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1、第十四章汽車常用金屬材料第一節(jié)金屬的性能一、金屬的機械性能二、金屬的物理、化學(xué)性能及工藝性能第二節(jié)汽車常用碳素鋼、鑄鋼及其熱處理一、碳素鋼的基本知識二、碳素鋼在汽車中的應(yīng)用三、鑄鋼在汽車中的應(yīng)用四、鋼的熱處理第三節(jié)汽車常用合金鋼一、合金鋼的基本知識二、合金結(jié)構(gòu)鋼及其在汽車中的應(yīng)用三、合金工具鋼四、特殊性能鋼第四節(jié)汽車用鑄鐵一、灰鑄鐵二、可鍛鑄鐵三、球墨鑄鐵四、合金鑄鐵第五節(jié)汽車用有色金屬一、鋁及鋁合金二、銅及銅合金三、軸承合金第十四章汽車常用金屬材料 第一節(jié)金屬的性能金屬材料:以一種金屬元素為基體，加入其它金屬元素或非金屬元素而形成的具有金屬特性的材料。大部分汽車零件是由金屬材
2、料制造的，因此，汽車的性能很大程度上決定于金屬材料的性能。一、金屬的機械性能載荷：或稱為外力、負荷，分為拉力、壓力、扭矩等。機械性能：是指金屬材料受到各種不同性質(zhì)載荷的作用，所表現(xiàn)出的力學(xué)性能。它包括強度、塑性、硬度、韌度和抗疲勞強度等性能指標。（一）強度強度：金屬在載荷（外力）作用下，抵抗變形和不受損壞的能力。按載荷的不同強度分為抗拉、抗壓、抗剪、抗扭、抗彎曲等五種。內(nèi)力：金屬內(nèi)部原子阻止變形的抗力。其數(shù)值大小和外力相等，方向相反。應(yīng)力：材料單位面積上的內(nèi)力大小。注：載荷類型不同，內(nèi)力的表現(xiàn)形式也不同，因此金屬強度指標也不同。但實際應(yīng)用中最為廣泛的是拉伸強度指標，其它強度指標與
3、拉伸強度指標有一定的關(guān)系，知道拉伸強度就可以近似地預(yù)測其它強度指標，而且測定金屬拉伸強度的方法——拉伸試驗法也最為簡單。拉伸試驗：試驗準備：試驗機、符合國家標準（GB397——86）規(guī)定要求的圓形拉伸試樣，如圖14-1所示。試驗時，將試樣放到試驗機上，勻速緩慢地向試樣兩端施加軸向靜拉力，直至拉斷為止。做出拉伸曲線圖，又稱為“應(yīng)力——應(yīng)變曲線”，如圖14-2所示。拉伸曲線圖的五個階段：1.oe——彈性變形階段：2.es——微量塑性變形階段3.ss’——屈服階段4.s’b——大量塑性變形階段5.bk——頸縮階段可見，金屬在外載作用下，變形有三個階段：彈性變形、彈塑性變形和斷裂。注：只
4、有塑性材料的塑性變形有五個階段。由上述各階段的應(yīng)力——應(yīng)變關(guān)系，可以得出幾個機械性能的強度指標：彈性極限σe——金屬材料抵抗彈性變形的最大應(yīng)力。屈服極限（屈服強度）σs——金屬材料抵抗塑性變形的應(yīng)力。強度極限（抗拉強度）σb——金屬材料抵抗塑性變形不致斷裂的最大應(yīng)力。以上三個強度指標具有重要的實際意義。例如，汽車上許多零件都不允許產(chǎn)生過量的塑性變形，象氣缸蓋螺栓，就是以屈服極限為設(shè)計依據(jù)。強度極限也是設(shè)計零件時的主要依據(jù)之一。（二）硬度：硬度：金屬表面上局部體積內(nèi)抵抗塑性變形和破壞的能力。硬度是金屬材料的重要機械性能。雖然硬度與強度間沒有嚴格的對應(yīng)關(guān)系，但可以通過大量實驗數(shù)據(jù)找出
5、粗略的換算關(guān)系。而硬度試驗設(shè)備簡單，操作容易迅速，性能測試時又不損壞金屬零部件。所以，可以通過硬度試驗檢驗工具和零件的質(zhì)量。硬度試驗廣泛應(yīng)用的有布氏硬度和洛氏硬度試驗方法。1.布氏硬度試驗原理：用直徑為D的淬硬圓鋼球以規(guī)定的載荷FＰ壓入被測試材料表面，保持一定時間后，卸除載荷，測量被測材料的表面壓痕直徑d和壓痕球面積A，計算平均壓力FＰ／A的大小作為材料的布氏硬度指標，如圖14-3所示。布氏硬度試驗時，鋼球的直徑Ｄ和載荷FＰ是根據(jù)被測試材料的種類、性質(zhì)和厚度，按國家標準（GB231—84）的規(guī)定選擇，試驗后用專門的刻度放大鏡測出壓痕直徑d的大小，再查布氏硬度值表即可得到布氏硬度值
6、。布氏硬度用符號HB表示，習(xí)慣不寫單位。布氏硬度只適用于硬度較低，尺寸較大的金屬材料。廣泛應(yīng)用于退火或調(diào)質(zhì)后的鋼件、灰口鑄鐵和有色金屬等較軟的材料。由于布氏硬度是材料局部范圍抵抗變形的能力，所以布氏硬度與材料的抗拉強度之間存在一定的換算關(guān)系，對一般的碳鋼有如下近似關(guān)系：當(dāng)HBS＜175時，σb≈0.36HBS。當(dāng)HBS＞175時，σb≈0.35HBS。2.洛氏硬度試驗原理：洛氏硬度試驗和布氏硬度試驗同樣采用壓入法測定硬度。兩者的區(qū)別是洛氏硬度試驗用的壓頭是一個120o的圓錐形金鋼石壓頭，施加相應(yīng)載荷后，測定金屬材料壓痕的深度，以壓痕深度來表示硬度值。洛氏硬度用HRC表示，如圖14
7、-4所示。洛氏硬度試驗可以直接從刻度盤上讀取硬度值；壓痕小，可測定成品及薄的工件；測試的硬度范圍大，可以測從極軟到極硬的金屬材料。但洛氏硬度測試壓痕小，測量值有時不夠準確，所以，同一試樣應(yīng)測三點以上，取其平均值。（三）塑性塑性：材料在載荷作用下，產(chǎn)生塑性變形而不被破壞（不斷裂）的能力。材料具有良好的塑性，有利于金屬的冷沖壓成型加工。如汽車駕駛室外殼、車箱板、油箱等，在其成型過程中，若金屬材料塑性不好，則在成形時容易開裂。衡量材料塑性好壞的指標是延長率和斷面收縮率。1.延長率：是指
