第2讲 金属材料的强度与塑性（教案）《金属加工与实训—基础常识与技能训练》同步精品课堂（高教版）

《金属加工与实训》学科教学设计（教案） 授课课题 金属材料的强度与塑性（第1讲） 授课教师 XXXXXX 授课年级 职高二年级 授课学时 4学时 授课学期 职高二年级 第一学期 教材分析 《金属加工与实训》选自高等教育出版社，王英杰主编，为中等职业教育课程改革国家规划新教材。最新版教材使知识与技能通俗化、职业化和科普化；突出实践性，贴近生产过程，突出典型案例介绍，使学生初步建立感性认识，为后续相关课程的学习奠定基础。 学情分析 学生为职高二年级，经过一学年的学习，对本专业的基础知识已经有一定的认识了，对新鲜事物的追求和学习能力很强，需要在本阶段抓住其好奇心和积极学习的心理。采用多练习、少讲授，多训练、少演示的方法提高对课程学习的兴趣。 教学目标 思政目标 1.熟悉安全生产、文明生产的有关知识，做到安全文明生产。 2.培养吃苦耐劳的精神品质，树立大国工匠精神。 知识目标 1.理解金属材料力学性能强度与塑性的概念； 2.能对拉伸试验进行强度与塑性分析。 技能目标 1.通过微课视频或试验演示操作后，能进行强度、塑性等指标的简单计算。 2.能对强度，塑性及力-伸长曲线的分析，并能感受他们在金属材料中的作用。 教学重点 1.理解金属材料力学性能强度与塑性的概念； 2.能对拉伸试验进行强度与塑性分析。 教学难点 1.通过微课视频或试验演示操作后，能进行强度、塑性等指标的简单计算。 2.能对强度，塑性及力-伸长曲线的分析，并能感受他们在金属材料中的作用。 教法 教授法+演示法+现场参观法 学法 练习法+训练法 教具（教学手段） 多媒体教学课件，教学视频 教学过程（教学活动设计） 教学环节 教学内容 设计意图 课前准备 对教材进行深入研究，提前备好课，准备好教学用课件及电子教案、图片、视频资源等。 提前知晓本次课的任务 新课导入 通过复习及简短的教学视频或图片引入本次课。 提高学习兴趣 新课教学 新课教学 新课教学 新课教学 新课教学 第一章 金属材料的力学性能 金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。 使用性能是指金属材料为保证机械零件或工具正常工作应具备的性能，即在使用过程中所表现出的特性。 使用性能包括力学性能（或机械性能）、物理性能和化学性能等。 工艺性能是指金属材料在制造机械零件或工具的过程中，适应各种冷、热加工的性能，也就是金属材料采用某种成形加工方法制成成品的难易程度。 工艺性能包括铸造性能、锻压性能、焊接性能、热处理性能及切削加工性能等。 第一节 金属材料的强度与塑性 一、力学性能的概念 金属材料的力学性能是指金属材料在力作用下所显示的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力—应变关系的性能，又称机械性能，主要包括强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等。 物体受外力作用后导致物体内部之间相互作用的力称为内力。 单位面积上的内力称为应力σ(N/mm2或Mpa）。 应变є是指由外力所引起的物体原始尺寸或形状的相对变化(%)。 二、拉伸试验过程分析 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，测定试样强度、塑性等力学性能的试验。 圆柱形拉伸试样分为短圆柱形试样和长圆柱形试样两种。 长圆柱形拉伸试样L0=10d0；短圆柱形拉伸试样L0=5d0。 在进行拉伸试验时，拉伸力F和试样伸长量△L之间的关系曲线，称为力-伸长曲线。见图1-1、1-2所示。 完整的拉伸试验和力一伸长曲线包括弹性变形阶段、屈服阶段、变形强化阶段、颈缩与断裂四个阶段。 三、强度 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主要有屈服强度（或规定残余伸长强度）、抗拉强度等。 1.