专题一 金属材料受到的载荷（教案）-四川省职教高考《金属加工基础》（机工版）专题复习讲练测

专题一. 金属材料受到的载荷（教案）-《金属加工基础》机工版-专题复习讲练测 [考纲要求] 1. 理解金属材料受到的载荷对其强度和塑性的影响。 2.掌握金属材料的强度指标和塑性指标的定义和计算方法。 3.能够分析金属材料在不同载荷作用下的应力应变关系，理解其强度和塑性的含义。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 重点一 金属材料的基本概念 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，并具有光泽的物质，如金、银、铜、铝、锌、铁等。金属材料是由金属元素或以某种金属元素为主要材料，以其他金属或非金属元素为辅构成的，并具有金属特性的工程材料。金属材料包括纯金属、合金和特种全展材料等。 1.金属材料的分类 金属材料的种类很多，为了分类方便，可将金属材料分为钢铁材料和非铁金属两大类(表0-1)。 （1）钢铁材料 钢铁材料(也称黑色金属)是指由铁构成或以铁为主要元素构成的金属材料，如工业纯铁、碳素钢、铸铁，以及各种用途的结构钢、耐磨钢、工具钢、不锈钢、耐热钢、精密合金等。广义的钢铁材料还包括铬、锰及其合金。钢铁材料主要是由铁和碳组成的合金。 （2）非铁金属 非铁金属(也称有色金属)是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，如金、银、铜、铝、镁、锌、钛、锡、铅、钼、钨、镍等。 重点二 载荷的类型 载荷可以从不同的角度进行分类。 1.根据载荷的大小、方向和作用点是否随时间变化分类可以将载荷分为静载荷和动载荷。 2.根据载荷对杆件变形的作用分类可将载荷分为拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷剪切载荷和扭转载荷等。拉伸载荷。拉伸载荷是最常见的载荷，其特点是两力的方向与构件的轴线一致，且相互背离(图1-1)，如起重机钢丝绳在起吊重物时所受到的载荷就是拉伸载荷。 重点三 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。 力-伸长曲线图1-6所示为退火低碳钢的力-伸长曲线。从力-伸长曲线可以看出，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、缩颈与断裂四个阶段。 (1)弹性变形阶段 观察图1-6中的力-伸长曲线可以看出，在斜直线0p阶段，当拉伸力F增加时，试样伸长量AL也呈正比增加。 (2)屈服阶段当拉伸力超过F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。 (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。 (4)缩颈与断裂阶段当拉伸力达到F时，试样的局部截面开始收缩，产生缩颈现象。 4.塑性指标 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洋断裂时的最大相对变形量来表示。工程上广泛使用的表征材料塑性大小的主要指标是:断后伸长率和断面收缩率。 (1)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。 (2)断面收缩率断面收缩率是指圆形横截面比例试样拉断后，其缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。断面收缩率用符号Z表示。 5.金属材料的硬度 硬度是金属材料抵抗外物压人的能力。它直接反映金属材料的软硬程度，也反映金属材料的耐磨性和切削加工性。常用的硬度测试方法有布氏硬度(HBW)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC等)和维氏硬度(HV)。 (1）布氏硬度 金属材料布氏硬度试验方法执行GB/T231.1-2009标准，布氏硬度用符号HBW表示，本标准规定的布氏硬度试验范围上限为650HBW。布氏硬度是用一定直径的硬质合金球，以相应的试验力压人试样表面，经规定的保持时间后卸除试验力,测量试样表面的压痕直径d(mm)，然后根据压痕直径d计算其硬度值的方法，如图1-7所示。 (2)洛氏硬度 金属材料洛氏硬度试验方法执行GB/T230.1--2009标准。洛氏硬度是以锥角为120°的金刚石圆锥体或直径为1.5875mm的球(火钢球或硬质合金球)压人试样表面，根据试样残余压痕深度的增量来衡量试样硬度的大小，如图1-8所示。残余压痕深度h的增量越小，金属材料的硬度越高。 (3)维氏硬度 维氏硬度是用正四棱锥形压痕单位表面积上承受的平均压力表示的硬度值。维氏硬度的测量范围为5~1000HV，用符号“HV”表示，硬度数值写在符号“HV”的前面，试验条件写在符号“HV”的后面。对于钢和铸铁，若试验力保持时间是10~15s，则可以不标出试验力保持时间。 [真题练讲] 1.(2023年四川省统一考试)金属材料的抗拉强度是指： a.材料在拉伸过程中发生变形的能力 b.材料在拉伸过程中所能承受的最大载荷 c.材料在受压过程中的硬度 d.材料在受拉过程中的硬度 解析：b。材料在拉伸过程中所能承受的最大载荷。抗拉强度是指金属材料在拉伸过程中所能承