金屬材料的性能

汽車機械基礎(chǔ)

652890鄒慧課程概述教材學(xué)時課程地位考試類型1.為專業(yè)課打基礎(chǔ)2.為更好就業(yè)做鋪墊3.提高自身專業(yè)素養(yǎng)課程開設(shè)目的課程安排汽車常用材料12學(xué)時互換性6學(xué)時機械制圖26學(xué)時力學(xué)知識32學(xué)時機械基礎(chǔ)36學(xué)時液壓傳動基礎(chǔ)知識6學(xué)時課堂要求筆記要求課堂紀律要求習(xí)題要求聽課效果要求汽車機械基礎(chǔ)汽車曲軸、活塞、齒輪一金屬材料的使用性能1金屬具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，有一定的強度和塑性，并具有金屬光澤的物質(zhì)2金屬材料:

金屬元素/金屬元素為主1.1金屬材料的性能一金屬材料的使用性能3分類黑色金屬有色金屬特種金屬（結(jié)構(gòu)金屬、功能金屬）4性能

使用：物理、化學(xué)、力學(xué)性能：切削加工、鑄造、焊接、鍛造工藝性能金屬材料的性能力學(xué)性能鑄造性 可焊性切削加工性化學(xué)性能使用性能可鍛性物理性能二、物理性能密度；熔點；導(dǎo)熱性；導(dǎo)電性；熱膨脹性。磁性金屬的物理性能是指金屬固有的屬性。

物理性能

金屬與其他物質(zhì)引起化學(xué)反應(yīng)的特性稱為金屬的化學(xué)性能。三、化學(xué)性能

化學(xué)性能1.耐蝕性；2.抗氧化性；碳素鋼、鑄鐵鈦及其合金、鋁合金、銅合金CrSi三、化學(xué)性能噴涂油漆鍍層噴塑涂油脂發(fā)藍處理搪瓷1覆蓋法防腐三、化學(xué)性能1.加入合金元素2.化學(xué)熱處理2提高金屬本身的耐蝕性3

電化學(xué)腐蝕

4氣體干燥封存法

材料的力學(xué)性能是指金屬材料在外力的作用下表現(xiàn)出來的特性。

力學(xué)性能強度硬度疲勞極限塑性沖擊韌度四、金屬材料的力學(xué)性能

強度是指金屬材料在外載荷作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力。1、強度（1）變形:金屬材料受載荷作用而發(fā)生的幾何形狀和尺寸的變化稱為變形。分類:

彈性變形、塑性變形（2）強度指標1、強度a彈性極限產(chǎn)生完全變形σeB屈服強度.力不增加繼續(xù)變形上屈服強度ReH

下屈服強度ReLc抗拉強度拉斷前最大拉應(yīng)力Rm

在拉伸試驗中具有屈服現(xiàn)象的金屬材料稱為塑性材料，而工程上使用的金屬材料，大多數(shù)沒有明顯的屈服現(xiàn)象，這類金屬材料稱為脆性材料。有些脆性材料，不僅沒有屈服現(xiàn)象，而且也不產(chǎn)生縮頸。鑄鐵的拉伸曲線強度是根據(jù)拉伸試驗測定出來的。圓形試樣長試樣L0＝10d0，短試樣L0＝5d0。其中：L0為試樣標距，d0為試樣直徑（2）強度指標1、強度2、塑性（1）斷后伸長率δ

δ>5%，塑性材料；δ<5%，脆性材料。斷裂前材料發(fā)生不可逆永久變形的能力稱為塑性。長試樣：δ10簡寫為δ；短試樣：δ5。試樣拉斷后，標距伸長量和原始標距的百分比。

δ=（L1—L0）/L0×100％式中:L0—試樣原始標距長度(mm)；

L1—試樣拉斷后的標距長度(mm)。

試樣拉斷后，縮頸處橫截面積的縮減量與原始橫截面積的百分比。

ψ=（A0—A1）/AO×100％式中：A0

—試樣的原始橫截面積(mm2)；

A1

—試樣斷裂后縮頸處的橫截面積(mm2)。（2）斷面收縮率ψ

硬度是指材料表面抵抗局部塑性變形、壓痕和劃痕的能力。3、硬度壓入法劃痕法回跳法布氏硬度HB洛氏硬度HR維氏硬度HV壓入法硬度試驗方法：（1）布氏硬度HB壓頭淬火鋼球

HBS：布氏硬度值450的材料；硬質(zhì)合金球

HBW：布氏硬度值450~650的材料。布氏硬度計（1）布氏硬度HB表示方法;硬度數(shù)值+布氏硬度符號HBW+壓頭球體直徑/試驗力/壓力保持時間。壓頭球體直徑:1;2.5;5;10壓力保持時間:10~15s例;600HBW1/30/20350HBW2.5/30/15優(yōu)點：測量誤差小（因壓痕大），數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性強。缺點：壓痕面積較大，測量費時，不能用于太薄件、成品件及比壓頭還硬的材料。應(yīng)用：常用于測量較軟材料、灰鑄鐵、有色金屬、退火正火鋼材的硬度。不適于測量成品零件或薄件的硬度。2.洛氏硬度HR壓頭120o金剛石圓錐體鋼球

