工程材料与材料成型基础 综合性训金猪导 沙洲工学院 机电工程系 2005年10月
1 工程材料与材料成型基础 综合性训练指导 沙 洲 工 学 院 机 电 工 程 系 2005 年 10 月
前言 综合性训练是指一种全方位提高学生素质的教学环节。通过综合性训练能够把 单纯的教学环节中获得的比较离散的、肤浅的知识加以整理和运用,从而培养学生 的分析能力、总体认识能力和应变思维能力 1.综合性训练构思 综合性训练的目的在于使理论知识系统化,使理论知识与实践知识一体化。系 统化和一体化要围绕一个核心实现,“一心两化”是设计综合性训练的基本点。核 心是教学大纲中明确规定的,系统是通过知识的内在联系构成的,综合性训练则是 让学生根据这个框架去追求知识与知识、理论与实践的联系,去构筑“一心两化” 的作品。 2.综合性训练内容的构成 综合性训练的内容由训练目的、训练提纲、综合联系图和小结四部分构成。其 中,训练提纲是对每个综合性训练内容给出一套逻辑性很强的启发、诱导提纲,每 个纲目可以是要求说明一个道理,也可以是要求完成一个对比分析的表格,也可以 是要求回答一个问题。综合联系图是描述综合性训练中各部分内容之间构成的直接 或间接的联系,每部分可以是简图,也可以是表格或简要的文字说明。 3.综合性训练说明 学生的综合性技能训练安排在课外进行,训练题目必须从规定的题目中选择两 个,其中1-3中任选一题,4-6中任选一题。学生按训练提纲要求,进行分析总结, 完成综合联系图,小结及训练体会,并及时上交训练报告。训练成绩考核主要根据 运用知识的能力,创新思维的能力,适应社会的能力和包装设计的能力
2 前 言 综合性训练是指一种全方位提高学生素质的教学环节。通过综合性训练能够把 单纯的教学环节中获得的比较离散的、肤浅的知识加以整理和运用，从而培养学生 的分析能力、总体认识能力和应变思维能力。 1．综合性训练构思 综合性训练的目的在于使理论知识系统化，使理论知识与实践知识一体化。系 统化和一体化要围绕一个核心实现，“一心两化”是设计综合性训练的基本点。核 心是教学大纲中明确规定的，系统是通过知识的内在联系构成的，综合性训练则是 让学生根据这个框架去追求知识与知识、理论与实践的联系，去构筑“一心两化” 的作品。 2．综合性训练内容的构成 综合性训练的内容由训练目的、训练提纲、综合联系图和小结四部分构成。其 中，训练提纲是对每个综合性训练内容给出一套逻辑性很强的启发、诱导提纲，每 个纲目可以是要求说明一个道理，也可以是要求完成一个对比分析的表格，也可以 是要求回答一个问题。综合联系图是描述综合性训练中各部分内容之间构成的直接 或间接的联系，每部分可以是简图，也可以是表格或简要的文字说明。 3．综合性训练说明 学生的综合性技能训练安排在课外进行，训练题目必须从规定的题目中选择两 个，其中 1-3 中任选一题，4-6 中任选一题。学生按训练提纲要求，进行分析总结， 完成综合联系图，小结及训练体会，并及时上交训练报告。训练成绩考核主要根据 运用知识的能力，创新思维的能力，适应社会的能力和包装设计的能力
目录 、金属力学性能综合性技能训练 、铁碳合金综合性技能训练 、钢的热处理综合性技能训练 四、金属材料工艺性能综合性技能训练 五、零件结构工艺性能综合性技能训练 六、工件残余应力综合性技能训练
3 目 录 一、金属力学性能综合性技能训练 二、铁碳合金综合性技能训练 三、钢的热处理综合性技能训练 四、金属材料工艺性能综合性技能训练 五、零件结构工艺性能综合性技能训练 六、工件残余应力综合性技能训练
