专题一 金属材料的强度与塑性（讲义） 四川省对口招生《金属加工基础》（机工版）考纲讲练测

编写说明：本套资料严格依据四川省（对口招生）智能制造类专业考试标准及《金属加工基础》编写，围绕考点解读、思维导图、知识梳理、背诵、常考题、高考模拟、课堂练习和课堂小结组织内容。题目范围不超出考纲，讲解突出中职学生的识记、辨析、计算和综合应用能力。 四川省智能制造类 《金属加工基础》考纲讲练测 专题一 金属材料的强度与塑性 讲义 [环节1 考点解读] 一、考纲再现 了解金属材料的强度、塑性等力学性能，能结合载荷示意图和低碳钢拉伸曲线辨析变形阶段与性能指标。 二、微目标拆解 能辨认拉伸、压缩、弯曲、剪切和扭转载荷，区分弹性变形与塑性变形。 能说出强度、塑性、应力和应变的含义，说明力学性能对零件设计与选材的作用。 能按顺序说明退火低碳钢拉伸试验的四个阶段，并在曲线上判断屈服、变形强化、缩颈和断裂。 能解释下屈服强度、规定残余延伸强度和抗拉强度，并使用原始横截面积完成简单计算。 能解释断后伸长率与断面收缩率，使用公式计算并在试样条件相同时比较材料塑性。 三、考情提示 识图辨载荷：根据作用力方向与构件轴线的关系判断拉伸、压缩、弯曲、剪切和扭转。 概念辨析：强度强调抵抗永久变形和断裂，塑性强调断裂前发生不可逆永久变形的能力。 过程判断：弹性变形、屈服、变形强化、缩颈与断裂的现象和先后顺序是常考点。 符号与公式：、、、A、Z分别表示不同指标，强度计算使用原始横截面积。 应用比较：不能只比较最大载荷判断材料强度；比较断后伸长率时要保证试样比例和标距制度相同。 [环节2 思维导图] [环节3 知识梳理] 知识点1 载荷、变形与力学性能 【知识再现】载荷按其对构件变形的作用可分为拉伸、压缩、弯曲、剪切和扭转载荷。金属受力后一般经历弹性变形、塑性变形和断裂。强度是金属材料抵抗永久变形和断裂的能力；塑性是材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力。 【讲解】弹性变形在外力卸除后能够恢复，塑性变形是不能恢复的永久变形。单位面积上的内力称为应力，常用单位为N/mm²或MPa；由外力引起的原始尺寸或形状的相对变化称为应变。强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等力学性能是评定材料质量以及零件设计和选材的重要依据。 图1-1 拉伸载荷的作用方向 图1-2 压缩载荷的作用方向 图1-3 弯曲载荷的作用情境 图1-4 螺栓连接中的剪切载荷 图1-5 方向盘受到的扭转载荷 【易错提醒】载荷是外力或外力矩，应力是单位面积上的内力；二者不能混为一谈。判断载荷类型要同时观察力的方向、作用线与构件轴线。 1. 观察图示，构件两端的力沿轴线且相互背离，该构件承受（ ）。 拉伸载荷 A. 拉伸载荷 B. 压缩载荷 C. 剪切载荷 D. 扭转载荷 【答案】A 【解析】两力沿构件轴线并相互背离，属于拉伸载荷。 2. 应力常用的单位是（ ）。 A. N B. mm C. MPa D. % 【答案】C 【解析】N/mm²与MPa数值等同，都是应力单位。 知识点2 退火低碳钢拉伸试验的四个阶段 【知识再现】退火低碳钢从开始拉伸到断裂依次经历弹性变形、屈服、变形强化、缩颈与断裂四个阶段。 【讲解】弹性变形阶段中伸长量随拉伸力增加，卸载后变形消失；屈服阶段中拉伸力几乎不变而试样明显伸长；变形强化阶段中试样抵抗继续变形的能力提高；达到最大力后局部截面开始收缩形成缩颈，最后断裂。 图1-6 退火低碳钢拉伸过程的力与伸长关系 【易错提醒】屈服不是断裂；最大力对应均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界状态，断裂瞬间的力不一定等于最大力。 3. 观察曲线，卸除拉伸力后试样能够恢复原状的是（ ）。 退火低碳钢力-伸长曲线 A. 弹性变形阶段 B. 屈服阶段 C. 变形强化阶段 D. 缩颈与断裂阶段 【答案】A 【解析】弹性变形在卸载后可以恢复。 4. 观察曲线，拉伸力几乎不变而试样明显伸长的现象称为____。 退火低碳钢力-伸长曲线 【答案】屈服 【解析】该平台段对应屈服阶段。 知识点3 屈服强度与规定残余延伸强度 【知识再现】试样在拉伸过程中，力不增加而仍能继续伸长时的应力称为屈服强度。一般将数值较稳定的下屈服强度作为材料的屈服强度。 