金属材料组织与性能电子教案 第1单元教案4 冲击韧性及其测试

教案4授课教师课题名称1.3冲击韧性及其测试授课学科金属材料组织与性能授课班级授课地点课时2总学时48教学目标知识目标1.掌握冲击韧性的概念2.了解冲击韧性测试方法、原理及测试设备能力目标1.掌握冲击韧性试验的原理、方法、特点2.能够依据断口形貌定性地表示金属材料的冲击韧性。素质目标1.培养学生较好的分析和解决问题的方法和能力；2.培养学生严谨的工作态度和较强的质量和成本意识；3.熟悉中国材料工艺现状，提升民族自信；4.培养学生自强不息、勇于担当的责任感。教学重点冲击韧性的概念冲击韧性试验的原理、方法、特点教学难点依据断口形貌定性地表示金属材料的冲击韧性。教学方法讲授法、演示法、多媒体教学法、阅读指导法、讨论法教学手段多媒体教学课件教材及参考资料学情分析授课对象：智能轧钢技术专业一年级学生；前序课程：《工程力学》、《工程制图》等；已有技能：学生对材料发展历程以及材料力学的理论基础有了一定认识主要问题：对金属材料拉伸力学性能的测试方法缺乏认识与实践操作过程。教学过程教学内容师生活动思政元素设计案例课前回顾(5分钟）：导入新课（10分钟）讲授新知(70分钟)回顾上节课关于金属硬度的概念及测试的试验方法、设备许多机器零件和工具在工作过程中，往往受到以很大速度作用于机件上的冲击载荷的作用，如蒸汽锤的锤杆、冲床上的一些部件、柴油机曲轴、飞机的起落架等。瞬时冲击的破坏作用远远大于静载荷的破坏作用，所以在设计受冲击载荷件的零件时不能单用在静载荷作用下的指标来衡量，而必须考虑材料抵抗冲击载荷的能力。材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力称为冲击韧度，常采用一次冲击试验来测量。一、金属冲击韧性的测试除静载荷外，金属材料在工作时还经常受到动载荷的作用。冲击载荷对金属材料的作用效果或破坏效应大于静载荷，应对金属材料提出相应的力学性能要求。2.冲击韧性金属材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力称为韧性。韧性是金属材料重要的力学性能。3.冲击韧性试验3.1试样准备标准冲击试样有夏比U型缺口试样和夏比V型缺口试样两种类型。缺口的作用是为了使试样承受冲击载荷时在缺口附近造成应力集中，使塑性变形局限在缺口附近不大的体积范围内，并保证试样一次冲断且使断裂发生在缺口处。选择试样类型的原则应根据试验材料的产品技术条件、材料的服役状态和力学特性，一般情况下，尖锐缺口试样适用于韧性较好的材料。如不能制备标准试佯，可采用宽度7.5mm或5mm等小尺寸试祥,试样的其他尺寸及公差与相应缺口的标准试样相同，缺口应开在试样的窄面上。注意：铸铁或工具钢等脆性材料，常采用无缺口冲击试样。（10×10×55mm）3.2一次摆锤冲击试验的原理执行标准：GB/T229－2007《金属夏比摆锤冲击试验方法》。mgh1-mgh2=K（冲击能量）冲击能量（单位为焦耳/J）即为材料冲击韧性的表征指标。U型缺口试样和V型缺口试样的冲击能量分别表示为KU和KV。冲击能量的值越大，材料的韧性越高，越可以承受较大的冲击载荷。一般把冲击能量高的材料称为韧性材料，冲击能量低的材料称为脆性材料。依据断口形貌可以定性地表示金属材料的冲击韧性。冲击断口由纤维区、放射区、剪切唇三个区组成。纤维区面积越大，剪切唇越明显，表明材料的冲击韧性越高。3.3开始试验（1）试样检查工具：游标卡尺，缺口检查仪测量试样的长、宽、高等尺寸。检查缺口位置、形状和尺寸冲击试验（3）冲击试验报告低温脆性低温脆性——随温度降低，金属冲击能量下降，由韧性状态转变为脆性状态的现象。冷脆：材料因温度降低导致冲击韧性的急剧下降并引起脆性破坏的现象。对压力容器、桥梁、汽车、船舶的影响较大。转变温度（Tt）越低，表明材料的低温韧性越好，对于在寒冷地区使用的材料要十分重要。5.、冲击试验的应用缺口冲击试验最大的优点就是测量迅速简便。用于控制材料的冶金质量和铸造、锻造、焊接及热处理等热加工工艺的质量。用来评定材料的冷脆倾向（测定韧脆转变温度）。设计时要求机件的服役温度高于材料的韧脆转变温度。师：提问生：思考并回答问题师：教师利用多媒体课件、视频演示的方式进行讲解生：听老师讲授，认真记笔记师：ppt展示零件图片、视频，并进行提问。对比三个试样断口形貌，说明哪个试样的冲击韧性好。增强互动，活跃课堂气氛。生：认真思考并回答问题。师：对学生的回答结果和预习情况进行评价。师：演示讲解冲击韧性试验过程生：认真看试验过程，记录实验数据师：结合本节课所学内容谈谈泰坦尼克号沉船事故背后的原因生：认真思考并回答问题。师：对学生的回答结果进行评价。。知识小结（3分钟）冲击韧性试验的概念、试验原理和方法是怎样的，有哪些注意事项。师：进行总结，给出答案生：认真听，记强化本次教学内容的重点，点出应该掌握的概念布置作业（2分钟）1.课后按要求完成实验报告