σe ——弹性极限 σs ——屈服点 σb ——抗拉强度（强度极限）
.
32
拉伸过程变化的三个阶段
现拉 象伸
试 样 的 颈 缩
（1） 弹性变形阶段（oe段）
（2） 塑性变形阶段（eb段、屈服阶段和强化阶段）
（3） 断裂阶段（bk段）
.
33
弹性与塑性
弹性: 金属材料受外力作用时产生变形，当外力去掉后能回复 其原来形状的性能，叫做弹性。 弹性变形: 随着外力消失而消失的变形，叫做弹性变形。 塑性变形: 在外力消失后留下来的这部分不可恢复的变形，叫 做塑性变形。
铝合金等。
条件屈服强度: σ = 0.2
F0.2
S0
（MPa）
屈服强度 — 是塑性材料选材. 和评定的依据。
37
脆性材料在断裂前没有明显的屈服现象。
.
38
2. 抗拉强度（强度极限）
是指试样在拉断前所承受的最大应力。即：
b
Fb A0
（MPa）
式中： b ——抗拉强度
F b ——试样在拉断前所受到的最大载（N）；
2.各种成形方法的原理、特点及适用范围；
3.各种零件的结构工艺性。
.
19
第1章 工程材料的性能
教学目的和要求
掌握金属材料的强度和塑性的概念； 掌握金属材料的疲劳强度的概念； 掌握金属材料冲击韧性的概念； 掌握材料硬度的概念和三种硬度表示方法； 了解材料性能的表示方法。
.
20
教学内容摘要
一、强度、塑性； 二、疲劳强度； 三、冲击韧性； 四、硬度
GB/T228-2002
.
29
拉伸试样 （低碳钢）
d0 L0
长试样：L0 =10d0 短试样：L0 =5d0
.
30
拉伸试验机 液压式万能电子材料试验机
.
31
拉伸试验（应力—应变）曲线
e — 弹性极限点 S — 屈服点 b — 极限载荷点
（缩颈点） K — 断裂点源自σ: 单位面积上的拉力ΔL:单位长度上的伸长量
.
16
常见的金属材料
.
17
2. 成形工艺的应用
重要环节： 热处理
？
.
18
二、本课程的性质和学习目的
性质：金属材料是一门研究常用工程材料坯件及机
器零件成形工艺原理的综合性技术基础学科。
学习目的： 为后续课程的学习打基础。培养选择材料、
选择零件结构、选择加工方法的能力。
要求了解和掌握 ：
1.常用工程材料的性能特点；
◆ 钢铁、 铝合金时代
.
11
◆ 钢铁、 铝合金时代
.
12
◆ 复合材料、钛镁金属、纳米材料时代
人 造 卫 星
中 国 第 一 颗
爆中 炸国
第 一 颗 原 子 弹.
长
征
族
火 箭
大
家
爆中 炸国
第 一 颗 氢 弹
13
镁合金汽 缸盖
镁合金汽车 轮毂
.
镁合金方 向盘骨架
14
★ 高分子材料
.
15
（2）工程材料的分类
.
24
3. 金属材料性能
使用性能
力学性能 (强度、硬度、塑性、韧性等) 物理性能（指熔点、导热性、导电性、磁性等） 化学性能 (抗氧化性、抗腐蚀性等) 其它性能 (耐磨性、热硬性、消振性等)
工艺性能——加工成形的性能
.
25
1.1 工程材料的力学性能
是指材料在外加载荷作用下所表现出来的性能。
静载荷 根据载荷作用性质不同 冲击载荷
A 0 ——试样原始横截面积（ mm2 ）。
抗拉强度 — 是脆性材料选材的依据。
.
39
屈强比（ σs / σb ）： 0.6~0.85 屈强比高，材料利用率越高； 屈强比低，零件的可靠性越高
—— 综合考虑材料利用率和安全性
注意： 塑性变形中: σs < σ < σb
.
40
应用
工程设计中：
塑性材料：选σs 或σ0.2作为极限应力σ0： 工作应力σ≤许用应力［σ］＝σ0/n
安全系数 n = 1.5~2
金属材料 及成形工艺基础
舒文鑫 随州职院 汽车与机电工程学院
.
1
目录
第一篇 工程材料 第二篇 材料成形工艺
.
2
工程材料部分
.
3
本篇内容
绪 论 第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章
工程材料的性能 金属材料的晶体结构与结晶 钢的热处理 钢铁材料 非金属材料与粉末冶金材料 非金属材料
工程材料是用于制造工程结构和机械零件并主要要求力学 性能的结构的材料。
金属材料
黑色金属 （ 钢、铁） 有色金属：除钢铁之外的其他金属及其合金。
工
（铜及其合金、铝及其合金）
程 材
非金属材料
高分子材料 （塑料、橡胶、胶粘剂等） 陶瓷材料 （陶瓷、玻璃、玻璃陶瓷等）
料
金属基复合材料
复合材料
陶瓷基复合材料 高分子复合材料
.
34
脆性材料的拉伸曲线（与低碳钢试样相对比）
σb
σ0.2
σb
σs σe
低碳钢与铸铁的应力应变曲线
脆性材料在断裂前没有明显的屈服现象。
.
35
1.1.1 强度
强度：用于表征金属材料在外力作用下抵抗塑性变 形和破坏的能力。
工程上常用的 强度衡量指标
屈服点 屈服强度 抗拉强度
注意：一般多用抗拉强度作为判别金属强度高低 的指标。
.
21
教学重点、难点
教学重点
强度、硬度、塑性和韧性的概念。
教学难点
利用强度、硬度和塑性等指标综合评价材料。
.
22
金属材料的基本知识
1.金属材料的类型：
.
23
2. 金属材料的特点：
其他材料 20%
具有金属光泽。 具有较好的延展性，容易加工成型。 易导电、传热，是热和电的良导体。
金属材料 80%
.
4
绪论
一、工程材料及成形工艺的地位与作用 1.工程材料的发展和分类 2.成形工艺的应用
.
5
1.工程材料的发展和分类
（1）工程材料的发展
◆ 石器 ◆ 青铜器 ◆ 铁器 ◆ 钢铁、 铝合金 ◆ 复合材料、钛镁金属、纳米材料
.
6
▲ 石器和陶瓷时代
.
7
▲ 青铜器
.
8
青铜兵器
.
9
◆ 铁器时代
.
10
.
36
1. 屈服点、屈服强度
对具有明显屈服现象的材料 用屈服点来表征材料对产生明显塑性变形的抗力。屈服点 就是指材料产生屈服时的最小应力。如低碳钢。
屈服点:
s
Fs A0
（MPa）
对无明显屈服现象的金属材料 常用其产生0.2%塑性应变所对应的应力值作为名义屈服点，
称为名义(条件)屈服强度，用 σ0.2表示。如高碳钢、铜合金、
疲劳载荷 静载荷是指外力的大小和方向不变或变化很缓慢的载荷； 冲击载荷是指突然增加的载荷； 疲劳载荷则是指大小和方向随时间作周期性变化的载荷。
.
26
工件在不同载荷形式下产生的变形
.
27
根据所加载荷形式的不同，强度表现为：
抗拉强度 抗压强度 抗弯强度 抗剪强度
.
28
拉伸试验
（金属的抗拉强度和塑性都是通过拉伸试验测定）