金属材料的性能

汽车机械基础

652890邹慧课程概述教材学时课程地位考试类型1.为专业课打基础2.为更好就业做铺垫3.提高自身专业素养课程开设目的课程安排汽车常用材料12学时互换性6学时机械制图26学时力学知识32学时机械基础36学时液压传动基础知识6学时课堂要求笔记要求课堂纪律要求习题要求听课效果要求汽车机械基础汽车曲轴、活塞、齿轮一金属材料的使用性能1金属具有良好的导电性和导热性，有一定的强度和塑性，并具有金属光泽的物质2金属材料:

金属元素/金属元素为主1.1金属材料的性能一金属材料的使用性能3分类黑色金属有色金属特种金属（结构金属、功能金属）4性能

使用：物理、化学、力学性能：切削加工、铸造、焊接、锻造工艺性能金属材料的性能力学性能铸造性 可焊性切削加工性化学性能使用性能可锻性物理性能二、物理性能密度；熔点；导热性；导电性；热膨胀性。磁性金属的物理性能是指金属固有的属性。

物理性能

金属与其他物质引起化学反应的特性称为金属的化学性能。三、化学性能

化学性能1.耐蚀性；2.抗氧化性；碳素钢、铸铁钛及其合金、铝合金、铜合金CrSi三、化学性能喷涂油漆镀层喷塑涂油脂发蓝处理搪瓷1覆盖法防腐三、化学性能1.加入合金元素2.化学热处理2提高金属本身的耐蚀性3

电化学腐蚀

4气体干燥封存法

材料的力学性能是指金属材料在外力的作用下表现出来的特性。

力学性能强度硬度疲劳极限塑性冲击韧度四、金属材料的力学性能

强度是指金属材料在外载荷作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。1、强度（1）变形:金属材料受载荷作用而发生的几何形状和尺寸的变化称为变形。分类:

弹性变形、塑性变形（2）强度指标1、强度a弹性极限产生完全变形σeB屈服强度.力不增加继续变形上屈服强度ReH

下屈服强度ReLc抗拉强度拉断前最大拉应力Rm

在拉伸试验中具有屈服现象的金属材料称为塑性材料，而工程上使用的金属材料，大多数没有明显的屈服现象，这类金属材料称为脆性材料。有些脆性材料，不仅没有屈服现象，而且也不产生缩颈。铸铁的拉伸曲线强度是根据拉伸试验测定出来的。圆形试样长试样L0＝10d0，短试样L0＝5d0。其中：L0为试样标距，d0为试样直径（2）强度指标1、强度2、塑性（1）断后伸长率δ

δ>5%，塑性材料；δ<5%，脆性材料。断裂前材料发生不可逆永久变形的能力称为塑性。长试样：δ10简写为δ；短试样：δ5。试样拉断后，标距伸长量和原始标距的百分比。

δ=（L1—L0）/L0×100％式中:L0—试样原始标距长度(mm)；

L1—试样拉断后的标距长度(mm)。

试样拉断后，缩颈处横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比。

ψ=（A0—A1）/AO×100％式中：A0

—试样的原始横截面积(mm2)；

A1

—试样断裂后缩颈处的横截面积(mm2)。（2）断面收缩率ψ

硬度是指材料表面抵抗局部塑性变形、压痕和划痕的能力。3、硬度压入法划痕法回跳法布氏硬度HB洛氏硬度HR维氏硬度HV压入法硬度试验方法：（1）布氏硬度HB压头淬火钢球

HBS：布氏硬度值450的材料；硬质合金球

HBW：布氏硬度值450~650的材料。布氏硬度计（1）布氏硬度HB表示方法;硬度数值+布氏硬度符号HBW+压头球体直径/试验力/压力保持时间。压头球体直径:1;2.5;5;10压力保持时间:10~15s例;600HBW1/30/20350HBW2.5/30/15优点：测量误差小（因压痕大），数据稳定，重复性强。缺点：压痕面积较大，测量费时，不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的材料。应用：常用于测量较软材料、灰铸铁、有色金属、退火正火钢材的硬度。不适于测量成品零件或薄件的硬度。2.洛氏硬度HR压头120º金刚石圆锥体钢球

