金属材料的力学性能教案

《金属材料的力学性能》说课稿一、说教材：本任务是高等职业技术教育“十二五”规划教材《机械制造基础》项目一“机械工程材料及热处理”中的任务一。

本教材贯彻先进教育理念，以技能训练为主线、相关知识为支撑，较好的处理了理论教学和技能训练的关系，切实落实“管用、够用、适用”的教学指导思想，在内容安排上以实际案例为切入点，并尽量采用以图代文的编写形式，降低学习难度，提高学生的学习兴趣。

本任务是继“绪论”后的开篇之章，通过“绪论”的学习学生已经有了机械制造的概念：即“原材料——产品”的全过程。

万丈高楼平地起，本任务就是制造的源头，我们知道只有“知己知彼”，熟悉材料的性能，才能够正确的选择材料，应用材料为后续毛坯的成形、热处理、切削加工、质量检测、最终制造出优质的产品做保障，也只有在课程开始树立严谨的态度和质量意识，才会增强学生的职业责任感。

因此可见，本课的学习是本课程学习的重中之重。

本次授课对象：13机制1本次授课重点：材料强度和塑性的判断及实际意义本次授课难点：强度和塑性的测定本次授课时间：1课时二、说学生：我有一个愿望，希望我们的机械专业课不再是枯燥、烦闷的代名词。

能够像艺术课一样充满激情和魅力，当然，精彩的课堂是师生双方共同的努力的，我所面对的学生有这样的特点：1.大一的金工基础实习，为本课的学习奠定感性认知，可同时已经形成的重加工轻选材的思维定式也为本课的学习增加了难度。

2.大二真正进入专业课程的学习期，学生还没有专业的认同感和归属感；本课作为《机械制造基础》有通过每节课的学习潜移默化的影响学生对自我专业认同的责任。

3.尽管是网络信息化时代，学生可以自如的玩游戏，但是能够通过数字化的方式学习的意识淡薄，导致获取知识的途径受限，很多停留在被动接受的状态。

三、说目标为了使教学活动有目的，达到期望的效果。

本节课我设立了相应的专业能力目标、方法能力目标及社会能力目标。

专业能力目标：1.掌握金属材料的主要性能之：强度、塑性2.掌握强度、塑性的测量方法（拉伸实验）3.能够根据加工要求，正确地选择机械工程材料方法能力目标：1.具有较好的学习新知识的能力2.具有较好的分析和解决问题的方法和能力3.具备搜索、阅读、鉴别资料、文献、获取信息的能力社会能力目标：1.具备良好的沟通和交流能力2.具有严谨的工作态度和较强的质量和成本意识。

江苏省XY中等专业学校2022-2023-1教案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（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。

.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。

任务一金属材料的力学性能机械工程材料及热处理任务一金属材料的力学性能1）低碳钢拉伸曲线四阶段分析：机械工程材料及热处理一金属材料的性能1使用性能 2工艺性能二金属材料的力学性能（一）力学性能的概念1强度：金属材料在外力作用下抵抗变形和断 裂的能力。

2.塑性金属材料在外力作用下破坏前产生变形的能力。

（二）强度、塑性的测定概念分析动态图片+举例讲解 起重机的钢丝绳和大梁、 千斤顶的顶杆、卷扬机中 的传动轴等受力情况上 1.拉伸试验过程演示（6分钟视频播放）2.不同材料拉伸曲线分析 1）低碳钢拉伸曲线四阶段分析:“视频+PP T视频连接： 金属材料拉伸试验/v_ show/id_XNDI2MDA1MDgO .html?from=y1.2-1-103 33-1.1-1-1-2教学过程弹性阶段，0E 屈服阶段，ES 强化阶段，SB 缩颈阶段，BK2）铸铁拉伸曲线分析结论1 :塑性材料屈服失效，有伸长（变形较 大）脆性材料（铸铁），脆断失效，长度基本不变强度、塑性衡量指标机械工程材料及热处理FS 为材料产生屈服的最小载荷，单位N;S0为试样原始横截面积，单位为 mm2 2塑性指标：1）断后伸长率」吉wo%I o式中，I1为试样拉断后的标距长度， mm; I0为试样原来的标距长度，mm2）断面收缩率.s 0_s ,t100% S ）式中，S1为试样断裂处的横截面面积， mm2;S0为试样原始横截面面积，mm2。

3课堂练习P46第三题计算1；通过指标计算评定该批钢是否符合要求？ （四）强度、塑性的实践应用1.塑性的意义1） 是安全力学性能指标，防止产生突然破坏；2） 缓和应力集中（塑性可松驰裂纹尖端的局部 应力）； 3） 有塑性才能进行轧制、挤压等冷热加工变形； 4）能反映冶金质量的优劣 2强度的意义材料的强度越高，机械零件的尺寸就可以减 小，重量减轻。

