第一章机械工程材料的分类和性能

这是一个关于第一章机械工程材料的分类和性能的思维导图，包括机械工程材料的分类、机械工程材料的力学性能、机械工程材料的其他性能等。

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

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