課題金屬材料的性能1（2課時(shí)）

1.了解金屬力學(xué)性能各指標(biāo)概念

教知識(shí)目標(biāo)2.掌握低碳鋼拉伸曲線的繪制及各段曲線的含義

學(xué)2、掌握低碳鋼拉伸曲線的繪制及各段曲線的含義

目

能力目標(biāo)應(yīng)使學(xué)生能對(duì)常用力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行查表和計(jì)算

標(biāo)

情感目標(biāo)對(duì)常用力學(xué)性能指標(biāo)在工業(yè)中的應(yīng)用予以充分重視

1.強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性以及疲勞強(qiáng)度的概念

教學(xué)重點(diǎn)2.低碳鋼拉伸曲線的繪制及曲線中各要點(diǎn)的含義

2、低碳鋼拉伸曲線的繪制及曲線中各要點(diǎn)的含義

教學(xué)難點(diǎn)掌握低碳鋼拉伸曲線的繪制及曲線中各要點(diǎn)的含義

閱讀教學(xué)法、歸納法、

教學(xué)用具多媒體、PPT、圖片、視頻教學(xué)方法

舉例分析法

教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖

一、組織教學(xué)

二、導(dǎo)入新課在機(jī)械設(shè)備及工具的設(shè)計(jì)、制造中選

用金屬材料時(shí)，大多數(shù)是以其力學(xué)性能為

主要依據(jù)，因此熟悉和掌握金屬材料的力

學(xué)性能是非常重要的。

三、新課教學(xué)（一）、基本概念舉例：讓學(xué)

I.力學(xué)性能：即指金屬在外力的作用下所表生頭腦中形

現(xiàn)出來(lái)的性能。它包括強(qiáng)度、塑性、成概念

硬度、沖擊韌性以及疲勞強(qiáng)度等。舉例：讓學(xué)

2.載荷：金屬材料在加工和使用過(guò)程中所受生頭腦中形

的外力稱為載荷。成概念

根據(jù)載荷作用性質(zhì)的不同分為：

（1）靜載荷：指大小不變或變化過(guò)程極其緩

慢的載荷

（2）沖擊載荷：指在短時(shí)間內(nèi)以較高速度作

用于零件上的載荷

（3）交變載荷：指大小、方向或大小和方

向隨時(shí)間發(fā)生周期性變化

的載荷

根據(jù)載荷作用形式的不問(wèn)分為：

拉、壓、彎曲、剪切以及扭轉(zhuǎn)等

3、變形：指金屬材料受到教荷作用而產(chǎn)生的

幾何形狀和尺寸的變化

3.變形：指金屬材料受到載荷作用而產(chǎn)生的

幾何形狀和尺寸的變化

3、變形：指金屬材料受到載荷作用而產(chǎn)生的

幾何形狀和尺寸的變化

教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖

（1）彈性變形：指隨載荷的去除而消失的

變形

（2）塑性變形：不能隨我荷去?除而消失的變形。

也稱為永久變形或殘余變形

（二）強(qiáng)度

1.強(qiáng)度的概念

金屬材料在靜載荷作用下，抵抗塑性變形或

斷裂的能力，稱為強(qiáng)度。

通過(guò)舉例，

（金屬材料強(qiáng)度越高，則強(qiáng)度越大，越不容易使學(xué)生對(duì)

被破壞，承載能也就越大。）強(qiáng)度的概

念有一個(gè)

根據(jù)載荷作用方式的不同，強(qiáng)度可分為：抗明確的認(rèn)

拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度以識(shí)

及抗扭強(qiáng)度等五種。通過(guò)舉例，

2.強(qiáng)度的測(cè)定（以抗拉強(qiáng)度為例進(jìn)行分析，其他使學(xué)生對(duì)

不作強(qiáng)度的概

介念有一個(gè)

紹）明確的認(rèn)

（1）拉伸試樣的選用識(shí)

為了使測(cè)試結(jié)果具有可比性，拉伸試驗(yàn)時(shí)必須

采月

國(guó)家

表準(zhǔn)

規(guī)定

的拉

伸試

樣，

具體

拉伸

試樣

可參

照

（G

B/T

397-1

986；,

在該

標(biāo)準(zhǔn)