【案例1航天飞行器每减重1克，可使运载火（变形很小）结论2:塑性材料抗拉性和抗压性一样； 脆性材料抗压能力比抗拉能力大很多倍。

金属的力学性能教案 .（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。

金属材料与热处理10中职（3）班、（四）班 2021-02-28至03-44陈健§2-2 金属的力学性能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。

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。

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，mm Lo: 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。

金属材料力学性能教学设计引言金属材料力学性能是材料科学领域中非常重要的一部分。

学生通过学习金属材料的力学性能，可以更好地理解材料的工作原理，应用于实际生产中。

本文旨在介绍一种针对大学本科材料科学专业学生设计的金属材料力学性能教学方案。

教学目标本教学方案的主要目标是让学生掌握以下几个方面的知识：•理解金属材料的弹性和塑性行为，以及与应力和应变的关系；•熟悉常见的金属材料力学性能测试方法，如拉伸试验、压缩试验等；•掌握材料本构关系的建立方法和应用；•理解金属材料动态力学性能的测试方法和应用。

教学内容和方法实验教学实验教学在金属材料力学性能的教学中占据非常重要的地位。

教师可以在教学实验室中设置一些常见金属材料力学性能测试的设备，例如万能试验机、震荡试验机等，让学生了解这些设备的基本原理和使用方法。

在实验教学中，教师需要引导学生体验实验过程，理解和处理实验数据。

例如在拉伸试验中，学生需要理解张力、应变等概念，学习如何在拉伸试验中测量和处理这些数据。

理论教学在理论教学中，教师可以利用课堂讲授、案例分析等教学手段，让学生了解金属材料力学性能的基本理论知识。

在讲授中，教师需要通过举例，帮助学生理解材料力学性能测试方法和材料本构关系的建立方法。

在理论教学中，教师还可以引入一些新兴的材料性能测试方法，如纳米压痕、扭转试验等，提高学生的综合应用能力。

课外拓展在课外拓展方面，教师可以引导学生阅读相关论文、书籍和杂志，了解最新的金属材料力学性能测试方法和应用。

教师可以组织学生参加学术会议和比赛，激发学生的兴趣和热情。

另外，教师也可以引导学生进行相关的小型研究，如针对某一类材料的弹性和塑性行为分析，从而提高学生的研究能力和创新能力。

教学评价教学评价是教学过程中的必要环节。

针对本教学方案，教师可以采用以下几种方法进行教学评价：•实验报告评分：学生需要根据实验结果撰写实验报告，并由教师进行评分；•期末考试：对于本课程的主要内容进行测试和评分；•小型研究论文评分：针对教师引导的小型研究，进行论文的撰写和评分。

复习旧课1、材料的发展历史2、工程材料的分类讲授新课第一章金属材料的力学性能材料的性能有使用性能和工艺性能两类使用性能是保证工件的正常工作应具备的性能，主要包括力学性能、物理性能、化学性能等。

工艺性能是材料在被加工过程中适应各种冷热加工的性能，包括铸造性能、锻压性能、焊接性能、热处理性能、切削加工性能等。

力学性能是指金属在外力作用下所显示的性能能。

金属力学性能指标有：强度、刚度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。

第一节刚度、强度与塑性一、拉伸试验及力—伸长曲线L 0——原始标距长度；L1——拉断后试样标距长度d 0——原始直径。

d1——拉断后试样断口直径国际上常用的是L0=5 d0（短试样），L0=10 d0（长试样）[拉伸曲线]：拉伸试验中记录的拉伸力F与伸长量ΔL（某一拉伸力时试样的长度与原始长度的差ΔL=Lu-L0）的F—ΔL曲线称为拉伸曲线图。

Oe段：为纯弹性变形阶段，卸去载荷时，试样能恢复原状Es段：屈服阶段Sb段：强化阶段，试样产生均匀的塑性变形，并出现了强化Bk段：局部塑性变形阶段二、刚度刚度:金属材料抵抗弹变的能力指标：弹性模量 E E= σ / ε (Gpa )弹性范围内. 应力与应变的比值（或线形关系，正比）E↑刚度↑一定应力作用下弹性变形↓三、强度指标σ= F/S o强度：强度是指材料抵抗塑性变形和断裂的能力。

强度表示：强度一般用拉伸曲线上所对应某点的应力来表示。

单位采用N/mm2(或MPa 兆帕）σ= F/Aoσ——应力（MPa）；F——拉力（N）；S o——截面积（mm2）。

常用的强度判据主要有屈服点、条件屈服强度（也称为规定残余伸长应力）和抗拉强度等。

1、屈服点与条件屈服强度[屈服强度]σs 产生屈服时的应力（屈服点），亦表示材料发生明显塑性变形时的最低应力值。

[ 规定残余伸长应力]：σr0.2产生0.2%残余伸长率时的应力。

σr0.2= F r0.2/Ao2、抗拉强度[抗拉强度]：σb断裂前最大载荷时的应力（强度极限）σγ0.2常常难以测出，所以，脆性材料没有屈服强度指标，只有抗拉强度指标用于零件的设计计算。

