汽车材料第一章前言、金属材料的力学性能
《汽车材料》课程标准
《汽车材料》课程标准一、制订课程标准的依据本标准依据汽车制造与装配技术专业教学标准中的人才培养规格和对《汽车材料》课程教学目标要求而制订，用于指导《汽车材料》课程建设与课程教学。
二、课程的性质《汽车材料》课程是汽车制造与装配技术专业进行职业能力培养的一门专业基础课程,是为后续专业核心课程学习奠定基础的重要课程之一。
（一）知识目标1.能说出汽车金属材料的力学性能；2.能概述汽车用金属材料的特性、分类及应用；3.能根据金属材料性能合理选择热处理方法；4.能概述汽车用非金属材料的特性、分类及应用；5.能说出汽车用燃料、润滑材料及工作液的使用性能；会正确选用、合理选用;6.能说出汽车用燃料、润滑材料及工作液的相关知识；7.能概述各种燃料、润滑材料及工作液的使用注意事项；8.能说出各种汽车新能源特点和发展前景；9.能说出轮胎的规格和表示方法。
（二）能力目标1.具有根据要求完成拉伸和硬度测试的能力；2.具有应用材料的性能进行简单的选材的能力；3.具有根据材料特点选择材料强化方式的能力4.具有识别汽车使用的碳钢件、合金钢件及铸铁的牌号及性能的能力；5.具有正确识别汽车上使用的有色金属及合金件的能力；6.具备正确选用汽车常用材料和热处理方法的能力；7.具有识别汽车上的塑料件、玻璃件、橡胶件的能力；8.具备认识汽车上摩擦材料、复合材料和陶瓷材料的性能特点的能力；9.具备车用汽油的牌号、规格及使用注意事项知识，具备车用柴油的牌号、规格及使用注意事项知识；10.知道各种代用能源的基本知识、未来汽车燃料发展的方向；11.会识别发动机油的牌号规格，具备发动机油选择与使用注意事项知识，能正确选用发动机油；12.具备齿轮油的相关知识、分类、规格及使用注意事项，能正确选用齿轮油；13.具备汽车用润滑脂的规格知识，能正确进行润滑脂的选择；14.具备防冻液的种类、规格及检测方法知识，能正确选择防冻液；15.具备汽车制动液的品种、牌号及鉴别方法知识，能正确的选择制动液；16.具备轮胎的基本知识，能正确选择轮胎。
金属材料的力学性能
（1）测量值较精确，反复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）（2） 可测旳硬度值不高（3）不测试成品与薄件（4）测量费时，效率低
4、测量范围
用于测量调质钢、铸铁、非金属材料及有色金属材料等.
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第一章 金属旳力学性能
引言：
第二节 硬度
1、定义：指材料局部体积内抵抗弹性、塑性变形、压 痕和划痕旳能力。它是衡量材料软硬程度旳指标，其物 理含义与试验措施有关。
2、硬度旳测试措施 （1）布氏硬度 （2）洛氏硬度 （3）维氏硬度
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§1-2 硬度
一、布氏硬度
1、布氏硬度试验（布氏硬度计）
原理:用一定直径旳球体（淬火钢球或硬质合金球）以相应旳试验力 压入待测材料表面，保持要求时间并到达稳定状态后卸除试验力，测量 材料表面压痕直径，以计算硬度旳一种压痕硬度试验措施。
布氏硬度计
返回
16
洛氏硬度计
返回
17
维氏硬度计
返回
18
布洛维氏硬度计
19
8
§1-2 硬度
二、洛氏硬度
1、洛氏硬度试验（洛氏硬度计）
原理: 用金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力旳作用下压入试样表面， 经要求时间后卸除试验力，用测量旳残余压痕深度增量来计算硬度旳一
种压痕硬度试验。
2、洛氏硬度值 出。如：50HRC 3、优缺陷
用测量旳残余压痕深度表达。可从表盘上直接读
（1）试验简朴、以便、迅速（2）压痕小，可测成品、薄件（3）数据 不够精确，应测三点取平均值（4）不能测组织不均匀材料，如铸铁。
4、测量范围
汽车材料习题集及答案
