第一章金属材料的力学性能教案)
金属的力学性能教案
.金属材料与热处理陈健10中职（3）班、（四）班2011-02-28至03-44§2-2 金属的力学性能（1）、掌握金属力学性的基本概念。
（2）、了解各力学性能的衡量指标。
理解力学性能的基本概念。
对拉伸曲线各阶段分析。
挂图习题册P5，填空题1-15和P6的判断题金属力学的五大指标：强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度。
讲授、提问引导、图片展示、举例分析、§2-2金属的力学性能；各种机械零件或工具在使用过程中都要受到各种形式外力的作用。
如弯矩、扭力的作用。
这就要求金属材料必须具有一定的承受机械载荷而不超过许可变形或不破坏的能力，这种能力说是金属材料力学性能。
用金属材料力学性能指标来衡量：有五大指标：强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度。
一、强度：金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力，称为强度，强度的大小用应力表示。
多以抗拉强度作为判别强度高低的指标。
拉伸试验过程的四个特殊阶段：弹性变形阶段、屈服阶段、强化阶段、缩颈阶段。
强度指标：a.弹性极限：Re=Fe/Sob.屈服强度：Rs=Fs/So试样产生屈服现象时所承受的应力。
它是机械设计的主要依据。
提示：起重机上的钢索悬吊物的拉力等。
提要：见书P17伸长曲线图及拉伸试c.抗拉强度：Rm=Fm/So材料在拉断前所承受的最大应力。
Fm是试样承受的最大载荷。
二、塑性：金属材料在断裂前发生塑性变形的能力。
有两个指标：由拉伸试验测得，其指标包括：伸长率：A=Lu-Lo/Lox100%Lu:试样拉断后的标距长度，mmLo: 试样原始标距长度，mm断面收缩率：Z=So-Su/Sox100%So:试样原始横截面面积；Su:试样拉断后缩颈处的横截面积。
三、硬度：材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度。
它是衡量材料软硬程度的指标。
常用的有布氏硬度(HBW)和洛氏硬度(HR) 验机。
提示：一般机件都是在弹性状态下工作，不允许有微小的塑性变形，更不允许工作应力大于Rm四.冲击韧性：金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为韧性。
汽车工程材料教案
教案一、课题：第一章金属材料力学性能指标二、教材分析：本章是《汽车材料》第一次课，是属于基础性知识，在教材的安排上是符合认知的过程三、（1）基础知识：掌握强度与塑性、硬度、冲击韧性及金属疲劳概念（2）能力培养：通过本次学习，培养学生在生产和生活中树立善于思考的良好习惯四、教学重点：金属材料的力学性能教学难点：屈服强度和金属疲劳概念五、课型：综合型六、教学方法：讨论+讲授七、教具：铁钉、铁片、铝片等,多媒体幻灯片八、课时：2九、教学过程：第一节课：第一章金属材料力学性能指标（板书）一）、组织教学：安定课堂教学秩序二）、请同学们回顾并思考以下两个问题：1）你所知道的汽车材料有哪些？2）汽车材料的选用与环境有关吗？三）引入新课：（一）、汽车材料分类：1、金属材料---黑色金属、有色金属、合金2、非金属材料----有机高分子、无机非金属材料、新型复合材料3、汽车运行材料---燃料、润滑剂、工作液（板书）（二）、金属材料性能：（分组讨论每组给出答案，老师点拨）1、使用性能----力学性能、物理性能、化学性能、其他性能2、工艺性能----压力加工性能、铸造性能、焊接性能、切削加工热处理（板书）（三）、1、力学性能定义：材料受到外力作用所表现出来的性能，又称机械能。
2、力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、抗疲劳性（板书）（四）、两个概念：（板书）1、强度---在外力作用下，金属材料抵抗永久变形和断裂的能力2、塑性---在外力作用下,金属材料产生永久变形而不断裂的能力(五)、同学分组讨论你们所知的外力（载荷）指的是哪些？并指出实例（六）强度有关知识：（请同学描述你所知的强度）（板书）（1）强度的大小用应力表示，金属材料在受到外力作用时必然在材料内部产生与外力相等的抵抗力，即内力。
（2）单位截面上的内力称为应力。
（3）用符号σ表示，σ=F/S（4）单位：Pa（5）通过拉伸试验得到的指标有；弹性极限、屈服强度、抗拉强度。
第一章 金属材料的力学性能
度
A、C标尺为100
B标尺为130
机 械 制
造
基
础
§1.2 硬度
第一章 金属材料的力学性能
二、洛氏硬度
标注——用符号HR表示， A标尺HRA B标尺HRB C标尺HRC
如： 42 HRA
机
械
硬度值 A标尺
制
造
基
础
§1.2 硬度
第一章 金属材料的力学性能
三、维氏硬度 测定原理——基本上和布氏硬度相同，只是所用 压头为金刚石正四棱锥体
冲击韧度高
机
•冲击能量高时， --材料的冲击韧度主要取决于材料的塑性，塑性高则
韧度高
械 制
造
基
础
第一章 金属材料的力学性能
第一章 金属材料的力学性能
§1.1 强度和塑性
§1.2 硬度
§1.3 冲击韧度
§1.4 疲劳强度
本章小结
机
械
制
造
基
础
§1.4 疲劳强度
第一章 金属材料的力学性能
疲劳强度
Sl110000%%Sl10lS0 110100%0%
Sl 二者的值越大塑性越好 00
lS0 0
机 械 制
原始原横始截标面距积
