1、项目一 汽车典型零件的选材

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(2)断面收缩率ψ: 试样被拉断后,其断面横截面积的最大收缩量与试样原始横 截面积的百分比,即
S0——试样原始的横截面积(mm2); Sl——试样拉断后断面的最小横截面积(mm2) 一般情况下,金属材料的δ,ψ越高,塑性越好
S 0 S1 100 % S0

项目一 汽车工程材料
纳米冰柜可抑制细菌生长。
5、其它材料 ● 超导材料 ● 贮氢材料
● 分离膜材料
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3、复合材料 ● 玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)—— 比强度高、耐腐蚀.
直升飞机的旋翼
项目一 汽车工程材料
学习任务一:汽车典型零件选材 下图所示是某汽车一档齿轮。在工作过程中,既要承 受较高的扭转载荷,还要承受汽车起步、换档时出现的冲 击载荷。齿轮的齿面受到很大的交变或脉动接触应力及摩 擦力,齿根受到很大的交变或脉动弯曲应力。力学性能要 求有哪些?如何选材?。
(用拉伸试验方法测定抗拉强度和屈服强度)
项目一 汽车工程材料
拉伸试验方法 将一截面为圆形的低碳钢拉伸试样,如下图所示,装 夹在拉伸实验机的夹头上,缓慢加载,随着外力(负荷)的 不断增加,试样会产生拉伸变形,长度不断增加,直至试 样拉断。
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拉伸试验
拉伸试验机
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项目一 汽车工程材料
1、汽车工程材料的分类 ● 金属材料( 纯金属及合金 ) ◆ 黑色金属( 钢铁 ) ◆ 有色金属 (Cu、Al、Ti、Mg …) ● 非金属材料 ◆ 有机高分子材料(主要成分C、H)—— 塑料、橡 胶、合成纤维等
◆ 无机材料 —— 玻璃、水泥、陶瓷等
● 复合材料 ——玻璃纤维增强塑料等
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强度指标 (1)屈服强度
屈服强度是指试样产生屈服现象时的应力,用符号 s表示。
计算公式如下:
Fs—试样屈服时所承受的最大载荷(N) S0—试样原始横截面积(mm2)
Fs s S0
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工程上使用的金属材料,大多数都没有明显屈服现象, 难以测出屈服点。国家标准规定:试样产生0.2%的残余伸长 变形时所对应的应力称为规定残余伸长应力(或条件屈服强 度),以σr0.2表示:
项目一 汽车工程材料 知识准备
一、金属材料的性能 金属材料的性能:使用性能和工艺性能。 使用性能:金属材料在使用条件下所表现出来的性能。 包括:力学性能、物理性能、化学性能。 工艺性能:金属材料在制造加工的过程中反映出来的性能。 包括:铸造性、锻造性、焊接性、切削加工性等。
项目一 汽车工程材料
金属材料的力学性能 在这些外力作用下,金属材料所表现出的一系列特性 和抵抗破坏的能力,称为金属材料的力学性能。 包括强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等指标。 力学性能指标:用来表征材料力学性能的各种临界值或规
项目一 汽车工程材料
布氏硬度计
洛氏硬度计
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4.冲击韧性 材料抵抗冲击载荷作用而不被破坏的能力,称为冲击韧性 (简称韧性)。 材料韧性的好坏,可通过冲击韧度来衡量,用符号Ak表示。
项目一 汽车工程材料
5、疲劳强度 交变负荷:一种大小、方向随时间发生周期性变化的 负荷。 零件在交变负荷作用下,发生断裂时的应力远低于该 材料的强度极限,甚至低于屈服极限,这种现象称为 金属的疲劳,由此引起的断裂称为疲劳断裂。 材料在无数次重复的交变负荷作用下不破坏的最大应 力,称为疲劳强度,用σ-1来表示。
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2、材料在的现代科技中的地位
21世纪三大科技
◆ 信息技术 ◆ 生物技术 ◆ 能源技术 超微外观 大体结构 纳米人工骨 材料科学是其基础 纳米材料 一张纳米光盘 将可记录1000 部电影
项目一 汽车工程材料
3、材料是汽车工业的基础 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作液等汽 车运行材料。
条件屈服强度示意图
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(2)抗拉强度 材料在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度
