第一章金属的性质.docVIP

课 时 授 课 计 划 课 程 金属工艺 授课班级 任课教师 万玉吉 序 号 1 授课日期 编制日期 课 型 理论 节 次 教 具 课 题 第一节 金属的力学性能① 目的 要求 1．了解拉伸实验过程 2．掌握强度的有关概念。 重点 与 难点 重点：掌握强度的有关概念。 难点：拉伸曲线 课程 导入 设计 金属的各种性质，直接影响到使用 教法 设计 1．利用试样、挂图等教具。 2．利用多媒体演示拉伸过程和硬度测试过程。 作业 思考 P15 课后 记事 ? 第一章 金属的性能 ? 引入 ：金属材料的性能分为使用性能和工艺性能。 使用性能：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。 包括：力学性能、物理性能和化学性能等。 工艺性能：指金属材料在加工过程中所表现出的特性。 包括：铸造性能、焊接性能、锻造性能及切削性能等。 ? 第一节 金属的力学性能 金属力学性能主要有：强度、刚度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等 弹性：物体在外力作用下改变其形状和尺寸，当外力卸除后物体又回复到其原始形状和尺寸的特性叫弹性。 内力：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。 应力：单位面积上的内力则为应力σ(N/mm2)。金属材料的强度指标就是用应力来度量的。 应变：由外力所引起的物体原始尺寸或形状的相对变化(%)。 一、强度与塑性 强度——指金属抵抗永久变形和断裂的能力叫强度。 塑性——指金属在断裂前发生不可逆永久变形的能力叫塑性。 金属材料的强度和塑性指标可以通过拉伸试验测得。 (一)拉伸试验 1．拉伸试样 通常采用圆柱形拉伸试样，尺寸按国家标准进行制作。分为短试样和长试样两种，一般工程上采用短试样，如图1—1， d0为标准试样的原始直径，d1为试样断口处的直径。L0为标准试样的原始标距，L1为拉断试样对接后测出的标距长度。长试样L0=10d0；短试样L0=5d0。 2.试验方法如图1—2 (二)力-伸长曲线 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。 1.Fp叫最大拉伸力 OP段，试样的增长与拉力成正比，符合虎克定律。拉力去除后试样恢复原 始形状，所以，Fp是试样保持完全弹性变形的最大拉伸力。 补：在弹性极限范围内，物体的伸长与外力成正比，这就是虎克定律。 2.Fs叫屈服拉伸力。 当拉伸力增加到Fs时，伸长曲线在s点后出现一个平台，即在拉伸 力不再增加的情况下，试样也会明显伸长，这种现象称为屈服现象。  3.Fb叫极限拉伸力 当拉伸力超过屈服拉伸力后，试样抵抗变形的能力将会增加，此现象为冷变形强化，即抗力增加现象。 当拉伸力达到Fb时，试样的局部截面开始收缩，产生了缩颈现象。由于缩颈使试样局部截面迅速缩小，单位面积上的拉伸力增大，使变形更集中于缩颈区，最后延续到k点时试样被拉断。 Fb是试样拉断前能承受的最大拉伸力，称为极限拉伸力。 小结：试样从开始拉伸到断裂要经过弹性变形、屈服阶段、变形强化阶段、缩颈与断裂。 (三)强度指标 金属材料抵抗拉伸力的强度指标有:弹性极限σe、屈服点σs、规定残余伸长应力σ0.2、抗拉强度σb等。 1．屈服点和规定残余伸长应力 1）指试样在拉伸试验过程中力不增加(保持恒定)仍然能继续伸长(变形)时的应力叫屈服点（σs），单位为N/mm2或MPa。 σs＝Fs/So 2）试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长与原始标距之比达到规定的百分数时的应力叫规定残余伸长应力（σ）。 如：σ0.2表示规定残余伸长率为0.2%时的应力。 2．抗拉强度 试样拉断前承受的最大标称拉应力叫抗拉强度（σb），单位为N/mm2或MPa。 σb＝Fb/So σb是表征金属材料由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值，也是表征材料在静拉伸条件下最大承载能力。 对于塑性金属材料来说，拉伸试样在承受最大拉应力σb之前，变形是均匀一致的。但超过σb后，金属材料开始出现缩颈现象，即产生集中变形。 (四)塑性指标 1.断后伸长率 拉伸试样在进行拉伸试验时，在力的作用下产生塑性变形，原始试样中的标距会不断伸长。 1）伸长率——标距的伸长与原始标距的百分比称为伸长率。 2）断后伸长率——试样拉断后的标距伸长与原始标距的百分比称为断后伸长率（δ） δ＝（L1-LO）/LO×﹪ 由长试样测定的断后伸长率用符号δ10表示，通常写成δ；由短试样测定的断后伸长率用符号δ5表示。 2．断面收缩率 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叫断面收缩率（ψ）。