项目学习教学设计

项目——金属材料的力学性能

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一、教学目标

项目目标 知道常用金属材料的力学性能（塑性、强度、硬度、韧性等）

　　任务目标

1、弄清塑性、强度、硬度、韧性等的基本概念。

2、能区分弹性变形和永久变形（塑性变形）。

3、知道常用硬度的表示方法。

4、在没有条件的情况下，通过简单的方法增强感性知识。

二、工作任务

任务一：认识金属材料的力学性能------塑性

定义：金属材料在外力作用下产生永久变形而不破坏的能力称为塑性。

【情景模拟】

1、在台虎钳上夹持一小块薄钢板，作用着很小的力，当外力去除后，金属板能回到原来的位置，这种变形称为弹性变形；当作用力加大时，便产生弯曲的永久变形。这种材料属塑性材料。

2、在台虎钳上夹持一小块薄灰口铸铁，作用着很小的力，材料无明显的变形，当作用力加大时会在无明显变形的情况下断裂，这种材料属脆性材料。

【知识解析】

1、塑性指标用伸长率δ和断面收缩率ψ来表示。δ、ψ值越大，表示材料的塑性越好。 2、材料具有塑性才能进行压力加工；塑性好的材料制成的零件在使用时也较安全。 ３．常用的塑性材料有钢、紫铜、纯铝等；常用的脆性材料有铸铁、黄铜、铸铝等。 任务二：认识金属材料的.力学性能------强度

定义：金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力称为强度。

【情景模拟】

1、钢链受载后不断裂，说明抗拉强度好。

2、铸铁的抗拉强度较低，但抗压强度比抗拉强度高4倍。

【知识解析】

1、由于材料承受外力的方式不同，其变形有多种形式，所以材料的强度又分为抗拉、抗压、抗扭、抗弯、抗剪等的强度，其中最常用的强度是抗拉强度或强度极限σb。

2、抗拉强度σb可以通过拉伸试验测定。σb表示材料在拉伸条件下所能承受的最大应力，是机械设计和选材的主要依据之一。

3、钢的抗拉强度好，常用于制造轴、齿轮、螺母等；铸铁的抗压强度好，常用于制造各种机床的床身和机器的机座。

任务三：认识金属材料的力学性能------硬度

定义：材料抵抗另一更硬物体压入（或刻划）其表面的能力称为硬度。

【情景模拟】

1、钢针可以在铝板上划出痕迹，说明钢比铝的硬度高。

2、将两块不同硬度的材料，如钢板和铝板，板的中间放上钢球，在台虎钳上夹紧，得到不同的压痕直径（如图1-3b所示）由此可比较出硬度的高低。

【知识解析】

1、测量硬材料的硬度常用洛氏硬度（金刚石压头）测试，以HRC符号表示，如车刀硬度为HRC62。许多切削刀具如车刀、钻头必须很硬才能切削工件。

2、软的材料常用布氏硬度测试（以淬火钢球做压头），用HB表示，如纯铝的硬度约为25HB。 任务四：认识金属材料的力学性能------韧性

定义：金属材料抵抗冲击力而不破坏的能力称为韧性。

【情景模拟】

1、取直径为12mm，长50mm带缺口的低碳钢棒和黄铜棒个一根，将其夹在台虎钳上，用500g重手锤敲击，黄铜棒折断而钢棒未断，说明低碳钢的韧性比黄铜好。

【知识解析】

1、材料的冲击韧性一般在一次摆锤冲击试验机上进行测试，常用αk表示。αk值越大，冲击韧度越高。

2、承受冲击载荷的机器零件，需要用具有较好韧性的材料制造。

三、项目拓展

１、选取不同材料，运用以上的方法进行试验比较，并作好记录。

２、结合不同材料在各种场合的应用，试说明应具备哪些性能？