(或称强度极限),用符号
计算公式如下:
b
表示。
Fb b S0
Fb—试样断裂前所承受的最大载荷(N) S0—试样原始横截面积(mm2)
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2、塑性 金属材料在外力作用下,产生永久变形而不断裂的能力称为
项目一 汽车工程材料
案例引入 1912年,英国豪华客轮泰坦尼克号在从南安普顿驶向纽
约的首次航行途中发生沉船事故,全船人员生还甚少(死亡
近2/3)。
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案例分析
一般原因:客轮碰上冰山
从海底4公里处收集的船体钢材样品的性能分析得知,事故原因之一是设 计人员所采用的钢板在经过南大西洋的低温区域时发生裂缝,而在设计 当初工程师们并不清楚钢板可能会发生裂缝的现象。 船壳体在设计中考虑有足够的救生能力时,那么乘客的死亡人数会大大 减少。然而,设计者不相信此船会有沉没的可能,因为在设计结构中考 虑了一定数量的隔舱,认为即使发生一个或几个舱室破裂也不至于造成 整个船体下沉。材料的原因,造成大破裂将船身解体为几段,而这几段 的进水都足以使船体下沉。 由此看来,泰坦尼克号的钢板没有经过低温试验验证,而恰恰这些钢板不 能耐受严寒的考验,在碰撞中大面积断裂,是造成不可挽回悲剧的重要原 因之一。 如果泰坦尼克号的金属材料做过充分的环境试验,可能就会是别外一种结 果。
塑性 。
常用的塑性指标有延伸率δ和断面收缩率ψ(塑性指标也是 由拉伸试验测得的) (1)延伸率δ:是试样被拉断后,试样标距的伸长量与原始 标距的百分比,即
l1 l 0 100 % l0
l1 ——试样拉断后的标距长度(mm);
l 2 ——试样原始标距长度(mm)。
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项目一 汽车工程材料
疲劳断裂演示
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金属材料的工艺性能 铸造性能:流动性、收缩性、偏析
锻造性能:塑性、变形抗力
焊接性能:焊接性、碳当量
切削性能:表面粗糙度、刀具寿命
热处理性能:淬透性
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金属材料的物理化学性能
● 物理性能: 密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性。 ● 化学性能:耐腐蚀性、抗氧化性。
汽车机械基础
2014年上学期
项目一 汽车工程材料 项目导入
材料科学简介 1、材料是人类生产和生活所必需的物质,人类社会 的发展伴随着各种材料的不断开发和利用。 2、材料、能源、信息被称为现代技术的三大支柱 3、材料是汽车工业的基础。
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材料知识简介 1、材料发展经历的几个时代 ◆ 石器
F 塑性 变形
塑性变形:外力去除 后不能消失的变形
b 屈服 s e
缩颈
断裂
k
弹性 变形
注意:发生塑 性变形的最低 应力点和断裂 的点.
O
Fs
Fb
低碳钢的力—伸长曲线
L
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拉伸试验过程 oe——弹性变形阶段 es——屈服阶段,s点为屈服点。 sb——强化阶段 bk——缩颈阶段 k点——试样发生断裂。
汽 车 运 行 材 料
润滑油
工作液 轮胎
车用汽油 轻柴油 其它代用燃料 发动机油 车辆齿轮油 液力传动油 液压油 润滑脂 制动液 减振器液 发动机冷却液 制冷剂
项目一 汽车工程材料
三、汽车材料的展望 汽车工业发展的方向:汽车轻量化和减少污染 汽车材料总的发展趋势是: 结构材料中钢铁材料所占比例将逐步下降,有色金属、
镁合金汽车轮毂
镁合金方向盘骨架
镁合金汽缸盖
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2、形状记忆合金
塑性
变形
塑性
变形
加热
2
加热
(
2
>
1
)
形状记忆合金 形状记忆效应示意图
普通材料
应用:丰田汽车的散热器护拦活门. 日产汽车冷却风扇离合器.
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4、纳米材料 ● 颗粒直径 0.l~100 纳米(原子、分子尺度) ● 具有卓越的性能和特殊功能,如: 纳米级铜不导电;
陶瓷材料、复合材料、高分子材料等新型材料的用量有所
上升。在性能可靠的条件下,将尽可能多地采用铝合金、 复合材料等轻型、新型材料取代钢铁材料。
项目一 汽车工程材料
几种新兴材料简介 1、镁合金 magnesium ● 密度低、比强度和比刚度较高。 ● 镁、铝合金和复合材料 —— 汽车轻量化的材料 —— 减 镁 铝 钛 铁 少油耗 密 1.74 2.7 4.5 7.8 度
定值.可通过试验测定.
