《汽車(chē)材料》第一章前言金屬材料的力學(xué)性能

《汽車(chē)材料》第一章金屬材料的力學(xué)性能第二章黑色金屬（鋼鐵材料）第三章有色金屬及其合金第四章典型汽車(chē)零件金屬材料的選用《汽車(chē)材料》目錄第五章汽車(chē)常用非金屬材料第六章汽車(chē)燃料第七章汽車(chē)潤(rùn)滑材料第八章汽車(chē)工作油液

本書(shū)是根據(jù)教育部新頒發(fā)的《中等職業(yè)學(xué)校汽車(chē)運(yùn)用與維修專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)方案》，為了適應(yīng)技工學(xué)校汽車(chē)專(zhuān)業(yè)主干課程汽車(chē)材料的教學(xué)基本要求，并參照有關(guān)行業(yè)職業(yè)技能鑒定規(guī)范及中級(jí)工、高級(jí)工等級(jí)考核標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)的，適用于技工或職業(yè)學(xué)校汽車(chē)專(zhuān)業(yè)，也可作為相關(guān)行業(yè)崗位培訓(xùn)參考用書(shū)。

根據(jù)高技能人才培養(yǎng)目標(biāo)，本教材緊扣汽車(chē)運(yùn)用與維修專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，一夠用為度，適用為主，應(yīng)用為本，注重理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，教材中盡可能體現(xiàn)了汽車(chē)材料方面的新知識(shí)、新技術(shù)、新工藝和新材料，使學(xué)生畢業(yè)后能適應(yīng)汽車(chē)材料技術(shù)及市場(chǎng)的變化和我發(fā)展需要。

《汽車(chē)材料》是汽車(chē)檢測(cè)與維修專(zhuān)業(yè)的一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課。其主要任務(wù)是通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)汽車(chē)用金屬材料、非金屬材料、潤(rùn)滑材料、汽車(chē)美容材料等各種材料有一個(gè)較全面的、概括性的了解；初步掌握汽車(chē)常用材料的牌號(hào)、性能，掌握常用金屬材料熱處理方法的原理、目的及應(yīng)用；具備合理選材及應(yīng)用的基本知識(shí)和相關(guān)技能；初步具備分析非金屬材料特性及應(yīng)用狀況的能力。為學(xué)好后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程及今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

前

言認(rèn)識(shí)汽車(chē)工程材料性能特點(diǎn)及控制技術(shù)掌握汽車(chē)工程材料的類(lèi)型、性能特點(diǎn)、牌號(hào)及應(yīng)用。了解新型材料應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)四.本課程學(xué)習(xí)目的及要求

抓好基本學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)注重理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用總結(jié)歸納本課程學(xué)習(xí)方法第一章金屬材料的力學(xué)性能

使用性能金屬材料的性能金屬材料的性能一般分為工藝性能和使用性能兩類(lèi)：

工藝性能1.力學(xué)性能——強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度等；2.物理性能——密度、熔點(diǎn)、熱膨脹性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性等；3.化學(xué)性能——耐蝕性、抗氧化性等1.鑄造性能2.冷熱壓力加工性能3.焊接性能4.熱處理性能5.切削加工性能變形的概念及載荷分類(lèi)：機(jī)器上由金屬材料制成的零部件，工作過(guò)程中在外力（又稱(chēng)載荷）的作用下，都會(huì)發(fā)生形狀、尺寸改變，這種改變稱(chēng)為變形。

根據(jù)載荷作用性質(zhì)不同，可分為靜載荷、沖擊載荷、疲勞載荷等三種。(1)靜載荷：大小不變或變動(dòng)很慢的載荷，例如:床頭箱對(duì)機(jī)床床身的壓力。(2)沖擊載荷：突然增加或消失的載荷，例如：空氣錘錘頭下落時(shí)錘桿所承受的載荷。(3)疲勞載荷：周期性的動(dòng)載荷，例如：機(jī)床主軸就是在變載荷作用下工作的。常見(jiàn)的變形方式有：拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切等。力學(xué)性能概念：金屬材料在載荷作用下抵抗破壞的性能，稱(chēng)為力學(xué)性能（或稱(chēng)為機(jī)械性能）。力學(xué)性能指標(biāo)有強(qiáng)度、硬度、塑性、沖擊韌性等。常用的試驗(yàn)方法有拉伸試驗(yàn)、硬度試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)等。金屬材料的力學(xué)性能是機(jī)械設(shè)計(jì)、材料選擇、工藝評(píng)定及材料檢驗(yàn)的主要依據(jù)?！?.1

