金屬材料力學性能指標要點

1、第一章金屬材料力學性能指標汽車材料所謂材料社前，社料重稱在學 類目秒刖材其被，科 人。萬當工極息展料。 ，用百在人著信發(fā)總 質利近。用有、的，地 物和壽采中源息此的 發(fā)力曰嘴能咻因重 片 斷取人版田利暇以足 所不人為活學材能通舉 活的和均生科，而的占 一一1一>、 r J -丁、一 、?、!>、1: ,二 和樹Ie產椒人1,小會 產種然，生在社支于社 生各自20的料代大賴業(yè) 類著的1/數材現三依工 人隨在占多工在的乂代 是伴經大人。術上現 料展已料絕，位技度在 材發(fā)上材，的地代程展 的軟中造的現種發(fā) 會世自會制要為某的材料之于汽車材料是汽車工業(yè)的基礎。簡而言之，汽車應用 材料包括了

2、制造汽車各種零部件用的汽車工程材料，） 以及汽車在使用過程中使用的燃料和工業(yè)液等汽車 運行材料。如：黑色金屬（鋼鐵材料），有色金屬 （鋁、銅等及其合金），非金屬材料（橡膠、玻璃、 塑料、陶瓷），汽車燃料（汽油、柴油、天然氣）， 汽車潤滑液及工作液（各部位潤滑油、液力傳動液金屬的性能：？1、金屬的力學性能：金屬材料受到各種不同性質的） 載荷（外力、負荷）作用時，所表現出的性能。它： 包括強度、硬度、塑性、韌性和抗疲勞強度等性能/ 指標。）2、金屬的物理、化學性能及工藝性能：密度、熔點、 導熱性、熱膨脹性、磁性、抗氣化性、抗腐蝕性、（ 鑄造性能、壓力加工性能、焊接性能、切削加工性 能及熱處理性能等

3、。）金屬的力學性能 :強度 :硬度塑性 :韌性 疲勞金屬材料的強度。金屬在載荷（外力）作用下，抵抗變形和不 受損壞的能力稱為強度。按載荷的不同強度分為抗拉、抗壓、抗剪、 抗扭和抗彎曲五種。實際應用中最廣泛的是 拉伸強度指標，其他強度指標與拉伸強度指 標具有一定的關系，知道拉伸強度就可以近 似的預測其他強度指標，而且測定金屬拉伸 強度的方法拉伸試驗也最為簡單。拉伸實驗:拉伸實驗是在拉伸實驗機上進行的。以普通 低碳鋼的拉伸實驗為例，實驗前，按國家標) 準(GB397-1986)規(guī)定要求，預先將退火狀 態(tài)的普通低碳鋼制作成一定尺寸和形狀的圓 柱拉伸試樣，如圖所示：。試驗時，將試樣放到 試驗機上，勻速

4、緩慢 地向試樣兩端施加軸 向靜拉力，直至拉斷 為止。整個過程中把 外加載荷與試樣的相 應形變量畫成曲線， 即該金屬材料的拉伸 圖。E*拉伸試驗該曲線實際分為五個階段：1Qe彈性變形階段試樣變形后。載荷成正比。這時如果卸除載荷，試樣便會 恢狂到試的前的原仃狀態(tài)，這種變形稱為彈性變形。2es -微量熨性變形階段節(jié)外我荷增大超過曰后，試樣進一步變形，且外載荷去除后，一部分變形消失，這種不能恢復的變形稱為塑性變形3.ss、.屈服階段在此階段，盡管外栽荷不增加或增加很少，但變形狀繼續(xù)增大，在拉伸圖上出現近似水平線，這種現象稱為屈服 Q4.s、b -大量塑性變形階段當外我荷超過鼻后，盡管外裁荷增加不大，但

5、試樣變形優(yōu)卻很人.汽至b點。且也點：的外我荷Fb為最兒5.bk .縮頸階段當我荷增大到Fb后,試樣的某一部位的燃面開始急劇減小，產生縮頸現等，其抵抗外致荷的能力F 降，此時即使不增加外我優(yōu)，試樣仍然被拉斷。工業(yè)上使用的金屬材料，有些是沒有屈服現象的.有 些脆性材料不僅沒有屈服現象，而且也不產生縮頸.拉伸試驗結論形、嬲赧麟疆荷耨嘉麓睡既舞翳然變山上述各階段的應力-應變關系，可以得出兒個力學性能的強度指 標：彈性極限6-表示金屬材料抵抗彈性變形的最大應力。屈服極限（屈服強度）6-表示金屬材料抵抗W性變形的應力。強度極限（抗拉強度）6-衣示金屬材料抵抗塑性變形不至斷裂的最大應力©以上三個強

