任务二 了解碳钢的力学性能.docx
教学内容：任务二了解碳钢的力学性能（2课时）教学要求：理解金属材料的性能的内容：理解金属材料的力学性能教学重点：金属材料的力学性能教学过程：任务二了解碳钢的力学性能第一学时碳钢之所以获得广泛的应用，是由于它具有良好的力学性能。碳钢的力学性能不仅是设计零件、选用材料时的重要依据，而且也是按验收标准来鉴定材料的依据以及对产品的工艺进行质量控制的重要参数。当外加载荷的性质、环境的温度与介质等外在因素不同时，对碳钢的力学性能要求也将不同。常见的力学性能有强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳等。碳钢的强度、刚度、弹性及塑性一般可以通过拉伸试验来测定。例如通过拉伸试验，测得45钢的力学性能o牌号试样tHrna推荐热处理/C力学性能钢材交货状态硬度HBS正火淬火;火MPa口.MPa%a>i(Jc11f)未热处理钢退火刖452585084060060035516-1039229197力学性能：金属材料的力学性能是指金属材料在力作用卜所表现出来的性能。其主要有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度。1、拉伸试验拉伸试验在承受轴向拉伸载荷下测定材料特性的试验方法。利用拉伸试验得到的数据可以确定材料的弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服强度和其他拉伸性能指标。1）拉伸与压缩的受力、变形特点在生产实践中，受到拉伸或压缩的杆件虽然外形各有差异，但构件都是直杆，可以简化为的受力简图。杆件拉伸和压缩的受力特点是：作用于杆件上的外力合力的作用线沿杆件轴线；变形特点是：沿轴线方向产生纵向伸长或缩短。凡以轴向伸长为主要变形特征的杆件称为拉杆，以轴向压缩为主要变形特征的杆件称为压杆。当拉（压）杆受到轴力作用后，杆中横截面上的任一点都将产生正应力。，同时该点相应地产生纵向线应变£.正应力。为单位面积上的内力，表示为。=R/A。2）拉伸（压缩）时材料的力学性质材料的力学性质通过试验手段获得的。试验采用的是国家标准统一规定的标准试件。如图示3-3所示，1.o为试件的试验段长度，称为标距。下面以低碳钢为代表做试验。（八）圆截面试件（b）板截面试件低碳钢拉伸时的力学性质试件在受到缓慢施加的拉力作用下，试件逐渐被拉长（伸长量用来表示），直到试件断裂为止。这样得到F与A1.的关系曲线,称为拉伸图或F-A1.曲线。拉伸图与试件原始尺寸有关，受原始尺寸的影响。为了消除原始尺寸的影响，获得反映材料性版的曲线，将F除以试件的原始横截面积A,得正应力。=F/A,把A1.除以1.得应变£=A1./1.以。为纵坐标，以£为横坐标，于是得到。与£的关系曲线，称为应力一应变图或。一曲线。由。一£图可见，整个拉伸变形过程可分为四个阶段。F-A1.曲线。一£曲线(1)弹性阶段在拉伸的初始阶段，Oa为一直线，它表示应力与应变成正比关系，即。8£。直线最高点a所对应的应力值。p称为材料的比例极限。低碳钢的比例极限。P七200MPaoab段图线微弯，说明。与£不再是正比关系，而所产生的变形仍为弹性变形。b点所对应的应力值。e称为材料的弹性极限。由于OP与。e非常接近，因此工程上常不予区别，并多用。P代替。e°(2)屈服阶段当由b点逐渐发展到C点，然后再由C至C点，表明应力几乎不增加而变形急剧增加，这种现象称为屈服或流动，CC称为屈服阶段。对应C点的应力值。S称为材料的屈服点。材料屈服时，所产生的变形是塑性变形。(3)强化阶段经过屈服后，图线由C上升到d点，这说明材料又恢复了对变形的抵抗能力。若继续变形，必须增加应力，这种现象称为强化。Cd段称为强化阶段。最高点d所对应的应力。b称为材料的强度极限。(4)局部变形阶段当图线经过d点后，试件的变形集中在某一局部范围内，横截面尺寸急剧缩小，产生缩颈现象。由于缩颈处横截面显著减小，使得试件继续变形的拉力反而减小，直至e点试件被拉断。de段称为局部变形阶段。2、强度第二课时强度是金属材料在静载荷作用下，抵抗永久变形和断裂的能力。主要布.以（屈服强度）和。M抗拉强度或强度极限）两个指标。抵抗能力越大则强度越高；强度越高的材料越能承受较大的外力而不变形和破坏。其中最常用的强度是抗拉强度或强度极眼强度极限可以通过拉伸试验测定。3、塑性塑性是金属材料在静载荷作用下产生永久变形而不破坏的能力。塑性指标用伸长率B和断面收缩力来表示。8、巾值越大，表示材料的塑性越好，材料具有塑性才能进行压力加工，如汽车外壳、不锈钢用品等。塑性好的材料制成的零件在使用时也较安全。3、硬度硬度是衡量金属材料软硬的一个指标。一般认为，硬度是指金属材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力。硬度是衡量金属材料软硬的一个指标，它是材料塑性、强度等性能的综合体现。（是金属材料表面抵抗变形或破坏的能力）在生产上最常用的硬度有布氏硬度（HB）.洛氏硬度（HRAJIRIkHRO和维氏硬度（HV）,其单位为J/cm2布氏硬度用于测定铸铁、有色金属、低合金结构钢以及结构钢调质件的硬度；洛氏硬度应用最广，常用于测定工作的表面硬度。5、韧性：金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力，称为韧性。材料的冲击韧性和一般在摆锤冲击试验机上进行测试。常用ak表示。其单位为Jcm'°a1.i值越大，冲击韧度越高。a扉低的材料称为脆性材料，a，值高的材料称为韧性材料。6、疲劳强度：金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。一般试验时规定，钢在经受10?次、有色金属经受1。8次交变我荷作用时不产生断裂的最大应力称为疲劳强度。由于疲劳断裂是突然发生的，具有很大的危险性。做一做：请上网或查阅相关资料，摘录40钢的力学性能。
