中职化工机械基础教案：金属材料的力学性能

江苏省XY中等专业学校2022-2023-1教案编号：备课组别化工组课程名称化工机械基础所在年级一年级主备教师-授课教师-授课系部-授课班级-授课日期课题1.1.2金属材料的力学性能教学目标1.了解金属材料力学性能的概念、分类2.理解强度、硬度、塑性和韧性的概念重点强度、硬度、塑性和韧性的概念难点强度、硬度、塑性和韧性的概念教法讲授法，读书指导法，教学设备多媒体一体机，PPT课件教学环节教学活动内容及组织过程个案补充教学内容一、组织教学二、复习巩固化工机械用用材的分类。三、课堂讲授【课题】金属材料的力学性能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，如强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等。学生讨论并回答狭义的说，力学性能是指金属材料受外力作用时表现出来的性能。教学内容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)。应变是指由外力所引起的物体原始尺寸或形状的相对变化(%)。（一）强度金属材料在力的作用下，抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。（1）屈服强度（2）抗拉强度。抗拉强度是指试样拉断前承受的最大标称拉应力。用符号σb表示，单位为N/mm2或MPa。（3）疲劳强度金属在循环应力作用下能经受无限多次循环，而不断裂的最大应力值称为金属的疲劳强度。即循环次数值N无穷大时所对应的最大应力值，称为疲劳强度。（二）塑性塑性是指金属材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力。金属材料的强度和塑性指标可以通过拉伸试验测得。（三）韧性韧性是金属材料在断裂前吸收变形能量的能力。金属材料的韧性大小通常采用吸收能量K（单位是焦尔）指标来衡量。强度是指金属在外力作用下抵抗产生塑性变形和断裂的能力。由于承受载荷（又称负荷）形式的不同，金属的强度可分为拉伸强度、压缩强度、弯曲强度等，各强度之间有一定的联系，一般常以拉伸强度为最基本的强度值。塑性是指材料在外力作用下产生塑性变形的能力。其衡量指标有两个，一个是延伸率，实际中常以延伸率占的大小来区别材料塑性的好坏，延伸率＞2~5％的称为塑性材料，如铜、钢等；延伸率＜2~5％的称为脆性材料，如铸铁、混凝土等。教学内容教学内容（二）硬度硬度是衡量金属材料软硬程度的一种性能指标，也是指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。硬度测定方法有压入法、划痕法、回弹高度法等。在压入法中根据载荷、压头和表示方法的不同，常用的硬度测试方法有布氏硬度(HBW)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC等)和维氏硬度(HV)。1．布氏硬度布氏硬度的试验原理是用一定直径的硬质合金球，以相应的试验力压入试样表面，经规定的保持时间后，卸除试验力，测量试样表面的压痕直径d，然后根据压痕直径d计算其硬度值的方法。布氏硬度值是用球面压痕单位表面积上所承受的平均压力表示的，用符号HBW表示，上限为650HBW。2．洛氏硬度洛氏硬度试验原理是以锥角为120°的金刚石圆锥体或直径为1.5875mm的球（淬火钢球或硬质合金球），压入试样表面，试验时先加初试验力，然后加主试验力，压入试样表面之后，去除主试验力，在保留初试验力时，根据试样残余压痕深度增量来衡量试样的硬度大小。测定的硬度数值写在符号“HR”的前面，符号“HR”后面写使用的标尺，如50HRC表示用“C”标尺测定的洛氏硬度值为50。洛氏硬度计3．维氏硬度维氏硬度的测定原理与布氏硬度基本相似，是以面夹角为136°的正四棱锥体金刚石为压头，试验时，在规定的试验力F（49.03N~980.7N）作用下，压入试样表面，经规定保持时间后，卸除试验力，则试样表面上压出一个正四棱锥形的压痕，测量压痕两对角线d的平均长度，可计算出其硬度值。维氏硬度用符号“HV”表示。维氏硬度数值写在符号“HV”的前面，试验条件写在符号“HV”的后面。例如，640HV30表示用30kgf(294.2N)的试验力，保持10～15s测定的维氏硬度值是640；640HV30/20表示用30kgf(294.2N)的试验力，保持20s测定的维氏硬度值是640。五、课堂小结本节课学习化工机械的力学性能，材料的强度，硬度，塑性的韧性。六、作业布置1.化工机械的力学性