工程材料性能包括使用性能和工艺性能。使用性能是指材料

工程材料的性能包括使用性能和工艺性能。使用性能是指材料在使用条件下表现出来的性能如力学性能、物理性能和化学性能；工艺性能是指材料在加工过程中反映出的性能如切削加工性能、铸造性能、塑性加工性能、焊接性能和热处理性能等。其具体的分类如下：

一、强度、刚度、塑性、硬度

材料在静载荷的作用下所表现出的各种性能称为静态力学性能。材料的静态力学性能可以通过静载试验确定，该试验可以确定材料在静载荷作用下的变形（弹性变形、塑性变形）和断裂行为，这些数据广泛应用于结构载荷机件的强度和刚度设计中，也是材料加工工艺有关材料变形行为的重要资料。在生产金属材料的工厂，静载试验是检验材料质量的基本手段之一。此外，科学工作者也能够从材料的变形和断裂行为的分析中得到很多有关材料性能的重要资料，这些资料对于研究和改善材料的组织与性能十分必要。

一、拉伸试验

拉伸试验是工业上应用最广泛的金属力学性能试验方法之一。这种试验方法的特点是温度、应力状态和加载速率是确定的，并且常用标准的光滑圆柱试样进行试验。通过拉伸试验可以揭示材料在静载荷作用下常见的三种失效形式，即弹性变形、塑性变形和断裂。还可以标定出材料最基本的力学性能指标，如屈服强度σ0.2、抗拉强度σb、断后伸长率δ和断面

收缩率ψ。

1、拉伸试验曲线

拉伸试验曲线有以下几种表示方法：

（1）载荷－伸长曲线（P-ΔL）这是拉伸试验机的记录器在试验过程中直接描画出的曲线。P是载荷的大小，ΔL指试样标距长度L0受力后的伸长量。

（2）工程应力－应变曲线（σ－ε曲线）令F0为试样原有的横截面面积，则拉伸应力σ＝P / F0，拉伸应变ε＝ΔL / L0。以σ－ε为坐标作图得到的曲线就是工程应力－应变曲线，它和P-ΔL曲线形状相似，仅在尺寸比例上有一些差异。图2－1为低碳钢的拉伸曲线。由图可见，低碳钢在拉伸过程中，可分为弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。

（3）真应力－应变曲线（S－e曲线）指试样在受载过程中任一瞬间的真应力（S = P / F）和真应变（e = ln L / L0）之间的关系曲线。

图2-1低碳钢的工程应力－应变曲线

2、弹性和刚度

（1）弹性：当外加应力σ小于σe（如图2－1）时，试样的变形能在卸载后（σ＝0）立即消失，即试样恢复原状，这种不产生永久变形的性能称为弹性。σe为不产生永久变形的最大应力，称为弹性极限。

（2）刚度：在弹性范围内，应力与应变成正比，即σ＝Eε，或E＝σ/ε，比例常数E 称为弹性模量，它是衡量材料抵抗弹性变形能力的指标，亦称为刚度。它是一个对组织不敏感的参数，主要取决于材料本身，与合金化、热处理、冷热加工等关系不大。

3、强度

强度是指在外力作用下材料抵抗变形和断裂的能力，是材料最重要、最基本的力学性能指标之一。

（1）屈服点与屈服强度

屈服点σs与屈服强度σ0.2是材料开始产生明显塑性变形时的最低应力值，即

σs＝Fs / A0 （2－1）式中：屈服载荷；试样的原始横截面积。

工业上使用的某些金属材料（如高碳钢和一些经热处理后的钢等），在拉伸试验中没有明显的屈服现象发生，故无法确定其屈服点。按GB228-87规定，屈服强度为试样标距部分产生0.2%残余伸长时的应力值，即

σ0.2 ＝F0.2 / A0 （2－2）

式中：试样标距产生0.2%残余伸长时的载荷；试样的原始横截面积。

通常，机械零件不仅是在破断时形成失效，而往往是在发生少量塑性变形后，零件精度降低而形成了失效。所以，屈服点或屈服强度是零件设计时的主要依据，同时也是评定金属材料强度的重要指标之一。

（2）抗拉强度

抗拉强度σb是材料在破断前所承受的最大应力值，即

σb ＝Fb / A0 （2－3）式中：试样在破断前所承受的最大载荷；试样的原始横截面积。抗拉强度是零件设计时的重要依据，同时也是评定金属材料强度的重要指标之一。

4、塑性

塑性是指材料在静载荷作用下，产生塑性变形而不破坏的能力。伸长率δ和断面收缩率ψ是表示材料塑性好坏的指标。

（1）伸长率

伸长率是指试样拉断后标距增长量与原始标距之比，即

δ ＝（Lk─L0）/ L0 × 100% （2－4）式中：试样断裂后的标距；试样原始标距。

（2）断面收缩率

断面收缩率是指试样拉断处横截面积的缩减量与原始横截面积之比，即

ψ ＝（A0─Ak）/ A0 × 100%

式中：试样断裂处的最小横截面积；试样的原始横截面积。

虽然塑性指标通常不直接用于工程设计计算，但任何零件都要求材料具有一定的塑性。因为零件使用过程中，偶然过载时，由于能产生一定的塑性变形而不至于突然脆断。同时，塑性变形还有缓和应力集中、削减应力峰的作用，在一定程度上保证了零件的工作安全。此外，各种成型加工都要求材料具有一定的塑性。

二、硬度

硬度是衡量材料软硬程度的指标。目前工程上，测定硬度最常用的方法是压入法，该方法所表示的硬度是指材料表面抵抗硬物压入的能力。

硬度试验设备简单，操作迅速方便，又可以直接在零件或工具上进行试验而不破坏工件，并且还可以根据硬度值估计材料的近似抗拉强度和耐磨性。此外，硬度与材料的冷成型性、切削加工性、可焊性等工艺性能间也存在着一定的联系，可作为选择加工工艺时的参考。由于以上原因，所以硬度试验在实际生产中作为产品质量检查、制定合理加工工艺的最常用的重要试验方法。在产品设计图样的技术条件中，硬度也是一项主要技术指标。

测定硬度的方法很多，生产中应用较多的有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等试验方法。

1、布氏硬度

布氏硬度试验通常是以一定的压力F，将直径为D的淬火钢球或硬质合金球压入被测材料的表层，经过规定的保持载荷时间后，卸除载荷，即得到一直径为d的压痕，见图2-2。载荷除以压痕表面积所得之值即为布氏硬度，以HB表示。单位为MPa，但习惯上不标出。用钢球为压头所测出的硬度值以HBS表示；以硬质合金球为压头所测得的硬度值以HBW 表示，HBS和HBW前面的数字代表其硬度值。HBS适用于测量退火、正火、调质钢及铸铁、有色合金等硬度小于450HB的较软金属；HBW适用于测量硬度值在650HB以下的材料。

布氏硬度试验的优点是测定结果较准确，不足之处是压痕大，不适合成品检验。

2、洛氏硬度

洛氏硬度试验是以一定的压力将一特定形态的压头压入被测材料的表面，如图2-3所示。根据压痕的深度来测量材料的软硬，压痕愈深，硬度愈低，反之硬度愈高。被测材料的硬度可直接在硬度计刻度盘上读出。

