金热导学案 第十二课时 力学性能之冲击韧性,疲劳强度
调质型合金结构钢40CrMnMo冲击韧性和疲劳强度
一、40CrMnM。
钢是一种调质型(淬火+回火)合金结构钢，用于制造截面较大的重负荷齿轮、齿轮轴及轴类零件等；力学性能和淬透性接近40CrNiMoA钢，具有较高的疲劳强度和低的缺口敏感性，低温冲击韧度也比较高，良好的淬透性，油淬时可淬透直径约为80MM；经调质处理后具有很高的力学性能，同火稳定性高，无明显回火脆性，但存在白点敏感性;二、40CrMnMo化学成分
碳C:0.37-0.45
硅Si:0.17-0.37
铳Mn:0.90-1.20
铜Cuι≤0.30
硫S<0.035
磷P忘0.035
铭Cr:0.90-1.20
钥Mo:0.20-0.30
银Niι≤0.30
三、40CrMnMo力学性能
抗拉强度。
b(MPa):2980
屈服强度。
S(MPa):2785
伸长率65(%):210
断面收缩率2(%):>45
冲击功Akv(J):>63
硬度：W217HB
试样尺寸:试样毛坯尺寸为25mm
热处理规范及金相组织：
热处理规范:淬火850℃,油冷;PI火600C,水冷、油冷。
金相组织：回火索氏体。
五、40CrMnMO交货状态
40CrMnMo正火、退火或高温同火状态交货。
六、40CrMnMO用途
40CrMnM。
钢适用于制造承受冲击载荷下的高强度零件和截面较大的零件及其他受力构件，如10吨载重车的后桥半轴、轴、偏心轴、齿轮轴、齿轮、连杆、卧式锻造机的传动偏心轴、锻压机的曲轴以及汽轮有头部件，也可代替40CrNiMoA钢使用。
疲劳强度疲劳强度
四、硬度 硬度—金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕的 能力。 硬度直接影响到材料的耐磨性和切削加工性。 常用的硬度有： 1.布氏硬度HB 见图2-3 布氏硬度法 用钢球为压头： HBS,常用范围HBS﹤450 布氏硬度压痕大，硬度值 较稳定，测试数据重复性好， 但较费时，不宜成品检验。 图2-3 布氏硬度测试原理和方法 用硬质合金为压头： HBW表示，较少用。
产生疲劳断裂的原因：是由于材料内部的杂质、 加工过程中形成的刀痕、尺寸突变引起的应力集中等 导致微裂纹的产生。这种微裂纹随着应力循环总次数 的增加而逐渐扩展，致使零件不能承受所加载荷而突 然断裂。
§2-3金属材料的物理、化学及工艺性能
物理性能 金属材料的物理性能主要有密度、熔点、热膨胀 性、导热性、导电性和磁性等。 化学性能 金属材料的化学性能主要是指在常温或高温时， 抵抗各种介质侵蚀的能力，如耐酸性、耐碱性、抗氧 化性等。 工艺性能 工艺性能是金属材料物理、化学性能和力学性能 在加工过程中的综合反映。按工艺方法的不同，可分 为铸造性、可锻性、焊接性和切削加工性等。
一、塑性
塑性：是指金属材料产生塑性变形而不被破坏的能力。其表征参数为伸长 率和断面收缩率。
伸长率
l0 l1
:试样原始标距长度，mm
:试样拉断后的标距长度，mm 断面收缩率
l1 l0 100% l0
A0 A1 100% A0
A0 A1
mm :试样的原始截面积，
2
:试样拉断后，断口处截面积， mm2
二、强度 强度：是金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和 断裂的能力。 用屈服强度和抗拉强度表示
屈服强度
Fs s ( MPa) A0
力学性能说课稿
力学性能说课稿标题：力学性能说课稿引言概述：力学性能是指材料在外力作用下产生的各种变形和破坏的性质，是评价材料工程性能的重要指标之一。
在材料科学与工程学科中，力学性能的研究和评价对于材料的选择、设计和应用具有重要意义。
本文将从力学性能的定义、分类、测试方法、影响因素和应用等方面进行详细介绍。
一、力学性能的定义1.1 弹性性能：材料在受力后能恢复原状的能力。
1.2 塑性性能：材料在受力后发生永久变形的能力。
1.3 破坏性能：材料在受到过大外力作用时发生破坏的能力。
二、力学性能的分类2.1 静态力学性能：包括拉伸性能、压缩性能、弯曲性能等。
