金属材料的高温强度

强度理论在加工硬化中的应用

强度理论在锻压方向的主要应用是加工硬化

加工硬化的机理：

（1） 三种单晶体金属的应力应变情况

1， 面心立方金属形变强化能力远大于其他金属。2，随着应变增大，面心立方金属经历弱的变形强化阶段后，发生强的形变强化，随后形变强化能力减弱。3，体心立方的金属和密排六方金属初始弱形变强化阶段长度大于面心立方金属。

金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象。又称冷作硬化。产生原因是，金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部产生了残余应力等。加工硬化的程度通常用加工后与加工前表面层显微硬度的比值和硬化层深度来表

加工硬化

示。

加工硬化给金属件的进一步加工带来困难。如在冷轧钢板的过程中会愈轧愈硬以致轧不动，因而需在加工过程中安排中间退火，通过加热消除其加工硬化。又如在切削加工中使工件表层脆而硬，从而加速刀具磨损、增大切削力等。但有利的一面是，它可提高金属的强度、硬度和耐磨性，特别是对于那些不能以热处理方法提高强度的纯金属和某些合金尤为重要。如冷拉高强度钢丝和冷卷弹簧等，就是利用冷加工变形来提高其强度和弹性极限。又如坦克和拖拉机的履带、破碎机的颚板以及铁路的道岔等也是利用加工硬化来提高其硬度和耐磨性的。

以低碳钢拉伸的应力－应变(σ-ε)图为例（见图）。当载荷超过屈服阶段cе后,进入强化阶段еg,到某点k卸载时,应力不沿加载路线ocdеk返回，而是沿着基本平行于oɑ的直线ko1下降,产生塑性变形oo1。再加载时,应力沿o1k上升,过k点后继续产生塑性变形,此时屈服极限已由σS提高到。如此反复作用,每循环一次都产生一次新的塑性变形，并提高强度指标。但随着循环次数的增加，加工硬化逐渐趋于稳定。这种加工硬化现象可解释为：在塑性变形时晶粒产生滑移，滑移面和其附近的晶格扭曲，使晶粒伸长和破碎，金属内部产生残余应力等，因而继续塑性变形就变得困难，引起加工硬化。这种现象受到构成金属基体的元素性质、点阵类型、变形温度、变形速度和变形程度等因素影响。加工硬化可由真正应力-应变曲线来描述。

《金属材料的强度》说课稿

尊敬的各位领导、各位老师大家好，我今天说课的课题是《金属材料的强度》，下面我将从教材、学情、教法、学法、教学过程设计等方面来对本课进行说明，望大家批评指正。

一、教材分析

1.教材的地位和作用：

《工程材料与热加工》由华中科技大学出版社出版，是高等职业技术学校的材料、机械及相近专业所必修的专业技术基础课，在机械制造行业中有举足轻重的地位。本书由金属学及热处理、工程材料、热加工基础三大模块组成，主要研究材料的成分、组织结构和性能之间的关系、改变材料性能的途径以及基本的热加工工艺。本书共分十三章，其中第一章金属材料的性能、 第四章铁碳合金状态图和第五章钢的热处理为本教材的核心内容,同时也是全书的重点和难点所在。

材料的力学性能不仅是设计和选材的依据，同时也是验收、鉴定材料的重要依据之一。材料力学性能的指标是工程技术人员必须掌握的基本知识，而今天我所讲的强度指标更是力学性能中最重要的指标之一，所以这一节课是本书的重点。

2.本课的内容结构

本课内容主要分成三个层次,一是学生在学习本课内容后要了解材料的拉伸试验的测定方法；二是要明白力-伸长曲线的四个阶段以及屈服点和抗拉强度的概念；三是通过本节课的学习使学生知道，在以后的实际生产和工作中强度指标是选材和验收的重要指标。以上三个层次的内容环环相扣，紧密联系，只有通过循序渐进的方式学习后才能达到预期的效果。

