中職化工機(jī)械基礎(chǔ)教案：金屬材料的力學(xué)性能

江蘇省XY中等專業(yè)學(xué)校2022-2023-1教案編號(hào)：備課組別化工組課程名稱化工機(jī)械基礎(chǔ)所在年級(jí)一年級(jí)主備教師-授課教師-授課系部-授課班級(jí)-授課日期課題1.1.2金屬材料的力學(xué)性能教學(xué)目標(biāo)1.了解金屬材料力學(xué)性能的概念、分類2.理解強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性的概念重點(diǎn)強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性的概念難點(diǎn)強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性的概念教法講授法，讀書指導(dǎo)法，教學(xué)設(shè)備多媒體一體機(jī)，PPT課件教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)活動(dòng)內(nèi)容及組織過程個(gè)案補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容一、組織教學(xué)二、復(fù)習(xí)鞏固化工機(jī)械用用材的分類。三、課堂講授【課題】金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能是指金屬材料在力作用下所顯示的與彈性和非彈性反應(yīng)相關(guān)或涉及應(yīng)力──應(yīng)變關(guān)系的性能，如強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性、疲勞強(qiáng)度等。學(xué)生討論并回答狹義的說，力學(xué)性能是指金屬材料受外力作用時(shí)表現(xiàn)出來的性能。教學(xué)內(nèi)容物體受外力作用后導(dǎo)致物體內(nèi)部之間相互作用的力，稱為內(nèi)力。單位面積上的內(nèi)力，稱為應(yīng)力σ(N/mm2)。應(yīng)變是指由外力所引起的物體原始尺寸或形狀的相對(duì)變化(%)。（一）強(qiáng)度金屬材料在力的作用下，抵抗永久變形和斷裂的能力稱為強(qiáng)度。（1）屈服強(qiáng)度（2）抗拉強(qiáng)度?？估瓘?qiáng)度是指試樣拉斷前承受的最大標(biāo)稱拉應(yīng)力。用符號(hào)σb表示，單位為N/mm2或MPa。（3）疲勞強(qiáng)度金屬在循環(huán)應(yīng)力作用下能經(jīng)受無限多次循環(huán)，而不斷裂的最大應(yīng)力值稱為金屬的疲勞強(qiáng)度。即循環(huán)次數(shù)值N無窮大時(shí)所對(duì)應(yīng)的最大應(yīng)力值，稱為疲勞強(qiáng)度。（二）塑性塑性是指金屬材料在斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力。金屬材料的強(qiáng)度和塑性指標(biāo)可以通過拉伸試驗(yàn)測(cè)得。（三）韌性韌性是金屬材料在斷裂前吸收變形能量的能力。金屬材料的韌性大小通常采用吸收能量K（單位是焦?fàn)枺┲笜?biāo)來衡量。強(qiáng)度是指金屬在外力作用下抵抗產(chǎn)生塑性變形和斷裂的能力。由于承受載荷（又稱負(fù)荷）形式的不同，金屬的強(qiáng)度可分為拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度等，各強(qiáng)度之間有一定的聯(lián)系，一般常以拉伸強(qiáng)度為最基本的強(qiáng)度值。塑性是指材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形的能力。其衡量指標(biāo)有兩個(gè)，一個(gè)是延伸率，實(shí)際中常以延伸率占的大小來區(qū)別材料塑性的好壞，延伸率＞2~5％的稱為塑性材料，如銅、鋼等；延伸率＜2~5％的稱為脆性材料，如鑄鐵、混凝土等。教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容（二）硬度硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一種性能指標(biāo)，也是指金屬材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力。硬度測(cè)定方法有壓入法、劃痕法、回彈高度法等。在壓入法中根據(jù)載荷、壓頭和表示方法的不同，常用的硬度測(cè)試方法有布氏硬度(HBW)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC等)和維氏硬度(HV)。1．布氏硬度布氏硬度的試驗(yàn)原理是用一定直徑的硬質(zhì)合金球，以相應(yīng)的試驗(yàn)力壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定的保持時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，測(cè)量試樣表面的壓痕直徑d，然后根據(jù)壓痕直徑d計(jì)算其硬度值的方法。布氏硬度值是用球面壓痕單位表面積上所承受的平均壓力表示的，用符號(hào)HBW表示，上限為650HBW。2．洛氏硬度洛氏硬度試驗(yàn)原理是以錐角為120°的金剛石圓錐體或直徑為1.5875mm的球（淬火鋼球或硬質(zhì)合金球），壓入試樣表面，試驗(yàn)時(shí)先加初試驗(yàn)力，然后加主試驗(yàn)力，壓入試樣表面之后，去除主試驗(yàn)力，在保留初試驗(yàn)力時(shí)，根據(jù)試樣殘余壓痕深度增量來衡量試樣的硬度大小。測(cè)定的硬度數(shù)值寫在符號(hào)“HR”的前面，符號(hào)“HR”后面寫使用的標(biāo)尺，如50HRC表示用“C”標(biāo)尺測(cè)定的洛氏硬度值為50。洛氏硬度計(jì)3．維氏硬度維氏硬度的測(cè)定原理與布氏硬度基本相似，是以面夾角為136°的正四棱錐體金剛石為壓頭，試驗(yàn)時(shí)，在規(guī)定的試驗(yàn)力F（49.03N~980.7N）作用下，壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，則試樣表面上壓出一個(gè)正四棱錐形的壓痕，測(cè)量壓痕兩對(duì)角線d的平均長(zhǎng)度，可計(jì)算出其硬度值。維氏硬度用符號(hào)“HV”表示。維氏硬度數(shù)值寫在符號(hào)“HV”的前面，試驗(yàn)條件寫在符號(hào)“HV”的后面。例如，640HV30表示用30kgf(294.2N)的試驗(yàn)力，保持10～15s測(cè)定的維氏硬度值是640；640HV30/20表示用30kgf(294.2N)的試驗(yàn)力，保持20s測(cè)定的維氏硬度值是640。五、課堂小結(jié)本節(jié)課學(xué)習(xí)化工機(jī)械的力學(xué)性能，材料的強(qiáng)度，硬度，塑性的韌性。六、作業(yè)布置1.化工機(jī)械的力學(xué)性