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时间:2018-11-02
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1、金属材料与热处理陈健晶体的缺陷第二章金属材料的性能⑴了解金属材料的失效形式,⑵了解塑性变形的基本原理,⑶提高对金属材料的性能的认识。正确理解载荷,内力、应力的含义。应力的应用意义。⑴与变形相关的概念⑵金属的变形讲授、提问引导、图片展示、举例分析、一,晶体的缺陷:1点缺陷:间隙原子,空位原子,置代原子,在材料上表现为:使材料强度,硬度和电阻增加。2线缺陷:刃位错(如图:P-6),在材料上表现为:使得金属材料的塑性变形更加容易。3面缺陷:有晶界面缺陷和亚晶界面缺陷,表现为金属的塑性变形阻力增大,内部具有更高的强度和硬度。因此晶界越多,金属材料的力学性能越好。第二章金属材料的性能导入新课:我们经
2、常见到一些机械零件因受力过大被破坏,而失去了工作能力。大家能否举些身边的例子呢?——如:弯曲的自行车辐条,断掉的锯条、滑牙的螺栓等。机械零件常见的损坏形式有三种: 变形:如铁钉的弯曲。 断裂:如刀具的断崩。 磨损:如螺栓的滑扣。本次课给大家介绍金属材料损坏的形式、变形概念与本质等等,首先我们来了解一些基本概念。§2-1 金属材料的损坏与塑性变形一、与变形相关的概念㈠、载荷1、概念金属材料在加工及使用过程中所受的外力。2、分类 根据载荷作用性质分,载荷分三种:⑴、静载荷:大小不变或变化过程缓慢的载荷。——如:桌上粉笔盒的受力,用双手拉住
3、一根粉笔两端慢慢施力等。⑵、冲击载荷:突然增加的载荷。——如:用一只手捏住粉笔的一端,然后用手去弹击粉笔。⑶、变交载荷:大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化的载荷。——如:通过在黑板上绘图分析自行车轮转动时辐条的受力。 根据载荷作用形式分,载荷又可以分为拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪切载荷和扭曲载荷等。 拉伸载荷 压缩载荷 弯曲载荷 剪切载荷 扭曲载荷一、与变形相关的概念㈠、载荷1、概念金属材料在加工及使用过程中所受的外力。2、分
4、类:根据载荷作用性质分,三种:⑴、静载荷:大小不变或变化过程缓慢的载荷。——如:桌上粉笔盒的受力,用双手拉住一根粉笔两端慢慢施力等。⑵、冲击载荷:突然增加的载荷。——如:用一只手捏住粉笔的一端,然后用手去弹击粉笔。⑶、变交载荷:大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化的载荷。——如:通过在黑板上绘图分析自行车轮转动时辐条的受力。 根据载荷作用形式分,载荷又可以分为拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪切载荷和扭曲载荷等。 拉伸载荷 压缩载荷 弯曲载荷见车工工艺书P32,图2—20 剪切载荷
5、 扭曲载荷㈡、内力1、概念材料受外力作用时,为保持其不变形,在材料内部产生的与外力相对抗的力。 注意: 内力一定是在外力的作用下,材料内部所产生的相互作用力。2、特点⑴、内力的大小:外力增加时内力也增加,其数值大小与外力相等,当内力达到其极限值时,外力再增加,材料将被破坏。⑵、内力的方向:与外力相反。⑶、内力的作用方式:随外力的作用方式而变化。㈢、应力1、概念假设作用在零件横截面上的内力大小均匀分布,单位横截面积上的内力。 即:R=F/S(R——应力,Pa; F——外力,N; S——横截面面积,m2)思考 公式中的内力为什么用外力代替?
6、 答:内力=外力2、意义用“应力”可以表示不同材料的承载能力(见各种手册中的强度指标),也可以在现有外力下材料内部单位面积的受力。——如:相同截面的粉笔和铁棒,在相同外力的作用下的结果。(粉笔先断,说明铁棒的应力比粉笔大,即承载能力较强。) ——如:相同截面的同一粉笔在不同的外力的作用下的结果。(作用力大的粉笔先断,说明先断的粉笔内部单位面积的受力较大) 二、金属的变形㈠ 、变形阶段弹性变形→弹—塑性变形→断裂1、弹性变形:当外力消除后变形消失,金属恢复到原来的形状。性能和组织不发生变化。——如:当铁丝受力较小时产生微量变形,松手后铁丝恢复原状,
7、为弹性变形。2、塑性变形:当外力消除后,金属变形不能恢复原来的形状。性能和组织发生变化。——如:当铁丝受力较大而产生弯曲,松手不能恢复原状,为塑性变形。 ——如:晶体的滑移与位错。 ㈡、金属塑性变形的影响因素1、晶粒位向的影响:提高了塑性变形的抗力。2、晶界的作用:晶界越多,则晶体的塑性变形抗力越大。3、晶粒大小的影响:晶粒越细,塑性变形抗力就越大。细晶粒的多晶体不仅强度较高,而且塑性和韧性也较好。小结:细晶粒的金属具
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