金属工艺学第二课设计

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1、第二课设计： 一、机械制造过程概述机械产品的制造过程一般分为设计、制造与使用三个阶段二、金属材料的性能 力学性能物理性能化学性能使用性能 金属材料的性能 铸造性能工艺性能 锻压性能 焊接性能 加工工艺性(物理性能:指比重、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性化学性能：抗氧化性，耐腐蚀性、热稳定性加工工艺性：指铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能）力学性能定义 : 是指金属材料在外力的作用下所表现出来的抵抗能力外力形式：拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等载荷形式：静载荷、冲击载荷、交变载荷等。主要指标强度: 金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力。 塑性: 材料在断裂前发生塑性变形的能力力 学 性

2、能 硬度: 材料抵抗局部变形、特别是塑性变形、压痕或划痕的能力冲击韧性:冲击载荷下材料抵抗变形和断裂的能力断裂韧度:材料抵抗裂纹扩展的能力用断裂韧度表示。疲劳强度: 零件在循环应力的作用，即使工作时承受的应力低于材料的屈服点或规定残余伸长应力，在经受一定的应力循环后也会发生突然断裂，这种现象称为疲劳。拉伸试验拉伸试验机静载单向静拉伸实验拉伸试样：长试样：L0=10d0短试样：L0=5d0应力 （ ）：单位横截面积的内力（单位面积所受的拉力），= F/Ao应变（）： 单位长度的伸长量，= L / L0分别以和为纵坐标和横坐标，绘出应力-应变曲线。应力-应变曲线的形状与拉伸曲线完全相似，只是坐标与

3、数值不同Fl：载荷伸长量拉伸曲线 ：应力应变曲线低碳钢拉伸曲线对于无屈服点的中高碳钢，脆性材料：灰口铸铁条件屈服强度0. 2 规定残余伸长率为0. 2%时的应力值。(L=0.2%LO) 分析拉伸实验：oe弹性变形阶段；es屈服阶段；sb强化阶段；bk缩颈阶段e弹性极限：材料拉伸时保持弹性变形，不发生永久变形的最大应力。 弹性阶段：如卸去外力后，试件能恢复原状； s屈服极限:：金属材料开始发生明显塑性变形的抗力屈服阶段：如卸去外力后，变形不能立刻恢复，在这一阶段中，应力和应变不再成正比； b强度极限：是试样被拉断前的所能承受的最大应力强化阶段：试件主要发生塑性形变，其变形量比在弹性阶段内大得多，

4、试件的横向尺寸在缩小； k断裂极限：颈缩阶段：变形集中在试件某一局部，纵向变形显著增加，横截面面积显著减少。强度指标1.屈服点S 在拉伸试验过程中，外力不增加(保持恒定)，但试样仍然能继续伸长(变形)，这种现象称屈服。S点称屈服点， S点对应的应力称屈服点应力。用符号s表示。屈服点应力s可按下式计算： s = Fs / A0 (MPa)式中：Fs试样屈服时的载荷，N； A0试样原始横截面积，mm2。 2抗拉强度b抗拉强度是指试样拉断前承受的最大应力值，用符号b表示，单位为Mpa，即材料抵抗外力而不致断裂的最大应力值 b= Fb / A0 (Mpa )式中：Fb试样承受的最大载荷，N； A0试样

5、原始横截面积，mm2。 屈强比-s与b的比值屈强比愈小，工程构件的可靠性愈高， 屈强比太小，则材料强度的有效利用率太低。刚度：表示材料抵抗弹性变形的能力弹性模量E是衡量材料产生弹性变形难易程度的指标E=/ 弹性模量,应力与应变的比值。单位 MPaE愈大，刚度越大，弹性变形越不容易进行塑性指标(1)伸长率（断后伸长率） = （L1-L0）/L0 100%式中： L0试样原标距的长度（mm） L1试样拉断后的标距长度（mm）断面收缩率:断面收缩率是指试样拉断后断面处横截面积的相对收缩值。 = （A0-A1）/A0 100% 式中：A0试样的原始截面积（mm2） A1试样断面处的最小截面积（mm2）