表2-1 常用洛氏硬度的试验条件和应用

按压头和载荷不同，洛氏硬度分为HRA、HRB和HRC三种类型，如表2-1所示。

洛氏硬度测量简单易行，压痕小，既可以测量成品和零件的硬度，也可以检测较薄工件或表面较薄硬化层的硬度。三种洛氏硬度中，以HRC应用最多。

3、维氏硬度

维氏硬度的测定原理与布氏硬度基本相同，不同之处在于压头采用锥面夹角为136°的金刚石正四棱锥体，压痕为正四方锥形，如图2-4所示。维氏硬度用HV表示，单位为MPa。

由于维氏硬度所用载荷小，压痕浅，故特别适用于测量零件表面的薄硬化层、镀层及薄片材料的硬度。此外，载荷可调范围大，对软硬材料均适用。其缺点是硬度的测定较麻烦，工作效率不如测洛氏硬度高。

图2-2 布氏硬度试验原理图图2-3洛氏硬度试验原理图图2-4维氏硬度试验原理图

二、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧度

材料在动载荷的作用下所表现出的各种性能称为动态力学性能。动载荷主要是指加载速度较快，材料的塑性变形速度也较快的冲击载荷和作用力大小与方向作周期性变化的交变载荷。在这类载荷作用下，材料强度和塑性都表现出下降的现象，而且难以像静载荷那样测出外力与变形的关系曲线。所以，其力学性能指标必须从另一角度来定义。材料的动态力学性能指标主要有冲击韧度、疲劳强度和耐磨性等三种。

一、冲击韧度

冲击载荷是以很大速度作用于工件上的载荷。许多零件和工具在工作过程中，往往受到冲击载荷的作用，如冲床的冲头、锻锤的锤杆、内燃机的活塞销与连杆、风动工具等。由于冲击载荷的加载速度高，作用时间短，使金属在受冲击时，应力分布与变形很不均匀。故对承受冲击载荷的零件来说，仅具有足够的静载荷强度指标是不够的，必须还具有抵抗冲击载荷的能力。

1、韧性的定义

韧性是指零件在工作状态承受载荷的作用下，对所引起的塑性变形和断裂的抵抗程度。它是强度和塑性的综合表现。

2、冲击韧度的定义

冲击韧度（αk）是指材料抵抗冲击载荷的能力。以单位面积承受的冲击吸收功来衡量，

即

αk ＝Ak / A0 （2－5）式中：试样所承受的冲击吸收功，（J）；试样断口处的原始横截面积（cm2）。

3、冲击韧度的测试原理与方法

材料的冲击韧度是在摆锤式冲击试验机上测得的，见图2-5。冲击试验标准试样是10mm×10mm×55mm。可分为无缺口、V型缺口和U型缺口三种。

图2-5 摆锤式冲击试验示意图

材料的冲击韧度除了取决于材料本身之外，还与环境温度及缺口的状况密切相关。

所以，冲击韧度除了用来表征材料的韧性大小外，还用来测量金属材料随环境温度下降由塑性状态转变为脆性状态的韧脆转变温度。也用来考察材料对缺口的敏感性。

4、多冲抗力

在生产中，冲击载荷下工作的零件，往往是经受千万次小能量冲击而破坏的，很少是受大能量一次性冲击破坏的，因此应进行多次冲击试验以确定其多次冲击抗力。

二、疲劳强度

工程中有许多零件，如发动机曲轴、齿轮、弹簧及滚动轴承等都是在交变应力或重复应力作用下工作的。在这种情况下，零件往往在工作应力低于其屈服强度的条件下发生断裂，这种现象称为疲劳断裂。疲劳断裂都是突然发生的，事先均无明显的塑性变形预兆，很难事先觉察到，也属于低应力脆断，故具有很大的危险性。

1、疲劳强度

疲劳强度是用来表示材料抵抗交变应力的能力。常用σγ表示，其下脚标γ为应力循环对称因素。

γ = σmin / σmax （2－6）

式中：σmin 是交变循环应力中的最小应力值；σmax是交变循环应力中的最大应力值。

对于对称循环交变应力，γ =－1，这种情况下材料的疲劳代号为σ-1。

2、疲劳强度的测量

材料的疲劳强度是在疲劳试验机上测定的。试验规定，钢在经受106~107次，有色金属107~108次交变应力循环作用而不发生断裂的最大应力为材料的疲劳强度。

金属材料的疲劳强度通常都小于屈服点，这说明材料抵抗交变应力比抵抗静应力的能力低。材料的疲劳强度值虽然取决于材料本身的组织结构状态，但也随试样表面粗糙度和张应力的增加而下降。疲劳强度对缺口也很敏感。为提高零件的疲劳强度，除改善内部组织和外部结构形状避免应力集中外，还可以通过降低零件表面粗糙度和采取表面强化方法如表面淬火、喷丸处理、表面滚压等来提高疲劳强度。

图2-6 几种材料的实测疲劳强度

3、高周疲劳和低周疲劳

（1）高周疲劳：当机件在较低的交变应力作用下，经受的循环周次较高（N>107）的疲劳断裂称为高周疲劳，亦称应力疲劳。以上提到的疲劳现象都属于高周疲劳。

当机件在高周疲劳下服役时，应主要考虑材料的强度，即选用高强度的材料。

（2）低周疲劳：当机件在较高的交变应力（接近或超过材料的屈服点）作用下，经受的循环周次较低（N＝102～105）的疲劳断裂称为低周疲劳，亦称应变疲劳。工程上，许多机件是由于低周疲劳而破坏的，例如，风暴席卷海船的壳体、常年尘风吹刮的桥梁、飞机在起动和降落时的起落架、经常充气的高压容器等，往往都是因承受循环塑性应变作用而发生低周疲劳断裂。

应当指出，低周疲劳的寿命与材料的强度及各种表面强化处理关系不大，它主要取决于材料的塑性。因此，当机件在低周疲劳下服役时，应在满足强度要求的前提下，选用塑性较高的材料。

三、断裂韧度

在实际生产中，许多机械零件的断裂发生在其工作应力低于零件的许用应力的状态下，甚至有些发生在远低于屈服点σs的时候，如高压容器的爆炸和桥梁、船舶、大型轧辊、发电机转子的突然折断等事故，往往都是属于低应力脆断。断口分析表明，断裂是由裂纹的形成与扩展引起的。而裂纹源往往是材料中的夹杂物、气孔、缩孔、微裂纹等。它们可能是材料冶金过程中产生的，也可能是在加工和使用过程中形成的，所以实际使用的材料中不可避免地存在着裂纹。而裂纹是否易于扩展，就成为材料是否易于断裂的一种重要指标。在断裂力学基础上起来的材料抵抗裂纹扩展的性能，称为断裂韧度。断裂韧度可以对零件允许的工作应力和裂纹尺寸进行定量计算，故在安全设计中具有重大意义。

1.裂纹扩展的基本形式

当外力作用于含有裂纹的材料时，根据应力与裂纹扩展面的取向不同，裂纹扩展可分为张开型（?型）、滑开型（??型）和撕开型（???型）三种基本形式，如图2-7所示。在三种形式中，张开型（?型）最危险，因此本节对断裂韧性的讨论，主要以这种形式作为对象。

a) 张开型（I）b) 滑开型（II）c) 撕开型（III）

图2-7 裂纹扩展的基本形式

2.应力场强度因子K?

