重庆万州技师学院（重庆市万州高级技工学校）
《金属材料与热处理》教学项目
重庆万州技师学院（重庆市万州高级技工学校）
项目一 金属材料的力学性能 一、教学目标 1、理解强度、塑性及衡量指标； 2、理解硬度及其测定方法； 3、了解韧性和疲劳强度。 二、教学任务 在机械设备及工具的设计、制造中选用金属材料时，大多以力学性能为主要依据，因此熟悉和掌握金属材料的力学性能是非常重要的。 机械零件或工具在使用过程中，往往要受到各种载荷的作用。金属材料在载荷作用时表现来的性能称为力学性能。金属材料力学性能包括强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度等。 1、强度：金属材料抵抗变形和破坏的能力。 金属材料的强度以金属试样拉伸试验来测定。 强度指标： （1）屈服点（σS）：材料产生屈服现象时的应力。单位：MPa(兆帕) （2）抗拉强度（σb ）：材料拉断前所承受的最大的应力。单位：MPa(兆帕) σS、σb值越大，材料的强度越大。 练习与思考 （1）依据碳素钢这一章的相关表格，查出Ｑ235 45的σS、σb。 （2）45钢制造的机械零件，当工作应力σ工作＞355 MPa，甚至σ工作＞600 MPa将发生什么时候危害？ 2、塑性：金属材料产生永久变形而不破坏的能力。 塑性指标： （1）伸长率（δ） （2）断面收缩率（ψ） δ、ψ值越大，材料的塑性越好。 塑性好的材料可以通过压力加工，制成形状复杂的零件，且使用安全。 练习与思考 （1）依据碳素钢这一章的相关表格完成下表 金属材料 10钢 （低碳钢） δ ψ 45钢 （中碳钢） 60钢 （高碳钢） ≈0 ≈0 铸铁 （2）在低碳钢、中碳钢、高碳钢、铸铁、纯铜和纯铝中这些金属材料中，哪些材料的塑性好？塑性最差是哪一类材料？ 练习与思考 塑性好的材料在生产中有哪些实际意义？ 拓展视野 数控车、数控铣、普车切削加工塑性好的材料（如碳钢）其铁屑为带状，而切削加工塑性差的材料（如铸铁）其铁屑为片状断屑。 3、硬度：指金属材料抵抗其它更硬物体压入表面的能力。 重庆万州技师学院（重庆市万州高级技工学校）
常用的硬度测定方法有三种： 硬度测定法 布氏硬度 洛氏硬度 维氏硬度 代号 HBS HRA HRB HRC HV 硬度值范围 ＜450 20~80 20~100 20~70 10~1000 适用范围 适用于测定硬度不高的原材料、半成品的硬度 。 适用于测定硬度极高的材料和成品。如硬质合金。 适用于测定硬度较低的材料和成品。如黄铜轴套。 适用于测定硬度较高的材料和成品。如淬火钢。 主要测定表面淬硬层和化学热处理表面层的硬度 。 硬度值越大，材料的硬度越大。 4、韧性：金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。 韧性指标： 冲击功（Ak）单位：J（焦耳） Ak值越大，材料的韧性越大。 韧性材料：Ak＞10 J 如碳素钢。 脆性材料：Ak＜10 J 如铸铁。 5、疲劳强度（σ-1）：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。 国家标准规定： 钢铁材料在交变载荷作用下工作107次时的最大应力作为疲劳强度； 有色金属材料在交变载荷作用下工作108次时的最大应力作为疲劳强度。