1、1-2.2 金属材料的力学性能和工艺性能教学目标：1，知识目标：（1），使学生理解金属材料的力学性能 （2），使学生了解金属材料的工艺性能2，能力目标：理解金属材料的力学性能对金属材料选择的影响和工艺性能对金属材料加工、使用的影响3，情感目标：通过学习了解各种材料的性能是千差万别的教学重点：强度、塑性，硬度教学难点：材料的性能对材料使用的影响一，力学性能定义是指金属材料在外力的作用下所表现出来的性能（抵抗能力）。力 学 性 能强度塑性硬度韧性疲劳强度载荷（负荷）机械零件在使用和制造过程中受到的力的作用载荷分类静载荷变载荷交变载荷冲击载荷变形弹性变形塑性变形应力单位截面上的内力应力分类静应力变应
2、力N/A单位PaMPa1Pa=1N/m21MPa=106N/mm21，强度金属材料在静载荷作用下抵抗变形和破坏的能力单位Pa、Mpa单位换算1Mpa=106 Pa分 类抗拉强度抗压强度抗扭强度抗弯强度抗剪强度2，塑性，塑性金属材料在静载荷作用下产生永久变形金属材料在静载荷作用下产生永久变形而不破坏的能力而不破坏的能力塑性指标塑性指标伸长率伸长率断面收缩率断面收缩率、值越大，表示材料的塑性越好值越大，表示材料的塑性越好注意注意拉伸试验 万能材料试验机 a)WE系列液压式 b)WDW系列电子式试验装置拉伸试样长圆柱形比例试样：L0=10d0短圆柱形比例试样：L0=5d0圆柱形矩形六方拉伸曲线 颈缩
3、与断裂阶段变形强化阶段弹性变形阶段屈服阶段低碳钢的力伸长曲线LF0 0脆性材料在断裂前没有明显的屈服现象。脆性材料在断裂前没有明显的屈服现象。脆性材料的力伸长曲线测试指标强度塑性屈服强度抗拉强度断后伸长率：A（Lu-L0）/L0100%断面收缩率：Z(S0Su)/S0100%3，硬度金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力硬度是衡量金属材料软硬的指标最常用的硬度布氏硬度（HB）洛氏硬度（HRC、HRB、HRA）维氏硬度（HV）硬度测试方法压入法划痕法回弹高度法布氏硬度试验原理压头：硬质合金球（W）依据压痕直径计算硬度值布氏硬度标注方法150HBW10/1000/30硬度值压头材质
4、压头直径试验力保持时间应用范围铸铁、有色金属、经退火或正火的金属材料及半成品特点缺点表面损伤大优点测试数据准确，稳定洛氏硬度试验原理依据残余压痕深度增加量洛氏硬度按选用的总试验力及压头类型不同，常用的标尺ABC特点优点表面损伤小缺点测试数据准确性不高，选三点测，求平均值应用范围成品、半成品、淬火零件，零件表面硬度压头：120金刚石圆锥，淬火钢球或硬质合金球维氏硬度试验原理依据压痕对角线长度特点优点适用范围宽缺点对试样表面的质量要求高，测量效率低压头：136金刚石正四棱锥维氏硬度标注方法640HV30/20硬度值试验力保持时间4,韧性金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力常用指标：冲击韧性（k)
5、k=Ak/A单位J/cm2k值越大，冲击韧度越高夏比摆锤冲击试验试验目的测试冲击吸收功试样类型V形缺口试样U形缺口试样5，疲劳强度金属材料在无限次交变载荷作用下而不破坏的最大应力疲劳强度的测疲劳强度的测试试试样承受交变载荷钢的循环次数107有色金属的循环次数108疲劳断口形成的过程形成断裂源裂纹扩展最后断裂 疲劳断裂的特点突然性危险性大提高疲劳极限的途径提高疲劳极限的途径改善零件的结构形状降低表面粗糙度值采取表面强化高频淬火表面形状强化（喷丸、滚压）化学热处理（渗碳、渗氮）1，圆柱形比例拉伸试样分为 圆柱形比例试样和 圆柱形比例试样两2，洛氏硬度按选用的总试验力及压头类型的不同，常用的标尺有
6、、和 。3，硬度测定方法有 法、法和 法等，其中 法应用最普通4，夏比摆锤冲击试样有 形缺口试样和 形缺口试样两种。（）5、所有金属材料在拉伸试验时都会出现显著的屈服现象（）6，做布氏硬度试验时，在试验条件相同的情况下，压痕直径越小，则材料的硬度越低。（）7，洛氏硬度值是根据压头压入被测金属材料的残余压痕深度增量来确定的。（）8，由于大部分机械零件的损坏是由疲劳造成的，消除或减少疲劳失效，对于提高零件使用寿命有着重要意义（）9，拉伸试验时，拉伸试样的伸长量与拉伸力始终成正比关系（）10，屈服强度是指试样在拉伸试验过程中力（或载荷）不增加（或保持恒定）仍然能继续伸长（变形）时的应力。课堂练习短长
7、A BC压入划痕回弹高度压入VU14，拉伸试验时，试样拉断前能承受的最大标称应力称为材料的（）A，屈服强度 B，抗拉强度 C，弹性极限15，有一金属紧固螺钉有使用过程中发现有较大的塑性变形，这是因为紧固螺钉制作材料的力学性能指标（）值较小A，屈服强度 B，韧性 C，塑性16，如图所示，进行金属夏比冲击试验时，冲击试样安装正确的是图（）（）11，金属材料的硬度越高，其抵抗局部塑性变形的能力越强。（）12，疲劳断裂时不产生明显的塑性变形，断裂是突然发生的，具有很大的危险性（）13，金属材料吸收的能量对温度不敏感BAA二，金属材料的工艺性能1，铸造性金属材料能否用铸造方法制成优良铸件的性能。影响铸造性能的因素流动性冷却时的收缩率2，锻压性金属材料能否用锻压的方法制成锻压件的性能影响锻压性的因素塑性塑性变形抗力常用钢铁材料的锻压性低碳钢的锻压性最好中碳钢次之高碳钢则较次3，焊接性金属材料在一定的焊条件下，是否易于获得优良焊接接头的能力焊接质量评价焊缝裂纹焊缝气孔常用钢铁材料的焊性较好：低碳钢较差：中高碳钢差：铸铁4，可加工性金属材料切削加工的难易程度可加工性评价依据刀具磨损加工表面质量影响可加工性的因素硬度（过高、过低都不好）切屑（是否易折断）三，小结1，力学性能强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度2，工艺性能铸造性、锻压性、焊接性、可加工性四，布置作业
