1.2 金属材料的性能（课件）《数控加工机械基础（第3版）》上好课（高教版）

《数控加工机械基础（第3版）》高教版 上好课—中职专业课 项目一 常用金属材料 1.2 金属材料的性能 教学目标 知识目标 区分金属材料的工艺性能和使用性能两大类别 了解各类性能的基本含义，知道不同性能在金属加工和实际应用中的 能力目标 能根据具体的加工需求，对应到所需的工艺性能类型。 能判断金属材料使用时主要依赖的使用性能 情感目标 培养对金属材料性能的探究兴趣 树立 “材料性能决定用途” 的工程思维 教学引入 同学们，咱平时用的铁锅、自行车架，为啥有的能铸造成复杂形状，有的能焊得结实？ 这些都和金属材料的‘超能力’有关 —— 既能‘听话加工’，又能‘耐用扛造’ 知识讲授——碳钢的使用性能 材料的使用性能是指材料在使用过程中表现出来的性能 物理性能 化学性能 力学性能 使用性能 知识讲授——碳钢的使用性能 密度 熔点 物理性能 导电性 导热性 磁性 热膨胀性 化学性能 耐蚀性 抗氧化性 知识讲授——碳钢的使用性能 对产品工艺进行质量控制的重要参数 设计零件、选用材料的重要依据 验收材料的依据 02 01 03 力学性能意义 知识讲授——碳钢的使用性能 当外加载荷性质、环境温度与介质等外在因素不同时 对碳钢力学性能的要求也不同 强度 疲劳强度 常见力学性能 塑性 韧性 硬度 包含机构(必含1个或多个机构) 知识讲授——碳钢的使用性能 碳钢的强度及塑性指标一般可以通过拉伸试验来测定 改变工件的形状和精度 知识讲授——碳钢的工艺性能 应用实例：45钢的车削加工 传动部分 知识讲授——碳钢的工艺性能 工艺性能是指材料在加工过程中表现出来的对不同加工方法的适应性 切削加工性能 铸造性能 工艺性能 压力加工性能 焊接性能 传动部分 知识讲授——碳钢的工艺性能 （1）铸造性能 铸造是将金属熔化为液态后，浇注到铸型空腔 冷却后得到零件 / 零件毛坯的工艺过程 可制造形状 复杂的铸件 铸件尺寸范围大（几毫米～十几米） 适应性强 原材料广泛 成本低廉 铸造的特点 1 2 3 4 5 知识讲授——碳钢的工艺性能 偏析 流动性 铸造性能是金属熔化后，是否易于铸造成优良铸件的性能 主要衡量指标 收缩性 传动部分 知识讲授——碳钢的工艺性能 （2）压力加工性能定义 金属材料在压力加工中承受压力 发生变形 不被破坏的能力 传动部分 知识讲授——碳钢的工艺性能 压力加工性能的影响因素 与金属的塑性和变形抗力相关 塑性越好、变形抗力越小，压力加工性能越优 冲压加工 传动部分 知识讲授——碳钢的工艺性能 压力加工 分类 优势 依据加工时加热温度是否达再结晶温度 生产率高 冷加工 热加工 能消除铸造缺陷 常见方式 锻造、挤压、轧制、拉制、冲压 传动部分 知识讲授——碳钢的工艺性能 焊接性能 焊接定义 金属材料对焊接加工的适应性 （3）焊接性能 加热 / 加压（或两者并用）+ 填充材料 使两部分金属牢固结合 具有确定相对运动的构件的组合体 知识讲授——碳钢的工艺性能 良好焊接性能的表现： 焊接时不易产生气孔 焊接接头力学性能良好 裂缝 夹渣等缺陷 具有确定相对运动的构件的组合体 知识讲授——碳钢的工艺性能 焊接性能的影响因素 优：低、中碳钢 差：高碳钢、合金钢、铸铁 主要与金属的化学成分有关 具有确定相对运动的构件的组合体 知识讲授——碳钢的工艺性能 （4）切削加工性能 定义：金属材料切削加工的难易程度 切屑易 折断脱落 刀具磨损小 良好切削加工性能的表现 切削量大 切屑易脱落 易达到表面粗糙度精度要求 动力消耗小 传动部分 知识讲授——碳钢的工艺性能 变形强化 导热性 韧性 硬度 组织状态 金属的化学成分 切削加工性能的影响因素 脚踩自行车踏板的动力通过前链轮、链条传递给后链轮，前后链轮、链条和车架就组成了一个链传动机构。