汽车材料-金属材料的力学性能课件

三 特殊性能钢
1．不锈钢 2．耐热钢 3．耐磨钢
耐热钢的用途
航空发动机 汽轮机叶片
发动机叶片 汽车阀门
耐磨钢用途
用途：履带、铁道岔道、挖掘机、拖拉机、坦克的履带板等 代表牌号Mn13
四 铸铁
含碳量大于2.11%、并含有较多硅、锰、硫、磷等 杂质元素的铁碳合金称为铸铁。
根据铸铁中石墨形态不同，铸铁可分为：灰铸铁中 的石墨呈片状；可锻铸铁中的石墨呈团絮状；球墨铸铁 中的石墨呈球状，蠕墨铸铁中的石墨呈蠕虫状。
用途 较重要的零件，如
齿轮、轴、连杆、弹簧 等。
热处理：
渗碳、淬火、回火等。
上海桑塔纳发动机曲轴就是采用优质50号中 碳素钢锻制而成，先正火后半精加工，最后 经中频淬火后再精加工
汽车曲轴
常用钢号及其应用
08 、 10钢:强度低,塑性好,具有良好的冲压、拉深及 焊接性能,用于制造冷冲压件,如汽车和拖拉机油箱、仪 表板、汽缸盖衬垫、连杆轴瓦的钢背、曲轴止推片等.
1.碳钢的分类
杂质元素对钢性能的影响 1. 有益元素
Si — 有很强的固溶强化作用,能脱氧。 Mn — 脱氧、去硫,提高钢的强度和硬度。 2. 有害元素: P — 有很强的固溶强化作用,低温韧性差 ( 冷脆 )。 S — 能引起钢在热加工时或高温工作下开裂 ( 热裂 )。
2.碳钢的牌号及用途
碳素结构钢 优质碳素结构钢 碳素工具钢
合金结构钢
类型： 合金工具钢
特殊性能钢
合金结构钢的牌号由两位数字＋元素符号（或汉
字）＋数字三个部分组成。前两位数字表示该钢的平 均含碳量的万分数；元素符号（或汉字）表示钢中含 有的主要合金元素，后面的数字表示合金元素的含量。 合金元素含量小于1.5％时不标。

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2. 特殊黄铜 为了获得某些性能，在普通黄铜中加入铝、硅、锰、锡、铅等合金元素而组成的 合金，称为特殊黄铜。按其所加元素的不同，分为硅黄铜（ HSi80-3）、铅黄铜 （ HPb63-3）、锡黄铜（ HSn62-1）等。特殊黄铜加入合金元素，改善了黄铜的力 学性能、耐蚀性或某些工艺性能。如加入铝能提高黄铜的硬度、强度和耐磨性；加 入硅能提高黄铜的硬度、强度和铸造性能；加入锰能提高黄铜的力学性能和耐蚀性； 加入锡能提高黄铜的耐蚀性，尤其是能提高黄铜在海水中的耐蚀性；加入铅能改善 黄铜的切削加工性能等。
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一、工业纯铜
纯铜是用电解法获得的，也称“电解铜”，外观呈紫红色，故又称紫铜。工业纯 铜的含铜量为 99.50%～ 99.95%。纯铜具有良好的塑性、导电性和耐蚀性，特别是 导电性仅次于银而居于第二位。铜的密度为 8.9 g/cm3，熔点为 1 083 ℃。工业纯 铜的强度、硬度低，不宜制作结构零件，广泛应用于制造电线、电缆、铜管以及配 制铜合金。此外，纯铜还可用于制作气缸垫、进排气管垫、轴承衬垫和油管等。
第七章 有色金属材料及其在汽车上的应用
第一节 第二节 第三节 第四节
铝及铝合金 铜及铜合金 滑动轴承合金 其他有色金属
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材料学上通常把铁、锰、铬及以铁碳为主的合金（钢铁）称为黑色金属，如钢、 生铁、铁合金、铸铁等，把其他金属及其合金称为有色金属。有色金属具有质轻、 强度和硬度一般比普通金属高、导电性好、电阻温度系数小等钢铁材料所不具备的 物理性能和化学性能，而且又具有一定的力学性能和较好的工艺性能，是实现汽车 轻量化的理想材料，因而在现代汽车工业中得到了广泛的应用。
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3. 工业纯铝的主要用途 工业纯铝主要用来代替铜制作导线、电缆、电气元件以及强度不高的耐蚀器皿、 生活器皿和配制铝合金等。在汽车中常用于制作压缩机垫圈，排气阀垫片，内、外 装饰件和铭牌等。