汽车材料习题集及答案目录第一章金属材料的力学性能--------------------------------（3）第二章钢铁材料----------------------------------------------------------------（4）第三章有色金属及其合金---------------------------------（8）第四章非金属材料-------------------------------------------------------------（9）第五章汽车零件的选材------------------------------------------------------（11）第六章汽车燃料---------------------------------------------------------------（11）第七章车用润滑油及特种液------------------------------------------------（13）第八章汽车轮胎---------------------------------------------------------------（15）第九章汽车美容材料---------------------------------------------------------（16）习题答案------------------------------------------------------------------------（16）第一章金属材料的力学性能一、名词解释1.金属的使用性能：1.指金属材料在正常使用条件下所具备的性能。
它包括力学、物理、化学三方面的性能2.金属的工艺性能：指机械零件在制造加工过程中，金属材料所具备的性能。
它包括铸造、压力加工、焊接、切削、热处理等加工过程中的性能。
汽车工程材料教案
教案一、课题：第一章金属材料力学性能指标二、教材分析：本章是《汽车材料》第一次课，是属于基础性知识，在教材的安排上是符合认知的过程三、（1）基础知识：掌握强度与塑性、硬度、冲击韧性及金属疲劳概念（2）能力培养：通过本次学习，培养学生在生产和生活中树立善于思考的良好习惯四、教学重点：金属材料的力学性能教学难点：屈服强度和金属疲劳概念五、课型：综合型六、教学方法：讨论+讲授七、教具：铁钉、铁片、铝片等,多媒体幻灯片八、课时：2九、教学过程：第一节课：第一章金属材料力学性能指标（板书）一）、组织教学：安定课堂教学秩序二）、请同学们回顾并思考以下两个问题：1）你所知道的汽车材料有哪些？2）汽车材料的选用与环境有关吗？三）引入新课：（一）、汽车材料分类：1、金属材料---黑色金属、有色金属、合金2、非金属材料----有机高分子、无机非金属材料、新型复合材料3、汽车运行材料---燃料、润滑剂、工作液（板书）（二）、金属材料性能：（分组讨论每组给出答案，老师点拨）1、使用性能----力学性能、物理性能、化学性能、其他性能2、工艺性能----压力加工性能、铸造性能、焊接性能、切削加工热处理（板书）（三）、1、力学性能定义：材料受到外力作用所表现出来的性能，又称机械能。
2、力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、抗疲劳性（板书）（四）、两个概念：（板书）1、强度---在外力作用下，金属材料抵抗永久变形和断裂的能力2、塑性---在外力作用下,金属材料产生永久变形而不断裂的能力(五)、同学分组讨论你们所知的外力（载荷）指的是哪些？并指出实例（六）强度有关知识：（请同学描述你所知的强度）（板书）（1）强度的大小用应力表示，金属材料在受到外力作用时必然在材料内部产生与外力相等的抵抗力，即内力。
（2）单位截面上的内力称为应力。
（3）用符号σ表示，σ=F/S（4）单位：Pa（5）通过拉伸试验得到的指标有；弹性极限、屈服强度、抗拉强度。
金属材料的主要性能
① HRA 硬、薄试件，如硬质合金、表面淬火层和渗碳层。 ② HRB 轻金属，未淬火钢，如有色金属和退火、正火钢等 ③ HRC 较硬，淬硬钢制品；如调质钢、淬火钢等。 洛氏硬度的优点：操作简便，压痕小，适用范围广。
②弹性：材料不产生塑性变形的情况下，所能承受的最 大应力。
弹性极限：σe=Fe/So 不产永久变形的最大抗力。
2）屈服强度s：材料发生微量塑性变形时的应力值。即 在拉伸试验过程中，载荷不增加，
