汽车机械基础教学课件作者王影1.ppt

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1、124331.3钢的热处理返回项目一　汽车材料1.1金属材料的力学性能1.2金属与合金的结构及铁碳合金相图1.4常用金属材料56返回项目一　汽车材料1.5常用非金属材料简介1.6　汽车运行材料１.１　金属材料的力学性能金属材料在外力作用下。抵抗塑性变形和断裂的能力称为强度。强度的大小通常用应力来表示。符号为σ。单位为兆帕(ＭＰａ)。金属材料受到外力作用时。为了保持其形状不变。在材料内部产生与外力相对抗的力。这个力称为内力。应力就是单位面积上所承受的内力。塑性是指金属材料在外力作用下。产生永久变形而不断裂的能力。衡量指标分别为断后伸长率和断面收缩率。两个指标可以通过拉伸试验测得。试样被拉断后。标

2、距的伸长量与原始标距的百分比称为断后伸长率。用δ表示。下一页返回１.１　金属材料的力学性能试样被拉断后。端口处横截面积的缩减量与试样原始横截面积的百分比称为断面收缩率。用ψ表示。１.１.２　硬度硬度是指金属材料抵抗局部弹性变形、塑性变形、压痕或破裂的能力。是衡量材料软硬的度量。能够反映出金属材料内部的化学成分、金相组织和热处理状态上的差异。是各种零件及工具、量具、模具等必备的性能指标。由于测定硬度的试验设备比较简单。操作方便、迅速。又属无损检验。故在生产上和科研中应用十分广泛。硬度测试方法很多。最常用的硬度测试方法有布氏硬度和洛氏硬度。１.布氏硬度测试原理:使用一定直径Ｄ的硬球。以规定的试验力

3、Ｆ压入试样表面。经规定的保持时间后。去除试验力。测量试样表面的压痕直径为ｄ。然后计算硬度值。如图１-１所示。下一页返回上一页１.１　金属材料的力学性能痕单位面积上的载荷。作为布氏硬度值。布氏硬度值可用下式计算:２.洛氏硬度测试原理:以锥顶角为１２０°的金刚石圆锥或直径为１.５８８ｍｍ的淬火钢球作压头。先加初试验力Ｆ０。压头在Ｆ０作用下压入试样ｈ１位置。再加主试验力Ｆ１。将压头压入试样表面。压头在Ｆ０＋Ｆ１作用下压入ｈ２位置。经规定的保持时间后。卸除主试验力Ｆ１。在初试验力Ｆ０下测定残余压入深度。压头的位置ｈ３。用深度ｅ＝ｈ３－ｈ１的大小来表示材料的洛氏硬度值。如图１-２所示。材料越硬。ｅ越小。

4、所测得的洛氏硬度值越大。下一页返回上一页１.１　金属材料的力学性能为使同一硬度计能测试不同硬度的材料。可采用不同的压头和试验力。常用的洛氏硬度标尺有ＨＲＡ、ＨＲＢ、ＨＲＣ三种。例如５８ＨＲＣ、９２ＨＲＡ。洛氏硬度的试验条件和应用范围见表１-１。１.１.３　冲击韧度许多机械零件在工作时要受到冲击载荷的作用。如活塞销、锤杆、冲模及锻模等。用于制造这类零件的金属材料。不能仅用静载荷作用下的韧性(即金属材料在断裂前吸收变形能量的能力)指标来衡量其性能的好坏。还应考虑金属材料抵抗冲击载荷的能力。即冲击韧性。其指标以冲击韧度表示。金属材料冲击韧度值用一次摆锤冲击试验法测定。下一页返回上一页１.１　金属材料

5、的力学性能测试原理:把按规定制作的标准冲击试样放在冲击试验机支座上图１-３(ａ)]。缺口(脆性材料不开缺口)背向摆锤方向。将质量为ｍ的摆锤扬起到规定高度Ｈ１。然后自由落下。将试样冲断。后继续向另一方向上升到高度Ｈ２[图１-３(ｂ)]。根据能量守恒原理可知:摆锤冲断试样所消耗的势能即是摆锤冲击试样所做的功。称为冲击吸收功。用符号ＡＫ表示。可从冲击试验机上直接读出。用ＡＫ除以试样缺口处的横截面积Ｓ。即可得为该材料的冲击韧度值。用符号αｋ表示。单位为焦耳/厘米２(Ｊ/ｃｍ２)。即:下一页返回上一页１.１　金属材料的力学性能１.１.４　疲劳强度许多机械零件都是在循环载荷的作用下工作的。如曲轴、齿轮、弹

6、簧、各种滚动轴承等。承受循环载荷作用的零件。在工作过程中。常常在工作应力远低于制作材料屈服极限的情况下。仍然会发生断裂。这种现象称为疲劳。疲劳断裂是指在变动载荷的作用下。零件经过较长时间工作或多次应力循环后所发生的突然断裂现象。在循环载荷作用下。金属所承受的循环应力σ和断裂时相应的应力循环周次Ｎ之间的关系。可以用曲线来描述。这种曲线称为σ—Ｎ疲劳曲线。如图１-４所示。返回上一页１.２　金属与合金的结构及铁碳合金相图１.２.１　纯金属的晶体结构及其结晶自然界中的一切固态物质。根据其内部原子或分子的聚集状态。可分为晶体和非晶体两类。总的来说。凡是内部原子或分子在三维空间内。按照一定几何规律做周期性

7、的重复排列的物质称为晶体。如雪花、食盐和固态金属等。凡是内部原子或分子呈无规则堆积的物质称为非晶体。如普通玻璃、松香和沥青等。晶体具有下列特点:１)具有规则的外形。晶体在一般情况下应具有规则的外形。如天然金刚石、水晶和食盐等。但有时外形也不一定是规则的。这与晶体的形成条件有关。所以不能仅从外形来判断是否是晶体。而应该从其内部原子或分子的排列情况来确定。２)有固定的熔点。任何一种晶体物质。当加热到一