当材料中存在裂纹时，在裂纹尖端必然存在应力集中，从而形成应力场。假设某一裂纹如图2-8所示。根据断裂力学的观点，只要裂纹很尖锐，顶端前沿各点的应力就按一定的形状分布，亦即外加应力增大时，各点的应力按相应的比例增大，这个比例系数称为应力场强度因子K?，表示为：

K? ＝σ Y a1/2MPa●m1/2 （2－7）

式中：

与裂纹形状、加载方式及试样几何尺寸有关的量，无量纲量； 外加应力，MPa ；

裂纹半长，m 。

3.断裂韧度K? c 及其应用

由上式可知，K?是一个取决于σ和a 的复合参量。K?随σ和a 的增大而增大。当K?增大到某一临界值时，裂纹尖端附近的内应力便达到材料的断裂强度，从而导致裂纹扩展，最终使材料断裂。这种裂纹扩展时的临界状态所对应的应力场强度因子，称为材料的断裂韧度，用K?c 来表示，它反映了材料抵抗裂纹扩展的能力。K?c 可以通过试验测定，它是材料本身的特性，与材料成分、热处理及加工工艺等有关。

根据应力场强度因子K?和断裂韧度K?c 的相对大小，可判断含裂纹的材料在受力时，裂纹是否会失稳扩展而断裂，即

K? ＝ σ Y a1/2 ≥ K?c ＝σc Y ac1/2 （2－8）

式中：

裂纹扩展时的临界状态所对应的工作应力，称为断裂应力； 裂纹扩展时的临界状态所对应的裂纹尺寸，称为临界裂纹尺寸。

式（2－8）是工程安全设计中防止低应力脆断的重要依

据，它将材料的断裂韧度与零件的工作应力及裂纹尺寸的关

系定量地联系起来，应用这个关系可以解决以下三方面问

题：

1）在测定了材料的断裂韧度K?c ，并探伤测出零件中的

裂纹尺寸a 后，可以确定零件的最大承载能力σc ，为载荷设

计提供依据。

2）已知材料的断裂韧度K?c 及零件的工作应力，可以

确定其允许的最大裂纹尺寸ac ，为制定裂纹探伤标准提供依据。

3）根据零件中工作应力及裂纹尺寸a ，确定材料应有的断裂韧度K?c ，为正确选材提供依据。

工程材料力学性能-第2版课后习题答案

《工程材料力学性能》课后答案 机械工业出版社 2008第2版 第一章 单向静拉伸力学性能 1、 解释下列名词。 1弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。 2．滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。 3．循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。 4．包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。 5．解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。 6．塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。 韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 7.解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为b 的台阶。 8.河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。是解理台阶的一种标志。 9.解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。 10.穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。 沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。 11.韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变 2、 说明下列力学性能指标的意义。 答：E 弹性模量 G 切变模量 r σ规定残余伸长应力 2.0σ屈服强度 gt δ金属材料拉伸时最大应力下的总伸长率 n 应变硬化指数 【P15】 3、 金属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？ 答：主要决定于原子本性和晶格类型。合金化、热处理、冷塑性变形等能够改变金属材料的组织形态和晶粒大小，但是不改变金属原子的本性和晶格类型。组织虽然改变了，原子的本性和晶格类型未发生改变，故弹性模量对组织不敏感。【P4】 4、 试述退火低碳钢、中碳钢和高碳钢的屈服现象在拉伸力-伸长曲线图上的区别？为什么？ 5、 决定金属屈服强度的因素有哪些？【P12】 答：内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。 外在因素：温度、应变速率和应力状态。 6、 试述韧性断裂与脆性断裂的区别。为什么脆性断裂最危险？【P21】 答：韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。

工程材料的分类及性能

工程材料的分类及性能 字体: 小中大 | 打印发表于: 2006-11-09 15:38 作者: xlktiancai 来源: 中国机械资讯网 材料的分类 材料的种类繁多，用途广泛。工程方面使用的材料有机械工程材料、土建工程材料、电工材料、电子材料等。在工程材料领域中，用于机械结构和机械零件并且主要要求机械性能的工程材料，又可分为以下四大类： 金属材料具有许多优良的使用性能（如机械性能、物理性能、化学性能等）和加工工艺性能（如铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、机械加工性能等）。特别可贵的是，金属材料可通过不同成分配制，不同工艺方法来改变其内部组织结构，从而改善性能。加之其矿藏丰富，因而在机械制造业中，金属材料仍然是应用最广泛、用量最多的材料。在机械设备中约占所用材料的百分之九十以上，其中又以钢铁材料占绝大多数。 随着科学技术的发展，非金属材料也得到迅速的发展。非金属材料除在某些机械性能上尚不如金属外，它具有金属所不具备的许多性能和特点，如耐腐蚀、绝缘、消声、质轻、加工成型容易、生产率高、成本低等。所以在工业中的应用日益广泛。作为高分子材料的主体——工程塑料（如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、ABS塑料、环氧塑料等）已逐渐替代一些金属零件，应用于机械工业领域中。古老的陶瓷材料也突破了传统的应用范围，成为高温结构材料和功能材料的重要组成部分。 金属材料和非金属材料在性能上各有其优缺点。近年来，金属基复合材料、树脂基复合材料和陶瓷基复合材料的出现，为集中各类材料的优异性能于一体开辟了新的途径，在机械工程中的应用将日益广泛。

9-1.gif 我也来说两句查看全部回复 最新回复 xlktiancai (2006-11-09 15:39:31) 材料的性能一、力学性能材料受力后就会产生变形，材料力学性能 是指材料在受力时的行为。描述材料变形行为的指标是应力ζ和应变ε，ζ是单位面积上的作用力，ε是单位长度的变形。描述材料力学性能的 主要指标是强度、延性和韧性。其中，强度是使材料破坏的应力大小的度 量；延性是材料在破坏前永久应变的数值；而韧性却是材料在破坏时所吸 收的能量的数值。设计师们对这些力学性能制订了各种各样的规范。例 如，对一种钢管，人们要求它有较高的强度，但也希望它有较高的延性，以增加韧性，由于在强度和延性二者之间往往是矛盾的，工程师们要做出 最佳设计常常需要在二者中权衡比较。同时，还有各种各样的方法确定材 料的强度和延性。当钢棒弯曲时就算破坏，还是必须发生断裂才算破坏？ 答案当然取决于工程设计的需要。但是这种差别表明至少应有两种强度判 据：一种是开始屈服，另一种是材料所能承受的最大载荷，这说明仅仅描 述材料强度的指标至少就有两个以上。一般来说，描述材料力学性能的指 标有以下几项： 1．弹性和刚度图1-6是材料的应力—应变图（ζ—ε 图）。（a）无塑性变形的脆性材料（例如铸铁）；（b）有明显屈服 点的延性材料（例如低碳钢）；（c）没有明显屈服点的延性材料（例如纯铝）。在图中的ζ—ε曲线上，OA段为弹性阶段，在此阶段，如卸去 载荷，试样伸长量消失，试样恢复原状。材料的这种不产生永久残余变形 的能力称为弹性。A点对应的应力值称为弹性极限，记为ζe。材料在弹 性范围内，应力与应变成正比，其比值E=ζ/ε（MN/m2）称为弹性模量。