強(qiáng)度和塑性強(qiáng)度是指金屬材料在載荷作用下抵抗破壞（永久變形或斷裂）的性能。塑性是指金屬材料在載荷作用下產(chǎn)生塑性變形（永久變形）而不破壞的能力。一、拉伸試驗(yàn)

拉伸試驗(yàn)是指用靜拉伸力對(duì)試樣進(jìn)行軸向拉伸，測(cè)量拉伸力和相應(yīng)的伸長(zhǎng)，并測(cè)其力學(xué)性能的試驗(yàn)。拉伸試驗(yàn)機(jī)拉伸試試樣二、力力——伸伸長(zhǎng)曲曲線(xiàn)三、強(qiáng)強(qiáng)度度指標(biāo)標(biāo)金屬材材料抵抵抗拉拉伸力力的強(qiáng)強(qiáng)度指指標(biāo)有有屈服服點(diǎn)、、規(guī)定定殘余余伸長(zhǎng)長(zhǎng)應(yīng)力力、抗抗拉強(qiáng)強(qiáng)度。。1、屈服點(diǎn)和和規(guī)定殘余余伸長(zhǎng)應(yīng)力力式中：FS—試樣屈服時(shí)時(shí)的拉伸力力，即拉伸曲線(xiàn)線(xiàn)中S點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的的外力（N）S0—試樣的原始始截面積（（mm2）2、抗拉強(qiáng)強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度是是金屬材料料斷裂前所所承受的最最大應(yīng)力，故又稱(chēng)強(qiáng)度度極限。常常用σb來(lái)表示。屈服強(qiáng)度和和抗拉強(qiáng)度度在機(jī)械設(shè)設(shè)計(jì)和選擇擇、評(píng)定金金屬材料時(shí)時(shí)有重要意意義，因?yàn)闉榻饘俨牧狭喜荒茉诔^(guò)其σS的條件下工工作，否則則會(huì)引起機(jī)機(jī)件的塑性性變形；金金屬材料也也不能超過(guò)過(guò)其σb的條件下工工作，否則則會(huì)導(dǎo)致機(jī)機(jī)件的破壞壞。脆性金金屬材料的的σr0.2也難測(cè)得，，所以在使使用脆性金金屬材料制制造機(jī)械零零件時(shí)，常常以σb作為選材和和設(shè)計(jì)的依依據(jù)。三、強(qiáng)度度指標(biāo)四、塑性性指標(biāo)1、延伸率率2、斷面收收縮率是衡量材料料塑性變形形能力大小小的指標(biāo)，，、大，表表示材料塑塑性好δ<2~5%屬于脆性性材料，如如鑄鐵、混混凝土、石石料等；δδ≈5~10%屬于韌韌性材料；；δ>10%屬屬于塑性材材料，如鋼鋼材、銅、、鋁等?！?.2硬度硬度是衡量金屬屬材料軟硬硬程度的一一種性能指指標(biāo)，它是是指金屬表表面抵抗局局部塑性變變形或破壞壞的能力。。目前生產(chǎn)中中測(cè)定硬度度方法有壓壓入法、劃劃痕法、回回彈高度法法等。其中中壓入法的的應(yīng)用最為為普遍，它它是在規(guī)定定的靜態(tài)試試驗(yàn)力作用用下，將壓壓頭壓入被被測(cè)試的金金屬材料表表面，根據(jù)據(jù)被壓入程程度來(lái)測(cè)定定其硬度值值。在壓入法中中根據(jù)試驗(yàn)驗(yàn)力、壓頭頭和表示方方法的不同同，常用的的硬度試驗(yàn)驗(yàn)方法有布氏硬度（HBS或HBW）、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)和維氏硬度（HV）。