、金属力学性能综合性技能训练 1.综合性训练目的 使学生加深对金属在外力作用下所显示性能的理解;初步掌握金属力学性能的 主要判据:初步掌握布氏、洛氏硬度的测试方法;了解拉伸试验过程和冲击吸收功 的测试方法。 2.综合性训练提纲 2.1金属静态力学性能行为及判据 (1)金属在静态拉应力作用下可能表现出哪些行为? (2)你认为金属的弹性对金属的成形加工会产生什么影响? (3)为何工件在加工和使用中都要具有一定的刚度?加工系统的刚度对成 形加工将产生什么影响? (4)金属的塑性对金属的加工和金属制品的使用有什么意义? (5)金属的强度对金属的加工和金属制品的使用有什么意义 (6)在拉伸曲线上指出金属在静态拉应力作用下的弹性和刚度行为、塑性和 强度行为、屈服和强化行为、缩颈和断裂行为,指出如何确定σp、σs、σa2、σb 中 (7)屈服强度与抗拉强度之比称为屈强比,从使用可靠性考虑,屈强比小一些 好还是大一些好?从强度利用率考虑,屈强比小一些好还是大一些好?一般来说,金属 材料的屈强比小一些好还是大一些好? (8)金属在静压应力作用下可能表现出哪些行为?有无弹性和刚度行为?塑性 和强度行为?屈服和强化行为以及断裂行为 (9)布氏硬度和洛氏硬度的测试原理有什么区别? (10)在生产中为什么广泛采用硬度试验而不采用拉伸试验? (11)为什么说硬度是一项使用性能指标,又是一项工艺性能指标? (12)耐磨性是指机械零件工作表面抵抗磨损的能力。一般来说,耐磨性与硬度 之间具有何种关系? 2.2金属动态力学性能行为及判据 (13)机械零件受冲击力的破坏作用比静拉伸力大得多。金属在冲击力作用下 表现出哪些行为? (14)金属的韧性对金属的成形加工和金属制品的使用有什么影响 (15)大能量少周次冲击韧性便于测定,小能量多周次冲击韧性更接近机械零 件的工作情况。为何冲击韧性一般不用于强度计算,而只作为设计构件的参考指标? (16)研究冲击问题表明:小能量多周次冲击的脆断主要取决于材料的强度 大能量少周次冲击的脆断主要取决于材料的塑性。为了避免机械零件脆断,应如何 选择材料?球墨铸铁的冲击功仅为12J,为什么常用于制造曲轴? (17)碳素结构钢在高寒地区冬季常发生脆断现象的根本原因上什么?
4 一、金属力学性能综合性技能训练 1． 综合性训练目的 使学生加深对金属在外力作用下所显示性能的理解；初步掌握金属力学性能的 主要判据；初步掌握布氏、洛氏硬度的测试方法；了解拉伸试验过程和冲击吸收功 的测试方法。 2．综合性训练提纲 2．1 金属静态力学性能行为及判据 （1） 金属在静态拉应力作用下可能表现出哪些行为？ （2） 你认为金属的弹性对金属的成形加工会产生什么影响？ （3） 为何工件在加工和使用中都要具有一定的刚度？加工系统的刚度对成 形加工将产生什么影响？ （4） 金属的塑性对金属的加工和金属制品的使用有什么意义？ （5） 金属的强度对金属的加工和金属制品的使用有什么意义？ （6） 在拉伸曲线上指出金属在静态拉应力作用下的弹性和刚度行为、塑性和 强度行为、屈服和强化行为、缩颈和断裂行为，指出如何确定σp、σs、σ0.2、σb、 δ、ψ。 （7） 屈服强度与抗拉强度之比称为屈强比，从使用可靠性考虑，屈强比小一些 好还是大一些好？从强度利用率考虑，屈强比小一些好还是大一些好？一般来说，金属 材料的屈强比小一些好还是大一些好？ （8） 金属在静压应力作用下可能表现出哪些行为？有无弹性和刚度行为？塑性 和强度行为？屈服和强化行为以及断裂行为？ （9） 布氏硬度和洛氏硬度的测试原理有什么区别？ （10） 在生产中为什么广泛采用硬度试验而不采用拉伸试验？ （11） 为什么说硬度是一项使用性能指标，又是一项工艺性能指标？ （12） 耐磨性是指机械零件工作表面抵抗磨损的能力。一般来说，耐磨性与硬度 之间具有何种关系？ 2．2 金属动态力学性能行为及判据 （13）机械零件受冲击力的破坏作用比静拉伸力大得多。金属在冲击力作用下 表现出哪些行为？ （14）金属的韧性对金属的成形加工和金属制品的使用有什么影响？ （15）大能量少周次冲击韧性便于测定，小能量多周次冲击韧性更接近机械零 件的工作情况。为何冲击韧性一般不用于强度计算,而只作为设计构件的参考指标? （16）研究冲击问题表明：小能量多周次冲击的脆断主要取决于材料的强度； 大能量少周次冲击的脆断主要取决于材料的塑性。为了避免机械零件脆断，应如何 选择材料？球墨铸铁的冲击功仅为 12J，为什么常用于制造曲轴？ （17）碳素结构钢在高寒地区冬季常发生脆断现象的根本原因上什么？
(18)金属在交变应力作用下表现出的行为有哪些? (19)金属的疲劳对金属的成形加工和金属制品的使用有什么影响? (20)在交变应力作用下的机械零件选材时应如何确定其循环次数和疲劳强 度?一般情况下,屈服点和疲劳极限哪个数值大? 3.绘制综合联系图 以金属材料的力学行为为核心,表达内在质量与实验之间的联系;表达金属力 学性能主要判据与选材之间的联系。金属力学性能联系图的参考格式如图1所示。 属力学性能綜合联系图 材料内在质墨与材特力学行为之阃的联系 金 材 的 力 学 郾静6压应力状态陴击或交变动态 拉伸试验 硬度试里 冲击及疲劳试骏 HBW HRB HRO 金属力学性能的主 判 、ψ的 HR的Hv的 应用 的应用应用应用应用 的应用 图1金属力学性能联系图的参考格式 4.小结 (1)强度、塑性是通过拉伸试验确定金属力学性能;强度、塑性指标是金属 材料重要的工艺性能指标和使用性能指标。 (2)硬度主要是通过压痕硬度试验确定的金属力学性能。硬度试验基本上是 非破坏性试验,比拉伸试验更适应于生产。硬度指标也是金属材料重要的工艺性能 指标和使用性能指标。 (3)冲击韧性和疲劳强度是在动态力作用下测试的,更接近于机械零件的实 际工作状态。但影响因素复杂,测定值不够稳定。冲击功、韧脆转变温度、疲劳极 限等也是金属材料重要的工艺性能指标和使用性能指标。 (4)金属力学性能的主要判据是选材的主要依据
5 （18）金属在交变应力作用下表现出的行为有哪些？ （19）金属的疲劳对金属的成形加工和金属制品的使用有什么影响？ （20）在交变应力作用下的机械零件选材时应如何确定其循环次数和疲劳强 度？一般情况下，屈服点和疲劳极限哪个数值大？ 3.绘制综合联系图 以金属材料的力学行为为核心，表达内在质量与实验之间的联系；表达金属力 学性能主要判据与选材之间的联系。金属力学性能联系图的参考格式如图 1 所示。 图 1 金属力学性能联系图的参考格式 4.小结 （1）强度、塑性是通过拉伸试验确定金属力学性能；强度、塑性指标是金属 材料重要的工艺性能指标和使用性能指标。 （2）硬度主要是通过压痕硬度试验确定的金属力学性能。硬度试验基本上是 非破坏性试验，比拉伸试验更适应于生产。硬度指标也是金属材料重要的工艺性能 指标和使用性能指标。 （3）冲击韧性和疲劳强度是在动态力作用下测试的，更接近于机械零件的实 际工作状态。但影响因素复杂，测定值不够稳定。冲击功、韧脆转变温度、疲劳极 限等也是金属材料重要的工艺性能指标和使用性能指标。 （4）金属力学性能的主要判据是选材的主要依据