华中科技大学：《材料科学基础》课程教学资源（PPT课件讲稿）绪论（刘光葵）

学害础 材料科学与工程专业 主讲人:刘光葵 Tel:027-87544265

材料科学基础 材料科学与工程专业 主讲人：刘光葵 Tel: 027-87544265

绪论 关于材料 >材料的性能 材料的分类 研究内容及目的

绪论 ➢关于材料 ➢材料的性能 ➢材料的分类 ➢研究内容及目的

第一节材料 什么是材料 经过人类劳动取得的劳动对象。一般把来自采掘 工业和农业的劳动对象称为“原料”,把经过工业加 工的原料成为“材料”。 1.材料是人类赖以生存与发展、征服及改造自然的物质基 础,是人类活动不可缺少的东西。 2.材料是社会生产力发展的标志,生产中使用的材料性质 反映了人类社会的文明水平。 3.现代一个国家的实力与水平主要取决于他的能源、材料、 信息的发展

第一节 材料 经过人类劳动取得的劳动对象。一般把来自采掘 工业和农业的劳动对象称为“原料”，把经过工业加 工的原料成为“材料”。 1. 材料是人类赖以生存与发展、征服及改造自然的物质基 础,是人类活动不可缺少的东西。 2. 材料是社会生产力发展的标志，生产中使用的材料性质 反映了人类社会的文明水平。 3. 现代一个国家的实力与水平主要取决于他的能源、材料、 信息的发展。 什么是材料

材料 工程技术人员学习材料科学知识的意义 评价一个设备、部件、零件的优劣或质量:①必需 保证使用的基本性能(力学、物理),具有一定的寿命 (疲劳、磨损、腐蚀);②便于制造,即可以生产出来; ③可接受的成本。这几点要求是相互矛盾的,但是必需利用 各项知识,从中找到一个合理的配合,可见其中材料起到相当重 要的决定性作用。 在机械产品的设计和维护中,不要单看材料仅仅是图纸标 题栏中诸多内容中的一项,用的得当可以代表一个设计的先进 性,达到价廉物美的效果;否则可能是一个落后的设计,或者 是闭门造车,根本生产制造不出来,甚至会隐藏祸根,导致在 使用时灾难

材料 工程技术人员学习材料科学知识的意义 评价一个设备、部件、零件的优劣或质量：①必需 保证使用的基本性能（力学、物理），具有一定的寿命 （疲劳、磨损、腐蚀）；②便于制造，即可以生产出来； ③可接受的成本。这几点要求是相互矛盾的，但是必需利用 各项知识，从中找到一个合理的配合，可见其中材料起到相当重 要的决定性作用。 在机械产品的设计和维护中，不要单看材料仅仅是图纸标 题栏中诸多内容中的一项，用的得当可以代表一个设计的先进 性，达到价廉物美的效果；否则可能是一个落后的设计，或者 是闭门造车，根本生产制造不出来，甚至会隐藏祸根，导致在 使用时灾难

第二节材料的性能 材料的性能: 材料的性能是指材料的性质和功能。性质是本身 所具有的特质或本性;功能是人们对材料的某种期待 与要求种可以承担功效,以及承担该功效下的表现或 能力。 1.力学性能 2.物理性能 3.化学性能 4.工艺性能

第二节 材料的性能 材料的性能是指材料的性质和功能。性质是本身 所具有的特质或本性；功能是人们对材料的某种期待 与要求种可以承担功效，以及承担该功效下的表现或 能力。 1. 力学性能 2. 物理性能 3. 化学性能 4. 工艺性能。 材料的性能：

材料的性能力学性能 材料的力学性能是指材料处于特定环境因素(温 度、介质等)时,在外力或能量以及作用下表现出来 的变形和破坏的特征。 通常把作用在材料上的外力或能量称为载荷或负 荷。材料的主要力学性能有 弹性 冲击韧性 强度 疲劳特性 塑性 耐磨性 硬度

力学性能 材料的力学性能是指材料处于特定环境因素(温 度、介质等)时，在外力或能量以及作用下表现出来 的变形和破坏的特征。 材料的性能 通常把作用在材料上的外力或能量称为载荷或负 荷。材料的主要力学性能有： • 弹性 • 强度 • 塑性 • 硬度 • 冲击韧性 • 疲劳特性 • 耐磨性

力学性能拉伸试验 过程:外力增加,试样伸长。得到P一△L曲线,换算 为σ-ε曲线。材料表现为弹性变形、均匀塑性 变形、颈缩、断裂。 F S— (a)拉伸前 (b)拉断后 拉伸试验示意图

拉伸试验 过程： 力学性能 外力增加，试样伸长。得到P－L曲线，换算 为－曲线。材料表现为弹性变形、均匀塑性 变形、颈缩、断裂

力学性能弹性与刚度 弹性变形: 在0A’段为直线,即应力 E 与应变成正比,变化规律服 从虎克定律。并且在外力卸 B/c 载后试样恢复到原始长度。 可以达到的最大应力成为弹 性极限(比例极限)。 弹性模量与刚度: E=σ/E杨氏模量 E (△ 应变e 低碳钢的应力应变曲线 G=/y剪切模量

弹性与刚度 弹性变形： 力学性能 弹性模量与刚度： 在OA’段为直线，即应力 与应变成正比，变化规律服 从虎克定律。并且在外力卸 载后试样恢复到原始长度。 可以达到的最大应力成为弹 性极限(比例极限)

力学性能强度与塑性 屈服强度:0s00.2 材料开始发生塑性变 形的最小应力。 B/C 抗拉强度:0b 材料发生断裂前能承 受的最大应力。 塑性:断裂前可发生永久 变形的能力 OE (△ 伸长率δ=0×100 应变ε 低碳钢的应力应变曲线 断面 收缩率 =20k×100 0

强度与塑性 屈服强度：σ s σ0.2 力学性能 塑性：断裂前可发生永久 变形的能力。 抗拉强度：σb 材料开始发生塑性变 形的最小应力。 材料发生断裂前能承 受的最大应力

力学性能硬度 硬度是衡量材料软硬程度的指标,反映材料抵抗局部 塑性变形的能力。 莫氏硬度: 布氏硬度: 用直径D钢球在 力P的作用下压在试 材料名称硬度级别 样上一定时间,压痕 滑石1 直径为d。实用于较 石膏2 软的塑性材料。 萤石4 P 钠长石6 HB= 黄玉8 2P 刚玉 D(D-ND'-d 金刚石10 布氏硬度测试示意图

硬度 硬度是衡量材料软硬程度的指标，反映材料抵抗局部 塑性变形的能力。 力学性能 莫氏硬度： 材料名称 硬度级别 滑石 1 石膏 2 萤石 4 钠长石 6 黄玉 8 刚玉 9 金刚石 10 布氏硬度： 用直径D钢球在 力P的作用下压在试 样上一定时间,压痕 直径为d。实用于较 软的塑性材料