《金属加工基础》山东省（春季高考）第三讲 金属材料的韧性和疲劳强度（课件）

《金属加工基础》 模块三 金属材料的韧性和疲劳强度 第一章 金属材料的力学性能 职教高考·金属加工基础 知识复习 一 1、金属材料的力学性能—知识清单 职教高考·金属加工基础 考纲要求 了 解 了解对金属材料的韧性进行试验测试的方法，金属材料疲劳断裂现象及提高材料疲劳极限的方法。 理解（熟悉） 理解金属材料韧性的概念 掌 握 —— 熟练掌握 —— 重点：金属材料的韧性的测试方法和提高疲劳断裂的方法是本模块的重点，本模块的考试题型一般为选择题。 职教高考·金属加工基础 知识复习 一 韧性是金属材料在断裂前吸收变形能量的能力。冲击载荷比静载荷的破坏性要大得多，因此，对于承受冲击载荷的金属零件，需要对金属材料规定冲击载荷下的性能指标。金属材料的韧性大小通常采用吸收能量K（单位是焦尔，J）来衡量。 考点一：韧性 1、定义 职教高考·金属加工基础 力拉伸曲线 知识复习 一 （1）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。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。 考点一：韧性 2、测试方法： 职教高考·金属加工基础 布氏硬度计和试验原理示意图 知识复习 一 （2）夏比摆锤冲击试验方法 夏比摆锤冲击试验方法是在摆锤式冲击试验机上进行的。试验时，将带有缺口的试样安置在试验机两支座之间，使试样的缺口位于两支座中间，并背向摆锤的冲击方向。 吸收的能量越大，表示金属材料抵抗冲击试验力而不破坏的能力愈强。 考点一：韧性 2、测试方法： 职教高考·金属加工基础 夏比摆锤冲击试验机 布氏硬度计和试验原理示意图 知识复习 一 职教高考·金属加工基础 力拉伸曲线 知识复习 一 （3）实验结论 V形试样比U形试样更容易冲断，因而其吸收能量也较少，同一种金属材料的试样缺口越深，越尖锐，吸收能量越小，金属材料表现出的脆性越显著。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。 考点一：韧性 2、测试方法： 职教高考·金属加工基础 力拉伸曲线 知识复习 一 吸收能量对温度非常敏感，随着试验温度的降低，吸收能量总的变化趋势是随着温度的降低而降低。 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。 考点一：韧性 3、冲击吸收能量与温度的关系 职教高考·金属加工基础 吸收能量—温度曲线 知识复习 一 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。钢铁材料的循环次数选107，有色金属的循环次数选108。 考点二：疲劳强度 1、定义 职教高考·金属加工基础 知识复习 一 机械零件在承受循环载荷（或循环应力、循环应变）时，虽然这时承受的应力值低于材料的屈服极限，但当较长时间工作后仍会发生断裂的现象叫做金属的疲劳。由于金属的疲劳引起的断裂称为疲劳断裂。 考点二：疲劳强度 2、疲劳断裂的定义 职教高考·金属加工基础 知识复习 一 疲劳断裂时不产生明显的塑性变形，断裂是突然发生的。 研究表明：金属材料的疲劳断裂断口一般由微裂源、扩展区和瞬断区三部分组成。 考点二：疲劳强度 3、疲劳断裂的特征 职教高考·金属加工基础 疲劳断口示意图 知识复习 一 影响疲劳强度的因素很多，除设计时在结构上注意减轻零件应力集中外，改善零件表面粗糙度，可减少缺口效应，从而提高零件的疲劳强度。例如，采用高频淬火、表面形变强化(喷丸、滚压、内孔挤压等)、化学热处理(渗碳、渗氮、碳-氮共渗)以及各种表面复合强化工艺等都可改变零件表层的残余应力状态，从而使零件的疲劳强度提高。 