试样仍能继续伸长时的应力。
s = Fs/So
s
条件屈服强度0.2：高碳钢等无屈服点， 国家标准规定以残余变形量为0.2%时的 应力值作为它的条件屈服强度，以0.2 来表示。
影响因素：循环应力特征、温度、材料成分和组织、夹 杂物、表面状态、残余应力等。
二、塑性 金属材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。
1.延伸率
延伸率与试样尺寸有关：δ5、δ10 (L0=5d,10d)
2.断面收缩率 ψ=△S/So=(So-Sk)/So x 100%
> 时，无颈缩，为脆性材料表征； < 时，有颈缩，为塑性材料表征。
0.2
3)抗拉强度b：材料断裂前所承受的最大 应力值。（材料抵抗外力而不致断裂的极 限应力值）。
b = Fb/So
（5）灰铸铁拉伸时的力学性能 灰口铸铁是典型的脆性材料,其σ-曲线是一段微弯曲 线,如图a)所示,没有明显的直线部分,没有屈服和颈 缩现象,拉断前的应变很小,延伸率也很小。强度极限 σb是其唯一的强度指标。 铸铁等脆性材料的抗拉强度 很低,所以不宜作为受拉零 件的材料。
无论是塑性材料还是脆性材料,断裂时都不产生明显的 塑性变形,而是突然发生,具有很大的危险性,有相当多 零件的破坏属于疲劳破坏,对此必须引起足够的重视。
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能是指材料在受到力的作用下的行为和性能。
常见的金属材料（如钢、铝、铜等）具有较高的强度和刚性，具有良好的塑性和延展性。
其主要的力学性能包括以下几个方面：
1. 强度：金属材料的强度是指材料在受到外力作用下抵抗变形和破坏的能力。
常见的强度指标有屈服强度、抗拉强度、抗压强度等。
2. 延展性：金属材料具有较好的延展性，即在受到外力作用下能够发生塑性变形。
延展性可以通过材料的延伸率、断面收缩率等指标来描述。
3. 韧性：金属材料的韧性是指材料能够在承受外力作用下吸收较大的能量而不发生断裂或破坏的能力。
韧性也可以通过断裂韧性、冲击韧性等指标来描述。
4. 硬度：金属材料的硬度是指材料抵抗局部变形和外界划
痕的能力。
硬度可以通过洛氏硬度、布氏硬度等进行测量。
5. 弹性模量：金属材料的弹性模量是指材料在受到外力后，能够恢复到原来形状的能力。
弹性模量可以描述材料的刚
度和变形的程度。
6. 疲劳性能：金属材料的疲劳性能是指材料在受到交替或
重复载荷下的疲劳寿命和抗疲劳性能。
疲劳性能可以通过
疲劳寿命、疲劳极限等指标来描述。
以上是金属材料的一些常见力学性能参数，不同的金属材
料在这些性能方面有所差异。
这些性能参数的好坏直接决
定了金属材料在工程实践中的应用范围和性能优势。
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能主要包括以下几个方面：
1. 强度：金属材料的强度是指它抵抗外力的能力。
通常用屈服强度、抗拉强度或抗压强度来表示材料的强度。
2. 延展性：金属材料的延展性是指其在受力下能够发生塑性变形的
能力。
常用的评价指标有伸长率、断面收缩率和断裂延伸率。
3. 硬度：金属材料的硬度是指其抵抗局部划痕或压痕的能力。
常用
的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。
4. 韧性：金属材料的韧性是指其抵抗断裂的能力。
韧性与强度和延
展性密切相关，一般用冲击韧性和断裂韧性来评价材料的韧性。
5. 塑性：金属材料的塑性是指其在受力作用下发生可逆形变的能力。
塑性是金属材料特有的力学性能，它使得金属材料可以制成各种形状。
6. 疲劳性能：金属材料的疲劳性能是指其在交变或周期性载荷下抵抗疲劳损伤的能力。
疲劳性能的评价指标包括疲劳寿命和疲劳极限等。
不同的金属材料具有不同的力学性能，这些性能会受到材料的化学成分、晶体结构、热处理和加工工艺等因素的影响。
因此，在选择和使用金属材料时，需要根据具体的工程要求和环境条件来考虑其力学性能。
第一章 金属材料的力学性能
Fb σb= S0
四、塑性的衡量（塑性指标）：伸长率 δ和断面收缩率 Ψ 塑性的衡量（塑性指标）：伸长率 和断面收缩率 ）：
