《汽車材料》第一章前言金屬材料的力學(xué)性能2

《汽車材料》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零件金屬材料的選用《汽車材料》目錄第五章汽車常用非金屬材料第六章汽車燃料第七章汽車潤滑材料第八章汽車工作油液

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

根據(jù)高技能人才培養(yǎng)目標(biāo)，本教材緊扣汽車運(yùn)用與維修專業(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)了汽車材料方面的新知識、新技術(shù)、新工藝和新材料，使學(xué)生畢業(yè)后能適應(yīng)汽車材料技術(shù)及市場的變化和我發(fā)展需要。

《汽車材料》是汽車檢測與維修專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課。其主要任務(wù)是通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對汽車用金屬材料、非金屬材料、潤滑材料、汽車美容材料等各種材料有一個(gè)較全面的、概括性的了解；初步掌握汽車常用材料的牌號、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)識汽車工程材料性能特點(diǎn)及控制技術(shù)掌握汽車工程材料的類型、性能特點(diǎn)、牌號及應(yīng)用。了解新型材料應(yīng)用及發(fā)展趨勢四.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：

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：機(jī)器上由金屬材料制成的零部件，工作過程中在外力（又稱載荷）的作用下，都會(huì)發(fā)生形狀、尺寸改變，這種改變稱為變形。

