1.2 金属材料的强度与塑性（课件）·高一《金属加工基础》同步精品课堂(机工版·第2版）

《金属加工基础》 机械工业出版社 同步精品课程——中职专业课 第一单元 金属材料的力学性能 模块二 金属材料的强度与塑性 知识目标 了解强度、塑性的概念，强度、塑性指标的表示方法 能力目标 熟悉常用的强度、塑性指标的使用范围；掌握各个指标的计算方法 情感目标 了解强度、塑性的判断依据、表示方法和实际应用，能分析和运用到实际生活中 三维目标 新知学习 02 一、强度 金属材料在力的作用下，抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。 金属材料的强度指标可以通过静拉伸试验测得。 新知学习 02 2.力-伸长曲线 从开始拉伸到断裂要经过弹性变形阶段、屈服阶段、变形强化阶段、缩颈与断裂四个阶段。 退火低碳钢的力-伸长曲线 新知学习 02 （1）弹性变形阶段：观察图中的力-伸长曲线可以看出，在斜直线Op 阶段，当拉伸力F 增加时，试样伸长量△L也呈正比增加。去除拉伸力F 后，试样的伸长变形消失，恢复原来的形状，其变形规律符合胡克定律，表现为弹性变形。图中的Fp是试样保持完全弹性变形的最大拉伸力。 退火低碳钢的力-伸长曲线 新知学习 02 （2）屈服阶段：当拉伸力超过Fe 时，试样将产生塑性变形，去除拉伸力后，变形不能完全恢复，塑性伸长将被保留下来。当拉伸力继续增加到一定值时，力-伸长曲线将出现一个波动平台，即在拉伸力几乎不变的情况下，试样会明显地伸长，这种现象称为屈服现象。拉伸力FaL 称为屈服拉伸力。 退火低碳钢的力-伸长曲线 新知学习 02 （3）变形强化阶段：当拉伸力超过屈服拉伸力后，试样抵抗变形的能力将会提高，产生冷变形强化现象。在力-伸长曲线上表现为一段上升曲线，即随着塑性变形的增大，试样抵抗变形的力也逐渐增大。 退火低碳钢的力-伸长曲线 新知学习 02 （4）缩颈与断裂阶段：当拉伸力达到Fm 时，试样的局部截面开始收缩，产生缩颈现象。缩颈会使试样的局部截面迅速缩小，单位面积上的拉伸力增大，变形集中于缩颈区，最后延续到k 点时，试样被拉断。缩颈现象在力-伸长曲线上表现为一段下降曲线。Fm 是试样被拉断前所能承受的最大拉伸力，称为极限拉伸力。 退火低碳钢的力-伸长曲线 新知学习 02 二、塑性 塑性是指金属材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力。 金属材料的塑性可以用拉伸试样断裂时的最大相对变形量来表示。 新知学习 02 新知学习 02 屈服强度：试样在拉伸试验过程中，在力不增加（保持恒定）的情况下仍然能继续伸长（变形）时的应力称为屈服强度。 屈服强度包括上屈服强度 （ReH）和下屈服强度（ReL）， 由于下屈服强度的数值较为稳定，因此，一般将下屈服强度作为金属材料的屈服强度。 ReL=FsL/S0 单位：N/mm² 或 MPa 式中FsL—— 拉伸试样屈服时的拉伸力（N） S0——拉伸试样的原始横截面积 （mm²） 新知学习 02 金属零件及其结构件在工作过程中一般不允许产生塑性变形，因此，屈服强度R eL是工程技术上一个重要的力学性能指标，也是大多数机械零件和结构件选材和设计的依据。 新知学习 02 规定残余延伸强度：工业上使用的部分金属材料，如高碳钢、铸铁等，在进行拉伸试验时，没有明显的屈服现象，也不会产生缩颈现象，这就需要规定一个相当于屈服强度的强度指标，即规定残余延伸强度。 试样卸除应力后，残余延伸率等于规定的引伸计标距 （Le）百分率时对应的应力。规定残余延伸强度用符号 “R ” 加角标 “r 和规定残余伸长率”表示。 例如，Rr0.2表示规定残余伸长率为0.2%时的应力，并将此值作为没有产生明显屈服现象金属材料的屈服强度（或条件屈服强度）。 新知学习 02 抗拉强度：拉伸试样拉断前所能承受的最大标称拉应力。 Rm 是表征金属材料由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值，也可表征金属材料在静拉伸条件下的最大承载能力。对于塑性金属材料来说，拉伸试样在承受最大拉应力Rm 之前，其变形是均匀一致的；但超过Rm 以后，金属材料开始出现缩颈现象，即产生集中变形。 Rm=Fm/S0 单位：N/mm² 或 MPa 式中Fm —— 拉伸试样承受的最大载荷（N） S0 ——拉伸试样的原始横截面积 （mm²） 新知学习 02 ReL=FsL/S0 Rm=Fm/S0 新知学习 02 新知学习 02 断后伸长率：拉伸试样在进行拉伸试验时，在力的作用下产生塑性变形，原始试样中的标距会不断地伸长。试样拉断后的标距伸长量与原始标距的百分比称为断后伸长率。 A（A11.3）=（Lu-L0）/L0×100% Lu ——拉断拉伸试样并对接后测出的标距长度 （mm）L0 ——拉伸试样的原始标距长度 （mm）。 新知学习 02 圆形横截面比例试样分为长拉伸试样和短拉伸试样。 A11.3 ——使用长拉伸试样测定的断后伸长率 A ——使用短拉伸