1）伸长率（ δ ） ）伸长率（ 伸长率是指试样拉断 后标距增长量与原始 标距的百分比，即： 标距的百分比，
lk-l0 δ=
×100%
l0
lk——试样拉断后的标距 试样拉断后的标距,mm; 试样拉断后的标距 l0——试样的原始标距 。 试样的原始标距,mm。 试样的原始标距
第一章 金属材料及热处理基础知识
应用于各种工程领域中的材料，如在机械工业中，建筑及桥 应用于各种工程领域中的材料，如在机械工业中，建筑及桥 于各种工程领域中的材料 等等， 统称为工程材料。 梁中，等等，——统称为工程材料。 统称为工程材料 其中用来制造各种机电产品的材料 用来制造各种机电产品的材料， 称为机械工程材料 其中用来制造各种机电产品的材料，——称为机械工程材料 称为机械工程材料. 主要包括： 主要包括： 1）金属材料：钢，铸铁，铜及铜合金，等等。 铸铁，铜及铜合金，等等。 ）金属材料： 2）非金属材料：塑料，橡胶，工业陶瓷，等等。 ）非金属材料：塑料，橡胶，工业陶瓷，等等。 3）复合材料：由两种或两种以上性质不同的材料复合而成的 ）复合材料： 多相材料。 多相材料。 金属材料是制造机器的最主要材料。 金属材料是制造机器的最主要材料。 是制造机器的最主要材料 1、金属材料按含金属元素数量的多少分为： 、金属材料按含金属元素数量的多少分为： 1）纯金属 一种金属 一种金属). ）纯金属(一种金属 2）合金（以一种金属为基 其他金属或非金属） 其他金属或非金属） ）合金（以一种金属为基+其他金属或非金属
刚度、强度、 第一节 刚度、强度、塑性
刚度、强度、弹性和塑性是根据拉伸试验测定出 塑性是根据拉伸试验 刚度、强度、弹性和塑性是根据拉伸试验测定出 来的。 来的。 一、拉伸试验与拉伸曲线 1、拉伸试样 试验前在试棒上打出标距 试验前在试棒上打出标距 按国标规定标准拉伸试样可分为： 按国标规定标准拉伸试样可分为： 板形试样： １) 板形试样：原材料为板材或带材 圆形试样：长试样L 短试样L ２) 圆形试样：长试样L0＝10d0，短试样L0=5d0 其中： 为试样标距， 其中：L0为试样标距，d0为试样直径
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❖ (2)冲击载荷：突然增加或消失的载荷，例如：空气锤锤头 下落时锤杆所承受的载荷。
❖ (3)疲劳载荷：周期性的动载荷，例如：机床主轴就是在变 载荷作用下工作的。
❖ 常见的变形方式有：拉伸、压缩、弯曲、扭转、剪切等。
力学性能概念：
❖ 塑性是指金属材料在载荷作用下产生塑性变形 （永久变形）而不破坏的能力。
一、拉伸试验 拉伸试验是指用静拉伸力对试样进行轴向拉
伸，测量拉伸力和相应的伸长，并测其力学性能 的试验。
拉伸试验机
拉伸试样
二、力 — 伸长曲线
三、 强度指标
❖ 金属材料抵抗拉伸力的强度指标有屈服点、规定残余伸长应力、抗 拉强度。
布氏硬度试验的优点是测出的硬度值准确可靠，因压痕 面积大，能消除因组织不均匀引起的测量误差；布氏硬度试 验的缺点是压痕大，不适宜测量成品件或太小太薄的试样硬 度，且测量速度较慢，测得压痕直径后还需计算或查表。
二、洛氏硬度
二、洛氏硬度
❖ 洛氏硬度试验操作简便、迅速，效率高，可以测定软、硬金属 的硬度；压痕小，可用于成品检验。但压痕小，测量组织不均 匀的金属硬度时，重复性差，测得的硬度值不够准确，一般需 测三次以上，取其平均值。而且不同的硬度级别测得硬度值不 可直接比较大小。
《汽车材料》
《汽车材料》目录
第一章 金属材料的力学性能 第二章 黑色金属（钢铁材料） 第三章 有色金属及其合金 第四章 典型汽车零件金属材料的选用 第五章 汽车常用非金属材料 第六章 汽车燃料 第七章 汽车润滑材料 第八章 汽车工作油液
前言
本书是根据教育部新颁发的《中等职业学校汽车运用与维修专业教学指 导方案》，为了适应技工学校汽车专业主干课程汽车材料的教学基本要求， 并参照有关行业职业技能鉴定规范及中级工、高级工等级考核标准编写的， 适用于技工或职业学校汽车专业，也可作为相关行业岗位培训参考用书。
1、屈服点和规定残余伸长应力
式中： FS—试样屈服时的拉伸力， 即拉伸曲线中S点所对应的外力（N） S0—试样的原始截面积（mm2）
