第二章 金属材料的性能-《金属材料与热处理》中职通用第七版

《金属材料与热处理》教学大纲1、 说明1、 课程的性质和内容金属材料与热处理是一门技术基础课。

其主要内容包括：金属的性能、金属学基础知识、钢的热处理、常用金属材料及非金属材料的牌号等。

2、 课程的任务和要求本课程的任务是使学生掌握金属材料与热处理的基本知识，为学习专业理论，掌握专业技能打好基础。

通过本课程的学习，学生应达到下列基本要求：（1） 了解金属学的基本知识。

（2） 掌握常用金属材料的牌号、性能及用途。

（3） 了解金属材料的组织结构与性能之间的关系。

（4） 了解热处理的一般原理及其工艺。

（5） 了解热处理工艺在实际生产中的应用。

3、 教学中应注意的问题(1) 认真贯彻理论联系实际的原则，注重学生素质的全面提高。

(2) 在组织教学时，应根据所学工种，结合实际生产，选择不同的学习内容，有“*”的为选学内容。

(3) 加强实验和参观，增强感性认识和动手能力。

(4) 有条件的可辅以电化教学，是教学直观而生动。

2、 教学要求、内容、建议及学时分配。

（总学时80课时，开课时间为：高一上期）绪论 总学时 1教学要求1、 明确学习本课程的目的。

2、 了解本课程的基本内容。

教学内容1、 学习金属材料与热处理的目的。

2、 金属材料与热处理的基本内容。

3、 金属材料与热处理的发展史。

4、 金属材料在工农业生产中的应用。

教学建议1、 结合实际生产授课，以激发学生学习本课程的兴趣。

2、 展望金属材料与热处理的发展前景。

第1章 金属的结构与结晶 总学时2教学要求1、 了解金属的晶体结构。

2、 掌握纯金属的结晶过程。

3、 掌握纯铁的同素异构转变。

教学内容§1-1 金属的晶体结构1、 晶体与非晶体2、 晶体结构的概念3、 金属晶格的类型§1-2 纯金属的结晶1、 纯金属的冷却曲线及过冷度2、 纯金属的结晶过程3、 晶粒大小对金属力学性能的影响4、 金属晶体缺陷§1-3 金属的同素异构转变教学建议1、 晶体结构较抽象，可使用模型配合讲课。

金属材料与热处理第一章金属材料的性能金属材料是现代机械制造业的基本材料，广泛地应用于制造生产和生活用品。

金属材料之所以获得广泛的应用，是由于它具有良好的性能。

金属材料的性能包含使用性能和工艺性能两方面。

使用性能是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。

工艺性能是指金属在制造加工过程中反映出来的各种性能。

§1-1 金属材料的力学性能力学性能是指金属在外力作用下所表现出来的性能。

力学性能包括强度、塑性、硬度、冲击韧性及疲劳强度等。

金属材料在加工过程中所受的外力称为载荷。

根据载荷作用性质的不同，它分为静载荷、冲击载荷及交变载荷。

（1）静载荷是指大小不变或变化过程缓慢的载荷。

（2）冲击载荷在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。

（3）交变载荷是指大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化的载荷。

金属材料受到载荷作用而产生的几何形状和尺寸的变化称为变形。

变形一般分为弹性变形和塑性变形。

金属受外力作用时，为保持其不变形，在材料内部作用着与外力相对抗的力，称为内力。

单位面积上的内力称为应力。

σ＝F / A式中：σ—应力，Pa。

1 Pa ＝1N/m2。

当面积用mm2时，则应力用MPa为单位。

1 MPa ＝1N/mm2 ＝106 Pa。

F —外力，N。

A —横截面积，m2。

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。

强度的大小通常用应力来表示。

根据载荷作用方式不同，强度可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度和抗扭强度等五种。

一般情况下多以抗拉强度作为判别金属强度高低的指标。

1、拉伸试样2、力—伸长曲线3、强度指标（1）屈服点在拉伸试验过程中，载荷不增加（保持恒定），试样仍能继续伸长的应力称为屈服点。

用符号σS表示，计算公式如下：σS = FS / A0式中：σS —屈服点，MPaFS—试样屈服时的载荷，NA0—试样原始横截面积，mm2（2）抗拉强度材料在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度，用符号σb表示。

