第一章-金属材料力学性能指标.

材料之于汽车
❖ 材料是汽车工业的基础。简而言之，汽车应用 材料包括了制造汽车各种零部件用的汽车工程材料， 以及汽车在使用过程中使用的燃料和工业液等汽车 运行材料。如：黑色金属（钢铁材料），有色金属 （铝、铜等及其合金） ，非金属材料（橡胶、玻璃、 塑料、陶瓷），汽车燃料（汽油、柴油、天然气）， 汽车润滑液及工作液（各部位润滑油、液力传动液 及汽车其它工作液）。
拉伸试验
该曲线实际分为五个阶段：
1.Oe-弹性变形阶段 试样变形量与载荷成正比。这时如果卸除载荷，试样便会 恢复到试验前的原有状态，这种变形称为弹性变形。
2.es-微量塑性变形阶段 当外载荷增大超过Fe后，试样进一步变形，且外载荷去除 后，一部分变形消失，这种不能恢复的变形称为塑性变形。
3.ss`-屈服阶段 在此阶段，尽管外载荷不增加或增加很少，但变形量继续 增大，在拉伸图上出现近似水平线，这种现象称为屈服。
4.s`b-大量塑性变形阶段 当外载荷超过Fe后，尽管外载荷增加不大，但试样变形量却很大，直至b点。且b点的外载荷Fb为最大。
5.bk-缩颈阶段 当载荷增大到Fb后，试样的某一部位的截面开始急剧减小，产生缩颈现象，其抵抗外载荷的能力下 降，此时即使不增加外载荷，试样仍然被拉断。工业上使用的金属材料，有些是没有屈服现象的。有 些脆性材料不仅没有屈服现象，而且也不产生缩颈。
金属的力学性能
❖ 强度 ❖ 硬度 ❖ 塑性 ❖ 韧性下，抵抗变形和不 受损坏的能力称为强度。
❖ 按载荷的不同强度分为抗拉、抗压、抗剪、 抗扭和抗弯曲五种。实际应用中最广泛的是 拉伸强度指标，其他强度指标与拉伸强度指 标具有一定的关系，知道拉伸强度就可以近 似的预测其他强度指标，而且测定金属拉伸 强度的方法——拉伸试验也最为简单。
金属材料的硬度
❖ 硬度是指金属表面上局部体积内抵抗塑性变形和破 坏的能力。它是材料的一个重要力学属性。
❖ 虽然硬度与强度间没有严格的对应关系，但可以通 过大量实验数据找出粗略的换算关系。而硬度实验 设备简单，操作容易，性能测试时又不损坏金属零 部件。所以，可通过硬度实验检验工具和零件的质 量。
❖ 广泛应用的硬度试验有布氏硬度和洛氏硬度试验两 种。
金属材料
金属的性能： 1、金属的力学性能：金属材料受到各种不同性质的
载荷（外力、负荷）作用时，所表现出的性能。它 包括强度、硬度、塑性、韧性和抗疲劳强度等性能 指标。 2、金属的物理、化学性能及工艺性能：密度、熔点、 导热性、热膨胀性、磁性、抗氧化性、抗腐蚀性、 铸造性能、压力加工性能、焊接性能、切削加工性 能及热处理性能等。
布氏硬度
❖ 原理：用直径为D的淬硬圆钢 球以规定的载荷F压入被测试 材料表面，保持一定时间后， 卸除载荷，测量被测材料的表 面压痕直径d和压痕球面积A， 计算平均压力F/A的大小作为 布氏硬度指标。布氏硬度用符 号HBS表示。
❖ 布氏硬度只适用于硬度较低， 尺寸较大的金属材料。广泛应 用于退火或调质后的钢件、灰 口铸铁和有色金属等较软的材 料。
拉伸试验结论
❖ 综上所述，金属在外载荷作用下，变形可分为三个阶段：弹性变 形、弹塑性变形和断裂。只有塑性材料的塑性变形有五个阶段。
❖ 由上述各阶段的应力-应变关系，可以得出几个力学性能的强度指 标： 弹性极限σe –表示金属材料抵抗弹性变形的最大应力。 屈服极限(屈服强度) σs –表示金属材料抵抗塑性变形的应力。 强度极限(抗拉强度) σb –表示金属材料抵抗塑性变形不至断裂 的最大应力。 以上三个强度指标具有重要的实际意义。例如，汽车上许多 零件都不允许产生过量的塑性变形，像汽缸盖螺栓，就是以屈 服极限为设计依据。强度极限也是设计零件时的主要依据之一。
洛氏硬度
❖ 洛氏硬度试验和布氏硬度试验同 样采用压入法测定硬度。两者的 区别是洛氏硬度试验用的压头是 一个120°的圆锥形金刚石压头， 施加相应载荷后，测定金属材料 压痕的深度，以压痕深度来表示 硬度值。洛氏硬度用HRC表示。
❖ 洛氏硬度试验可以直接从刻度盘 上读取硬度值；压痕小，可测定 成品及薄的工件；测试的硬度范 围大，可以测从极软到极硬的金 属材料。但洛氏硬度测试压痕小， 测量值有时不够准确，所以，同 一试样应测三点以上，取其平均 值。
拉伸实验
❖ 拉伸实验是在拉伸实验机上进行的。以普通 低碳钢的拉伸实验为例，实验前，按国家标 准（GB397-1986）规定要求，预先将退火状 态的普通低碳钢制作成一定尺寸和形状的圆 柱拉伸试样，如图所示：
拉伸实验
❖ 试验时，将试样放到 试验机上，匀速缓慢 地向试样两端施加轴 向静拉力，直至拉断 为止。整个过程中把 外加载荷与试样的相 应形变量画成曲线， 即该金属材料的拉伸 图。
汽车材料
第一章 金属材料力学性能指标
所谓材料
❖ 材料是人类生产和生活所必须的物质，人类社 会的发展伴随着各种材料的不断开发和利用。目前， 世界上已存在的自然材料和人工材料有近百万种， 自然材料仅占1/20，其余均为人工材料。在当前社 会中，绝大多数的生产和生活用品是采用人工材料 制造的，人工材料在材料科学的发展中有着极其重 要的地位。在现代社会里，材料、能源、信息被称 为现代技术的三大支柱，而能源和信息的发展，在 某种程度上又依赖于材料的进步。因此，材料科学 的发展在现代工业社会中占举足轻重的地位。
金属材料的塑性
❖ 塑性是指材料在载荷作用下，产生塑性变形 而不被破坏（不断裂）的能力。材料的良好 塑性，有利于金属的冷冲压成型加工。如汽 车驾驶室外壳、车厢板、油箱等，在其成型 过程中，若金属材料塑性不好，则在成型时 容易开裂。
❖ 衡量材料塑性好坏的指标是伸长率和断面收 缩率。
金属材料的塑形
❖ 伸长率：是指金属试样进行拉伸试验被拉断 后标距长度的伸长量与原始标距长度之比值 的百分比，用δ表示。
❖ 断面收缩率：是指金属试样进行拉伸试验拉 断处横截面积缩小量与原始横截面积之比值 的百分比，用ψ表示。
金属材料的韧性
❖ 在汽车运行时，汽车的许多零件要受到一些 突然施加的外力作用。如发动机曲轴、弹簧 钢板、大梁、前工字梁等在汽车起动、制动 及速度突然改变时，都会受到突然施加的力 作用。这种突然作用的力称为冲击载荷。