金属工艺学教案第二章.doc

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1、授课课题：第二章金属的力学性能教学时间：2011-09-08教学时数：2教学方法：讲授法教学目的与要求：1、熟悉强度和塑性的指标及其意义。2、掌握洛氏硬度、布氏硬度的试验原理、特点及其应用范围。3、了解金属夏比冲击试验、多次冲击试验简介。4、了解金属疲劳的概念。教学重点与难点：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度的概念及其性能指标。教学过程：Ⅰ.复习旧课：钢铁的生产过程。提问：钢材生产的流程图？Ⅱ.新课内容第一节金属的力学性能（机械性能）材料的性能：使用性能：物理性能、化学性能、力学性能。工艺性能：铸造性能、焊接性能、锻造性能、切削加工性能。力学性能的定义：

2、材料在外力作用下，表现出（静载荷、动载荷、交变载荷）的性能。一、强度与塑性概念：静载荷、应力试验：拉伸实验试样－低碳钢、L0＝5d0、L0＝10d0力—伸长曲线：分别分析弹性变形、屈服、冷变形强化、缩颈和断裂五个阶段。F（N）b·Sk·FeeS′O∆L（mm）∆Le1.强度：定义：塑性变形、断裂的能力。衡量指标：屈服强度、抗拉强度。（1）屈服点：定义：发生屈服现象时的应力。公式：σs＝Fs/Ao（MPa）Fs－材料发生屈服现象时的力。So－材料的原始横截面面积。条件屈服强度规定：σr0.2＝F0.2/Ao(无明显的屈服现象的材料)应用：汽缸盖和汽缸体之间的密

3、封性（螺栓联接）超过螺栓材料本身的屈服强度。（2）抗拉强度：定义：最大应力值。公式：σb＝Fb/AoFb－最大的载荷。So－材料的原始截面面积。应用：汽缸的密封、钢绳吊重物、机车的牵引等。σs/σb屈强比：越小，可靠性越高；越大，可靠性越低。2.塑性：定义：发生塑性变形，不破坏的能力。衡量指标：伸长率、断面收缩率。（1）伸长率：公式：δ＝（L1－L0）/L0×100％L1－拉断后的长度。L0－原来的试样长度。δ5>5%－塑性材料、δ5<5％－脆性材料。（2）断面收缩率：公式：Ψ＝（A0－A1）/A0×100％S0－原截面面积。S1－断口处断面面积。Ψ值越大，

4、塑性越好。总结：δΨ越大，塑性越好，越易变形但不会断裂。二、硬度定义：抵抗更硬物体压入的能力。衡量：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。1、布氏硬度：HB试验：一定直径的硬质合金钢球HBW，规定的载荷及时间后。HB＝F/S举例：钢球直径：10mm，载荷：30KN（F＝30D2），时间：规定10（s）。材料：压痕直径：d0＝3.92mm查表：HBS＝239（1）应用范围：铸铁、有色金属、非金属材料。（2）优缺点：精确、方便、材料限制、非成品检验和薄片。2.洛氏硬度：HR、（HRA、HRB、HRC）试验：一定锥形的金刚石（淬火钢球），在规定载荷和时间后，测出的压痕深

5、度差即硬度的大小（表盘表示）。HRA、HRB、HRC。一般通常习惯用HRC（无单位）。（1）应用范围：钢及合金钢。（2）优缺点：测成品、薄的工件，无材料限制，但不精确。3.维氏硬度：试验：一定锥形的金刚石，在规定的载荷、时间后。HV＝F/S（1）应用范围：测薄片和镀层。（2）优缺点：数值精确，但操作麻烦。总结：数值越大，硬度越高。但相互之间不能比较。三、韧性概念：冲击吸收功、夏比冲击试验。定义：金属在断裂前吸收变形能量的能力。衡量指标：冲击吸收功AkV/AkU（J）多次冲击：Ak↓→σs、σb。Ak↑→Ψ、δ四、疲劳强度概念：循环应力和应变、疲劳现象衡量指标

6、：对称循环应力的疲劳强度σ-1Ⅲ.小结——强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度的概念及各自的性能指标。Ⅳ.布置作业——P22五-1、2、3