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，稱為力學(xué)性能（或稱為機(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)是指用靜拉伸力對試樣進(jìn)行軸向拉伸，測量拉伸力和相應(yīng)的伸長，并測其力學(xué)性能的試驗(yàn)。拉伸試驗(yàn)機(jī)拉伸試樣樣二、力——伸伸長曲線線三、強(qiáng)強(qiáng)度指標(biāo)標(biāo)金屬材料料抵抗拉拉伸力的的強(qiáng)度指指標(biāo)有屈屈服點(diǎn)、、規(guī)定殘殘余伸長長應(yīng)力、、抗拉強(qiáng)強(qiáng)度。1、屈服點(diǎn)點(diǎn)和規(guī)定定殘余伸伸長應(yīng)力力式中：FS—試樣屈服服時(shí)的拉拉伸力，，即拉伸曲曲線中S點(diǎn)所對應(yīng)應(yīng)的外力力（N）S0—試樣的原原始截面面積（mm2）2、抗拉拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度度是金屬屬材料斷斷裂前所所承受的的最大應(yīng)應(yīng)力，故又稱強(qiáng)強(qiáng)度極限限。常用用σb來表示。。屈服強(qiáng)度度和抗拉拉強(qiáng)度在在機(jī)械設(shè)設(shè)計(jì)和選選擇、評評定金屬屬材料時(shí)時(shí)有重要要意義，，因?yàn)榻鸾饘俨牧狭喜荒茉谠诔^其其σS的條件下下工作，，否則會(huì)會(huì)引起機(jī)機(jī)件的塑塑性變形形；金屬屬材料也也不能超超過其σσb的條件下下工作，，否則會(huì)會(huì)導(dǎo)致機(jī)機(jī)件的破破壞。脆脆性金屬屬材料的的σr0.2也難測得得，所以以在使用用脆性金金屬材料料制造機(jī)機(jī)械零件件時(shí)，常常以σb作為選材材和設(shè)計(jì)計(jì)的依據(jù)據(jù)。三、強(qiáng)強(qiáng)度指標(biāo)標(biāo)四、塑塑性指標(biāo)標(biāo)1、延伸伸率2、斷面面收縮率率是衡量材材料塑性性變形能能力大小小的指標(biāo)標(biāo)，、大大，表示示材料塑塑性好δδ<2~5%屬于脆脆性材料料，如鑄鑄鐵、混混凝土、、石料等等；δ≈≈5~10%屬屬于韌性性材料；；δ>10%屬于于塑性材材料，如如鋼材、、銅、鋁鋁等?！?.2硬度硬度是衡量金金屬材料料軟硬程程度的一一種性能能指標(biāo)，，它是指指金屬表表面抵抗抗局部塑塑性變形形或破壞壞的能力力。目前生產(chǎn)產(chǎn)中測定定硬度方方法有壓壓入法、、劃痕法法、回彈彈高度法法等。其其中壓入入法的應(yīng)應(yīng)用最為為普遍，，它是在在規(guī)定的的靜態(tài)試試驗(yàn)力作作用下，，將壓頭頭壓入被被測試的的金屬材材料表面面，根據(jù)據(jù)被壓入入程度來來測定其其硬度值值。在壓入法法中根據(jù)據(jù)試驗(yàn)力力、壓頭頭和表示示方法的的不同，，常用的的硬度試試驗(yàn)方法法有布氏硬度度（HBS或HBW）、洛氏硬度度(HRA、HRB、HRC)和維氏硬度度（HV）。一、布布氏硬度度一、布布氏硬度度布氏硬度度的標(biāo)注注方法：：符號HBS或或HBW之前為為硬度值值，符號號后面按按以下順順序用數(shù)數(shù)值表示示試驗(yàn)條條件：球球體直徑徑/試驗(yàn)驗(yàn)力/試試驗(yàn)力保保持時(shí)間間(10～15s不標(biāo)標(biāo)注)。。例如：125HBSl0/1000/30表示用用直徑10mm的淬火火鋼球在在1000kgf(9.807kN)試驗(yàn)驗(yàn)力作用用下保持持30s測得的的布氏硬硬度值為為125；布氏硬度試驗(yàn)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是測測出的硬度值值準(zhǔn)確可靠，，因壓痕面積積大，能消除除因組織不均均勻引起的測測量誤差；布布氏硬度試驗(yàn)驗(yàn)的缺點(diǎn)是壓壓痕大，不適適宜測量成品品件或太小太太薄的試樣硬硬度，且測量量速度較慢，，測得壓痕直直徑后還需計(jì)計(jì)算或查表。。二、洛氏硬度度二、洛氏硬度度洛氏硬度試驗(yàn)驗(yàn)操作簡便、、迅速，效率率高，可以測測定軟、硬金金屬的硬度；；壓痕小，可可用于成品檢檢驗(yàn)。但壓痕痕小，測量組組織不均勻的的金屬硬度時(shí)時(shí)，重復(fù)性差差，測得的硬硬度值不夠準(zhǔn)準(zhǔn)確，一般需需測三次以上上，取其平均均值。而且不不同的硬度級級別測得硬度度值不可直接接比較大小。。三、維氏硬度度維氏硬度的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是適用范范圍寬，試驗(yàn)驗(yàn)時(shí)加載小，，壓痕深度淺淺，可測量零零件表面淬硬硬層，測量對對角線長度d誤差小，結(jié)果果精確可靠。。其缺點(diǎn)是生生產(chǎn)率比洛氏氏硬度試驗(yàn)低低，不宜于成成批生產(chǎn)檢驗(yàn)驗(yàn)，且對試樣樣表面質(zhì)量要要求較高。§1.3沖擊韌性生產(chǎn)中許多機(jī)機(jī)器零件，都都是在沖擊載載荷(載荷以很快的的速度作用于于機(jī)件)下工作。試驗(yàn)表明，載載荷速度增加加，材料的塑塑性、韌性下下降，脆性增增加，易發(fā)生生突然性破壞壞斷裂。因此此，這種情況況使用的材料料就不能用靜靜載荷下的性性能來衡量，，而必須用抵抵抗沖擊載荷荷的作用而不不破壞的能力力，即沖擊韌性來衡量。一、夏比沖擊擊試驗(yàn)二、韌脆轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變溫度材料的沖擊韌韌性隨溫度下下降而下降。。在某一溫度度范圍內(nèi)Ak值發(fā)生生急劇劇下降降的現(xiàn)現(xiàn)象稱稱為韌韌脆轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變，，發(fā)生生韌脆脆轉(zhuǎn)變變的溫溫度范范圍稱稱為韌韌脆轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變溫溫度，，沖擊擊吸收收功與與溫度度之間間的關(guān)關(guān)系曲曲線如如圖1-3-4所示。。金屬屬的韌韌脆轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變溫溫度越越低，，說明明金屬屬的低低溫抗抗沖擊擊性能能就越越好。。§1.4疲勞勞許多機(jī)機(jī)器零零件都都是在在循環(huán)環(huán)載荷荷下工工作的的，如如軸類類、彈彈簧、、齒輪輪、滾滾動(dòng)軸軸承等等。雖雖然零零件所所承受受的交交變應(yīng)應(yīng)力數(shù)數(shù)值小小于材材料的的屈服服強(qiáng)度度，但但在長長時(shí)間間運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)后也也會(huì)發(fā)發(fā)生斷斷裂，，這種種現(xiàn)象象叫疲勞斷斷裂。復(fù)習(xí)與與練習(xí)習(xí)一一、選選擇題題1.表示金金屬材材料屈屈服強(qiáng)強(qiáng)度的的符號號是（（））。A.σσeB.σσsC.σbD.σ-12.表示金金屬材材料彈彈性極極限的的符號號是（（））。A.σσeB.σσsC.σbD.σ-13.在測量量薄片片工件件的硬硬度時(shí)時(shí)，常常用的的硬度度測試試方法法的表表示符符號是是（））。。A.HBB.HRC.HVD.HS4.金屬材材料在在載荷荷作用用下抵抵抗變變形和和破壞壞的能能力叫叫（））。。A.強(qiáng)度B.硬度C.塑性D.彈性二、填填空1.金屬的的性能能分為為性能和和性能。。2.低碳鋼鋼拉伸伸試驗(yàn)驗(yàn)的過過程可可以分分為彈彈性變變形、、和三個(gè)階階段。。3.金屬塑塑性的的指標(biāo)標(biāo)主要要有和兩種。。4.金屬材材料的的機(jī)械械性能能是指指在載載荷作作用下下其抵抵抗或的能力力。5.常用測測定硬硬度的的方法法有、和維氏氏硬度度測試試法。。6.疲勞強(qiáng)強(qiáng)度是是表示示材料料經(jīng)作用而而的最大大應(yīng)力力值。。7.疲勞斷斷裂的的過程程包括括、和。復(fù)習(xí)與與練習(xí)習(xí)一三、判判斷題題1.所有金金屬在在拉伸伸試驗(yàn)驗(yàn)時(shí)都都會(huì)出出現(xiàn)顯顯著的的屈服服現(xiàn)象象。2.用布氏氏硬度度測量量硬度度時(shí)，，壓頭頭為鋼鋼球，，用符符號HBS表示。。3.用布氏氏硬度度測量量硬度度時(shí)，，壓頭頭為硬硬質(zhì)合合金球球，用用符號號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、、簡簡答答題題1.說明明下下列列機(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)生生在在拉拉伸伸圖圖上上哪哪一一點(diǎn)點(diǎn)?如果果沒沒發(fā)發(fā)生生頸頸縮縮,是否否