中對(duì)

試樣

的形

狀尺

寸以

及加

-L要

求均

有明

確的

規(guī)

定。

（2）低碳鋼拉伸曲線

oe——比例階段（彈性變形階段）

在這個(gè)階段試樣變形完全是彈性的,若撤

去載荷，試樣能立刻恢熨原狀。

圖中Fe為試樣彈性恢復(fù)最大載荷。

es——屈服階段（塑性變形階段）

在這個(gè)階段試樣發(fā)生明顯的塑性變形，試

樣表面出現(xiàn)45°滑移線，若此

時(shí)撤去載荷，試樣不能恢復(fù)原狀。圖中Fs

為屈服載荷。

sb——強(qiáng)化階段

在這個(gè)階段隨著外我荷的不斷增加試樣繼

續(xù)伸長(zhǎng)，變形均勻發(fā)生，出現(xiàn)

了加工硬化現(xiàn)象，抗拉強(qiáng)度明顯提高。圖口

Fb為試樣最大載荷。

bz一一頸縮階段（局部塑性變形階段）

在這個(gè)階段試樣局部直徑出現(xiàn)了明顯的收

縮，試欄所需載荷急劇下降，伸長(zhǎng)主要袈

中在頸縮部位

在這個(gè)階段試樣局部直徑出現(xiàn)了明顯的收

縮，試樣所需我荷急劇下降，伸長(zhǎng)主要集

中在頸縮部位

教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖

直至最后斷裂，斷口呈45°刀口狀。

（注：工程上使用的材料多數(shù)是沒(méi)有明顯的屈

服現(xiàn)象的，有些脆性材料不

僅沒(méi)有屈服現(xiàn)象,而且也不產(chǎn)生“頸縮”，例如

鑄鐵等。）

3.強(qiáng)度的衡量指標(biāo)

常用的衡量指標(biāo)有屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度兩

種。

屈服點(diǎn)：在拉伸試驗(yàn)過(guò)程中，載荷在不增

加（保持恒定）的情況下，試樣

仍能繼續(xù)增加伸長(zhǎng)時(shí)的應(yīng)力即為屈服點(diǎn)。

用符號(hào)。s表小o

抗拉強(qiáng)度：材料在斷裂前所能承受的最大

載荷即位抗拉強(qiáng)度。常用符號(hào)。b

表示。

（注：ob為零件在工作中所承受的最大應(yīng)力乜

是零

件設(shè)

計(jì)和

選材

的1

要依

據(jù)）

（三）塑性

1、塑性的概念

塑性是指金屬材料在斷裂前產(chǎn)生變形的能

力。常用伸長(zhǎng)率（5）和斷面收縮率（中）升

表示。

2、組性的衡量指標(biāo)

（1）伸長(zhǎng)率（6）

試樣拉斷后，試樣的伸長(zhǎng)量與拉斷前試樣的長(zhǎng)

度的

百分

比稱

為伸

長(zhǎng)率

（2）斷面收縮率（中）

試樣拉斷后，頸縮處橫截面積的縮減量與拉伸

前原式樣橫截面積的百分比

（注：塑性好的材料，在受力過(guò)大時(shí)，首先產(chǎn)生

塑性

變形

而K

致突

然斷

裂，

因此

比較

安

全）

（四）硬度

1、硬度的概念

金屬材料抵抗局部變形特別是塑性變形、表

面壓痕或表面劃痕的能力稱為硬度。它居

衡量金屬材料軟硬程度的一種性能指標(biāo)。

2、常用硬度測(cè)試方法

（1）布氏硬度（HB）

測(cè)試方法：壓入法

HBS（普通淬火鋼球壓頭）

HBW（硬質(zhì)合金鋼球壓頭）

教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖

表示方法：符號(hào)HBS或HBW之前的數(shù)字為硬

度值，符號(hào)后面依次為例

球直徑、試驗(yàn)力、試驗(yàn)刀

保持的時(shí)間(10?15s不標(biāo)

記)。

應(yīng)用范圍及有缺點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)壓力大，壓痕大，能較

準(zhǔn)確的反映金屬材料的工

均性能，故適用于測(cè)定會(huì)

