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第一節材料的力學效能
材料受外力作用時，所表現的抵抗變形和破壞能力稱為力學效能。
外力作用的不同，材料表現的效能不同。
一彈性剛度強度塑性
（一）拉伸曲線
彈性變形：外力去除後，材料恢復原狀oa是直線 y=kx aa是曲線
塑性變形：材料發生的永久性變形。abcd
斷裂： 斷前縮徑 d點
韌性斷裂：斷前有明顯變形。
脆性斷裂：斷前無明顯變形。
（二）應力——應變曲線
應力p/a
應變l/lo
完全不受試樣尺寸影響。
（三）彈性極限： 最大彈性變形時的應力。
彈性模量：材料在彈性狀態下的應力與應變的比值。e= σ/ε -
單位彈性變形所需的應力。
剛度：金屬材料抵抗彈性變形的能力。ae
對組織不敏感，主要取決於金屬材料本性。
（四）強度；靜載下，抵抗變形和斷裂的效能。
1 屈服點強度：材料產生明顯塑性變形時的最低應力值。σs=ps/a
試樣產生0。2%殘餘伸長時的應力值。
2 強度極限：材料在破壞前所承受的最大的應力值。 σb=pb/a
（五）塑性：靜載時，產生塑變而不破壞的能力。
1 伸長率：
δ=（l—lo）/lo×100
2 斷面收縮率： ψ=（a—ao）/ao×100%
通常不直接用於工程計算，但保證工件的安全工作。
二硬度衡量金屬材料軟硬程度的指標。
（-一）布氏硬度
直徑為d的鋼球或硬質合金球，在一定載荷p的作用下，保留一定的時間，去除載荷後，工件上壓痕直徑為d。單位面積上所受的力。
hbs （hbw） = p/a =2p/πd（d—√d2—d2）
hbs 淬火鋼球450 如：430hbs
hsw 硬質合金球 ＞450 如：600hbw
特點：1 壓痕大，數值精確。
2 壓痕大，不宜測量成品和薄件。
（二）洛氏硬度
120°金剛錐或一定直徑的鋼球，在初載荷和主載荷的作用下，壓入式樣表面，保留一定時間後，去除載荷，測量殘餘壓痕深度，計算硬度值。
hr=（k—h）/0.002
特點：1 操作迅速簡便。
2 壓痕小，可在工件表面或薄件上進行。
3 數值不精確。
（三）維氏硬度（hv）
136°正四稜錐金剛石壓頭，在載荷p的作用下，壓入式樣表面，保留一定時間後，去除載荷，所施加的載荷與壓痕表面積的比值。
hv = p/a = p / （d2/2sin68°） = 1.8544p/ d2
特點：1 載荷小，壓入前，適表面淬硬層。
2可測量極軟至機硬。
3測量麻煩，效率低。
三衝擊韌性
衝擊載荷：具有一定速度的載荷。
衝擊韌性：衝擊載荷作用下，抵抗破壞的能力。
（一） 衝擊試驗
試樣：u v夏比試樣。
實驗：a k= w/a = mg（h—h）
ak低：脆性材料，無明顯塑變。斷口平整，有金屬光澤。呈晶狀。
ak高：韌性材料，有明顯塑變。斷口纖維狀，無金屬光澤。
說明：1.消耗在斷前的塑變，而不是斷開。
是彈性變形功，塑性變形共和撕裂變形功三部分出成。故a k不真正代表材料的韌性。
（二） 應用
揭示材料的變脆傾向。
1 評定材料低溫變脆傾向。
2 反映原材料的冶金質量和熱加工產品質量。
ak對金屬材料內部結構缺陷等具有較大的敏感性。
四疲勞（一） 疲勞現象
工件在交變載荷的作用下，在低於屈服強度的情況下發生的斷裂。
原因：應力高度集中部位或材料強度較低部位，在交變力的作用下，產生裂紋，裂紋擴充套件，有效面積縮小，至斷裂。
即 ：產生------擴充套件-----瞬時斷裂。
斷口：疲勞源----貝紋線------纖維區（韌性材料）
結晶狀區（脆性材料）
（二） 疲勞曲線和疲勞極限
疲勞曲線：交變應力與疲勞壽命的關係曲線。
疲勞極限：應力低於一定值時，試樣經受無限週期迴圈而不破壞。試樣不發斷裂的最大迴圈應力。σ-1
（三） 提高疲勞極限的途徑
1：結構設計盡量避免尖角、缺口和截面突變。
2：降低零件表面粗糙度，提高加工質量。
3：採用各種表面強化處理。
（四） 其他疲勞
1：衝擊疲勞：多次衝擊載荷引起損傷積累裂紋擴充套件。
2：熱疲勞：迴圈熱應力引起的疲勞。
原因： 溫度變化時，材料不能自由膨脹和收縮。
提高途徑：降低膨脹係數，提高高溫強度和導熱性，減少應力集中。
3接觸疲勞：接觸壓應力反覆作用，表面剝落。
麻點剝落：0.1----0.2mm以下。
淺層剝落：0.2-----0.4mm
深層剝落：大面積表層壓碎。
提高途徑：降低非金屬夾雜。
改善表層質量。
適當心與表硬度深度。
良好潤滑。
4腐蝕疲勞：腐蝕環境下發生的疲勞。危害更大。
提高途徑：新增緩蝕劑。
電化學保護。
各種表面處理。
五斷裂韌性
材料抵抗內部裂紋失穩擴充套件的能力。
（一） 裂紋擴充套件的基本形式
1：張開型。
2：滑開型。
3：撕開型。
（二） 應力場強度因子k1
裂紋尖端附近應立場強弱程度的力學參量。
k1 =yσc√a
（三） 斷裂韌度k1c及其應用
裂紋擴充套件時的臨界狀態所對應的應力場強度因子k1c.
