金属工艺学教学课件作者张兆隆第三篇第十三章.ppt

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1、第十三章工程材料部分综合性训练与实验12433第一节金属的力学性能第二节铁碳合金第三节钢的热处理第四节合金钢、铸铁与非铁金属返回第一节金属的力学性能一、综合性训练提纲1.金属静态力学性能及判据(1)静态拉应力状态1)金属在静态拉应力作用下表现出哪些性能?2)物体在外力作用下改变其形状和尺寸，当外力卸除后又恢复其原始形状和尺寸的性能称为弹性。金属的弹性对金属的成型加工有哪些影响?3)刚度是指构件抵抗变形的能力。工件在加工中或零件在使用中都要求具有一定的刚度。加工系统的刚度对成型加工有哪些影响?4)强度是金属材料抵抗永久变形和断裂的能力。金属的强度对金属的加工和金属制品的使用有什么意义？下

2、一页返回第一节金属的力学性能5)塑性是金属材料在断裂前发生的不可逆永久变形的能力。金属的塑性对金属的加工和金属制品的使用有什么意义?6)屈服点与抗拉强度之比为屈强比。从使用可靠性考虑，屈强比小些好还是大些好?从强度利用率考虑，屈强比小些好还是大些好?(2)静态压应力状态1)金属在静态压应力作用下表现出哪些性能?2)布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度都属于压痕硬度，三者在原理上有何区别?3)在生产中为什么广泛采用硬度实验而不采用拉伸实验?上一页下一页返回第一节金属的力学性能4)为什么说硬度是一项使用性能指标，又是一项工艺性能指标?5)耐磨性是机械零件工作表面抵抗磨损的能力。一般来说，耐磨性和硬

3、度之间具有什么样的关系？2.金属动态力学行为及其判据(1)冲击力作用状态1)机械零件受冲击力的破坏作用比静拉伸力大得多，金属在冲击力作用下表现出哪些性能？2)金属在断裂前吸收变形能量的性能称为韧性。金属的韧性对金属的成型加工和金属制品的使用有哪些影响?上一页下一页返回第一节金属的力学性能3)生产中常用一次冲断金属试样的冲击实验测定冲击吸收功来确定金属的韧性。为什么冲击吸收功一般不用于强度计算，而只作为设计构件的参考指标?4)韧脆转变温度是衡量金属材料冷脆倾向的重要指标。选择金属材料时应如何确定其韧脆转变温度?碳素结构钢在高寒地区冬季常发生脆断现象的根本原因是什么?(2)交变应力作用状态

4、1)机械零件多数是因为受交变应力作用而失效。金属在交变应力作用下表现出哪些性能？上一页下一页返回第一节金属的力学性能2)疲劳是材料在循环应力和应变作用下，在一处或几处产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹，突然发生完全断裂的现象。金属的疲劳对金属的成型加工和金属制品的使用有哪些影响?3)疲劳极限是衡量金属材料抗疲劳性能的重要指标。在交变应力作用下的零件选材时应如何确定其循环基数和中值疲劳强度?一般情况下，屈服点与疲劳极限哪个数值大?二、小结1)强度、塑性是通过拉伸实验确定的金属力学性能。强度、塑性指标是金属材料重要的工艺性能指标和使用性能指标。2)硬度是通过压痕硬度实验确定的

5、金属力学性能。上一页下一页返回第一节金属的力学性能硬度实验基本上是非破坏性实验，比拉伸实验更适合于生产。硬度指标也是金属材料重要的工艺性指标和使用性能指标。3)冲击、抗疲劳性分别是通过冲击实验和疲劳实验确定的金属力学性能。冲击韧性和抗疲劳性在动态力作用下测试，更接近于机械零件的实际工作状态。但其影响因素复杂，测定值还不够稳定。冲击吸收功、韧脆转变温度、疲劳极限等也是金属材料重要的工艺性能指标和使用性能指标。4.金属力学性能的主要判据是选材的主要依据。三、金属力学性能实验1.拉伸实验拉伸实验是测定材料力学性能的最基本，最重要的实验之一。上一页下一页返回第一节金属的力学性能(1)实验目的要

6、求1)测定低碳钢的屈服点、强度极限、延伸率、截面收缩率和铸铁的强度极限。2)碳钢和铸铁在拉伸过程中表现的现象，绘出外力和变形间的关系曲线(F-△L曲线)3)比较低碳钢和铸铁两种材料的拉伸性能和断口情况。(2)实验设备和仪器材料实验机、游标卡尺和两脚标规等(3)拉伸试件金属材料拉伸实验常用的试件形状如图13-1所示。上一页下一页返回第一节金属的力学性能图13-1中工作段长度l称为标距，试件的拉伸变形量一般由这一段的变形来测定，两端较粗部分是为了便于装入实验机的夹头内。(4)实验方法与步骤1)低碳钢的拉伸实验。①试件的准备。②实验机的准备。③进行实验。2.铸铁的拉伸实验。①试件的准备。上一

7、页下一页返回第一节金属的力学性能②实验机的准备。③进行实验。(5)实验报告要求1)实验目的。2)简述低碳钢拉伸实验过程分几个阶段，各有什么特点。3)根据F-△L曲线，测定低碳钢的屈服点、强度极限、截面收缩率和铸铁的强度极限。4)将各试样的硬度测量结果填入上述表中。2.布氏硬度实验(1)布氏硬度实验的基本原理上一页下一页返回第一节金属的力学性能布氏硬度实验是施加一定大小的载荷尸，将直径为D的钢球压入被测金属表面(图13-5)保持一定时间，然后卸除