机械工程材料教案PPT课件下载

这是一个关于机械工程材料教案PPT课件，主要介绍了金属材料的力学性能、金属的晶体结构与结晶、金属的塑性变形与再结晶、合金的结构与相图等内容。机械工程材料贺小涛绪 论一、机械制造一般过程 第一讲 金属材料的力学（机械）性能 （1）屈服极限（屈服强度），符号(σS) ：（2）条件屈服极限（条件屈服强度），符号（σ0。2）：（3）强度极限（抗拉强度），符号（σb）：（2）洛氏硬度（符号：HR）：在规定的载荷下将圆锥或球型压头，压入金属的表面。（3）维氏硬度（符号：HV）：在规定的载荷下将四棱锥金刚石压头，压入金属的表面。四、冲击韧性。五、疲劳强度。第二节 动态力学性能一、韧性：是强度和塑性的综合表现，是材料从塑性变形到断裂全过程中收能量的能力。强度 应力、塑性 应变、韧性 应变能。第二章 金属的晶体结构与结晶 本章目的：阐明金属的特性与金属键间的关系； 揭示金属的实际晶体结构；介绍金属结晶的基本概念和基本过程；阐明实际的结晶组织及其控制，欢迎点击下载机械工程材料教案PPT课件哦。

机械工程材料教案PPT课件是由红软PPT免费下载网推荐的一款学校PPT类型的PowerPoint.

机械工程材料贺小涛绪 论一、机械制造一般过程 第一讲 金属材料的力学（机械）性能 （1）屈服极限（屈服强度），符号(σS) ：（2）条件屈服极限（条件屈服强度），符号（σ0。2）：（3）强度极限（抗拉强度），符号（σb）：（2）洛氏硬度（符号：HR）：在规定的载荷下将圆锥或球型压头，压入金属的表面。（3）维氏硬度（符号：HV）：在规定的载荷下将四棱锥金刚石压头，压入金属的表面。四、冲击韧性。五、疲劳强度。 第二节 动态力学性能一、韧性：是强度和塑性的综合表现，是材料从塑性变形到断裂全过程中收能量的能力。强度 应力、塑性 应变、韧性 应变能。第二章 金属的晶体结构与结晶 本章目的： 阐明金属的特性与金属键间的关系； 揭示金属的实际晶体结构；介绍金属结晶的基本概念和基本过程； 阐明实际的结晶组织及其控制。 §2. 1 原子间的结合键 结合键的种类： 1.    离子键：当正电性金属原子与负电性非金属原子形成 化合物时，外层电子的重新分布和正、负子间 的静电作用而相互结合。(MgO、Al2O3) 2. 共价键：当两个相同的原子或性质相差不大的原子相互 接近时，它们的原子间不会有电子转移。此时原 子间借共用电子对所产生的力而结合。 3. 金属键：金属正离子与自由电子间的静电作用，使金属 原子结合起来形成金属整体 4. 分子键：存在于中性原子或分子间的结合力(范德华力)。 5. 氢 键：当两种电负性大而原子半径较小的原子与氢原 子结合时，氢原子与一种原子之间形成共价键， 与另一种原子间形成氢键。 二、金属特性与金属键的关系： 1.    特性：较高的强度，良好的塑性，高的导电性、导热性， 正的电阻温度系数，具有金属光泽。 2. 关系： (1)导电：在电势作用下，自由电子作定向移动； (2)正的电阻温度系数：T↗，离子振动↗，电子运动阻力↗， (3)塑性：金属中的离子与电子间能保持一定的相对关系。 §2. 2 金属的晶体结构 一、晶体的基本知识 1.晶体与非晶体 晶体：内部原子在空间呈一定的有规则排列，具有固定熔 点和各向异性。(金刚石、盐) 非晶体：内部原子是无规则堆积在一起的。没有固定的熔 点，具有各向同性。(玻璃、石蜡) 2.晶格(点阵): 表示晶体中的原子(正离子)排列方式的空间几何体。 