一、布氏氏硬度一、布氏氏硬度布氏硬度的的標(biāo)注方法法：符號(hào)HBS或HBW之前前為硬度值值，符號(hào)后后面按以下下順序用數(shù)數(shù)值表示試試驗(yàn)條件：：球體直徑徑/試驗(yàn)力力/試驗(yàn)力力保持時(shí)間間(10～～15s不不標(biāo)注)。。例如：125HBSl0/1000/30表示示用直徑10mm的的淬火鋼球球在1000kgf(9.807kN)試驗(yàn)力力作用下保保持30s測(cè)得的布布氏硬度值值為125；布氏硬度試試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是測(cè)出的的硬度值準(zhǔn)準(zhǔn)確可靠，，因壓痕面面積大，能能消除因組組織不均勻勻引起的測(cè)測(cè)量誤差；；布氏硬度度試驗(yàn)的缺缺點(diǎn)是壓痕痕大，不適適宜測(cè)量成成品件或太太小太薄的的試樣硬度度，且測(cè)量量速度較慢慢，測(cè)得壓壓痕直徑后后還需計(jì)算算或查表。。二、洛氏硬硬度二、洛氏硬硬度洛氏硬度試試驗(yàn)操作簡(jiǎn)簡(jiǎn)便、迅速速，效率高高，可以測(cè)測(cè)定軟、硬硬金屬的硬硬度；壓痕痕小，可用用于成品檢檢驗(yàn)。但壓壓痕小，測(cè)測(cè)量組織不不均勻的金金屬硬度時(shí)時(shí)，重復(fù)性性差，測(cè)得得的硬度值值不夠準(zhǔn)確確，一般需需測(cè)三次以以上，取其其平均值。。而且不同同的硬度級(jí)級(jí)別測(cè)得硬硬度值不可可直接比較較大小。三、維氏硬硬度維氏硬度的的優(yōu)點(diǎn)是適適用范圍寬寬，試驗(yàn)時(shí)時(shí)加載小，，壓痕深度度淺，可測(cè)測(cè)量零件表表面淬硬層層，測(cè)量對(duì)對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度度d誤差小，結(jié)結(jié)果精確可可靠。其缺缺點(diǎn)是生產(chǎn)產(chǎn)率比洛氏氏硬度試驗(yàn)驗(yàn)低，不宜宜于成批生生產(chǎn)檢驗(yàn)，，且對(duì)試樣樣表面質(zhì)量量要求較高高?！?.3沖擊韌性生產(chǎn)中許多多機(jī)器零件件，都是在在沖擊載荷荷(載荷以很快快的速度作作用于機(jī)件件)下工作。試驗(yàn)表明明，載荷荷速度增增加，材材料的塑塑性、韌韌性下降降，脆性性增加，，易發(fā)生生突然性性破壞斷斷裂。因因此，這這種情況況使用的的材料就就不能用用靜載荷荷下的性性能來(lái)衡衡量，而而必須用用抵抗沖沖擊載荷荷的作用用而不破破壞的能能力，即即沖擊韌性性來(lái)衡量。。一、夏比比沖擊試試驗(yàn)二、韌韌脆轉(zhuǎn)變變溫度材料的沖沖擊韌性性隨溫度度下降而而下降。。在某一一溫度范范圍內(nèi)Ak值發(fā)生急急劇下降降的現(xiàn)象象稱(chēng)為韌韌脆轉(zhuǎn)變變，發(fā)生生韌脆轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變的溫溫度范圍圍稱(chēng)為韌韌脆轉(zhuǎn)變變溫度，，沖擊吸吸收功與與溫度之之間的關(guān)關(guān)系曲線(xiàn)線(xiàn)如圖1-3-4所示。