试样拉试断样后断的裂标处距截面积
造 基
础
第一章 金属材料的力学性能
第一章 金属材料的力学性能
§1.1 强度和塑性
§1.2 硬度
§1.3 冲击韧度
§1.4 疲劳强度
本章小结
第一章 金属材料的力学性能
由主金要属内材容料：制成的零、部件，在工作过
程中金都属要材承料受的外力力学性(或能称指载标荷和) 测作试用方而法产，
金属工艺学全套教案
金属工艺学什么叫金属工艺学？金属工艺学是一门研究有关制造金属机件的工艺方法的综合性技术学科。
它主要研究：各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互联系；金属机件的加工工艺过程和结构工艺性；常用金属材料性能对加工工艺的影响；工艺方法的综合比较等。
•机械制造的基本工程1、产品设计总体设计零部件设计决定功能选用材料决定尺寸及结构细节定出技术要求绘出图纸2、工艺准备决定生产方案制定工艺规程与工艺卡设计并制造工艺装备3、毛坯生产铸件、锻件、冲压件、焊接件、棒料、非金属材料、毛坯等。
4、切削加工粗加工、半精加工、精加工、外构件、外协件5、装配与调试组件装配、部件装配、总装、调试6、装箱出厂•机械制造的经济性原则材料成本、工时成本直接成本、间接成本生产成本、利润、税金•现代先进加工工艺1、采用物化知识的职能来代替人，使人从直接参加生产劳动变为主要负责控制生产。
2、采用先进工艺和高效专用设备，使工艺专业化。
3、机械加工技术柔性化，大量采用信息技术和计算机技术。
•材料是可以直接制成成品的东西,如木料、石料、金属材料等。
•工业生产中所使用的材料属于工程材料，主要包括金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料四大类。
• 金属材料是现代制造机械的最主要材料。
• 金属材料以合金为主，很少使用纯金属。
合金是以一种金属为基础，加入其它金属或非金属，经过熔炼、烧结或其它方法制成的具有金属特性的材料。
最常用的合金，有以铁为基础的铁碳合金；有以铜或铝为基础的铜合金和铝合金。
• 用来制造机器零件的金属或合金应具有如下性能：1、优良的工艺性能，包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、机加工性能等。
2、较好的使用性能，包括物理性能、化学性能、力学性能等。
§1-1 材料的性能材料的性能以金属材料为例包括力学性能、物理性能、化学性能和工艺性能等。
一、金属材料的力学性能力学性能是指金属材料在受外力作用时所反映出来的性能。
中职金工实训第一章金属材料的力学性能剖析
教案二【教学组织】1．提问5分钟2．讲解75分钟3．小结5分钟4．布置作业5分钟【教学内容】第一章金属材料的力学性能金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。
●使用性能是指金属材料为保证机械零件或工具正常工作应具备的性能，即在使用过程中所表现出的特性。
使用性能包括力学性能（或机械性能）、物理性能和化学性能等。
●工艺性能是指金属材料在制造机械零件或工具的过程中，适应各种冷、热加工的性能，也就是金属材料采用某种成形加工方法制成成品的难易程度。
工艺性能包括铸造性能、锻压性能、焊接性能、热处理性能及切削加工性能等。
第一节金属材料的强度与塑性一、力学性能的概念●金属材料的力学性能是指金属材料在力作用下所显示的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力—应变关系的性能，又称机械性能，主要包括强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等。
●物体受外力作用后导致物体内部之间相互作用的力称为内力。
●单位面积上的内力称为应力σ(N/mm2或Mpa）。
●应变є是指由外力所引起的物体原始尺寸或形状的相对变化(%)。
二、拉伸试验过程分析●拉伸试验是指用静（缓慢）拉伸力对试样进行轴向拉伸，通过测量拉伸力和伸长量，测定试样强度、塑性等力学性能的试验。
圆柱形拉伸试样分为短圆柱形试样和长圆柱形试样两种。
长圆柱形拉伸试样L0=10d0；短圆柱形拉伸试样L0=5d0。
●在进行拉伸试验时，拉伸力F和试样伸长量△L之间的关系曲线，称为力-伸长曲线。
a）拉伸前 b）拉断后图1-1 圆柱形拉伸试样图1-2 退火低碳钢的力—伸长曲线完整的拉伸试验和力一伸长曲线包括弹性变形阶段、屈服阶段、变形强化阶段、颈缩与断裂四个阶段。
三、强度●强度是金属材料抵抗永久变形和断裂的能力。
金属材料的强度指标主要有屈服强度（或规定残余伸长强度）、抗拉强度等。
1.屈服强度和规定残余伸长应力●屈服强度是指拉伸试样在拉伸试验过程中拉力（或载荷）不增加(保持恒定)仍然能继续伸长(变形)时的应力。
《金属材料与热处理》教案-图文
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理论课教案章节课题课型新授课绪论§1－1金属的力学性能（一）课时2教具学具电教设施挂图教学目标教学重点难点知识金属力学性能的强度和塑性教学点能力通过学习使学生们了解力学性能的作用和试验原理培养点德育培养学生的职业道德观及互相协作的精神渗透点重点各性能的符号、表示方法难点试验原理学法引导1、讲授法2、自主探究法教学内容更新、补充、删节参考资料补充《金属材料与热处理》相关内容《金属学与热处理》课后体会教与学互动设计教师活动内容（一）组织教学点名考勤，稳定学生情绪，准备上课（二）复习提问1、谈谈对于金属材料及热处理这门课的认识？2、什么是力学性能？（三）讲授新课绪论一．讲述金属的发展过程1．古代2．近代3．现在4．未来二．学习《金属材料与热处理》的方法1．认真做好课堂笔记2．理论联系实际3．按时完成作业，有不懂的问题及时问老师。
