汽车常用金属材料(优选)
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
25
• 5.磷 • 磷也是随同矿石、生铁和废钢进入钢中的有害杂质。磷在 钢中全部溶入铁素体中，可使钢的强度、硬度有所提高，却使 室温下钢的塑性、韧性急剧降低，尤其是低温更为严重，这种 在低温时使钢严重变脆的现象，称为“冷脆”。在易切削钢中 适当地提高硫、磷的质量分数，增加脆性，可以提高切削效率， 延长刀具寿命。
4
• 拉伸试验 ： • 试验准备：试验机、符合国家标准（GB 397——86）规定 要求的圆形拉伸试样，如图14-1所示。 • 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。 做出拉伸曲线图，又称为“应 力——应变曲线”，如图14-2所示。
•
5
• 拉伸曲线图的五个阶段：
铸造生铁 ：碳的质量分数大于2.11％的铁碳合金称为铸造生 铁。
21
（一）碳及几种杂质元素对碳素钢性能的影响
• 1.碳
• 碳是决定钢性能的主要元素。当钢中碳的质量分数低于 0.77％时，其碳的质量分数愈高，钢的强度和硬度也愈高，而塑 性和韧性则愈低。当超过1.0％以后，钢的硬度仍将升高，但钢 的强度、塑性和韧性都将显著下降，脆性也增大。
第十四章 汽车常用金属材料
• 第一节 金属的性能
•
一、金属的机械性能
•
二、金属的物理、化学性能及工艺性能
• 第二节 汽车常用碳素钢、铸钢及其热处 理
•
一、碳素钢的基本知识
•
二、碳素钢在汽车中的应用
•
三、铸钢在汽车中的应用
•
四、钢的热处理
• 第三节 汽车常用合金钢
•
一、合金钢的基本知识
•
二、合金结构钢及其在汽车中的应用
• 工作于恶劣环境下的零件选择材料时应注意其化学性能。
• （三）工艺性能：工艺性能是指金属材料接受加工成型 的能力。它包括铸造性能、压力加工性能、焊接性能、切削 加工性能及热处理性能等。
• 在设计及制造零件时，要综合考虑材料的选择及加工方
法，这时必须考虑金属材料的工艺性能。如灰口铸铁铸造性
能好，但其压力加工及焊接性能较差，故广泛应用于铸造形
• 材料具有良好的塑性，有利于金属的冷冲压成型加工。 如汽车驾驶室外壳、车箱板、油箱等，在其成型过程中，若 金属材料塑性不好，则在成形时容易开裂。
• 衡量材料塑性好坏的指标是延长率和断面收缩率。 • 1. 延长率：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。 • 2. 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率。用ψ表示。
• 衡定材料韧度的方法是：摆锤式一次能量冲击试验、 小能
量多次冲击。
14
• 1. 摆锤式一次能量冲击试验 • 把带有缺口的试样放在一次摆锤试验机上，测定金属承受冲 击载荷的能力。如图14-5所示．在实际应用中，直接从试验机上 读出摆锤打断试样所作的冲击功Ａk，然后将冲击功Ａk的值除以 试样缺口处的横截面积A便得到冲击韧性αk。
8
• 1. 布氏硬度 • 试验原理：用直径为D的淬硬圆钢球以规定的载荷FＰ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FＰ／A的大小作为材料
的布氏硬度指标，如图14-3所示。
9
• 布氏硬度试验时，钢球的直径Ｄ和载荷FＰ是根据被测试 材料的种类、性质和厚度，按国家标准（GB 231—84）的 规定选择，试验后用专门的刻度放大镜测出压痕直径d的大
•
15
• 2. 小能量多次冲击
• 实际上，汽车上零件在动载荷作用下并非一次或几次冲 击而破坏的。多数情况是零件承受的冲击载荷属于小能量 的多次冲击载荷。因此，利用小能量多次冲击试验，得到 的韧度值更符合实际。试验原理如图14-6所示。
16
（五）疲劳
• 交变应力 ：载荷所产生的应力的大小和方向呈周期性变 化。
• 碳的质量分数对钢的加工工艺性能也有较大的影响。碳的质
