中职化工机械基础教案：金属材料的工艺性能
中职统编《金属材料与热处理》系列课件 第2章 金属材料的性能(动画) 云天课件
P.20
§2-1 金属材料的损坏与塑性变形
P.20
零件的失效 零件损坏即失效，严重影响机器使用、设备和人身安全。 零件的失效形式： 1）变形 在外力作用下零件的尺寸和形状会发生变化，称为变形。零件的 变形分为弹性变形和塑性变形。 弹性变形：外力撤除后能够恢复的那部分变形。 塑性变形：外力撤除后不能够恢复的永久变形。
P.26
3、强度指标
纤维状晶粒
曲轴零件
电冰箱壳体
§2-2 金属材料的力学性
P.25
力学性能的概念：力学性能是指金属在外力作用下所表现出来的性能。 金属材料的力学性能指标包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度。
§2-2 金属材料的力学性能 －、 强度
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。
P.21
1、载荷 按机件受载后变形特征不同，载荷可分为：拉伸与压缩载荷、弯曲载荷、剪
切与挤压载荷、扭转载荷等。
拉伸 扭转
剪切 弯曲
§2-1 金属材料的损坏与塑性变形 一、与变形相关的概念
P.22
2、内力 内力：在外力作用下杆件要发生变形，而材料内部阻止变形的抗力，就是内 力。 内力是由外力引起的，内力随外力增大而增大，消失而消失。内力的计算是 分析构件强度、刚度、稳定性等问题的基础。
➢ 掌握金属材料常用力学性能指标的含义、符号及工程意义。 ➢ 了解金属材料的拉伸试验、硬度试验和冲击试验的工作原理。 ➢ 了解金属材料的物理性能、化学性能及其相关影响因素。
第二章：金属材料的性能
P.20
金属材料的损坏 与塑性变形
与变形相关的概念 金属的变形 金属的冷塑性变形与加工硬化
金
属 材
金属材料的力学性能
1-2金属材料的性能
1.2 金属材料的性能[课题]金属材料的性能[教学目标]一、知识目标了解金属材料的性能。
二、能力目标通过了解金属材料的性能，了解常用金属材料的使用范围、加工方法。
三、素质目标提高学生对金属材料基本知识的了解，了解机器零件选材的主要依据，能合理选择零件材料。
[教学重点]1.金属材料的使用性能。
2.金属材料的工艺性能。
[教学难点]1.金属材料的力学性能。
2.金属材料的工艺性能。
[教学方法]讲授法、互动法。
[学生分析]金属材料的使用性能决定了它的使用范围，学生对机械了解得很少，讲课时要注意联系学生常见的机器，分析零件性能，对材料的要求，引起学生的兴趣和爱好。
[教学安排]2学时[教学过程]一、导入新课材料是机器的物质基础。
零件有强度和使用寿命的要求，不同的零件需要选用不同的材料。
金属材料的性能是选择材料的主要依据。
二、讲授新课（一）概述1.金属材料的性能一般分为工艺性能和使用性能。
2.工艺性能指金属材料从冶炼到成品的生产过程中，在各种加工条件下表现出来的性能。
3.使用性能指金属零件在使用条件下金属材料表现出来的性能。
使用性能包括物理性能、化学性能和力学性能。
（二）金属材料的物理性能是金属所固有的属性，包括密度、熔点、导热性、热膨胀性、导电性和磁性等。
1.密度金属的密度是单位体积金属的质量，单位为kg/m3。
根据密度的大小，金属材料可分为轻金属和重金属。
（1）轻金属：密度小于4.5g/cm3的金属，如铝、钛等。
（2）重金属：密度大于4.5g/cm3的金属，如铁、铜等。
密度是金属材料的一个重要物理性能，与材料的使用和检测等都有关系。
例如在航空工业和汽车工业中，为了增加有效载重量，密度是需要考虑的重要因素。
2.熔点金属从固态向液态转变时的温度称为熔点，单位为℃。
各种金属都有其固定熔点，如钢的熔点为1538℃，铅的熔点为323℃。
熔点对于冶炼、铸造、焊接和配制合金等都很重要。
