1-金属材料的性能解析优秀PPT.ppt

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1、汽车汽车机械基础机械基础汽车机械基础汽车机械基础 652890邹慧邹慧汽车汽车机械基础机械基础课程概述教材学时课程地位考试类型汽车汽车机械基础机械基础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汽车汽车机械基础机械基础课程支配汽车常用材料 12学时互换性 6学时机械制图 26学时力学学问 32学时机械基础 36学时液压传动基础学问 6学时 汽车汽车机械基础机械基础课堂要求课堂要求笔记要求笔记要求课堂纪律要求课堂纪律要求习题要求习题要求听课效果要求听课效果要求汽车曲轴、活塞、齿轮汽车曲轴、活塞、齿轮汽车汽车机械基础机械基础一一 金属材料的运用性能金属材料的运用性能1 1

2、 金属金属具有良好的导电性和导热性，具有良好的导电性和导热性，有确定的强度和塑性，有确定的强度和塑性，并具有金属光泽的物质并具有金属光泽的物质2 2 金属材料金属材料:金属元素金属元素/金属元素为主金属元素为主1.11.1 金属材料的性能金属材料的性能汽车汽车机械基础机械基础一一 金属材料的运用性能金属材料的运用性能3 3 分类分类黑色金属黑色金属有色金属有色金属特种金属（结构金属、功能金属）特种金属（结构金属、功能金属）4 4 性能性能 运用：物理、化学、力学运用：物理、化学、力学 性能：切削加工、铸造、焊接、锻造性能：切削加工、铸造、焊接、锻造汽车汽车机械基础机械基础工艺性能工艺性能金属材

3、料的性能金属材料的性能力力学学性性能能铸铸造造性性可可焊焊性性切切削削加加工工性性化化学学性性能能使用性能使用性能可可锻锻性性物物理理性性能能汽车汽车机械基础机械基础二、物理性能二、物理性能密度；密度；熔点；熔点；导热性；导热性；导电性；导电性；热膨胀性。热膨胀性。磁性磁性金属的金属的物理性能物理性能是指金属固有的属性。是指金属固有的属性。物物 理理 性性 能能汽车汽车机械基础机械基础 金属与其他物质引起化学反应的特性称为金属的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。化学性能。三、化学性能三、化学性能 化化 学学 性性 能能1.1.耐蚀性；耐蚀性；2.2.抗氧化性；抗氧化性；碳素钢

4、、铸铁碳素钢、铸铁钛及其合金、铝合金、铜合金钛及其合金、铝合金、铜合金CrCrSiSi汽车汽车机械基础机械基础三、化学性能三、化学性能喷涂油漆喷涂油漆镀层镀层喷塑喷塑 涂油脂涂油脂发蓝处理发蓝处理搪瓷搪瓷 1 1覆覆盖盖法法防防腐腐汽车汽车机械基础机械基础三、化学性能三、化学性能1.1.加入合金元素加入合金元素2.2.化学热处理化学热处理 2 2 提高金属本身的耐蚀性提高金属本身的耐蚀性3 3 电化学腐蚀电化学腐蚀 4 4 气体干燥封存法气体干燥封存法汽车汽车机械基础机械基础 材料的材料的力学性能力学性能是指金属材料在外力的作用是指金属材料在外力的作用下表现出来的特性。下表现出来的特性。力力

5、学学 性性 能能强度强度硬度硬度乏累极限乏累极限塑性塑性冲击韧度冲击韧度四、金属材料的力学性能四、金属材料的力学性能汽车汽车机械基础机械基础 强度是指金属材料在外载荷作用下抗拒塑性变形和断裂的实力。1、强度、强度（1 1）变形）变形:金属材料受载荷作用而发生的几何形态和金属材料受载荷作用而发生的几何形态和尺寸的变更称为变形。尺寸的变更称为变形。分类分类:弹性变形、塑性变形弹性变形、塑性变形汽车汽车机械基础机械基础（2 2）强度指标）强度指标1、强度、强度a a弹性极限弹性极限产生完全变形产生完全变形eeB B屈服强度屈服强度.力不增加力不增加 接着变形接着变形 上屈服强度上屈服强度ReH Re

6、H 下屈服强度下屈服强度ReLReLc c抗拉强度抗拉强度拉断前最大拉应力拉断前最大拉应力RmRm汽车汽车机械基础机械基础 在拉伸试验中具在拉伸试验中具有屈服现象的金属材有屈服现象的金属材料称为塑性材料，而料称为塑性材料，而工程上运用的金属材工程上运用的金属材料，大多数没有明显料，大多数没有明显的屈服现象，这类金的屈服现象，这类金属材料称为脆性材料。属材料称为脆性材料。有些脆性材料，不仅有些脆性材料，不仅没有屈服现象，而且没有屈服现象，而且也不产生缩颈。也不产生缩颈。铸铁的拉伸曲线铸铁的拉伸曲线 汽车汽车机械基础机械基础强度是依据拉伸试验测定出来的。强度是依据拉伸试验测定出来的。圆形试样圆形试

