高二高教版机械基础任务二 金属的性能 教案

任务二 金属的性能 教学目的与要求 1.金属材料的性能包括：使用性能和工艺性能。 2.使用性能：是指金属材料在使用条件下所表现出来的性能，包括①物理性能②化学性能。③力学性能。④工艺性能。 3.掌握拉伸试验的测定方法； 4.掌握力——伸长曲线的几个阶段，了解屈服点的概念； 5.掌握抗拉强度概念、塑性概念及伸长率，断面收缩率的概念； 6.掌握硬度概念、硬度测试及表示的方法点。 教学重点 强度、塑性、硬度、韧性的概念 教学难点 强度、塑性、硬度的判断参数和单位 教学课时 2课时（80分钟） 教学过程 一、 金属的力学性能 力学性能的概念：力学性能是指金属在外力作用下所表现出来的性能。 力学性能包括：强度、硬度、塑性、硬度、冲击韧性。 载荷的概念及分类： 金属材料在加工及使用过程中所受的外力称为载荷。 分类（按载荷作用性质分） 静载荷：是指大小不变或变化过程缓慢的载荷 。 冲击载荷：在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。 交变载荷 ：是指大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化 载荷。 三、变形的概念及分类 金属材料受到载荷作用而产生的几何形式和尺寸的变化称为变形。 变形分为：弹性变形和塑性变形两种b Z F 0 e S △L 低碳钢的力－伸长曲线 A：课题：金属的力学性能 B：课型：新课 C：教学目的与要求： D：教学重点与难点 强度、塑性、硬度是教学难点。 E：教学过程： 一、强度： 概念：金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形 或断裂的能力称为强度。强度的大小用应力来表示。 根据载荷作用方式不同，强度可分为：抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度和抗扭强度等。 一般情况下多以抗拉强度作为判别金属强度高低的指标。 1、 力——伸长曲线 纵坐标表示力F，单位N；横坐标表示伸长量△L，单位为mm。 （1）oe：弹性变形阶段： 试样变形完全是弹性的，这种随载荷的存在而产生，随载荷的去除而消失的变形称为弹性变形。Fe为试样能恢复到原始形状和尺寸的最大拉伸力。 （2）es：屈服阶段： 不能随载荷的去除而消失的变形称为。在载荷不增加或略有减小的情况下，试样还继续伸长的现象叫做屈服。屈服后，材料开始出现明显的塑性变形。Fs称为屈服载荷 （3）sb：强化阶段： 随塑性变形增大，试样变形抗力也逐渐增加，这种现象称为形变强化。 （4）bz：缩颈阶段（局部塑性变形阶段） 当载荷达到最大值Fb后，试样的直径发生局部收缩，称为“缩颈”。 工程上使用的金属材料，多数没有明显的屈服现象，有些脆性材料，不但没有屈服现象，而且也不产生“缩颈”。如铸铁等。 3、强度指标： （1）屈服点： 在拉伸试验过程中，载荷不增加（保持恒定），试样仍能继续伸长时的应 力称为屈服点。 材料的屈服点或规定残余伸长应力是机械零件设计的主要依据，也是评定金属材料性能的重要指标。 （2）抗拉强度 材料在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度，用符号σb表示。 零件在工作中所承受的应力，不于允许超过抗拉强度，否则会产生断裂。 二、塑性： 断裂前金属材料产生永久变形的能力称为塑性。塑性由拉伸试验测得的。常用伸长率和断面收率表示。 1、 伸长率： 试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比称为伸长率。用δ表示： 计算公式：δ=(l1-l0)/l0 ×100% 2、 断面收缩率： 试样拉断后，缩颈处横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比称为断面收缩率。用ψ表示 ψ=(SO-S1)/SO ×100% 金属材料的伸长率（δ）和断面收缩率（ψ）数值越大，表示材料的塑性越好。 三、硬度： 材料抵抗局部变形特别是塑性变形压痕或划痕的能力称为硬度。 1、布氏硬度： （1）布氏硬度的测试原理：用一定直径的球体（钢球或硬质合金），以规定的试验力压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验力，然后用测量表面压痕直径来计算硬度。 用HBS（HBW）表示。 （2）布氏硬度的表示方法：符号HBS之前的数字为硬度值符号后面按以下顺序用数字表示条件：1）球体直径；2）试验力；3）试验力保持的时间（10~15不标注）。 （3）应用范围：测定灰铸铁、有色金属各种软钢等硬度不是很高的材料。 优点：能准确反映出金属材料的平均性能。 缺点：操作时间长，压痕测量较费时。 2、洛氏硬度 （1）测试原理： 采用金刚石圆锥体或淬火钢球压头，压入金属表面后，经规定保持时间后即除主试验力，以测量的压痕深度来计算洛氏硬度值。 表示符号：HR （2）标尺及其适用范围： 每一标尺用一个字母在洛氏硬度符号HR后面加以注明。常用的洛氏硬度标尺是A、B、C三种，其中C标尺应用最为广泛。 （3）优缺点： 优点：①操作简单迅速，能直接从刻度盘上读出硬度值；②压痕小，可 测成品及较薄工件；③测硬度范围大。 缺点：数值波动大