金屬材料的力學(xué)性能

1、課 題：3.1.1金屬材料的力學(xué)性能課 型：復(fù)習(xí)課授課時(shí)間：2015.9.6課時(shí)分配：共 2 課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1、掌握金屬材料力學(xué)性能的分類(lèi)及用途2、理解金屬材料各種力學(xué)性能指標(biāo)的表達(dá)方式及測(cè)定方法3、了解金屬材料力學(xué)性能的實(shí)際應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)：1、強(qiáng)度指標(biāo)的定義與分類(lèi)2、硬度指標(biāo)的定義與分類(lèi)教學(xué)難點(diǎn)：金屬的各力學(xué)指標(biāo)的概念、測(cè)量方法教學(xué)過(guò)程： 【案例導(dǎo)入】在進(jìn)行機(jī)械制造時(shí)，首先進(jìn)入技術(shù)準(zhǔn)備階段。在技術(shù)技術(shù)準(zhǔn)備中，要完成相關(guān)的工作。這些工作中，有一項(xiàng)是非常重要的，那就是選擇材料。那么怎么選擇材料呢？首先得研究常見(jiàn)的材料的性質(zhì)，只有掌握了材料的特征性質(zhì)才能順利進(jìn)行選材。那么材料的性質(zhì)有哪些呢？【教學(xué)內(nèi)

2、容】3.1.1金屬材料的力學(xué)性能 力學(xué)性能是指金屬材料在受外力作用時(shí)所反映出來(lái)的性能。 力學(xué)性能指標(biāo)，是選擇、使用金屬材料的重要依據(jù)。 金屬材料的力學(xué)性能主要有：強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌度和疲勞強(qiáng)度等。1、強(qiáng)度 強(qiáng)度是在外力作用下，材料抵抗塑性變形和斷裂的能力。 按作用力性質(zhì)不同，強(qiáng)度可分為屈服點(diǎn)（屈服強(qiáng)度）、抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等。 在工程上常用來(lái)表示金屬材料強(qiáng)度的指標(biāo)有屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。（1）屈服點(diǎn) 當(dāng)載荷增達(dá)到Fs時(shí)，拉伸曲線(xiàn)出現(xiàn)了平臺(tái)，即試樣所承受的載荷幾乎不變，但產(chǎn)生了不斷增加的塑性變形，這種現(xiàn)象稱(chēng)為屈服。 屈服點(diǎn)是指在外力作用下開(kāi)始產(chǎn)生明顯塑性變形的最小應(yīng)力。用

3、ós表示。 ós= （MPa） 式中：Fs試樣產(chǎn)生明顯塑性變形時(shí)所受的最小載荷，即拉伸曲線(xiàn)中S點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的外力（N） Ao試樣的原始截面積（mm2）（2）抗拉強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度是金屬材料斷裂前所承受的最大應(yīng)力，故又稱(chēng)強(qiáng)度極限。常用ób來(lái)表示。 ób= （MPa） 式中：Fb指試樣被拉斷前所承受的最大外力，即拉伸曲線(xiàn)上B點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的外力（N）。 Ao試樣的原始橫截面積（mm2） 屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度在設(shè)計(jì)機(jī)械和選擇、評(píng)定金屬材料時(shí)有重要意義，因?yàn)榻饘俨牧喜荒茉诔^(guò)其ós的條件下工作，否則會(huì)引起機(jī)件的塑性變形；金屬材料也不能超過(guò)其 ób的條件下工作

4、，否則會(huì)導(dǎo)致機(jī)件的破壞。2、塑性 塑性是指金屬材料在外力作用下產(chǎn)生永久變形而不致引起破壞的性能。在外力消失后留下來(lái)的這部分不可恢復(fù)的變形，叫做塑性變形。 金屬材料的塑性通常用伸長(zhǎng)率和斷面收縮率來(lái)表示。 (1)伸長(zhǎng)率 = （L1-L0）/L0 ×100% 式中： L0試樣原標(biāo)距的長(zhǎng)度（mm） L1試樣拉斷后的標(biāo)距長(zhǎng)度（mm） (2) 斷面收縮率 斷面收縮率是指試樣拉斷后斷面處橫截面積的相對(duì)收縮值。 = （A0-A1）/A0 ×100% 式中：A0試樣的原始截面積（mm2） A1試樣斷面處的最小截面積（mm2） 和愈大，則塑性愈好。良好的塑性是金屬材料進(jìn)行塑性加工的必要條件。3

5、、硬度 金屬材料抵抗其它更硬的物體壓入其內(nèi)的能力，叫硬度。 它是材料性能的一個(gè)綜合的物理量。表示金屬材料在一個(gè)小的體積范圍內(nèi)抵抗彈性變形、塑性變形或破斷的能力。 金屬材料的硬度可用專(zhuān)門(mén)儀器來(lái)測(cè)試，常用的有布氏硬度機(jī)、洛氏硬度機(jī)等。（1）布氏硬度（HB） 用布氏硬度機(jī)測(cè)試出來(lái)的硬度叫布氏硬度。 布氏硬度的特點(diǎn)： 布氏硬度因壓痕面積較大，HB值的代表性較全面，而且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)性也好，但由于淬火鋼球本身的變形問(wèn)題，不能試驗(yàn)太硬的材料，一般在HB450以上的就不能使用。 由于壓痕較大，成品檢驗(yàn)也有困難。 通常用于測(cè)定鑄鐵、有色金屬、低合金結(jié)構(gòu)鋼等材料的硬度。 (2) 洛氏硬度（HR） 在洛氏硬度機(jī)上測(cè)試出來(lái)的硬度叫洛氏硬度。 洛氏硬度的特點(diǎn)： 洛氏硬度HR可以用于硬度很高的材料，而且壓痕很小，幾乎不損傷工件表面，故在鋼件熱處理質(zhì)量檢查中應(yīng)用最多。 但洛氏硬度由于壓痕較小，硬度代表性就差些，如果材料中有偏析或組織不均的情況，則所測(cè)硬度值的重復(fù)性也差。4、沖擊韌度（ak） 金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力叫做沖擊韌度。常用一次擺錘沖擊試驗(yàn)來(lái)測(cè)定金屬材料的沖擊韌度。 ak = AK/A0 （J·cm-2）