常用双相钢编号及基本的材料属性

Stainless Steel 1. Composition z The microstructure consists of roughly 50% austenite and 50% ferrite. z Generally, the content of the relative phase needs to reach 30%. 2. Basic material characteristics z Twice strength of austenitic and ferritic stainless steels. z Wide range of corrosion resistance to match application. z Good toughness down to minus 80 deg C but not genuine cryogenic applications. z Particular resistance to stress corrosion cracking. z Weld able with care in thick sections. z More difficult to form and machine than austenitic. z Restricted to 300 deg C maximum. 3. Part of the type Type CN US SE DE Duplex Steel Low Alloy 00Cr23Ni4N UNS S32304 SS2327 (SAF2304) W.Nr.1.4362 Middle Alloy 00Cr18Ni5Mo3Si2 UNS S31500 SS2376 (3RE60) W.Nr.14417 00Cr22Ni5Mo3N UNS S31803 SS2377 (SAF2205) W.Nr.14462 High Alloy 00Cr25Ni5Mo2 UNS S32900SS2324 (10RE51) W.Nr.14460 00Cr25Ni7Mo3WCuN UNS S31260W.Nr.14501 Super Duplex Steel Super 00Cr25Ni7Mo4N UNS S32750 SS2328 (SAF2507) W.Nr.14410 00Cr25Ni6Mo3CuN UNS S32550W.Nr.14507 4. Duplex steel Material properties 4.1. 00Cr23Ni4N (UNS S32304/SFA2304) z DESCRIPTION URANUS? 35N (UR 35N) is a 23% Cr, 4% Nickel, Mo free duplex stainless steel (23.04). The alloy UR 35N has similar corrosion resistance properties similar to 316L. Furthermore, its mechanical properties i.e. yield strength, are twice those of 304/316 austenitic grades. This allows the designer to save weight, particularly for properly designed pressure vessel applications. The alloy is particularly suitable for applications covering the -50°C/+300°C (-58°F/572°F) temperature range. Lower temperatures may also be considered, but need some restrictions, particularly for welded structures. With its duplex microstructure, low nickel and high chromium contents, the alloy has improved stress corrosion resistance properties compared to 304 and 316 austenitic grades.

常用工程材料选用

三、常用工程材料及选用 纯金属因价贵，力学性能较低，不能满足现代工业的要求，因此工业上多应用合金。下面对工程中常用的金属材料进行叙述。 一、碳素钢 碳素钢是指Wc≤2.11%，并含少量硅、锰、磷、硫等杂质元素的铁碳合金。碳素钢具有一定的力学性能和良好的工艺性能，且价格低廉，在工业中广泛应用。 碳素钢的分类及牌号 碳素钢的种类很多，常按以下方法分类。 1．按钢的含碳量分类 可分为：低碳钢（0.0218%

二、合金钢 为了改善碳素钢的组织和性能，在碳素钢基础上有目的地加入一种或几种合金元素所形成的铁基合金，称为低合金钢或合金钢。常加入的合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、硼、铝、铌、锆等。通常低合金钢中加入合金元素的种类和数量较合金钢少。不同元素的组合，不同的元素含量，可得到不同的性能。 合金钢的分类 1.按质量等级分 按质量等级，合金钢可分为优质合金钢（如一般工程结构用合金钢、耐磨钢、硅锰弹簧钢等）和特殊质量合金钢（如合金结构钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、耐热钢等）。 2.按合金元素总量分 按合金元素总量将合金钢分为：低合金钢（W Me<5%）、中合金钢（W Me=5%～10%）和高合金钢（W Me >10%） 3. 按合金元素种类分 按合金元素种类将合金钢分为：铬钢、锰钢、硅锰钢、铬镍钢等。 4. 按主要性能和使用特性分 主要分为工程结构用合金钢，机械结构用合金钢，轴承钢，工具钢，不锈、耐蚀和耐热钢，特殊物理性能钢等。 合金钢的编号 我国合金钢编号方法的原则是以钢中碳含量（Wc×100）、合金元素的种类和含量（W Me ×100）来表示。当钢中合金元素的平均含量W Me<1.5%时，钢号中只标出元素符号，不标明合金元素平均含量；当W Me≥1.5%、2.5%、3.5%……时，在该元素后面相应的标出2、3、4……。合金钢的具体编号方法见表1-11：

工程材料力学性能课后习题答案

《工程材料力学性能》（第二版）课后答案 第一章材料单向静拉伸载荷下的力学性能 一、解释下列名词 滞弹性：在外加载荷作用下，应变落后于应力现象。 静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材科从变形到断裂所消耗的功。 弹性极限：试样加载后再卸裁，以不出现残留的永久变形为标准，材料 能够完全弹性恢复的最高应力。 比例极限：应力—应变曲线上符合线性关系的最高应力。 包申格效应：指原先经过少量塑性变形，卸载后同向加载，弹性极限 (σP)或屈服强度(σS)增加；反向加载时弹性极限(σP)或屈服 强度(σS)降低的现象。 解理断裂：沿一定的晶体学平面产生的快速穿晶断裂。晶体学平面－－解理面，一般是低指数，表面能低的晶面。 解理面：在解理断裂中具有低指数，表面能低的晶体学平面。 韧脆转变：材料力学性能从韧性状态转变到脆性状态的现象（冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型转变穿晶断裂，断口特征由纤维状转变为结晶状）。 静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力韧度。是一个强度与塑性的综合指标，是表示静载下材料强度与塑性的最佳配合。 二、金属的弹性模量主要取决于什么?为什么说它是一个对结构不敏感的力学性能? 答案：金属的弹性模量主要取决于金属键的本性和原子间的结合力，而材料的成分和组织对它的影响不大，所以说它是一个对组织不敏感的性能指标，这是弹性模量在性能上的主要特点。改变材料的成分和组织会对材料的强度(如屈服强度、抗拉强度)有显著影响，但对材料的刚度影响不大。 三、什么是包申格效应，如何解释，它有什么实际意义? 答案：包申格效应就是指原先经过变形，然后在反向加载时弹性极限或屈服强度降低的现象。特别是弹性极限在反向加载时几乎下降到零，这说明在反向加载时塑性变形立即开始了。

工程材料性能包括使用性能和工艺性能。使用性能是指材料

工程材料的性能包括使用性能和工艺性能。使用性能是指材料在使用条件下表现出来的性能如力学性能、物理性能和化学性能；工艺性能是指材料在加工过程中反映出的性能如切削加工性能、铸造性能、塑性加工性能、焊接性能和热处理性能等。其具体的分类如下： 一、强度、刚度、塑性、硬度 材料在静载荷的作用下所表现出的各种性能称为静态力学性能。材料的静态力学性能可以通过静载试验确定，该试验可以确定材料在静载荷作用下的变形（弹性变形、塑性变形）和断裂行为，这些数据广泛应用于结构载荷机件的强度和刚度设计中，也是材料加工工艺有关材料变形行为的重要资料。在生产金属材料的工厂，静载试验是检验材料质量的基本手段之一。此外，科学工作者也能够从材料的变形和断裂行为的分析中得到很多有关材料性能的重要资料，这些资料对于研究和改善材料的组织与性能十分必要。 一、拉伸试验 拉伸试验是工业上应用最广泛的金属力学性能试验方法之一。这种试验方法的特点是温度、应力状态和加载速率是确定的，并且常用标准的光滑圆柱试样进行试验。通过拉伸试验可以揭示材料在静载荷作用下常见的三种失效形式，即弹性变形、塑性变形和断裂。还可以标定出材料最基本的力学性能指标，如屈服强度σ0.2、抗拉强度σb、断后伸长率δ和断面

