2.1金属材料的主要性能 (课件）-高二《汽车车身修复》同步教学（北京理工大学出版社）

第二章 汽车车身常用材料 第一节 金属材料的主要性能 第二节 钢及热处理 第三节 汽车钣金常用金属材料的种类 第四节 其他非金属材料 下一页 返回 1 第一节 金属材料的主要性能 各种金属材料的性能一般可分为两大类:一类叫使用性能，反映金属材料在使用过程中所表现出来的特性，包括机械性能、物理性能和其他性能，它决定了金属材料的应用范围、安全可靠性和零件的使用寿命。另一类是工艺性能，反映金属材料在加工制造过程中所表现出来的特性，如冲压性能、焊接性能、铸造性能、切削加工性能、热处理性能等，它决定了零件加工制造的难易程度。因此，只有了解金属材料的各种性能，才能在钣金制品加工和汽车车身维修时能够正确合理地选择和使用金属材料，达到提高维修质量、降低加工成本的目的。 下一页 返回 第一节 金属材料的主要性能 一、金属材料的机械性能 金属材料在外力作用下所表现出来的承载性能称为金属材料的机械性能(又称力学性能)，主要有:弹性、塑性、强度、硬度和冲击韧性等. 1.强度 强度是金属材料在外力作用下抵抗变形和破坏的一种能力，金属材料的强度越高，表示所能承受的外力越大。例如汽车吊车的钢丝绳要承受很大的拉力，如果选用的钢丝绳太细，就会被拉断。因此，所选用的钢丝绳应具有在某一数值的拉力作用下不致被拉断的能力。这种抵抗拉力作用而不致断裂的能力就是材料的抗拉强度(或称强度极限)。测定金属抗拉强度一般采用拉伸试验法。 上一页 下一页 返回 第一节 金属材料的主要性能 (1)拉伸试验 金属材料的拉伸试验，通常在拉伸试验机上进行。试验前，应予先将待试的金属材料制成标准形状和尺寸的“拉伸试棒”。常用的试棒断面为圆形，称为圆形试棒，如图2-1所示。图中d0为试棒的直径(mm), L0为标距长度(mm)。根据国家标准规定，拉伸试样可做成长试样(L0=10d0)或短试样(L0=5d0) 为了研究金属材料在拉伸载荷作用下的变形和断裂过程，将一根用退火低碳钢制成的拉伸试棒，在拉伸试验机上缓慢加载，直至拉断为止。这样，便可得到如图2-2所示的拉伸曲线。从拉伸曲线上看出，拉伸过程的变形情况，可分为五个阶段; 上一页 下一页 返回 第一节 金属材料的主要性能 ①Oe—弹性变形阶段。材料在外力作用下发生形状变化称为变形，而具有恢复变形的能力称为弹性。当试棒开始受力，直至外力达P。时，材料产生变形(伸长)，而在外力去除后变形能随之消失，这种变形称为弹性变形。 ②es—微量塑性变形阶段。外力增加超过P。后，试棒进一步发生变形，此时若去除外力，一部分变形消失，而有一部分变形不能消失，即试样形状不能恢复到原来的形状。这种不能恢复的变形称为塑性变形或永久变形。 上一页 下一页 返回 第一节 金属材料的主要性能 ③ss’—屈服阶段。这个阶段的特点是，在外力不增加或增加很少的情况下，有较大的变形产生。在拉伸图上出现锯齿形或水平线，这种现象称为“屈服”。 ④.sb'—大量塑性变形阶段。外力超过P、后，开始产生大量塑性变形。要使试棒进一步变形，必须增加外力，外力的增加量虽不大，但试棒变形量却很大，直至h点。h点时的外力pb为最大外力。在h点以前，由于外力引起的变形，基本上是沿着整个试棒标距均匀发生。 ⑤bz颈缩阶段。随着变形量的增加，在试棒的某一段截面迅速减小，产生所谓颈缩现象。于是抵抗外力的能力下降，直至z点断裂。 上一页 下一页 返回 第一节 金属材料的主要性能 金属材料进行拉伸试验时的受力变形，一般可分为上述五个阶段，但并非所有的金属材料都具有这几个阶段，如铸铁无明显的塑性变形阶段就会产生断裂。 (2)强度指标 强度指标通常以“应力”表示。材料受外力作用时，其内部产生了与其大小相等、方向相反的抵抗力即“内力”，单位横截面上的内力，称为“应力”、用符号“σ”表示: 上一页 下一页 返回 第一节 金属材料的主要性能 ①弹性极限。弹性极限是材料在外力作用下产生弹性变形时所能承受的最大应力。用符号σe表示: 上一页 下一页 返回 第一节 金属材料的主要性能 ②屈服强度(屈服极限)。 屈服强度是金属材料发生屈服现象时的应力。用符号σs表示: 上一页 下一页 返回 第一节 金属材料的主要性能 除退火状态下的低碳或中碳钢以及某些低合金钢有明显的屈服现象外，高碳钢及其他一些钢则无明显屈服的现象。因此，对这些钢规定，产生0.2%塑性变形时的应力为条件屈服强度，以σ0.2表示。 很多汽车零件因过量的塑性变形而报废，所以一般零件都不允许产生塑性变形。如设计计算气缸盖螺栓，就是以屈服强度为依据。屈服强度是评定金属材料机械性能的重要指标。 ③抗拉强度。抗拉强度是指材料抗拉伸时断裂前承受的最大应力。用符号σb表示: 上一页