7、样长试样长试样L L0 010d10d0 0，短试样短试样L L0 05d5d0 0。其中：其中：L0为为试样标距试样标距，d0为为试样直径试样直径（2 2）强度指标）强度指标1、强度、强度汽车汽车机械基础机械基础2、塑性、塑性（1 1）断后伸长率）断后伸长率 5%5%，塑性材料；，塑性材料；5%5%，脆性材料。，脆性材料。断裂前材料发生不行逆永久变形的实力称为塑性。断裂前材料发生不行逆永久变形的实力称为塑性。长试样：长试样：1010简写为简写为；短试样：短试样：5 5。试样拉断后，标距伸长量和原始标距的百分比。试样拉断后，标距伸长量和原始标距的百分比。=（L L1 1LL0 0）/L/L0

8、0100100 式中式中:L:L0 0 试样原始标距长度试样原始标距长度(mm)(mm)；L L1 1 试样拉断后的标距长度试样拉断后的标距长度(mm)(mm)。汽车汽车机械基础机械基础 试样拉断后，缩颈处横截面积的试样拉断后，缩颈处横截面积的缩减量缩减量与原始横截与原始横截面积的百分比。面积的百分比。=（A A0 0AA1 1）/A/AO O 100 100式中：式中：A A0 0 试样的原始横截面积试样的原始横截面积(mm(mm2 2)；A A1 1 试样断裂后缩颈处的横截面积试样断裂后缩颈处的横截面积(mm(mm2 2)。（2 2）断面收缩率）断面收缩率汽车汽车机械基础机械基础 硬度是指

9、材料表面抗拒局部塑性变形、压痕和划痕的实力。3、硬度、硬度 压入法压入法 划痕法划痕法 回跳法回跳法布氏硬度布氏硬度HB HB 洛氏硬度洛氏硬度HR HR 维氏硬度维氏硬度HVHV压入法压入法硬度试验方法：硬度试验方法：汽车汽车机械基础机械基础（1 1）布氏硬度）布氏硬度HBHB压头压头淬火钢球淬火钢球 HBSHBS：布氏硬度值：布氏硬度值 450450的材料；的材料；硬质合金球硬质合金球 HBWHBW：布氏硬度值：布氏硬度值450650450650的材料。的材料。汽车汽车机械基础机械基础布布氏氏硬硬度度计计汽车汽车机械基础机械基础（1 1）布氏硬度）布氏硬度HBHB表示方法表示方法;硬度数值

10、硬度数值+布氏硬度符号布氏硬度符号HBW+HBW+压头球体直径压头球体直径/试验力试验力/压力保持时间。压力保持时间。压头球体直径压头球体直径:1;2.5;5;10:1;2.5;5;10压力保持时间压力保持时间:1015s:1015s例例;600HBW1/30/20600HBW1/30/20 350HBW2.5/30/15 350HBW2.5/30/15汽车汽车机械基础机械基础优点：优点：测量误差小（因压痕大），数据稳定，重复性强。缺点：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：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

11、件或薄件的硬度。汽车汽车机械基础机械基础2.2.洛氏硬度洛氏硬度HRHR压头压头120120金刚石圆锥体钢球金刚石圆锥体钢球 HRAHRA与与HRCHRC淬火钢球淬火钢球 HRBHRB初试验力初试验力F1总试验力总试验力F主试验力主试验力F2F=F1+F2h=h1 h0在运用金刚在运用金刚石压头时，石压头时，常数常数K为为0.2汽车汽车机械基础机械基础洛洛氏氏硬硬度度计计汽车汽车机械基础机械基础（2 2）洛氏硬度）洛氏硬度HRHR表示方法表示方法;硬度数值硬度数值+洛氏硬度符号洛氏硬度符号HR+HR+运用的标尺运用的标尺硬度符号硬度符号 压头类型压头类型总试验力总试验力应用举例应用举例HRA金

12、刚石圆锥金刚石圆锥60硬质合金、表面淬火、硬质合金、表面淬火、渗碳钢等渗碳钢等HRB直径为直径为1.5875mm球球100有色金属、退火、正有色金属、退火、正火钢等火钢等HRC金刚石圆锥金刚石圆锥150淬火钢、调质钢等淬火钢、调质钢等汽车汽车机械基础机械基础测量操作简洁，便利快捷，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：50HRC40HRC 优点：优点：缺点：缺点：应用：应用：可用于成品检验和薄件表面硬度检验。不适于测量组织不匀整材料。汽车汽车机械基础机械基础（3 3）维氏硬度）维氏硬度HVHV 与布氏硬度试验原理基本相同。只是压头改用金与布氏

13、硬度试验原理基本相同。只是压头改用金刚石四棱锥体。刚石四棱锥体。特点：特点：可测较薄的硬化层以及很软、很硬的材料。可测较薄的硬化层以及很软、很硬的材料。汽车汽车机械基础机械基础维维氏氏硬硬度度计计汽车汽车机械基础机械基础（3 3）布氏硬度）布氏硬度HVHV表示方法表示方法;硬度数值硬度数值+布氏硬度符号布氏硬度符号HV+HV+试验力试验力/压力保持时间（压力保持时间（10151015不标注）。不标注）。例例;640HV30640HV30 600HV35 600HV35汽车汽车机械基础机械基础优点：优点：试验载荷小，压痕浅，干脆比较，尺寸范围大，软硬度范围大缺点：缺点：式样表面要求高，硬度值的测

