011汽车工程材料基础PPT课件

• 动载荷——力的大小和方向随时间而发生改变。 如冲击载荷、交变载荷、]循环载荷等。
基本概念
• 应力：材料在任一时刻所受的力除以横截面积之商。 用“σ”表示。
• 变形：金属在外力的作用下尺寸和形状的变化， “弹性变形”和“塑性变形”
弹性变形——去除外力后，物体能完全恢复原状的 变形。
塑性变形——当外力取消后，物体的变形不能完全 恢复，而产生的永久变形。
金属材料的特性有：强度较高、塑性 较好、导电性高、导热性好、有金属光泽 等。
第2节 汽车工程材料的性能
1.2.1 金属材料的性能
为了合理地使用和加工金属材料，必须了解其使 用性能和工艺性能。
使用性能：指各个零件或构件在正常工作时金属 材料应具备的性能，它决定了金属材料的应用范围、 使用的可靠性和寿命。包括力学性能、物理性能、化 学性能。
3）抗拉强度。 当负荷继续增加超过s点后，变形量随着负 荷的增加而急剧增加，当负荷超过b点，变形集中在试样的
某一部位上，试样在该部位出现缩颈现象，拉伸变形集中
在缩颈处。继续施加负荷，试样在k点断裂。材料断裂前所
承受的最大应力，即为抗拉强度（强度极限），它也是试
样能够保持均匀塑性变形的最大应力 b 。
• 力学性能：是指在力的作用下所显示的与弹性和非 弹性反应相关或涉及应力—应变关系的性能，通俗 地讲是指材料抵抗外力引起的变形和破坏的能力。
基本概念
• 强度（strength）：材料在力的作用下抵抗塑性变 形和断裂的能力。分为抗拉、抗压、抗弯、抗剪 强度等
• 塑性（plasticity）：塑性是金属在外力作用下能稳 定地改变自己的形状和尺寸，而各质点间的联系 不被破坏的性能
• 按用途分类：结构材料（如机械零件、工程构 件）、工具材料（如量具、刃具、模具）、功能 材料（如磁性材料、超导材料等）
• 按领域分类：机械汽车工程材料、建筑汽车工程 材料、能源汽车工程材料、信息汽车工程材料、 生物汽车工程材料
汽车工程材料的使 用：
目前在机械工业中应用最广的仍是金 属材料，因为金属材料来源丰富，而且具 有优良的力学性能、物理性能、化学性能 和工艺性能。
工艺性能：指金属材料在冷、热加工过程中应具 备的性能，它决定了金属材料的加工方法。包括铸造 性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理 性能。
基本概念
• 载荷：零件和工具在使用过程中所受的力，按 作用方式不同，可分为拉伸、压缩、弯曲、剪 切、扭转等，又可分为静载荷和动载荷。
• 静载荷——力的大小不变或变化缓慢的载荷。 如静拉力、静压力等。
非金属材料，合成高分子材料、特别是塑料的使用 广泛；陶瓷具有高硬度、耐高温、耐腐蚀、绝缘的 特点，主要用于化工设备、电器绝缘件、机械加工 刀具、发动机耐热元件等；
复合材料是指由两种或两种以上物理和化学性能不 同的物质，一般综合了各组分材料的优良性能，在 生活用品、机器制造等各个领域已得到广泛应用。
b
断裂
k
Fs Fb
e
弹 性 变 形
O
L
1.强度
拉伸曲线oe段是直线，
金属材料处在弹性变形阶 段，应力与应变成正比例 关系，服从虎克定律，其 比值称弹性模量，是衡量 材料抵抗弹性变形能力的 指标。
P Pb Ps s Pe e
b k
0
l
图1-9 低碳钢拉伸曲线
1）弹性极限。 金属材料产生完全弹性变形时所能承受的最
第1章 汽车工程材料基础
1.1 汽车工程材料的分类 1.2 汽车工程材料的性能 1.3 金属材料的结构 1.4 铁碳合金 1.5 钢的热处理
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A0 试样的原始横截面积（mm2 ）。 条件屈服极限：有些塑性较低的材料没有明显的屈服 点，难于确定产生塑性变形的最小应力。故规定当试样产 生0.2%的塑性变形时所对应的应力作为材料开始产生明显
塑性变形时的屈服强度，称为条件屈服极限 0.2。
零件设计时对塑性材料采用屈服强度；脆性材料采用 抗拉强度。
• 硬度（hardness）：材料抵抗局部变形，特别是塑 性变形、压痕或划痕的能力称为硬度
• 韧性（toughness）：韧性是指金属在冲断前吸收 变形能量的能力，即抵抗冲击破坏的能力
1.2.1.1 金属材料的力学性能
力学性能（机械性能）：指金属材料具有的抵抗一定 外力作用而不被破坏的性能。金属材料的力学性能主要有： 刚度、强度、弹性、塑性、硬度、冲击韧度、断裂韧度和 疲劳强度等。
第1节 汽车工程材料的分类
• 汽车工程材料是指具有一定性能，在特定条件下能 够承担某种功能、被用来制造零件和工具的材料。 汽车工程材料种类繁多，有如下常见分类方法。
• 按成分分类：金属材料、非金属材料、复合材料。
金属是工业中应用广泛的材料，其中钢铁的用量最 大。一般金属具的优良的工艺性能和力学性能；
金属材料的刚度、强度、弹性、塑性是通过拉伸实 验来测定的，标准试样如图1-8所示，把试样安装在拉 伸试验机上，并对试样施加一个缓慢增加的轴向拉力， 试样产生变形，直至断裂。
图1-8 圆形拉伸试样
拉伸曲线：以低碳钢为例，其拉伸曲线如图，负荷为纵坐标， 绝对伸长量为横坐标。
F塑
性 屈服 变 形
s
缩颈
大应力值，单位MPa 。即
e
Pe A0
式中 Pe
试样发生完全弹）。
2）屈服点 s 。 开始产生屈服现象时的应力称为屈服点， 其含义指在外力作用下开始产生明显塑性变形的最小应力， 也即材料抵抗微量塑性变形的能力。
s
Ps A0
式中 Ps 试样发生屈服时的载荷（N）；
b
Pb A0
式中 Pb
A0
试样被拉断前所承受的最大载荷（N）； 试样的原始横截面积（mm2 ）。
2.塑性
塑性指金属材料在静载荷作用时，在断裂前产生塑性
变形的能力，反映材料塑性的力学性能指标有延伸率 和
断面收缩率 。
1）延伸率。 指试样拉断后其标距长度的相对伸长值。即
lk l0 100%
l0
式中 l k
试样断裂后的标距长度；
l0
试样的原始标距长度；