假设：A.金属中的原子(正离子)都是刚性小球； B.金属中的原子都缩小为一个点，线将点连接起 来，线与线的交点为节点。 一、晶体的基本知识 3.晶胞：表示晶格几何特征的最小几何单元。 (1)晶格常数: 棱边长度 (a，b，c)，单位A0(10-10m) ; 轴间夹角 (α、β、γ ） (2)晶面、晶向 : 晶面：在晶体中通过原子中心的平面，用晶面指数表示。 晶向：通过原子中心的直线为原子列，其所代表的方向， 用晶向指数表示。 晶向指数的确定方法是： (1) 通过坐标原点引一直线，使其平行于所求的晶向； (2) 求出该直线上任意一点的三个坐标值， (3) 将三个坐标值按比例化为最小整数，加一方括号， 即为所求的晶向指数，一般形式为[uvw]。 原子排列相同，位向不同，可统一用表示 晶面指数的确定方法是： (1) 沿晶胞的三个坐标轴，由原点起取该晶面在各坐标 轴上的截矩（以晶格常数值a、b、c分别作为三个相 应轴上的度量单位）； (2) 取截矩的倒数； (3）把它们化为三个最小的简单整数，并括在一个圆括 弧中表示。一般形式为(hkl)。 原子排列相同，位向不同，可统一用hkl表示。 二、典型的晶体结构： 体心立方(b.c.c) 面心立方(f.c.c) 密排六方(h.c.p) body-centered cubic face-centered cubic hexagonal close-packed 三、各向异性： 由于晶体中不同晶面和晶向上的原子密度不同，因而不同方向上的性能便有所差异(原子间结合力不同)。 硅钢片，不同晶向磁化能力不同，采用轧制，使<100>晶向平行于轧制方向，得到优异的磁导率。 §2. 3 实际金属结构 一、单晶体与多晶体 单晶体：一块晶体内部的晶粒位向(原子排列的方向)完全一致。 晶粒：外形不规则的晶体颗粒 。 晶界：晶粒与晶粒之间的界面。 多晶体：由多晶粒组成的晶体结构。 显微组织：在显微镜下所观察到的金属中的各种晶粒的大 小、形态和分布。 伪各向同性：多晶体中，由于各晶粒的位向不同，使其各 向异性受到了抵消，造成各向性能接近相同。 二、晶体缺陷：点缺陷：是一种在三维空间各个方向上尺寸都很小，尺寸 范围约为一个或几个原子间距的缺陷。 空位 置换原子 间隙原子 晶格畸变：点缺陷的存在，原子间作用力的平衡被破坏，周 围其原子发生靠拢或撑开的不规则排列，此变化 为晶格畸变。 2. 线缺陷： 是在三维空间两维方向尺寸较小，在另一维方向的尺寸相对较大的缺陷。如位错。 位错：是晶体中的某处有一列或若干列原子发生了某种有 规律的错排现象。 位错形式：刃型位错、螺型位错 3. 面缺陷： 在三维空间一维方向上尺寸很小，另外两维方向上尺寸较大的缺陷。主要是晶界和亚晶界。 晶界 : 多晶体中，晶粒位向不同，存在位向差，晶粒交界 处原子排列不一致，存在一个过渡层，即晶界； 亚晶界:实际金属晶体内部，晶粒内原子排列也不完全理想 的规则排列，也存在很小位向差的小晶块，即亚晶 粒，亚晶粒的交界即亚晶界。 §2. 5 金属的结晶 1.凝固：一切物质从液态到固态的转变过程。 2.  结晶：物质从一种原子排列状态(晶态或非晶态)过渡为另一 种原子规则排列状态(晶态)的转变过程。 (通过凝固能形成晶体结构) 一次结晶：液态转变成固体晶态 二次结晶：固态转变成另一种固体晶态 3.平衡结晶温度：对纯元素而言，液体与晶体共存的温度T0。 T> T0熔化 ， T< T0结晶 熔点:理想结晶温度 4.