项目教学电子教案（总第11-13课时〉一、项目名称：金属的性能1 •子项目名称：金属材料的力学性能之硬度、韧性、疲劳强度。

2•课时安排：2 ,本节为第1-3课时。

二、教学目标：1 •知识目标：1、了解硬度的测试方法；2、掌握硬度的表示方式及应用范围；3、了解韧性的测试方式及表示符号；4、掌握疲劳强度的概念、表示符号。

2.自呂力目标：培养学生理解问题的能力理论联系实际的能力。

3.t青感目标：积极进取的精神。

三、教学重、难点：硬度的表示方式，疲劳破坏在生产屮的危害。

四、教学准备：1 •教0帀准备：制作课件，准备教案、捉出项目任务，给出完成项目的相关知识。

2•学生准备：预习课本内容。

五、教学方法（策略人讲解法、提问法、练习法。

六、预计问题及对策：问题：小能量多次冲击抗力的影响因素，疲劳的危害。

对策：了解小能量多次冲击试验，掌握疲劳破坏的特征。

七、教学辅助手段：八、教学过程：教师阐述项目任务：项口任务：1、掌握硬度、韧性、疲劳强度的感念及表示符号；2、能根据零件不同的工作环境，选择主要力学性能指标作为选材依据。

0知识链接/示范讲解：三、硬度硬度;材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。

1.布氏硬度布氏硬度值:用球面压痕单位面积上所承受的平均压力来表示，单位为MPa,但一般均不标出，用符号HBW表示：p2/7HBW = — = 0A02x ----------- /S TiD(D-ylD2-d2)1)、表示方法：170HBW10/1000/30：直径10mm的压头，在9807N (1000kg)的试验力作用下，保持30 s时测得的布氏硬度值为170o600HBW1/30/20：直径为1mm压头，在294. 2N (30kg)的实验力作用下，保持20 s时测得的布氏硬度值为600。

2)、应用范围:主要用于测定铸铁、冇色金属及退火、正火、调质处理后的各种软钢等硬度较低的材料。

3)、优缺点优点：能准确反映出金属材料的平均性能。

金属材料与热处理（第七版）习题册参考答案绪论一、填空题1.石器青铜器铁器水泥钢铁硅新材料2.材料能源信息3.405% 金属材料4.金属材料的基本知识金属的性能金属学基础知识热处理的基本知识金属材料及其应用5.成分热处理用途二、选择题1.A2.B3.C三、思考与练习1.答：为了能够正确地认识和使用金属材料，合理地确定不同金属材料的加工方法，充分发挥它们的潜力，就必须熟悉金属材料的牌号，了解它们的性能和变化规律。

为此，需要比较深入地去学习和了解有关金属材料的知识。

2.答：3.答：要弄清楚重要的概念和基本理论，按照材料的成分和热处理决定其性能，性能又决定其用途这一内在关系进行学习和记忆；注意理论联系实际，认真完成作业和试验等教学环节，是完全可以学好这门课程的。

第一章金属的结构与结晶§1—1 金属的晶体结构1.非晶体晶体晶体2.体心立方面心立方密排六方体心立方面心立方密排六方3.晶体缺陷点缺陷线缺陷面缺陷二、判断题1．√ 2．√ 3．×4．×三、选择题1．A 2．C 3．C四、名词解释1．答：晶格是假想的反映原子排列规律的空间格架；晶胞是能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元。

2．答：只由一个晶粒组成的晶体称为单晶体；由很多大小、外形和晶格排列方向均不相同的晶粒所组成的晶体称为多晶体。

五、思考与练习答：三种常见的金属晶格的晶胞名称分别为：（体心立方晶格）（面心立方晶格）（密排六方晶格）§1—2 纯金属的结晶一、填空题1.液体状态固体状态2.过冷度3.冷却速度冷却速度低4.形核长大5.强度硬度塑性二、判断题1．×2．×3．×4．√ 5．√6．√1．CBA 2．B 3．A 4．A四、名词解释1．答：结晶指金属从高温液体状态冷却凝固为原子有序排列的固体状态的过程。