易熔金属及合金可用来制造熔断器和防火安全阀等零件；难熔金属及合金则用来制造要求耐高温的零件，广泛用于飞船外壳、火箭、导弹、燃气轮机和喷气飞机等耐高温零件。
《金属的工艺性能》课件
抗力性是金属在受到外力作用时，抵抗变形和断裂的能力。它与金属的强度、塑性和韧性等机械性能有关。
VS
金属在锻压过程中卸载后恢复原始形状的能力。
详细描述
回弹性能是金属在锻压过程中，卸载后恢复原始形状的能力。它与金属的弹性模量、温度和应变历史等因素有关。回弹性能对于保证金属零件的尺寸精度和完整性具有重要意义。
切削加工性与工件质量的关系
03
切削加工性的好坏直接影响到工件的质量。在切削加工过程中，需要控制切削力、切削热和切削振动等因素，以确保工件的尺寸精度、表面粗糙度和加工稳定性。
切削力的来源与作用
切削力是切削加工过程中的主要作用力，来源于工件材料对刀具的阻力。切削力的大小直接影响切削效率和加工质量，因此需要合理选择切削参数和刀具材料。
切削热产生与影响
切削热是由于切削过程中工件材料与刀具之间的摩擦产生的热量。切削热会导致刀具磨损、工件热变形和表面质量下降等问题。因此，需要选择合适的冷却方法来控制切削温度。
切削力与切削热的关系
切削力与切削热之间存在相互影响的关系。在切削过程中，切削力的大小和分布会影响切削热的产生和分布，而切削热也会影响刀具的磨损和工件的表面质量。因此，需要综合考虑切削力和切削热的影响，选择合适的加工参数和方法。
切削液的应用注意事项
在使用切削液时，需要注意液体的清洁度、浓度和流量等参数，以及正确的使用方法和维护措施。同时，还需要注意环保和安全问题，避免对人体和环境造成危害。
在切削加工过程中，由于工件材料的不均匀性和刀具磨损等原因，可能导致振动和噪声的产生。这些振动和噪声不仅会影响加工精度和表面质量，还会影响操作人员的健康。
切削液的作用与种类
切削液是一种用于减小切削摩擦、降低切削温度和防止刀具磨损的液体。常见的切削液有油基切削液和水基切削液两大类，每种类型都有其特点和适用范围。
中职金工实训第一章金属材料的力学性能剖析
教案二【教学组织】1．提问5分钟2．讲解75分钟3．小结5分钟4．布置作业5分钟【教学内容】第一章金属材料的力学性能金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。
●使用性能是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。
使用性能包括力学性能（或机械性能）、物理性能和化学性能等。
●工艺性能是指金属材料在制造机械零件或工具的过程中，适应各种冷、热加工的性能，也就是金属材料采用某种成形加工方法制成成品的难易程度。
工艺性能包括铸造性能、锻压性能、焊接性能、热处理性能及切削加工性能等。
第一节金属材料的强度与塑性一、力学性能的概念●金属材料的力学性能是指金属材料在力作用下所显示的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力—应变关系的性能，又称机械性能，主要包括强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等。
●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。
●单位面积上的内力称为应力σ(N/mm2或Mpa）。
●应变є是指由外力所引起的物体原始尺寸或形状的相对变化(%)。
二、拉伸试验过程分析●拉伸试验是指用静（缓慢）拉伸力对试样进行轴向拉伸，通过测量拉伸力和伸长量，测定试样强度、塑性等力学性能的试验。
圆柱形拉伸试样分为短圆柱形试样和长圆柱形试样两种。
长圆柱形拉伸试样L0=10d0；短圆柱形拉伸试样L0=5d0。
●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。