自由能：物质中能够自动向外界释放其多余的或能够对外作功的这一部分能量。 5.过冷度：实际结晶温度与理想结晶温度之间的温度差。 液态物质和固态物质的能量状态与温度的关系曲线 过冷：液态到结晶，就必须冷却到T0温度以下的某一温度。 △T↗，△F↗，结晶驱动力↗， 只有当驱动力达到一定值时，结晶过程才能进行。 6. 结晶潜热：结晶过程中伴随的能量释放。 7. 热分析法：利用结晶的热效应，测定结晶温度的方法。 8. 冷却曲线：用热分析法测定温度随时间变化的曲线。 二、金属的结晶过程 晶核的形成：自发形核：液态金属内部形成的结晶心。 非自发形核：晶核在杂质固态点表面形成。 2.晶核的长大：实质是原子由液体向固体表面的转移。 长大初期，晶核外形比较规则形成晶体的顶棱边枝晶生长。 3. 影响形核与长大的因素： 形核率N：单位时间内，单位体积中所产生的晶核数 长大速度G：单位时间内晶核长大的平均速度 与晶粒大小有关，也与过冷度、难熔杂质有关。 1)过冷度： △T↗，△F↗，形核、长大驱动力↗； △T↗，原子迁移能力(扩散)↘ 二者共同作用，使形核和长大与过冷度关系上出现一个极大值。 2)难熔杂质： 加速晶核形成；细化金属晶粒 3）细化晶粒的措施： (1)增大过冷度：提高冷速；提高过冷能力(高温出炉、低温 浇注） (2)变质处理：增加晶核数目，阻碍晶粒长大。 三、金属的同素异构性： 有些金属在结晶之后继续冷却时，还会发生结构的变化，从一种晶格转变为另一种晶格，此转变为同素异构转变。 同素异构转变实质上也是个结晶过程，亦称重结晶。四、金属铸锭组织： 1. 表面细晶粒层：表层金属过冷度大；模壁的人工晶核作用。 2. 柱状晶粒层：铸锭垂直于其模壁散热的影响，晶粒沿此方 向优先长大。 3.中心等轴晶：散热方向性减小，趋于均匀冷却；未熔杂质推 至中心。 柱状晶力学性能具有明显方向性，对于钢锭，由于塑性差，应避免柱状晶，对于有色金属，则希望得到。 第三章 金属的塑性变形与再结晶 本章目的： 1.      阐明金属塑性变形的主要特点及本质； 2.      指出塑性变形对金属组织和性能的影响； 3.    揭示形变金属在加热过程中组织和性能变化规律； 4. 说明热加工与冷加工的本质区别以及热加工的特点。 单晶体试样拉伸变形 §3. 1 金属的塑性变形 一、单晶体的塑性变形： 通过滑移和孪生两种主要方式进行 。    1、滑移：晶体在切应力的作用下，其中一部分相对于另一部分发生滑动的结果。产生滑移的晶面和晶向，分别称为滑移面和滑移方向。 a.未变形 b.弹性变形 c.弹塑性变形 d.塑性变形 （1）特点 ①只能在切应力作用下进行； 临界切应力：使晶体开始滑动的切应力。 ②滑移沿原子密排面(滑移面)、原子密排方向(滑移方向)进行 滑移系：一个滑移面和其上一个滑移方向构成。 滑移方向对塑性变形的作用要大于滑移面的作用 ③产生滑移线和滑移带 滑移带：在试样表面上的许多平行线条，由滑移线构成； ④滑移的同时，伴随晶体转动。 （2）)滑移理论： 现象： τcr理论：Cu：6480Mpa τcr实测：Cu：0.4080MPa Fe：10960Mpa Fe：2.75MPa τcr——单位面积上所有位错产生、运动阻力之和。 ①刚性滑移理论： 同一瞬间：a.大量原子同时滑移； b.每个原子移动距离为原子间距的整数倍 ②位错滑移理论：a.在晶体某些部位形成位错； b.位错沿滑移线运动； c.位错运动到晶体表面后消失。 