汽车常用金属材料说课材料.ppt

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1、第十四章汽车常用金属材料第一节金属的性能一、金属的机械性能二、金属的物理、化学性能及工艺性能第二节汽车常用碳素钢、铸钢及其热处理一、碳素钢的基本知识二、碳素钢在汽车中的应用三、铸钢在汽车中的应用四、钢的热处理第三节汽车常用合金钢一、合金钢的基本知识二、合金结构钢及其在汽车中的应用三、合金工具钢四、特殊性能钢第四节汽车用铸铁一、灰铸铁二、可锻铸铁三、球墨铸铁四、合金铸铁第五节汽车用有色金属一、铝及铝合金二、铜及铜合金三、轴承合金第十四章汽车常用金属材料第一节金属的性能金属材料:以一种金属元素为基体，

2、加入其它金属元素或非金属元素而形成的具有金属特性的材料。大部分汽车零件是由金属材料制造的，因此，汽车的性能很大程度上决定于金属材料的性能。（一）强度强度：金属在载荷（外力）作用下，抵抗变形和不受损坏的能力。按载荷的不同强度分为抗拉、抗压、抗剪、抗扭、抗弯曲等五种。内力：金属内部原子阻止变形的抗力。其数值大小和外力相等，方向相反。应力：材料单位面积上的内力大小。注：载荷类型不同，内力的表现形式也不同，因此金属强度指标也不同。但实际应用中最为广泛的是拉伸强度指标，其它强度指标与拉伸强度指标有一定的关系，知

3、道拉伸强度就可以近似地预测其它强度指标，而且测定金属拉伸强度的方法——拉伸试验法也最为简单。拉伸试验：试验准备：试验机、符合国家标准（GB397——86）规定要求的圆形拉伸试样，如图14-1所示。试验时，将试样放到试验机上，匀速缓慢地向试样两端施加轴向静拉力，直至拉断为止。做出拉伸曲线图，又称为“应力——应变曲线”，如图14-2所示。拉伸曲线图的五个阶段：1.oe——弹性变形阶段：2.es——微量塑性变形阶段3.ss’——屈服阶段4.s’b——大量塑性变形阶段5.bk——颈缩阶段可见，金属在外载作用下

4、，变形有三个阶段：弹性变形、弹塑性变形和断裂。注：只有塑性材料的塑性变形有五个阶段。由上述各阶段的应力——应变关系，可以得出几个机械性能的强度指标：弹性极限σe——金属材料抵抗弹性变形的最大应力。屈服极限（屈服强度）σs——金属材料抵抗塑性变形的应力。强度极限（抗拉强度）σb——金属材料抵抗塑性变形不致断裂的最大应力。以上三个强度指标具有重要的实际意义。例如，汽车上许多零件都不允许产生过量的塑性变形，象气缸盖螺栓，就是以屈服极限为设计依据。强度极限也是设计零件时的主要依据之一。（二）硬度：硬度：金属表

5、面上局部体积内抵抗塑性变形和破坏的能力。硬度是金属材料的重要机械性能。虽然硬度与强度间没有严格的对应关系，但可以通过大量实验数据找出粗略的换算关系。而硬度试验设备简单，操作容易迅速，性能测试时又不损坏金属零部件。所以，可以通过硬度试验检验工具和零件的质量。硬度试验广泛应用的有布氏硬度和洛氏硬度试验方法。1.布氏硬度试验原理：用直径为D的淬硬圆钢球以规定的载荷FＰ压入被测试材料表面，保持一定时间后，卸除载荷，测量被测材料的表面压痕直径d和压痕球面积A，计算平均压力FＰ／A的大小作为材料的布氏硬度指标，如

6、图14-3所示。布氏硬度试验时，钢球的直径Ｄ和载荷FＰ是根据被测试材料的种类、性质和厚度，按国家标准（GB231—84）的规定选择，试验后用专门的刻度放大镜测出压痕直径d的大小，再查布氏硬度值表即可得到布氏硬度值。布氏硬度用符号HB表示，习惯不写单位。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、灰口铸铁和有色金属等较软的材料。由于布氏硬度是材料局部范围抵抗变形的能力，所以布氏硬度与材料的抗拉强度之间存在一定的换算关系，对一般的碳钢有如下近似关系：当HBS＜175时，σb

7、≈0.36HBS。当HBS＞175时，σb≈0.35HBS。2.洛氏硬度试验原理：洛氏硬度试验和布氏硬度试验同样采用压入法测定硬度。两者的区别是洛氏硬度试验用的压头是一个120o的圆锥形金钢石压头，施加相应载荷后，测定金属材料压痕的深度，以压痕深度来表示硬度值。洛氏硬度用HRC表示，如图14-4所示。洛氏硬度试验可以直接从刻度盘上读取硬度值；压痕小，可测定成品及薄的工件；测试的硬度范围大，可以测从极软到极硬的金属材料。但洛氏硬度测试压痕小，测量值有时不够准确，所以，同一试样应测三点以上，取其平均值。（

8、三）塑性塑性：材料在载荷作用下，产生塑性变形而不被破坏（不断裂）的能力。材料具有良好的塑性，有利于金属的冷冲压成型加工。如汽车驾驶室外壳、车箱板、油箱等，在其成型过程中，若金属材料塑性不好，则在成形时容易开裂。衡量材料塑性好坏的指标是延长率和断面收缩率。1.延长率：是指金属试样进行拉伸试验被拉断后标距长度的伸长量与原始标距长度之比值的百分比．用δ表示。2.断面收缩率：是指金属试样进行拉伸试验拉断处横截面积缩小量与原始横截面积之比值的百分率。用ψ表示。（四