专题二 金属的韧性（教案）-四川职教高考《金属加工与实训》（高教版） 专题复习讲练测

专题二 金属的韧性（教案）-《金属加工与实训》高教版-专题复习讲练测 [考纲要求] 1. 理解夏比摆锤冲击试样的作用：解释夏比摆锤冲击试样在金属材料韧性测试中的作用和意义。 2. 掌握夏比摆锤冲击试验方法：描述夏比摆锤冲击试验的具体步骤和操作流程。 3. 分析温度对吸收能量的影响：分析温度变化对金属材料吸收能量及其韧性的影响。 4. 理解疲劳现象：解释金属材料在受到交替应力作用下发生的疲劳现象及其机理。 5. 掌握疲劳强度的概念：定义疲劳强度，并说明其在工程实践中的重要性。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 一、夏比摆锤冲击试样 夏比摆锤冲击试样有V形缺口试样和U形缺口试样两种，如图1-6所示。夏比摆锤冲击试样要根据国家标准CB/T229-2007制作。 在试样上开缺口的目的:在缺口附近造成应力集中，使塑性变形局限在缺口附近，并保证在缺口处发生断裂，以便正确测定金属材料承受冲击载荷的能力。同一种金属材料的试样缺口愈深、愈尖锐，吸收能量愈少，金属材料表现出的脆性愈显著。V形缺口试样比U形缺口试样更容易冲断,因而其吸收能量也较少。因此，不同类型的冲击试样，测定出的吸收能量不能直接比较。 二、温度对吸收能量的影响 吸收能量对温度非常敏感，其总的变化趋势是随着温度的降低而降低，如图1-8所示。当温度降至某一数值时，吸收能量急剧下降，金属材料由韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为冷脆转变。金属材料在一系列不同温度的冲击试验中，吸收能量急剧变化或断口韧性急剧转变的温度区域，称为韧脆转变温度。韧脆转变温度是衡量金属材料冷脆倾向的指标。金属材料的韧脆转变温度愈低，说明金属材料的低温抗冲击性愈好。例如，非合金钢的韧脆转变温度约为-20℃，因此在较寒冷(低于-20℃)地区使用的非合金钢构件易发生脆断现象。 三、疲劳现象 载荷的形式不仅有静载荷(或静应力)、冲击载荷(或冲击应力)，还有循环载荷(或循环应力)。循环应力和循环应变是指应力和应变的大小、方向都随时间发生周期性变化的应力和应变。常见的循环应力是对称循环应力，其应力的最大值σmax和最小值σsim的绝对值相等，即。σmax/σsim=-1，如图1-10所示。 部分机械零件(如轴、齿轮、弹簧等)是在循环载荷(循环应力、循环应变)作用下工作的。零件在低于制作该零件的金属材料的屈服强度或规定残余伸长应力的循环应力作用下，经过一定工作时间后会发生突然断裂，这种现象称为金属材料的疲劳。 [真题练讲] 1.(2019年河南省统一考试)疲劳寿命的预测方法中，常用的模型包括： A. S-N曲线模型 B. 弹性模型 C. 析氏模型 D. 线性模型 答案：A. S-N曲线模型 解析：疲劳寿命的预测常使用S-N曲线模型，该模型描述了循环载荷次数与材料寿命之间的关系。 2.(2016年四川省统一考试)疲劳破坏的过程中，常出现的裂纹类型包括： A. 沿晶裂纹 B. 渗出裂纹 C. 细化裂纹 D. 膨胀裂纹 答案：A. 沿晶裂纹 解析：疲劳破坏的过程中常见的裂纹类型之一是沿晶裂纹，即裂纹沿着晶粒界面或晶粒内部形成。 3.(2023年四川省统一考试）金属材料的疲劳寿命受到以下哪些因素的影响？ A. 材料的弹性模量 B. 材料的断裂韧度 C. 载荷频率 D. 试验环境的湿度 答案：B. 材料的断裂韧度、C. 载荷频率、D. 试验环境的湿度 解析：金属材料的疲劳寿命受到材料的断裂韧度、载荷频率和试验环境的湿度等因素的影响。 4.(2018年四川省统一考试)在进行疲劳试验时，为了准确测定材料的疲劳寿命，通常需要考虑哪些因素？ A. 材料的厚度和长度 B. 环境温度和湿度 C. 试验样品的形状和尺寸 D. 加载频率和载荷幅值 答案：D. 加载频率和载荷幅值 解析：疲劳试验中，考虑加载频率和载荷幅值等因素有助于准确测定材料的疲劳寿命。 5.(2019年河北省统一考试)对于夏比摆锤冲击试验中的试样，下列哪种情况可能会导致试验结果不准确？ A. 试样尺寸符合标准要求 B. 试样表面存在轻微划痕 C. 试样表面光滑度达标 D. 试样材料不符合相关标准要求 答案：D. 试样材料不符合相关标准要求 解析：试样材料不符合相关标准要求可能会导致试验结果不准确，因为材料的性质直接影响试验的结果。 [限时练讲] 1.疲劳现象是指材料在何种加载条件下逐渐失效的过程？ A. 静态加载 B. 动态加载 C. 压缩加载 D. 弯曲加载 答案：B. 动态加载 解析：疲劳现象是在动态加载条件下材料逐渐失效的过程。 2.材料的疲劳强度通常由哪些因素决定？ A. 杨氏模量和硬度 B. 断裂韧度和拉伸强度 C. 断裂韧度和表面粗糙度 D. 材料本身和加载条件 答案：D. 材料本身和加载条件 解析：材料的疲劳强度受到材料本身性质和加载条件等因素的影响。 3.下列关于疲劳寿命预测的方法，哪种更倾向于使用实验数据进行建模？ A. 数值模拟 B. 统计方法 C. 理论推导 D. 数据分析 答案：B. 统计方法 解析：统计方法通常更倾向于使用实验数据进行建模来预测疲劳寿命。 4.对于相同的金属材料，在不同环境条件下进行疲劳试验，通常哪种环境条件会导致更快的疲劳失效？ A. 干燥环境 B. 高温高湿环境 C. 低温环境 D. 室温常压环境 答案：B. 高温高湿环境 解析：高温高湿环境通常会加速金属材料的疲劳失效过程，导致更快的疲劳破坏。 5.在疲劳试验中，哪种加载方式更接近许多实际工程应用中的加载情况？ A. 静态加载 B. 动态加载 C. 断裂加载 D. 周期加载 答案：D. 周期加载 解析：周期加载更接近许多实际工程应用中的加载情况，因此在疲劳试验中具有重要意义。 6.在疲劳寿命预测中，何种参数对于预测的准确性影响较大？ A. 材料的弹性模量 B. 断裂韧度 C. 载荷幅值 D. 环境温度 答案：C. 载荷幅值 解析：载荷幅值是影响疲劳寿命预测准确性的重要参数之一。 7.在金属材料的疲劳断裂中，最先形成的是什么？ A. 塑性应变区 B. 裂纹 C. 孔洞 D. 晶界滑移 答案：B. 裂纹 解析：金属材料的疲劳断裂通常是由裂纹的形成和扩展引起的。 8.请解释一下夏比摆锤冲击试验的原理以及它对材料性能的评估作用。 答案：夏比摆锤冲击试验是通过让一个锤头自由坠落撞击试样，测量试样吸收的能量来评估材料的韧性。试验中，通过观察试样在冲击过程中的行为和断裂形态，可以了解材料的抗冲击性能和韧性表现。 9.温度对材料吸收能量的影响是如何的？请解释温度对夏比摆锤冲击试验结果的影响。 答案：温度对材料的韧性有显著影响，通常情况下，随着温度的升高，材料的韧性会下降。在夏比摆锤冲击试验中，提高温度会使材料变得更脆，导致试样吸收的能量减少，从而影响试验结果。 10.为什么疲劳试验中频率越高，对材料的疲劳影响越大？ 答案：频率越高意味着加载速度越快，这会导致材料在疲劳加载下的应力集中效应更加明显，从而加速裂纹的形成和扩展，缩短材料的疲劳寿命。 11.什么是材料的疲劳强度？疲劳强度受哪些因素影响？ 答案：材料的疲劳强度是材料在动态加载条件下能够承受的最大应力水平，是材料的抗疲劳能力的体现。疲劳强度受多种因素影响，包括材料的性质、加载频率、载荷幅值、温度等因素。 12.对于材料的疲劳现象，为什么载荷幅值会影响裂纹的形成和扩展速度？请简要解释。 答案：载荷幅值是疲劳试验中施加在材料上的动态加载的幅值大小。较大的载荷幅值会导致更高的应力水平，加速裂纹的形成和扩展速度，从而缩短材料的疲劳寿命。 [学法建议] 重点复习知识点： 1. 吸收能量对温度非常敏感，其总的变化趋势是随着温度的降低而降低。（知识点：金属材料的疲劳强度） 2. 夏比摆锤冲击试验是在摆锤式冲击试验机上进行的。（知识点：金属材料的韧性） 3. 疲劳断裂与静载荷作用下的断裂是不同的。（知识点：金属材料的疲劳强度） 4. 许多试验结果表明:金属材料的疲劳强度随着抗拉强度的提高而增加。（知识点：金属材料的疲劳强度） 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$