收缩率ψ。 1、拉伸试验曲线 拉伸试验曲线有以下几种表示方法： （1）载荷－伸长曲线（P-ΔL）这是拉伸试验机的记录器在试验过程中直接描画出的曲线。P是载荷的大小，ΔL指试样标距长度L0受力后的伸长量。 （2）工程应力－应变曲线（σ－ε曲线）令F0为试样原有的横截面面积，则拉伸应力σ＝P / F0，拉伸应变ε＝ΔL / L0。以σ－ε为坐标作图得到的曲线就是工程应力－应变曲线，它和P-ΔL曲线形状相似，仅在尺寸比例上有一些差异。图2－1为低碳钢的拉伸曲线。由图可见，低碳钢在拉伸过程中，可分为弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。 （3）真应力－应变曲线（S－e曲线）指试样在受载过程中任一瞬间的真应力（S = P / F）和真应变（e = ln L / L0）之间的关系曲线。 图2-1低碳钢的工程应力－应变曲线 2、弹性和刚度 （1）弹性：当外加应力σ小于σe（如图2－1）时，试样的变形能在卸载后（σ＝0）立即消失，即试样恢复原状，这种不产生永久变形的性能称为弹性。σe为不产生永久变形的最大应力，称为弹性极限。 （2）刚度：在弹性范围内，应力与应变成正比，即σ＝Eε，或E＝σ/ε，比例常数E 称为弹性模量，它是衡量材料抵抗弹性变形能力的指标，亦称为刚度。它是一个对组织不敏感的参数，主要取决于材料本身，与合金化、热处理、冷热加工等关系不大。 3、强度 强度是指在外力作用下材料抵抗变形和断裂的能力，是材料最重要、最基本的力学性能指标之一。 （1）屈服点与屈服强度 屈服点σs与屈服强度σ0.2是材料开始产生明显塑性变形时的最低应力值，即

常用材料属性

1.1 不同材料的特性 1. ABS ·用途: 玩具、机壳、日常用品 ·特性: 坚硬、不易碎、可涂胶水，但损坏时可能有利边出现。(Fig. 1.1.1) 设计上的应用: 多数应用于玩具外壳或不用受力的零件。 2. PP ·用途: 玩具、日常用品、包装胶袋、瓶子 ·特性: 有弹性、韧度强、延伸性大、但不可涂胶水。 ·设计上的应用: 多数应用于一些因要接受drop test而拆件的地方。 3. PVC ·用途: 软喉管、硬喉管、软板、硬板、电线、玩具 ·特性: 柔软、坚韧而有弹性。 ·设计上的应用: 多数用于玩具figure，或一些需要避震或吸震的地方。

4. POM ·用途: 机械零件、齿轮、摃杆、家电外壳 ·特性: 耐磨、坚硬但脆弱，损坏时容易有利边出现(Fig. 1.1.6)。 ·设计上的应用: 多数用于胶齿轮、滑轮、一些需要传动，承受大扭力或应力的地方。 5. Nylon ·用途: 齿轮、滑轮 ·特性: 坚韧、吸水、但当水份完全挥发后会变得脆弱。 ·设计上的应用: 因为精准度比较难控制，所以大多用于一些模数较大的齿轮。 6. Kraton 用途: 摩打垫 特性: 柔软，有弹性，韧度高，延伸性强。 设计上的应用: 多数作为摩打垫，吸收摩打震动，减低噪音。 简称

中英文学名 用途 备考 硬胶 GPPS 通用级聚苯乙烯 General Purpose polystyrene 文具、日用品、灯罩、仪器壳罩、玩具 透明,脆性,易成形 不碎胶 HIPS 高冲击聚笨乙烯 High Impact Polystyrene 日用品、电器零件、机壳、玩具 白色,延性,易成形 超不碎胶 ABS 丙烯睛一丁二烯一苯乙烯共聚物Acrylonitrile Butadiene Styrene 玩具、家私、运动用品、机壳、日用品、把手、齿轮 黄白色,延性,易成形 透明大力胶 AS (SAN) 丙烯睛一苯乙烯共聚物 Acrylonitrile Styrene 日用品、餐具、表面、家庭电器用品、装饰品 透明,易成形 软胶(花料、筒料) L D P E 低密度聚乙烯 Low Density Polyethylene 包装胶袋、玩具、胶瓶、胶花、电线 半透明,延性,易成形

《工程材料力学性能》考试复习题

名词解释 1，循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力 应力状态软性系数材料最大切应力与最大正应力的比值，记为α。： 2，缺口效应：缺口材料在静载荷作用下，缺口截面上的应力状态发生的变化。 3，缺口敏感度：金属材料的缺口敏感性指标，用缺口试样的抗拉强度与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度的比值表示。 4，冲击吸收功：冲击弯曲试验中试样变形和断裂所消耗的功 5，过载损伤界：抗疲劳过载损伤的能力用过载损伤界表示。 6，应力腐蚀：材料或零件在应力和腐蚀环境的共同作用下引起的破坏 7，氢蚀：由于氢与金属中的第二相作用生成高压气体，使基体金属晶界结合力减弱而导 8，金属脆化。氢蚀断裂的宏观断口形貌呈氧化色，颗粒状。微观断口上晶界明显加宽，呈沿晶断裂。 9，磨损：机件表面相互接触并产生相对运动，表面逐渐有微小颗粒分离出来形成磨屑，使表面材料逐渐损失、造成表面损伤的现象。 10，耐磨性：机件表面相互接触并产生相对运动，表面逐渐有微小颗粒分离出来形成磨屑，使表面材料逐渐损失、造成表面损伤的现象。 论述 1，影响屈服强度的因素： ①内因：a金属本性及晶格类型b晶粒大小和亚结构c溶质元素d第二相 ②外因：a温度b应变速率c应力状态 2，影响韧脆转变的因素： ①冶金因素：a晶体结构，体心立方金属及其合金存在低温脆性。 b化学成分,1）间隙溶质元素↑→韧脆转变温度↑ 2置换型溶质元素一般也能提高韧脆转变温度，但Ni和一定量Mn例外。 3杂质元素S、P、As、Sn、Sb等使钢的韧性下降 c晶粒大小，细化晶粒提高韧性的原因有：晶界是裂纹扩展的阻力；晶界前塞积的位错数减少，有利于降低应力集中；晶界总面积增加，使晶界上杂质浓度减少，避免产生沿晶脆性断裂。 d纤维组织1）对低强度钢：按tk由高到低的顺序：珠光体→上贝氏体→铁素体→下贝氏体→回火马氏体 2）对中碳合金钢且强度相同，tk：下贝氏体＜回火马氏体；贝氏体马氏体混合组织＞回火马氏体 3）低碳合金钢的韧性：贝氏体马氏体混合组织＞单一马氏体或单一贝氏体 4）马氏体钢的韧性：奥氏体的存在将显著改善韧性钢中夹杂物、碳化物等第二相质点对钢的韧性有重要影响，影响的程度与第二相质点的大小、形状、分布、第二相的性质及其与基体的结合力等性质有关。 3，影响韧度断裂的因素： ①内因：a化学成分： 细化晶粒的元素→强度↑、塑性↑→KIC↑； 强烈固溶强化的元素→塑性↓→KIC↓； 形成金属间化合物并呈第二相析出的元素→塑性↓→KIC↓； b基体相结构和晶粒大小的影响： 基体相结构易于产生塑性变形→KIC↑，如对钢铁材料：面心立方的KIC高于体心立方的KIC。 晶粒大小对KIC的影响与对常规力学性能的影响不同，一般，晶粒细化→KIC↑，但某些情况下，粗晶粒的KIC反而较高。 c夹杂和第二相的影响 非金属夹杂物→KIC↓； 脆性第二相的体积分数↑→KIC↓； 韧性第二相形态和数量适当时→KIC↑； 钢中微量杂质元素(Sb、Sn、As等) →KIC↓ d显微组织的影响 板条马氏体＞针状马氏体。 回火索氏体＞回火托氏体＞回火马氏体