三．《金属材料与热处理》的内容及重点和难点1．学习材料的两种性能（力学和工艺）2．金属的结构与结晶（微观角度看材料的性能）3．铁碳合金相图的纵向和横向分析4．碳素钢和铸铁的分类和用途5．几种有色金属的性能和用途、几种非金属的介绍第一章金属的性能由于中学的时候我们已经学习了金属的物理和化学性能，所以现在我们主要是介绍金属的另外两种性能------力学性能和工艺性能。
第一节金属的力学性能（一）载荷1、概念：金属材料在加工及使用过程中所受的外力。
2、分类：根据载荷作用性质分，载荷分三种：?、静载荷：大小不变或变化过程缓慢的载荷。
——如：桌上粉笔盒的受力，用双手拉住一根粉笔两端慢慢施力等。
?、冲击载荷：突然增加的载荷。
——如：用一只手捏住粉笔的一端，然后用手去弹击粉笔。
金属的力学性能
应力：单位面积上的内力。 σ=F/S
一、强度： 金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力。 载荷作用形式：抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度、抗压强度、 抗扭强度
2
理论课教案附页
教学方法
主要教学内容和过程
附记
一般：以抗拉强度作为判别金属强度高低指标。 （一般来说：抗拉强度高，其他强度也高）
（铸造、锻造、焊接、切削加工、热处理等）
理论课教案附页
1
编制/时间：
教学方法
主要教学内容和过程
附记
§1-1 金属的力学性能 力：物体间的相互作用，是一个物体对另一个物体的作 用。 力学性能：金属在外力作用下所表现出来的性能。 （包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度） 载荷：金属材料在加工及使用过程中所受的外力
（2）常用洛氏硬度标尺及其适用范围 为了用一台硬度计测定从软到极硬的村料的硬度，可采 用不同的压头和载荷组成不同的洛氏硬度标尺，每一种标尺 用一个字母在洛氏硬度符号 HR 后面加以说明（15 种洛氏 标尺）。常用的洛氏硬度标尺是 A` B` C 三种。 各种不同标尺的洛氏硬度值不能直接比较,但可用实验 测定的换算表相互转换。
现象。（举例：建筑用钢筋） Fb：拉伸时的最大载荷
（4）bz—缩颈阶段 缩颈：载荷达到 Fb 后，试样直径发生局部收缩。 为什么：ΔL 增加，F 反而下降？ 注意：有些无明显屈服现象
有些无明显屈服现象，也不产生“缩颈”。
例如：
F
△L
4
理论课教案附页
教学方法
主要教学内容和过程
附记
5
3、强度指标： （1） 弹性极限：最大弹性变形的抗力指标。
机械基础金属材料的性能教案
机械基础金属材料的性能教案一、教学目标1. 让学生了解金属材料的分类及性能特点。
2. 使学生掌握金属材料的性能评价方法。
3. 培养学生对金属材料在工程应用中的认识。
二、教学内容1. 金属材料的分类：黑色金属、有色金属及特种金属。
2. 金属材料的性能：力学性能、物理性能、化学性能。
3. 金属材料的性能评价方法：拉伸试验、冲击试验、硬度试验等。
4. 金属材料在工程应用中的选择：根据工程需求选择合适的金属材料。
三、教学过程1. 导入：通过展示机械设备中金属材料的应用实例，引发学生对金属材料性能的兴趣。
2. 讲解金属材料的分类，让学生了解各种金属材料的特点。
3. 讲解金属材料的性能，引导学生了解不同性能在工程中的重要性。
4. 讲解金属材料的性能评价方法，让学生学会如何评价金属材料的性能。
5. 结合实际工程案例，讲解如何根据工程需求选择合适的金属材料。
四、教学方法1. 采用讲授法，讲解金属材料的基本概念、性能及评价方法。
2. 采用案例分析法，分析工程中金属材料的选择与应用。
3. 采用互动教学法，引导学生提问、讨论，提高学生的参与度。
五、教学评价1. 课堂讲解：评价学生对金属材料分类、性能及评价方法的掌握程度。
2. 案例分析：评价学生在实际工程中选择金属材料的能力。
3. 课后作业：评价学生对课堂所学知识的巩固程度。
六、教学资源1. 教材：《机械基础金属材料性能》2. 课件：金属材料性能的图片、图表、案例等3. 实验设备：金属材料的样品、力学性能测试仪器等4. 网络资源：相关金属材料性能的在线资料和视频七、教学准备1. 准备教材、课件和实验设备，确保教学资源齐全。
2. 设计课堂活动和互动环节，提高学生的参与度。
3. 安排实验室，准备金属材料的样品和测试仪器。
八、教学环境1. 教室：宽敞、明亮，教学设备齐全。
2. 实验室：具备金属材料性能测试的设备和样品。
3. 网络环境：保证教师和学生能够正常使用网络资源。
九、教学拓展1. 邀请金属材料行业的专家进行讲座，分享实际工程经验。
材料力学性能教案
材料力学性能教案第一章：材料力学性能概述教学目标：1. 理解材料力学性能的概念及其重要性。
2. 掌握材料力学性能的主要指标。
3. 了解不同材料的力学性能特点。
教学内容：1. 材料力学性能的概念：定义、重要性。
2. 材料力学性能的主要指标：弹性模量、屈服强度、抗拉强度、韧性、硬度等。
3. 不同材料的力学性能特点：金属材料、非金属材料、复合材料等。
教学活动：1. 引入讨论：为什么了解材料的力学性能很重要？2. 讲解材料力学性能的概念及其重要性。
3. 通过示例介绍不同材料的力学性能特点。
