1.1金属材料的力学性能(课件）-高一《汽车机械基础》同步教学（北京理工大学出版社）

1 2 4 3 3 1.3　钢的热处理 返回 项目一　汽车材料 1.1　金属材料的力学性能 1.2　金属与合金的结构及铁碳合金相图 1.4　常用金属材料 5 6 返回 项目一　汽车材料 1.5　常用非金属材料简介 1.6　汽车运行材料 １.１　金属材料的力学性能 金属材料在外力作用下。 抵抗塑性变形和断裂的能力称为强度。 强度的大小通常用应力来表示。 符号为σ。 单位为兆帕(ＭＰａ)。 金属材料受到外力作用时。 为了保持其形状不变。 在材料内部产生与外力相对抗的力。 这个力称为内力。 应力就是单位面积上所承受的内力。 塑性是指金属材料在外力作用下。 产生永久变形而不断裂的能力。 衡量指标分别为断后伸长率和断面收缩率。 两个指标可以通过拉伸试验测得。试样被拉断后。 标距的伸长量与原始标距的百分比称为断后伸长率。 用δ 表示。 下一页 返回 １.１　金属材料的力学性能 试样被拉断后。 端口处横截面积的缩减量与试样原始横截面积的百分比称为断面收缩率。 用ψ 表示。 １.１.２　硬度 硬度是指金属材料抵抗局部弹性变形、塑性变形、压痕或破裂的能力。 是衡量材料软硬的度量。 能够反映出金属材料内部的化学成分、金相组织和热处理状态上的差异。 是各种零件及工具、量具、模具等必备的性能指标。由于测定硬度的试验设备比较简单。 操作方便、迅速。 又属无损检验。 故在生产上和科研中应用十分广泛。 硬度测试方法很多。 最常用的硬度测试方法有布氏硬度和洛氏硬度。 １.布氏硬度 测试原理: 使用一定直径Ｄ 的硬球。 以规定的试验力Ｆ 压入试样表面。 经规定的保持时间后。 去除试验力。 测量试样表面的压痕直径为ｄ。 然后计算硬度值。 如图１-１ 所示。 下一页 返回 上一页 １.１　金属材料的力学性能 痕单位面积上的载荷。 作为布氏硬度值。 布氏硬度值可用下式计算: ２.洛氏硬度 测试原理: 以锥顶角为１２０°的金刚石圆锥或直径为１.５８８ ｍｍ 的淬火钢球作压头。 先加初试验力Ｆ０。 压头在Ｆ０ 作用下压入试样ｈ１ 位置。 再加主试验力Ｆ１。 将压头压入试样表面。压头在Ｆ０ ＋ Ｆ１ 作用下压入ｈ２ 位置。 经规定的保持时间后。 卸除主试验力Ｆ１。 在初试验力Ｆ０ 下测定残余压入深度。 压头的位置ｈ３。 用深度ｅ ＝ ｈ３ － ｈ１ 的大小来表示材料的洛氏硬度值。 如图１-２ 所示。 材料越硬。 ｅ 越小。 所测得的洛氏硬度值越大。 下一页 返回 上一页 １.１　金属材料的力学性能 为使同一硬度计能测试不同硬度的材料。 可采用不同的压头和试验力。 常用的洛氏硬度标尺有ＨＲＡ、ＨＲＢ、ＨＲＣ 三种。 例如５８ＨＲＣ、９２ＨＲＡ。 洛氏硬度的试验条件和应用范围见表１-１。 １.１.３　冲击韧度 许多机械零件在工作时要受到冲击载荷的作用。 如活塞销、锤杆、冲模及锻模等。 用于制造这类零件的金属材料。 不能仅用静载荷作用下的韧性(即金属材料在断裂前吸收变形能量的能力) 指标来衡量其性能的好坏。 还应考虑金属材料抵抗冲击载荷的能力。 即冲击韧性。 其指标以冲击韧度表示。 金属材料冲击韧度值用一次摆锤冲击试验法测定。 下一页 返回 上一页 １.１　金属材料的力学性能 测试原理: 把按规定制作的标准冲击试样放在冲击试验机支座上图１-３ (ａ)]。 缺口(脆性材料不开缺口) 背向摆锤方向。 将质量为ｍ 的摆锤扬起到规定高度Ｈ１。 然后自由落下。 将试样冲断。 后继续向另一方向上升到高度Ｈ２ [图１-３ (ｂ)]。 根据能量守恒原理可知: 摆锤冲断试样所消耗的势能即是摆锤冲击试样所做的功。 称为冲击吸收功。 用符号ＡＫ表示。 可从冲击试验机上直接读出。 用ＡＫ 除以试样缺口处的横截面积Ｓ。 即可得为该材料的冲击韧度值。 用符号αｋ 表示。 单位为焦耳/ 厘米２ (Ｊ/ ｃｍ２)。 即: 下一页 返回 上一页 １.１　金属材料的力学性能 １.１.４　疲劳强度 许多机械零件都是在循环载荷的作用下工作的。 如曲轴、齿轮、弹簧、各种滚动轴承等。 承受循环载荷作用的零件。 在工作过程中。 常常在工作应力远低于制作材料屈服极限的情况下。 仍然会发生断裂。 这种现象称为疲劳。疲劳断裂是指在变动载荷的作用下。 零件经过较长时间工作或多次应力循环后所发生的突然断裂现象。 在循环载荷作用下。 金属所承受的循环应力σ 和断裂时相应的应力循环周次Ｎ 之间的关系。 可以用曲线来描述。 这种曲线称为σ —Ｎ 疲劳曲线。 如图１-４ 所示。 返回 上一页 $