14、定比较麻烦，工作效率比洛氏硬度低应用：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 的表面汽车汽车机械基础机械基础4、冲击韧度（韧性）、冲击韧度（韧性）金属材料抗拒冲击载荷作用而不破坏的实力称为冲击韧度。金属材料抗拒冲击载荷作用而不破坏的实力称为冲击韧度。汽车汽车机械基础机械基础 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取功，其计算公式为:K=AK/SN式中：K 冲击韧度（J/cm2)；AK 冲击吸取功（J）；SN 试样缺口处横截面面 积（cm2）。A AK K=Wh=Wh1 1-Wh-Wh2 2=W=W（h h1 1-h-h2 2）式中：式中：AK

15、AK冲击吸取功（冲击吸取功（J J）；）；Wh1 Wh1摆锤初始势能；摆锤初始势能；Wh2 Wh2摆锤剩余势能；摆锤剩余势能；W W 摆锤重力（摆锤重力（N N）；）；h1 h1摆锤初始高度（摆锤初始高度（m m）；）；h2 h2冲断试样后，摆锤回上升度（冲断试样后，摆锤回上升度（m m）。）。汽车汽车机械基础机械基础 冲击韧度，用K表示其取决于塑性和硬度。温度对其取决于塑性和硬度。温度对 K K影响较大。温度影响较大。温度下降时韧性下降，韧性向脆性转变的温度叫韧脆下降时韧性下降，韧性向脆性转变的温度叫韧脆转变温度。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。汽车汽车机械基础机械

16、基础乏累极限-1 是表示材料以多数次交变载荷作用而不引起破坏的最大应力，其大小与应力变更的次数有关。5、乏累极限、乏累极限（1）乏累和乏累极限 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，在经受确定的应力循环后也会发生突然断裂，这种现象称为乏累。对于对于黑色金属黑色金属规定循环次数为规定循环次数为10107 7次，次，有色金属有色金属循环次数循环次数为为10108 8次。次。汽车汽车机械基础机械基础5、乏累极限、乏累极限（2 2）特征）特征断裂应力低于材料的屈服强度，甚至低于材料的弹性断裂应力低于材料的屈服强度，甚至低于材料的弹性极限极限断裂前，零件没有明显塑

17、性变形（断裂前，零件没有明显塑性变形（AZAZ）对材料的表面和内部缺陷敏感（表面缺口、脱碳层、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）夹渣物、碳化物及空洞）（3 3）提高乏累强度的途径）提高乏累强度的途径合理选材、合理设计、提高表面加工质量、表面处理合理选材、合理设计、提高表面加工质量、表面处理汽车汽车机械基础机械基础TitanicTitanic沉没缘由：沉没缘由：Titanic-Titanic-含硫高的钢含硫高的钢板，韧性很差，特殊是在低温板，韧性很差，特殊是在低温呈脆性，冲击试样是典型的脆呈脆性，冲击试样是典型的脆性断口，近代船用钢板的冲击性断口，近代船用钢板的

18、冲击试样则具有相当好的韧性。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）的冲击试验结果号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）的冲击试验结果汽车汽车机械基础机械基础1 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、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（的（）。）。A A、弹性极限、弹性极限B B、抗拉强度、抗拉强度C C、屈服点、屈服点 2 2、用拉伸试验可测定材料的（、用拉伸试验可测定材料的（）性能指标。）性能指标。A A、强度、强度B B、韧性、韧性C C、硬度、硬度1 1、洛氏硬度中、洛氏硬度中HRAHRA和和HRCHRC接受同样的金

19、刚石压头，因而他们的值有接受同样的金刚石压头，因而他们的值有可比性。（可比性。（）洛氏硬度值是没有单位的。（洛氏硬度值是没有单位的。（）2 2、布氏硬度测量法不适合于测量成品及较薄的零件。（、布氏硬度测量法不适合于测量成品及较薄的零件。（）3 3、全部金属材料在拉伸试验时都会出现显著的屈服现象。（、全部金属材料在拉伸试验时都会出现显著的屈服现象。（）一、选择题一、选择题二、推断题二、推断题复习题复习题汽车汽车机械基础机械基础 1、金属材料的运用性能包括、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，抗拒和的实力。4、断裂前金属材料发生的实力称为塑性。金属材料的和的数值越大，表示材料的塑性越好。5、金属材料抗拒作用而不破坏的实力，称为冲击韧度。三、填空题三、填空题汽车汽车机械基础机械基础bbssHRCHRCakak-1-1屈服点屈服点 抗拉强度抗拉强度 冲击韧度冲击韧度 断后伸长率断后伸长率 断面收缩率断面收缩率乏累极限乏累极限 洛氏硬度洛氏硬度C C标尺标尺 四、连出下列力学性能指标的符号。四、连出下列力学性能指标的符号。