量分数低的钢强度低、塑性好、容易锻造和冷加工成型（如冷
弯、冷冲压、冷挤、冷铆）等。碳的质量分数低的钢其焊接性
能良好，采用一般的焊接方法就能获得良好的焊接质量。反之，
碳的质量分数高的钢，塑性变形抗力增加，塑性变形能力差而
不易冷压力加工成型；钢中随着碳的质量分数增大其可焊接性
•
当HBS＜175时，σb≈0.36HBS。
•
当HBS＞175时，σb≈0.35HBS。
10
2.洛氏硬度
• 试验原理：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 120o的圆锥形金钢石压头，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，如图14-4 所示。
•
23
• 3.硅 • 硅在钢中也是一种有益元素。它能与钢液中的氧化合，形 成二氧化硅（SiO2），再与其它氧化物（FeO、MnO、Al2O3) 结合形成硅酸盐钢渣，降低钢的氧的质量分数，可使钢质致密。 硅在碳钢中质量分数一般小于0.5％，它能溶于铁素体，使铁素 体强化，从而使钢的强度、硬度、弹性提高，而塑性、韧性降 低。
13
（四）韧度
• 冲击载荷：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。 • 韧度：防止零件受冲击载荷作用而破坏的能力。 • 受冲击载荷作用的零件不仅要有较高的强度和一定的硬度， 还要有足够的冲击韧度，以防止零件受冲击载荷作用而破坏。
提高零件的疲劳强度的措施：
除了改善结构形状，避免内外部应
力集中外，还可以通过提高零件表面
加工质量或采取各种表面强化的方法
来达到，如在零件表面进行喷丸、滚
压、抛光及表面热处理等。
18
• 二、金属的物理、化学性能及工艺性能
• （一）物理性能：金属材料的物理性能主要包括密度、 熔点、导热性、热膨胀性、磁性和电阻率等。
• 不同用途的零件对物理性能的要求也不同。如散热器水 箱要选用导热性好的材料；发动机活塞应选用比重轻的铝合 金。
•常用金属的物理性能见表14-1（查看此表）。
• （二）化学性能：金属的化学性能是指在室温或高温条 件下发生或抵抗各种化学作用的能力。在工程上常指金属抵 抗活泼介质的化学侵蚀的能力，包括抗氧化性和抗腐蚀性。
•
三、合金工具钢
•
四、特殊性能钢
第四节 汽车用铸铁
一、灰铸铁 二、可锻铸铁 三、球墨铸铁 四、合金铸铁
第五节 汽车用有色金属
一、铝及铝合金 二、铜及铜合金 三、轴承合金
1
第十四章 汽车常用金属材料 第一节 金属的性能
金属材料:以一种金属元素为基体，加入其它金属元素 或非金属元素而形成的具有金属特性的材料。
大部分汽车零件是由金属材料制造的，因此，汽车的 性能很大程度上决定于金属材料的性能。
2
一、金属的机械性能
•
载荷：或称为外力、负荷，分为拉力、压力、扭
矩等。
•
机械性能：是指金属材料受到各种不同性质载荷
的作用，所表现出的力学性能。它包括强度、塑性、
硬度、韧度和抗疲劳强度等性能指标。
3
（一）强度
• 强度：金属在载荷（外力）作用下，抵抗变形和不受损坏的 能力。 • 按载荷的不同强度分为抗拉、抗压、抗剪、抗扭、抗弯曲等 五种。 • 内力：金属内部原子阻止变形的抗力。其数值大小和外力相 等，方向相反。 • 应力：材料单位面积上的内力大小。 • 注：载荷类型不同，内力的表现形式也不同，因此金属强度 指标也不同。但实际应用中最为广泛的是拉伸强度指标，其它强 度指标与拉伸强度指标有一定的关系，知道拉伸强度就可以近似 地预测其它强度指标，而且测定金属拉伸强度的方法——拉伸试 验法也最为简单。
能也逐渐变差。
22
• 2.锰 • 锰是炼钢时作为脱氧除硫元素，以锰铁合金形式加入钢中 的。锰具有很好的脱氧能力，它与钢液中的氧结合，形成氧化 锰（MnO）钢渣，降低钢中氧的质量分数，从而改善钢的质量。 锰的另一个重要作用是与硫化合，形成硫化锰（MnS），以消 除硫在钢中的有害作用。锰也能溶于铁素体和渗碳体形成 （FeMn）3C，提高钢的强度和硬度，但也降低了钢的塑性。碳 素钢锰的质量分数一般为0.5％～0.8％时，锰在钢中为有益元素。 锰的质量分数再高，可使钢成为各种性能不同的合金钢。