考点二：疲劳强度 4、提高材料疲劳极限的方法 职教高考·金属加工基础 知识复习 一 例：衡量金属材料韧性大小的指标是（ ） A、划痕大小 B、在交变载荷下循环的次数 C、吸收能量 D、冲击试样的缺口大小 【解析】金属材料的韧性大小通常采用吸收能量K（单位是焦尔，J）来衡量。 ，故答案为C。 C 职教高考·金属加工基础 巩固练习 二 1、夏比摆锤试验时，将带缺口的标准试样安置在冲击试验机的机架上，使试样的缺口位于两支座中间，并_________摆锤的冲击方向。 A．朝向 B．侧向 C．背向 D．斜向 【解题分析】夏比摆锤冲击试验方法是在摆锤式冲击试验机上进行的。试验时，将带有缺口的试样安置在试验机两支座之间，使试样的缺口位于两支座中间，并背向摆锤的冲击方向。故选C。 C 职教高考·金属加工基础 巩固练习 二 2、金属材料使用条件的最低温度必须__________金属材料的韧脆转变温度。 A．低于 B．等于 C．高于 D．以上都可 C 【解题分析】非合金钢的韧脆转变温度约为-20℃，因此，在非常寒冷（低于-20℃）的地区使用非合金钢构件时，极易发生脆断现象。所以 金属材料使用条件的最低温度必须高于金属材料的韧脆转变温度。故选D。 职教高考·金属加工基础 巩固练习 二 3、冲击吸收能量总的变化趋势时随着温度的降低而_________。 A．升高 B．不变 C．降低 D．先升高，后降低 【解题分析】 由右图可知吸收能量对温度非常敏感，随着试验温度的降低，吸收能量总的变化趋势是随着温度的降低而降低。故选C。 C 职教高考·金属加工基础 吸收能量—温度曲线 巩固练习 二 4、同一种金属材料的试样缺口越深，越尖锐，吸收能量越_______，金属材料表现出的脆性越显著。 A．越小 B．越大 C．不变 D．无规律 【解题分析】V形试样比U形试样更容易冲断，因而其吸收能量也较少，同一种金属材料的试样缺口越深，越尖锐，吸收能量越小，金属材料表现出的脆性越显著。故选A。 A 职教高考·金属加工基础 巩固练习 二 5、下列不是提高零件的疲劳强度的措施有（ ） A.较小粗糙度 B.内孔挤压 C.应力集中 D.表面淬火 C 【解题分析】 影响疲劳强度的因素很多，除设计时在结构上注意减轻零件应力集中外，改善零件表面粗糙度，可减少缺口效应，从而提高零件的疲劳强度。例如，采用高频淬火、表面形变强化(喷丸、滚压、内孔挤压等)，故选A 职教高考·金属加工基础 巩固练习 二 6、泰坦尼克号游轮选择了很厚的钢板来建造，但撞击冰山后，导致沉没说明了船体材料（ ）力学性能不足 A.强度 B.塑性 C.韧性 D.疲劳强度 C 【解题分析】 韧性是金属材料在断裂前吸收变形能量的能力。冲击载荷比静载荷的破坏性要大得多，因此，对于承受冲击载荷的金属零件，需要对金属材料规定冲击载荷下的性能指标。看到撞击两个字说明船体一时受到的力是冲击载荷，故选C。 职教高考·金属加工基础 巩固练习 二 7.钢制的电力传输塔架在风雪交加的寒冷天气容易发生损坏是因为（ ） A.抗拉强度不足 B.屈服强度太高 C.韧脆转变温度太高 D.疲劳强度不足 【解题分析】 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。题目中说在寒冷的天气容易发生损坏说明它的韧脆转变温度高承受不了低温更容易发生脆断。故选C。 c 职教高考·金属加工基础 巩固练习 二 8、测定疲劳强度时，工程上规定钢铁材料的应力循环基数取10的（ ）次方。 A．5 B．6 C．7 D．8 【解题分析】：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。钢铁材料的循环次数选107，有色金属的循环次数选108。故选C。 C 职教高考·金属加工基础 感谢观看 职教高考·金属加工基础