3.教学目标：

根据本教材的结构和内容分析，结合高职学生的认知结构及其心理特征，我制定了以下教学目标：

 思想目标:认识到材料的强度指标在实际生产中的地位及重要性。

 知识目标:

1、熟悉拉伸试验的测定方法；

2、掌握力-伸长曲线的四个阶段；

3、掌握屈服点和抗拉强度的概念及其在设计和验收中的重要性。

 能力目标: 通过演示、思考、归纳、运用知识的过程，培养学生的观察能力、思维能力和运用知识分析问题、解决问题的能力。

金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。按外力作用的性质不同，主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等，工程常用的是屈服强度和抗拉强度，这两个强度指标可通过拉伸试验测出 强度是指零件承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力。也就是说，强度是衡量零件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要指标。强度是机械零部件首先应满足的基本要求。机械零件的强度一般可以分为静强度、疲劳强度（弯曲疲劳和接触疲劳等）、断裂强度、冲击强度、高温和低温强度、在腐蚀条件下的强度和蠕变、胶合强度等项目。强度的试验研究是综合性的研究，主要是通过其应力状态来研究零部件的受力状况以及预测破坏失效的条件和时机。

强度是指材料承受外力而不被破坏(不可恢复的变形也属被破坏)的能力.根据受力种类的不同分为以下几种:

(1)抗压强度--材料承受压力的能力.

(2)抗拉强度--材料承受拉力的能力.

(3)抗弯强度--材料对致弯外力的承受能力.

(4)抗剪强度--材料承受剪切力的能力.

材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。早在1822年，Friedrich mohs提出用10种矿物来衡量世界上最硬的和最软的物体，这是所谓的摩氏硬度计。按照他们的软硬程度分为十级：

1）滑石 2）石膏 3）方解石 4）萤石 5）磷灰石

6）正长石 7）石英8）黄玉 9）刚玉 10）金刚石

试验钢铁硬度的最普通方法是用锉刀在工件边缘上锉擦,由其表面所呈现的擦痕深浅以判定其硬度的高低。这种方法称为锉试法这种方法不太科学。用硬度试验机来试验比较准确,是现代试验硬度常用的方法。常用的硬度测定方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等测试方法

硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标，它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等）、划痕法（如莫氏硬度）、回跳法（如肖氏硬度）及显微硬度、高温硬度等多种方法。

一、产品用途：

FLPL高温金属材料疲劳试验机主要用于金属材料复合材料合金材料的耐久疲劳性能测定。配置FL高温炉系统可以试验高温疲劳的测试,配置FLWK高低温环境试验装置可以实现高低温疲劳性能的测定。

二、疲劳机技术参数：

1.试验机型号：FLPL504、FLPL105、FL305；

2.动态试验力： ±25KN、±50KN、±250KN；

3.试验力精度：±2%；

4.试验力测量范围：1%--100%FS；

5.伺服作动器的最大位移：±50mm/75mm；

6.试验频率范围：0.1-50 Hz ；

7，框架形式：双立柱距离：≥500mm；上下夹头拉伸空间：50～600 mm按要求订制；

8.控制系统：动态闭环疲劳伺服控制系统；

9.控制方式：力、位移、变形控制；

10. 试验波形：正弦波、方波、三角波、斜波、随机波形以及外部输入波形；可实现多段不同频率或幅值组合的正弦波形；用户可以自定义参数的随机波形等；

11.配置FL1200度高温炉、FLWK高低温试验箱、高温疲劳试验夹具等实现复杂的动态力学性能测定；

12.控制系统设计有一套完善的智能化安全管理系统，能实时对试验系统进行巡回自检，实时判断、报告系统的工作状态和工作进程；

13.高温金属材料疲劳试验机试验控制软件FULETEST，在Windows 多种环境下运行，界面友好，操作简单，能完成试验条件、试样参数等设置、试验数据处理，试验数据能以多种文件格式保存，试验结束后可再现试验历程、回放试验数据。