项目二 汽车工程材料.ppt

,石器时代,青铜器时代,铁器时代,铁器时代埃菲尔铁塔伦敦塔桥,1889年324米高用金属7300吨,1894年中央部分可升降,金属、无机非金属（陶瓷）、高分子并存,陶瓷材料,高分子材料,金属材料,现代文明的四大支柱,材料,信息,能源,生物,结构材料,功能材料,中国制造在世界上的地位：制造大国，非制造强国，材料方面的滞后是一大关键,金属,项目二汽车工程材料,一般来讲，一辆汽车由3万个零件组装而成。汽车上每个零件的生产制造都涉及到材料问题。据统计，汽车上的零部件采用了4000余种不同的材料加工制造。从汽车的设计、选材、加工制造、到汽车的使用、维修和养护无一不涉及到材料。用以制造各种汽车零件的材料统称为汽车工程材料。一般将其分为两大类：金属材料和非金属材料。在目前机械工业生产中，普遍使用钢铁、铜、铝等金属材料；此外，工程塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料的应用也日趋广泛。,汽车制造业中使用的基本原料，汽车中大约有80的零件是用金属材料制造的，而金属材料中又以钢铁材料的用量为最多。,一、金属材料的分类,金属材料的力学性能是指金属材料在外力作用下表现出来的性能。主要指标包括：刚度、弹性、强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度等。,金属材料的性能分为：,工艺性能是指金属材料使用某种工艺方法进行加工的难易程度。包括铸造性能、焊接性能及切削加工性能等。,使用性能是指金属材料在正常工作条件下所表现出来的力学性能、物理性能和化学性能。,金属材料基础知识,二、金属材料的力学性能金属材料的力学性能主要决定于材料本身的化学成分、组织结构、冶金质量、表面和内部的缺陷等内在因素，但一些外在因素如载荷性质、温度、环境介质等也会影响到材料的力学性能。因此，力学性能不仅是验收，鉴定材料性能的主要依据，而且也是零件设计和选择材料的重要依据。属材料的力学性能是指金属材料在外加载荷（外力）作用下表现出来的特性。载荷按其作用形式的不同，分为静载荷、冲击载荷和交变载荷等。金属材料的静态力学性能金属的静态力学性能指标包括塑性、强度、硬度等。下面以低碳钢静载荷拉伸试验为例说明金属材料的各个静态力学性能指标。,1、强度,强度表征材料在外力作用下抵抗变形和破坏的最大能力，可分为抗拉强度极限（）、抗弯强度极限（）、抗压强度极限（）等。,由于金属材料在外力作用下从变形到破坏有一定的规律可循，因而通常采用拉伸试验进行测定，即把金属材料制成一定规格的试样，在拉伸试验机上进行拉伸，直至试样断裂。,金属材料的拉伸试验曲线,力学性质：在外力作用下材料在变形和破坏方面所表现出的力学性能,试件和实验条件,常温、静载,抗拉强度：拉伸时的应力应变曲线,静载荷是指大小、方向不变或变动很慢的载荷。,1、试件,（1）材料类型：低碳钢：灰铸铁：,2标准试件：,塑性材料的典型代表；脆性材料的典型代表；,（2）标准试件：,标距：用于测试的等截面部分长度；,尺寸符合国标的试件；,圆截面试件标距：L0=10d0或5d0,2、试验机,拉伸后：,拉伸前：,拉伸力F和试样伸长量L之间的关系曲线称为力-伸长曲线。,明显的四个阶段,1、弹性阶段oe,比例极限,弹性极限,3、明显塑性变形阶段sd（载荷不再增加，试样却继续变形）,屈服极限,4、强化阶段db（恢复抵抗变形的能力）,强度极限,5、局部径缩阶段bk,低碳钢拉伸曲线,2、屈服阶段es（失去抵抗变形的能力）,(1)弹性阶段比例极限poa段是直线，应力与应变在此段成正比关系，材料符合虎克定律，直线oa的斜率就是材料的弹性模量，直线部分最高点所对应的应力值记作p，称为材料的比例极限。曲线超过a点，图上ab段已不再是直线，说明材料已不符合虎克定律。但在ab段内卸载，变形也随之消失，说明ab段也发生弹性变形，所以ab段称为弹性阶段。b点所对应的应力值记作e，称为材料的弹性极限。弹性极限与比例极限非常接近，工程实际中通常对二者不作严格区分，而近似地用比例极限代替弹性极限。,(2)屈服阶段屈服点曲线超过b点后，出现了一段锯齿形曲线，这阶段应力没有增加，而应变依然在增加，材料好像失去了抵抗变形的能力，把这种应力不增加而应变显著增加的现象称作屈服，bc段称为屈服阶段。屈服阶段曲线最低点所对应的应力称为屈服点(或屈服极限)。在屈服阶段卸载，将出现不能消失的塑性变形。工程上一般不允许构件发生塑性变形，并把塑性变形作为塑性材料破坏的标志，所以屈服点是衡量材料强度的一个重要指标。,(3)强化阶段抗拉强度经过屈服阶段后，曲线从c点又开始逐渐上升，说明要使应变增加，必须增加应力，材料又恢复了抵抗变形的能力，这种现象称作强化，ce段称为强化阶段。曲线最高点所对应的应力值记作，称为材料的抗拉强度(或强度极限)，它是衡量材料强度的又一个重要指标。,(4)缩颈断裂阶段曲线到达e点前，试件的变形是均匀发生的，曲线到达e点，在试件比较薄弱的某一局部(材质不均匀或有缺陷处)，变形显著增加，有效横截面急剧减小，出现了缩颈现象，试件很快被拉断，所以ef段称为缩颈断裂阶段。,2.塑性试件拉断后，弹性变形消失，但塑性变形仍保留下来。工程上用试件拉断后遗留下来的变形表示材料的塑性指标。常用的塑性指标有两个:,伸长率:,%,l1试样拉断后的标距,mm;,l0试样的原始标距,mm。,断面收缩率:,%,L1试件拉断后的标距L是原标距A1试件断口处的最小横截面面积A原横截面面积。,、值越大，其塑性越好。一般把5的材料称为塑性材料，如钢材、铜、铝等；把2.11%的铁碳合金，无论在高温区还是在室温下都存在硬而脆的莱式体，因此不能进行压力加工（锻、轧等）。含碳量Wc2.11%的铁碳合金，在高温下都能获得单一的奥氏体组织，具有良好的塑性，可以进行锻造，并根据相图能选择最佳的锻造温度。,（3）在热