高一上高教版金属材料与热处理2－1 金属材料的损坏与塑性变形 教案

章节 课题 §2－1 金属材料的损坏与塑性变形 课 型 新授课 课时 2 教具学具 电教设施 挂图 教学目标 知识 教学点 金属的变形及影响因素 能力 培养点 理解载荷、塑性变形、弹性变形等相关概念 德育 渗透点 培养学生的职业道德观及互相协作的精神 教学重点 难点 重点 载荷、弹性变形、塑性变形 难点 变形的影响因素 学法引导 1、讲授法 2、讨论法 教学内容 更新、补 充、删节 补充《金属材料与热处理》相关内容 参考资料 《金属学与热处理》 课后体会 教 与 学 互 动 设 计 教 师 活 动 内 容 学生活动内容 时间 （一）组织教学 点名考勤，稳定学生情绪，准备上课 （二）导入新课 1、在实际生活中金属与我们的关系如何？ 2、你是否见过金属的变形与断裂？ （三）讲授新课 §2－1金属材料的损坏与塑性变形 一、机械零件常见的损坏形式（表2-1） 1、变形：零件在外力的作用下，形状和尺寸法上的变化。 可分为弹性变形和塑性变形。 弹性变形：外力消除后能恢复的变形 塑性变形：外力消除后无法恢复的永久变形 造成零件损坏的通常是塑性变形。 2、断裂：零件在外力作用下发生开裂或折断 3、磨损：因摩擦而是零件尺寸、表面形状和表面质量发生变化的现象 二、与变形有关的几个概念 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 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） 1Pa=1N/㎡1Mpa=1 *106 N/mm2 思考     公式中的内力为什么用外力代替？             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） 三、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，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： 细晶粒的金属具有较高的强度、塑性及韧性。 四、金属材料的冷塑性变形与加工硬化 冷塑性变形对金属组织结构的影响主要有两个方面： 1、产生纤维组织 金属的塑性变形，在外形变化的同时，晶粒的形状也会发生变化。通常晶粒会沿变形方向压扁或拉长。如下图。 2、形变强化（加工硬化） 冷塑性变形除了使晶粒的外形发生变化外，还会使晶粒内部的位错密度增加，晶格畸变加剧，从而使