2006年获奖教案三等奖

[2006年获奖教案三等奖]金属材料的力学性能

2007-02-22

审阅签名：

本课程教学目标：

【知识技能培养】：使学生掌握金属的力学性能物理意义，根据使用性能要求合理选择金属材料。

【综合能力培养】：通过现场情景设置和启发提问，锻炼学生的分析问题和解决问题的能力。【综合素质的培养】：通过实验激发学生学习材料的兴趣，培养学生实事求是的科学态度。培养学生将材料的力学知识应用于生活实践的意识，能够对与材料性能有关的实际问题和生活问题做出合理的解释。

【教学方法】：采用多媒体动画设置及VCD的播放，使学生从动画效果中认识事物的性质，培养学生科学的认知方法。

第一章金属的性能

第一节、金属的力学性能（强度、塑性、硬度）2学时

实验（1学时）

【教学目的及其要求】：通过本节学习，使学生掌握材料力学性能和特征，为以后各章中研究结构与性能关系打下良好的基础。

【本课重点】见首页

【教学难点】见首页

【教学过程】：1、举例说明机械性能在实际应用过程中的重要性。

2、讲解金属机械性能的概念。

3、详细讲解金属材料的主要性能指标（强度、硬度、塑性）的物理意义及表达式。（采用投影仪或多媒体教学）

4、总结本次课的主要内容及提问

【教学内容】：

【教学前准备】教师要准备6-10把锉刀、成分相同硬度不同的螺母各6-10个、低碳钢（大块）和高碳钢（小块）试样各6-10个、细钢丝、铝丝各6-10根，弹簧一个

【课程引入】：（15分钟）

【情景设置】请几位同学用锉刀对不同硬度的钢件进行硬度简单测试，并对钢丝和铝丝的塑性变形进行比较，让同学们进行总结并找出它们的不同点，从而提高学生发现问题、提出问题和分析问题的能力，从而提高学生综合素质。

【课程内容】

授课方式：（多媒体和板书结合）

一、金属的力学性能

金属的力学性能的定义（见书P3）

1、强度（25分钟）

定义；指金属材料在外（静）载荷的作用下抵抗变形和不受损坏的一种能力。

下面我们来看看金属材料在外（静）载荷的作用下发生变形的情况（实例示范）

【启发】那么我们如何来确定材料的强度大小呢？

（1）拉伸试验法：（VCD播放试验方法）国家标准（GB6397-86）的试验方法

s=P/F

（2）几个力学性能强度指标：（重点讲解）

弹性极限s e——表示金属材料抵抗弹性变形的最大应力。

屈服强度（屈服极限）s s——表示金属材料抵抗塑性变形的应力。

抗拉强度（弹性极限）s b——表示金属材料抵抗塑性变形而不致断裂的最大应力。

【和同学们讨论】：通过举例讨论强度在我们设计产品中有何重要意义？

【启发提问】：从拉伸试验中我们除能得到强度指标外、还可得到什么性能指标？从而引入塑性概念。

2、金属的塑性（15分钟）

（1）塑性的意义：金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。

（2）塑性的指标：（重点讲解）

伸长率：d=[（L1-L0）/L0]′100%注意：d5：d10=d

断面收缩率：j=[（F0-F1）/F0]′100%

【启发提问】金属材料的塑性好坏在汽车行业有什么实际意义。

如：汽车车身的成型、各种冲压零件等（用实物举例）

3、硬度（25分钟）

定义：是指金属材料抵抗比它更硬物体压入其表面的能力。

硬度试验常用的方法有两种：（VCD播放试验方法）（重点讲解）

（1）布氏硬度：

HB=P/F=P/D[D-（D2-d2）1/2]

布氏硬度的适用范围：硬度较低，尺寸较大的金属材料。

布氏硬度和强度之间的关系为：抗拉强度s b=（0.35~0.36）HB

（2）洛氏硬度

洛氏硬度的测量方法也是采用压入法，布氏硬度测量是测压痕的直径和半球的面积，而洛氏硬度是测量压痕深度。洛氏硬度的测量可以直接在硬度测量计上直接读出来。

洛氏硬度的表示方法有三种：HRC、HRB、HRA见表1-1所示。

【和同学们讨论】：布氏硬度和洛氏硬度各有什么特点？利和弊？

（3）维氏硬度（简单讲解）

符号：HV表示

特点：

适用范围：

4、总结：（10分钟）

二、洛氏硬度实验（45分钟）

1、实验内容及目的要求见实验指导书

三、作业：

1、什么是金属材料的强度？它用哪些指标来表示？

2、金属零件所受到的实际应力大于它的屈服强度和抗拉强度时，零件会发生什么情况？影响后果是什么？

3、发动机缸盖螺栓为40Cr钢，将其制成直径为10mm的长试样进行拉伸，当载荷增大到23550N时，出现屈服现象，当载荷增大到39250N时，试样出现缩颈发生断裂。断裂后的试样标距长度为121mm，断裂处的直径为7.07mm，试求该钢的屈服强度和抗拉强度，以及伸长率和断面收缩率。

四、学生课外活动

让学生上网查询相关资料，了解人类发现金属、认识金属、使用金属的历史，利用学生的生活背景，让学生找出日常生活中接触到的金属制品进行展示，并说出它们的性能要求，以激发学生的学习兴趣。