屈服强度和规定残余伸长应力 屈服强度是指拉伸试样在拉伸试验过程中拉力（或载荷）不增加(保持恒定)仍然能继续伸长(变形)时的应力。 a）拉伸前 b）拉断后 图1-1 圆柱形拉伸试样 图1-2 退火低碳钢的力—伸长曲线 屈服强度分为上屈服强度（ReH）和下屈服强度（ReL）。一般情况下，屈服强度指下屈服强度（ReL）。屈服强度是大多数机械零件选材和设计的依据。 ReL=Fs/So 规定残余伸长强度是指拉伸试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长与原始标距比值达到规定的百分比时的应力，用符号Rr表示，如R r0.2表示规定残余伸长率为0.2%时的应力。 2.抗拉强度。 抗拉强度是指拉伸试样拉断前承受的最大标称拉应力，用符号Rm表示。 Rm=Fb/So Rm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。 四、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断后伸长率和断面收缩率评价。 1.断后伸长率 拉伸试样拉断后的标距伸长与原始标距的百分比称为断后伸长率，用符号A或A11.3表示。 A或A11.3=(LU-L0)/L0×100% 使用短拉伸试样测定的断后伸长率用符号A表示；使用长拉伸试样测定的断后伸长率用符号A11.3表示。 2.断面收缩率 断面收缩率是指拉伸试样拉断后颈缩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。 Z=(S0-SU)/S0×100% 塑性好的金属材料容易进行锻压、轧制等成形加工，所以，大多数机械零件除要求具有较高的强度外，还须有一定的塑性。 表1-1 新标准与旧标准在强度与塑性方面的名词和符号对照 GB/T228-2002新标准 GB/T228-1987旧标准 名词 符号 名词 符号 断面收缩率 Z 断面收缩率 断后伸长率 A和A11.3 断后伸长率 δ5和δ10 屈服强度 - 屈服点 σs 上屈服强度 ReH 上屈服点 σsU 下屈服强度 ReL 下屈服点 σsL 规定残余伸长强度 Rr，如R r0.2 规定残余伸长应力 σr，如σr0.2 抗拉强度 Rm 抗拉强度 σb 五、课堂练习 1.测定某种钢的力学性能时，已知试棒的直径是10mm，其标距长度是直径的五倍，Fm=33.81KN，FeL=20.68KN，拉断后的标距长度是65mm。试求此钢的ReL，Rm及A值是多少？ 解： （1）ReL= FeL/S0=20.68×103N/(π×102×10-6/4)=263.4MPa （2）Rm= Fm/S0=33.81×103N/(π×102×10-6/4)=430.7MPa （3）A=(L1-L0)/L0=(65-50)/50=30% 金属材料性能的分类 力学性能概念 力-伸长曲线 强度概念 强度计算公式 塑性概念 塑性计算公式 强度与塑性新旧符号 课堂练习 课堂总结 使用性能、工艺性能、力学性能、强度、塑性等概念的熟记及强度和塑性相关计算公式的熟记。 复习与巩固 作业布置 一边复习本章的相关知识，一边完成《金属加工与实训习题集》中相关习题，并相互相互交流探讨？ 课堂考核 课堂纪律+课堂练习+课后检测 板书设计 采用多媒体课件，大大提高教学效果，在板书方面采用条款式进行板书，再例题讲解时重点板书。 教学后记（反思） 本节主要介绍金属材料的力学性能指标的分类、含义、使用范围等内容。在学习之后，要注意以下几个方面：第一，要准确理解有关名词的定义和范围；第二，要学会利用掌握的知识对日常生活中的现象进行分析和思考，试一试能否用学到的理论知识对遇到的实际问题或现象进行科学地解释。例如，零件的疲劳断裂，在日常生活和工作中将会经常地遇到，如果我们能够细心地观察和分析日常生活和工作中的疲劳现象，做到理论联系实际，就一定会加强对疲劳现象的认识和理解；第三，为了巩固所学的知识，要学会对所学的知识进行分类、归纳和整理，提高学习效率。 ( - 28 - ) 学科网（北京）股份有限公司 $$