汽车专业 机械基础1

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1、机械基础参赛选手：******第一章金属材料基本知识§1.1金属材料的性能材料的性能：使用性能：机械性能、物理性能、化学性能。工艺性能：切削加工性能、铸造性能、焊接性能、锻造性能、热处理性能.机械性能:如强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度物理性能:如密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性化学性能:如抗腐蚀性、抗氧化性实践证明，大部分的机械零件在使用过程中，用于传递动力和运动，因此在设计、制造和选材时，以机械性能为主要依据。使用性能：材料在使用过程中表现出的性能。工艺性能：材料在制造产品的过程中表现出性能。一、强度：材料在

2、外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。由于材料承受外力形式不同，又分为抗拉、抗压、抗扭、抗弯、抗剪等几种强度.抗拉强度是由拉伸试验测定的。金属材料通过拉伸实验即可求得材料的比例极限（σp）屈服强度（σs）、和抗拉强度（σb）。1、弹性极限(比例极限)：材料不产生塑性变形时所能承受的的最大应力。2、屈服强度s：材料开始产生明显塑性变形时的最小应力。3、抗拉强度b：材料断裂前所承受的最大应力值。4、条件屈服强度0.2：高碳钢等无屈服点，国家标准规定以残余变形量为0.2%时的应力值作为它的条件屈服强度，以σ0.2来表示

3、.注:脆性材料没有屈服现象.拉伸实验:1.拉伸试样长试样：L0=10d0短试样L0=5d02.拉伸曲线：ΔLF0低碳钢拉伸曲线脆性材料拉伸曲线二、塑性：材料产生塑性变形而不破坏的能力。用延伸率和断面收缩率来表示:1、延伸率:2、断面收缩率：拉伸试样的颈缩现象δ、ψ值越大，表示材料的塑性越好。良好的塑性是压力加工及焊接等工艺所需的重要条件，也是机械零件在使用过程中安全可靠的保证。三、硬度:抵抗更硬物体压入其表面产生局部塑性变形或破坏的能力,是衡量金属材料软硬程度的指标.硬度的表示方法----布氏硬度HB;洛氏硬度;维氏

4、硬度.硬度的测定方法----压入法:一定形状的压头，一定的静载荷，压入工件表面，根据压痕的深度或直径确定工件的硬度值。1.布氏硬度HB:是用一定直径D的淬火钢球或硬质合金球，在规定的试验力F的作用下，压入试件表面，并保持一定时间(10-15s)，卸除力F，测量压痕直径d，以压痕单位面积上的压力表示材料的布氏硬度值.在实际使用中，布氏硬度值并不计算，也不用标注单位，只需测出压痕直径d，即可从布氏硬度表上查得。压头为淬火钢球时，用符号HBS表示，适用于布氏硬度值在450以下的材料。压头为硬质合金时，用符号HBW表示，适用

5、于布氏硬度在450~650的材料。(1).标注：符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值，符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。如120HBS10/1000/30表示直径为10mm的淬火钢球在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。再如:500HBW5/750表示直径为5mm的硬质合金钢球在750kgf（9.807kN）载荷作用下保持(10-15)s测得的布氏硬度值为500。注:(10-15)s不标注.(2).特点：优点：测量误差小，数据稳定。缺点：压痕大，不能

6、用于太薄件、成品件及比压头还硬的材料。适于测量退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度。(3).材料的b与HB之间的经验关系：对于低碳钢:b(MPa)≈3.6HB对于高碳钢：b(MPa)≈3.4HB对于铸铁：b(MPa)≈1HB或0.6(HB-40)h1-h0洛氏硬度测试示意图洛氏硬度计2．洛氏硬度:洛氏硬度试验是用顶角120°的金刚石圆锥体或直径1.588㎜的淬火钢球作压头，加上一定载荷，使压头压入工件表面，然后根据压痕的深度确定其硬度值。硬度值可直接从试验机表盘上读出,不需计算,也不用标出单位.(1)常用

7、标尺有：B、C、A三种,即HRA;HRB;HRC.①HRA：硬、薄试件.如硬质合金、表面淬火层和渗碳层。②HRB：轻金属、未淬火钢.有色金属和退火、正火钢等。③HRC：较硬，淬硬钢制品.如调质钢、淬火钢等。(2)标注方法:如60HRC表示C标尺测定的洛氏硬度值为60.(3)特点:优点：操作简便，压痕小，适用范围广。缺点：测量结果分散度大。四、冲击韧性:是指金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。用冲击韧度来衡量.指标为冲击韧度值Ak.冲击韧度:是冲断式样时在缺口处单位面积所消耗的功.Ak可直接从试验机刻度盘上读出.A

8、k值低的材料叫脆性材料AK值高的材料叫韧性材料应用:1、评定材料的低温变脆倾向2、反映原材料的冶金质量和热加工产品的质量及材料对于缺口的敏感性.五、疲劳强度(疲劳极限):材料经无数次应力循环而不发生疲劳断裂的最高应力值。（80%的断裂由疲劳造成）1、疲劳现象：承受交变应力作用下，往往在远小于强度极限，甚至小于屈服极限的应力下,经过多次应力循环发