专题五 金属材料的力学性能与碳素钢与合金钢（教案）-四川省职教高考《汽车机械基础》（第3版）专题复习讲练测

专题五.金属材料的力学性能与碳素钢与合金钢（教案）-《汽车机械基础》第3版-专题复习讲练测 [考纲要求] 1.理解金属材料的基本特性及其力学性能（强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度）。 2.详细理解和区分强度、塑性和硬度这三个具体力学性能的定义和测试方法。 3.掌握韧性和疲劳强度的概念及其在材料工程中的应用意义。 4.认识和区分碳素钢的四大类，以及它们在汽车制造中的应用。 5.理解合金元素（如锰、镍、铬、钼）如何改变钢的性能。 6.掌握合金钢的基本分类方法和对汽车行业重要的合金钢类型。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 重点一 金属材料及力学性能 零件的材料将影响机器的性能。以汽车为例,80% 为金属材料。从汽车设计、选材、制造,到汽车维护、修理,掌握金属材料知识都十分重要。 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。 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。目前在汽车工业生产中广泛使用的是合金状态的金属材料。 重点二 金属材料的强度、塑性、硬度 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,如图 3-1 所示。拉伸试验是指用静(缓慢)拉伸力对试样进行轴向拉伸通过测量拉伸力和伸长量来测定试样强度、塑性变形等力学性能的试验。在进行拉伸试验时,拉伸力(F)和试样伸长量4(L-l)之间的关系曲线,称为力一伸长曲线,如图3-2 所示。从图3-2 中曲线可以看出,试样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、颈缩与断裂阶段。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。 重点三 塑性 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。 硬度 硬度是指金属材料抵抗局部变形,特别是塑性变形、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。 合金调质钢 合金调质钢一般指经过调质处理(淬火后高温回火)后使用的合金结构钢。这种钢经调质处理后具有高强度和高韧性相结合的良好综合力学性能。 合金调质钢碳的质量分数为0.25% ~0.50%。合金调质钢是在调质钢中加人一定量的合金元素而形成的。合金元素改善了钢的热处理工艺性,并具有强韧性作用,从而保证合金调质钢零件具有高而均匀的综合力学性能。合金调质钢主要用于在重载荷、受冲击条件下工作的零件,如汽车后桥半轴、连杆等。40Cr 钢是合金调质钢中最常用的一种其强度比40钢高 20%并有良好的韧性。 合金调质钢在汽车上的应用举例:螺栓、连杆、连杆盖、半轴、水泵轴传动轴花键、万向节叉、转向节、进气门、离合器从动盘等。 [真题练讲] 1.(2020年四川省统一考试)添加铜元素可以提高合金钢的： A. 韧性 B. 硬度 C. 强度 D. 耐磨性 解析：A. 韧性。铜元素可提高合金钢的韧性。 2.(2018年四川省统一考试)优质碳素结构钢具有较高的： A. 韧性 B. 强度 C. 硬度 D. 塑性 解析：B. 强度。优质碳素结构钢具有高强度。 3.(2019年四川省统一考试)淬火是一种常用的金属材料热处理方法，可以提高钢的： A. 韧性 B. 强度 C. 塑性 D. 硬度 解析：D. 硬度。淬火可以增加钢的硬度。 4.(2022年浙江省统一考试)合金钢中添加镍元素可以提高钢的： A. 韧性 B. 硬度 C. 强度 D. 耐磨性 解析：D. 耐磨性。镍元素可以提高钢的耐磨性。 5.(2020年四川省统一考试)碳素钢是一种由碳和什么元素组成的金属材料？ A. 钢 B. 铜 C. 铁 D. 锌 解析：C.碳素钢是由碳和铁组成的合金。 [限时练讲] 1.添加哪种元素到钢中可以显著提高其抗疲劳性能？ A. 碳 B. 硅 C. 镍 D. 铬 正确答案：C 解析：镍是一种重要的合金元素，它可以显著提高钢的韧性、强度以及抗疲劳性能，使合金钢更加适合承受动态载荷和高应力。 2.在汽车制造中，下列哪种钢材通常用于制造扭转强度需要很高的驱动轴？ A. 碳素铸钢 B. 优质碳素结构钢 C. 合金结构钢 D. 碳素工具钢 正确答案：C 解析：合金结构钢因其优异的力学性质，特别是良好的抗扭曲能力，通常被用于制造需要高扭转强度的汽车驱动轴等部