学习单元2汽车材料资料.ppt

学习单元二 汽车工程材料 本单元的学习任务可以分为： 学习任务一 低碳钢拉伸试验及拉伸应力-应变曲线的绘制 学习任务二 汽车典型零件选材及热处理 学习任务三 有色金属与非金属材料在汽车上的应用 学习任务一 低碳钢拉伸试验及拉伸应力-应变曲线的绘制 任务描述 低碳钢拉伸试验可以非常形象地描述材料的力学性能，通过绘制低碳钢应力—应变曲线图，使学生熟悉拉伸试验的过程与方法，掌握低碳钢应力—应变曲线图的绘制方法，掌握金属材料的力学性能。 学习目标 1.学习金属材料的力学性能； 2.学会绘制低碳钢应力—应变曲线图。 计划与实施 一、引导学生分组并结合已经学习的相关知识点，让学生回答以下问题 1、什么是拉伸试验？ 2、什么是应力？什么是应变？ 3、低碳钢应力-应变曲线图上的横纵坐标分别表示什么？ 二、学生准备绘制低碳钢应力-应变曲线图的工具，包括绘图纸、铅笔，直尺等。 三、拉伸试验。可以采用视频、动画、真实试验演示等方式。 四、学生根据拉伸试验中的数据，绘制出低碳钢应力-应变曲线图。 学习参考书 学习单元二 汽车工程材料 学习任务一 低碳钢拉伸试验及拉伸应力-应变曲线的绘制 金属材料的性能分为使用性能和工艺性能。使用性能是指金属材料在使用过程中反映出来的特性，它决定金属材料的应用范围、安全可靠性和使用寿命。使用性能又分为机械性能、物理性能和化学性能。工艺性能是指金属材料在制造加工过程中反映出来的各种特性，是决定它是否易于加工或如何进行加工的重要因素。在选用金属材料和制造机械零件时，主要考虑机械性能和工艺性能。在某些特定条件下工作的零件，还要考虑物理性能和化学性能。 一、金属材料的使用性能 （一）金属材料的机械性能 不同的金属材料表现出来的机械性能是不一样的。衡量金属材料机械性能的主要指标有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。 1、强度 金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力称为强度。按外力作用的方式不同，可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗扭强度等。一般所说的强度是指抗拉强度。它作为最基本的强度指标，是用金属拉伸试验方法测出来的。 将一截面为圆形的低碳钢拉伸试样装夹在拉伸试验机的夹具上，缓慢加载，随着外力（负荷）的不断增加，试样会产生拉伸变形，长度不断增加，直至试样断裂，如下图所示。 （a）拉伸前 （b）拉伸后 （c）拉断后 低碳钢拉伸试验测得的应力-应变曲线如图2-2所示。由图2-2可以看出，整个拉伸过程可以分为以下几个阶段： ①弹性变形阶段（图中Oe段）：试样的变形量与外加载荷成正比，载荷卸掉后，试样恢复到原来的尺寸。 ②屈服阶段（图中es段）：在这个阶段，试件既有弹性变形也发生了塑性变形，所以卸掉载荷之后，一部分形变恢复，还有一部分不能恢复。不能恢复的变形称为塑性变形。s点称为屈服点。 ③明显塑性变形阶段（图中sd段）：该阶段载荷不再增加，试件继续变形。 ④强化阶段（图中db段）：为了使试件继续变形，载荷必须不断增加。随着塑性变形增大，材料变形抗力也逐渐增加。 ⑤颈缩阶段（图中bk段）：载荷达到最大值时，试样的直径发生局部收缩，出现颈缩现象。随后，试样承受拉伸力的能力迅速减小，最后试件在颈缩处被拉断。 图2-2 低碳钢拉伸曲线（应力-应变曲线） 通过分析低碳钢的应力-应变曲线，金属材料的强度指标根据其变形特点可分为以下几项： （1）弹性极限σe——弹性极限是指金属材料保持弹性变形的最大应力。 （2）屈服点σs——屈服点是指金属材料产生屈服现象时的最小应力，即材料发生明显塑性变形的最小应力。 （3）抗拉强度σb——是指金属材料断裂前能承受的最大应力。 2、塑性 塑性是指金属在外力作用下产生永久变形而不断裂的能力。其大小用材料在断裂前的最大变形量来衡量。反映材料塑性的力学性能指标有伸长率δ和断面收缩率ψ。 （1）伸长率δ是指试样被拉断后，试样标距的伸长量与原始标距的百分比； （2）断面收缩率ψ是指试样被拉断后，其断面截面积的最大收缩量与试样原始横截面面积的百分比； 3、硬度 金属材料抵抗集中负荷作用的性能称为硬度。换句话说，硬度是金属材料抵抗硬物压入的能力。材料的硬度是强度、塑性和加工硬化倾向的综合反映。硬度与强度之间往往有一定的概略比例关系，并在很大程度上反映出材料的耐磨性能。此外，硬度测定方法简便，不需制备特殊的试样，可以直接在零件上进行测定，而不损坏工件。所以硬度通常在生产上作为热处理质量检验的主要方法。在实际生产中所采用的硬度测试方法有以下两种： （1）布氏硬度HBW。 布氏硬度是在布氏硬度计上进行测量的，用一定直径的压头（球体），以相应试验力压入待测表面，保持规