5.1汽车常用材料主要性能分析(1)（课件）-高二《汽车机械基础》同步教学（人邮版）

汽车常用材料主要性能分析（1) 图1-1 汽车曲轴、活塞、齿轮 发动机曲轴用于动力输出，带动其他部件运动；发动机活塞承受压力，通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转；汽车齿轮安装在变速器、差速器中，将发动机的动力传递给各个轴。那么，汽车曲轴、活塞、齿轮主要应具备的性能有哪些？ 【任务引入】 【任务分析】 【学习目标】 不同的汽车零件由于使用工况不同，所承受载荷的性质不同，对其的性能要求也就不同。只有了解金属材料的主要性能，才能在汽车零件设计和加工制造过程中正确地选择和使用金属材料。 1．掌握汽车常用材料的性能指标。 2．具有对不同汽车零件进行主要性能分析的能力。 一、金属材料的使用性能 二、金属材料的工艺性能 【相关知识】 工艺性能 金属材料的主要性能 力 学 性 能 使用性能 物理 性 能 化 学 性 能 铸造 性 能 锻造 性 能 焊接 性 能 切削加工 性 能 金属材料主要性能分类： 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 指 标 强度 硬度 疲劳强度 塑性 冲击韧性 （一）力学性能 一、金属材料的使用性能 （一）力学性能 两个定义： ★ 载荷: 金属材料在加工及使用过程中所受到的外力。 ★ 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: 静载荷、冲击载荷、变载荷 分类: 弹性变形、塑性变形 拉伸试验机 低碳钢圆形横截面比例试样 强度和塑性是根据拉伸试验测定出来的。 拉伸试验是金属力学试验中最基本的试验。拉伸试验通常在室温下进行，选用具有代表性的常用材料（低碳钢或铸铁）制成拉伸试验试样，在拉伸试验机上进行。拉伸试验（GB/T 228.1—2010）采用低碳钢圆形横截面比例试样。图中，d0称为试样直径，L0称为试样原始标距，Lc称为试样平行长度。 A.拉伸试验 试验时，将试样两端夹在拉伸试验机上，然后开动拉伸试验机，在试样上慢慢施加拉力F，直到试样被拉断为止。 缩颈现象 屈服 弹性变形 缩颈 断裂 塑性变形开始 B.拉伸应力-应变曲线 低碳钢试样的拉伸应力-应变曲线 强化（应变硬化) 在拉伸过程中，试验机上的绘图仪能自动绘出所加拉力F与试样标距延伸DL之间的关系曲线，称为拉伸图或力-延伸曲线。由于拉伸图与拉伸试样的几何尺寸有关，为消除试样几何尺寸的影响，将纵坐标的拉力F除以试样原始横截面积S0变为应力，将横坐标的延伸L除以试样的原始标距L0变为应变e，得到能反映材料力学性能的拉伸应力-应变曲线。 拉伸过程，大致分为六个阶段： ① 弹性变形阶段（曲线oa段）。oa段试样发生的是弹性变形，变形完全可逆，即卸除拉力，试样将恢复到原始长度，应力与应变成线性关系，即符合胡克定律。 ② 滞弹性变形阶段（曲线ab段）。ab段试样发生的仍是弹性变形，变形仍然可逆，但弹性变形滞后发生，而且是非线性的，应力不与应变成线性关系，此阶段相对很短。 ④ 屈服变形阶段（曲线cde段）。cde段试样塑性屈服变形不连续，在试样的表面可以看到滑移线。c点为不连续屈服的开始，从c点到d点为第一条滑移线产生。由于突然发生塑性延伸，其延伸速率超过试验机施加的位移速率，因而使力下降，应力减小。 ⑤ 均匀塑性变形阶段（曲线ef段）。进入ef段，随着变形量的不断增加，试样呈现强化，称为“应变硬化”。表现为ef段曲线光滑而单调地上升，但在宏观上试样变形均匀。 ③ 屈服前微塑性变形阶段（曲线bc段）。bc段试样开始出现连续的均匀微小塑性变形，此阶段也相对很短。 ⑥ 局部塑性变形阶段（曲线fg段）。拉伸达到最高点时，试样最弱横截面中心处附近产生微小裂纹，并很快扩展，导致试样几何软化，使该处横截面的有效承载面积减小，应力亦因此进一步升高，使变形集中于缩颈处。而力很快下降，直至到达g点试样断裂。 1.强度 （1）屈服强度Re：上屈服强度ReH和下屈服强度ReL 上屈服强度为力首次下降前的最大力值对应的应力，用ReH表示；下屈服强度为不计初始瞬时效应时屈服阶段中最小的应力，用ReL表示。 屈服强度是具有屈服现象材料特有的强度指标。当金属材料在拉伸试验过程中没有明显屈服现为象发生时，应测定“规定塑性延伸强度RP”。 强度是材料在载荷作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。 式中，FeH为力首次下降前的最大力，N；FeL为不计初始瞬时效应时屈服阶段中的最小力，N；S0为试样的原始横截面积，mm2。 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。 铸铁的拉伸图 （2）抗拉强度 工程上所用的金属材料，不仅希望具有较高的屈服强度、