引言

应用于各种工程领域中的材料，如在机械工业中，建筑及桥梁中，等等，——统称为工程材料。

其中用来制造各种机电产品的材料，——称为机械工程材料，

主要包括：

1）金属材料：钢，铸铁，铜及铜合金，等等。

2）非金属材料：塑料，橡胶，工业陶瓷，等等。

3）复合材料：由两种或两种以上性质不同的材料复合而成的多相材料。

金属材料是制造机器的最主要材料。

金属材料按含金属元素数量的多少分为：

1）纯金属(一种金属).

2）合金（以一种金属为基+其他金属或非金属）       

金属材料按是否含Fe元素分为：

1）黑色金属：铁族材料，指Fe及以Fe为基的合金。

①钢：碳钢，合金钢，特殊性能钢等。

②铸铁：灰铸铁，球墨铸铁，可锻铸铁，蠕墨铸铁等。

2）有色金属：非铁族材料，指黑色金属以外的所有金属及合金。

①铜及铜合金。

②铝及铝合金，等等。

3）粉末金材料     

在机械制造中应用的金属以黑色金属为主，占90%以上。

为什么金属材料或者黑色金属材料是用来制造机器的最主要材料？这是因为：其具有优良的机械性能（力学性能）、工艺性能，并具较好的物理性能及化学稳定性。

1、力学性能：材料在外力（静载荷、动载荷、交变载荷）作用下，所表现出的性能。包括强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等,是选择、使用金属材料的重要依据。

静载时材料的力学性能

（一）静载拉伸试验

1. 拉伸试样（GB6397-86）

长试样：L0=10d0 , 短试样：L0=5d0

2、低碳钢拉伸过程变化的三个阶段：弹性变形阶段、塑性变形阶段、颈缩现象至断裂。

3、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  金属材料在外力作用下，产生永久变形而不致引起破坏的性能叫做塑性。

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。

4、冲击韧性:金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力叫做冲击韧度。常用一次摆锤冲击试验来测定金属材料的冲击韧度。

5、许多零件如曲轴、齿轮、连杆、弹簧等在交变载荷作用下工作，发生断裂时的应力远低于该材料的屈服强度，这种现象叫疲劳破坏。据统计，80%机件失效是由于疲劳破坏。

疲劳强度——金属材料在无数次交变载荷作用下而不致于引起断裂的最大应力。

6、金属材料的性能：

1）使用性能：指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性能、物理性能和化学性能。

物理性能：密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性、磁性。如，飞机上使用的零件要求比重轻；电机、电器用零件要考虑导电性，等等。

化学性能：室温或高温时抵抗各种化学作用的能力，也称化学稳定性，包括耐酸性、耐碱性、抗氧化性等等。如，化工设备、医疗器械要求化学稳定性好。

同时，各种金属材料存在各不相同的使用性能。因此：

1.我们必须首先熟悉各种金属材料的主要性能。

2.才能根据不同的技术要求，选择合适的金属材料。

比如：1）医疗器械→不锈钢。 2）飞机上使用的零件，要求比重轻，当然强度也要高→铝合金甚至复合材料。

2）工艺性能：指在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、热加工和热处理的性能。

包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切削加工性能和热处理工艺性能等。