动车材料教案

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1、教学课题1教学要求教学重点教学难点教学课时教学建议教学过程金属材料的力学性能评价1.了解材料力学性能指标的试验方法。2.掌握强度、塑性、硕度、冲击韧度及疲劳强度指标的基木含义与应用。强度、塑性、硕度、冲击韧度、疲劳强度指标及试验方法。材料力学性能指标的试验方法。4学时多媒体演示，实验演示，任务驱动、结合案例教学讨论：材料的性能有哪些？材料的性能是由什么决定的？如何衡量这些性能？钢丝、铁丝、铜丝和铝丝四者的性能有那些区别？不同服役条件下应具备哪些性能？材料的性能包含工艺性能和使用性能。使用性能：是指材料在服役条件下，为保证安全可靠地工作，材料所必须具备的性能

2、。$11：力学性能、物理性能、化学性能。工程材料使用性能的好坏，决定了它的使用寿命和应用范围。工艺性能：是指制造工艺过程中材料适应某种成形加工的性能。如：铸造性、锻造性、焊接性、切削加工性、热处理工艺性。丄程材料丄艺性能好坏，直接影响零件或构件的制造方法和制造成本。问：汽车上使用了哪些材料？能不能用石头代替，为什么？1.1材料的使用性能1.1.1金属的力学性能是指工程材料在外力作用时表现出來的性能。外力形式：拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转。载荷形式：静载荷、冲击载荷、交变载荷等。指标：强度、硬度、塑性、韧性和疲劳强度等。一、低碳钢常温静载拉伸试验1.拉伸曲线

3、分析材料因成分和组织不同，所获得的拉伸曲线也不相同。低碳钢的拉伸曲线可分为弹性变形阶段（oe）、屈服阶段（es）、强化阶段（sb）及缩颈阶段（bk）o1）弹性变形阶段（oe）a.在拉伸曲线上，e点以前产生的变形是可以恢复的变形叫弹•性变形，e点对应了弹•性变形阶段的极限值，称为弹性极限，以Oe表示（单位为Mpa）,对一些弹性零件如耕密弹簧等,Oe是主要的性能指标。b.oe段近似为一直线，直线的斜率代表弹性模量E,弹性模量E是衡量材料产生弹性变形难易程度的指标。E愈人，使其产生一定暈弹性变形的应力也应愈人。弹性模量E主要决定于材料本身。工程上称为材料的刚度，

4、表示材料弹性变形抗力的人小。弹性模量的大小主要取决丁-金属的本性（晶格类型和原子结构），而与金属的显微组织无关。基体金属一经确定，其艸•性模量值就基本确定了。在材料不变的情况下,只有改变零件的截而尺寸或结构，才能改变它的刚度。2）屈服阶段a.当应力超过时，试样除产牛弹性变形外，开始出现塑性变形，此时若卸载,试样的伸长只能部分恢复。b.当载荷增加到Os时，图形上出现平台，即载荷无明显增加，试样继续伸长,材料丧失了抵抗变形的能力，这种现象叫屈服。c.Os为材料产生屈服时的最小应力，称为屈服强度（屈服点）。a.=—（MPa）S。式中Fs屈服时的最小载荷（N）；S

5、o试样原始截而积（mn?）其含义是：当。＞=os时，认为材料开始产牛塑性变形；当。vos时，认为材料不产牛塑性变形。零件发牛塑性变形，意味着零件散失了对尺寸和公差的控制，因此工程中常根据。s确立材料的许用应力。d.对于铸铁等脆性材料，无明显屈服阶段，可用规定残余伸长应力。0.2表示。O0.2表示试样卸除载荷后，其标距部分的残余伸长率达到0.2%吋的应力，也称为名义屈服强度，如图1-3所示。计算公式如下:(MPa)图规定残余伸长应力示意图3）强化阶段a.在屈服阶段以后，欲使试样继续仲氏，必须不断加载。即随着试样塑性变形增人，试样变形抗力也逐渐增加，这种现象称

6、为变形强化（或称加工硬化）。b.试样不可能承受无限大的应力而不破坏，材料在拉断前所承受的故大应力称为抗拉强度碍。ah=Fh/S{},式中，Fb——试样断裂前所承受的最人载荷（N）。其含义是：当。＞二ob时，材料将会断裂，当ovob时，材料不会断裂。4）缩颈阶段a.当应力达到ob时，试样就在某个薄弱部位形成缩颈，如图1・2（b）所示。由于试样局部截面的逐渐减小，故应力也逐渐降低，当达到I11J线上的k点时，试样发牛断裂。1.强度、塑性1）强度强度是指材料在静载荷作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。其中抵抗塑性变形的能力,用屈服强度Os表示，无明显屈服阶段，可用规

7、定残余伸K应力O0.2表示；抵抗断裂的能力，用抗拉强度Ob表示。5与5的比值叫做屈强比,屈强比愈小，工程构件的对靠性愈高，屈强比太小,则材料强度的有效利用率太低，一般取值在0.65〜0.75。2）塑性塑性是指材料断裂前发牛最大变形的能力。塑性指标也是通过拉伸试验测定的。常用断后伸长率和断血收缩率来表示。a.断后伸长率:5=（厶_厶”厶"00%式中⑴、厶——分别为试样原始标距和被拉断后的标距（mm）o长试样的断后伸长率用符号$0表示（通常写成5）,短试样的断后伸长率用符号①表示。同一种材料的所以相同符号的伸长率才能进行比较。b.断面收缩率：—（So-SJ/S

8、oXlOO%式屮S。、51—分别为试样原始截面积和断裂后缩颈处的最