机械制造基础教案1.doc

备 课 笔 记
课题序号
1
授课班级
1082
授课课时
4
授课形式
新课
授课章节 名 称
§1.1金属材料§1.1.1金属材料的力学性能
使用教具
黑板 粉笔
教学目的
1.掌握强度、洛氏硬度、布氏硬度的试验原理、特点及其应用范围。
2.掌握退火低碳钢的拉伸曲线，金属夏比冲击试验、多次冲击试验简介。
3.了解金属疲劳的概念，提高疲劳强度的措施。

教学重点
强度、硬度、冲击韧性、疲劳强度的概念
教学难点
强度、硬度、冲击韧性、疲劳强度的概念
更新、补充、删节内容
无
课外作业
P11 1-3
教学后记
结合实验让学生理解强度、硬度、冲击韧性、疲劳强度概念。
授课主要内容或板书设计

§1.1.1 金属材料的力学性能
1、 强度和塑性
（1） 强度
退火低碳钢的拉伸曲线
屈服强度
抗拉强度
（2）塑性
伸长率
断面收缩率
2、硬度
布氏硬度
洛氏硬度
硬度与抗拉强度的关系
3、冲击韧性
4、疲劳强度和蠕变强度
疲劳强度
蠕变强度
课 堂 教 学 安 排
教学过程
主要教学内容及步骤
【导入】

【新授】

【总结】

金属材料在现代工业、农业、国防、科学技术以及日常生活用品中都得到了广泛的应用，是制造各类机械零件的主要材料。为了能够正确地选用金属材料，合理地确定金属材料的加工方法，必须先熟悉金属材料的性能。
材料的性能：
使用性能：物理性能、化学性能、力学性能（机械性能）。
工艺性能：热处理性能、铸造性能、焊接性能、锻造性能、切削加工性能。
力学性能的定义：材料在外力作用下，表现出（静载荷、动载荷、交变载荷）的性能。
第一节 金属材料的力学性能
一、 强度与塑性
概念：静载荷、应力
试验：拉伸实验 试样－低碳钢、L0＝5d0、L0＝10d0 GB（6397－86）
要求同学们实验指导书（图书馆查资料，锻炼学生的自学能力）。
材料的力学性能实验。

F（N） b·

S k·
Fe e S′

O ∆L（mm）
∆Le
弹性变形阶段
塑性变形阶段（永久变形）
S屈服点 （“屈服”现象）
塑性变形阶段（屈服变形）
塑性变形阶段（大量塑性变形阶段）
Fb最大载荷 、b缩颈点
塑性变形（“缩颈”现象）
断开
一.强度和塑性：
1、强度
定义：塑性变形、断裂的能力。
衡量指标：屈服强度、抗拉强度。
（1） 屈服点：
定义：发生屈服现象时的应力。
公式：σs＝Fs/Ao （MPa）
Fs－材料发生屈服现象时的力。
So－材料的原始横截面面积。
条件屈服强度规定：σr0.2＝F0.2/Ao (无明显的屈服现象的材料)
应用：汽缸盖和汽缸体之间的密封性（螺栓联接）超过螺栓材料本身的屈服强度。
（2）抗拉强度：
定义：最大应力值。
公式：σb＝Fb/Ao
Fb－最大的载荷。
So－材料的原始截面面积。
应用：汽缸的密封、钢绳吊重物、机车的牵引等。
σs/σb 屈强比：越小，可靠性越高；越大，可靠性越低。
2、塑性
金属材料在外载荷作用下产生断裂前所能承受最大塑性变形的能力。在断裂之前，材料的塑性变形愈大，表示它的塑性愈好；反之则表示其塑性差。
伸长率：试样拉断后的标距伸长量与原始标距长度的百分比
断面伸缩率：试样拉断后，其横截面面积的缩减量与原始横截面面积的百分比。
伸长率和断面收缩率是材料的重要性能指标。他们的数值越大，材料的塑性愈好。金属材料的塑性的好坏，对零件的加工和使用都具有重要意义。塑性好的材料可以进行各种压力加工，如锻压、挤压、冷拔等。
二、 硬度
硬度：
定义：抵抗更硬物体压入的能力。
衡量：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。
1.布氏硬度：HB
试验：GB84。一定直径的钢球HBS（硬质合金HBW），规定的载荷及时间后。
HB＝F/S (N/mm2) <650
举例：钢球直径：10mm，载荷：30KN（F＝30D2），时间：规定10（s）。
材料：压痕直径：d0＝3.92mm 查表： HBS＝239
（1）应用范围：铸铁、有色金属、非金属材料。
（2）优缺点： 精确、方便、材料限制、非成品检验和薄片。
2.洛氏硬度：HR、（HRA、HRB、HRC）
试验：GB83。一定锥形的金刚石（淬火钢球），在规定载荷和时间后，测出的压痕深度差即硬度的大小（表盘表示）。
HRA、HRB、HRC。一般通常习惯用HRC（无单位）。
（1）应用范围：钢及合金钢。
（2）优缺点：测成品、薄的工件，无材料限制，但不精确。
3.维氏硬度：
试验：GB83。一定锥形的金刚石，在规定的载荷、时间后。
HV＝F/S
（1）应用范围：测薄片和镀层。
（2）优缺点：数值精确，但操作麻烦。
4.肖氏硬度HS、锉氏硬度、显微硬度HM
总结：数值越大，硬度越高。但相互之间不能比较，必须查表为同单位才行。

三、 韧性
概念：动载荷、“梅氏”试样（金属夏比试验）。
冲击韧度：
定义：抵抗冲击载荷而不破坏的能力。
衡量指标：αk＝Ak/A （J/cm2）
αk－一次性冲击试验的标准。
多次冲击：Ak↓→σs、 σb。 Ak↑→Ψ、δ
αk和温度有关：温度越低，αk越小。（低温易冲断）脆性临界转变温度。

四、 疲劳强度
概念：交变载荷、疲劳现象
试验：疲劳实验法。
衡量指标：疲劳强度σ-1
钢：107、有色金属：108。σmax=σ-1
强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度和蠕变强度

强度、硬度、冲击韧性、疲劳强度的概念