HRA与HRC淬火钢球

HRB初试验力F1总试验力F主试验力F2F=F1+F2h=h1–h0在使用金刚石压头时，常数K为0.2洛氏硬度计（2）洛氏硬度HR表示方法;硬度数值+洛氏硬度符号HR+使用的标尺硬度符号压头类型总试验力应用举例HRA金刚石圆锥60硬质合金、表面淬火、渗碳钢等HRB直径为1.5875mm球100有色金属、退火、正火钢等HRC金刚石圆锥150淬火钢、调质钢等测量操作简单，方便快捷，压痕小；测量范围大，能测较薄工件。测量精度较低，可比性差，不同标尺的硬度值不能比较。例如：50HRC<70HRA〤

50HRB>40HRC〤优点：缺点：应用：可用于成品检验和薄件表面硬度检验。不适于测量组织不均匀材料。（3）维氏硬度HV

与布氏硬度试验原理基本相同。只是压头改用金刚石四棱锥体。特点：可测较薄的硬化层以及很软、很硬的材料。维氏硬度计（3）布氏硬度HV表示方法;硬度数值+布氏硬度符号HV+试验力/压力保持时间（10~15不标注）。例;640HV30600HV35优点：试验载荷小，压痕浅，直接比较，尺寸范围大，软硬度范围大缺点：式样表面要求高，硬度值的测定比较麻烦，工作效率比洛氏硬度低应用：常用于零件表面淬硬层及化学而处理的表层

金属镀层，薄片材料，化学热处理后的表面4、冲击韧度（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度。

冲击韧度是指冲击试样缺口处单位横截面面积上的冲击吸收功，其计算公式为:

ɑK=AK/SN式中：

ɑK—冲击韧度（J/cm2)；

AK—冲击吸收功（J）；

SN—试样缺口处横截面面积（cm2）。AK=Wh1-Wh2=W（h1-h2）式中：AK—冲击吸收功（J）；

Wh1—摆锤初始势能；

Wh2—摆锤剩余势能；

W—摆锤重力（N）；

h1—摆锤初始高度（m）；

h2—冲断试样后，摆锤回升高度（m）。

冲击韧度，用K表示其取决于塑性和硬度。温度对αK影响较大。温度下降时韧性下降，韧性向脆性转变的温度叫韧脆转变温度。脆性材料韧性小，韧性材料断裂前有明显的塑性变形。

疲劳极限σ-1

是表示材料以无数次交变载荷作用而不引起破坏的最大应力，其大小与应力变化的次数有关。5、疲劳极限

（1）疲劳和疲劳极限零件在循环应力的作用，即使工作时承受的应力低于材料的屈服点或规定残余伸长应力，在经受一定的应力循环后也会发生突然断裂，这种现象称为疲劳。

对于黑色金属规定循环次数为107次，有色金属循环次数为108次。5、疲劳极限（2）特征断裂应力低于材料的屈服强度，甚至低于材料的弹性极限断裂前，零件没有明显塑性变形（AZ）对材料的表面和内部缺陷敏感（表面缺口、脱碳层、夹渣物、碳化物及空洞）（3）提高疲劳强度的途径合理选材、合理设计、提高表面加工质量、表面处理Titanic沉没原因：Titanic--含硫高的钢板，韧性很差，特别是在低温呈脆性，冲击试样是典型的脆性断口，近代船用钢板的冲击试样则具有相当好的韧性。Titanic号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）的冲击试验结果

1、拉伸试验时，试样拉断前所能够承受的最大应力称为材料的（）。

A、弹性极限B、抗拉强度C、屈服点

2、用拉伸试验可测定材料的（）性能指标。

A、强度B、韧性C、硬度1、洛氏硬度中HRA和HRC采用同样的金刚石压头，因而他们的值有可比性。（）洛氏硬度值是没有单位的。（）2、布氏硬度测量法不适合于测量成品及较薄的零件。（）3、所有金属材料在拉伸试验时都会出现显著的屈服现象。（）一、选择题二、判断题复习题

1、金属材料的使用性能包括————、————和————等；

2、材料的力学性能包括————、————、————、————和————等。

3、强度是指金属材料在————作用下，抵抗