工程材料与成型(一)教案绪论力学性能

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1、工程材料与材料成型基础（一）教案教师姓名王艳辉授课形式讲授授课班级授课学时2授课章节名称绪论第一章金属的力学性能§1-1强度与塑性§1-2硬度§1-3韧性与疲劳强度任务目的◎掌握强度、塑性的概念及衡量指标◎掌握常用硬度的测试方法和适用范围◎掌握冲击韧性的概念及衡量指标◎掌握疲劳强度的概念及衡量指标知识点◎强度和塑性的概念◎塑性变形和弹性变形◎屈服强度和抗拉强度◎断后伸长率、断面收缩率◎布氏硬度的测试方法及适用范围◎洛氏硬度的测试方法及适用范围◎冲击韧性和冲击功◎疲劳强度及提高疲劳强度的措施能力点◎根据强度和塑性值分析其承载能力◎根据材料和热处理状态，选择硬度测试方法◎熟悉硬度

2、计的使用方法◎能根据硬度值判断零件的切削加工性能◎根据材料的冲击功和疲劳强度值，分析材料的承载能力其它通过多媒体教学及实验教学加深学生的理解。15机械制造工艺过程:铸锻焊机械加工装配金属材料→毛坯→零件→机器热处理热处理本课程分为两部分：1、工程材料（40学时）2、热加工工艺基础（铸造、锻压和焊接——30学时）工程材料绪论材料是一切事物的物质基础，一种新技术的实现，往往需要新材料的支持。材料、能源、信息、生物工程是现代文明的四大支柱一、工程材料的分类二、按组成特点分：金属材料，有机高分子材料，无机非金属材料，复合材料；按使用性能分：结构材料，功能材料；按使用领域分：信息材料，

3、能源材料，建筑材料，机械工程材料，生物材料。二、材料技术的发展趋势第一，从均质材料向复合材料发展。第二，由结构材料为方往向功能材料、多功能材料并重的方向发展。第三，材料结构的尺度向越来越小的方向发展。第四，由被动性材料向具有主动性的智能材料方向发展。第五，通过仿生途径来发展新材料。三、金属材料在近代工业中的地位金属材料在工农业生产中占极其重要的地位（90%以上）。在日常生活中得到广泛应用。其原因：1．来源广泛；2．优良的使用性能和工艺性能；3．通过热处理可使金属的性能显著提高。四、本课程的任务1、熟悉成分、组织、性能之间的基本规律；2、合理选用常用工程材料；3、确定热处理方法

4、及其工序位置；4、了解新材料、新技术、新工艺。五、材料应用举例（螺纹钢、标准件、刀具、摩托车发动机零件、冷冲压件等）15第一章金属的力学性能工程材料的性能可分为：1.使用性能——力学性能，物理性能，化学性能（在正常工作条件下，材料应具备的性能）2.工艺性能——铸造性，锻造性，焊接性，切削加工性，热处理性（材料在加工制造中表现出的制造难易程度）常用的力学性能有：强度，塑性，硬度，冲击韧度，疲劳极限，弹性，刚度第一节强度与塑性一、静拉伸试验应力-应变曲线（σ-ε曲线）σ=F/A0(MPa)ε=△L/L0（%）A0——试样原始截面积(mm2)L0——试样标距长度从σ-ε曲线中可以得

5、到两个重要的力学性能指标：强度，塑性。二、强度比例极限：外力与变形成正比时的最大应力σp=Fp/So弹性极限：保持纯弹性变形的最大应力σe=Fe/So屈服强度：产生屈服时的应力（屈服点）σs=Fs/So用于有明显屈服现象的材料条件屈服强度：产生0.2%残余伸长率时的应力σr0.2抗拉强度：断裂前最大载荷时的应力（强度极限）σb=Fb/So强度——材料抵抗变形和破坏的能力15三、塑性断后伸长率（延伸率）δ=[(Lk-L0)/L0]╳100%断面收缩率ψ=[(A0-Ak)/A0]╳100%δ和ψ越大，材料的塑性越好塑性——产生塑性变形而不断裂的能力塑性对材料的意义：1、提高安全性

6、2、便于压力加工成型第二节硬度硬度是材料抵抗局部变形的能力。硬度是综合性能指标，硬度测量简便迅速，不破坏零件。一、布氏硬度原理：HBS（HBW）=F/A=2F/πD[D-(D2-d2)1/2]（不写单位：kgf/mm2）•采用淬火钢球时，记为HBS•采用硬质合金钢球时，记为HBW•当F的单位取N时，加系数0.102布氏硬度特点：优点：测量数值稳定，准确缺点：操作慢，不适用批量生产和薄形件应用：铸铁，有色金属；退火、正火、调质处理钢当HBS<450时有效（HBW450-650）二、洛氏硬度原理：HR=(k-h)/0.002（不写单位）•对金刚石圆锥压头k=0.2mm•对钢球压头

7、k=0.26mm洛氏硬度特点：优点：操作简便，压痕小，用于成品和薄形件缺点：测量数值分散应用：淬火钢，调质钢批生产零件当HRC20-67时有效洛氏硬度分类：15第三节韧性与疲劳强度一、韧性冲击韧度：反应了材料抵抗冲击载荷的能力αk=Ak/A（J/cm2）Ak——冲击功A——试样缺口处截面积冲击韧度对材料的意义：1.αk对材料内部缺陷很敏感（可用来鉴定材料的冶金质量、热加工质量）2.αk随温度降低而下降，可用来评定材料的冷脆现象二、疲劳强度交变应力：大小、方向随时间周期性变化的应力。重复应力：方向不随时间