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1、强度 强度是指金属材料在外力作用下,所表现出的抵抗永久变 形和断裂的能力。 根据外力作用的形式不同,强度可分为抗拉强度、抗压强 度、抗扭强度、抗剪强度和抗弯强度等。 其大小用材料在破坏前所承受的最大应力来衡量,用符号
σ表示,常用的指标有屈服强度和抗拉强度
优点是数据准确、稳定、数据重复性强。缺点是压痕较大、
易损伤零件表面,不能测量太薄、太硬的试样硬度。
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(2)洛氏硬度HR 用顶角为120°的金刚石圆锥或直径为1.588mm的淬火钢 球作压头,在一定的试验力的作用下压入被测材料表面, 然后根据压痕的深度确定试样的硬度值。 常用标尺三种:HRA、HRB和HAC,其中HRC应用最广泛。 表示方法:硬度值+符号 举例:58HR 优点是操作简便,可直接从表盘上读出硬度值。其压痕 小,可直接测量成品和较薄试样硬度,缺点是测得数据 不太准确和稳定。
3、硬度 材料抵抗局部塑性变形、压痕或划痕的能力,即材料抵抗 比它更硬的物质压入其表面的能力 。 通常采用的硬度试验方法有以下几种: (1)布氏硬度HB (2)洛氏硬度HR (3)维氏硬度HV (4)里氏硬度HL 其中前两种方法应用最广泛。
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(1)布氏硬度HB 布氏硬度试验方法是以直径为D的淬火钢球(或硬质合 金球)作压头,在一定负荷F的作用下,压入被测材料 表面,并保持一定的时间,然后卸除负荷,材料表面上 出现一个压坑(压痕)。 布氏硬度值:测压痕直径d 再查压痕直径与布氏硬度对 照表即可。 压痕越小,硬度值越大,材 料越硬;反之,材料越软。
项目一 汽车工程材料
2、汽车材料的应用 以现代轿车用材为例,按照重量来换算, 钢材占汽车自重的55%-60%, 铸铁占12%-5%, 有色金属占6%~10%, 塑料占8%~12%,橡胶占4%,玻璃占3%, 其他材料(油漆、各种液体等)占12%~6%。
项目一 汽车工程材料
3、汽车运行材料 燃料
项目一 汽车工程材料
一、汽车结构的组成
典型轿车构造图
项目一 汽车工程材料
汽车的结构组成(三大部分)
发动机:内燃机(动力、原动部分) 底 盘:传动系、转向系、制动系、行驶系(传动、 控制部分) 车 身:(工作部分)
汽车结构组成
发动机
底盘
车身
项目一 汽车工程材料
二、汽车应用材料的组成 通常,一辆汽车由约3万个零部件组装而成。汽车上每 个汽车零件的生产制造都涉及到材料问题。 据统计,汽车上的零部件采用了4千余种不同的材料加 工制造。从汽车的设计、选材、加工制造,到汽车的使用、 维修和养护无一不涉及到材料。 现代汽车要满足: 安全、舒适、自重轻、污染排放低、能耗小、价格低等 要求.材料是首要考虑方面。 1.汽车工程材料: (包括分类,性能,牌号,热处理工艺及应用) 2.汽车运行材料:
项目一 ห้องสมุดไป่ตู้车工程材料
淬火钢球作压头测得的硬度值用符号HBS表示,硬质合金 作压头测得的硬度值用符号HBW表示。 表示方法:硬度值+压头符号(HBS或HBW)+压头直径 (mm)/试验力(kgf)/保持时间(s)(10~15s不标注)。 举例:500HBW5/750,表示用直径5mm硬质合金球在 750kgf(7350N)试验力作用下保持10~15s,测得的布氏 硬度值为500。
司母戊鼎
通高133厘米,横长 110厘米,宽78厘米, 重875公斤.根据目 前发掘的商代熔铜 坩锅,一次约能熔铜 12.7公斤.
◆ 青铜器
◆ 铁器 ◆ 钢铁、 铝合金
铸造司母戊这样的 大鼎,就需要七十多 ◆ 复合材料、钛镁金属、纳米材料 个坩锅.如果一个坩 锅配备三至四人,就 新石器时代的石制农具 需要二、三百人同 云版又叫“点”,是军营中遇有急事敲打报警用的 时操作。 。此块云版用生铁铸成,上下两端勾卷如云,故名 。
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