a）拉伸前 b）拉断后图1-1 圆柱形拉伸试样图1-2 退火低碳钢的力—伸长曲线完整的拉伸试验和力一伸长曲线包括弹性变形阶段、屈服阶段、变形强化阶段、颈缩与断裂四个阶段。
三、强度●强度是金属材料抵抗永久变形和断裂的能力。
金属材料的强度指标主要有屈服强度（或规定残余伸长强度）、抗拉强度等。
1.屈服强度和规定残余伸长应力●屈服强度是指拉伸试样在拉伸试验过程中拉力（或载荷）不增加(保持恒定)仍然能继续伸长(变形)时的应力。
机械基础电子教案
机械基础电子教案<2>第1章 机械概述[课程名称]金属材料的性能，机械零件的强度 [教材版本]李世维主编。
中等职业教育国家规划教材——机械基础（机械类）。
第2版。
北京：高等教育出版社，2006 [教学目标与要求] 一、 知识目标1、了解金属材料的物理性能、化学性能、力学性能和工艺性能所包括的内容。
2、 了解机械零件失效和强度的内涵，内力和应力的定义。
3、掌握应力的常用单位380b MPa τ=的换算方法。
二、 能力目标1、掌握力学性能对金属材料所起的作用和工艺性能对加工的影响。
2、掌握应力对材料的强度的关系。
三、 素质目标 1、了解金属材料的物理、化学、力学和工艺性能对零件使用的影响。
2、了解失效、应力与零件强度的关系。
四、 教学要求1、了解金属材料各种性能的定义及应力和强度的含义。
2、掌握力学性能对机械零件强度的影响。
[教学重点]1、金属材料的力学性能和应力与强度的关系。
2、了解失效的含义。
掌握强度的各种表示方法及应力的常用单位。
[难点分析]强度的分类和应力的分类[教学方法]讲练法、演示法、归纳法[学生分析]1、金属材料的物理、化学性能对学生来说比较熟悉，初中已多少学过，而力学性能、工艺性能和强度是新知识，可能比较陌生。
2、强度的种类较多，应多举例以示区别。
失效的含义较难，可能一时难以理解，应多做解释。
[教学资源]1、机械基础网络课程。
北京：高等教育出版社，20062、吴联兴主编。
机械基础练习册。
北京：高等教育出版社，2006[教学安排]教学步骤：讲授与演示交叉进行，穿插提问与设问，最后归纳小结。
2学时（90分钟）[教学过程]一、导入新课（10分钟）常用的机器零件都是由金属材料制成的，特别是一些重要的关键零件，不仅要求寿命长耐用，而且机械尺寸精巧又要易于加工，价格还要低廉，这就要求我们必须研究金属材料的物理、化学、力学和工艺性能，以满足各种不同的机械零件的性能要求。
如坦克的履带和挖掘机的铲齿都要求材料不仅要硬，还要耐磨损；机床的齿轮不仅要求表面硬度很高，而且芯部要具有足够的韧性；飞机的零件不仅要求材料要轻，同时还必须具有足够的强度，以抵抗气流的冲击。
2-3金属材料的工艺性能分析
锻造性能
锻造性能
锻造性能
三. 焊接性能
金属能焊接成具有一定使用性能的焊接接 头的特性称为焊接性能。在机械工业中， 焊接的主要对象是钢材，碳质量分数及合 金元素含量是决定金属焊接性的主要因素， 碳质量分数和合金元素含量越高，焊接性 能越差。例如，低碳钢具有良好的焊接性， 而高碳钢、铸铁的焊接性不好。
THANKS!
三. 焊接性能
三. 焊接性能
四. 切削加工性能
金属切削的难易程度称为切削加工性能。一般用 切削速度、加工表面粗糙度和刀具使用寿命来衡 量。影响切削加工性能的因素有工件的化学成分、 组织、硬度、热导率和形变硬化程度等。一般认 为材料具有适当硬度（170~230HBS）和足够的脆 性时较易切削。所以灰铸铁比钢的切削加工性能 好，碳钢比高合金钢切削加工性好。改变钢的化 学成分和进行适当的热处理可改善钢的切削加工 性。
（3）偏析 金属凝固后,铸锭或铸件化学成分和组织的不均 匀现象称为偏析.偏析严重的的铸件各部分的力学性能会有 很大的差异,从而降低铸件质量.一般来说,铸铁比钢的铸造 性能好.