金金屬的韌韌脆轉(zhuǎn)變變溫度越越低，說(shuō)說(shuō)明金屬屬的低溫溫抗沖擊擊性能就就越好。?！?.4疲勞許多機(jī)器器零件都都是在循循環(huán)載荷荷下工作作的，如如軸類(lèi)、、彈簧、、齒輪、、滾動(dòng)軸軸承等。。雖然零零件所承承受的交交變應(yīng)力力數(shù)值小小于材料料的屈服服強(qiáng)度，，但在長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)后也也會(huì)發(fā)生生斷裂，，這種現(xiàn)現(xiàn)象叫疲勞斷裂裂。復(fù)習(xí)與練練習(xí)一一、選擇擇題1.表示金屬屬材料屈屈服強(qiáng)度度的符號(hào)號(hào)是（））。A.σeB.σσsC.σσbD.σσ-12.表示金屬屬材料彈彈性極限限的符號(hào)號(hào)是（））。A.σeB.σσsC.σσbD.σσ-13.在測(cè)量薄薄片工件件的硬度度時(shí)，常常用的硬硬度測(cè)試試方法的的表示符符號(hào)是（（）。。A.HBB.HRC.HVD.HS4.金屬屬材材料料在在載載荷荷作作用用下下抵抵抗抗變變形形和和破破壞壞的的能能力力叫叫（（））。。A.強(qiáng)度度B.硬度度C.塑性性D.彈性性二、、填填空空1.金屬屬的的性性能能分分為為性能能和和性能能。。2.低碳碳鋼鋼拉拉伸伸試試驗(yàn)驗(yàn)的的過(guò)過(guò)程程可可以以分分為為彈彈性性變變形形、、和三個(gè)個(gè)階階段段。。3.金屬屬塑塑性性的的指指標(biāo)標(biāo)主主要要有有和兩種種。。4.金屬屬材材料料的的機(jī)機(jī)械械性性能能是是指指在在載載荷荷作作用用下下其其抵抵抗抗或的能能力力。。5.常用用測(cè)測(cè)定定硬硬度度的的方方法法有有、和維維氏氏硬硬度度測(cè)測(cè)試試法法。。6.疲勞勞強(qiáng)強(qiáng)度度是是表表示示材材料料經(jīng)經(jīng)作用用而而的最最大大應(yīng)應(yīng)力力值值。。7.疲勞勞斷斷裂裂的的過(guò)過(guò)程程包包括括、和。復(fù)習(xí)習(xí)與與練練習(xí)習(xí)一一三、、判判斷斷題題1.所有有金金屬屬在在拉拉伸伸試試驗(yàn)驗(yàn)時(shí)時(shí)都都會(huì)會(huì)出出現(xiàn)現(xiàn)顯顯著著的的屈屈服服現(xiàn)現(xiàn)象象。。2.用布布氏氏硬硬度度測(cè)測(cè)量量硬硬度度時(shí)時(shí)，，壓壓頭頭為為鋼鋼球球，，用用符符號(hào)號(hào)HBS表示示。。3.用布布氏氏硬硬度度測(cè)測(cè)量量硬硬度度時(shí)時(shí)，，壓壓頭頭為為硬硬質(zhì)質(zhì)合合金金球球，，用用符符號(hào)號(hào)HBW表示示。。4.金屬屬材材料料的的機(jī)機(jī)械械性性能能可可以以理理解解為為金金屬屬材材料料的的失失效效抗抗力力。。復(fù)習(xí)習(xí)與與練練習(xí)習(xí)一一四、、簡(jiǎn)簡(jiǎn)答答題題1.說(shuō)明明下下列列機(jī)機(jī)械械性性能能指指標(biāo)標(biāo)符符合合所所表表示示的的意意思思：：σS、σ0.2、HRC、σ-1。2.說(shuō)明明下下列列機(jī)機(jī)械械性性能能指指標(biāo)標(biāo)符符合合所所表表示示的的意意思思：：σb、δ5、HBS、akv。3.頸縮縮現(xiàn)現(xiàn)象象發(fā)發(fā)生