汽车机械基础 金旭星 第1章 汽车常用材料

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1、汽车机械基础第1章汽车常用材料金属材料的性能1.1常用工程材料1.2钢的常用热处理1.3【学习目标】1．了解工程材料的主要性能类型及应用特点2．掌握金属材料的力学性能特点，了解金属材料的工艺性能3．掌握测定材料硬度的类型及方法4．了解常用金属材料及非金属材料的机械性能5．了解各种钢热处理方法的应用特点1.1金属材料的性能1.1.1金属材料的力学性能力学性能的主要指标是强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等。上述指标既是选材的重要依据，又是控制、检验材料质量的重要参数。拉伸试验是测定静态力学性能指标的常用方法。图1-1所示为低碳钢的拉伸曲线，图中的纵坐标表示载荷F，横坐标表

2、示变形量l。通过拉伸曲线可测定材料的强度与塑性。图1-1低碳钢拉伸曲线1．强度强度是材料在载荷（外力）作用下抵抗塑性变形和破坏的能力。抵抗外力的能力越大，则强度越高。（1）屈服极限由图1-1可知，当载荷增加到Fs时，在不再继续增加载荷的情况下，试样仍能继续伸长，这种现象称为屈服。将开始发生屈服现象时的应力，也即开始出现塑性变形时的应力，叫做屈服极限（σs）。（1-1）（2）强度极限当载荷超过Fs以后，试样将继续变形。载荷达到最大值后，试样产生缩颈，有效截面急剧减小，直至断裂。强度极限是试样在断裂前所能承受的最大应力，用σb表示。2．塑性塑性是材料断裂前发生不可逆永久变形

3、的能力。材料断裂前的塑性变形愈大，表示它的塑性愈好，反之则表示其塑性差。常用的塑性指标是断后伸长率和断面收缩率。（1）断后伸长率（2）断面收缩率３．硬度硬度是指金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划伤的能力。因此硬度也可以看作是材料对局部塑性变形的抗力。硬度是衡量材料性能的一个综合的工程量或技术量。通常材料硬度越高，耐磨性越好，强度也越高。测定硬度的方法很多，常用的有布氏硬度测试法、洛氏硬度测试法和维氏硬度测试法。4．冲击韧性冲击韧性是指金属材料在冲击载荷的作用下折断时吸收变形能量的能力，常用冲击吸取功或冲击韧度来表示。5．疲劳强度疲劳是指在循环应力和应变作用下，

4、在一处或几处产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然产生断裂的过程。这种破坏称为疲劳破坏（或疲劳断裂）。金属的疲劳破坏与很多因素有关，人们可通过改善零件的结构形状避免应力集中，以及改善表面粗糙度、进行表面热处理和表面强化处理来提高金属材料的疲劳强度。1.1.2金属材料的物理性能金属材料的物理性能指金属材料的熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性和耐磨性等。1．熔点2．导热性3．导电性4．热膨胀性5．磁性6．耐磨性1.1.3金属材料的化学性能金属材料在室温或高温下，抵抗介质对它化学浸蚀的能力，称为金属材料的化学性能。金属材料的化学性能一般包括抗氧化性和抗腐蚀性等

5、。所谓抗氧化性，是指金属材料在高温时抵抗氧化性气氛腐蚀作用的能力。金属材料抵抗各种介质（大气、酸、碱、盐）浸蚀的能力称为抗腐蚀性。1.1.4金属材料的工艺性能金属材料的工艺性能是指金属材料所具有的能够适应各种加工工艺要求的能力。它是力学、物理、化学性能的综合表现，包括铸造性、锻造性、焊接性、切削加工性和热处理性等。1．铸造性2．锻造性3．焊接性4．切削加工性1.2常用工程材料各类机电产品，大多是由种类繁多、性能各异的工程材料通过加工制成的零件构成的。工程材料按照化学元素成分可分为金属材料和非金属材料两种，其中金属材料是工程中应用最广泛的。1.2.1黑色金属材料通常，工业上

6、对铁、铬和锰及这三种金属的合金尤其是铁碳合金称为黑色金属。除这三种金属（合金）以外的金属（合金）称为有色金属。1．铸铁铸铁是含碳质量分数大于2.06%的铁碳合金。根据碳在铸铁中存在形态的不同，铸铁可分为下列几种。（1）白口铸铁（2）灰铸铁表1-1所示为常用灰铸铁的牌号、力学性能及应用。类别牌号铸铁壁厚/mm抗拉强度（b）/MPa硬度/HBS用途举例铁素体灰铸铁HT1002.5～10≥130110～166低载荷和不重要的零件，如盖、外罩、手轮、支架、底板、手柄等10～20≥10093～14020～30≥9087～13130～50≥8082～122铁素体珠光体灰铸铁HT15

7、02.5～10≥175137～205承受中等应力的铸件，如普通机床的支柱、底座、齿轮箱、刀架、床身、轴承座、工作台、带轮、泵壳、阀体、法兰、管路及一般工作条件的零件10～20≥145119～17920～30≥130110～16630～50≥120105～157珠光体灰铸铁HT2002.5～10≥220157～236承受较大应力和要求一定气密性或耐蚀性的较重要铸件，如汽缸、齿轮、机座、机床床身、立柱、汽缸体、汽缸盖、活塞、制动轮、泵体、阀体、化工容器等10～20≥195148～22220～30≥170134～20030～50≥1