k1： 力學參量，與載荷及試樣尺寸有關。和材料無關。
k1c：力學效能指標，與材料成分、組織結構有關，與載荷及試樣尺寸無關。
說明：1 ：若知k1c，a後，可求σc， 為載荷設計提供依據。
2 ：若知k1c，σ後，可求a，， 為裂紋探傷提供依據。
3： 若知σ、a後，可求k1c，， 為正確選材提供依據。
第二節材料的物理效能和化學效能
一物理效能
1 密度
2 熔點
3熱膨脹性
4導電性
5導熱性
6磁性二化學效能
1 耐腐蝕性材料抵抗各種介質腐蝕破會的能力。
2抗氧化性材料抵抗高溫氧化的能力。
第三節材料的工藝效能
一鑄造效能
二可鍛效能
三焊接效能
四且削加工效能材料容易被切削加工成型並得到精確的形狀和高的表面光潔度。
第二章材料的結構
第一節金屬鍵
金屬離子通過正離子和自由電子之間引力而相互結合，這種結合鍵稱為金屬鍵。
金屬在固態下具有下列特性
1良好的導電、導熱性電：自由電子在外加電場或電勢差下，定向、加速流動。
熱：自由電子流動性強，金屬離子震動。
2 正的電子溫度係數加熱時，離子震動加劇，空位增多，原子排列規則受干擾，電子運動受阻，電阻增大。
3良好的反射力、不透明性及金屬光澤自由電子吸收並輻射出大部分投射到表面的光。
4 良好的塑性變形能力金屬鍵無方向性，原子間無選擇性，在外力作用而原子位置相對移動時，鍵不破壞。
第二節晶體結構的基本概念
一晶體與非晶體
晶體： 組成物質的原子（分子）規則排列。
非晶體：組成物質的原子（分子）無規則排列。
晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉化。
二晶體結構：晶體中原子在空間呈規則排列。排列方式。
三晶格： 假想的三維空間格架。
四晶胞： 晶格中代表原子排列規律的最小單元。
五晶格常數：晶胞各邊的尺寸。
六常用晶格：體心立方、麵心立方、密排六方
七立方晶系的晶面和晶向的表示方法
晶面： 通過晶體中原子中心的平面。
1晶面指數
步驟 1） 晶面外一點為原心設座標，晶格的三條邊為座標軸。
2) 晶格常數為軸上度量單位，求截距。
3) 求截距的倒數，並化整數。
4) 結果放在（ ）內。
2 晶向指數
步驟 1） 晶向上一點為原心設座標，晶格的三條邊為座標軸。
2） 晶格常數為軸上度量單位，求截距。
3） 化整數。
4） 結果放在方括號裡。
立方晶系中，指數相同的晶面和晶向互相垂直。
第三節金屬的結構
金屬的晶體結構
一純金屬的晶體結構
晶格尺寸： 晶胞的大小，用晶格常數表示。
晶胞原子數：乙個晶胞內所包含的原子數目
體心立方 1+8×1/8=2
麵心立方 6×1/6+8×1/8=4
密排六方 3+2×1/2+12×1/6=6
原子半徑： 晶胞中原子密度最大的方向上相鄰兩原子之間平衡距離的一半。
體心立方體對角線 √3 /4a
麵心立方面對角線 √2 /4a
密排六方底面對角線 1/2a
據此可見，同種金屬原子處於不同型別晶格時，原子半徑是不一樣的。
配位數; 晶格中原子排列的緻密程度。
晶格中與任意原子處於相等距離並相距最近的原子數目。
配位數越大，原子排列致密度越高。
體心立方 8
麵心立方 12
奈米材料的效能
由於奈米材料具有顯然不同於體材料和單個分子的獨特效能 體積效應 量子尺寸效應 表面介面效應和巨集觀隧道效應等及它在電子 光學 化工 陶瓷 生物和醫藥等諸多方面的重要應用而引起人們的高度重視。當顆粒的尺寸與光波的波長 傳導電子的德布羅意波長以及超導態的相干長度或透射深度等物理特徵尺寸相當或更小時，晶體...
pp材料的效能概述
8 老化效能 pp分子中存在叔碳原子，在光和熱的作用下極易斷裂降解。未加穩定劑的pp在150 下被加熱半小時以上，或在陽光充足的地方曝曬12天就會明顯變脆。未加穩定劑的pp粉料在室內避光放置4個月也會嚴重降解，散發出明顯的酸味。在pp粉料造粒之前加入0.2 以上的抗氧劑可以有效地防止pp在加工和使用...
金屬材料的效能
金屬材料的效能分為使用效能和工藝效能。使用效能是指金屬材料為保證機械零件或工具正常工作應具備的效能，即在使用過程中所表現出的特性。金屬材料的使用效能包括力學效能 物理效能和化學效能等 工藝效能是指金屬材料在製造機械零件和工具的過程中，適應各種冷加工和熱加工的效能。工藝效能也是金屬材料採用某種加工方法...