汽车机械基础-金属材料的性能-配套课件.ppt

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1、项目12金属材料的性能引言：汽车材料的发展是汽车技术发展的重要方面，是汽车质量保障的基础，在当今研制经济、安全和轻便汽车中更是关键的一环。汽车材料与汽车制造成本和耐用程度密切相关，现代汽车的技术进步，很大程度就是材料技术的进步。金属材料的性能使用性能：指材料在使用过程中所表现的性质和适应能力，主要包括机械性能、物理性能和化学性能。工艺性能：在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、热加工和热处理的性能。包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切削加工性能和热处理工艺性能等。所有性能中，机械性能最为基本和重要，因为它是产品设计和材料选择的主要依据。12.1金属材料的力学性能材料按其成分、

2、特点可分为金属材料、非金属材料和复合材料，其中，金属材料以其优良的性能获得广泛的使用。金属材料的机械性能指材料在外力作用下表现出来的性能，即金属材料抵抗外力引起的变形和破坏的能力，主要有强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等。这些性能指标是选择机械零件材料的主要依据，也是材料性能评定的依据之一，其中强度、刚度、弹性及塑性一般可通过金属拉伸试验来测定。拉伸试验是应用最为广泛的力学性能试验方法之一。一、强度图8-1拉伸试样金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。强度指标一般可通过金属拉伸试验来测定。拉伸试验采用标准拉伸试样，在拉伸试验机上缓慢施加静载荷，同时连续测量力和相应的伸长，直至把试

3、样拉断为止，依据测出的拉伸曲线，求出相应的力学性能指标。图8-2万能材料试验机简图一、材料的拉伸曲线1、oe段：直线、弹性变形阶段。2、es段：曲线、弹性变形+塑性变形即屈服阶段。5、bd段曲线：颈缩阶段。b点：出现缩颈现象，即试样局部截面明显缩小，试样承载能力降低，拉伸力达到最大值；当拉到d点时，试样断裂。3、ss’段：水平线（略有波动）、明显的塑性变形屈服现象，作用的力基本不变，试样连续伸长。4、s’b曲线：弹性变形+均匀塑性变形。s`●金属材料的强度指标根据其变形特点分为下列几个：3、强度极限（抗拉强度）指试样拉断前所承受的最大拉应力。2、屈服极限（强度）σs当材料的内应力σ＞σb

4、时，材料将产生断裂。σb常用作脆性材料的选材和设计的依据。一般机械零件使用时，不允许发生明显塑性变形，选材与设计的主要依据是σ＜σs或者σ0.2。屈服强度是材料开始产生明显塑性变形时的最低应力值。1、弹性极限值σe表示材料保持弹性变形，不产生永久变形的最大应力。二、刚度和弹性在应力-应变曲线中的弹性变形阶段可测出材料的弹性模量E，并依此确定该材料的刚度和弹性。弹性模量E是指金属材料在弹性状态下的应力与应变的比值，即：E=σ/ε弹性模量E是引起单位弹性变形所需的应力。它表示金属材料抵抗弹性变形的能力。工程上将材料抵抗弹性变形的能力称为刚度。零件的刚度除了与零件横截面大小、形状有关外，还主要

5、取决于材料的弹性模量E越大，刚度越大。E值主要取决于各种金属材料的本性。三、塑性塑性是金属材料在静载荷作用下产生永久变形而不破坏的能力。评定指标是延伸率和断面收缩率。1、延伸率2、断面收缩率指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。指试样拉断后缩项处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。δ=(L1-L0)/L0x100%L0:标距（本实验L=100）L1:拉断后的试件标距。将断口密合在一起，用卡尺直接量出。Ψ=(A0-A1)/A0x100%A0:试件原横截面积。A1:断裂后颈缩处的横截面积，用卡尺直接量出。金属材料的延伸率和断面收缩率数值越大，表示材料的塑性越好。塑性好的金属可

6、以发生大的塑性变形而不被破坏，便于通过压力加工获得形状复杂的零件。四、硬度1、定义：指材料抵抗另一硬物压入其内的能力。即受压时抵抗局部塑性变形的能力。它是衡量材料软硬程度的指标，其物理含义与试验方法有关。2、硬度的测试方法硬度试验方法大体上可分为压入法,刻画法和弹性回跳法三种。金属材料硬度测试主要用压入法，常用的压入法有：（1）布氏硬度试验；（2）洛氏硬度试验；1)、布氏硬度试验（布氏硬度计）原理:用一定直径D的球体（淬火钢球或硬质合金球）以相应的试验力压入待测材料表面，保持规定时间并达到稳定状态后卸除试验力，测量材料表面压痕平均直径d，以计算硬度的一种压痕硬度试验方法。2)、布氏硬度值

7、用球面压痕单位面积上所承受有平均压力表示。HBS(钢球压头)、HBW（硬质合金球）如：120HBS500HBW4、测量范围用于测量各种退火、调质处理的钢、铸铁、有色金属等。1.布氏硬度(HB)3)、优缺点（1）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）（2）可测的硬度值不高（3）不测试成品与薄件（4）测量费时，效率低=2FπD[D-（D²-d²）½]布氏硬度=FA凹1）洛氏硬度试验（洛氏硬度计）原理:用顶角为120°金刚石圆