【讲解】下屈服强度按计算，其中为下屈服力，为试样原始横截面积。没有明显屈服现象的材料，可用规定残余延伸强度表示相当于屈服的指标，例如表示卸除应力后，残余延伸率为0.2%时对应的应力。 【易错提醒】计算屈服强度使用原始横截面积，不使用断口处面积；规定残余延伸强度适用于没有明显屈服平台的材料。 5. 结合图示退火低碳钢的拉伸过程，试样为24000N，为80mm²，其为（ ）。 退火低碳钢力-伸长曲线 A. 192MPa B. 240MPa C. 300MPa D. 1920MPa 【答案】C 【解析】按计算，24000÷80=300MPa。 6. 中的0.2表示规定残余延伸率为____。 【答案】0.2% 【解析】下标0.2表示规定残余延伸率为0.2%。 知识点4 抗拉强度 【知识再现】抗拉强度是拉伸试样拉断前所能承受的最大标称拉应力，用表示。 【讲解】抗拉强度按计算，表征材料在静拉伸条件下的最大标称拉应力。对图示退火低碳钢，达到最大力后出现缩颈，变形由均匀塑性变形转为局部集中塑性变形；此后拉伸力下降，直至断裂。 【易错提醒】由最大拉伸力除以原始横截面积得到，不能用断裂瞬间的力或断口处面积代替。 7. 结合图示退火低碳钢的拉伸过程，某试样=50000N，=100mm²，其抗拉强度为（ ）。 退火低碳钢力-伸长曲线 A. 50MPa B. 500MPa C. 5000MPa D. 0.5MPa 【答案】B 【解析】。 8. 观察曲线，试样被拉断前承受的最大拉伸力记为____。 退火低碳钢力-伸长曲线 【答案】 【解析】是拉伸曲线上的最大力，用于计算抗拉强度。 知识点5 断后伸长率与断面收缩率 【知识再现】塑性是金属材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力，常用断后伸长率A和断面收缩率Z评价。 【讲解】断后伸长率按计算，表示断后残余伸长相对原始标距的百分率；断面收缩率按计算，表示断后横截面积最大缩减量相对原始横截面积的百分率。良好塑性有利于锻压、轧制等成形，也能在超载时通过明显变形降低突然断裂风险。其中为原始标距，为试样断裂后对接测得的标距，为断口处最小横截面积；使用N和mm²计算强度时，结果单位为MPa。 【易错提醒】A和Z通常越大说明塑性越好，但比较断后伸长率时必须保证试样比例和标距制度相同。 9. 某试样=50mm，=60mm，其断后伸长率为（ ）。 A. 10% B. 20% C. 50% D. 120% 【答案】B 【解析】。 10. 某试样=100mm²，=65mm²，其断面收缩率为____。 【答案】35% 【解析】。 [环节4 背诵环节] 背诵条目（先遮盖答案背诵，再逐条核对） 1. 金属所受的常见载荷有哪些？ 【答案】拉伸、压缩、弯曲、剪切和扭转载荷。 【解析】按载荷对构件产生的主要变形形式分类。 2. 弹性变形与塑性变形的主要区别是什么？ 【答案】卸载后弹性变形能够恢复，塑性变形不能完全恢复。 【解析】判断两类变形的关键是卸载后能否恢复原状。 3. 什么是金属材料的强度？ 【答案】金属材料抵抗永久变形和断裂的能力。 【解析】强度反映材料在载荷作用下抵抗失效的能力。 4. 什么是金属材料的塑性？ 【答案】金属材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力。 【解析】塑性强调材料断裂前能够产生永久变形。 5. 什么是应力？ 【答案】单位面积上的内力，常用单位为N/mm²或MPa。 【解析】应力反映构件截面上内力的分布强弱。 6. 退火低碳钢拉伸试验依次经历哪四个阶段？ 【答案】弹性变形、屈服、变形强化、缩颈与断裂。 【解析】四个阶段按拉伸过程中的先后顺序排列。 7. 屈服阶段的典型现象是什么？ 【答案】拉伸力几乎不变，试样仍发生明显塑性伸长。 【解析】屈服阶段的显著特征是载荷变化很小而变形持续增加。 8. 下屈服强度怎样计算？ 【答案】。 【解析】用下屈服时的拉伸力除以试样原始横截面积。 9. 没有明显屈服现象的材料用什么指标表示相当于屈服的能力？ 【答案】规定残余延伸强度，如。 【解析】无明显屈服平台时，用规定残余延伸对应的应力表征。 10. 抗拉强度怎样计算？ 【答案】。 【解析】用拉伸试验中的最大力除以试样原始横截面积。 11. 断后伸长率怎样计算？ 【答案】。 【解析】用断后标距增量与原始标距之比表示。 12. 断面收缩率怎样计算？ 【答案】。 