后链轮与车轮连接处还有一个棘轮机构，以保证车轮快速运动时和链轮分离而不产生干涉。 知识讲授——碳钢的工艺性能 03 02 01 不同碳钢的 切削加工性能 低碳钢 强度、硬度低，塑性、韧性好 中碳钢 强度、硬度高于低碳钢 高碳钢 强度、硬度高，塑性、韧性差 切削性能不佳 切削性能 切削性能差 传动部分 知识点背诵 碳钢使用性能 碳钢工艺性能 划重点 单项选择题 1.做如图1-7所示的拉伸试验时,试样承受的载荷为( ）。 A.静载荷 B.冲击载荷 C.交变载荷 D.动载荷 答案：A 解析：静载荷是大小、方向和作用位置不随时间变化（或变化极缓慢）的载荷，拉伸试验中试样承受的拉力是平稳缓慢施加的，符合静载荷的定义；冲击载荷（瞬间冲击）、交变载荷（周期性变化）、动载荷（随时间快速变化）均不符合拉伸试验的加载特点。 课后练习 单项选择题 2.图1-8所示为相同尺寸的低碳钢、高碳钢和灰铸铁试样在相同条件下测得的力-伸长进线,下列说法中正确的是( )。 A.曲线1为低碳钢力伸长曲线,其抗拉强度最高 B.曲线2表明该材料在拉伸过程中无屈服现象,为低碳钢的力-伸长曲线 C.曲线3代表的塑性最好,为高碳钢的力-伸长曲线 D.曲线1为高碳钢的力-伸长曲线,其抗拉强度最高 答案：D 解析：低碳钢塑性好，力-伸长曲线伸长量大；高碳钢强度高、塑性较差，曲线①拉力峰值高；灰铸铁塑性极差，曲线伸长量小。A中曲线①不是低碳钢，B中曲线②有屈服且是低碳钢，C中曲线③塑性差，故D正确。 课后练习 单项选择题 3.在测试强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度时，试样所承受的载荷分别是 ( )。 A. 静载荷 静载荷 动载荷 冲击载荷 交变载荷 B. 静载荷 冲击载荷 静载荷 冲击载荷 交变载荷 C. 静载荷 静载荷 静载荷 冲击载荷 交变载荷 D. 静载荷 静载荷 冲击载荷 冲击载荷 交变载荷 答案：C 解析：强度、塑性、硬度测试用静载荷（平稳加载）；韧性测试用冲击载荷（瞬间冲击）；疲劳强度测试用交变载荷（周期性加载），故 C 正确。 课后练习 单项选择题 4.德国矿物学家莫氏创立硬度表，评判矿物硬度。①小刀，②铜币，③指甲，④玻璃，按硬度从大到小排序正确的是 ( )。 A. ①④③② B. ①④②③ C. ④①②③ D. ④①③② 答案：C 解析：莫氏硬度中，玻璃（约 5.5）> 小刀（约 5.5，实际略低于玻璃）> 铜币（约 3）> 指甲（约 2.5），故排序为④①②③。 课后练习 判断题 1.工件材料的硬度和强度越大、切削力越大，切削加工性能就越差。（ ） 课后练习 答案：√ 解析：切削加工性能与材料硬度、强度相关，硬度强度越大，切削时阻力（切削力）越大，加工越困难，故切削加工性能差。 判断题 2.低碳钢硬度低，切削加工性能最好，中碳钢次之，高碳钢最难切削。（ ） 课后练习 答案：× 解析：低碳钢硬度低但塑性、韧性好，切削时切屑不易折断，切削加工性能不佳；中碳钢切削加工性能最好，故表述错误。 课堂小结 1.简述碳钢使用性能的分类及各自的含义。 2.碳钢的工艺性能包含哪些？请列举并简要说明其中两种。 3.为什么高碳钢的焊接性能较差？ 课后作业 感谢观看 $