机械工程材料第一章思维导图

机械工程材料的分类：化学组成分类、使用性能分类；机械工程材料的力学性能：降低零件表面粗糙度、提高表面加工质量，减少表面缺陷、表面损伤。

机械工程材料的分类和性能

• 机械工程材料的分类
  • 化学组成分类
    • 金属材料（不耐腐蚀）
      • 黑色金属
        • 钢
          • 碳素钢
            • 碳素结构钢
            • 优质碳素结构钢
            • 碳素工具钢
            • 铸造碳钢
          • 合金钢
            • 合金结构钢
            • 合金工具钢
            • 特殊性能钢
        • 铸铁
          • 白口铸铁
            • 灰铸铁
            • 可锻铸铁
          • 灰铸铁
          • 麻口铸铁
            • 球墨铸铁
            • 蠕墨铸铁
      • 有色金属
        • 铜及其合金
        • 铝及其合金
        • 钛及其合金
        • 轴承合金
        • 硬质合金
    • 高分子材料（不耐高温）
      • 天然高分子材料（蛋白、淀粉、纤维素）
      • 人工高分子材料（合成塑料、合成橡胶、合成纤维）
    • 无机非金属材料（脆性大）
      • 硅酸盐矿物（水泥、玻璃、耐火材料和 陶瓷等）
    • 复合材料
      • 基体材料
        • 金属、塑料、陶瓷
      • 增强材料
  • 使用性能分类
    • 结构材料
    • 功能材料
• 机械工程材料的力学性能
  • 刚度
    • 材料抵抗弹性形变的能力
    • 与零件横截面大小、形状、弹性模量E有关
    • （对组织不敏感）
  • 弹性
    • 当外力解除后，变形能够全部消除恢复原状的变形
    • 弹性极限
    • 可通过合金化、热处理、冷塑性变形提高
  • 强度
    • 屈服强度
      • 材料在外力作用下发生塑性变形的最小应力
    • 抗拉强度
      • 反映材料产生最大均匀变形的抗力
  • 塑性
    • 断后伸长率
    • 断面收缩率
  • 硬度
    • 概念
      • 材料抵抗局部塑性变形的能力
    • 测定硬度的方法
      • 布氏硬度法HBW
        • 压痕面积较大，能反映出较大范围内被测金属的平均硬度，结果较精确
        • 用于偏软的材料、原材料或半成品的测量（铸铁、有色金属)
      • 洛氏硬度法HR
        • 压痕小，操作简单，适用范围广，但测量结果分散度大
        • 成品、薄片金属、硬度较高的金属
      • 维氏硬度法HV
        • 所加试验力小，亚入深度浅，结果精确，但过程繁琐效率不高
        • 金属箔、金属粉末、极薄表层
  • 冲击韧度
    • 概念
      • 冲击载荷而不破坏的能力
    • 韧性转变温度
      • 材料的韧性随温度降低而降低，由韧性断裂向脆性断裂转变
  • 疲劳
    • 概念
      • 材料在远低于其屈服强度的应力下发生断裂
    • 产生原因
      • 零件应力高度集中的部位/材料强度较低的部位
      • 交变/重复应力的反复作用，产生疲劳裂纹
      • 随着应力循环周次增加，疲劳裂纹扩展，使有效承受载荷减小
    • 提高途径
      • 避免尖角、缺口、截面突变，以免应力集中
      • 降低零件表面粗糙度、提高表面加工质量，减少表面缺陷、表面损伤
      • 采用各种表面强化处理（如表面淬火、喷丸处理、表面滚压等）
  • 断裂韧性
• 机械工程材料的其他性能
  • 材料的物理性能
    • 密度、熔点
    • 导热性、导电性
    • 热膨胀性、磁性
  • 材料的化学性能
    • 耐腐蚀性
    • 抗腐化性
  • 材料的工艺性能
    • 铸造性能
      • 液体金属的流动性和凝固过程中的收缩及偏析倾向
    • 锻造性能
      • 金属材料锻造时的难易程，锻造性好，表明该金属易锻造成形
    • 焊接性能
      • 在一定的焊接工艺条件下金属材料获得优良焊接接头的难易程度
    • 切削加工性能
      • 在一定的焊接工艺条件下金属材料获得优良焊接接头的难易程度
    • 热处理性能
      • 淬透性、淬硬性、过热敏感性、变形开裂倾向、回火脆性倾向等
• 第一章