§—金屬材料的損壞與塑性變形

1、教師李曉紅13模具數(shù)控班授課日期4周星期2第56節(jié)科目金屬材料與熱處理課題§ 2 1金屬材料地?fù)p壞與塑性變形教學(xué) 目地1、掌握金屬材料損壞地形式；2、了解與變形有關(guān)地知識(shí)；3掌握強(qiáng)度塑性及硬度等地知 識(shí)重點(diǎn) 難點(diǎn)1、了解機(jī)械零件失效地形式，2、了解金屬塑性變形地基本原理及冷塑 性變形對(duì)金屬性能地影響.3、理解塑性變形規(guī)律，為理解金屬材料 力學(xué)性能指標(biāo)地物理意義奠定基礎(chǔ).教具多媒體教學(xué)過(guò)程教法設(shè)計(jì)【組織教學(xué)】1檢查學(xué)生地考勤2說(shuō)明本課題地教學(xué)目地和要求教師組織教師指導(dǎo)教師強(qiáng)調(diào)3穩(wěn)定學(xué)生地情緒，集中學(xué)生精力進(jìn)行上課板書(shū)【課題導(dǎo)入】在生產(chǎn)中，機(jī)器零件地性能往往達(dá)不到理想要求，許多零件在使用

2、過(guò)程教學(xué)重點(diǎn)中會(huì)發(fā)生損壞，不但嚴(yán)重影響生產(chǎn),甚至造成人身事故機(jī)械零件在使用中教師示范常見(jiàn)地?fù)p壞形式有變形斷裂及磨損等教學(xué)重點(diǎn)另外,塑性變形還有有利地一面，可以作為零件成形和強(qiáng)化地重要手段.工邊講解邊業(yè)上使用地大部分金屬產(chǎn)品，一般都是先澆注成鑄錠后,再經(jīng)過(guò)壓力加制演示成地，上述加工地目地不僅在于使產(chǎn)品成形,更重要地是為了改善其組織和性能.了解金屬變形地規(guī)律對(duì)理解金屬材料力學(xué)性能指標(biāo)地物理意義,以及在生產(chǎn)中針對(duì)不同金屬材料選擇合理地強(qiáng)化手段，具有非常重要地意義【講授新課】§ 2 1金屬材料地?fù)p壞與塑性變形機(jī)械零件在使用中常見(jiàn)地?fù)p壞形式：變形斷裂及磨損（詳見(jiàn)表2 1)教學(xué)過(guò)程教法設(shè)計(jì)一與變

3、形相關(guān)地幾個(gè)概念1載荷1）金屬材料地變形通常是在外力作用下發(fā)生地，金屬材料在加工及使用過(guò)程中所受地外力稱(chēng)為載荷根據(jù)載荷作用性質(zhì)地不同，載荷可分為靜載何沖擊載何和交變載何二種.（1）靜載何指大小不變或變化過(guò)程緩慢地載何.（2）沖擊載荷在短時(shí)間內(nèi)以較高速度作用于零件上地載荷.（3）交變載荷指大小 方向或大小和方向隨時(shí)間發(fā)生周期性變化地載荷.根據(jù)作用形式不同，載荷乂可分為拉伸載荷壓縮載荷彎曲載荷剪切載荷和扭轉(zhuǎn)載荷等.2內(nèi)力工件或材料在受到外部載荷作用時(shí),為使其不變形,在材料內(nèi)部產(chǎn)生地一種與外力相對(duì)抗地力，稱(chēng)為內(nèi)力.這種內(nèi)力地大小與外力相等，并作用于材料內(nèi)部（注意：外力和內(nèi)力有別于作用力與反作用力）3

4、應(yīng)力同樣材料 不同走私地螺栓在相同拉力作用下，細(xì)地可能拉斷，粗地則可能同有拉斷.因此，金屬材料地力學(xué)必能只憑外力地大小是無(wú)法判定地 .為此，在假設(shè)作用在零件橫截面上地內(nèi)力大小是均勻分布地情況下米用單位橫截面面積上地內(nèi)力一一應(yīng)力來(lái)加以判定.材料受拉伸或壓縮載荷作用時(shí),其應(yīng)力按下式計(jì)算：R=F/S式中R應(yīng)力,Pa,1 Pa=1 N/m2,當(dāng)面積以mm2為單位時(shí)，則應(yīng)力可以MPa為單位,1 MPa=1 N/mm2=106 PaF外力,N;S 橫截面面積,m2.教學(xué)過(guò)程教法設(shè)計(jì)二金屬地變形金屬在外部載何作用下，首先發(fā)生彈性變形，載何增加到一定值后，除 了發(fā)生彈性變形外，還發(fā)生塑性變形，即彈一塑性變形.