金属材料的力学性能（第一课时）潘甜教学内容：金属材料力学性能的概念、力学性能指标及测定方法教学目标：1、掌握金属材料力学性能的基本概念。

2、理解金属材料的各种力学性能指标的表达方式及测定方法。

教学重点：1、材料的力学性能的概念。

2、强度、塑性指标的概念及测量方法。

教学难点：对材料的应力•应变曲线各阶段进行分析得岀材料的力学性能指标教学过程：一、导入前面我们已经学习了工程材料的种类及成形，材料的种类繁多, 用途甚广，但不同的材料性能各异，掌握各种材料的性能对材料的选择、加工及应用具有重要作用。

金属材料是目前应用最广泛的工程材料，我们首先了解金属材料的性能，而金属材料的力学性能指标是选择、使用金属材料的重要依据，所以，我们重点学习金属材料的力学性能的概念及性能指标。

二、授课内容1、金属材料的力学性能金属材料的性能可分为使用性能和工艺性能两人类。

使用性能指材料在使用过程中所表现出来的性能，包括力学性能、物理性能和化学性能。

工艺性能指材料在被加工过程屮适应各种冷热加工的性能, 包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能等。

材料的力学性能指材料在常温、静载作用下受外力作用（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）表现出来的宏观力学特性（变形或断裂）。

材料的力学性能主要有刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等。

这些力学性能需采用标准试样在材料试验机上按照规定的试验方法和程序测定。

2、低碳钢拉伸应力•应变曲线低碳钢拉伸的应力•应变曲线是说明材料力学性能的最明显的示例。

如图1所示，有一低碳钢圆柱标准试样，在拉伸试验机上对试样轴向施加静拉力F,使试样产生变形直至断裂，可测出试样的拉伸力与伸长量的F - △厶拉伸曲线图。

为消除试件尺寸对材料性能的影响, 定义应力a =-（单位面积上的拉力），应变£ =里（单位长度的伸长A L量）代替F和△厶，得到应力•应变曲线，如图2所示，对应力•应变曲线进行分析：图1低碳钢拉伸试样（1）弹性阶段（Ob段）：在拉伸的初始阶段，应力•应变曲线（oa 段）为一直线，应力与应变成正比，满足胡克定律，此阶段称为线性阶段，a点对应的应力如称为比例极限。

课题： 3.1.1金属材料的力学性能课型：复习课授课时间：2015.9.6 课时分配：共 2 课时教学目标：1、掌握金属材料力学性能的分类及用途2、理解金属材料各种力学性能指标的表达方式及测定方法3、了解金属材料力学性能的实际应用教学重点：1、强度指标的定义与分类2、硬度指标的定义与分类教学难点：金属的各力学指标的概念、测量方法教学过程：【案例导入】在进行机械制造时，首先进入技术准备阶段。

在技术技术准备中，要完成相关的工作。

这些工作中，有一项是非常重要的，那就是选择材料。

那么怎么选择材料呢？首先得研究常见的材料的性质，只有掌握了材料的特征性质才能顺利进行选材。

那么材料的性质有哪些呢？【教学内容】3.1.1金属材料的力学性能力学性能是指金属材料在受外力作用时所反映出来的性能。

力学性能指标，是选择、使用金属材料的重要依据。

金属材料的力学性能主要有：强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等。

1、强度强度是在外力作用备注下，材料抵抗塑性变形和断 裂的能力。

按作用力性质不同， 强度可分为屈服点（屈服强 度）、抗拉强度、抗压 强度、抗弯强度、抗剪 强度等。

在工程上常用来表 示金属材料强度的指标 有屈服强度和抗拉强 度。

（1）屈服点 当载荷增达到Fs 时，拉伸曲线出现了平 台，即试样所承受 的载荷几乎不变，但产生了不断增加的塑性变形，这种现象称 为屈服。

屈服点是指在外力作用下开始产生明显塑性变形的最小 应力。

用ós 表示。

ós= （MPa ） 式中：Fs —试样产生明显塑性变形时所受的最小载荷，即 拉伸曲线中S 点所对应的外力（N ） Ao —试样的原始截面积（mm2） （2）抗拉强度 抗拉强度是金属材料断裂前所承受的最大应力，故又称强 度极限。

常用ób 来表示。

ób= （MPa ）Ao Fs Ao Fb机、洛氏硬度机等。

（1）布氏硬度（HB）用布氏硬度机测试出来的硬度叫布氏硬度。