金属材料与热处理基础ppt

学习目的：
　　通过本章的学习具备所必需的汽车所使用的金属材料基本知
识。

学习要求：
　　掌握金属的力学性能指标及常用数据。
　　掌握钢的热处理的基本知识及常用的热处理方法、工艺特点和
应用范围。
　　掌握常用的机械工程材料类型、牌号、力学性能及用途。
　　初步具有选择工程材料的能力。

材料的力学性能是指材料在外力作用下所表现出来的特性。力学
性能包括强度、塑性、硬度、冲击韧度及疲劳强度等。

　　一、强度
　　强度是指金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。
　　强度指标一般可以通过金属拉伸试验来测定。把标准试样装夹在
试验机上，然后对试样缓慢施加拉力，使之不断变形直到拉断为止。
在此过程中，试验机能自动绘制出载荷F和试样变形量AL的关系曲线。
此曲线叫做拉伸曲线。

　　1．拉伸曲线
　　图2-1为低碳钢的拉伸曲线，图中纵坐标表示载荷单位为N；横坐
标表示绝对伸长量△L，单位为mm。

二、塑性
　　金属材料在载荷的作用下，产生塑性变形而不断裂的能力称为塑性。通过拉伸试验测得 的常用塑性指标有：断后伸长率和断面收缩率。
　　1．断后伸长率δ
　　试样拉断后的标距伸长量和原始标距之比
       δ=(L1—L0)/L0×100％             （2-4）
    式中，L1试样原始标距长度。L0试样拉断后的标距长度。
　　2．断面收缩率ψ
　　试样拉断处ψ=×100％横截面积的缩减量与原始横截面积之比
　　ψ= =(A0—A1)/AO ×100％　　　　（2-5）
　　式中，Ao是试样的原始横截面积；A．是试样断口处的横截面积。

三、硬度
　　硬度是指材料表面抵抗局部塑性变形、压痕或划痕的能力。
　　常用来测定硬度的方法有布氏硬度试验法和洛氏硬度试验法。

　　1．布氏硬度试验法
　　如图2-2所示采用直径为D的淬火钢球或硬质合金球，在规定载荷F的作用下，压入被测金属表面，保持一定时间后卸除载荷，测定压痕直径，求出压痕球形的表面积，压痕单位表面积上所承受的平均压力（F/A）即为布氏硬度值，压头为淬火钢球时用HBS表示，压头为硬质合金球用时HBW表示。例如120HBS，450HBW。

四、冲击韧度 
　　对于承受冲击载荷的材料，如汽车发动机中的活塞，不仅要求具有高的强度和一定的塑性，还必须具备足够的冲击韧度。金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为冲击韧度。
　　冲击韧度的测定方法，如图2-4所示。是将被测材料制成标准缺口试样，在冲击试验机上由置于一定高度的重锤自由落下而一次冲断。冲断试样所消耗的能量称为冲击功，其数值为重锤冲断试样的势能差。冲击韧度值aKV就是试样缺口处单位截面积上所消耗的冲击功，这个值越大，则韧性越好，受冲击时，越不容易断裂。

五、疲劳强度
　　在汽车上的许多零件中，比如各种轴、齿轮、弹簧、连杆等，要受到大小和方向呈周期性变化的载荷作用。这种交变载荷虽然小于材料的强度极限，甚至小于其弹性极限，但经多次循环后，在没有明显的外观变形时也会发生断裂，这种破坏称作疲劳破坏或疲劳断裂。这种破坏都是突然发生的，具有很大的危险性。
　　疲劳强度σ-1是表示材料以周期性交变载荷作用而不致引起断裂的最大应力，其大小与应力变化的次数有关。对于黑色金属规定循环次数为107次，有色金属循环次数为108次。
　　为了提高金属的疲劳强度，可以通过改善零件的结构形状，避免应力集中，减小表面粗糙度值，进行表面热处理和强化处理等方法。