知识点一 金属材料的强度与塑性《金属加工与实训》四川省（对口招生）智能制造类 知识点讲解

四川省装备制造大类对口升学金属加工与实训复习讲义 专题一 金属材料的力学性能 1-1 金属材料的强度与塑性 【考纲要求】 （1）了解金属材料的强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等力学性能； （2）理解金属材料工艺性能的概念； （3）掌握金属材的强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等力学性能的使用。 【知识网络】 【知识和技能要点】 考点1 金属材料的强度与塑性（识记） 金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。 一、拉伸实验过程（在静拉伸力的作用下，对试样进行拉伸，通过测量拉伸力和伸长量来测定试样的强度和塑性） 1.拉伸四个阶段 （1）弹性变形阶段 F-∆L曲线中的直线OP段。试样拉伸力去除后，能够恢复原样，即为弹性变形阶段，为试样保持弹性变形时的最大拉伸力。 （2）屈服阶段 F-∆L曲线中的S点附近的一段曲线。试样产生塑性变形，即去除拉伸力后，变形不能恢复原样，永久性变形开始。称为屈服拉伸力。 （3）变形强化阶段 F-∆L曲线中的Sm部分。当拉伸力超过屈服拉伸力后，试样抵抗变形能力增加，称为冷变形强化，即随着变形的增大，试样变形抗力逐渐增加。 （4）缩颈与断裂阶段F-∆L曲线中的mk部分。当拉伸力发到时，试样局部收缩，产生缩颈现象。最终导致试样被拉断。为极限拉伸力。 二、强度（指金属材料抵抗永久变形和断裂的能力） 抵抗拉伸力的强度指标：屈服强度、抗拉强度 （1）屈服强度 屈服强度有上屈服强度和下屈服强度，屈服强度指下屈服强度，是衡量机械零件选材和设计的依据。 式中：——下屈服强度，单位MPa； ——拉伸试样屈服时的最小拉力，单位N； ——拉伸试样原始横截面积，单位。 注意：并不是所有金属材料都有屈服强度指标，如高碳钢、铸铁等脆性材料用残余延伸强度相当于屈服强度的指标。 （2）抗拉强度（试样拉断前所承受的最大标称应力） 式中：——下屈服强度，单位MPa； ——拉伸试样承受的最大载荷，单位N； ——拉伸试样原始横截面积，单位。 三、塑性（指金属材料在静载荷作用下发生断裂前产生不可逆永久变形的能力，用断后伸长率和断面收缩率表示，塑性指标越大，则塑性越好） （1）断面收缩率 式中：——断面收缩率； ——试样断口处的横截面积，单位； ——拉伸试样原始横截面积，单位。 （2）断后伸长率（用符号A或者） 式中：——断后伸长率,，短试样用A，长试样用； ——试样拉断对接后测出的标距长度，单位； ——拉伸试样原始标距，单位。 考点2 金属材料的硬度和韧性及疲劳强度 一、金属材料的硬度（抵抗其他更硬物体压入其表面的能力，硬度是综合力学性能指标，可以反映金属材料的塑性和强度，金属材料硬度越高，其耐磨性越好） 常用的硬度指标有布氏硬度（HBW）、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)、维氏硬度（HV）三种； 1.布氏硬度表示方式为：150HBW10/1000/30表示用压头直径为10mm的硬质合金球，在1000kg实验力的作用下，保持30s时测得的布氏硬度值为150。 2.洛氏硬度常用A、B、C三种标尺，表示方式为HRA、HRB、HRC，如50HRC表示为用“C”标尺测定的洛氏硬度值为50。 3.维氏硬度标注方式与布氏硬度相似。可测很软到很硬材料，尤其是表面层硬度的测试。 二、韧性（金属材料在冲击载荷作用下断裂前吸收变形能量的能力，通常用吸收能量K指标来衡量，吸收能量越多，表示金属材料抵抗冲击试验力而不被破坏的能力越强） 通常采用夏比摆锤冲击试样来测定材料韧性（试样有U形缺口试样、V形缺口试样和无缺口试样等三种） 三、疲劳强度（金属材料在循坏载荷的作用下能经受无限次循环而不断裂的最大应力值称为金属材料的疲劳强度） 1.疲劳断裂与静载荷作用下的断裂不同。疲劳断裂不产生明显的塑性变形，断裂是突然发生的，因此疲劳断裂具有很大危险性，常造成事故，不允许发生。 2.疲劳断裂在零件的应力集中区域产生（分三个阶段）：微裂源——扩展区——瞬断区 3.提高疲劳强度方式：除设计时在结构上注意减轻零件应力集中外，还可改善零件表面粗糙度，如高频淬火、表面形变强化、化学热处理、表面复合强化工艺等。 【练习题】 一、单项选择题 1.做拉伸试验时，试样被拉断前能承受的最大标称应力称为材料的（ ）。 A.屈服强度 B.抗拉强度 C. 规定塑性延伸强度 2.淬火钢件的硬度一般选用 来测试。（ ） A.布氏硬度 B.洛氏硬度 C.维氏硬度计 3.做疲劳试验时，试样承受的载荷为（ ）。 A.静载荷 B.冲击载荷 C.循环载荷 4.金属材料抵抗永久变形和断裂的能力称为（ ）。 A.硬度 B.塑性 C.强度 5.金属材料的 越好，其压力加工性能越好。（ ） A.硬度 B.塑性 C.强度 二、判断题 1.塑性变形随载荷的去除而消失。（ ） 2.所有金属材料在拉伸试验时都会出现明显的屈服现象。（ ） 3.洛氏硬度是根据压头压入被测金属材料的残余压痕深度增量来确定的。（ ） 4.金属材料吸收能量对温度不敏感。（ ） 5.疲劳断裂时不产生明显的塑性变形，断裂是突然发生的，因此具有很大的危险性。（ ） 三、多选题 1.下列属于金属材料强度的是（ ） A.屈服强度 B. 断后伸长率 C.断面收缩率 D.抗拉强度 D.规定残余延伸强度 2.金属材料的力学性能有（ ） A.强度 B.硬度 C.韧性 D.热处理 E.抗氧化性 3.下列属于试样从拉伸到断裂阶段的有（ ） A.屈服阶段 B.塑性变形阶段 C.弹性变形阶段 D.缩颈与断裂阶段 E.变形强化阶段 4.提高零件疲劳强度方式有（ ） A.提高零件表面粗糙度 B.减少零件缺口效应 C.改善零件表面残余应力 D.减少工件循环次数 E.增加零件承载区应力 5.夏比摆锤冲击试验有几种样式（ ） A.U形缺口试样 B.N形缺口试样 C.无试样缺口 D.W形缺口试样 E.V形缺口试样 四、填空题 1.金属材料的性能包括 和 。 2.使用性能包括 性能、 性能和 性能。 3.常用的硬度指标有 硬度（HBW）、 硬度（如HRA HRB HRC）和 硬度（HV）三种。 4.硬度测定方法有 法、 法和 法等，其中 法应用最为普通。 5.夏比摆锤冲击试样有 形缺口试样、 形缺口试样和无缺口试样三种。 【答案】 一、单项选择题 1——5 BBCCB 二、判断题 1——5 XX√X√ 三、多项选择题 1.AD 2.ABC 3.ACDE 4.ABC 5.ACE 四、填空题 1.使用性能 工艺性能 2.力学 物理 化学 3.布氏 洛氏 维氏 4.压入 划痕 回弹高度 压入 5.V U 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 学科网（北京）股份有限公司 $