6、度指標具有重要的實際意義。例如，汽車上許多零件都不允許產生過量的塑性交形，像汽缸蓋螺栓，就是以屈 服極限為設計依據。強度極限也是設計零件時的主要依據之一。尺寸較大的金屬材料。廣泛應。硬度是指金屬表面上局部體積內抵抗塑性變形和破 壞的能力。它是材料的一個重要力學屬性。雖然硬度與強度間沒有嚴格的對應關系，但可以通 過大量實驗數據找出粗略的換算關系。而硬度實驗 設備簡單，操作容易，性能測試時又不損壞金屬零 部件。所以，可通過硬度實驗檢驗工具和零件的質O廣泛應用的硬度試驗有布氏硬度和洛氏硬度試驗兩 種。布氏硬度。原理.：用宜徑為D的淬硬圓鋼 球以規(guī)定的載荷F壓入被測試 材料表而，保持一定時I'

7、h后， 卸除我荷，測量被測材格的表 面壓痕直徑d和壓痕球面積A, 計算平均壓力F/A的大小作為 布氏硬度指標。布氏硬度用符 號HBS表示。：布氏硬度只適用于硬度較低，用于退火或調質后的鋼件、灰 口鑄鐵和有色金屬等較軟的材洛氏硬度洛氏硬度試驗和布氏硬度試驗同 樣采用壓入法測定硬度。兩者的 區(qū)別是洛氏硬度試驗用的壓頭是 布120。的卜脂ft形金剛石壓頭, 施加相應載荷后，測定金底材料 壓痕的深度，以壓痕深度來表示 硬度值。洛氏硬度用HRC表示。：洛氏硬度試驗可以有接從刻度盤 上讀取硬度值；壓痕小，可抽定 成品及薄的工件；測試的硬度范 圍大，可以測從極軟到極硬的金 屈材料。但洛氏硬度測試壓痕小, 測

8、量值有時不夠準確，所以，同試樣應測三點以上，取其平均 值。金屬材料的塑性:,塑性是指材料在載荷作用下，產生塑性變形 而不被破壞（不斷裂）的能力。材料的良好 塑性，有利于金屬的冷沖壓成型加工。如汽 車駕駛室外殼、車廂板、油箱等，在其成型 過程中，若金屬材料塑性不好，則在成型時 容易開裂。衡量材料塑性好壞的指標是伸長率和斷面收 縮率。金屬材料的塑形:伸長率：是指金屬試樣進行拉伸試驗被拉斷 后標距長度的伸長量與原始標距長度之比值 的百分比，用G表示。«斷面收縮率：是指金屬試樣進行拉伸試驗拉 斷處橫截面積縮小量與原始橫截面積之比值 的百分比，用中表示。金屬材料的韌性:在汽車運行時，汽車的許多

9、零件要受到一些 突然施加的外力作用。如發(fā)動機曲軸、彈簧 鋼板、大梁、前工字梁等在汽車起動、制動 及速度突然改變時，都會受到突然施加的力 作用。這種突然作用的力稱為沖擊載荷。受沖擊載荷作用的零件不僅要有較高的強度 和一定的硬度，還要有足夠的韌性，以防止 零件受沖擊載荷作用而破壞。擺錘式一次能量沖擊試驗把帶有缺口的試樣放在一次擺錘試驗機上，測定金屬承受沖 擊載荷的能力。在實際應用中，直接從試驗機上讀出擺錘打 斷試樣所作的沖擊功Aku ,然后將沖擊功Aku的值除以試樣 缺口處的橫截面積A便得到沖擊韌度值QKU。實際上，汽車上零件在動載荷作用下并非一次或兒次沖擊而 破壞，多數情況是零件承受的沖擊載荷屬

10、于小能量的多次沖 擊載荷。因此，利用小能量多次沖擊試驗，得到的沖擊韌度 值更符合實際。仔頭 驚我尖頭試樣舞禰,矍之零件受到交變應力的大小、應力循環(huán)次數和應力疲勞曲線許多汽車零件，如齒輪、鋼板彈簧、曲軸等在工作時承受的 載荷所產生的應力的大小和方向呈周期性變化，此應力稱為 交變應力。在這種應力作用下的零件，在其交變應力遠低于 該伸料的強度極限，有時甚至低于屈服極限時就發(fā)生斷裂， 這科現象稱為金屬的疲勞或疲勞斷裂。:疲勞斷裂主要是由于材料表面或內部缺陷（如加工刀痕、原 仃裂紋、軟點、夾雜、夾布等應力集中源）造成的。另外，。要提高零件的疲勞強度，除了改善結構形狀，避免內外部應 力集中外，還可以通過提高零件表面加工質量或采取各種表1 面強化的