汽车机械基础机工配套课件：模块一汽车工程材料.pptx

汽车机械基础模块一汽车工程材料

单元一金属材料的性能

学习目标一、知识目标(1)明确汽车零件对材料和结构工艺性的要求(2)掌握金属材料的力学性能和工艺性能(3)了解金属材料的物理和化学性能二、能力目标能利用材料的性能指标，合理评估和选用零件，培养初步的汽车故障分析能力

目录01任务一金属材料的力学性能02任务二金属材料的工艺性能03任务三金属材料的物理和化学性能

任务引入汽车是一个复杂的机械系统,它通常由上万个零部件组装而成,如图1-1所示,这些零部件是由种类繁多的材料加工而成的,所以了解汽车常用的材料对合理选材、降低汽车成本具有重要意义。材料的选择主要依据材料的机械性能(力学性能),同时也要综合考虑材料的工艺性能和物理和化学性能。

目录01任务一金属材料的力学性能02任务二金属材料的工艺性能03任务三金属材料的物理和化学性能

金属材料的在汽车上的应用以现代轿车材料为例,汽车上选用材料占汽车总质量的比例如图1-2所示。按照重量来换算，钢材占汽车自重的55%～60%，铸铁占12%～5%,有色金属占6%～10%,塑料占8%～12%,橡胶占4%,玻璃占3%，其他材料(油漆、各种液体等)占12%～6%。

强度1.强度概念金属在力的作用下，抵抗永久变形和断裂的能力，称为强度。强度与变形，有着直接的关系，变形是指在外力作用下，材料由于内部原子之间的位置发生改变，而导致的宏观形状和尺寸的变化，根据撤去外力后能否恢复，变形分为弹性变形和塑性变形，材料发生弹性变形时，撤去外力后，能恢复到原来的形状和尺寸，发生塑性变形时，撤去外力后，不能恢复到原来的形状和尺寸，故塑性变形，又称为永久变形，如汽车碰撞后保险杠的变形。

强度强度是材料的一项重要力学性能指标，当材料承受的载荷超出其强度范围时，其结构将发生破坏，导致机器无法运转，甚至造成严重的事故，如汽车大梁、连杆由于强度不足而断裂的现象，如图1-3所示。（a）汽车大梁断裂（b）连杆断裂

强度2.拉伸试验金属材料的强度有专门的试验来测定，其中应用最普遍的是拉伸试验，拉伸实验是指用静拉伸力，对试样进行轴向拉伸，通过测量拉伸力和相应的伸长量，测量其力学性能的试验。材料进行拉伸时，需要使用拉伸试验机和特制的试样。常用试验的结构如图，其中，d0表示原始直径，L0表示原始标距长度，d1表示断后直径，L1表示断后标距长度。（a）拉伸前（b）拉伸后

强度2.拉伸试验进行拉伸试验时，将试样两端分别固定在拉伸试验机上，逐步增加轴向拉力（又称拉伸力），连续记录拉伸力和试样的伸长量，直至试样被拉断。根据记录的数据，可以绘制拉伸力和伸长量之间的关系曲线，称为拉伸曲线。低碳钢拉伸曲线低碳钢拉伸曲线中，横坐标表示试样的形变量△L,纵坐标表示拉伸力F

强度2.拉伸试验低碳钢拉伸曲线阶段曲线特征力学性能OE段：弹性变形阶段直线试样长度随着拉伸力的增大而增大，撤去外力后，试样变形消失，恢复原长ES段：屈服阶段上下波动在该阶段，拉力一旦超过Fe，试样将产生塑性变形。等拉力增加到Fel时，在拉力不断增加，略有减小的情况下，试样将继续生长，这种现象称为屈服。SB段：强化阶段非线性增大需要不断的增加拉力，试样才能继续生长。随着塑性变形的增大，试样抵抗变形的内力也逐渐增大，这种现象称为形变强化。BZ段：颈缩阶段下降拉力达到最大后，试样中间某处的直径会发生局部收缩，称为“颈缩”。由于横截面积减小，拉力不断减小

强度3.强度指标强度的大小可由应力来表示。材料在受外力作用时，为抵抗变形，其内部组织间产生的相互作用力称为内力。单位面积上的内力称为应力，用符号σ表示。在拉伸试验中，试样断裂前处于受力平衡状态，内力与外力大小相等，此时横截面上的应力大小σ=F/S式中：σ-横截面上的应力，单位PaF-试样所受拉力，单位NS-试样的横截面积，单位mm2常用的应力单位为MPa，存在换算关系：1MPa=1N/mm2=106N/m2=106Pa对于铸铁、高碳钢等材料，它们没有明显的屈服现象，则很确定正确的Fel，此时可用试样产生0.2%永久变形时的应力，作为一种条件屈服强度。

强度强度指标：抗拉强度σb屈服强度σs强度指标

硬度硬度是衡量金属材料软硬的一种性能指标，也是指金属材料抵抗外部硬物压人其表面的能力。硬度越高，材料表面越不容易产生压痕或划痕。工业中通常利用硬度试验来测定材料的硬度。常用的硬度试验方法有布氏测试法、洛氏测试法和维氏测试法等，所测试所得的硬度，分别为布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。布氏测试法维氏测试法