HRA與HRC淬火鋼球

HRB初試驗力F1總試驗力F主試驗力F2F=F1+F2h=h1–h0在使用金剛石壓頭時，常數(shù)K為0.2洛氏硬度計（2）洛氏硬度HR表示方法;硬度數(shù)值+洛氏硬度符號HR+使用的標尺硬度符號壓頭類型總試驗力應(yīng)用舉例HRA金剛石圓錐60硬質(zhì)合金、表面淬火、滲碳鋼等HRB直徑為1.5875mm球100有色金屬、退火、正火鋼等HRC金剛石圓錐150淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等測量操作簡單，方便快捷，壓痕??；測量范圍大，能測較薄工件。測量精度較低，可比性差，不同標尺的硬度值不能比較。例如：50HRC<70HRA〤

50HRB>40HRC〤優(yōu)點：缺點：應(yīng)用：可用于成品檢驗和薄件表面硬度檢驗。不適于測量組織不均勻材料。（3）維氏硬度HV

與布氏硬度試驗原理基本相同。只是壓頭改用金剛石四棱錐體。特點：可測較薄的硬化層以及很軟、很硬的材料。維氏硬度計（3）布氏硬度HV表示方法;硬度數(shù)值+布氏硬度符號HV+試驗力/壓力保持時間（10~15不標注）。例;640HV30600HV35優(yōu)點：試驗載荷小，壓痕淺，直接比較，尺寸范圍大，軟硬度范圍大缺點：式樣表面要求高，硬度值的測定比較麻煩，工作效率比洛氏硬度低應(yīng)用：常用于零件表面淬硬層及化學(xué)而處理的表層

金屬鍍層，薄片材料，化學(xué)熱處理后的表面4、沖擊韌度（韌性）金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力稱為沖擊韌度。

沖擊韌度是指沖擊試樣缺口處單位橫截面面積上的沖擊吸收功，其計算公式為:

ɑK=AK/SN式中：

ɑK—沖擊韌度（J/cm2)；

AK—沖擊吸收功（J）；

SN—試樣缺口處橫截面面積（cm2）。AK=Wh1-Wh2=W（h1-h2）式中：AK—沖擊吸收功（J）；

Wh1—擺錘初始勢能；

Wh2—擺錘剩余勢能；

W—擺錘重力（N）；

h1—擺錘初始高度（m）；

h2—沖斷試樣后，擺錘回升高度（m）。

沖擊韌度，用K表示其取決于塑性和硬度。溫度對αK影響較大。溫度下降時韌性下降，韌性向脆性轉(zhuǎn)變的溫度叫韌脆轉(zhuǎn)變溫度。脆性材料韌性小，韌性材料斷裂前有明顯的塑性變形。

疲勞極限σ-1

是表示材料以無數(shù)次交變載荷作用而不引起破壞的最大應(yīng)力，其大小與應(yīng)力變化的次數(shù)有關(guān)。5、疲勞極限

（1）疲勞和疲勞極限零件在循環(huán)應(yīng)力的作用，即使工作時承受的應(yīng)力低于材料的屈服點或規(guī)定殘余伸長應(yīng)力，在經(jīng)受一定的應(yīng)力循環(huán)后也會發(fā)生突然斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞。

對于黑色金屬規(guī)定循環(huán)次數(shù)為107次，有色金屬循環(huán)次數(shù)為108次。5、疲勞極限（2）特征斷裂應(yīng)力低于材料的屈服強度，甚至低于材料的彈性極限斷裂前，零件沒有明顯塑性變形（AZ）對材料的表面和內(nèi)部缺陷敏感（表面缺口、脫碳層、夾渣物、碳化物及空洞）（3）提高疲勞強度的途徑合理選材、合理設(shè)計、提高表面加工質(zhì)量、表面處理Titanic沉沒原因：Titanic--含硫高的鋼板，韌性很差，特別是在低溫呈脆性，沖擊試樣是典型的脆性斷口，近代船用鋼板的沖擊試樣則具有相當(dāng)好的韌性。Titanic號鋼板（左圖）和近代船用鋼板（右圖）的沖擊試驗結(jié)果

1、拉伸試驗時，試樣拉斷前所能夠承受的最大應(yīng)力稱為材料的（）。

A、彈性極限B、抗拉強度C、屈服點

2、用拉伸試驗可測定材料的（）性能指標。

A、強度B、韌性C、硬度1、洛氏硬度中HRA和HRC采用同樣的金剛石壓頭，因而他們的值有可比性。（）洛氏硬度值是沒有單位的。（）2、布氏硬度測量法不適合于測量成品及較薄的零件。（）3、所有金屬材料在拉伸試驗時都會出現(xiàn)顯著的屈服現(xiàn)象。（）一、選擇題二、判斷題復(fù)習(xí)題

1、金屬材料的使用性能包括————、————和————等；

2、材料的力學(xué)性能包括————、————、————、————和————等。

3、強度是指金屬材料在————作用下，抵抗