同一瞬间：a.少数原子参与滑移； b.每个原子移动距离为一个原子间距的几分之一。 2、孪生：晶体在切应力作用下，其一部分沿一定的晶面(孪晶面)产生一 定角度的切变。孪晶：切变后，变形部分的晶体位向发生了改变，以孪晶面 为对称面与未变形部分相互对称，对称的两部分晶体 即为孪晶。 孪生变形较滑移变形所需临界切应力大，一般而言，f.c.c、b.c.c金属很少发生孪生变形，h.c.p金属较容易发生。 二、多晶体的塑性变形：特点：（1）不同时塑性变形。 “软位向” 45º，“硬位向” //，垂直。 （2）每个晶粒变形时受周围不同位向晶粒的牵制。 d减小，σs增大。 d减小， 塑性、韧性高： d较小，晶粒数增多，变形分散且均匀，无应力集中； d较小，晶界增多，裂纹扩展要走迂回曲折的道路。 （3）晶界有阻碍作用。 （4）变形不均匀。 §3. 2 塑性变形对金属组织和性能的影响 塑性变形→强度、硬度↗，塑性、韧性↘，电阻↗，抗蚀性↘。一、塑性变形对金属组织的影响： 显微组织的变化：形成“纤维组织”； 2. 亚结构的细化：位错缠结、晶粒破碎； 3. 织构现象的产生： 织构: 在塑性变形过程中，晶粒转动， 当变形量达到一定程度(70~90%以上)时， 会使绝大部分晶粒的某一位向与外力方 向趋于一致。 缺陷： 制耳； 优点： 使硅钢片的特定晶界、晶向平行于磁力线方向，提高导磁率 二、塑性变形对金属性能的影响：对力学性能的影响： 强度、硬度↗，塑性、韧性↘ 残余应力： (1)材料经塑性变形后残存在内部的应力。其产生是由 于金属内部各区域变形不均匀所致； (2)是一种弹性应力，在金属中处于自相平衡的状态；分为三种：a. 宏观残余应力(第一类内应力) 由宏观变形不均匀引起，使工件变形； b. 微观残余应力(第二类内应力) 由晶粒或亚晶粒间变形不均匀引起，使工件内 部产生微裂纹 c. 晶格畸变应力(第三类内应力)； 由晶格畸变引起，使工件强度、硬度↗，塑性、抗蚀性↘。 3. 对理化性能的影响： (1)电阻率↗； (2)电阻温度系数↘； (3)导磁率↘； (4)导热率↘； (5)腐蚀↗。 §3. 3 变形金属在加热时组织与性能的变化 一、回复、再结晶和晶粒长大： (一)回复：经过冷变形的金属加热时，在显微组织发生变化前所发生的一些亚结构的改变过程称为回复。 特点： (1)温度低。T＜T再 (2)显微组织没有明显变化； (3)力学性能变化不大； (4)残余应力显著降低； (5)理化性能基本恢复到变形前情况。 应用：低温去应力退火(如深冲黄铜弹壳，会自动变形，甚至开裂。 (二)再结晶：变形金属加热到较高温度时，由于原子扩散能力增加，在晶格畸变严重处形成一些位向与变形晶粒不同，内部缺陷减少的等轴小晶粒，这些小晶粒不断向外扩展长大，直至金属中的变形金属全部被等轴晶取代，即冷变形组织完全消失，这一过程为再结晶。 1、性能变化（位错密度↘），强度、硬度↘，塑性、韧性↗，内应力消除。 2. 影响再结晶温度的因数： 再结晶温度：工业条件下定义：经大变形量(~70%以上)的金属，在一小时的保温时间内全部完成再结晶所需的最低温度。 (1)预先变形程度：程度↗，T再↘； (2)加热速度与保温时间：V↗，t热↘，T再↗； t保↗，扩散↗，T再↘； (3)原始晶粒度：d↗，内能↘，T再↗；          (4)金属纯度及成分：杂质会使T再↗，但过量，反而使T再↘，各种工业纯金属的最低再结晶温度与其熔点间存在以下关系：T再≈0.35~0.40T熔 3.