汽车机械基础项目二 汽车工程材料

(二)合金钢 为改善碳钢的组织和性能，在碳钢基础上有目的地加入一种或几种合金
元素所形成的钢称为合金钢。 合金钢按合金元素的质量分数分低合金钢、合金钢；按用途又分为结构
钢、工具钢和特殊性能钢。
1.低合金结构钢 低合金结构钢是在低碳钢的基础上加入少量合金元素(合金元素总量小于
3％)而得到的钢。这类钢比低碳钢的强度要高10%-30%，冶炼比较简单，生产 成本与碳钢相近。它可取代普通碳素结构钢，在汽车中主要用于制作车身， 还可用于制造高强度连接件，如螺栓、弹簧钢板吊环等。
sd——明显塑性变形阶段：该阶段中载荷不再增加或是微量增加，试样却 继续变形。
db——强化阶段：载荷的不断增加，试样继续变形，此阶段中，随着塑性 变形增大，材料变形抗力也不断增加。
bk——缩颈阶段：当试样变形达到最高点b后，试样就在某个薄弱部分发 生局部变形，形成缩颈。此时变形所需的载荷逐渐降低。
k——试样发生断裂。
Ψ=(A0-A1)/A0 x 100%
A0:试件原横截面积。 A1:断裂后颈缩处的横截面积，用卡尺直接量出。
四、硬度
硬度是指金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划伤的能力， 即材料对局部塑性变形的抗力。它是衡量材料性能的一个综合的工程量或技术 量。通常材料的硬度越高，耐磨性越好，强度也高。
三、塑性
塑性是材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。评定指标是断 后伸长率和断面收缩率。
1、断后伸长率 指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。 δ=(L1- L0)/L0 x 100%
L0 :原始标距长度 L1:拉断后标距长度。将断口密合在一起，用卡尺直接量出。 2、断面收缩率 指试样拉断后缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。
是指金属材料在弹性状态下的应力与应变的比值，即ຫໍສະໝຸດ Baidu
在应力-应变曲线上，弹性模量就是试样在弹性变形阶段线段的斜率。它表 示了金属材料抵抗弹性变形的能力，工程上将材料抵抗弹性变形的能力称为刚 度。
在实际应用中，绝大多数机械零件都是在弹性状态下进行工作的，而工作 过程中一般不允许有过量的弹性变形，更不允许有明显的塑性变形。故对刚度 有一定的要求。刚度除了与材料的横截面积大小、形状有关，还主要取决于弹 性模量，越大，刚度越大。
一、黑色金属材料 (一)碳素钢
碳素钢又称碳钢，是含碳量小于2.11%，并含有少量硅、锰、磷、硫等 杂质元素的铁碳合金。 1.碳素钢的分类
(1)按钢中的含碳量分：低碳钢、中碳钢、高碳钢。 (2)按钢的质量分：普通碳素钢、优质碳素钢、高级优质碳素钢。 (3)按钢的用途分：碳素结构钢、碳素工具钢。 2.碳素钢的牌号、性能和主要用途
3、强度的指标 弹性极限：表示材料保持弹性变形，不产生永久变形的最大应力。 屈服极限：也称为屈服强度，表示金属材料可是发生明显塑性变形的抗力。 强度极限：也称为抗拉强度，表示金属材料受拉时所能承受的最大应力。
它是设计和选材的主要依据之一，是工程技术上的主要强度。
二、刚度和弹性 由图2-2可测出材料的弹性模量，即可确定该材料的刚度和弹性。弹性模量
强度的测量方法很多，常用的有布氏硬度测试法和洛氏硬度测试法。
(一)、布氏硬度
1、布氏硬度试验（布氏硬度计）
原理:用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球）以相应的试验力压入待测 材料表面，保持规定时间并达到稳定状态后卸除试验力，测量材料表面压痕直径， 以计算硬度的一种压痕硬度试验方法。
2、布氏硬度值 用球面压痕单位面积上所承受有平均压力表示。 如： 120HBS 500HBW 600HBS1/30/20
度越强。 依据载荷的不同，可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度以及抗
扭强度等几种。
1、拉伸试样
2、材料的拉伸曲线
oe——弹性变形阶段：变形量与外加载荷成正比，当载荷去掉后试样变形 完全恢复。
es——屈服阶段：此阶段伴随着弹性变形，还发生了塑性变形，当去除载 荷后，试样部分形变恢复，还有一部分形变不能恢复，将这部分不能恢复的形 变称为塑性变形。s为屈服点。
3、优缺点 （1）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）（2）可测的 硬度值不高（3）不测试成品与薄件（4）测量费时，效率低
4、测量范围 用于测量调质钢、铸铁、非金属材料及有色金属材料等.
(二)、洛氏硬度
1、洛氏硬度试验（洛氏硬度计）
原理: 用金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力的作用下压入试样表面，经规定时 间后卸除试验力，用测量的残余压痕深度增量来计算硬度的一种压痕硬度试验。
项目二 汽车工程材料
活动一 金属材料的力学性能 活动二 常用金属材料 活动三 非金属材料
项目一 金属材料的力学性能
材料的力学性能，是指材料在外力(载荷)作用下所表现出来的性能，或称机 械性能，包括强度、刚性、弹性、塑性、硬度及疲劳强度。
一、强度 金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。抵抗外力的能力越大，则强
2、洛氏硬度值 用测量的残余压痕深度表示。可从表盘上直接读出。如： 50HRC
3、优缺点 （1）试验简单、方便、迅速（2）压痕小，可测成品、薄件（3）数据不够准确， 应测三点取平均值（4）不能测组织不均匀材料，如铸铁。
4、测量范围 用于测量退火件、有色金属（淬火钢球）、淬火钢等较硬材料（金刚石
压头）.
2.合金结构钢 合金结构钢是在碳素结构钢的基础上加入合金元素而得到的钢。
3.合金工具钢 合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入合金元素制成的。加入了合金
元素，使得合金工具钢热处理性能得到了改善，因而提高了材料的热硬性、 耐磨性。这类钢常用来制造各种量具、模具和切削刀具，也可对应地分为量 具钢、模具钢和刃具钢，其化学成分、性能和组织结构也不同。
五、疲劳强度
疲劳强度是指在循环应力和应变作用下，在一处或几处产生局部永久 性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然断裂的过程。这种断裂方式 称为疲劳断裂。
项目二 常用金属材料
金属材料是目前汽车上应用最广泛的工程材料。工业上，通常把金属材 料分为两大类：黑色金属和有色金属。黑色金属是指钢铁材料，有色金属是 指除铁材料以外的其他所有金属材料，如铝、铜、镁及其合金。