汽车常用金属材料基本知识、分类和应用

• 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。
（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。 • 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。
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当HBS＜175时，σb≈0.36HBS。
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当HBS＞175时，σb≈0.35HBS。
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。
• 衡定材料韧度的方法是：摆锤式一次能量冲击试验、 小能
汽车常用金属材料基本 知识、分类和应用
• 第一节 金属的性能
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一、金属的机械性能
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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
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一、碳素钢的基本知识
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二、碳素钢在汽车中的应用
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三、铸钢在汽车中的应用
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四、钢的热处理
• 第三节 汽车常用合金钢
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一、合金钢的基本知识
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• 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。
• 由上述各阶段的应力——应变关系，可以得出几个机械性
（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。
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。
一、金属的机械性能
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载荷：或称为外力、负荷，分为拉力、压力、扭
矩等。
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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。
（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。
• 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。
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• 拉伸曲线图的五个阶段：
（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。
二、合金结构钢及其在汽车中的应用

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三、合金工具钢
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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
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。
• 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。
• 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
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。
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：