再结晶后晶粒度的影响因素： (1)预先变形程度： 临界变形度：金属获得粗大的再结晶 晶粒的冷变形量。2~10% 。 引起粗晶的原因：变形量较小，形成的再结晶核心少，造成晶粒异常长大。当变形量很大时，晶粒又粗大，沿一定方向长大。 (2)加热温度与保温时间： T↗，t↗，晶粒↗。 再结晶全图：加热温度、冷变形程度、晶粒大小关系的图。 “三度”：加工温度、加工速度、变形程度。 (三)晶粒长大： 再结晶后，形成等轴晶，若T↗，或t↗，则d↗。 （1）是一个自发过程： d↘，晶界面积↘，表面能↘，是一个能量降低的自发过程。 （2) 实质：晶界迁移。 （3) 正常长大与异常长大： 正常长大：再结晶后的晶粒细而均匀， 长大时均匀； 异常长大：再结晶后的晶粒大小不均匀，大晶粒吞并小晶粒，形成异常粗大的晶粒。(二次再结晶) 二、金属的热加工及组织性能的变化： 热加工—在再结晶温度以上的加工变形。 冷加工—在再结晶温度以下的加工变形。问题： 金属锡Sn的再结晶温度为：-7℃，在室温27℃加工变形，金属铁Fe 的再结晶温度为：400℃，在380℃加工变形，金属钨W的再结晶温度 为：1200℃，在1100℃加工变形，上述金属的变形各属于热加工还是 冷加工？ ●不能以温度高低区分热、冷加工。 1. 热加工的特点： (1)容易变形； (2)同时进行着加工硬化和再结晶软化过程(动态再结晶) (3)易发生氧化，表面精度、光洁度低。 2. 对组织性能的影响： 1)改善铸态金属的组织、性能； a. 气孔闭合，致密度增加； b. 粗大枝晶和柱状晶破碎，细化晶粒，消除偏析。 2)纤维组织(锻造流线) a. 脆性杂质被打碎，沿金属主要伸长方向呈碎粒状、链状分布； b.塑性杂质沿主要伸长方向呈带状 3)带状组织：经热锻或热轧后，具有明显的层状特性组织。 原因：成分偏析未被消除。 第四章 合金的结构与相图 本章目的： 讨论合金中的相概念及其类型； 介绍各种类型的基本二元相图； 说明相图与合金性能间的对应关系 。合金：通过熔炼、烧结或其它方法，将一种金属元素同一种或几种其它元素结合在一起所形成的具有金属特性的新物质。 §4.1 固态合金中的相结构(晶体结构) 一、基本概念 组织：内部情景（晶粒类型、形状大小、数量、分布）组元—组成合金的最基本的独立物质。相—合金材料组织中具有同一化学成分、晶体结构相同并以 界面互相分开的的均匀部分。   相的结构类型： 固溶体：相的晶体结构与某一组元的晶体结构相同； 金属化合物：相的晶体结构与组元的晶体结构均不相同。 二、固溶体： 组成合金的元素互相溶解，形成的晶体结构与某一元素相同，但包括其它元素的原子，称固溶体。与合金晶体结构相同的元素为溶剂，其它元素为溶质。 单一均匀相 溶剂—固溶体中保留晶体结构的组元。 溶质—固溶体中失去晶体结构的组元。 ①置换固溶体—溶质原子占据溶剂 原子晶格结点位置形成的固溶体。（ 有序固溶体、无序固溶体） ▲溶质与溶剂原子大小不一，会发生晶格畸变。 ②间隙固溶体—溶质原子占据晶格 某些间隙位置形成的固溶体。 ③固溶体的溶解度： 溶质原子溶入固溶体的极限浓度。有限固溶体：溶质在溶剂中的溶解度有限。 无限固溶体：元素之间可以以任意比例形成固溶体。 ④固溶体的性能：固溶强化—溶质原子的溶入造成晶格畸变，使金属材料的强度、 硬度增加的现象。 三、金属化合物： 金属化合物—凡是具有相当程度金属键结合，并且有明显金 属特征的化合物。 