4. 练习计算材料力学性能指标。
作业：1. 复习材料力学性能的主要指标及其计算方法。
2. 选择一种材料，描述其力学性能特点，并解释其在实际应用中的作用。
第二章：弹性模量教学目标：1. 理解弹性模量的概念及其物理意义。
2. 掌握弹性模量的计算方法。
3. 了解弹性模量在不同材料中的变化规律。
教学内容：1. 弹性模量的概念：定义、物理意义。
2. 弹性模量的计算方法：胡克定律、应力-应变关系。
3. 弹性模量在不同材料中的变化规律：金属材料、非金属材料、复合材料等。
教学活动：1. 复习上一章的内容，引入弹性模量的概念。
2. 讲解弹性模量的计算方法，并通过示例进行演示。
3. 通过实验或示例观察不同材料的弹性模量变化规律。
作业：1. 复习弹性模量的概念及其计算方法。
2. 完成弹性模量的计算练习题。
第三章：屈服强度与抗拉强度教学目标：1. 理解屈服强度与抗拉强度的概念及其物理意义。
2. 掌握屈服强度与抗拉强度的计算方法。
3. 了解屈服强度与抗拉强度在不同材料中的变化规律。
教学内容：1. 屈服强度与抗拉强度的概念：定义、物理意义。
2. 屈服强度与抗拉强度的计算方法：应力-应变关系、极限状态方程。
3. 屈服强度与抗拉强度在不同材料中的变化规律：金属材料、非金属材料、复合材料等。
教学活动：1. 复习上一章的内容，引入屈服强度与抗拉强度的概念。
金属的力学性能
L1 Lo 100% L0
由于同一材料用不同长度的试样 测得的断后伸长率δ数值不同，因 此应注明试样尺寸比例。如: δ10——试样 L0=10d0 δ5 ——试样 L0=5d0
2、断面收缩率
A
1
A
来判断材料在断裂前所能产生的最大塑性
变形量大小。
疲劳断裂的宏观断口一般由三 个区域组成，即疲劳裂纹产生 区（裂纹源）、裂纹扩展区和 最后断裂区。
金属材料的力学性能说课
一、教学内容分析
《工程材料》教 材选用的是“十 一五”国家规划 教材，教材知识 先进具体，注重 能力和素质培养。
本课程是专业础 基课,该节内容是 金属材料的主要 内容。
学生们已经学习 了金属材料的结 构, 这为本节内 容的学习起到了 铺垫的作用。本 节内容对我们认 识和利用金属材 料具有不可忽视 的重要的作用。
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能
一、强度 概念：强度是指金属抵抗永久变形（塑性变形）和 断裂 的能力。强度的大小通常用应力来表示。 =P/A 按载荷的作用方式不同，强度可分为：抗拉强度、 抗压强度、抗弯强度、抗剪强度、和抗扭强度。通 过拉伸试验测得大小。
拉伸试验
•屈服极限:指材料产生屈服时的应力
想一想
.
人工作久了就会感 到疲劳，难道金属 工作久了也会疲劳 吗？ 金属的疲劳能得到 恢复吗？
金属材料在受到交变应力或重复循环应力时，往往在 工作应力小于屈服强度的情况下突然断裂，这种现象称 为疲劳。
五、疲劳断裂
零件在循环应力作用下,在一处或几处产生局部永久性累积 损伤,经一定循环次数后突然产生断裂的过程,称为疲劳断裂. 疲劳断裂由疲劳裂纹产生—扩展—瞬时断裂三个阶段组成。
金属材料的性能
这种情况要根据零件的工作条件及使用寿命确定 一个疲劳极限的循环周次，并以此所对应的应力σN
作为疲劳极限，亦称条件疲劳极限。
一般规定：铸铁取N=107，非铁金属取N=108
金属的疲劳曲线
金属材料的性能
二、塑性
金属材料的性能
三、硬度
金属材料的性能
概念：硬度是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或 划痕的能力，是衡量金属软硬的判据。
对于无明显屈服现象的金属材料可用规定残余伸长应力表示，
条件屈服强度
金属材料的性能
工业上使用的某些金属材料，如高碳钢、铸铁等，在拉伸过程中，没有明显
的屈服现象，无法确定其屈服点σs ，为此人为的专门规定，把当试样 产生的残余塑性变形量为标距长度的0.2%时所对应的应力值(σ0.2)定 为该材料的屈服强度（条件屈服强度）
度、抗弯强度、抗剪强度和抗扭强度等。
根据工作温度分为：低温强度、常温强度、高温强度；
根据力的性质分为：静力强度、疲劳强度；
(三)强度指标
（1）弹性极限σe
定义：表示材料保持弹性变形，不产生永久变形的最大应力，是弹性零件的设 计依据。
计算公式： σe=Fe/Ao Fe—— 材料产生弹性变形所承受的最大拉伸力，N； Ao——试样原始横截面积， m㎡ ；
劳和冲击等，通过这些实验可以测出相应的机械性能指标，最常见的是拉伸 实验、硬度实验和冲击实验。
金属材料的性能
• 载荷的概念及分类：
定义：金属材料在加工及使用过程中所受的外力称变或变化过程缓慢的载荷 。 • ②冲击载荷：在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。 • ③交变载荷 ：是指大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变
机械基础金属材料的性能教案
机械基础金属材料的性能教案一、教学目标1. 让学生了解金属材料的基本性能，包括力学性能、物理性能和化学性能。
2. 使学生掌握金属材料的性能指标及其在工程中的应用。
3. 培养学生对金属材料性能的判断和选择能力。
二、教学内容1. 金属材料的力学性能：强度、韧性、塑性、硬度等。
2. 金属材料的物理性能：密度、导电性、导热性、磁性等。
3. 金属材料的化学性能：耐腐蚀性、抗氧化性等。
4. 金属材料的性能指标及应用。
三、教学方法1. 采用讲授法讲解金属材料的性能及指标。
