汽车机械基础 教学课件 作者 端俊 模块13.ppt

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1、模块13常用汽车材料【学习目标】１.知道常用车型零件的材料及其性能。２.知道常用金属材料热处理方法和目的。13.1　金属的力学性能【基本理论知识】力学性能是指金属材料受到不同性质的载荷(分为拉力、压力、转矩等)的作用所表现出的性能，包括强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等指标。1.强度金属在载荷作用下，抵抗塑性变形和不受损坏的能力称为强度。按所受载荷的不同强度分为抗拉、抗压、抗剪、抗扭、抗弯曲几种。材料单位面积上的作用力叫应力。金属在外载荷作用下，变形一般可分为三个阶段：弹性变形、塑性变形和断裂。对应的力学性能的强度指标：弹性极限、屈服极限、强度极限以上三个强度指标有重要的实际意义。例如：汽

2、车上许多零件都不允许过量的塑性变形，如气缸盖的螺栓就是以屈服极限为设计依据。2.硬度硬度是指金属抵抗外物压入其表面的能力。应用最广泛的硬度指标有布氏硬度和洛氏硬度。(1)布氏硬度　布氏硬度是用直径为D的淬硬圆钢球以载荷FP压入被测材料表面，保持一定时间，卸除载荷，测量被测材料表面压痕直径d，算出压痕球面积A，再计算出FP/A的大小作为材料的硬度指标，用符号HBW表示。布氏硬度只适用于硬度较低、尺寸较大的金属材料，广泛应用于退火或调质后的钢件、灰铸铁和有色金属等较软的材料的测量。3.塑性塑性是指材料在载荷作用下，产生塑性变形而不被破坏的能力。材料具有良好的塑性有利于冷冲压成形加工，如汽车外壳

3、、车厢板、油箱等就应选择塑性良好的材料。衡量塑性好坏的指标是伸长率和断面收缩率。4.韧度汽车运行时，许多零件如发动机曲轴、弹簧钢板、大梁等在汽车起动、制动及速度突然改变时都会受到突然施加的外力作用，这种突然施加的外力称为冲击载荷。此时，零件不仅要有较高的强度和硬度，还要有足够的冲击韧度，以防止零件受冲击载荷而损坏。目前，衡定材料韧度的方法是摆锤式一次能量冲击实验和小能量多次冲击实验。5.疲劳许多汽车零件，如齿轮、钢板弹簧、曲轴等在工作时承受的载荷所产生的应力大小、方向呈周期性变化，此应力称为交变应力。在其交变应力长期作用下，有时甚至在低于屈服极限时就突然断裂，这种现象称为金属的疲劳或疲劳断

4、裂。金属的疲劳主要是由于材料的表面或内部缺陷(如加工刀痕、裂纹、软点、夹杂、夹角等应力集中源)造成的，也和交变应力的大小、循环次数有关系。13.2　汽车常用的碳素钢、铸钢及其热处理【基本理论知识】1.碳素钢的基本知识以铁(Fe)为基础的铁碳合金统称为钢铁材料，它是由许多元素组成的多成分复杂合金，但最基本是由铁和碳两种元素组成。碳的质量分数低于2.11%的铁碳合金称为碳素钢，简称碳钢；碳的质量分数大于2.11%的铁碳合金称为铸造生铁。碳钢的力学性能可以满足许多零件和工具的要求，又有良好的工艺性能，而且生产方便、价格低廉，因此在汽车、拖拉机行业得到广泛应用。2.碳钢的分类(1)按碳的质量分数分

5、类　碳是决定钢性能的主要元素，当钢中碳的质量分数低于0.77%时，含碳量越高，钢的强度和硬度越高，塑性和韧度越低。当碳的质量分数超过1.0%以后，钢的硬度仍将上升，但强度、塑性、韧度都将显著下降，脆性也增大。低碳钢：碳的质量分数低于0.25%，在建筑上应用很广，如钢筋、普通型钢等。中碳钢：碳的质量分数介于0.25%～0.60%之间，可用于制造传动零件，如曲轴、连杆、凸轮轴等。高碳钢：碳的质量分数高于0.60%(一般不高于1.30%)，主要用于制造工具，如锉刀、锯等。(2)按钢的品质分类　即根据钢中有害杂质元素(硫S、磷P)的质量分数多少分类。碳钢通常分为：普通碳素钢：钢中S、P质量分数不高

6、于0.055%和0.045%。优质碳素钢：钢中S、P质量分数均小于0.035%。高级优质碳素钢：钢中S、P质量分数不高于0.020%和0.030%。(3)按钢的用途分类　碳素结构钢，主要用于制造机械零件和工程构件(如齿轮、轴、螺钉、桥梁、建筑等的构件)，其碳的质量分数在0.70%以下。碳素工具钢：主要用于制造刀具、量具、模具。此类钢均为高碳钢，一般质量分数在0.70%～1.35%之间。3.碳素结构钢在汽车中的应用碳素结构钢按其品质不同可分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢。(1)普通碳素结构钢的应用　普通碳素结构钢含硫、磷及其他杂质较多，但价格低廉、产量高，所以大量用于金属结构或汽车上要求不

7、高的零件。(2)优质碳素结构钢的应用　优质碳素结构钢含硫、磷及其他杂质较低，既保证钢的化学成分,又保证钢的力学性能。此类钢多经过热处理后使用，用于制造要求较高的零件。4.铸钢在汽车中的应用铸钢的力学性能有些已达到或接近轧制碳素钢的性能，且可以用铸造的方法生产形状复杂、尺寸大的工件。牌号用“铸钢”两字汉语拼音的首字母“ZG”和两组数字表示屈服强度和抗拉强度。5.钢的热处理热处理是将钢加热到一定温度，保温一定时间，然后以选定