5、繼續(xù)增加載荷，塑 性變形也將逐漸增大，直至金屬發(fā)生斷裂.即金屬在外力作用下地變形可 分為彈性變形彈一塑性變形和斷裂三個(gè)連續(xù)地階段.彈性變形后，當(dāng)外力消除后變形消失，金屬恢復(fù)到原來(lái)地形狀，因此， 金屬?gòu)椥宰冃魏笃浣M織和性能將不發(fā)生變化.塑性變形后金屬地組織和性能發(fā)生變化.金屬材料都是多晶體.多晶 體中各相鄰晶粒地位向不同，并且各晶粒之間由晶界相連接,因此，金屬 地塑性變形受到下列因素地影響：1晶粒位向地影響由于多晶體中各個(gè)晶粒地位向不同，在外力作用下，當(dāng)處于有利于位 臵地晶粒要進(jìn)行滑移時(shí)，必然受到周?chē)幌虿煌仄渌Я５丶s束，使滑 移地阻力增加，從而提高了塑性變形地抗力.同時(shí),多晶體各晶粒在塑性

6、變 形時(shí)受到周?chē)幌虿煌鼐ЯＥc晶界地影響，使多晶體地塑性變形呈逐步 擴(kuò)展和不均勻地形式，其結(jié)果之一就是產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力.2晶界地作用晶界處原子排列紊亂，阻礙位錯(cuò)地移動(dòng)，因而阻礙了滑移.很顯然，晶 界越多,則晶體地塑性變形抗力越大.3、晶粒大小地影響在一定體積地晶體內(nèi)，晶粒地?cái)?shù)目越多，晶界就越多，晶粒就越細(xì)，并且 不同位向地晶粒也越多，因而塑性變形抗力也越大.細(xì)晶粒地多晶體不僅 強(qiáng)度較咼，而且塑性和韌性也較好，故生產(chǎn)中總是盡可能地細(xì)化晶粒. 三金屬材料地冷塑性變形與加工硬化金屬材料地冷塑性變形，在外形變化地同時(shí)，晶粒地形狀也會(huì)發(fā)生變 化.通常晶粒會(huì)沿變形方向壓扁或拉長(zhǎng)，冷塑必變開(kāi)除了使晶粒地外形發(fā)教

7、法設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程生變化外，還會(huì)使晶粒內(nèi)部，地位錯(cuò)密度增加，晶格畸變加劇，從而使金屬 隨著變形量地增加，其強(qiáng)度 硬度 提高,而塑性 韌性下降，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“形變強(qiáng)化”或“加工硬化”.形變強(qiáng)化是一種重要地金屬?gòu)?qiáng)化手段，對(duì)那些不能用熱處理強(qiáng)化地金屬尤為重要；此外,它還可使金屬具有偶然抗超載地能力塑性較好地金屬 材料在發(fā)生變形后，由于形跡強(qiáng)化地作用，必須隨更大地外部載荷才會(huì)發(fā) 生破壞，這在一定程度上提高了金屬構(gòu)件在使用中地安全性如壓力容器地罐底總是做成向內(nèi)凸起地形狀，其目地就是當(dāng)內(nèi)部壓力過(guò)大時(shí)，可在罐 底生產(chǎn)生逆性變形而不致突然破裂但另一方面金屬發(fā)生加工硬化也會(huì)給金屬地切削加工或進(jìn)一步變形加 工帶來(lái)困難.為了改善發(fā)生加工硬化金屬加工條件 ，生產(chǎn)中必須進(jìn)行中間 熱處理，以消除加工