机械基础教案.docx

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1、第一节金属的性能教学内容金属的性能计划时间教学FI标一、金属的机械性能二、金属的物理、化学性能及工艺性能教学重点金属的机械性冃总解决措施举例说明教学难点金属的物理、化学性能解决措施视频演示金属材料：以i种金属元素为基体，加入其它金属元素或非金属元素血形成的具有金展特性的材料。大部分汽车零件是由金属材料制造的，因此，汽车的性能很大程度上决定于金属材料的性能。一、金属的机械性能载荷：或称为外力、负荷，分为拉力、压力、扭矩等。机械性能：是指金属材料受到各种不同性质载荷的作用，所表现出的力学性能。它包括强度、塑性、破度、韧度和抗疲劳强度等性能指标。（一）强度强度：金属在载荷（外力）作用下，抵抗变形

2、和不受损坏的能力。按载荷的不同强度分为抗拉、抗压、抗剪、抗扭、抗弯曲等五种。内力：金屈内部原子阻止变形的抗力。其数值大小和外力相等，方向相反。应力：材料单位面积上的内力大小。拉伸试验:试验准备：试验机、符合国家标准（GB397——86）规定要求的圆形拉仲试样，如图14-1所示。试验吋，将试样放到试验机上，匀速缓慢地向试样两端施加轴向静拉力，直至拉断为止。做出拉伸曲线图，又称为“应力——应变曲线”,如14-2所示。（a）拉伸前（b）拉伸岳图14-1普通低碳钢圆形拉伸试样拉伸曲线图的五个阶段：l.oe——弹性变形阶段：2.es——微量塑性变形阶段3.ss‘——屈服阶段4.s'b——大量塑性变形

3、阶段5.bk——颈缩阶段可见，金属在外载作用下，变形有三个阶段：弹性变形、弹塑性变形和断裂。注：只有塑性材料的塑性变形有五个阶段。由上述各阶段的应力——应变关系，可以得出几个机械性能的强度指标：弹性极限oe——金属材料抵抗弹性变形的最大应力。屈服极限（屈服强度）os——金属材料抵抗塑性变形的应力。强度极限（抗拉强度）ob——金属材料抵抗塑性变形不致断裂的最大应力。以上三个强度指标具有重要的实际意义。例如，汽车上许多零件都不允许产生过量的塑性变形，象气缸盖螺栓，就是以屈服极限为设计依据。强度极限也是设计零件吋的主要依据之一。（二）硬度：硬度：金属表而上局部体积内抵抗塑性变形和破坏的能力。硬度

4、是金展材料的重要机械性能。虽然硬度与强度间没有严格的对应关系，但可以通过大量实验数据找出粗略的换算关系。而破度试验设备简单，操作容易迅速，性能测试吋又不损坏金属零部件。所以，可以通过硬度试验检验工具和零件的质量。硬度试验广泛应用的有布氏硬度和洛氏硬度试验方法。1.布氏硬度试验原理：用直径为D的淬破圆钢球以规定的载荷FP压入被测试材料表面，保持一定吋间后，卸除载荷，测量被测材料的表面压痕直径d和压痕球面积A,计算平均压力FP/A的大小作为材料的布氏硬度指标。2.洛氏破度试验原理：洛氏硬度试验和布氏硬度试验同样采用压入法测定硬度。两者的区别是洛氏硬度试验用的压头是一个I20o的圆锥形金钢石压头

5、，施加相应载荷后，测定金属材料斥痕的深度，以斥痕深度来表示硬度值。洛氏硬度用HRC表示，如图14-4所示。图14-4洛氏侵度试聆原理图洛氏硬度试验可以直接从刻度盘上读取硬度值；压痕小，可测定成品及薄的工件；测试的硬度范围大，可以测从极软到极硬的金属材料。但洛氏硬度测试斥痕小，测量值有时不够准确，所以，同一试样应测三点以上，取其平均值。（三）塑性燃性：材料在载荷作用下，产生塑性变形而不被破坏（不断裂）的能力。材料具有良好的塑性，有利于金属的冷冲压成型加工。如汽车驾驶室外壳、车箱板、油箱等，在其成型过程中，若金展材料塑性不好，则在成形吋容易开裂。衡量材料塑性好坏的指标是延长率和断面收缩率。1.

6、延长率：是指金属试样进行拉伸试验被拉断后标距长度的伸长量与原始标距长度之比值的百分比.用§表示。2.断而收缩率：是指金属试样进行拉仲试验拉断处横截而积缩小量与原始横截面积之比值的百分率。用屮表示。（四）韧度冲击载荷：在汽车运行吋，汽车的许多零件要受到一些突然施加的外力作用。如发动机曲轴、弹簧钢板、大梁、前工字梁等在汽车起动、制动及速度突然改变时，都会受到突然施加的力作用。这种突然作用的力称为冲击载荷。韧度：防止零件受冲击载荷作用而破坏的能力。受冲击载荷作用的零件不仅要有较高的强度和一定的硬度，还要有足够的冲击韧度，以防止零件受冲击载荷作用而破坏。衡定材料韧度的方法是：摆锤式一次能量冲击试验

7、、小能量多次冲击。1.摆锤式一次能量冲击试验把带有缺口的试样放在一次摆锤试验机上，测定金属承受冲击载荷的能力。如图14・5所示.在实际应用屮，直接从试验机上读出摆锤打断试样所作的冲击功Ak,然后将冲击功Ak的值除以试样缺口处的横截而积A便得到冲击韧性ako(b)图14-5冲击试验原理示意图I—试样；2—刻度盘；3—指针；4—摆悸；5—机架1.小能量多次冲击实际上，汽车上零件在动载荷作用下并非一次或几次冲击而破坏的。多数情