L0:标距（本实验L=100） 标距（本实验L=100 L=100） 拉断后的试件标距。将断口密合在一起，用卡尺直接量出。 L1:拉断后的试件标距。将断口密合在一起，用卡尺直接量出。 2、断面收缩率 指试样拉断后缩项处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。 指试样拉断后缩项处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。
五、 冲击韧性
韧性是指金属在冲断前吸收变形能量的能力，即抵抗冲击 韧性 破坏的能力。金属的韧性通常随加载速度提高、温度降低、应 力集中程度加剧而减小。韧性的主要判据：冲击吸收功 韧性的主要判据： 韧性的主要判据 冲击吸收功，冲击 吸收功越大，材料承受冲击的能力越强。
摆锤 试样
指针 试样 支座
6、疲劳强度 、 在交变应力作用下， 虽然零件所承受的应力远低于材料的抗拉 强度，甚至小于屈服点，但经过较长时间的工作也会产生裂纹 或发生突然断裂，这种现象称为金属的疲劳，这种断裂称为疲 劳断裂。
三、塑性
塑性是金属材料在静载荷作用下产生永久变形而不破坏的能力。 塑性是金属材料在静载荷作用下产生永久变形而不破坏的能力。评定指标 是延伸率和断面收缩率。 是延伸率和断面收缩率。 1、延伸率 指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。 指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。
δ=(L1-L0)/L0 x 100% =(L
图8-1 拉伸试样
图8-2 万能材料试验机简图
一、材料的拉伸曲线
1、oe段：直线、弹性变形阶段。 oe段 直线、弹性变形阶段。 2、es段：曲线、弹性变形+塑性变形 es段 曲线、弹性变形+ 即屈服阶段。 即屈服阶段。 3、ss’段：水平线（略有波动）、明 ss 段 水平线（略有波动） 显的塑性变形屈服现象， 显的塑性变形屈服现象，作用的力 基本不变，试样连续伸长。 基本不变，试样连续伸长。 4、s’b曲线：弹性变形+均匀塑性变形。 b曲线：弹性变形+均匀塑性变形。 5、bd段曲线：颈缩阶段。b点：出现 bd段曲线：颈缩阶段。 段曲线 缩颈现象，即试样局部截面明显缩小， 缩颈现象，即试样局部截面明显缩小， 试样承载能力降低， 试样承载能力降低，拉伸力达到最大 当拉到d点时，试样断裂。 值；当拉到d点时，试样断裂。

顺序表示试验条件：压头球体直径（㎜）、试验载荷 （Kg·f）、试验载荷保持时间（S）（10～15S不标注）。
例200 HBS10/1000/30
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洛氏硬度
测试原理：采用顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为 1.588mm的淬火钢球作为压头。如图所示。试验时先施加初载 荷，使压头与试样表面接触良好，保证测量准确，再施加主载 荷，保持到规定的时间后再卸除主载荷，依据压痕的深度来确 定材料的硬度值。
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疲劳试验
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疲劳曲线
疲劳强度σ-1是表示材料以周期性交变载荷作用而不致引起断 裂的最大应力，其大小与应力变化的次数有关。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。
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疲劳失效原因分析:由于材料表面或内部存在有划痕、尖 角、夹杂等缺陷，这些有缺陷部位的局部应力大于屈服 点，会产生局部变形引起微裂纹，成为疲劳源，随着应 力循环次数的增加，微裂纹逐渐扩展，使零件承载的横 截面大大减少，以至于不能承受载荷而突然断裂。
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第一讲 材料科学简介
汽车上常用的材 料有哪些？
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第一讲 材料科学简介 1.材料与人类生活 材料是人类生产和生活所必需的物质，人类社 会的发展伴随着各种材料的不断开发和利用。 人们按照在使用中占主导地位的材料划分历史： 石器时代→陶器→青铜器→铁器→钢铁→合成材 料→复合材料。
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2.材料在的现代科技中的地位
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塑性材料：断裂前有明显的塑性变形，称为塑性 断裂，塑性断裂的断口呈“杯锥”状。如低碳钢。
脆性材料：在断裂前未发生明显的塑性变形，为 脆性断裂，断口是平整的。如铸铁、玻璃等。
不同类型的材料，其σ-ε曲线有很大差异。反映出 其所具有不同的抗拉性能特点。