項目學習教學設計

項目——金屬材料的力學性能

一、教學目標

項目目標 知道常用金屬材料的力學性能（塑性、強度、硬度、韌性等）

　　任務目標

1、弄清塑性、強度、硬度、韌性等的基本概念。

2、能區分彈性變形和永久變形（塑性變形）。

3、知道常用硬度的表示方法。

4、在沒有條件的情況下，通過簡單的方法增強感性知識。

二、工作任務

任務一：認識金屬材料的力學性能------塑性

定義：金屬材料在外力作用下產生永久變形而不破壞的能力稱為塑性。

【情景模擬】

1、在台虎鉗上夾持一小塊薄鋼板，作用着很小的力，當外力去除後，金屬板能回到原來的位置，這種變形稱為彈性變形；當作用力加大時，便產生彎曲的永久變形。這種材料屬塑性材料。

2、在台虎鉗上夾持一小塊薄灰口鑄鐵，作用着很小的力，材料無明顯的變形，當作用力加大時會在無明顯變形的情況下斷裂，這種材料屬脆性材料。

【知識解析】

1、塑性指標用伸長率δ和斷面收縮率ψ來表示。δ、ψ值越大，表示材料的塑性越好。 2、材料具有塑性才能進行壓力加工；塑性好的材料製成的零件在使用時也較安全。 ３．常用的塑性材料有鋼、紫銅、純鋁等；常用的脆性材料有鑄鐵、黃銅、鑄鋁等。 任務二：認識金屬材料的.力學性能------強度

定義：金屬材料在外力作用下抵抗變形和斷裂的能力稱為強度。

【情景模擬】

1、鋼鏈受載後不斷裂，説明抗拉強度好。

2、鑄鐵的抗拉強度較低，但抗壓強度比抗拉強度高4倍。

【知識解析】

1、由於材料承受外力的方式不同，其變形有多種形式，所以材料的強度又分為抗拉、抗壓、抗扭、抗彎、抗剪等的強度，其中最常用的強度是抗拉強度或強度極限σb。

2、抗拉強度σb可以通過拉伸試驗測定。σb表示材料在拉伸條件下所能承受的最大應力，是機械設計和選材的主要依據之一。

3、鋼的抗拉強度好，常用於製造軸、齒輪、螺母等；鑄鐵的抗壓強度好，常用於製造各種機牀的牀身和機器的機座。

任務三：認識金屬材料的力學性能------硬度

定義：材料抵抗另一更硬物體壓入（或刻劃）其表面的能力稱為硬度。

【情景模擬】

1、鋼針可以在鋁板上劃出痕跡，説明鋼比鋁的硬度高。

2、將兩塊不同硬度的材料，如鋼板和鋁板，板的中間放上鋼球，在台虎鉗上夾緊，得到不同的壓痕直徑（如圖1-3b所示）由此可比較出硬度的高低。

【知識解析】

1、測量硬材料的硬度常用洛氏硬度（金剛石壓頭）測試，以HRC符號表示，如車刀硬度為HRC62。許多切削刀具如車刀、鑽頭必須很硬才能切削工件。

2、軟的材料常用布氏硬度測試（以淬火鋼球做壓頭），用HB表示，如純鋁的硬度約為25HB。 任務四：認識金屬材料的力學性能------韌性

定義：金屬材料抵抗衝擊力而不破壞的能力稱為韌性。

【情景模擬】

1、取直徑為12mm，長50mm帶缺口的低碳鋼棒和黃銅棒個一根，將其夾在台虎鉗上，用500g重手錘敲擊，黃銅棒折斷而鋼棒未斷，説明低碳鋼的韌性比黃銅好。

【知識解析】

1、材料的衝擊韌性一般在一次擺錘衝擊試驗機上進行測試，常用αk表示。αk值越大，衝擊韌度越高。

2、承受衝擊載荷的機器零件，需要用具有較好韌性的材料製造。

三、項目拓展

１、選取不同材料，運用以上的方法進行試驗比較，並作好記錄。

２、結合不同材料在各種場合的應用，試説明應具備哪些性能？