材料结构与性能(珍藏版)

材料结构与性能（珍藏版） 一、何为金属键？金属的性能与金属键有何关系？ 二、试说明金属结晶时，为什么会产生过冷？ 三、结合相关工艺或技术说明快速凝固的组织结构特点。 四、画出铁碳合金相图，并指出有几个基本的相和组织？说明它们的结构和 性能特点。 五、说明珠光体和马氏体的形成条件、组织形态特征和性能特点。 六、试分析材料导热机理。金属、陶瓷和玻璃导热机制有何区别？将铬、 银、Ni-Cr合金、石英、铁等物质按热导率大小排序，并说明理由。 七、从结构上解释，为什么含碱土金属的玻璃适用于介电绝缘？ 八、列举一些典型的非线性光学材料，并说明其优缺点。 九、什么是超疏水、超亲水？超疏水薄膜对结构与表面能有什么要求？ 十、导致铁磁性和亚铁磁性物质的离子结构有什么特征？ 答案自测 特别重要的名词解释 原子半径：按照量子力学的观点，电子在核外运动没有固定的轨道，只是概率分布不同，因此对原子来说不存在固定的半径。根据原子间作用力的不同，原子半径一般可分为三种：共价半径、金属半径和范德瓦尔斯半径。通常把统和双原子分子中相邻两原子的核间距的一半，即共价键键长的一半，称作该原子的共价半径（r c）；金属单质晶体中相邻原子核间距的一半称为金属半径 （r M）；范德瓦尔斯半径（r V）是晶体中靠范德瓦尔斯力吸引的两相邻原子核间距的一半，如稀有气体。

电负性：Parr等人精确理论定义电负性为化学势的负值，是体系外势场不变的条件下电子的总能量对总电子数的变化率。 相变增韧：相变增韧是由含ZrO2的陶瓷通过应力诱发四方相（t相）向单斜相（m相）转变而引起的韧性增加。当裂纹受到外力作用而扩展时，裂纹尖端形成的较大应力场将会诱发其周围亚稳t-ZrO2向稳定m-ZrO2转变，这种转变为马氏体转变，将产生近4%的体积膨胀和1%-7%的剪切应变，对裂纹周围的基体产生压应力，阻碍裂纹扩展。而且相变过程中也消耗能量，抑制裂纹扩展，提高材料断裂韧性。 Suzuki气团：晶体中的扩展位错为保持热平衡，其层错区与溶质原子间将产生相互作用，该作用被成为化学交互作用，作用的结果使溶质原子富集于层错区内，造成层错区内的溶质原子浓度与在基体中的浓度存在差别。这种不均匀分布的溶质原子具有阻碍位错运动的作用，也成为Suzuki气团。

1.2 常工程材料的基本性质

1.2 常用工程材料的基本性质 1.何谓材料的实际密度，体积密度和堆积密度？如何计算？ 答:实际密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量，按下式计算：ρ=m/V 体积密度是指材料在自然状态下（含开口和闭口孔隙），单位体积所具有的质量，按下式计算：ρo=m/Vo 堆积密度是指散粒材料（粉末，粒状或纤维状材料）在自然堆积状态下，单位体积（包含颗粒内部的孔隙及颗粒之间的空隙）所具有的质算，按下式计算：ρo’=m/Vo’ 2.何谓材料的密实度和孔隙率？两者有什么关系？ 答：密实度是指材料体积内被固体物质所充实的程度，也就是固体物质的体积占总体积的比例。用D表示。 孔隙率是指材料题体积内，孔隙体积（Vp）占材料总体积（Vo）的百分率，用P表示。 孔隙率与密实度的关系：P+D=1 4.建筑材料的亲水性与憎水性在建筑工程中有什么实际意义？ 答:亲水性材料（如石材，砖，混凝土，木材等）表面均能被水润湿，且能通过毛细管作用将水吸入材料的毛细管内部。 憎水性材料（如石蜡，沥青，塑料，油漆等）不仅可用作防水防潮的材料，而且还可以用于亲水性材料的表面处理，以降低其吸水性。 6.何谓材料的吸水性，吸湿性，耐水性，抗渗性和抗冻性？各用什么指标表示？ 答：材料在水中吸收水分的性质称为吸水性，其大小用吸水率表示：材料吸水饱和后的水质量占材料干燥质量的百分率称为质量吸水率Wm，材料吸收饱和后的水体积占材料干燥时自然体积的百分率称为体积吸水率Wv。 材料在潮湿空气中吸收水分的性质叫做吸湿性，其大小用含水率Wh表示。 材料在长期饱和水作用下不破坏，其强度也不显著降低的性质称为耐水性，用软化系数K 表示。 材料抵抗有压介质（水，油等液体）渗透的性质称为抗渗性，常用渗透系数Kp表示抗渗性好坏。 材料在水饱和状态下经多次冻融作用而不破坏，同时强度也不严重降低的性质称为抗冻性，用抗冻等级F表示。 8.材料的孔隙率与孔隙特征对材料的体积密度、吸水性、吸湿性、抗渗性、抗冻性、 强度及保温隔热等性能有何影响？ 答：孔隙率与密实度有关，而材料的强度，吸水性，耐久性，导热性等均与其密实度有 关，所以孔隙率会影响材料的体积密度、吸水性、吸湿性、抗渗性、抗冻性、强度。 材料内部的孔隙有开口孔隙和闭合孔隙两种，开口孔隙之间可相互贯通且与外界 相通，在一般浸水条件下能水饱和。闭合孔隙彼此不相通且与界隔绝，其能提高材料的 隔热保温性能。 10.何谓材料强度，比强度？两者有什么关系？