鑄鐵、有色金屬及各種軟

鋼等硬度不高的材料。但

不宜測(cè)量成品及薄件。

(2)洛氏硬度(HR)

測(cè)試方法：壓入法

120。金剛石圓錐體壓頭

中1.588mm淬火鋼球

表示方法：符號(hào)HR前面的數(shù)字表示硬度值，后

面的字母表示不同洛氏硬度的標(biāo)尺。

優(yōu)缺點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，能直接從刻度盤上讀出讀

數(shù)，壓痕小，可以測(cè)定成品以及薄件。

(3)維氏硬度(HV)

測(cè)試方法：壓入法

相對(duì)面夾角為136。的正四棱錐體金剛石壓頭

表示方法：符號(hào)HV前面的數(shù)字表示硬度值,后

面的為試驗(yàn)力保持的時(shí)間(10?15sK

標(biāo)記)。

優(yōu)缺點(diǎn)：試驗(yàn)力較小，壓入深度不大，故可測(cè)量

薄件或表面滲碳、滲氮層的硬度，且硬

度值有連續(xù)性，故可測(cè)量很軟到很硬

的各種金屬材料,且準(zhǔn)確性很高C

(五)沖擊韌性

1.沖擊韌性的概念

金屬材料抵抗沖擊載荷的作用而不破壞的

能力稱為沖擊韌性。通常用ak表示沖擊韌性。

(注：使用不同類型的試樣(V型缺口或U型

缺口)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，沖擊韌度分別標(biāo)記為akv或

aku)

2.小能量多次沖擊

實(shí)踐表明：承受沖擊載荷的機(jī)械零件，大多數(shù)情

況下是因小能量多次沖擊而遭到破壞的，所以

對(duì)材料進(jìn)行小能量多次沖擊試驗(yàn)是很重要的。

一次沖擊韌度高的材料，小能量多次沖擊抗刀

不一定高，反之也一樣。金屬材料受大能量沖三

載荷作用時(shí)，其沖擊抗力主要取決于沖擊韌度

ak的大小，而在小能量多次沖擊條件下，其沖

擊抗力主要取決于材料的強(qiáng)度和塑性。

實(shí)踐表明：承受沖擊載荷的機(jī)械零件，大多數(shù)情

況下是因小能量多次沖擊而遭到破壞的，所以

對(duì)材料進(jìn)行小能量多次沖擊試驗(yàn)是很重要的。

一次沖擊韌度高的材料，小能量多次沖擊抗刀

不一定高，反之也一樣。金屬材料受大能量沖

擊載荷作用時(shí)，其沖擊抗力主要取決于沖擊韌

度ak的大小，而在小能量多次沖擊條件下，其

沖擊抗力主要取決于材料的強(qiáng)度和塑性。

實(shí)踐表明：承受沖擊載荷的機(jī)械零件，大多數(shù)

情況下是因小能量多次沖擊而遭到破壞的，所

以對(duì)材料進(jìn)行小能量多次沖擊試驗(yàn)是很重要

的。一次沖擊韌度高的材料，小能量多次沖匕

抗力不一定高，反之也一樣。金屬材料受大能

量沖擊載荷作用時(shí)，其沖擊抗力主要取決于沖

擊韌度ak的大小，而在小能量多次沖擊條件下，

其沖擊抗力主要取決于材料的強(qiáng)度和塑性。

教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖

（六）疲勞強(qiáng)度

1.疲勞強(qiáng)度的概念

疲勞強(qiáng)度是指金屬材料在無(wú)數(shù)次的交變載

荷的作用下而不斷裂的最大應(yīng)力稱為疲勞強(qiáng)

度。用。-1表示。

2.疲勞破壞的特征

（1）疲勞斷裂時(shí)并沒(méi)有明顯的宏觀塑性變形，

斷裂前無(wú)預(yù)兆，而是突然的。

（2）引起疲勞斷裂的應(yīng)力很低，常常低于材料

的屈服點(diǎn)。

（3）疲勞破壞的宏觀斷口由裂紋的策源地及擴(kuò)