小，再查布氏硬度值表即可得到布氏硬度值。布氏硬度用符
号HB表示，习惯不写单位。
• 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。
• 由于布氏硬度是材料局部范围抵抗变形的能力，所以布 氏硬度与材料的抗拉强度之间存在一定的换算关系，对一般 的碳钢有如下近似关系：
17
2. 零件受到交变应力的大小、应力循环次数和应力特性。
如图14-7所示，是实验测得的疲劳断裂前应力循环次数Ｎ与
交变应力σ的关系曲线－－疲劳曲线。从曲线可以看出，应力
值越低，则断裂前的循环次数Ｎo越多。当应力降到一定值
时，疲劳曲线与横轴平行，应力低于 此值时，材料经无数次应力循环而不 断裂，此应力值称为疲劳极限，也叫 疲劳强度。
7
（二）硬度：
• 硬度：金属表面上局部体积内抵抗塑性变形和破坏的能力。
• 硬度是金属材料的重要机械性能。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。 而硬度试验设备简单，操作容易迅速，性能测试时又不损坏金 属零部件。所以，可以通过硬度试验检验工具和零件的质量。 • 硬度试验广泛应用的有布氏硬度和洛氏硬度试验方法。
24
• 4.硫 • 硫是随生铁、废钢和燃料进入钢中的有害元素。硫在钢中 不溶于铁，而以FeS形式存在，其熔点为1190℃。而FeS还会与 Fe反应形成熔点只有985℃的共晶硫化物（FeS－Fe）分布在晶 界上，当对钢铁材料进行轧制和锻造热加工时，由于钢材的热 压加工温度均高于共晶硫化物温度，从而造成共晶硫化物在晶 界熔化而引起钢材的开裂，这种现象称为“热脆”。 • 硫在钢中的质量分数应有严格的控制。普通钢硫的质量分 数不得大于0.055％，优质钢和高级优质钢硫的质量分数应分别 小于0.040％和0百度文库030％。
状复杂、尺寸较大的零件。
19
第二节 汽车常用碳素钢、铸钢及其热处理
一、碳素钢的基本知识
钢铁材料（铁碳合金）：以铁（Fe）为基础的铁碳合金统 称为钢铁材料。它是由多种元素组成的多成份的复杂合金，但 最基本是由铁和碳两种元素组成，因此通常称为铁碳合金。
碳素钢（碳钢）：碳的质量分数低于2.11％的铁碳合金称为 碳素钢，简称碳钢 。碳素钢的机械性能可以满足许多零件和工 具的要求，又有良好的工艺性能，而且生产方便，价格低廉， 因此在汽车、拖拉机行业得到了广泛应用。
• 疲劳：零件在其远低于该材料的强度极限、甚至低于屈 服极限的交变应力作用下发生断裂的现象。
• 许多汽车零件，如齿轮、钢板弹簧、曲轴等在工作时承 受的载荷所产生的应力都是交变应力。容易发生疲劳或疲劳 断裂。 • 零件产生疲劳破坏的因素： • 1. 材料的表面或内部的缺陷（如加工刀痕、原有裂纹、 软点、夹杂、夹角等应力集中源）
• 1. oe——弹性变形阶段 ：
• 2. es——微量塑性变形阶段 • 3. ss’——屈服阶段 • 4. s’b——大量塑性变形阶段 • 5. bk——颈缩阶段
• 可见，金属在外载作用下，
•变形有三个阶段：弹性变形、 •弹塑性变形和断裂。
• 注：只有塑性材料的塑性变形有五个阶段。
6
• 由上述各阶段的应力——应变关系，可以得出几个机械性
11
• 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。
12
（三）塑性
• 塑性：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。
能的强度指标： • 弹性极限σe——金属材料抵抗弹性变形的最大应力。 • 屈服极限（屈服强度）σs——金属材料抵抗塑性变形的应力。 • 强度极限（抗拉强度）σb——金属材料抵抗塑性变形不致断 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，象气缸盖螺栓，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。