1、金属化合物的特性： ①晶体结构不同于组成化合物的任一元素，是一种新相。 ②高熔点；高硬度；高脆性。 2、金属化合物对性能的影响： 弥散强化—极细小的金属化合物均匀弥散的分布在固溶体或纯金属中使其强度、硬度明显提高的现象 3、分类： ①正常价化合物： a、严格按原子价结合的； b、有固定成分的； c、可用化学式表示的一般是金属性强的元素与非金属或金属性弱的元素组成的化合物。如：Mg2Si；Mg2Sn；Mg2Pb；MnS等） ②电子化合物： a、按一定的电子浓度规律； b、不同的电子浓度，对应不同的晶体结构。如：C=3/2；体心立方晶格的β相CuZn。 C=21/13；复杂立方晶格的γ相Cu5Zn8。 C=7/4；密排六方晶格的ε相CuZn3。 ③间隙化合物： a、间隙相：非金属原子半径/金属原子半径＜0.59；具有简单晶格的间隙化合物。 b、间隙化合物：非金属原子半径/金属原子半径＞0.59；形成复杂晶格的间隙化合物。 §4.2 二元合金相图的建立 相组织相图测定： 1、配不同合金 2、测定冷却曲线 T——t曲线 3、转换 T——成分曲线相图分析 1、按相填图 2、分析合金组织转变 3、杠杆定理（计算相组成） 4、计算组织组成 5、按组织填图。 2、二元合金相图的建立： ⑶杠杆定律： 三、匀晶相图。 四、共晶相图。 ⑴、相图分析： ②、共晶合金的结晶过程 （合金Ⅱ）； ③、亚共晶合金的结晶过程（合金Ⅲ）； ⑤、含Sn量大于F点的合金 结晶过程（合金Ⅴ ） 第五章 铁碳合金二、铁碳合金的基本组织； 2、奥氏体：（符号：A） 4、珠光体：(符号:P) 5、莱氏体：(符号:Ld) 4、典型合金的结晶过程： ⑶、亚共析钢 Ⅱ ⑷、过共析钢Ⅲ： ⑹、亚共晶白口铸铁Ⅴ： 5、铁碳合金成分、 组织和性能的关系： 四、碳钢 2、碳钢的分类、编号和用途： ⑵、碳钢的编号和用途：AZh红软基地

机械工程材料ppt作品：这是机械工程材料ppt作品，包括了绪论，工程材料的力学性能，金属材料的基础知识，金属的塑性变形与再结晶，钢的热处理，金属材料，非金属材料，机械零件的失效与选材，新材料和新工艺等内容，欢迎点击下载。

机械工程测试技术ppt：这是机械工程测试技术ppt，包括了绪论，信息信号，测量误差的分类，测试装置的基本特性，常用传感器与敏感元件，信号调理与记录，振动的测试等内容，欢迎点击下载。

机械工程材料论文PPT课件：这是一个关于机械工程材料论文PPT课件，主要介绍了金属材料的主要性能、金属和合金的晶体结构与结晶、铁碳合金、常用金属材料、其他工程材料、机械零件选材的一般原则等内容。第二章 机械工程材料基础第一节 金属材料的主要性能第二节 金属和合金的晶体结构与结晶第三节 铁碳合金第四节 常用金属材料第五节 其他工程材料第六节 机械零件选材的一般原则 拉伸试验 1. 屈服点——材料产生屈服点的最小应力。 表征金属发生明显塑性变形的抗力。2. 抗拉强度——材料在拉断前所承受的最大应力。表示材料抵抗均匀塑性变形的最大能力。（三）硬度 ——指工程材料抵抗更硬的物体压入其表面内的能力，表示材料抵抗局部塑性变形或破坏的性能，是一个综合反映材料弹性、塑性、强度和韧性的机械性能指标。70~85HRA 25~100HRB 20~70HRC 一、金属的晶体结构（一）晶体 特点：1. 具有规则的外形；2. 具有固定的熔点；3. 具有各向异性。（二）晶格 ——描述原子在晶体中规则排列方式的空间几何图形，欢迎点击下载机械工程材料论文PPT课件哦。