《金属材料及工艺(第2版)》第21章

课题名称：金属的力学性能（强度、塑性）授课时数：2教学目的、要求：1．掌握力学性能的概念2．熟悉拉伸试验和低碳钢拉伸曲线3．掌握强度、塑性主要指标、符号、单位、物理意义与试验方法教学重点、难点：重点、难点：强度、塑性等力学性能指标的含义教学过程：（一）复习提问1．课程的性质、任务、要求、学习方法2．炼铁的原料、过程、产品、实质3．炼钢的方法、分类、浇注方法、钢材种类（二）导入新课、授新课第2章金属材料的性能金属材料的性能包含使用性能和工艺性能两方面。

使用性能——指金属材料在使用条件下所表现出来的性能，它包括物理性能（如密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性等）、化学性能（如耐腐蚀性、抗氧化性等）、力学性能等。

工艺性能——指金属在制造加工过程中反映出来的各种性能。

2.1 金属的力学性能一、基本概念力学性能——金属在力或能的作用下，材料所表现出来的性能。

载荷——金属材料在加工及使用过程中所受的外力。

载荷按其作用性质不同可分为以下三种：⑴静载荷是指大小不变或变化过程缓慢的载荷。

⑵冲击载荷在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。

⑶交变载荷是指大小、方向或大小和方向随时间作周期性变化的载荷。

根据作用形式不同，载荷可分为——拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪切载荷和扭转载荷等，如图2-2所示。

变形——分为弹性变形和塑性变形两种。

弹性变形——材料在载荷作用下发生变形，而当载荷卸除后，变形也完全消失。

塑性变形——当作用在材料上的载荷超过某一限度，此时若卸除载荷，大部分变形随之消失（弹性变形部分），但还是留下了不能消失的部分变形，也称为永久变形。

内力——材料受外力作用时，为保持自身形状尺寸不变，在材料内部作用着与外力相对抗的力。

应力——单位面积上的内力。

金属受拉伸载荷或压缩载荷作用时，其横截面积上的应力按下式计算：S F =σ式中 σ——应力（MPa ）；F ——外力（N ）； S ——横截面积（mm 2）。

金属工艺学（二版）练习与思考题参考答案绪论第1~20章，共309题。

36页，约5。

4万字《金属工艺学》（二版）练习与思考题参考答案绪论0-1 性质是一门以机械制造工艺为主的综合性技术基础课。

主要内容是：（1）金属的力学性能、金属学基本知识、钢的热处理、金属材料、非金属材料、金属表面处理技术、工程材料的选用等。

（2）铸造、锻压、焊接、毛坯生产方法的选择等。

（3）金属切削基础知识、金属切削机床及其加工、精密加工与特种加工、零件生产的基本知识及加工方法的综合分析等。

0-2教育目标是：（1）了解常用机械工程材料的类别和用途，初步具有正确使用金属材料的能力。

（2）了解金属的常用热处理，主要冷、热加工方法的基本原理，工艺特点和应用范围，金属毛坯和零件的常用加工方法，初步具有选用热处理、使用毛坯和确定机械加工工艺路线的能力。

（3）了解机械产品制造过程、加工设备及工艺过程。

（4）了解与本课程有关的新材料、新工艺、新技术、新设备及其发展趋势。

0-3 一般过程是根据设计图，进行工艺准备、材料、毛坯准备、进行热处理和切削加工、制得零件，经装配、检验、得合格机械产品。

毛坯制造方法有铸造、锻造、冲压、焊接和型材下料。

切削加工主要方法有车削、钻削、铣削、创削、磨削等。

0-4 （1）把课堂教学与实验、金工实习结合起来，联系生产实践，突出重点与应用；（2）学习工程材料要突出材料的类别与用途，学会正确使用材料；（3）学习冷、热加工基础要突出金属加工工艺特点和应用范围，学会正确选用毛坯和加工工艺路线；（4）利用金工实习、现场参观、电化教学、网络课程等条件，增加感性知识，理论联系实际，培养分析问题，解决问题的能力。

第一章金属的力学性能1-1 力学性能是材料在力作用下所显示的性能（又指金属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），主要有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。

常用强度根据是屈服点和抗拉强度；塑性判据是断后伸长率和断面收缩率；硬度判据是布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等；韧性判据是冲击吸收功；金属疲劳的判据是疲劳强度。

第一章钢的合金化原理1．名词解释1）合金元素: 特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构从而得到一定的物理、化学或机械性能的化学元素。