2. 利用案例分析法分析金属材料在工程中的应用。
3. 开展小组讨论法，让学生互相交流金属材料性能的经验。
四、教学准备1. 教材或教学资源：《机械基础金属材料》等相关教材。
2. 多媒体设备：电脑、投影仪等。
3. 教具：金属材料样品、图片、图表等。
五、教学过程1. 导入：介绍金属材料在机械工程中的重要性，激发学生的学习兴趣。
2. 讲解金属材料的力学性能，通过示例让学生了解各种性能指标的定义及计算方法。
3. 讲解金属材料的物理性能，引导学生思考这些性能在实际工程中的应用。
4. 讲解金属材料的化学性能，重点介绍耐腐蚀性和抗氧化性的概念及重要性。
5. 分析金属材料的性能指标及其在工程中的应用，让学生学会根据需求选择合适的金属材料。
6. 布置课后作业，让学生巩固所学知识。
注意：这只是一个初步的教案框架，您可以根据实际教学需求进行调整和补充。
六、教学活动1. 案例分析：分析实际工程中金属材料性能的应用，如汽车、飞机等领域的材料选择。
2. 小组讨论：让学生探讨金属材料性能在机械设计中的重要性，分享彼此的经验和见解。
七、课堂互动1. 问答环节：学生提问，教师解答关于金属材料性能的问题。
2. 讨论环节：引导学生针对金属材料性能展开讨论，促进课堂互动。
八、评估与反馈1. 课后作业：布置相关练习题，巩固学生对金属材料性能的理解。
2. 课堂表现评估：观察学生在讨论、问答等环节的表现，了解学生的学习情况。
金属的力学性能教案
金属的力学性能教案一、教学目标1、让学生理解金属力学性能的基本概念，包括强度、硬度、塑性、韧性等。
2、使学生掌握常见的金属力学性能测试方法及原理。
3、培养学生分析金属力学性能数据的能力，以及将其应用于实际工程问题的思维。
4、激发学生对材料科学的兴趣，培养学生的科学探究精神。
二、教学重难点1、重点金属力学性能的主要指标及其含义。
拉伸试验、硬度测试的方法和原理。
2、难点理解金属变形和断裂的微观机制与力学性能之间的关系。
如何根据力学性能数据选择合适的金属材料。
三、教学方法1、讲授法：讲解金属力学性能的基本概念和理论知识。
2、实验演示法：通过实验演示拉伸试验和硬度测试过程，增强学生的直观认识。
3、案例分析法：结合实际工程案例，分析金属力学性能在材料选择和设计中的应用。
四、教学过程1、课程导入（约 5 分钟）通过展示一些常见的金属制品，如汽车零件、建筑结构、机械工具等，提问学生这些金属制品在使用过程中需要具备哪些性能，从而引出金属力学性能的主题。
2、知识讲解（约 30 分钟）强度：解释强度的概念，包括屈服强度和抗拉强度。
以拉伸试验为例，说明如何通过应力应变曲线确定强度指标。
强调强度是金属抵抗塑性变形和断裂的能力。
硬度：介绍硬度的定义和常见的硬度测试方法，如布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
讲解硬度与强度之间的关系。
塑性：阐述塑性的含义，即金属产生永久变形而不破坏的能力。
用伸长率和断面收缩率来衡量塑性。
解释塑性在金属加工和成型中的重要性。
韧性：说明韧性是金属抵抗冲击载荷的能力。
介绍冲击试验的方法和冲击韧性的概念。
3、实验演示（约 20 分钟）在实验室或通过视频演示拉伸试验和硬度测试的操作过程。
让学生观察试验设备、试样的变形和破坏情况，以及测试数据的获取。
4、小组讨论（约 15 分钟）将学生分成小组，讨论以下问题：不同金属材料的力学性能差异及其原因。
如何根据具体的使用要求选择合适的金属材料。
5、案例分析（约 20 分钟）展示实际工程中的案例，如桥梁结构的选材、机械零件的失效分析等，让学生运用所学的金属力学性能知识进行分析和讨论。
第1章-金属材料的力学性能
龙芯
联想计算机
没有高温高强度的结构材料，就不可能有今天的航空工业和宇航
工业。
飞机发动机叶片
在航天飞机表面装陶瓷防护瓦片
波音客机
没有低消耗的光导纤维，也就没有现代的光纤通讯。
二十世纪七十年代，人们把材料与能源和信息并列， 称作现代文明的三大支柱之一。
前苏联在1957年把第一颗人造卫星送入
太空，令美国人震惊不已，认识到在导
短试样 ( l0 = 5d0)
（3）试样材料
2020年4月29日星期三
➢退火低碳钢 ➢铸铁
1.1.1 拉伸试验 ——（4）拉伸曲线
图1-4 低碳钢的F-ΔL曲线 2020年4月29日星期三 韧性断口
图1-5 铸铁拉伸曲线 脆性断口
1.1.1 拉伸试验
➢低碳钢拉伸过程中的变形阶段
弹性变形阶段——（op、pe段） 屈服阶段—— （es段） 强化阶段——（sb段） 缩颈阶段——（bk段）
压痕直径 d/㎜
3.96 3.98 4.00 4.02 4.04 4.06 4.08 4.10 4.12 4.14 4.16 4.18 4.20 4.22 4.24 4.26 4.28 4.30 4.32 4.34 4.36 4.38 4.40 4.42 4.44 4.46 4.48 4.50 4.52 4.54 4.56 4.58 4.60 4.62 4.64 4.66 4.68 4.70 4.72
2.58
564
2.60
555
2.62
547
2.64
538
2.66
530
2.68
522
2.70
514
2.72
507
2.74
499
金属材料--金属的力学性能教案
§2-2金属的力学性能学习目的：★理解金属材料性能（工艺性能、使用性能）的概念、分类。
★掌握强度的概念及其种类、应力的概念及符号。
★掌握拉伸试验的测定方法；力——伸长曲线的几个阶段；屈服点的概念。
