《汽车材料与金属加工 教学课件 ppt 作者 高美兰 第1章 金属的性能》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车材料与金属加工 教学课件 ppt 作者 高美兰 第1章 金属的性能（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2019年5月22日,汽车材料与金属加工,Automotive materials and metal processing,2019年5月22日,第1章 金属材料性能,1.1 金属材料的力学性能 1.2 金属材料的物理性能和化学性能 1.3 金属材料的工艺性能,2019年5月22日,典型轿车构造图,2019年5月22日,1.1 金属材料的力学性能,1.1.1强度与塑性,强度：金属在静载荷作用下，抵抗塑变（永久）和断裂的能力； 包括：拉伸、压缩、弯曲、扭转等强度。 塑性：金属在静载荷作用下，产生塑性变形而不破坏的能力。 静载荷: 载荷从0逐渐增加到max 测定：拉伸强度和塑性都是通过拉伸试验测
2、定的。,2019年5月22日,（1）设备,（2）试样,（3）试样材料,退火低碳钢 铸铁,WE-300kN万能材料试验机,1.拉伸试验,2019年5月22日,退火低碳钢拉伸曲线,铸铁拉伸曲线,1.拉伸试验,（4）拉伸曲线,韧性断口,脆性断口,2019年5月22日,弹性变形阶段（op、pe段） 屈服阶段 （es段） 强化阶段（sb段） 缩颈阶段（bk段）,退火低碳钢拉伸曲线,1.拉伸试验,低碳钢拉伸过程中的变形阶段,2019年5月22日,（1）屈服强度试样产生屈服现象时的最小应力。 ReL= (MPa) 脆性材料的屈服强度表示为：Rr0.2 （2）抗拉强度试样被拉断前所承受的最大应力。 Rm =
3、(MPa) （3）意义金属材料的强度越高，则越结实。 在承受相同载荷的条件下，零件的 尺寸减小，重量减轻，可实现汽车 的轻量化节油、环保。,退火低碳钢拉伸曲线,2.强度指标,铸铁拉伸曲线,2019年5月22日,（1）断后伸长率试样拉断后，标距长度的伸长量与原标距长度的百分比， 用A表示。 A= 100% （2）断面收缩率试样拉断后，缩颈处横截面积的收缩量与原横截面积的百分比 用Z表示。 Z= 100% 塑性材料：5%，低碳钢 脆性材料：5%，铸铁、高碳钢,3.塑性指标,2019年5月22日,（3）意义塑性好的材料 A.万一超载，有一定的安全储备，避免突然断裂、安全； B.能通过塑变实现成型加工
4、。 汽车车身覆盖件、油箱等大多是采用塑性好的冷轧钢板冲压而成。,车身,油箱,3.塑性指标,2019年5月22日,表1-1 金属材料强度与塑性的新、旧标准名词和符号对照,2019年5月22日,1.1.2 硬度,1.布氏硬度重点 2.洛氏硬度重点 3.维氏硬度了解,2019年5月22日,试验原理： 将直径为D 的硬质合金球作为压头，以规定的试 验载荷F 压入被测金属表面，保持规定时间后卸除 载荷，此时在被测金属表面上会留下直径为d 的球 形压痕。计算压痕单位面积上所受的平均压力，即 为该金属布氏硬度值。用符号HBW表示。 HBW=,读数显微镜,表示方法 ：120HBS/10/3000/30 500
5、HBW5/750,布氏硬度计,1.布氏硬度,2019年5月22日,特点： 压痕面积较大(2.56.0)，能反映较大范围 内金属的平均性能，测定硬度值较准确、稳定， 重复性好。 应用： 主要用于测定较软材料的硬度。 有色金属、低合金结构钢等原材料及结构钢调质 件的硬度。 但:不适于太薄、太硬的材料。,1.布氏硬度,2019年5月22日,试验原理： 用顶角为120的金刚石圆锥体或直径为1.588的淬火钢球作为压头，先施加初始载荷F0，压入金属表面的深度为h1（图中11），然后施加主载荷F1，在总载荷F 的作用下，压入金属表面的深度为h2（压头到22），待表头指针稳定后，卸除主载荷，由于金属弹性变形
6、的恢复而使压头回升至h3（压头到33），压头实际压入金属的深度为h=h3-h1，以压痕深度h值的大小衡量被测金属的硬度。 可用符号：HRA、HRB、HRC表示。,洛氏硬度计,2.洛氏硬度,洛氏硬度试验原理示意图,2019年5月22日,根据压头和主载荷的不同，分别用,2.洛氏硬度,2019年5月22日,表示方法：60-62HRC 特点：压痕小，代表性差，一般测三点取其平均值。 应用：测定铜、铝等非铁金属及其合金，硬质合金， 表面淬火、渗碳件以及退火、正火和淬火钢件 的硬度。,2.洛氏硬度,2019年5月22日,3.维氏硬度,维氏硬度试验原理示意图,试验原理 与布氏硬度相似，其值也用单位面积所受载
7、荷表示 区别： 压头两相对面夹角为136的金刚石四棱锥。 压痕四边形。 测量对角线长度，取其平均值。 最后查表即可求出HV值。,2019年5月22日,表示方法： 640HV30/20 表示在30kgf试验力作用下， 保持20s 测得的维氏硬度值为640。 特点：试验力小，压痕更小，轮廓清晰，数值准确可靠。 但需要测量对角线的长度，然后经计算或查表确定， 故效率低。不适于大批测试。 用于：可测从极软到极硬的材料。 常用来测薄片金属、金属镀层及表面硬化层的硬度。,3.维氏硬度,2019年5月22日,韧性：金属材料抵抗冲击载荷作用而不被破坏的能力。,1.1.3 韧性,夏比冲击试验原理示意图,冲击试验