(常用M来表示)2）微合金元素: 有些合金元素如V，Nb，Ti, Zr和B等，当其含量只在0.1%左右（如B 0.001%，V 0.2 %）时，会显著地影响钢的组织与性能，将这种化学元素称为微合金元素。

3）奥氏体形成元素:在γ-Fe中有较大的溶解度,且能稳定γ相；如Mn, Ni, Co, C, N, Cu；4）铁素体形成元素: 在α-Fe中有较大的溶解度，且能稳定α相。

如：V，Nb, Ti 等。

5）原位析出: 元素向渗碳体富集，当其浓度超过在合金渗碳体中的溶解度时, 合金渗碳体就在原位转变成特殊碳化物如Cr钢中的Cr：ε-FexC→Fe3C→（Fe, Cr）3C→（Cr, Fe）7C3→（Cr, Fe）23C66）离位析出: 在回火过程中直接从α相中析出特殊碳化物，同时伴随着渗碳体的溶解，可使HRC和强度提高（二次硬化效应）。

如V，Nb, Ti等都属于此类型。

2．合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪些是铁素体形成元素？哪些是奥氏体形成元素？哪些能在a-Fe中形成无限固溶体？哪些能在g-Fe 中形成无限固溶体？答：铁素体形成元素：V、Cr、W、Mo、Ti、Al；奥氏体形成元素：Mn、Co、Ni、Cu能在a-Fe中形成无限固溶体：V、Cr；能在g-Fe 中形成无限固溶体：Mn、Co、Ni3．简述合金元素对扩大或缩小γ相区的影响，并说明利用此原理在生产中有何意义？答：（1）扩大γ相区：使A3降低，A4升高一般为奥氏体形成元素分为两类：a.开启γ相区：Mn, Ni, Co 与γ-Fe无限互溶.b.扩大γ相区：有C，N，Cu等。

如Fe-C相图，形成的扩大的γ相区，构成了钢的热处理的基础。

（2）缩小γ相区：使A3升高，A4降低。

一般为铁素体形成元素分为两类:a.封闭γ相区：使相图中γ区缩小到一个很小的面积形成γ圈,其结果使δ相区与α相区连成一片。

课题名称：绪论钢铁生产授课时数：2教学目的、要求：1．明确课程任务、性质、基本要求、学习目的、学习方法2．了解炼铁、炼钢的过程教学重点：课程基本要求、学习目的；教学难点：炼铁、炼钢的过程教学过程：（一）授新课绪论课程性质：金属工艺学是机械类专业一门专业基础理论课。

它为学习其他课程打基础，如机械制造工艺学、车工工艺学、金属切削刀具、机械设计基础、数控加工技术等。

课程任务：金属工艺学是一门研究机械制造生产全过程，涉及金属材料的性能、金属零件的毛坯成形和机械加工以及整机装配的综合性技术科学。

机器制造的过程如下图所示：本课程的基本要求如下：(1) 掌握常用金属材料的成分、组织、种类、牌号、性能及应用，了解非金属材料类别、特性和用途。

(2) 熟悉金属热处理的基本原理，掌握常用热处理方法及其适用范围。

(3) 掌握铸造、锻压、焊接、粉末冶金和切削加工的基本原理，熟悉其工艺特点、工艺设计基本知识和应用范围。

(4) 了解零件结构工艺性的基本知识，具有分析零件结构工艺性的初步能力。

(5) 具有选择材料、毛坯、加工方法和制定加工工艺路线的能力。

学习方法：要注意理论与实践的联系第1章钢铁生产钢铁材料已成为应用最广泛的金属材料，是现代工业尤其是机械制造业的支柱。

这是由于钢铁具有良好的性能，铁又是地壳内蕴藏量最丰富的资源之一，且具有价格低廉、容易加工成形等优点。

钢铁材料是通过炼铁和炼钢的过程来获得的。

1.1 炼铁炼铁的就是从铁矿石中提取铁及其他有用元素的过程。

一、炼铁原料主要原料：铁矿石、焦炭和熔剂。

铁矿石——主要原料。

常用的铁矿石有赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)等。

铁矿石中除了铁的氧化物之外还含有硅、锰、硫、磷等非铁氧化物杂质，统称为脉石。

炼铁的目的：从铁矿石中还原出铁，并与脉石分离，从而获得一定成分的生铁，其实质是还原过程。

焦炭——主要燃料。

在燃烧时放出大量的热，以保证炼铁所需要的高温，同时在不完全燃烧时产生还原剂(CO等)。