《汽车机械基础》全套PPT课件.pptx

汽车机械基础项目一 汽车常用材料的认识与选用任务一 黑色金属材料在汽车上的应用任务学习目标1．了解金属材料的性能。2．了解黑色金属材料的类型及性能。3．了解黑色金属在汽车零件上的应用情况。思政目标1．增强民族自豪感和文化认同感。2．增长知识，提高口头表达能力。3．勇敢面对困难，不断挑战自我。任务引入在汽车零部件中，应用最广泛的是金属材料（见图 1-1），占汽车总质量的 70%～90%。金属材料不仅来源丰富，而且具有耐用性好、工艺性好等优点，还可以通过不同的成分配比、不同的加工和热处理方法来改变其组织与性能，以扩大其使用范围。图 1-1 金属材料一、金属材料的分类一、金属材料的分类 金属材料按组成成分的不同分为纯金属和合金。纯金属是由一种金属元素组成的物质。合金是由一种主要金属元素与另外一种（或几种）金属元素（或非金属元素）组成的物质。合金的种类较多，如工业上常用的生铁和钢就是铁碳合金，黄铜就是铜锌合金。由于合金的性能一般优于纯金属，因此在工业上合金的应用比纯金属广泛。金属材料通常分为两类：黑色金属和有色金属。黑色金属主要指铁、锰、铬及其合金，如钢、生铁、铁合金、铸铁等；有色金属是指除黑色金属外的金属和合金，如铜、铝、锌、锡、镍、铅、钛、镁以及铜合金、铝合金、镍合金、钛合金、镁合金和轴承合金等。二、金属材料的性能金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。金属材料的使用性能是指在正常使用条件下，金属材料所表现出来的性能，主要包括物理性能、化学性能和力学性能。材料的使用性能决定了材料的使用条件、可靠性和使用寿命。1．金属材料的力学性能金属材料的力学性能，又称机械性能，是指材料在外加载荷作用下所表现出来的性能，主要包括强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度等。金属材料的力学性能主要决定于材料的化学成分、组织结构等内在因素。1）材料的受力与变形金属材料在加工及使用过程中所受到的外力称为载荷。根据载荷作用性质的不同，它可以分为静载荷、冲击载荷及交变载荷。（1）静载荷：指大小不变或变动很慢的载荷，如汽车静止时，车身对车架的压力属于静载荷。（2）冲击载荷：指突然增加的载荷，如车身对悬架的冲击属于冲击载荷。（3）交变载荷：指所经受的周期性或非周期性的载荷（也称疲劳载荷），如发动机曲轴运转过程中所承受的载荷就属于交变载荷。金属材料受不同载荷作用而发生的几何形状和尺寸的变化称为变形。变形一般分为弹性变形和塑性变形。金属材料在外力作用下而发生变形，当外力去除后，能够消失的变形称为弹性变形，不能消失的变形称为塑性变形，也称为残余变形。二、金属材料的性能2）力学性能指标（1）强度。强度是金属材料在外力作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。衡量强度的指标主要是屈服强度 σs和抗拉强度 σb。例如，为了保证气缸盖和气缸体之间的密封性，缸盖螺栓是不允许发生塑性变形的，所以设计缸盖螺栓时就以屈服强度作为计算依据。（2）塑性。塑性是金属材料在断裂前产生塑性变形的能力，常用的衡量塑性的指标是伸长率 δ 和断面收缩率 ψ。金属材料的伸长率（δ）和断面收缩率（ψ）数值越大，表示材料的塑性越好。工程上常按伸长率的大小把材料分为两大类：δ5%的材料称为塑性材料，如钢、铝和铜等；δ5%的材料称为脆性材料，如铸铁等。（3）硬度。硬度是金属表面抵抗局部塑性变形（压陷、划痕、摩擦、切削等）的能力，或者说是衡量金属软硬程度的指标。常用的硬度测定方法是压入硬度测验法。衡量硬度的指标有布氏硬度 HB、洛氏硬度 HR 和维氏硬度 HV。 （4）韧性。金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为冲击韧性，简称韧性，用冲击试验方法测定。二、金属材料的性能（5）疲劳强度。在静载荷作用下，零件所受的外力小于 σb时，材料是不会断裂的。但是，当零件在工作中受到方向与大小呈周期性交变的载荷作用时，在周期性交变应力作用下，零件会在小于 σs的情况下发生突然断裂，这种现象称为疲劳。金属因疲劳而产生的断裂，称为疲劳断裂。在机件断裂事故中，疲劳断裂占断裂事故的 80%～90%。疲劳断裂与在静载荷作用下的断裂不同，不论是脆性材料还是塑性材料，疲劳断裂都是突然断裂的，断裂前没有明显的塑性变形先兆，事前很难觉察到。因此具有很大的危险性，常常造成严重的后果。机器零件在使用过程中，不允许产生疲劳断裂，因此，在交变载荷作用下工作的零件，应能在无数次交变载荷作用下不致断裂。金属材料在无限次交变载荷作用下，不致引起疲劳断裂的最大应力称为疲劳极限或疲劳强度，用 σ-1表示。二、金属材料的性能2．金属材料的工艺性能金属材料的工艺性能是指金属材料在加工制造过程中所表现出来的特性，包括铸造性能、锻造性能、冷变形工艺性能、焊接性能、切削加工性能、热处理性能等。1）铸造性能金属材料利用铸造的方法获得完好铸件的能力称为铸造性能。其优劣常用金属的液态流动性、