机械工程材料及应用教案王纪安讲解.doc

项目三 手锯锯条的选材——碳素工具钢的应用 课 题：3.1手锯锯条的服役条件分析　3.2材料的力学性能——硬度与韧性（2课时） 【新课导入】：锯条是用什么材料做的？锯条需要具有什么样的力学性能？金属材料的软硬是我们经常关注的问题，请问常见的金属材料中哪些是比较软的？哪些是比较硬的？ 在工业生产中，我们仅仅知道金属材料软和硬是远远不够的，还必须精确知道其硬度值的大小。本节课我们来深入学习硬度的有关知识。 中文里“韧”是什么意思?它是指柔软而结实,不易折断。在生产和生活中，许多机械零件往往要受到冲击载荷的作用，如冲床的冲头、凿岩石机风镐上的活塞、快速行驶的汽车相撞、高速飞行的子弹击中防弹衣的材料等。在金属材料受到冲击载荷作用时，也必须具有这种韧性。 教学目标：1.了解并分析手锯锯条的工作条件； 2.掌握三种硬度的测定方法的符???、原理和应用。 3．理解硬度概念，明确三种硬度测定方法； 4．理解韧性的意义，明确韧性测定方法，掌握韧性的衡量指标（Ak）； 教学重点：三种硬度的测定方法的符号、原理和应用。 教学难点：三种硬度的测定方法的符号、原理和应用。 前测：什么是机械工程材料的硬度与塑性？测试硬度的方法有哪些？ 教学过程： 【板书】 3.1手锯锯条的服役条件分析 3.1.1手锯锯条的工作条件 摩擦——高硬度；冲击力——韧性好； 3.1.2手锯锯条的失效分析 磨损、崩刃、断裂 3.2材料的力学性能——硬度与韧性 3.2.1硬度 硬度：金属材料抵抗其它更硬物体压入表面的能力。 【讲解】硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标。各种不同的机械零件对硬度都有不同的要求，尤其是机械制造业所用的刀具、量具、模具等，都应具备足够的硬度，才能保证使用性能和寿命，因此硬度是金属材料重要的力学性能之一。 硬度试验设备简单，操作方便，能在零件上进行试验而不破坏。硬度值还可以间接地反映金属材料的强度和金属的化学成分、金相组织和热处理工艺上的差异，因而硬度试验在机械工程中得到普遍应用。 硬度试验方法很多，生产中常用的有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等试验方法。 【板书】 硬度测定方法 压头类型 原 理 硬度值 应 用 HBS：淬硬钢球 以球面压痕单位表面积 HBS＜450 测定较软的原材料、 布氏硬度 HBW：硬质合金球 上的压力来计量硬度值。 HBW＜650 半成品的硬度。 直径1、2、2.5、5、10 HB =  EQ \F(F,S压)  （完成交流与讨论1、2） HRA 1200金刚石圆锥体 以压痕深度(h)来 HRA 20~80 适用于测定硬度极高的材 料和成品。如硬质合金。 洛氏硬度 HRB 1.588 mm的钢球 计量硬度值。 HRB 20~100 适用于测定硬度较低的材 料和成品。如黄铜轴套。 HRC 1200金刚石圆锥体 HRC 20~70 适用于测定硬度较高的 材料和成品。如淬火钢。 相对面夹角为 1360 以压痕单位表面积 HV 10~1000 适用测定极软到极硬的各种 维氏硬度 的正四棱锥体金刚石 上的压力计量硬度值。 材料，主要用于测试很薄工 件及渗碳层等的硬度。 3.2.2冲击韧度 【板书】韧性：金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。 1．韧性测定 （1）冲击试样 图1-19所示 V型缺口试样 10×10×55 U型缺口试样 10×10×55 （2）冲击试验 大能量一次冲击（图1-20所示） 2．韧性指标 冲击功 Ak=G（H1—H2） G──摆锤重量（N）； H1──冲击前摆锤举起的高度（m）； H2──冲断试样后，摆锤回升的高度（m）； Ak──冲击功（J）。 【练习】依据表4-2，请查出下列材料的韧性（Ak） 碳 钢253525韧性（Ak）【板书】韧性材料 Ak≥8 J 如碳钢； 脆性材料 Ak＜8 J 如铸铁。 小结： （1）Ak值的越大，表示材料的韧性越好； 【交流与讨论】是否所有受到冲击载荷作用的零件都要选用韧性大的材料制造？ 【板书】