教学重点与难点1、理解力——伸长曲线是教学重点；2、强度、塑性是教学难点复习载荷可分为：静载荷、冲击载荷、交变载荷。
内力、应力的概念。
新课：★力学性能的概念：力学性能是指金属在外力作用下所表现出来的性能。
力学性能包括：强度、硬度、塑性、硬度、冲击韧性。
一、强度：①概念：金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。
强度的大小用应力来表示。
②根据载荷作用方式不同，强度可分为：抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度和抗扭强度等。
一般情况下多以抗拉强度作为判别金属强度高低的指标。
1、拉伸试样：拉伸试样的形状一般有圆形和矩形。
Do：直径Lo：标距长度长试样：Lo=10do短试样：Lo=5do力-伸长曲线：如下图，以低碳钢为例纵坐标表示力F，单位N；横坐标表示伸长量△L，单位为mm。
（1）oe：弹性变形阶段：试样变形完全是弹性的，这种随载荷的存在而产生，随载荷的去除而消失的变形称为弹性变形。
Fe为试样能恢复到原始形状和尺寸的最大拉伸力。
（2）es：屈服阶段：不能随载荷的去除而消失的变形称为。
在载荷不增加或略有减小的情况下，试样还继续伸长的现象叫做屈服。
屈服后，材料开始出现明显的塑性变形。
Fs称为屈服载荷（3）sb：强化阶段：随塑性变形增大，试样变形抗力也逐渐增加，这种现象称为形变强化（或称加工硬化）。
Fb：试样拉伸的最大载荷。
（4）bz：缩颈阶段（局部塑性变形阶段）当载荷达到最大值Fb后，试样的直径发生局部收缩，称为“缩颈”。
工程上使用的金属材料，多数没有明显的屈服现象，有些脆性材料，不但没有屈服现象，而且也不产生“缩颈”。
如铸铁等。
3、强度指标：（1）屈服点：在拉伸试验过程中，载荷不增加（保持恒定），试样仍能继续伸长时的应力称为屈服点。
工程材料第一章--金属材料的力学性能
数值越大，表明材料的断裂韧性越好！
压痕法
试样表面抛光成镜面，在显微硬度仪上，以10Kg负 载在抛光表面用硬度计的锥形金刚石压头产生一压 痕，这样在压痕的四个顶点就产生了预制裂纹。根 据压痕载荷P和压痕裂纹扩展长度C计算出断裂韧性 数值（KIC）。
第一章 金属材料的力学性能
机械零部件在使用过程中一般不允许发生塑性变形，所以 屈服强度是零件设计时的主要依据，也是评定材料强度的 重要指标之一
（三）抗拉强度
表明试样被拉断前所能承载的最大应力
σb＝ Fb / A0
Fb :试样在破断前所承受的最大载荷
➢ 表示塑性材料抵抗大量均匀塑性变形的能力，也 表示材料抵抗断裂的强度，即断裂强度。
若F 确定，硬度值只与压痕投影的两对角线的平均长 度d有关，d越大，HV越小。
维氏硬度值一般只写数值。 硬度值+硬度符号+试验力大小（kgf）及试验力保持时 间（10-15s不标注）
提问
640HV30的具体意义？
表示在30kgf的试验载荷作用下，保持10-15s时 测得的维氏硬度值为640。
640HV30/20的具体意义？
布氏硬度值单位为N/mm2，但一般只写数值。 硬度值+硬度符号+球体直径+试验力大小及试验力保持 时间（10-15s不标注）
提问
170HBW10/1000/30的具体意义？
表示用直径10mm的硬质合金球，在9807 N(1000 kgf) 的试验载荷作用下，保持30s时测得的布氏硬度值为170。
530HBW5/750的具体意义？
➢ 抗拉强度是零件设计时的重要依据，也是评定金 属材料的强度重要指标之一。
机械基础金属材料的性能教案
机械基础金属材料的性能教案一、教学目标1. 了解金属材料的分类及性能特点。
2. 掌握金属材料的力学性能、物理性能和化学性能。
3. 能够根据机械零件的工作条件选择合适的金属材料。
4. 培养学生的实际操作能力和团队协作精神。
二、教学内容1. 金属材料的分类及性能特点2. 金属材料的力学性能3. 金属材料的物理性能4. 金属材料的化学性能5. 金属材料的选用原则三、教学方法1. 采用讲授法，讲解金属材料的分类、性能及选用原则。
2. 采用案例分析法，分析实际工程中的金属材料选用实例。
3. 采用实验法，观察金属材料的性能特点。
4. 采用小组讨论法，培养学生团队协作能力和解决问题的能力。
四、教学准备1. 教材或教学资源：《机械基础金属材料的性能》2. 实验设备：金属材料样品、测试仪器等。
3. 辅助材料：PPT、黑板、粉笔等。
五、教学过程1. 导入：介绍金属材料的在日常生活中的应用，引发学生对金属材料性能的兴趣。
2. 讲解金属材料的分类及性能特点，引导学生了解不同金属材料的特点及应用。
3. 讲解金属材料的力学性能，如强度、韧性、硬度等，并通过实验观察不同金属材料的力学性能。
4. 讲解金属材料的物理性能，如导电性、导热性、磁性等，并通过实验观察不同金属材料的物理性能。
5. 讲解金属材料的化学性能，如耐腐蚀性、抗氧化性等，并通过实验观察不同金属材料的化学性能。
6. 讲解金属材料的选用原则，引导学生根据实际工程需求选择合适的金属材料。
7. 案例分析：分析实际工程中的金属材料选用实例，让学生了解选用金属材料的重要性。
8. 小组讨论：让学生针对实际工程问题，讨论金属材料的选用原则及方法。
10. 作业布置：布置相关练习题，巩固所学知识。
六、教学评估1. 课堂问答：通过提问方式检查学生对金属材料分类和性能的理解程度。
2. 实验报告：评估学生在实验中对金属材料性能观察和分析的能力。
3. 小组讨论：评价学生在团队中的协作能力和解决问题的能力。
金属的性能教案