种常用工程材料属性性表

材料名称弹性模量(N/m^2)泊松比质量密度(kg/m^3)抗剪模量(N/m^2)张力强度(N/m^2)屈服强度(N/m^2)热扩张系数(/Kelven)比热(J/(kg.K))热导率(W/(m.k)) Ductile Iron (SN) 1.20E+110.3107.90E+037.70E+108.62E+08 5.51E+08 1.10E-05 4.50E+0275.00 KTH300-06 (GB) 1.90E+110.2707.30E+038.60E+10 3.00E+080.00E+00 1.20E-05 5.10E+0247.00 KTH350-10 (GB) 1.90E+110.2707.30E+038.60E+10 3.50E+08 2.00E+08 1.20E-05 5.10E+0247.00 KTZ450-06 (GB) 1.90E+110.2707.30E+038.60E+10 4.50E+08 2.70E+08 1.20E-05 5.10E+0247.00 KTZ550-04 (GB) 1.90E+110.2707.30E+038.60E+10 5.50E+08 3.40E+08 1.20E-05 5.10E+0247.00 KTZ650-02 (GB) 1.90E+110.2707.30E+038.60E+10 6.50E+08 4.30E+08 1.20E-05 5.10E+0247.00 KTZ700-02 (GB) 1.90E+110.2707.30E+038.60E+107.00E+08 5.30E+08 1.20E-05 5.10E+0247.00 KTB350-04 (GB) 1.20E+110.3107.90E+037.70E+10 3.50E+080.00E+00 1.10E-05 4.50E+0275.00 KTB380-12 (GB) 1.20E+110.3107.90E+037.70E+10 3.80E+08 1.70E+08 1.10E-05 4.50E+0275.00 KTB400-05 (GB) 1.20E+110.3107.90E+037.70E+10 4.40E+08 2.20E+08 1.10E-05 4.50E+0275.00 KTB450-07 (GB) 1.20E+110.3107.90E+037.70E+10 4.50E+08 2.60E+08 1.10E-05 4.50E+0275.00 Gray Cast Iron (SN) 6.62E+100.2707.20E+03 5.00E+10 1.52E+080.00E+00 1.20E-05 5.10E+0245.00 HT100 (GB) 1.08E+110.1237.10E+03 4.80E+10 1.50E+080.00E+008.20E-06 5.10E+0245.00 HT150 (GB) 1.16E+110.1947.00E+03 4.86E+10 1.50E+080.00E+00 1.01E-05 5.10E+0245.00 HT200 (GB) 1.48E+110.3107.20E+03 5.66E+10 2.00E+080.00E+00 1.10E-05 5.10E+0245.00 HT250 (GB) 1.38E+110.1567.28E+03 5.98E+10 2.50E+080.00E+008.20E-06 5.10E+0245.00 HT300 (GB) 1.43E+110.2707.30E+03 5.66E+10 3.00E+080.00E+00 1.12E-05 5.10E+0245.00 HT350 (GB) 1.45E+110.2707.30E+03 5.66E+10 3.50E+080.00E+00 1.12E-05 5.10E+0245.00 Malleable Cast Iron 1.90E+110.2707.30E+038.60E+10 4.14E+08 2.76E+08 1.20E-05 5.10E+0247.00 QT400-15 1.61E+110.2747.01E+03 6.32E+10 4.00E+08 2.50E+08 1.29E-05 5.10E+0247.00 QT400-18 1.61E+110.2747.01E+03 6.32E+10 4.00E+08 2.50E+08 1.29E-05 5.10E+0247.00 QT450-10 1.69E+110.2577.06E+03 6.76E+10 4.50E+08 3.10E+08 1.01E-05 5.10E+0247.00 QT500-7 1.62E+110.2937.00E+03 6.27E+10 5.00E+08 3.20E+089.10E-06 5.10E+0247.00 QT600-3 1.69E+110.2867.12E+03 6.56E+10 6.00E+08 3.70E+08 1.18E-05 5.10E+0247.00 QT700-2 1.69E+110.3057.09E+03 6.47E+107.00E+08 4.20E+08 1.08E-05 5.10E+0247.00 QT800-2 1.74E+110.2707.30E+03 6.84E+108.00E+08 4.80E+08 1.01E-05 5.10E+0247.00 QT900-2 1.81E+110.2707.18E+037.10E+109.00E+08 6.00E+08 1.10E-05 5.10E+0247.00 Q195 2.12E+110.2867.69E+038.24E+10 3.50E+08 1.95E+088.80E-06 4.40E+0243.00 Q215 2.12E+110.2887.69E+038.25E+10 3.50E+08 2.15E+088.80E-06 4.40E+0243.00 Q235-A(F) 2.08E+110.2777.86E+038.14E+10 3.90E+08 2.35E+088.70E-06 4.40E+0243.00 Q235-A 2.12E+110.2887.86E+038.23E+10 3.90E+08 2.35E+08 1.20E-05 4.40E+0243.00 Q235-B 2.10E+110.2747.83E+038.24E+10 3.90E+08 2.35E+088.00E-06 4.40E+0243.00 Q255 2.10E+110.2747.83E+038.24E+10 4.50E+08 2.55E+088.00E-06 4.40E+0243.00 Q275 2.10E+110.2747.83E+038.24E+10 4.90E+08 2.50E+088.00E-06 4.40E+0243.00 08F 2.19E+110.2677.83E+038.62E+10 2.95E+08 1.75E+088.70E-06 4.40E+0248.00 8 2.11E+110.2797.82E+038.25E+10 2.95E+08 1.75E+08 1.22E-05 4.40E+0248.00 10F 2.12E+110.2707.85E+038.26E+10 3.15E+08 1.85E+08 1.25E-05 4.40E+0248.00 10 2.10E+110.2707.86E+038.26E+10 3.15E+08 1.85E+08 1.26E-05 4.40E+0248.00 15F 2.12E+110.2887.85E+038.24E+10 3.55E+08 2.05E+08 1.19E-05 4.40E+0248.00 15 2.13E+110.2897.85E+038.26E+10 3.75E+08 2.25E+08 1.19E-05 4.40E+0248.00

材料结构和性能解答(全)

1、离子键及其形成的离子晶体陶瓷材料的特征。 答：当一个原子放出最外层的一个或几个电子成为正离子，而另一个原子接受这些电子而成为负离子，结果正负离子由于库仑力的作用而相互靠近。靠近到一定程度时两闭合壳层的电子云因发生重叠而产生斥力。这种斥力与吸引力达到平衡的时候就形成了离子键。此时原子的电中性得到维持，每一个原子都达到稳定的满壳层的电子结构，其总能量达到最低，系统处于最稳定状态。因此，离子键是由正负离子间的库仑引力构成。由离子键构成的晶体称为离子晶体。离子晶体一般由电离能较小的金属原子和电子亲和力较大的非金属原子构成。离子晶体的结构与特性由离子尺寸、离子间堆积方式、配位数及离子的极化等因素有关。 离子键、离子晶体及由具有离子键结构的陶瓷的特性有： A、离子晶体具有较高的配位数，在离子尺寸因素合适的条件下可形成最密排的结构； B、离子键没有方向性 C、离子键结合强度随电荷的增加而增大，且熔点升高，离子键型陶瓷高强度、高硬度、高熔点； D、离子晶体中很难产生自由运动的电子，低温下的电导率低，绝缘性能优良； E、在熔融状态或液态，阳离子、阴离子在电场的作用下可以运动，故高温下具有良好的离子导电性。 F、吸收红外波、透过可见波长的光，即可制得透明陶瓷。 2、共价键及其形成的陶瓷材料具有的特征。 答：当两个或多个原子共享其公有电子，各自达到稳定的、满壳层的状态时就形成共价键。由于共价电子的共享，原子形成共价键的数目就受到了电子结构的限制，因此共价键具有饱和性。由于共价键的方向性，使共价晶体不密堆排列。这对陶瓷的性能有很大影响，特别是密度和热膨胀性，典型的共价键陶瓷的热膨胀系数相当低，由于个别原子的热膨胀量被结构中的自由空间消化掉了。 共价键及共价晶体具有以下特点： A、共价键具有高的方向性和饱和性； B、共价键为非密排结构； C、典型的共价键晶体具有高强度、高硬度、高熔点的特性。 D、具有较低的热膨胀系数； E、共价键由具有相似电负性的原子所形成。 3、层状结构材料的各向异性。 答：层状结构中范德华力起着重要的作用，陶瓷的层状结构间有较强的若键存在使得层与层之间连接在一起。蒙脱石和石墨的结构层内键合类型不同于层间键合类型，因此材料显示出较高的各向异性。所有的这些层状结构的层与层之间很容易滑移，粘土矿物中的这种层状结构使它在有水的情况下容易发生塑性变形。 4、影响陶瓷材料密度的因素。 答：密度是指单位体积的质量，陶瓷材料的密度有四种表示方式，分别是：结晶学密度、理论密度、体积密度、相对密度。前三种在制作过程中没有形成气孔，在结构内的原子间只有间隙。陶瓷材料的密度主要取决于元素的尺寸，元素的质量和结构堆积的紧密程度。相对原子质量大的元素构成的陶瓷材料显示出较高的密度，如碳化钨、氧化铪等。金属键合和离子键合陶瓷中的原子形成紧密堆积，会使其密度比共价键键合陶瓷（较开放的结构）的密度更奥一些，如锆石英。 5、硬度所反映的材料的能力；静载荷压入法测定硬度的原理。