• 5.磷 • 磷也是随同矿石、生铁和废钢进入钢中的有害杂质。磷在 钢中全部溶入铁素体中，可使钢的强度、硬度有所提高，却使 室温下钢的塑性、韧性急剧降低，尤其是低温更为严重，这种 在低温时使钢严重变脆的现象，称为“冷脆”。在易切削钢中 适当地提高硫、磷的质量分数，增加脆性，可以提高切削效率， 延长刀具寿命。
4
• 拉伸试验 ： • 试验准备：试验机、符合国家标准（GB 397——86）规定 要求的圆形拉伸试样，如图14-1所示。 • 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。 做出拉伸曲线图，又称为“应 力——应变曲线”，如图14-2所示。
•
5
• 拉伸曲线图的五个阶段：
铸造生铁 ：碳的质量分数大于2.11％的铁碳合金称为铸造生 铁。
21
（一）碳及几种杂质元素对碳素钢性能的影响
• 1.碳
• 碳是决定钢性能的主要元素。当钢中碳的质量分数低于 0.77％时，其碳的质量分数愈高，钢的强度和硬度也愈高，而塑 性和韧性则愈低。当超过1.0％以后，钢的硬度仍将升高，但钢 的强度、塑性和韧性都将显著下降，脆性也增大。
第十四章 汽车常用金属材料
• 第一节 金属的性能
•
一、金属的机械性能
•
二、金属的物理、化学性能及工艺性能
• 第二节 汽车常用碳素钢、铸钢及其热处 理
•
一、碳素钢的基本知识
•
二、碳素钢在汽车中的应用
•
三、铸钢在汽车中的应用
•
四、钢的热处理
• 第三节 汽车常用合金钢
•
一、合金钢的基本知识
•
二、合金结构钢及其在汽车中的应用
• 工作于恶劣环境下的零件选择材料时应注意其化学性能。
• （三）工艺性能：工艺性能是指金属材料接受加工成型 的能力。它包括铸造性能、压力加工性能、焊接性能、切削 加工性能及热处理性能等。
• 在设计及制造零件时，要综合考虑材料的选择及加工方
法，这时必须考虑金属材料的工艺性能。如灰口铸铁铸造性
能好，但其压力加工及焊接性能较差，故广泛应用于铸造形
• 材料具有良好的塑性，有利于金属的冷冲压成型加工。 如汽车驾驶室外壳、车箱板、油箱等，在其成型过程中，若 金属材料塑性不好，则在成形时容易开裂。
• 衡量材料塑性好坏的指标是延长率和断面收缩率。 • 1. 延长率：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。 • 2. 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率。用ψ表示。
• 衡定材料韧度的方法是：摆锤式一次能量冲击试验、 小能
量多次冲击。
14
• 1. 摆锤式一次能量冲击试验 • 把带有缺口的试样放在一次摆锤试验机上，测定金属承受冲 击载荷的能力。如图14-5所示．在实际应用中，直接从试验机上 读出摆锤打断试样所作的冲击功Ａk，然后将冲击功Ａk的值除以 试样缺口处的横截面积A便得到冲击韧性αk。
8
• 1. 布氏硬度 • 试验原理：用直径为D的淬硬圆钢球以规定的载荷FＰ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FＰ／A的大小作为材料
的布氏硬度指标，如图14-3所示。
9
• 布氏硬度试验时，钢球的直径Ｄ和载荷FＰ是根据被测试 材料的种类、性质和厚度，按国家标准（GB 231—84）的 规定选择，试验后用专门的刻度放大镜测出压痕直径d的大
•
15
• 2. 小能量多次冲击
• 实际上，汽车上零件在动载荷作用下并非一次或几次冲 击而破坏的。多数情况是零件承受的冲击载荷属于小能量 的多次冲击载荷。因此，利用小能量多次冲击试验，得到 的韧度值更符合实际。试验原理如图14-6所示。
16
（五）疲劳
• 交变应力 ：载荷所产生的应力的大小和方向呈周期性变 化。
• 碳的质量分数对钢的加工工艺性能也有较大的影响。碳的质
量分数低的钢强度低、塑性好、容易锻造和冷加工成型（如冷
弯、冷冲压、冷挤、冷铆）等。碳的质量分数低的钢其焊接性