绪论一、自我介绍简单介绍自已，对待金属材料与热处理这门课简单介绍，并联系该专业与这门课的联系性，让大家认识到这本书的重要性。
二、新课引入本节课将对本课程的性质和任务、主要内容以及学习本课程需注意的几个问题进行学习。
三、新课内容材料是人类生产和生活中重要的物质基础，人类社会的发展历程是以材料为主要标志的，如石器时代、青铜器时代、铁器时代等。
材料的种类繁多，按化学成分不同，一般将材料划分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料以及其它复合材料等。
进入铁器时代以后，金属材料在人类社会发展中占据重要地位。
金属材料是指金属元素或以多金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。
我国有悠久的使用金属材料的历史，考古发掘证明，我国在六千多年前就已经冶练出黄铜。
在商代早期已有简单的青铜工具，出土于河南安阳的后母大方鼎是世界上出土最大最重的青铜器，其体积宠大，造型精美，享有镇国之宝的称号。
就中以反映商朝中期青铜铸造业的宏大规模和高超技术。
春秋时期我国已经掌握了冶练生铁技术，比欧洲要早一千八百多年以上。
在热处理技术方面，我国在商周时期已经有效地应用退火技术，锻及矛戈是商周时期有关利用锻间退火技术制作兵器的记载。
战国时期，我国古代热处理的一项举世瞩目的成就是发明了铸铁柔化术，而在西汉时期我国热处理技术就已具有很高水平。
明代科学家宋应星的天工开物一书，介绍了冶铁、练钢、钢铁等各种金属加工方法，是世界上最早的金属材料著作之一。
（一）、本课程的性质和任务本课程是一门研究金属材料的成分、组织、热处理与其性能间关系和变化规律的学科。
通过本课程的学习，学生应掌握有关金属材料及热处理的基本理论和基本知识，掌握常用金属材料的种类、牌号、性能和用途，了解机械零件和工具设计中合理选材的方法，初步掌握正确运用热处理工艺、合理安排零件工艺路线的方法。
（二）本课程的主要内容本课程的主要内容包括金属的性能、金属与合金、金属材料和钢的热处理等。
由于非金属材料和复合材料在机械工业应用中很多，本教材也做了介绍。
中职金工实训第一章金属材料的力学性能
中职⾦⼯实训第⼀章⾦属材料的⼒学性能教案⼆【教学组织】1．提问5分钟2．讲解75分钟3．⼩结5分钟4．布置作业5分钟【教学内容】第⼀章⾦属材料的⼒学性能⾦属材料的性能包括使⽤性能和⼯艺性能。
●使⽤性能是指⾦属材料为保证机械零件或⼯具正常⼯作应具备的性能，即在使⽤过程中所表现出的特性。
使⽤性能包括⼒学性能（或机械性能）、物理性能和化学性能等。
●⼯艺性能是指⾦属材料在制造机械零件或⼯具的过程中，适应各种冷、热加⼯的性能，也就是⾦属材料采⽤某种成形加⼯⽅法制成成品的难易程度。
⼯艺性能包括铸造性能、锻压性能、焊接性能、热处理性能及切削加⼯性能等。
第⼀节⾦属材料的强度与塑性⼀、⼒学性能的概念●⾦属材料的⼒学性能是指⾦属材料在⼒作⽤下所显⽰的与弹性和⾮弹性反应相关或涉及应⼒—应变关系的性能，⼜称机械性能，主要包括强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等。
●物体受外⼒作⽤后导致物体内部之间相互作⽤的⼒称为内⼒。
●单位⾯积上的内⼒称为应⼒σ(N/mm2或Mpa）。
●应变?是指由外⼒所引起的物体原始尺⼨或形状的相对变化(%)。
⼆、拉伸试验过程分析●拉伸试验是指⽤静（缓慢）拉伸⼒对试样进⾏轴向拉伸，通过测量拉伸⼒和伸长量，测定试样强度、塑性等⼒学性能的试验。
圆柱形拉伸试样分为短圆柱形试样和长圆柱形试样两种。
长圆柱形拉伸试样L0=10d0；短圆柱形拉伸试样L0=5d0。
●在进⾏拉伸试验时，拉伸⼒F和试样伸长量△L之间的关系曲线，称为⼒-伸长曲线。
a）拉伸前 b）拉断后图1-1 圆柱形拉伸试样图1-2 退⽕低碳钢的⼒—伸长曲线完整的拉伸试验和⼒⼀伸长曲线包括弹性变形阶段、屈服阶段、变形强化阶段、颈缩与断裂四个阶段。
三、强度●强度是⾦属材料抵抗永久变形和断裂的能⼒。
⾦属材料的强度指标主要有屈服强度（或规定残余伸长强度）、抗拉强度等。
1.屈服强度和规定残余伸长应⼒●屈服强度是指拉伸试样在拉伸试验过程中拉⼒（或载荷）不增加(保持恒定)仍然能继续伸长(变形)时的应⼒。
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复习旧课
1、材料的发展历史
2、工程材料的分类
讲授新课
第一章 金属材料的力学性能
材料的性能有使用性能和工艺性能两类
使用性能 是保证工件的正常工作应具备的性能，主要包括力学性能、物理性能、
化学性能等。
工艺性能 是材料在被加工过程中适应各种冷热加工的性能，包括铸造性能、锻
压性能、焊接性能、热处理性能、切削加工性能等。
力学性能 是指金属在外力作用下所显示的性能能。
金属力学性能指标有：强度、刚度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。
第一节 刚度、强度与塑性
一、拉伸试验及力—伸长曲线
L 0——原始标距长度；L 1——拉断后试样标距长度
d 0——原始直径。
d 1——拉断后试样断口直径
国际上常用的是L 0 =5 d 0（短试样），L 0=10 d 0（长试样）
???? [拉伸曲线]：拉伸试验中记录的拉伸力F与伸长量ΔL（某一拉伸力时试样的长度与原始长度的差ΔL=Lu-L0）的F—ΔL曲线称为拉伸
曲线图。
Oe段：为纯弹性变形阶段，卸去载荷时，试样能恢复原状
Es段：屈服阶段
Sb段：强化阶段，试样产生均匀的塑性变形，并出现了强化 ?