2.2 动态力学性能：包括冲击性能、疲劳性能、动态强度等。
2.3 热力学性能：包括热膨胀性能、热导率等。
三、力学性能的测试方法3.1 拉伸试验：用于评价材料的强度和韧性。
3.2 压缩试验：用于评价材料在受压状态下的性能。
3.3 冲击试验：用于评价材料在受到冲击载荷时的破坏行为。
四、力学性能的影响因素4.1 材料的组织结构：晶粒大小、晶粒取向等。
4.2 加工工艺：热处理、冷加工等对力学性能的影响。
4.3 环境条件：温度、湿度等环境因素对力学性能的影响。
五、力学性能的应用5.1 材料选择：根据应用场景选择合适的材料。
5.2 设计优化：通过优化结构设计提高材料的力学性能。
5.3 质量控制：通过对力学性能的测试和监控，确保产品质量符合要求。
总结：力学性能作为材料工程中的重要指标，对于材料的选择、设计和应用具有重要意义。
通过对力学性能的定义、分类、测试方法、影响因素和应用等方面的深入了解，可以更好地评价和利用材料的性能，推动材料科学与工程领域的发展。
《机械加工常识》试题与答案
《机械加工常识》题号一二三四五总分题分20 30 15 25 10得分一、填空题：（20×1分=20分）。
1．常用的金属力学性能包括：强度，塑性，硬度，冲击韧性，疲劳强度。
2．普通的热处理包括：退火，正火，淬火，回火。
3．热处理是将固态金属或合金采用适当的方式进行加热，保温，冷却以改变其组织结构，从而获得所需性能的工艺方法。
4．切削用量所指的是切削速度，进给量，背吃刀量的总称。
5．切削加工过程中，工件会形成三个表面包括：待加工表面，过渡表面，已加工表面。
6．车削是工件旋转作主运动，车刀移动作进给运动的切削加工方法。
二、选择题（15×2分=30分）。
1．以下哪些加工内容是可以用于车削加工的（C）。
A．T形槽 B．台阶面 C．外圆柱面 D．齿轮面2．以下哪个牌号是中碳钢（A）。
A．45# B．60Si2Mn C．GCr15 D．25#3.以下四种钢材中哪一个硬度最高（C）。
A．45# B．25# C．W18Cr4V D．Q235-AF4．45#钢中的45所指的是什么意思（C）。
A．含碳量为45% B．含碳量为45‰ C．含碳量为45? D．含铁量为45%5．以下哪一个不是生产中常用的退火方法（ D）。
A．球化退火 B．去应力退火 C．完全退火 D．高温退火6．将（C）后的钢再加热到1cA点以下某一温度，保温后冷却到室温的热处理工艺称为回火。
A．退火 B．调质 C．淬火 D．正火7．以下哪一种加工方法属于机械加工的（C）。
A．锉削 B．锯削 C．刨削 D．划线8．车端面时使用以下哪种车刀（A）。
A． 90°偏刀 B．切断刀 C．螺纹刀 D．内孔刀9．以下不能用于铣床加工的内容是哪个（D）。
A．平面 B．沟槽 C．台阶 D．外圆锥面10．刨削时哪一个是主运动（B）A．工作台横向移到 B．刀架的直线运动 C．刨刀的垂向移动 D．电动机旋转运动11．在切削用量中对刀具寿命影响最大的是（C）A．进给量 B．背吃刀量 C．切削速度 D．工件硬度12．以下不属于铣削工艺特点的是哪一项（C ）。
2.冲击试验
二、试验原理
一、试验原理； 落锤试样以简支梁的形式加载，试样拉伸一面 堆焊一层脆性合金焊道，并开一缺口以诱发裂纹。 试验时将冷却到一定温度并保温一定时间的试样放 置在支梁上进行打击，根据不同的温度试样开裂情 况，判断材料的无塑性转变温度（ＮＤＴ） 二、试样； 1、 P-1 2、 P-2 3、 P-3
十二、冲击试样的断口分析
一般来讲： 冲击功高的试样，断口为韧性断口，断 面呈暗灰色，无光泽。 冲击功低的试样，断口为脆性断口，断 面有光亮的晶粒状。
所谓断面晶状率即是有光亮晶粒状的脆 性断口面积与总断口面积之比，并乘以 100%。
12.1
冲击试样的断口形貌
冲击试样的断口三要素 1、剪切唇区 2、4纤维区 3、放射区
2 仪器化冲击试验的本质
常规夏比冲击仅能得到打断时的冲击吸收 功，仪器化冲击可以得到整个断裂过程的力和 位移关系，可显示冲击过程中裂纹的萌生、扩 展、断裂的变形特性。
.
