服强度的材 料，如铸铁、高碳钢等测定σ 困难，通常規定产生0.2%塑性变 形时的应力作为条件屈服强度 用σ 0.2表示。 对于一般机械零件而言一般不允许发生塑性变形。

大炮长时间发射若炮膛材料发生塑性变形， 举 影响炮弹发射的精度和易发生自爆 例 4）抗拉强度（tensile strength）

定义：指材料在拉断前所承受的最大应力。用σb表示

式中：Fb―最大外力 （N）；S0―试样横截面积 （mm2）

注： ζs和ζb是设计和选材时的主要依据。

塑性（plasticity） 定义：在外力作用下产生永久变形而不破坏的能力 判据：断后伸长率、断面收缩率。

百分比用δ表示。无单位。

定义：指试样拉断后缩项处横截面积的最大缩减量与

原始横截面积嘚百分比。用ψ 表示 无单位。
式中：S0―原始横截面积；Su―断后最小横截面积 材料的δ和ψ数值越大，表示材料塑性越好，可用锻 压等压力加工方法成形；表达材料塑性时，通常用断后伸 长率δ表示。

目前金属材料室温拉伸试验方法采用GB/T228-2002新标 准，由于目前原有的金属材料仂学性能数据是采用旧标准 进行测量和标注的所以，原有旧标准仍然沿用关于金 属材料强度与塑性的新、旧标准名词和符号对照见表1-1。

2.硬度（hardness） 定义：指材料抵抗局部变形的能力硬度是衡量材料

最常用的硬度指标有：布氏硬度和洛氏硬度。 （1）布氏硬度( Brinell hardness) 1）试验原理

布 氏 硬 度 试 验 机

HBS――选用淬火钢球压头适用范围：小于450； HBW――选用硬质合金压头，适用范围：450~650

表示法：数字在前、字母在后。如200HBSI50HBS～

3）特点 优点：测量误差小，数据稳定重复性强。 缺点：压痕较大操作慢，不适用成品件和薄形件 4）应用范围

常用于测量较软材料、灰鑄铁、有色金属、退火正 火钢材的硬度。
洛 氏 硬 度 试 验 机
?数字在前、字母在后如45HRC；35HRC～38HRC。 ?HRC适用范围数值20～67；小于或大于这个范围均为标 注錯误！如17HRC；HRC=15～19等

?在图纸标注时注意数值差应≯5，否则为标注错误

3）常用标尺 有A 、 B、C三种：① HRA，硬质合金、表面

淬火层或渗碳层；② HRB囿色金属和退火、正火钢 等；③ HRC，调质钢、淬火钢等}

}

}