【解析】用断后横截面积的最大缩减量与原始横截面积之比表示。 [环节5 常考题（中档题）] 1. 金属材料抵抗永久变形和断裂的能力称为（ ）。 A. 强度 B. 塑性 C. 硬度 D. 韧性 【答案】A 【解析】这是强度的定义。 2. 观察图示，两力沿轴线且相互背离，构件承受（ ）。 拉伸载荷 A. 拉伸载荷 B. 压缩载荷 C. 弯曲载荷 D. 剪切载荷 【答案】A 【解析】图中载荷方向符合拉伸载荷特征。 3. 观察曲线，力几乎不变而试样继续伸长的是____阶段。 退火低碳钢力-伸长曲线 【答案】屈服 【解析】平台段是屈服阶段的典型表现。 4. 结合图示退火低碳钢的拉伸过程，抗拉强度计算时应使用试样断口处最小横截面积。 退火低碳钢力-伸长曲线 【答案】× 【解析】抗拉强度使用原始横截面积。 5. 能够评价金属材料塑性的指标有（ ）。 A. 断后伸长率 B. 断面收缩率 C. 下屈服强度 D. 抗拉强度 【答案】AB 【解析】A和Z是常用塑性指标。 6. 某试样=80mm，=96mm，断后伸长率为（ ）。 A. 16% B. 20% C. 80% D. 120% 【答案】B 【解析】。 [环节6 高考模拟题] 以下题目按四川省职教高考常见命题方式编制，用于训练“关键词定位—概念对应—情境应用”。 1. 两根粗细不同的试样，只要最大拉伸力相同，就可以认定材料的抗拉强度相同。 【答案】× 【解析】不能只比较最大力，还要考虑原始横截面积；应比较。 2. 结合图示退火低碳钢的拉伸过程，某试样=30000N，=120mm²，其下屈服强度为（ ）。 退火低碳钢力-伸长曲线 A. 150MPa B. 250MPa C. 360MPa D. 2500MPa 【答案】B 【解析】30000÷120=250MPa。 3. 图示退火低碳钢具有明显屈服平台。若换用没有明显屈服平台的材料，可采用（ ）表征其相当于屈服的指标。 退火低碳钢力-伸长曲线 A. 规定残余延伸强度 B. 断面收缩率 C. 断后伸长率 D. 冲击吸收能量 【答案】A 【解析】图中平台对应低碳钢的屈服阶段；对于题设的另一种无明显屈服平台的材料，按教材采用规定残余延伸强度。 4. 某试样=120mm²，=72mm²，其断面收缩率为____。 【答案】40% 【解析】。 5. 材料塑性好有利于（ ）。 A. 锻压成形 B. 轧制成形 C. 超载时通过明显变形降低突然断裂风险 D. 保证所有载荷下永不变形 【答案】ABC 【解析】塑性有利于成形和超载预警，但不能保证永不变形。 6. 观察图示退火低碳钢拉伸曲线，开始缩颈时达到的最大拉伸力记作____。 退火低碳钢力-伸长曲线 【答案】 【解析】为拉伸试样承受的最大力，用于计算抗拉强度。 [环节7 课堂练习] 课堂练习建议用时15—25分钟。先独立作答，再核对答案与解析。 1. 应变表示由外力引起的物体原始尺寸或形状的____变化。 【答案】相对 【解析】应变反映相对变形。 2. 观察曲线，变形抗力随变形量增加而增大的阶段是（ ）。 退火低碳钢力-伸长曲线 A. 弹性变形 B. 屈服 C. 变形强化 D. 断裂后 【答案】C 【解析】变形强化阶段中试样抵抗继续变形的能力增大。 3. 塑性变形在卸载后能够完全消失。 【答案】× 【解析】塑性变形是不能完全恢复的永久变形。 4. 下列式子中用于计算抗拉强度的是（ ）。 A. B. C. D. 【答案】A 【解析】抗拉强度由最大力除以原始横截面积。 5. 评价塑性时，断后伸长率越大通常说明塑性越____。 【答案】好 【解析】在试样条件相同的前提下，A越大说明塑性越好。 6. 观察图示，螺栓连接处的两力大小相等、方向相反且作用线错开，该螺栓主要承受（ ）。 螺栓连接中的剪切载荷 A. 拉伸载荷 B. 压缩载荷 C. 剪切载荷 D. 扭转载荷 【答案】C 【解析】图中连接件两侧受方向相反、作用线错开的力，螺栓主要承受剪切载荷。 [环节8 课堂小结] 复习建议：根据力的方向、作用线和构件轴线关系，可辨认拉伸、压缩、弯曲、剪切和扭转载荷。 弹性变形可恢复，塑性变形不可恢复；金属受力后一般经历弹性变形、塑性变形和断裂。 退火低碳钢拉伸依次经历弹性变形、屈服、变形强化、缩颈与断裂。 、和属于强度指标，计算和均使用原始横截面积。 A和Z属于塑性指标；比较A时必须保证试样比例和标距制度相同。 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 $