Bk段：局部塑性变形阶段
二、刚度
刚度:金属材料抵抗弹变的能力
指标：弹性模量 E E= σ / ε (Gpa )
弹性范围内. 应力与应变的比值（或线形关系，正比）
E↑刚度↑一定应力作用下弹性变形↓
三、强度指标σ= F/S o
强度：强度是指材料抵抗塑性变形和断裂的能力。
强度表示：强度一般用拉伸曲线上所对应某点的应力来表示。
单位采用
N/mm2(或MPa 兆帕）σ= F/A
o
σ——应力（MPa）；F——拉力（N）；S o——截面积（mm2）。
常用的强度判据主要有屈服点、条件屈服强度（也称为规定残余伸长应力）和抗拉强度等。
1、屈服点与条件屈服强度
[屈服强度]σs??产生屈服时的应力（屈服点），亦表示材料发生明显塑性变形时的最低应力值。
[ 规定残余伸长应力]：σ
r0.2?产生0.2%残余伸长率时的应力。
σ
r0.2
= F r0.2/A
o
2、抗拉强度
[抗拉强度]：σ
b????
断裂前最大载荷时的应力（强度极限）
σγ0.2常常难以测出，所以，脆性材料没有屈服强度指标，只有抗拉强度指标用于零件的设计计算。
强度意义：一般机械零件或工具使用时，不允许发生塑性变形，故屈服点σ是机械设计强度计算的主要依据；抗拉强度代表材料抵抗拉断的能力，若应力s
大于抗拉强度，则会发生断裂而造成事故。
三、塑性指标
材料产生塑性变形而不破坏的能力称为塑性。
常用的塑性指标是断后伸长率δ和断面收缩率。
一般通过拉伸实验测定。
1、断后伸长率
断后伸长率是指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。
用符号δ表示。
δ =? （L1-L0 /L0)×100%
2、断面收缩率
断面收缩率是指试样拉断后缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比，用符号ψ表示：
ψ = （A0-A1）/A0×100%
塑性直接影响到零件的成形及使用。
第二节冲击韧性
定义：指在冲击载荷作用下，材料抵抗冲击力的作用而不被破坏的能力，是材料强度和塑性的综合表现。
衡量指标：冲击韧度a k (a k＝A k/F k )
a K值测定方法：一次弯曲冲击实验法，
物理意义：试样在冲断时单位横截面积上所消耗的冲击功A K，单位为J/cm2。
a K值越大，表示材料的冲击韧性越好。
第三节疲劳强度
交变载荷：载荷大小和方向随时间发生周期变化的载荷。
疲劳断裂：零件在交变载荷下经过长时间工作而发生低应力断裂的现象成为疲劳断裂。
疲劳断裂过程：裂纹萌生、疲劳裂纹扩展、最后断裂。
疲劳抗力指标：疲劳极限，又称疲劳强度，用σ－1表示。
材料经过无限次应力循环不发生断裂的最大应力，即疲劳曲线上水平部分对应的应力值。
疲劳断裂的原因：一般认为是，由于材料表面与内部的缺陷（夹杂、划痕、尖角等），造成局部应力集中，形成微裂纹。
随应力循环次数的增加，微裂纹逐渐扩展，使零件的有效承载面积逐渐减小，以致于最后承受不起所加载荷而突然断裂。
提高材料疲劳抗力的措施：通过合理选材，改善材料的结构形状，避免应力集中，减小材料和零件的缺陷；提高零件表面光洁度；对表面进行强化，喷丸处理等，可以提高材料的疲劳抗力。
第四节硬度
硬度是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，他是衡量材料软硬的指标。
一、布氏硬度
布氏硬度测量原理：采用直径为D的球形压头，以相应的试验力F压入材料的表面，经规定保持时间后卸除试验力，用读数显微镜测量残余压痕平均直径d，用球冠形压痕单位表面积上所受的压力表示硬度值。
实际测量可通过测出d值后查表获得硬度值
HBS——表示用淬火钢球压头测量的布氏硬度值。
适用范围：小于450 HBW——表示用硬质合金压头测量的布氏硬度值。
适用范围：450~650
布氏硬度表示方法：符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值，符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。
布氏硬度特点：优点：测量数值稳定，准确，能较真实地反映材料的平均硬度；????????????? 缺点：压痕较大，操作慢，不适用批量生产的成品件和薄形件布氏硬度测量范围：用于原材料与半成品硬度测量，可用于测量铸铁；非铁金属（有色金属）、硬度较低的钢（如退火、正火、调质处理的钢）
布氏硬度数值通过布氏硬度试验测定。
布氏硬度值是试验力除以压痕球形表面积所得的商。
使用淬火钢球压头时用符号HBS，使用硬质合金球压头时用符号HBW。
当F、D一定时，布氏硬度值仅与压痕直径d的大小有关。
布氏硬度习惯上只写出硬度值而不必注明单位，其标注方法是，符号HBS
或HBW之前为硬度值，符号后面按顺序用数值表示试验条件。
布氏硬度值的测量误差小，数据稳定，重复性强。
二、洛氏硬度
洛氏硬度测量原理：用金刚石圆锥或淬火钢球压头，在试验压力F的作用下，将压头压入材料表面，保持规定时间后，去除主试验力，保持初始试验力，用残余压痕深度增量计算硬度值，实际测量时，可通过试验机的表盘直接读出洛氏硬度的数值。
氏硬度测量条件：洛氏硬度可以测量从软到硬较大范围的硬度值，根据被测对象硬度值大小不同，可用不同的压头和试验力，如下表。
常用洛氏硬度的试验条件和应用范围
洛氏硬度特点：优点：测量迅速、简便、压痕小、硬度测量范围大，?? ?????????????????缺点：数据准确性、稳定性、重复性不如布氏硬度
测定结果波动较大，稳定性较差，故需测试三点，取其算术平均值，一般不适宜测试组织不均匀的材料。
三、维氏硬度
维氏硬度是将相对面夹角为136°的正四棱锥体金刚石压头以选定的试验
力（49.03~980.7N）压入被测材料或零件表面，经规定保持时间后卸除试验力，用测量的压痕对角线长度计算硬度的一种压痕硬度试验。
试验原理如课件中所示。
维氏硬度的表示符号为HV，测量范围是5~1000HV，标注方法与布氏硬度相同。
值写在符号的前面，试验条件写在符号的后面。
对于钢及铸铁的试验力保持时间为10~15s时，可以不标出。
课堂小结
课后作业。