汽車常用金屬材料

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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(jī)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(shí)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(shí)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(jī)械性能載荷：或稱為外力、負(fù)荷，分為拉力、壓力、扭矩等。機(jī)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(qiáng)度、塑性、硬度、韌度和抗疲勞強(qiáng)度等性能指標(biāo)。（一）強(qiáng)度強(qiáng)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(qiáng)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?gòu)?qiáng)度指標(biāo)也不同。但實(shí)際應(yīng)用中最為廣泛的是拉伸強(qiáng)度指標(biāo)，其它強(qiáng)度指標(biāo)與

3、拉伸強(qiáng)度指標(biāo)有一定的關(guān)系，知道拉伸強(qiáng)度就可以近似地預(yù)測(cè)其它強(qiáng)度指標(biāo)，而且測(cè)定金屬拉伸強(qiáng)度的方法——拉伸試驗(yàn)法也最為簡(jiǎn)單。拉伸試驗(yàn)：試驗(yàn)準(zhǔn)備：試驗(yàn)機(jī)、符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB397——86）規(guī)定要求的圓形拉伸試樣，如圖14-1所示。試驗(yàn)時(shí)，將試樣放到試驗(yàn)機(jī)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(gè)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(jiàn)，金屬在外載作用下，變形有三個(gè)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(gè)階段。由上述各階段的應(yīng)力——應(yīng)變關(guān)系，可以得出幾個(gè)機(jī)械性能的強(qiáng)度指標(biāo)：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(qiáng)度）σs——金屬材料抵抗塑性變形的應(yīng)力。強(qiáng)度極限（抗拉強(qiáng)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(gè)強(qiáng)度指標(biāo)具有重要的實(shí)際意義。例如，汽車上許多零件都不允許產(chǎn)生過(guò)量的塑性變形，象氣缸蓋螺栓，就是以屈服極限為設(shè)計(jì)依據(jù)。強(qiáng)度極限也是設(shè)計(jì)零件時(shí)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(jī)械性能。雖然硬度與強(qiáng)度間沒(méi)有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，但可以通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)找出

5、粗略的換算關(guān)系。而硬度試驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易迅速，性能測(cè)試時(shí)又不損壞金屬零部件。所以，可以通過(guò)硬度試驗(yàn)檢驗(yàn)工具和零件的質(zhì)量。硬度試驗(yàn)廣泛應(yīng)用的有布氏硬度和洛氏硬度試驗(yàn)方法。1.布氏硬度試驗(yàn)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(cè)試材料表面，保持一定時(shí)間后，卸除載荷，測(cè)量被測(cè)材料的表面壓痕直徑d和壓痕球面積A，計(jì)算平均壓力FＰ／A的大小作為材料的布氏硬度指標(biāo)，如圖14-3所示。布氏硬度試驗(yàn)時(shí)，鋼球的直徑Ｄ和載荷FＰ是根據(jù)被測(cè)試材料的種類、性質(zhì)和厚度，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB231—84）的規(guī)定選擇，試驗(yàn)后用專門(mén)的刻度放大鏡測(cè)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(hào)HB表示，習(xí)慣不寫(xiě)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(qiáng)度之間存在一定的換算關(guān)系，對(duì)一般的碳鋼有如下近似關(guān)系：當(dāng)HBS＜175時(shí)，σb≈0.36HBS。當(dāng)HBS＞175時(shí)，σb≈0.35HBS。2.洛氏硬度試驗(yàn)原理：洛氏硬度試驗(yàn)和布氏硬度試驗(yàn)同樣采用壓入法測(cè)定硬度。兩者的區(qū)別是洛氏硬度試驗(yàn)用的壓頭是一個(gè)120o的圓錐形金鋼石壓頭，施加相應(yīng)載荷后，測(cè)定金屬材料壓痕的深度，以壓痕深度來(lái)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(yàn)可以直接從刻度盤(pán)上讀取硬度值；壓痕小，可測(cè)定成品及薄的工件；測(cè)試的硬度范圍大，可以測(cè)從極軟到極硬的金屬材料。但洛氏硬度測(cè)試壓痕小，測(cè)量值有時(shí)不夠準(zhǔn)確，所以，同一試樣應(yīng)測(cè)三點(diǎn)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(guò)程中，若金屬材料塑性不好，則在成形時(shí)容易開(kāi)裂。衡量材料塑性好壞的指標(biāo)是延長(zhǎng)率和斷面收縮率。1.延長(zhǎng)率：是指