3.1 金属材料的性能（课件）《机械基础》（多学时）同步精品课堂（高教版·第3版）

《机械基础》高等教育出版社·第3版 同步精品课程——中职专业课 第三章 材料与选用 第一节 金属材料的性能 （第1课时） 学习目标 第三章 材料与选用 掌握金属材料的物理性能和化学性能。 知识目标 能够学会金属材料的力学性能和工艺性能。 能力目标 能够结合本节课所学知识，增强动手能 力和解决问题的能力。 情感目标 机场候机大厅的屋架 知识引入 01 零件是机械制造的单元，材料是制造零件的物质，机械的性能和零件的寿命都与材料密切相关。 因此，材料与信息、能源是国际公认的构成现代文明的三大支柱。 机场候机大厅的屋架 知识引入 01 在人类社会发展过程中，材料往往扮演着划分时代的角色，如石器时代、青铜器时代、铁器时代等。 以钢铁材料和非铁金属(有色金属)为代表的金属材料，以水泥、玻璃和陶瓷为代表的无机非金属材料，以橡胶、纤维和塑料为代表的高分子材料，以及在此基础上发展出的能够满足工程结构更好的力学性能、更好的轻量化特质、更高的耐热性、更高的环境适应性和环境亲和性需求的结构材料 机场候机大厅的屋架 知识引入 01 在人类社会发展过程中，材料往往扮演着划分时代的角色，如石器时代、青铜器时代、铁器时代等。 以钢铁材料和非铁金属(有色金属)为代表的金属材料，以水泥、玻璃和陶瓷为代表的无机非金属材料，以橡胶、纤维和塑料为代表的高分子材料，以及在此基础上发展出的能够满足工程结构更好的力学性能、更好的轻量化特质、更高的耐热性、更高的环境适应性和环境亲和性需求的结构材料 机场候机大厅的屋架 知识引入 01 在人类社会发展过程中，材料往往扮演着划分时代的角色，如石器时代、青铜器时代、铁器时代等。 能够满足电、磁、声、光、热等物理学、化学及生物医学等各方面性能需求的功能材料，可以说，材料无所不在，材料日新月异。新材料更是跻身于推动战略性新兴产业融合集群发展的新的增长引擎行列。 机场候机大厅的屋架 知识引入 01 汽车的零部件选用轻质金属材料和工程塑料制造，可以在保证汽车的强度和安全性能的前提下，有效提高汽车的动力性能，减少能源消耗。 机场候机大厅的屋架 新知引入 01 【金属材料】【力学性能】疲劳实验 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 一、金属材料的物理性能和化学性能 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在使用过程中所表现出来的性能，包括物理性能、化学性能和力学性能 工艺性能是指金展材料从治炼到成品的生产过程中、在各种加工条件下所表现出的性能 01 02 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 一、金属材料的物理性能和化学性能 金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。 金属材料的物理性能是指金属材料固有的属性、包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和脆性等。 金属材料的化学性能是指金属材料在化学作用下所表现出来的性能，包括耐蚀性、抗氧化性和化学稳定性的。 01 02 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 二、金属材料的力学性能和工艺性能 金属材料的力学性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的性能，主要包括强 度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度。 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 二、金属材料的力学性能和工艺性能 金属材料的力学性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的性能，主要包括强 度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度。 在外力杵用下，材料不能恢复的变形称为塑性变形。产生永久变形而不断裂的能力称为塑性。 2.塑性 在外力作用下，材料抵抗塑性变形和断裂的能力将为强度。当承受拉力时，强度特性指标主要是屈服强度和抗拉强度。 1.强度 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 二、金属材料的力学性能和工艺性能 金属材料的力学性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的性能，主要包括强 度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度。 表征材料在外力作用下抵抗变形和破坏的最大能力.可分为抗拉强度极限、抗弯强度极限、抗压强度极限等。 由于金属材料在外力作用下从变形到破坏有一定的规律可循，因而通常采用拉伸试验进行测定，即把金属材料制成一定规格的试样，在拉伸试验机上进行拉伸，直至试样断裂. 01 02 (1)强度 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 二、金属材料的力学性能和工艺性能 韧性金属材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力称为韧性. 