《汽车机械基础》课件-汽车金属材料的力学性能

汽车机械基础学习单元二汽车工程材料添加你的文本添加你的文本添加你的文本添加你的文本学习任务一学习任务二汽车金属材料的力学性能汽车典型零件选材及热处理添加你的文本添加你的文本学习任务三有色金属与非金属材料在汽车上的应用学习任务一汽车金属材料的力学性能任务描述：低碳钢拉伸试验可以非常形象地描述材料的力学性能，通过绘制低碳钢应力—应变曲线图，使学生熟悉拉伸试验的过程与方法，掌握低碳钢应力—应变曲线图的绘制方法，掌握金属材料的力学性能。学习目标STARTTENENDAB学习金属材料的力学性能学会绘制低碳钢应力—应变曲线图1金属材料的机械性能金属材料的机械性能各种机械零件或者工具，在使用时都将承受不同的外力，如拉力、压力、弯曲、扭转、冲击或摩擦等的作用。为了保证零件能长期正常地使用，金属材料必须具备抵抗外力而不破坏或变形的性能，这种性能称为机械性能，即金属材料在外力作用下所反映出来的力学性能。不同的金属材料表现出来的机械性能是不一样的。衡量金属材料机械性能的主要指标有强度、塑性、硬度、疲劳强度和韧性等。1，强度金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力称为强度。强度抗拉强度抗压强度抗弯强度抗扭强度1，强度将一截面为圆形的低碳钢拉伸试样装夹在拉伸试验机的夹具上，缓慢加载，随着外力（负荷）的不断增加，试样会产生拉伸变形，长度不断增加，直至试样断裂，如下图所示。拉伸前拉伸后拉断后低碳钢拉伸实验1，强度弹性变形（0e）屈服（es）明显塑性变形（sd）强化（db）颈缩（bk）弹性极限σe

屈服点σs

抗拉强度σb

2，塑性塑性是指金属在外力作用下产生永久变形而不断裂的能力。其大小用材料在断裂前的最大变形量来衡量。反映材料塑性的力学性能指标有伸长率δ和断面收缩率ψ。

伸长率δ：指试样被拉断后，试样标距的伸长量与原始标距的百分比。断面收缩率ψ：指试样被拉断后，其断面截面积的最大收缩量与试样原始横截面面积的百分比。3，硬度布氏硬度金属材料抵抗集中负荷作用的性能称为硬度。在实际生产中所采用的硬度测试方法有以下两种。

优点：数据准确、稳定、数据重复性强；缺点：压痕较大，易损伤零件表面，不能做太薄、太硬的试样硬度测试，也不适合做成品检验。3，硬度洛氏硬度金属材料抵抗集中负荷作用的性能称为硬度。在实际生产中所采用的硬度测试方法有以下两种。

优点：数据准确、稳定、数据重复性强；缺点：压痕较大，易损伤零件表面，不能做太薄、太硬的试样硬度测试，也不适合做成品检验。疲劳强度：金属材料在重复或交变负荷的作用下，循环一定周次后，断裂时所能承受的最大应力。4，疲劳强度由图可知，当σ低于某一值时，曲线与横坐标平行，表示材料可经无数次循环应力作用而不断裂，这一应力称为疲劳强度，并用σ-1表示光滑试样对称弯曲疲劳强度。金属材料在重复或交变负荷的作用下，循环一定周次后，断裂时所能承受的最大应力称为疲劳强度。材料的疲劳强度是通过各种条件下的疲劳试验确定的。对称应力循环下的疲劳极限通常是在旋转弯曲疲劳试验机上用光滑试样测定。材料的疲劳极限是材料机械性能中的一个重要性能。凡承受交变负荷的机器零件在设计时需用疲劳极限进行强度计算。在断裂的零件中，绝大多数是交变负荷下工作的，如往复机的曲轴，各种机器的主轴、齿轮、弹簧等。它们的主要破坏形式是疲劳断裂，而且疲劳断裂中大多数是突然发生的，通常所承受的应力也小于材料的屈服强度。因此，疲劳断裂具有很大的危险性。4，疲劳强度材料的疲劳极限是材料机械性能中最敏感的性能之一。受各种内因和外因的影响。例如工作时的负荷性质、环境温度和介质；零件的几何尺寸、表面加工的质量及处理；材料的化学成分、内部组织及缺陷等，都显著地影响疲劳极限。为了提高机械零件的疲劳强度，除了根据强度要求正确选材外，合理地设计零件的结构形状，避免应力集中，提高零件的表面质量，避免各种损伤，以及采用表面淬火、化学热处理、喷丸处理等表面强化方法，都能不同程度地提高抗疲劳断裂的能力。4，疲劳强度有些机器零件在工作时，如齿轮换挡、设备起动、刹车等，往往受到冲击负荷的作用。5，冲击韧性一些机器，如锻锤、冲床、凿岩机等，它们本身就是利用冲击能量来工作的。金属抵抗冲击负荷的能力称为冲击韧性。试验表明，载荷速度增加，材料的塑性、韧性下降，脆性增加，很容易发生突然性断裂。因此，使用的材料不能用静载荷下的性能来衡量，而必须用抵抗冲击载荷的能力，即冲击韧性αk来衡量。αk是通过摆锤式一次冲击试验来测量的，其试验原理如图所示。5，冲击韧性2金属材料的工艺性能金属材料的工艺性能是反映金属材料在各种加工过程中，适应加工工艺要求的能力。它是物理性能、化学性能和机械性能的综合表现。金属材料的工艺性能铸造性可锻性可焊性切削加工性热处理性3金属材料的物理性能与化学性能金属材料的物理性能，有密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性、磁性等。1，物理性能金属材料的导电性和导磁性，对一些电机、电器产品是很重要的性能。金属材料的导热性影响加热和冷却的速度。金属材料的热膨胀性会带来零件的变形、开裂及改变配合状态，从而影响机器设备的精度和使用寿命。金属材料的熔点影响到材料的使用和制造工艺。在室温下金属材料抵抗周围介质（如大气、水汽等）侵蚀的能力称为耐蚀性。一般机器零件为了不被腐蚀，常用热镀或电镀金属、发蓝处理、涂油漆、烧搪瓷、加润滑油等方法来进行保护。在易腐蚀环境工作的重要零件，有时需采用不锈钢制造。金属材料抵抗酸碱侵蚀的能力称为耐酸性。在化工机械中受到酸碱盐等化学