能良好，采用一般的焊接方法就能获得良好的焊接质量。反之，
碳的质量分数高的钢，塑性变形抗力增加，塑性变形能力差而
不易冷压力加工成型；钢中随着碳的质量分数增大其可焊接性
•
当HBS＜175时，σb≈0.36HBS。
•
当HBS＞175时，σb≈0.35HBS。
10
2.洛氏硬度
• 试验原理：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 120o的圆锥形金钢石压头，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，如图14-4 所示。
•
23
• 3.硅 • 硅在钢中也是一种有益元素。它能与钢液中的氧化合，形 成二氧化硅（SiO2），再与其它氧化物（FeO、MnO、Al2O3) 结合形成硅酸盐钢渣，降低钢的氧的质量分数，可使钢质致密。 硅在碳钢中质量分数一般小于0.5％，它能溶于铁素体，使铁素 体强化，从而使钢的强度、硬度、弹性提高，而塑性、韧性降 低。
13
（四）韧度
• 冲击载荷：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。 • 韧度：防止零件受冲击载荷作用而破坏的能力。 • 受冲击载荷作用的零件不仅要有较高的强度和一定的硬度， 还要有足够的冲击韧度，以防止零件受冲击载荷作用而破坏。
提高零件的疲劳强度的措施：
除了改善结构形状，避免内外部应
力集中外，还可以通过提高零件表面
加工质量或采取各种表面强化的方法
来达到，如在零件表面进行喷丸、滚
压、抛光及表面热处理等。
18
• 二、金属的物理、化学性能及工艺性能
• （一）物理性能：金属材料的物理性能主要包括密度、 熔点、导热性、热膨胀性、磁性和电阻率等。
• 不同用途的零件对物理性能的要求也不同。如散热器水 箱要选用导热性好的材料；发动机活塞应选用比重轻的铝合 金。
•常用金属的物理性能见表14-1（查看此表）。
• （二）化学性能：金属的化学性能是指在室温或高温条 件下发生或抵抗各种化学作用的能力。在工程上常指金属抵 抗活泼介质的化学侵蚀的能力，包括抗氧化性和抗腐蚀性。
•
三、合金工具钢
•
四、特殊性能钢
第四节 汽车用铸铁
一、灰铸铁 二、可锻铸铁 三、球墨铸铁 四、合金铸铁
第五节 汽车用有色金属
一、铝及铝合金 二、铜及铜合金 三、轴承合金
1
第十四章 汽车常用金属材料 第一节 金属的性能
金属材料:以一种金属元素为基体，加入其它金属元素 或非金属元素而形成的具有金属特性的材料。
大部分汽车零件是由金属材料制造的，因此，汽车的 性能很大程度上决定于金属材料的性能。
2
一、金属的机械性能
•
载荷：或称为外力、负荷，分为拉力、压力、扭
矩等。
•
机械性能：是指金属材料受到各种不同性质载荷
的作用，所表现出的力学性能。它包括强度、塑性、
硬度、韧度和抗疲劳强度等性能指标。
3
（一）强度
• 强度：金属在载荷（外力）作用下，抵抗变形和不受损坏的 能力。 • 按载荷的不同强度分为抗拉、抗压、抗剪、抗扭、抗弯曲等 五种。 • 内力：金属内部原子阻止变形的抗力。其数值大小和外力相 等，方向相反。 • 应力：材料单位面积上的内力大小。 • 注：载荷类型不同，内力的表现形式也不同，因此金属强度 指标也不同。但实际应用中最为广泛的是拉伸强度指标，其它强 度指标与拉伸强度指标有一定的关系，知道拉伸强度就可以近似 地预测其它强度指标，而且测定金属拉伸强度的方法——拉伸试 验法也最为简单。
能也逐渐变差。
22
• 2.锰 • 锰是炼钢时作为脱氧除硫元素，以锰铁合金形式加入钢中 的。锰具有很好的脱氧能力，它与钢液中的氧结合，形成氧化 锰（MnO）钢渣，降低钢中氧的质量分数，从而改善钢的质量。 锰的另一个重要作用是与硫化合，形成硫化锰（MnS），以消 除硫在钢中的有害作用。锰也能溶于铁素体和渗碳体形成 （FeMn）3C，提高钢的强度和硬度，但也降低了钢的塑性。碳 素钢锰的质量分数一般为0.5％～0.8％时，锰在钢中为有益元素。 锰的质量分数再高，可使钢成为各种性能不同的合金钢。