仪器化冲击试验机
二 术语
力的表征
屈服力Fgr 最大力Fm 不稳定裂纹扩展起始力Fiu 不稳定裂纹扩展终止力Fa
位移的表征
α β
AK=AE+AD+AF
例题：
已知冲击试验机的摆锤重量20kg，摆长1m，试验起 始扬角120度，冲击试样后的扬起角度30，求试样 的冲击吸收功AK。 （ cos120 1 / 2 cos 30 3 / 2 ）
解：Ak=FL（ cosβ -cosα ） = 20kg×1m（ cos30 - cos120 ） =268（J）
C、D、E型曲线
共同特点：试验中最大力前出现塑性变形，在此 阶段不同程度的稳定和不稳定裂纹扩展。就稳定 裂纹扩展的比例而言，E类曲线较大，D类曲线次 之，C类较少。
金属的力学性能教案
.金属材料与热处理陈健10中职（3）班、（四）班2011-02-28至03-44§2-2 金属的力学性能（1）、掌握金属力学性的基本概念。
（2）、了解各力学性能的衡量指标。
理解力学性能的基本概念。
对拉伸曲线各阶段分析。
挂图习题册P5，填空题1-15和P6的判断题金属力学的五大指标：强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度。
讲授、提问引导、图片展示、举例分析、§2-2金属的力学性能；各种机械零件或工具在使用过程中都要受到各种形式外力的作用。
如弯矩、扭力的作用。
这就要求金属材料必须具有一定的承受机械载荷而不超过许可变形或不破坏的能力，这种能力说是金属材料力学性能。
用金属材料力学性能指标来衡量：有五大指标：强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度。
一、强度：金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力，称为强度，强度的大小用应力表示。
多以抗拉强度作为判别强度高低的指标。
拉伸试验过程的四个特殊阶段：弹性变形阶段、屈服阶段、强化阶段、缩颈阶段。
强度指标：a.弹性极限：Re=Fe/Sob.屈服强度：Rs=Fs/So试样产生屈服现象时所承受的应力。
它是机械设计的主要依据。
提示：起重机上的钢索悬吊物的拉力等。
提要：见书P17伸长曲线图及拉伸试c.抗拉强度：Rm=Fm/So材料在拉断前所承受的最大应力。
Fm是试样承受的最大载荷。
二、塑性：金属材料在断裂前发生塑性变形的能力。
有两个指标：由拉伸试验测得，其指标包括：伸长率：A=Lu-Lo/Lox100%Lu:试样拉断后的标距长度，mmLo: 试样原始标距长度，mm断面收缩率：Z=So-Su/Sox100%So:试样原始横截面面积；Su:试样拉断后缩颈处的横截面积。
三、硬度：材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度。
它是衡量材料软硬程度的指标。
常用的有布氏硬度(HBW)和洛氏硬度(HR) 验机。
提示：一般机件都是在弹性状态下工作，不允许有微小的塑性变形，更不允许工作应力大于Rm四.冲击韧性：金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为韧性。
力学性能指标
力学性能指标：拉伸强度、断裂伸长率、硬度、弹性模量、冲击强度。
影响力学性能的因素：温度、拉伸速度、环境介质、压力等。
弹性变形特点:可逆变形虎克定律弹性变形量很小，一般不超过0.5%-1% 材料的弹性模量主要取决于结合键的本性和原子间的结合力，而材料的成分和组织对它的影响不大共价键的弹性模量最高.弹性比功：又称弹性比能，表示金属材料吸收弹性变形功的能力。
一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。
滞弹性：在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象。
循环韧性的意义:循环韧性越高，机件依靠自身的消振能力越好，所以高循环韧性对于降机器的噪声，抑制高速机械的振动，防止共振导致疲劳断裂意义重大金属材料常见的塑性变形方式滑移和孪生金属应变硬化机理与高分子应变硬化机理的区别:金属机理：位错的增殖与交互作用导致的阻碍高分子机理：发生应变诱导结晶、分子链接近最大伸长韧性断裂：金属断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断消耗能量。
脆性断裂：突然发生断裂，基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因此危害性很大。