展區(qū)（光滑部分）和最后斷裂區(qū)（粗糙部分）

兩部分組成。

3.影響疲勞強(qiáng)度的因素及提高疲勞極限的措施

因素：如工作條件、零件表面狀態(tài)、材料成分、

組織及殘余應(yīng)力等。

措施：改善零件的結(jié)構(gòu)形式、降低零件表面粗糙

度、采用各種表面強(qiáng)化的方法（例如表面滲碳、

表面滲氮等）。

四、課堂總結(jié)通過(guò)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，同學(xué)們要了解有關(guān)強(qiáng)度、

塑性、硬度、沖擊韌性以及疲勞強(qiáng)度的概念及

其衡量指標(biāo)，說(shuō)點(diǎn)掌握對(duì)拉伸曲線各階段的分

析及其各階段的特征。除此之外還要對(duì)疲勞破

壞的特點(diǎn)加以認(rèn)識(shí)。

五、布置作業(yè)1課.后練習(xí)

2.低碳鋼拉伸曲線的繪制及各階段的分析。

3、疲勞破壞有哪些特點(diǎn)？

3.疲勞破壞有哪些特點(diǎn)？

3、疲勞破壞有哪些特點(diǎn)？

教學(xué)反思

由于是第一節(jié)課，大多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性較高，能夠很好的理解金屬材料的

機(jī)械（力學(xué)）性能和工藝性能的區(qū)別。

由于是第?節(jié)課，大多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性較高，能夠很好的理解金屬材料的機(jī)

械（力學(xué)）性能和工藝性能的區(qū)別。

課題金屬材料的性能2（2課時(shí)）

1.了解金屬工藝性能的有關(guān)基本概念

教知識(shí)目標(biāo)2.熟悉和掌握金屬材料各工藝性能的衡量指標(biāo)

學(xué)2、熟悉和掌握金屬材料各工藝性能的衡量指標(biāo)

目應(yīng)使學(xué)生能利用工藝性能指標(biāo)判別簡(jiǎn)單工件加工過(guò)

能力目標(biāo)

標(biāo)程

情感目標(biāo)對(duì)工藝性能在加工中的重要性予以充分認(rèn)識(shí)

1.金屬工藝性能的有關(guān)基本概念

教學(xué)重點(diǎn)2金.屬材料各丁藝性能的衡量指標(biāo)

2、金屬材料各工藝性能的衡量指標(biāo)

教學(xué)難點(diǎn)金屬材料各工藝性能的衡量指標(biāo)

閱讀教學(xué)法、歸納法、

教學(xué)用具多媒體、PPT、圖片、視頻教學(xué)方法

舉例分析法

教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖

一、組織教學(xué)

金屬材料僅杓良好的力學(xué)性能是不夠的，除

二、導(dǎo)入新課此之外還必須有良好的工藝性能，只有這樣，

才能得到生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、質(zhì)量良好、成本低廉

的工件。我們可通過(guò)舉一些例子來(lái)說(shuō)明這個(gè)問(wèn)

題。例如：有色金屬（如青銅）鑄造性很好，常

用來(lái)鑄造精美的工藝品；再如鑄鐵的鑄造性能

要比鋼好，因此常用鑄造的方法生產(chǎn)零件；但是舉例：讓學(xué)

鋼的鍛造性能很好，可以用鍛造的工藝方法與生頭腦中形

產(chǎn)出力學(xué)性能較高的機(jī)械零件，而鑄鐵則不能成概念

鍛造。舉例：讓學(xué)

生頭腦中形

工藝性能：指金屬材料對(duì)不同加工工藝方成概念

法的適應(yīng)能力，主要包括鑄造性能、鍛造性能、

三、新課教學(xué)焊接性能、切削加工性能以及熱處理性能等。

工藝性能直接影響到零件制造工藝和質(zhì)量，

是選材和制定零件工藝路線時(shí)必須考慮的因袤

之一。

（一）鑄造性能

1.鑄造性能的概念

金屬及合金在鑄造工藝中獲得優(yōu)良鑄

件的能力稱為鑄造性能。

2.鑄造性能衡量指標(biāo)

（1）流動(dòng)性

流動(dòng)性好的金屬容易充滿鑄型，從而可以

獲得外形完整、尺寸精確、輪廓清晰的鑄件

流動(dòng)性好的金屬容易充滿鑄型，從而可以

獲得外形完整、尺寸精確、輪廓清晰的鑄件

教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖

（2）收縮性