三、 强度指标
2、抗拉强度 抗拉强度是金属材料断裂前所承受的最大应力，故又
称强度极限。常用σb来表示。
屈服强度和抗拉强度在机械设计和选择、评定金属材 料下时工有作重，要否意则义会，引因起为机金件属的材塑料性不变能形在；超金过属其材料σ也S的不条能件 超金造过属机其材械σ料零b的件的σ时条，r件0.常2下也以工难σ作测b，作得否为，则选所会材以导和在致设使机计用件的脆的依性破据金坏。属。材脆料性制
四.本课程学习目的及要求
认识汽车工程材料性能特点及控制技术 掌握汽车工程材料的类型、性能特点、牌
号及应用。 了解新型材料应用及发展趋势
本课学习方法
➢抓好基本学习环节 ➢注重理论知识的实际应用 ➢总结归纳
第一章 金属材料的力学性能
金属材料的性能一般分为工艺性能和使用性能两类：
金属材料的性能
使用性能
三、维氏硬度
维氏硬度的优点是适 用范围宽，试验时加载小， 压痕深度浅，可测量零件 表面淬硬层，测量对角线 长度d误差小，结果精确 可靠。其缺点是生产率比 洛氏硬度试验低，不宜于 成批生产检验，且对试样 表面质量要求较高。
一、 布氏硬度
一、 布氏硬度
布氏硬度的标注方法：符号HBS或HBW之前为硬度值，符 号后面按以下顺序用数值表示试验条件：球体直径/试验力/ 试验力保持时间(10～15s不标注)。
例如：125HBSl0/1000/30表示用直径10mm的淬火钢球在 1000kgf(9.807kN)试验力作用下保持30s测得的布氏硬度值为 125；
1.力学性能——强度、塑性、硬 度、冲击韧性、疲劳强度等； 2.物理性能——密度、熔点、热 膨胀性、导热性、导电性等； 3.化学性能——耐蚀性、抗氧化 性等
工艺性能
1.铸造性能 2.冷热压力加工性能 3.焊接性能 4.热处理性能 5.切削加工性能
变形的概念及载荷分类：
❖ 机器上由金属材料制成的零部件，工作过程中在外力（又称 载荷）的作用下，都会发生形状、尺寸改变，这种改变称为 变形。 根据载荷作用性质不同，可分为静载荷、冲击载荷、疲 劳载荷等三种。
四、 塑性指标
❖ 1、延伸率
❖ 2、断面收缩率
❖
是衡量材料塑性变形能力大小的指标，、大，表示材料塑性好
δ < 2 ~ 5%属于脆性材料，如铸铁、混凝土、石料等；δ≈5 ~ 10%
属于韧性材料；δ> 10% 属于塑性材料，如钢材、铜、铝等。
§1.2 硬 度
❖ 硬度是衡量金属材料软硬程度的一种性能指标， 它是指金属表面抵抗局部塑性变形或破坏的能力。
根据高技能人才培养目标，本教材紧扣汽车运用与维修专业的特点， 一够用为度，适用为主，应用为本，注重理论与实践紧密结合，教材中尽 可能体现了汽车材料方面的新知识、新技术、新工艺和新材料，使学生毕 业后能适应汽车材料技术及市场的变化和我发展需要。
《汽车材料》是汽车检测与维修专业的一门技术基础课。其主要任务是 通过本课程的学习，使学生对汽车用金属材料、非金属材料、润滑材料、 汽车美容材料等各种材料有一个较全面的、概括性的了解；初步掌握汽车 常用材料的牌号、性能，掌握常用金属材料热处理方法的原理、目的及应 用；具备合理选材及应用的基本知识和相关技能；初步具备分析非金属材 料特性及应用状况的能力。为学好后续专业课程及今后进一步学习打下基 础。
❖ 目前生产中测定硬度方法有压入法、划痕法、回 弹高度法等。其中压入法的应用最为普遍，它是 在规定的静态试验力作用下，将压头压入被测试 的金属材料表面，根据被压入程度来测定其硬度 值。
❖ 在压入法中根据试验力、压头和表示方法的不同， 常用的硬度试验方法有布氏硬度（HBS或HBW）、 洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)和维氏硬度 （HV）。
❖ 金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为 力学性能（或称为机械性能）。
❖ 力学性能指标有强度、硬度、塑性、冲击韧性 等。
❖ 常用的试验方法有拉伸试验、硬度试验、冲击 试验等。
❖ 金属材料的力学性能是机械设计、材料选择、 工艺评定及材料检验的主要依据。
§1.1 强度和塑性
❖ 强度是指金属材料在载荷作用下抵抗破坏（永久 变形或断裂）的性能。