金属材料与热处理教案

金属材料与热处理教案

金属材料与热处理 ?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。教学过程: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: ? 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。根据载荷作用方式不同，强度可分为:抗拉强度、抗压 ? 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:Lo10do 短试样:Lo5do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。用符号Fel表示，计算公式:FelFs/So 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，计算公式:σ0.2F0.2/So 屈服点σs和规定残余伸长应力σ0.2都是衡量金属材料塑性变形抗力的指标。材料的屈服点或规定残余伸长应力是机械零件设计的主要依据，也是评定金属材料性能的重要指标。(2)、抗拉强度:бb材料在断前所能承受的最大应力. бb Fb / So注:零件在工作中所受的应力不允许超过бb否则会断裂. ?它也是零件设计选材的重要依据. 二、塑性: 断裂前金属材料产生永久变形的能力称为塑性。塑性由拉伸试验测得的。常用伸长率和断面收率表示。 1、伸长率: 试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比称为伸长率。用δ表示: 计算公式:Al1-l0/l0 ×100 2、断面收缩率: 试样拉断后，缩颈处横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比称为断面收缩率。用ψ表示 ZSO-S1/SO ×100 金属材料的伸长率(δ)和断面收缩率(ψ)数值越大，表示材料的塑性越好。例、有一直径dO10mm，lo100mm的低碳钢试样，拉伸验时测得FS21KN， Fb29KN，d15.65mm，l1138mm，求:Rel、Rm、

A、Z。解:(1)计算SO，S1 S0πd02/4 3.14×102/478.5mm2 S1πd12/4

3.14×5.652/425mm2 (2)计算σs、σb FelFS/SO21×103/78.5 267.5Mpa Fm

Fb/SO29×103/78.5 369.4Mpa (3)计算A、Z Al1-l0/l0×100138-100/100×10038 ZS0 S1/S0×10078.5 25/78.5×10068

ZS0-S1/S0×10078 5-25/78 5×10068小结:抗拉强度是零件设计选材的重要依据.A、Z

的值越大，表示材料的塑性就越好。作业:P32 3、4、5 ?2-2金属的力学性能学习目的:?了解疲劳强度的概念。? 掌握布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度的概念、硬度测试及表示的方法。?掌握冲击韧性的测定方法。教学重点与难点?布氏硬

度、洛氏硬度、维氏硬度的概念、硬度测试及表示的方法。 ?2-2金属的力学性

能教学过程:复习:强度、塑性的概念及测定的方法。新课:一、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。(是衡量材料软硬程度的指标)?根据硬度的试验方法可以把硬度分为:布氏硬度试验方法、洛氏硬度试验方法、维氏硬度试验方法。1、布氏硬度( )布氏硬度的测试原理用定直径的球体(钢球或硬质合金) 以规定(1)布氏硬度的测试原理:用一定直径的球体(钢球或硬质合金)，以规定的试验力压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验力，然后用测量表面压痕直径来计算硬度。用HBS(HBW)表示，S表示钢球、W表示硬质合金球当F、D一定时，布氏硬度与d有关，d越小，布氏硬度值越大，硬度越高。(2)布氏硬度的表示方法:符号HBS之前的数字为硬度值符号后面按以下顺序用数字表示条件:1)球体直径;2)试验力;3)试验力保持的时间 (1015不标注)。应用范围:主要适于灰

铸铁、有色金属、各种软钢等硬度不高的材料。缺点:耗时，测高硬度材料有限，压痕大，不宜成品及薄件布氏硬度试验原理图洛氏硬度试验原理图练习、

170HBS10/100/30 530HBW5/750(1)表示用直径10mm的钢球，在9807N的试验力作用下，保持30S时测得的布氏硬度值为170。(2)表示用直径5mm的硬质合金球，在7355N的试验力作用下，保持105s时测得的布氏硬度值为530。2、洛氏硬度(1)测试原理: 采用金刚石圆锥体或淬火钢球压头，压入金属表面后，经规定保持时间后即除主试验力，以测量的压痕深度来计算洛氏硬度值。表示符号:HR(2)标尺及其适用范围: 每一标尺用一个字母在洛氏硬度符号HR后面加以注明。常用的洛氏硬度标每标尺用个字母在洛氏硬度符号HR后面加以注明常用的洛氏硬度标尺是A、B、C三种，其中C标尺应用最为广泛。见表:P21 2-2 不同标尺的洛氏硬度值不能直接进行比较，可换算。表示方法:符号HR前面的数字表示硬度值，HR后面的字母表示不同洛氏硬度的标尺。 (3)优缺点: 优点:?操作简单迅速，能直接从刻度盘上读出硬度值;?压痕小，可测成品及较薄工件;?测硬度范围