8、计,1.夏比冲击试验,冲击吸收功： AK=mg（h1-h2）,2019年5月22日,韧脆转变温度越低，材料的低温抗冲击性能越好。 非合金钢韧脆转变温度约为-20。在寒冷地区使用非合金钢制造车辆、桥梁、输油管道等，在冬天易发生脆断现象。 低合金高强钢韧脆转变温度约为-40，适合在较低温度下工作。,冲击吸收功温度关系曲线,1.1.3 韧性,韧脆转变温度示意图,2019年5月22日,1.1.3 韧性,2.小能量多次冲击试验,小能量多次冲击试验示意图,汽车发动机中的活塞、活塞销、曲轴、连杆等在工作中就受到冲击载荷的作用， 应采用韧性好的材料制造。,2019年5月22日,1.疲劳现象 汽车上的齿轮、连杆
9、、弹簧、发动机曲轴等零件，在工作过程中受到大小和方向都随时间作周期性变化的交变载荷作用，即使应力远远低于材料的屈服强度，但经过一定循环次数后，也可能发生突然断裂，这种现象称为疲劳断裂。 疲劳断裂都是突然发生的，具有很大的危险性。 例如：汽车的板弹簧或前轴发生疲劳而突然断裂，就会 造成车毁人亡的重大交通事故。,1.1.4 疲劳强度,2019年5月22日,疲劳曲线示意图,工程上规定 钢铁材料的循环基数为107； 有色金属、超高强度钢为108。,2.疲劳强度,1.1.4 疲劳强度,材料经无限次交变载荷作用而不破坏的最大应力， 称为疲劳强度，用（-1）表示。,2019年5月22日,在汽车的维修、保养过
10、程中，应及时排除隐患，以保证车辆的安全运行。,改善结构形状，避免应力集中 避免 提高表面光洁度 表面强化：喷丸、表面淬火等,1.1.4 疲劳强度,2019年5月22日,1.2.1金属材料的物理性能,1.2 金属材料的物理性能和化学性能,2019年5月22日,1.耐蚀性:金属材料在常温下抵抗氧、水及其他化学介质腐蚀破坏的能力。 2.抗氧化性：金属材料在加热时抵抗氧化作用的能力。 3.化学稳定性：金属材料在高温下的化学稳定性称为热稳定性。在高温下工作的设备（锅炉、加热设备、汽轮机、喷气发动机等）上的部件要选择热稳定性好的材料制造。,1.2.2 金属材料的化学性能,1.2 金属材料的物理性能和化学性
11、能,2019年5月22日,1.3 金属材料的工艺性能,2019年5月22日,铸造性能,金属材料铸造成形获得优质铸件的能力。,1.3 金属材料的工艺性能,包括流动性、收缩性及偏析倾向等。,曲轴,凸轮轴,汽缸体,转向器壳体,2019年5月22日,锻压性能,是指金属材料对采用压力加工方法成形的适应能力 。,1.3 金属材料的工艺性能,轿车侧围,2019年5月22日,焊接性能,金属材料对焊接加工的适应性 。,1.3 金属材料的工艺性能,汽车一厂车身车间POLO底盘焊接,2019年5月22日,热处理性能,通过热处理改变其组织和性能的能力,汽车零件,缝纫机零件,机床电主轴,1.3 金属材料的工艺性能,20
12、19年5月22日,可加工性能,常用切削方法,用切削刀具进行加工时所表现出来的性能,1.3 金属材料的工艺性能,2019年5月22日,本章小结,2019年5月22日,2. 金属材料的物理性能和化学性能,金属的物理性能主要包括密度、熔点、导热性、导电性热膨胀性和磁性等。金属材料的化学性能包括耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性等 物理性能和化学性能都会影响到汽车零件材料的选择。,3.金属材料的工艺性能,金属材料的工艺性能主要包括铸造性能、锻压性能、焊接性能、热处理性能和可加工性能等。,金属材料的工艺性能对保证汽车产品质量、降低成本、提高生产效率起着十分重要的作用。,本章小结,2019年5月22日,二、填
13、空题 1.载荷按照性质不同一般可分为 和 。 2.金属材料在载荷作用下，形状和尺寸的变化称为变形。变形一般分为 变形和 变形。 3.金属材料的力学性能主要包括 、 、 、 、 等。 4.拉伸低碳钢时，试样的变形可分为 、 、 和 四个阶段。 5.通过拉伸试验测得的强度指标主要有 强度和 强度，分别用符号 和 表示。 6.金属材料的塑性也可通过拉伸试验测定，主要的指标有 和 ，分别用符号 和 表示。 7.洛氏硬度采用了不同的压头和载荷组成不同的硬度标尺，常用的洛氏硬度标尺有 、 和 三种，其中 应用最为广泛。 8.530HBW5/750，表示用直径 的硬质合金球，在 kgf（ N）的载荷作用下，
14、 保持 s时测得的硬度值为 。 9.工程技术上常用 来测定金属承受冲击载荷的能力。 10.材料经过无限次 载荷作用而不发生断裂的最大应力，称为疲劳强度，用符号 表示。 11.铁和铜的密度较大，称为 金属；铝的密度较小，称为 金属。 三、选择题 1.拉伸试验时，试样在断裂前所能承受的最大应力称为材料的（ ）。 A屈服强度 B抗拉强度 C弹性极限 2. 测定淬火钢件的硬度，一般常选用（ ）来测试。 A布氏硬度计 B洛氏硬度计 C维氏硬度计 3金属材料的（ ）越好，则其压力加工性能越好。 A强度 B. 塑性 C硬度 4. 运转中的发动机曲轴、齿轮等零部件所承受的载荷均为（ ）。 A静载荷 B. 冲击载荷 C交变载荷,综合训练题,2019年5月22日,The End,