α值越大，表示应力状态越“软”，金属越易于产生塑性变形和韧性断裂。
α值越小，表示应力状态越“硬”，金属越不易于产生塑性变形而易于产生脆性断裂。
拉伸时塑性很好的材料，在压缩时只发生压缩变形而不断裂。
硬度：布氏、洛氏、维氏缺口效应：缺口根部产生应力集中，同时缺口截面上的应力分布发生改变。
断裂韧性：由于裂纹破坏了材料的均匀连续性，改变了材料内部应力状态和应力分布，所以机件的结构性能就不再相似于无裂纹的试样性能，传统的力学强度理论就不再适用。
断裂力学就是在这种背景下发展起来的一门新型断裂强度科学，是在承认机件存在宏观裂纹的前提下，建立了裂纹扩展的各种新的力学参量，并提出了含裂纹体的断裂判据和材料断裂韧度。
分析裂纹体断裂问题的方法：应力应变分析方法：考虑裂纹尖端附近的应力场强度，得到相应的断裂K判据。
金属材料热处理习题
第1章习题精选一、名词解释刚度、弹性极限、屈服强度、抗拉强度、冲击韧性、硬度、疲劳、金属键、晶体、晶格、晶胞、致密度、配位数、位错、晶界、合金、相、固溶体、金属化合物、玻璃相、单体、链节、陶瓷、玻璃相。
二、填空题1.金属材料的强度是指在载荷作用下其抵抗（）或（）的能力。
2.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、（）和（）三个阶段。
3.材料的工艺性能是指________ 性、________ 性、________ 性和________ 性。
4.表征材料抵抗冲击载荷能力的性能指标是________ ，其单位是________ 。
5.工程材料的结合键有________、________、________、________ 四种。
6.体心立方晶格和面心立方晶格晶胞内的原子数分别为________ 和________ ，其致密度分别为________ 和________ 。
7.实际金属中存在有________、________ 和________ 三类缺陷。
位错是________ 缺陷，晶界是________ 缺陷。
金属的晶粒越小，晶界总面积就越________ ，金属的强度也越________ ，冲击韧性。
8.已知银（Ag）的原子半径为0.144nm，则其晶格常数为________ nm。
（银的晶体结构为面心立方晶格）9.陶瓷中玻璃相的作用是_____ 、_____ 、_____ 、_____、_____。
三、选择题1.在设计拖拉机缸盖螺钉时应选用的强度指标是（）。
A．σb B．σs C．σ0.2 D．σp2.有一碳钢支架刚性不足，解决的办法是（）。
A.通过热处理强化B.选用合金钢C.增加横截面积D.在冷加工状态下使用3.材料的使用温度（）。
A.应在其韧脆转变温度以上B. 应在其韧脆转变温度以下C.应与其韧脆转变温度相等D. 与其韧脆转变温度无关4.在做材料的疲劳试验时，试样承受的载荷为______ 。
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【学习目标】（应包括知识目标、能力目标、情感目标）
1．了解冲击韧性、疲劳强度概念及冲击韧性、疲劳强度的意义
2．了解冲击韧性、疲劳强度测试方法
3．了解冲击韧性、疲劳强度对零件的影响
【新知导读】——自主学习，大胆尝试
要求：（8分钟）阅读教材P29——P31
（5分钟）回顾教材，完成下面问题：
1．什么是冲击韧性、疲劳强度？
2．冲击韧性是如何测定的？
3．疲劳强度是如何测定的？
【合作探究，公开展示】
要求：①看规范（书写、格式）②评对错③论点评内容，讲方法规律④面带微笑，全面展示自我⑤用普通话⑥不重复别人已经评价和质疑的
探究1：生产生活中有哪些零件要受到冲击载荷的作用?
探究2：测试冲击韧性时安放试样要注意什么?
探究3：想一想有哪些提高疲劳强度的措施？
思考与交流：(12分钟)
【目标检测】——独自练习，自我检测（10分钟）
要求：①理解熟记基本知识点②不明白的问题及时请教老师③构建本节课的知识体系1．冲击吸收能量：
2．疲劳断裂：
3．测试冲击韧性的试样有哪些？
4. 机械零件失效的主要原因是什么？
【课堂小结】——回眸所学，总结升华(5分钟)
1．冲击韧性是金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。
2．疲劳强度是金属材料抵抗交变载荷作用而不产生破坏的能力。
3．疲劳断裂是机械零件失效的主要原因之一
【课后训练】——巩固升华，整合提升(2分钟)
完成配套习题册P10-P13
【反思、评价与改进】——我思故我在（从展示、点评、质疑等角度）(3分钟) 自我评价：你完成本节导学案的情况为（）
A．B．C．D．
反思：
改进措施：。