在结晶的过程中放出的热量称为结晶潜热。

2．答：在固态下，金属随温度的改变由一种晶格转变为另一种晶格的现象称为金属的同素异构转变。

基础课程《金属材料与热处理》应掌握知识重庆市机械高级技工学校培训中心备注：1、未标注“▲”符号的内容是培训4学时的班级必须掌握。

2、已标注“▲”符号的内容是培训12学时的班级在完成4学时培训的基础上增加的必须掌握内容，也就是说，培训12学时的班级对给出的内容应全部掌握。

复习要求第二章金属材料的性能一、了解金属的性能概述二、理解金属的力学性能定义及其应用▲三、理解金属的工艺性能定义及其应用第三章铁碳合金▲一、了解金属的实际晶体结构二、了解合金的基本组织▲三、熟悉铁碳合金的基本组织四、二元Fe3C相图的运用1、了解二元Fe3C相图的运用▲2、理解二元Fe3C相图，并会运用相图分析钢铁热处理组织转变过程4、基本会用二元Fe3C相图铸造、锻造、热处理工艺制定依据五、掌握碳素钢的分类、牌号表示方法及性能第四章钢的热处理一、理解钢的热处理原理，并掌握热处理分类方法二、基本熟悉常见钢的整体热处理工艺方法▲三、基本熟悉钢表面热处理工艺方法▲四、了解钢在加热和冷却时的组织转变五、基本能对典型零件的热处理后给予质量评价和分析第五章合金钢▲一、了解合金元素在钢中的作用二、掌握合金钢分类和牌号表示方法▲三、基本熟悉合金结构钢和合金工具钢常用牌号、性能和用途第六章铸铁▲一、了解铸铁的基本组织，熟知铸铁的分类二、常用铸铁（灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁）的牌价、性能、用途第七章有色金属及硬质合金▲一、了解纯铝的牌号、性能和用途二、基本熟悉铝合金分类、牌号、性能和用途附基本复习题于后第二章金属材料的性能—.填空题（将正确答案填写在横线上）2. 强度的常用衡量指标有.屈服强度、和抗拉强度，分别用符号ReL、和Rm表示。

二.判断题（正确的打“√”，错误的打“×”）▲3. 做布氏硬度试验时，在相同实验条件下，压痕直径越小说明材料的硬度越低。

（×）7. 一般用洛氏硬度机而不用布氏硬度机来检测淬火钢成品工件的硬度。

（√）▲9. 一般来说，硬度高的材料其强度也较高。

第二章金属资料与热办理资料：是用于制造机器部件、工程构件及生活日用品，是生产和生活的物质基础。

历史学家根据制造生产工具的资料，将人类生活得时代区分为：石器时代、陶器时代、铁器时代，现在人类正跨入人工合成资料、复合资料、功能资料的新时代。

资料总和达40 余万种，每年以5%的速度增添。

资料按经济部门分为：土木建筑资料、机械工程资料、电子资料、航空航天资料医学资料等；按资料功能分：构造资料、功能资料。

工程资料按化学成分分为四大类：金属资料、高分子资料和无机非金属资料和复合资料。

按使用性能分为：构造资料（主要利用其力学性能的）、功能资料（主要利用其物理性能的）。

金属资料：是当前用量最大使用最广的资料。

高分子资料：力学性能不如金属资料，但有金属资料不具备的某些特征，如耐腐化性、点绝缘性、消声、质轻、易加工成型、生产率高、成本低等。

宽泛应用生活日用品，并可部分取代金属材料（用作化工管道、盐业泵部件、汽车构造件等）。

新式无机非金属资料：塑性和韧性远低于金属资料，但拥有熔点高、硬度高、耐高温及特别的物理性能。

如：陶瓷资料也打破了传统应用范围，成为高温构造资料和功能资料的重要构成部分。

复合资料：把两种或两种以上不一样性质、不一样组织构造的资料组合在一同，构成复合资料。

发挥各自的优点，又可战胜各自固有的短处。

复合资料为三大类：高分子基复合资料、金属基和陶瓷基复合资料。

当前应用最多的是高分子基复合资料，如玻璃纤维加强树脂基复合资料（玻璃钢）属基复合资料应用于航天部门；陶瓷基复合资料处于开发阶段。

资料的性能取决于内部构造，而资料的内部构造又取决于成分和加工工艺。

因此，正确地选择资料，确立合理的加工工艺，获取理想的组织，获取优秀的使用性能，是决定机械制造中产品性能的重要环节。

20 世纪末，纳米资料的开发和应用，惹起世界重视。

专家展望纳米资料科学技术将成为 21 世纪信息时代的中心，其应用将超出计算机工业。

；金2.1 金属资料的主要性能2.1.1 静载下金属资料的力学性能金属资料的力学性能：指金属资料受外力作用时反应出来的性能。