通常采用冲击试验，即用一定尺寸和形状的金属试样在规定类型的冲击试验机上承受冲击载荷而折断时，断口上单位横截面积上所消耗的冲击功表征材料的韧性：αk=Ak/F单位J/cm2或Kg·m/cm2， 01 02 (2)韧性 1Kg·m/cm2=9.8J/cm2αk称作金属材料的冲击韧性，Ak为冲击功，F为断口的原始截面积. https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 二、金属材料的力学性能和工艺性能 金属材料的力学性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的性能，主要包括强 度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度。 金属材料在断裂前吸收变形的能力称为轫性。冲击载荷下的力学性能指标是冲击吸收能量。 4.韧性 硬度是指固林材料对外界物体机械作用(如压陷，刻划等)的局部抵抗能力。硬度不是金属材料独立的基本性能，而是反映金属材料弹性、强度与塑性等的综合性能指标。 3.硬度 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 二、金属材料的力学性能和工艺性能 5.疲劳强度 疲劳强度是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不被破坏的最大应力，或称为疲劳极限。 实际上，金属材料并不可能做无限多次交变载荷试验。 一般试验时规定，钢铁材料经受10⁷次、非铁金属材料经受10⁸次交变载荷作用而不产生断裂的最大应力即称为疲劳强度。当施加的交变应力是对称循环应力时，所得的疲劳强度用 R-1表示。 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 二、金属材料的力学性能和工艺性能 5.疲劳强度 金属材料的工艺性能是指在各种加工条件下所表现出来的适应性能，包括铸造性能、锻造性能、焊接性和切削加工性能等。 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 二、金属材料的力学性能和工艺性能 金属材料的性能主要包括以下几个方面： 力学性能：包括强度、硬度、塑性、韧性等，这些性能决定了金属在承受外力时的表现。 物理性能：包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等，这些性能影响金属在不同物理条件下的表现。 化学性能：包括耐腐蚀性和抗氧化性等，反映金属在化学环境中的稳定性。 工艺性能：包括铸造性能、压力加工性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能等，影响金属材料的加工质量。 这些性能决定了金属材料的适用范围及应用的合理性。 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 二、金属材料的力学性能和工艺性能 化学性能 金属与其他物质引起化学反应的特性称为金属的化学性能。 在实际应用中主要考虑金属的抗蚀性、抗氧化性（又称作氧化抗力，这是特别指金属在高温时对氧化作用的抵抗能力或者说稳定性），以及不同金属之间、金属与非金属之间形成的化合物对机械性能的影响等等。在金属的化学性能中，特别是抗蚀性对金属的腐蚀疲劳损伤有着重大的意义。 课堂小结 03 一、金属材料的物理性能和化学性能 二、金属材料的力学性能和工艺性能 金属材料的物理性能是指金属材料固有的属性、包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和脆性等。 金属材料的力学性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的性能，主要包括强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度。 小试牛刀 下列哪一项属于金属材料的“使用性能”而非“工艺性能”？ A.铸造性能 B.锻造性能 C.耐蚀性 D.焊接性 答案：C 解析：耐蚀性属于化学性能，而化学性能又归属于使用性能；其余三项均属工艺性能。 小试牛刀 在工程应用中，当提到材料“抵抗塑性变形和断裂的能力”时，通常指下列哪一力学性能？ A.强度 B.塑性 C.硬度 D.韧性 答案：A 解析：强度被定义为材料抵抗塑性变形和断裂的能力。 小试牛刀 某零件要求能承受冲击载荷且断裂前能吸收较多变形能量，应主要考核材料的哪一性能指标？ A.屈服强度 B.冲击吸收能量 C.疲劳极限R-1 D.热膨胀系数 答案：B 解析：韧性在冲击载荷下的常用指标即为冲击吸收能量。 小试牛刀 下列哪一性能指标主要用于描述材料在无限多次交变载荷作用下不发生破坏的最大应力？ A.抗拉强度 B.疲劳强度 C.硬度 D.导热性 答案：B 解析：疲劳强度（或疲劳极限）即定义为此条件下材料不发生破坏的最大应力。 小试牛刀 关于硬度，以下说法正确的是： A.硬度是金属材料完全独立的基本性能 B.硬度仅反映材料的弹性 C.硬度是弹性、强度与塑性等的综合性能指标 D.硬度越高，材料韧性一定越好 答案：C 解析：原文指出硬度不是独立基本性能，而是综合性能指标。 小试牛刀 在下列物理性能中，哪一项可用来描述材料受热后尺寸变化的趋势？ A.导电性 B.密度 C.热膨胀性 D.熔点 答案：C 解析：热膨胀性即反映材料因温度变化而产生的尺寸变化。 小试牛刀 若某铝合金在盐雾环境中表现出良好的抗腐蚀能力，则称其具有较高的： A.抗氧化性 B.化学稳定性 C.耐蚀性 D.导热性 答案：C 解析：材料抵抗腐蚀介质侵蚀的性能称为耐蚀性。 小试牛刀 在下列工艺性能中，哪一项与“从液态金属充型并凝固成铸件”直接相关？ A.切削加工性能 B.铸造性能 C.焊接性 D.锻造性能 答案：B 解析：铸造性能特指液态金属充型、凝固成形的能力。 作业布置 04 1.简述疲劳强度的概念。 2.金属材料的力学性能和工艺性能有哪些? 3.简述金属材料的物理性能。 感谢观看 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$