机械工程材料教案.doc

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1、第　　一、二　　讲【课　　题】金属的力学性能【授课方法】讲授【目的要求】了解本课程所讲授内容及目的和任务。熟悉金属的力学性能及作用。理解力学性能的判据及定义。掌握力学性能的试验方式及应用【重点难点】强度和硬度【课时分布】绪论　　　　　　　　　　　　　　　25分钟强度与塑性　　　　　　　　　　　　35分钟硬度　　　　　　　　　　　　　　　40分钟韧性与疲劳强度　　　　　　　　　　40分钟小结　　　　　　　　　　　　　　　20分钟讨论及答疑　　　　　　　　　　　　40分钟【教学过程】绪　论课程性质：技术

2、基础课。目的和任务：使学生获得常用工程材料的基础知识，为学习其它有关课程和将来从事生产技术工作奠定必要的基础。内容：金属的力学性能、金属基本知识、钢的热处理、常用金属材料、非金属材料、复合材料，以及工程材料的选用。应达到的要求：1.熟悉常用机械工程材料的成分、组织结构、加工工艺与性能之间的关系及变化规律。2.掌握常用机械工程材料的性能与应用，具有选用常用机械工程材料和改变材料性能方法的初步能力。3.了解与本课程有关的新材料、新技术、新工艺及其发展概况。第一章金属的力学性能金属材料的性能包括使用性能和

3、工艺性能。使用性能：在使用过程中所表现出来的性能，主要有力学性能、物理性能、化学性能。工艺性能：加工过程中所表现出来的性能。铸造、锻造、焊接、热处理和切削加工性能。选材时，以力学性能为主要依据。力学性能：金属在外力作用下所表现出来的特性（金属在力作用下，显示与弹性和非弹性反应相关或涉及应力－应变关系的性能）。强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度。第一节强度与塑性强度：金属抵抗塑性变形和断裂的能力。通过拉伸试验测得。塑性变形：在外力作用下，发生不能恢复原状的变形。也叫永久变形。一、强度1.拉伸试验标准试样

4、：图1-1长度样：l0=10d0;　　短试样：l0=10d0拉伸力F/N伸长量Δl/㎜拉伸试验得到拉伸图。　　　　Fb　　　　　　　　　　　　　B　　K　　　　　　　　　　　　FsSFeEOO到Fe：弹性变形阶段Fe到Fs：塑性变形S：屈服，水平线，此时力到Fs，不增加力但长度增加。Fs到Fb：局部收缩，产生缩颈。2.强度的主要判据金属材料的强度用应力度量（单位截面上的内力σ），所谓内力是内部产生阻止变形的抗力。1）弹性极限试样产生完全弹性变形时所能承受的最大应力。σeσe=Fe/A0　（MP）2）

5、屈服点试样在拉伸过程中，力不增加仍能继续伸长时的应力。σs=Fs/A0对有些材料无明显的屈服现象，规定：去掉拉伸力后，其标距部分的残余伸长量达到规定原始标距长度0.2%时的应力，为该材料的屈服点σr0.21）抗拉强度试样被拉断前所能承受的最大拉应力，σbσb=Fb/A0σb表征材料对最大均匀塑性变形的抗力。σs与σb的比值称为屈强比，屈强比越小，零件工作时的可靠性越高，因为若超载也不会立即断裂。但太小则降低材料强度的有效利用率。一、塑性塑性是断裂前材料发生不可逆塑性变形的能力。1.断后伸长率试样被拉

6、断后，标距伸长量与原始标距的百分比。δ=(lk-l0)/l0×100%长试样用δ10表示，通常写成δ；短试样用δ5表示。2.断面收缩率试样被拉断后，缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。ψ＝(A0-Ak)/A0×100%一般δ或ψ值越大，材料塑性越好。塑性好的材料可用轧制、锻造、冲压等方法加工成形。另超载时也可避免突然断裂，提高工作安全性。第一节硬度硬度是材料抵抗局部变形，尤其是塑性变形、压痕或划痕的能力。是衡量金属软硬程度的判据。一定程度上反映了材料的综合力学性能，应用广泛，常作为技术

7、条件标注在图上或工艺文件中。一、布氏硬度布氏硬度试验原理如图1-3。用直径为D的淬火钢球或硬质合金球做压头，以相应的试验力F将压头压入试件表面，经规定的保持时间后，去除试验力，在试件表面得到一直径为d的压痕。用试验力除以压痕表面积A，所得值即为布氏硬度值。HB。淬火钢球为压头时为HBS；硬质合金球为压头时，HBW。实际实验时布氏硬度不需要计算，由d查表得值。表示方法：120HBS10/1000/30：直径为10㎜的淬火钢球做压头，1000kgf力作用下，保持30s，测得的布氏硬度值为120。特点：压

8、痕面积大，测量结果准确、稳定，但操作不够简便，压痕大不宜测试薄件或成品。HBS适于测量硬度值小于450的材料；HBW适于测量硬度值小于650的材料。目前用的较多的是淬火钢球为压头，用来测定灰铸铁，有色金属及退火、正火和调质的钢材。一、洛氏硬度原理图如图1-4用顶角为120°金刚石圆锥体或直径为1.588mm淬火钢球为压头，在初试验力和总试验力先后作用下，将压头压入度件表面，经规定保持时间后，去除主试验力，用测量的残余压痕深度增量来计算硬度的一种压痕硬度试验法。洛氏硬度