2.1.1 金属材料的力学性能（课件）-高一《金属加工与实训--基础常识》同步精品课堂（机工版·第2版）

《金属加工与实训-基础常识》 机械工业出版社 同步精品课程——中职专业课 第二章 金属材料的性能及常用工程材料 2.1 金属材料的性能 2.1 金属材料的性能 2.1.1 金属材料的力学性能 新知学习 02 知识目标 1.理解和掌握金属材料的力学性能参数及其意义，包括强度、硬度、韧性等。 2.掌握常见金属材料的工艺性能参数，以及它们的实际应用。 能力目标 1.能够理解和运用力学性能参数，进行材料强度、硬度和韧性的计算和评价。 2.能够分析金属材料的工艺性能对制造和使用过程的影响，提出相应的方案和改进措施。 情感目标 1.培养学生对金属材料的好奇心和兴趣，激发他们探索和了解金属材料性能的热情。 2.培养学生对金属材料工艺性能的重视和尊重，鼓励他们在实际应用中注重工艺选择和优化。 三维目标 “同学们，你们身边有许多金属制品，例如钥匙、椅子、自行车等等，你们知道它们是如何制造出来的吗？它们有哪些不同的性能表现，例如强度、硬度和可塑性等等呢？ 导入情景 01 2.1 金属材料的性能 2.1.1 金属材料的力学性能——强度与塑性 新知学习 02 材料在载荷作用下，其原子的相对位置发生改变，宏观上表现为形状、尺寸的变化 当外力不大时，一旦去除外力，变形则随之消失 外力卸去之后，仍然长久保持的变形 1.强度与塑性 新知学习 02 变形 弹性变形 塑性变形/永久变形 内力 材料受外力作用时，为保持自身形状尺寸不变，在材料内部作用着的与外力相对抗的力 应力 材料单位面积上的内力称为应力 金属受拉伸载荷或压缩载荷作用时，其横截面上的应力按下式计算 (1) 力—伸长曲线 即拉伸试验时拉伸力与伸长量之间的对应关系曲线，一般在拉伸试验机上自动绘出，如图2-1所示。 试验时先将被测材料制成标准试样，如图2-2（a）所示。然后将试样夹在拉伸试验机上，慢慢增加拉伸力，试样不断变形，直至拉断为止。通过力—伸长曲线，即可得出强度指标和塑性指标，这些指标是评定金属材料力学性能的主要判据。 1) 屈服强度：分为上屈服强度和下屈服强度。 上屈服强度计算公式: (2) 强度 式中 ReH——上屈服强度，即发生屈服而载荷首次下降前的最高应力（MPa）； FeH——上屈服载荷，即试样发生屈服而载荷首次下降前的最高载荷，N； S。——试样原始横截面积（mm2）。 金属材料在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。 下屈服强度的计算公式： 式中ReL——下屈服强度，是指在屈服期间的恒定应力或不计初始瞬时效应时的最低应力（MPa）， (下屈服强度与旧标准中的屈服点σs含义相同)； FeL——下屈服载荷，是指在屈服期间的恒定载荷或不计初始瞬时效应时的最低载荷（N）； S。——试样原始横截面积（mm2）。 对于无明显屈服现象的金属材料，规定用产生0.2%残余伸长时的应力作为屈服强度，可以替代ReL, 用Rr0.2表示。 材料的屈服强度是工程技术中最重要的力学性能指标之一，设计零件时常以ReL或用Rr0.2作为选用金属材料的依据。 2) 抗拉强度： 试样在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度。其计算公式如下： 式中 Rm——抗拉强度（MPa）； Fm——试样拉断前承受的最大载荷（N）； S0——试样原始横截面积（mm2）。 材料ReL ，Rm可在材料手册中查得。 一般机件都是在弹性状态下工作，不允许有微小的塑性变形，更不允许工作应力大于Rm.。 Rm.数据较准确，也可作为零件设计和选材的依据。 (3) 塑性指标及其意义 断后伸长率 试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比称为断后伸长率，用符号A表示。其计算公式如下： 式中 A——断后伸长率（%）； Lu——试样拉断后的标距（mm）； L0———试样的原始标距（mm） 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，用符号Z表示。其计算公式如下： 式中 Ｚ——断面收缩率（%）； S0——试样原始横截面积（mm2）； S u——试样拉断后缩颈处的横截面积（mm2）。 金属材料的断后伸长率（A）和断面收缩率（Z）数值越大，表示材料的塑性越好。 2.1 金属材料的性能 2.1.1 金属材料的力学性能——硬度 新知学习 02 2.硬度