6、 和愈大，则塑性愈好。良好的塑性是金属材料进行塑性加工的必要条件。课堂训练计算题测定某种钢的力学性能时，已知试棒的直径是10mm，其标距长度是直径的五倍，Fb=33.81KN，Fs=20.68KN，拉断后的标距长度是65mm。试求此钢的s，b及值是多少？解：s=Fs/Ao=20680/3.14*52=263.44Mpab=Fb/Ao=33810/3.14*52=430.70MPa=(lk-lo)/lo=(65-50)/50=30%一、选择题1.表示金属材料屈服强度的符号是（ ）。 A.e B.s C.b D.-12.表示金属材料弹性极限的符号是（ ）。 A.e B.s C.b D.-13.金属

7、材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（ ）。 A.强度 B.硬度 C.塑性 D.弹性4、下列不是金属力学性能的是（）A、强度B、硬度C、韧性D、压力加工性能5、根据拉伸实验过程中拉伸实验力和伸长量关系中拉伸图可以确定（）A、强度和硬度B、强度和塑性C、强度和韧性D、塑性和韧性6、试样拉断前所承受的最大标称拉应力为 （）A、抗压强度B、屈服强度C、疲劳强度D、抗拉强度7、拉伸实验中，试样所受的力为（）A、冲击B、多次冲击C、交变载荷D、静态力8、常用的塑性判断依据是（）A、断后伸长率和断面收缩率B、塑性和韧性C、断面收缩率和塑性D、断后伸长率和塑性9、工程上所用的材料，一般要求其屈强比（）A、

8、越大越好B、越小越好C、大些，但不可过大D、小些，但不可过小二、填空题1.金属材料的力学性能是指在载荷作用下其抵抗（ 变形）或（破坏 ）的能力。2.金属塑性的指标主要有（伸长率）和（断面收缩率）两种。3.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、（屈服阶段）和（强化阶段）三个阶段。4、金属材料的性能可分为两大类：一类叫_（_使用性能_，）反映材料在使用过程中表现出来的特性，另一类叫_（工艺性能_），反映材料在加工过程中表现出来的特性三、问答题1、什么叫金属的力学性能？常用的金属力学性能有哪些？2、什么是材料的强度、塑性？3、什么是应力？什么是应变？答：试样单位截面上的拉力，称为应力，用符号表示，单

9、位是MPa。试样单位长度上的伸长量，称为应变，用符号表示4、画出低碳钢拉伸曲线图，并指出缩颈现象发生在拉伸图上哪一点？若没有出现缩颈现象，是否表示试样没有发生塑性变形？答：b点发生缩颈现象。若没有出现缩颈现象，试样并不是没有发生塑性变形，而是没有产生明显的塑性变形。5、将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形？怎样判断它的变形性质？答：将钟表发条拉直是弹性变形，因为当时钟停止时，钟表发条恢复了原状，故属弹性变形。6、下列符号所表示的力学性能指标的名称、含义和单位是什么？：强度，表示材料在外加拉应力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力，单位MPa。s：屈服强度，指金属材料开始发生明显塑性变形时的应力，单位MPa。b：抗拉强度，指金属材料在拉断前可能承受的最大应力，单位MPa。0.2：屈服强度，试样在产生0.2%塑性变形时的应力，单位MPa。7、什么缩颈现象？缩颈是不是塑性变形，如果没有出现缩颈现象是不是表示没有出现塑性变形。在拉伸实验中当载荷超过拉断前所承受的最大载荷时，试样上有部分开始变细，出现了“缩颈”。缩颈发生在拉伸曲线上bk段。不是，塑性变形在产生缩颈现象前就已经发生，如果没有出现缩颈现象也不表示没有出现塑性变形。