材料结构与性能的关系

关于新型材料结构与性能的关系相关文章读后感 通过阅读文献，我了解了关于新型材料的一些基础知识。 新型材料是指那些新近发展或正在发展的、具有优异性能和应 用前景的一类材料。新型材料的特征： （1）生产制备为知识密集、技术密集和资金密集； （2）与新技术和新工艺发展密切结合。如：大多新型材料通过 极端条（如超高压、超高温、超高真空、超高密度、超高频、 超高纯和超高速快冷等）形成。 （3）一般生产规模小，经营分散，更新换代快，品种变化频繁。 （4）具有特殊性能。如超高强度、超高硬度、超塑性，及超导 性、磁性等各种特殊物理性能。 （5）其发展与材料理论关系密切。 新型材料的分类，根据性能与用途分为新型结构材料和功能材料。新型结构材料是指以力学性能为主要要求，用以制造各种机器零件和工程结构的一类材料。新型结构材料具有更高力学性能（如强度、硬度、塑性和韧性等），能在更苛该介质或条件下工作。 功能材料指具有特定光、电、磁、声、热、湿、气、生物等性能的种类材料。广泛用于能源、计算机、通信、电子、激光、空间、生命科学等领域。根据材料本性或结合键分为金属材料、元机非金属材料、高分子材料、复合材料 新型材料，在国民经济中具有举足轻重的地位。对新一代材

料的要求是：（1）材料结构与功能相结合。（2）开发智能材料。 智能材料必须具备对外界反应能力达到定量的水平。目前的材料还停留在机敏材料水平上，机敏材料只能对外界有定性的反应。 （3）材料本身少无污染，生产过程少污染，且能再生。（4）制造材料能耗少，本身能创造新能源或能充分利用能源。 材料科学发展趋势：（1）研究多相复合材料。指两个或三个主相都在一个材料之中，如多相复合陶瓷材料，多相复合金属材料，多相复合高分子材料，金属—陶瓷、金属—有机物等。（2）研究并开发纳米材料。①把纳米级晶粒混合到材料中，以改善材料脆性。②利用纳米材料本身的独特性能。 基于材料结构和性能关系研究的材料设计,其核心科学问题有三: (l)寻找决定材料体系特性的关键功能基元； (2)材料微观结构和宏观功能特性的关系的研究； (3)基于功能基元材料体系的设计原理。 各种新型材料的开发研究越来越引起人们的重视,活性碳纤维(ACF)(或纤维状活性碳(FAC)是近几十年迅速发展起来的一种新颖的高效吸附材料。 ACF的吸附性能与其结构特征有密切关系.影响性能的结构因素可分为两个方面:其一为孔结构因素,如比表面积、孔径、孔容等。在通常情况下,比表面积与吸附量有正比关系;其二为表面官能团的种类和含量,例如含氮官能团的ACF对含硫化合物有优异的吸附能力.

常见注塑材料性能

.目录 1.ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 (2) 2.PA6 聚酰胺6或尼龙6 (2) 3.PA12 聚酰胺12或尼龙12 (3) 4.PA66 聚酰胺66或尼龙66 (4) 5.PBT 聚对苯二甲酸丁二醇酯 (4) 6.PC 聚碳酸酯 (5) 7.PC/ABS 聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和混合物 (6) 8.PC/PBT 聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯的混合物 (6) 9.PE-HD 高密度聚乙烯 (7) 10.PE-LD 低密度聚乙烯 (7) 11.PEI 聚乙醚 (8) 12.PET 聚对苯二甲酸乙二醇酯 (8) 13.PETG 乙二醇改性-聚对苯二甲酸乙二醇酯 (9) 14.PMMA 聚甲基丙烯酸甲酯 (9) 15.POM 聚甲醛 (10) 16.PP 聚丙烯 (10) 17.PPE 聚丙乙烯 (11) 18.PS 聚苯乙烯 (12) 19.PVC （聚氯乙烯） (12) 20.SA苯乙烯-丙烯腈共聚物 (13)

常用二十种塑料注塑性能、典型应用、注塑工艺、物理和化学特性介绍 1.A BS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 典型应用围: 汽车（仪表板，工具舱门，车轮盖，反光镜盒等），电冰箱，大强度工具（头发烘干机，搅拌器，食品加工机，割草机等），机壳体，打字机键盘，娱乐用车辆如高尔夫球手推车以及喷气式雪撬车等。 注塑模工艺条件: 干燥处理：ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为80～90℃下最少干燥2小时。材料温度应保证小于0.1%。 熔化温度：210～280℃；建议温度：245℃。 模具温度：25～70℃。（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）。 注射压力：500～1000bar。 注射速度：中高速度。 化学和物理特性: ABS 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料。三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上百种不同品质的ABS材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。 2.P A6 聚酰胺6或尼龙6 典型应用围: 由于有很好的机械强度和刚度被广泛用于结构部件。由于有很好的耐磨损特性，还用于制造轴承。 注塑模工艺条件: 干燥处理：由于PA6很容易吸收水分，因此加工前的干燥特别要注意。如果材料是用防水材料包装供应的，则容器应保持密闭。如果湿度大于0.2%，建议在80℃以上的热空气中干燥16小时。如果材料已经在空气中暴露超过8小时，建议进行105℃，8小时以上的真空烘干。 熔化温度：230~280℃，对于增强品种为250~280℃。 模具温度：80~90℃。模具温度很显著地影响结晶度，而结晶度又影响着塑件的机械特性。对于结构部件来说结晶度很重要，因此建议模具温度为80~90℃。对于薄壁的，流程较长的塑件也建议施用较高的模具温度。增大模具温度可以提高塑件的强度和刚度，但却降低了韧性。如果壁厚大于3mm，建议使用20~40℃的低温模具。对于玻璃增强材料模具温度应大于80℃。 注射压力：一般在750~1250bar之间（取决于材料和产品设计）。