铸造过程
铸造过程
铸造过程
铸造过程
二. 锻造性能
金属锻造成形的能力为锻造性能.它主要取 决于金属的塑性和变形抗力.塑性越好、变 形抗力越小，金属的锻造性能越好。例如， 纯铜在室温下就有良好的锻造性能，碳钢 在加热状态下锻造性能较好，铸铁则不能 锻造。
2-3 金属的工艺性能
主讲：周长勇
金属材料的性能
金属材料的使用性能: 是指材料制成零件或 构件后为保证正常工 作及一定使用寿命材 料应具备的性能，包 括力学性能、物理性 能和化学性能
金属材料的工艺性能: 是指材料在加工成零 件或构件过程中材料 应具备的适应加工的 性能，包括铸造性能、 锻造性能、切削加工 性能、焊接性能及热 处理工艺性能
金属材料与热处理教案——金属的性能第11-13课时(中职教育).doc
项目教学电子教案（总第11-13课时〉一、项目名称：金属的性能1 •子项目名称：金属材料的力学性能之硬度、韧性、疲劳强度。
2•课时安排：2 ,本节为第1-3课时。
二、教学目标：1 •知识目标：1、了解硬度的测试方法；2、掌握硬度的表示方式及应用范围；3、了解韧性的测试方式及表示符号；4、掌握疲劳强度的概念、表示符号。
2.自呂力目标：培养学生理解问题的能力理论联系实际的能力。
3.t青感目标：积极进取的精神。
三、教学重、难点：硬度的表示方式，疲劳破坏在生产屮的危害。
四、教学准备：1 •教0帀准备：制作课件，准备教案、捉出项目任务，给出完成项目的相关知识。
2•学生准备：预习课本内容。
五、教学方法（策略人讲解法、提问法、练习法。
六、预计问题及对策：问题：小能量多次冲击抗力的影响因素，疲劳的危害。
对策：了解小能量多次冲击试验，掌握疲劳破坏的特征。
七、教学辅助手段：八、教学过程：教师阐述项目任务：项口任务：1、掌握硬度、韧性、疲劳强度的感念及表示符号；2、能根据零件不同的工作环境，选择主要力学性能指标作为选材依据。
0知识链接/示范讲解：三、硬度硬度;材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。
1.布氏硬度布氏硬度值:用球面压痕单位面积上所承受的平均压力来表示，单位为MPa,但一般均不标出，用符号HBW表示：p2/7HBW = — = 0A02x ----------- /S TiD(D-ylD2-d2)1)、表示方法：170HBW10/1000/30：直径10mm的压头，在9807N (1000kg)的试验力作用下，保持30 s时测得的布氏硬度值为170o600HBW1/30/20：直径为1mm压头，在294. 2N (30kg)的实验力作用下，保持20 s时测得的布氏硬度值为600。
2)、应用范围:主要用于测定铸铁、冇色金属及退火、正火、调质处理后的各种软钢等硬度较低的材料。
3)、优缺点优点：能准确反映出金属材料的平均性能。
1-2.2 金属材料的力学性能和工艺性能
教学目标： 1，知识目标：（1），使学生理解金属材料的力 学性能 （2），使学生了解金属材料的工艺性能 2，能力目标：理解金属材料的力学性能对金属材 料选择的影响和工艺性能对金属材料加工、使用 的影响 3，情感目标：通过学习了解各种材料的性能是千 差万别的 教学重点：强度、塑性，硬度 教学难点：材料的性能对材料使用的影响
屈服强度
强度
抗拉强度
测试指标
断后伸长率：A＝（Lu-L0）/L0×100%
塑性
断面收缩率：Z＝(S0－Su)/S0×100%
3，硬度
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ金属材料抵抗局部变形，特别是塑性
变形、压痕或划痕的能力
硬度是衡量金属材料软硬的指标
压入法
硬度测试方法
划痕法
回弹高度法
最 常 用 的 硬 度
布氏硬度（HB） 洛氏硬度（HRC、HRB、HRA） 维氏硬度（HV）
焊接质 量评价
金属材料在一定的焊条件下，是否易于 获得优良焊接接头的能力 焊缝裂纹 焊缝气孔 较好：低碳钢 较差：中高碳钢
常用钢铁材 料的焊性
差：铸铁
4，可加工性
可加工性 评价依据
金属材料切削加工的难易程度
刀具磨损
加工表面质量
影响可加工 性的因素
硬度（过高、过低都不好）
切屑（是否易折断）
布氏硬度
试验原理 压头：硬质合金球（W） 依据压痕直径计算硬度值 150HBW10/1000/30
硬度值 压头直径 压头材质 试验力 保持时间
布氏硬度标注方法
特点 应用范围
缺点 优点
表面损伤大 测试数据准确，稳定
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
江苏省XY中等专业学校2022-2023-1教案
教学内容3．金属材料的工艺性能
(1)、铸造性能
金属在铸造成形过程中获得外形准确、内部健全铸件的能力称为铸造性能。
铸造性能包括流动性、充型能力、吸气性、收缩性和偏析等。
（2）、锻造性能
金属材料利用锻压加工方法成形的难易程度称为锻造性能。
锻造性能的好坏主要与金属的塑性和变形抗力有关。
塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。
教学内容（3）、焊接性能
是指材料在限定的施工条件下焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力。
焊接性能好的金属材料可以获得没有裂缝、气孔等缺陷的焊缝，并且焊接接头具有良好的力学性能。
低碳钢具有良好的焊接性能，而高碳钢、不锈钢、铸铁的焊接性能则较差。
（4）、切削加工性能
切削加工性能是指金属在切削加工时的难易程度。
切削加工性能好的金属对刀具的磨损小，可以选用较大的切削用量，加工表面也比较光洁。
（a）车外圆面（b）铣平面（c）钻孔。