专题六 金属材料的力学性能和碳素钢（教案）-山东省职教高考《汽车机械基础》（人交版）专项复习讲练测

专题六.金属材料的力学性能和碳素钢（讲义）-《汽车机械基础》（人民交通版）专题复习讲练测 [考纲要求] 1.理解金属材料的力学性能，包括强度、塑性和硬度的定义及其在材料选择和设计中的作用。 2.掌握金属材料的韧性和疲劳强度的概念，以及如何评估和提高金属材料的韧性和抗疲劳能力。 3.了解碳素钢的分类方法，包括碳素含量对碳素钢性能的影响，以及不同分类在工程中的应用。 4.识别汽车常用的碳素钢种类，明白它们的特点和适用范围，例如在车身结构、安全构件等方面的应用。 5.能够应用所学知识对金属材料的力学性能和碳素钢进行分析和评估，为实际工程项目做出合理的材料选择和设计决策。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 1.金属材料及力学性能：零件的材料将影响机器的性能。金属是指具有良好的导电性和导热性，有一定的强度和塑性，并具有特殊金属光泽的物质。金属材料是指由金属元素或以金属元素为主要材料构成的，并具有金属特性的工程材料，它一般包括纯金属和合金两类。 2.纯金属：在工业生成中虽然具有一定的用途，但是由于它的强度、硬度一般都较低，而且冶炼技术复杂，价格较高，因此在使用上受到很大的限制。 3.合金：是指两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素组成的金属材料。与纯金属相比，合金除具有良好的力学性能外，还可以通过调整组成元素之间的比例，获得一系列性能各不相同的合金，从而满足不同的性能要求。 4.力学性能：是指金属材料在力的作用下所显示的性能,主要包括强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。物体受外力作用后导致物体内部之间产生的相互作用的力称为内力，应变是指由外力所引起的物体原始尺寸或形状的相对变化。 5.强度：是金属材料抵抗永久变形和断裂的能力。金属材料的强度指标可以通过拉伸试验测得。金属材料抵抗拉伸力的强度指标主要有屈服强度(或规定残余伸长应力)和抗拉强度等。 6.屈服强度：是指在拉伸试验过程中拉力(或载荷)不增加(保持恒定)的情况下，拉伸试样仍然能继续伸长(变形)时的应力。 7.抗拉强度：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，也是表征金属材料在静拉伸条件下的最大承载能力。 8.塑性：是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，如断后伸长率和断面收缩率。它们是表征材料塑性优劣的主要力学性能指标。 9.硬度：是指金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。它是衡量金属材料软硬程度的一种性能指标。硬度对于机械零件的耐磨性有直接影响，金属材料的硬度值越高，其耐磨性也越高。 10.韧性：是金属材料在断裂前吸收变形能量的能力。 11.疲劳强度：金属材料在循环应力作用下能经受无限多次循环而不断裂的最大应力值称为金属材料的疲劳强度。 12.碳素钢的分类 (1)碳素钢的分类如下：按含碳量(C)分类低碳钢(C≤0.25%)；中碳钢(0.25%<C≤0.60%)；高碳钢(C>0.60%)。 (2)按材质[主要根据含硫量(S)、含磷量(P)]分类普通钢(S<0.055%,P<0.045%)；优质钢(S<0.040%,P<0.040%);高级优质钢(S<0.030%,P<0.035%)；特级优质钢(S<0.025%,P<0.030%)。 (3)按用途分类：碳素结构钢用于制造各种机械零件和工程结构件,多为低碳钢和中碳钢；碳素工具钢用于制造各种刀具、量具和模具,多为高碳钢。 (4)按炼钢的脱氧程度分类，碳素钢还可根据脱氧程度分为沸腾钢、镇静钢和特殊镇静钢。 13.汽车常用碳素钢：普通碳素结构钢，优质碳素结构钢，碳素工具钢，碳素铸钢。 [真题练讲] 1. (2019年•山东省统一考试) 关于金属材料的强度、塑性和硬度，以下说法正确的是： A. 强度指材料抗拉伸或压缩破坏的能力，硬度指材料抵抗表面划伤的能力，塑性指材料受力后能够发生永久性形变 B. 强度指材料表面硬度，硬度指材料抗拉伸或压缩破坏的能力，塑性指材料不易发生永久性变形 C. 强度和硬度属于材料的机械性能，塑性则是材料的物理性能 D. 强度和塑性属于材料的机械性能，硬度则是材料的物理性能 解析: 正确答案是A。强度、硬度和塑性是金属材料的重要力学性能指标，分别对应不同的材料特性。 2. (2019年•山东省统一考试) 对于金属材料的韧性和疲劳强度，以下描述错误的是： A. 韧性是材料受力下发生永久形变的特性，而疲劳强度是抵抗疲劳破坏的能力 B. 韧性高的材料表示在受力下难以发生断裂，而高疲劳强度表示材料容易在循环载荷下发生疲劳断裂 C. 韧性与疲劳强度无直接关系，两者表示完全不同的性能指标 D. 韧性强的材料可以同时具有高疲劳强度 解析: 正确答案是B。韧性高的材料通常抗拉伸过程中断裂的能力好，高疲劳强度表示材料在循环