《汽车机械基础》第09章-金属材料的性能

第九章金属材料的性能9.1金属材料的力学性能9.2金属材料的工艺性能第九章金属材料的性能学习目标：1.掌握金属材料的力学性能；2.掌握金属材料的工艺性能。1.拉伸试验拉伸试验是将预先制成的拉伸试样装在拉力试验机上，随后对试样缓慢施加拉力，使试样随拉力的逐渐增加而不断变形，直至拉断为止。拉伸试样

拉伸曲线

应力应变曲线2.强度金属材料抵抗变形直至断裂的能力称为强度，是材料最重要、最基本的力学性能指标之一。1)弹性与弹性极限当外加应力σ小于时，试样的变形能在卸载后立即消失，即试样恢复原状，这种不产生永久变形的性能称为弹性。在应力应变图上，弹性变形区最高应力值称为弹性极限，用σe表示。2)屈服极限一些材料的应力应变图上存在一段水平的台阶，即应力不增加而应变继续增加，这种现象称为材料的屈服，或者称为流动。这时的应力称为屈服应力，用σS表示。σS=Fs/A0式中：Fs——屈服载荷；

A0——试样的原始横截面积。条件屈服极限σ0.2对于无明显屈服现象的金属材料如高碳钢、铸铁等，测量屈服点很困难，工程上规定产生0.2%塑性应变所对应的应力值作为屈服应力，称为条件应力，用σ0.2表示。σ0.2=F0.2/A0式中：F0.2——试样标距产生0.2%残余伸长时的载荷；

A0——试样的原始横截面积。3)强度极限σb使材料丧失承载能力的最大应力称为强度极限，用σb表示。抗拉强度是评定金属材料强度的重要指标之一。σb=Fb/A0式中：Fb——试样在断裂前所承受的最大载荷；

A0——试样的原始横截面积。3.塑性金属材料在载荷作用下产生变形而不破坏的能力为塑性。1)延伸率（断后伸长率）试样拉断后，标距的伸长量与原始标距的百分比称为延伸率。

式中：L0——试样原始标距（mm）；L1——试样拉断后的标距（mm）2)断面收缩率断面收缩率是指试样拉断后，颈缩处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。

金属材料的延伸率δ和断面收缩率ψ也是重要的机械性能指标，其数值越大，表明材料的塑性越好，显然金属材料的塑性越好,其使用的安全可靠性越好。4.硬度金属材料的硬度指其抵抗比其更硬的物体压入或刻划其表面的能力。硬度是衡量材料软硬程度的指标。1)布氏硬度HB布氏硬度一般不用计算，只需用专用刻度放大镜测出压痕平均直径d，根据该直径的大小及试验条件，查布氏硬度数值表可直接得出相应的布氏硬度数值。布氏硬度试验原理图2)洛氏硬度HR实际测量时，可以从洛氏硬度计的刻度盘上直接读出硬度值。刻度盘读数愈大，材料硬度愈高，反之材料硬度愈低。洛氏硬度试验原理图5.冲击韧度机器中的许多零件工作时受到冲击载荷使用（或载荷速度增加）时，其性能就不能用上述的静载荷下的性能来衡量，而必须用抵抗冲击载荷而不被破坏的能力来衡量，这种抵抗能力称为冲击韧度。式中：Ak——冲击吸收功（J）S——试样缺口底部横截面积（cm2）ak——冲击韧性（J/cm2）

冲击试验原理图6.疲劳强度机器中的许多零件工作时受到冲击载荷使用（或载荷速度增加金属材料在交变应力作用下，虽其所受应力值小于材料的但经长时间运转后虽无显著外观变化仍发生断裂的现象称疲劳断裂。金属材料抵抗疲劳断裂的能力用疲劳强度（疲劳极限）表示。对于对称循环交变应力，用表示。金属材料的工艺性能指材料被加工成零件的难易程度。包括：铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能及切削加工性能等。1.铸造性能铸造是将熔化了的金属液注入已经制好的铸型型腔，经冷却凝固后获得所需铸件的一种热加工工艺方法。2.锻造性能锻造采用塑性较好的金属材料，通过加热，塑性变形获得所需毛坯或零件的一种热加工工艺方法，其特点是零件机械性能好。3.焊接性能焊接是通过加热（加压或不加压）使两块分离的金属结合成整体的一种热加工工艺方法，其特点是可以小拼大，采用双金属结构，简化结构等。4.热处理性能热处理是将金属材料加热到固态下的不同温度保温一段时间，以不同的速度冷却获得所需晶体结构及相应性能的一种工艺方法。热处理的方法有普通热处理：淬火、回火、退火、正火。表面热处理（只改变金属表层的性能）。表面化