小，再查布氏硬度值表即可得到布氏硬度值。布氏硬度用符
号HB表示，习惯不写单位。
• 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。
• 由于布氏硬度是材料局部范围抵抗变形的能力，所以布 氏硬度与材料的抗拉强度之间存在一定的换算关系，对一般 的碳钢有如下近似关系：
17
2. 零件受到交变应力的大小、应力循环次数和应力特性。
如图14-7所示，是实验测得的疲劳断裂前应力循环次数Ｎ与
交变应力σ的关系曲线－－疲劳曲线。从曲线可以看出，应力
值越低，则断裂前的循环次数Ｎo越多。当应力降到一定值
时，疲劳曲线与横轴平行，应力低于 此值时，材料经无数次应力循环而不 断裂，此应力值称为疲劳极限，也叫 疲劳强度。
7
（二）硬度：
• 硬度：金属表面上局部体积内抵抗塑性变形和破坏的能力。
• 硬度是金属材料的重要机械性能。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。 而硬度试验设备简单，操作容易迅速，性能测试时又不损坏金 属零部件。所以，可以通过硬度试验检验工具和零件的质量。 • 硬度试验广泛应用的有布氏硬度和洛氏硬度试验方法。
24
• 4.硫 • 硫是随生铁、废钢和燃料进入钢中的有害元素。硫在钢中 不溶于铁，而以FeS形式存在，其熔点为1190℃。而FeS还会与 Fe反应形成熔点只有985℃的共晶硫化物（FeS－Fe）分布在晶 界上，当对钢铁材料进行轧制和锻造热加工时，由于钢材的热 压加工温度均高于共晶硫化物温度，从而造成共晶硫化物在晶 界熔化而引起钢材的开裂，这种现象称为“热脆”。 • 硫在钢中的质量分数应有严格的控制。普通钢硫的质量分 数不得大于0.055％，优质钢和高级优质钢硫的质量分数应分别 小于0.040％和0百度文库030％。
状复杂、尺寸较大的零件。
19
第二节 汽车常用碳素钢、铸钢及其热处理
一、碳素钢的基本知识
钢铁材料（铁碳合金）：以铁（Fe）为基础的铁碳合金统 称为钢铁材料。它是由多种元素组成的多成份的复杂合金，但 最基本是由铁和碳两种元素组成，因此通常称为铁碳合金。
碳素钢（碳钢）：碳的质量分数低于2.11％的铁碳合金称为 碳素钢，简称碳钢 。碳素钢的机械性能可以满足许多零件和工 具的要求，又有良好的工艺性能，而且生产方便，价格低廉， 因此在汽车、拖拉机行业得到了广泛应用。
• 疲劳：零件在其远低于该材料的强度极限、甚至低于屈 服极限的交变应力作用下发生断裂的现象。
• 许多汽车零件，如齿轮、钢板弹簧、曲轴等在工作时承 受的载荷所产生的应力都是交变应力。容易发生疲劳或疲劳 断裂。 • 零件产生疲劳破坏的因素： • 1. 材料的表面或内部的缺陷（如加工刀痕、原有裂纹、 软点、夹杂、夹角等应力集中源）
• 1. oe——弹性变形阶段 ：
• 2. es——微量塑性变形阶段 • 3. ss’——屈服阶段 • 4. s’b——大量塑性变形阶段 • 5. bk——颈缩阶段
• 可见，金属在外载作用下，
•变形有三个阶段：弹性变形、 •弹塑性变形和断裂。
• 注：只有塑性材料的塑性变形有五个阶段。
6
• 由上述各阶段的应力——应变关系，可以得出几个机械性
11
• 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。
12
（三）塑性
• 塑性：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。
能的强度指标： • 弹性极限σe——金属材料抵抗弹性变形的最大应力。 • 屈服极限（屈服强度）σs——金属材料抵抗塑性变形的应力。 • 强度极限（抗拉强度）σb——金属材料抵抗塑性变形不致断 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，象气缸盖螺栓，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。