第一章金属材料的力学性能PPT课件.ppt
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1、汽汽车材料材料汽车技术学院主讲:陆志农1.第一章 金属材料的力学性能工工艺性能性能在制造机械零件的在制造机械零件的过程中,材料适程中,材料适应各种冷、各种冷、热加工和加工和热处理的性能。理的性能。使用性能使用性能材料在使用材料在使用过程中所表程中所表现的性能的性能力学性能物理性能化学性能铸造性能、造性能、锻造性能、造性能、焊接性能、冲接性能、冲压性能、性能、切削加工性能、切削加工性能、热处理工理工艺性能性能材料的力学性能材料的力学性能 指材料在外力作用下表指材料在外力作用下表现出来的性能,主要有出来的性能,主要有强度、塑性、硬度、冲度、塑性、硬度、冲击韧度度和和疲疲劳强度度等。等。力学性能是金
2、属材料最重要的使用性能,是力学性能是金属材料最重要的使用性能,是选材和材和设计的主要依据。的主要依据。材料的性能材料的性能2.1、炼铁钢铁材料的生产2、炼钢3、钢材生产3.1、炼铁钢铁材料的生产铁是钢铁材料的基本组成元素。在自然界,铁以各种化合物的形式存在,并同其他元素的化合物混在一起而成为铁矿石。炼铁本质上就是把铁从其他化合物中还原、分离出来,加入还原剂进行冶炼后,得到一种高碳的、同时含有硅、锰、硫、磷等杂质的铁碳合金,称之为生铁。由于生铁性硬而脆,一般不直接用作工程材料,主要用于炼钢。含硅量较高的生铁可用于铸造。4.2、炼钢钢铁材料的生产由于生铁中含有较多的杂质和过多的碳,使其性能无法满足
3、加工和使用的要求。为此,必须降低生铁中过量的碳及其他杂质的含量,采用的办法就是氧化。加入氧化剂,将杂质和碳氧化后,生成各种氧化物及CO,最终以炉渣和气体的形式排除,这就是炼钢。由于氧化,钢中必然残留大量的O2及FeO,使其力学性能下降,故在炼钢过程中的后期还必须加入脱氧剂脱氧。常见炼钢方法有:转炉炼钢法、平炉炼钢法、电炉炼钢法等。电炉炼钢法主要用于冶炼高级优质钢和合金钢,在汽车工业中应用较多。5.3、钢铁生产钢铁材料的生产炼好的钢液大部分都浇铸成钢锭,然后采用轧制、挤压、拉拔、锻造等压力加工方法,将钢锭加工成各种不同的形状、规格和尺寸的钢材,在投入使用。钢材的种类繁多,一般按其外形分为型材、板
4、材、管材和线材等几大类。6.(1)型材钢铁材料的生产型材是钢材中最重要的一类,也是数量最多的一类。根据其断面形状,常见型材有圆钢、方钢、扁钢、六角钢、槽钢、工字钢、螺纹钢等。7.钢铁材料的生产圆钢方钢8.钢铁材料的生产扁钢六角钢9.钢铁材料的生产角钢槽钢10.钢铁材料的生产工字钢螺纹钢11.(2)板材钢铁材料的生产板材俗称钢板,一般包括中厚钢板、薄钢板、钢带(亦称带钢)和硅钢片等几大品种。12.(3)管材钢铁材料的生产管材的品种很多,一般主要以无缝钢管和焊接钢管(即有缝钢管)进行区分。无缝钢管由于其断面上没有接缝,所以强度远高于焊接钢管。13.(4)线材钢铁材料的生产线材的直径为69mm的圆钢
5、及直径在10mm以下的螺纹钢,一般称之为线材。由于常盘成圆形供给,所以通常又称为盘圆和盘条。线材经过进一步拉伸加工即为钢丝。14.强度是指金属材料抵抗永久变形和断裂的能力。塑性是指金属材料断裂前永久变形的能力。强度与塑性载荷性质静载荷、冲击载荷、交变载荷载荷形式拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪切载荷、扭转载荷等。15.1、金属材料金属材料是目前汽车上应用最广泛的工程材料。工业上,通常把金属材料分为两大部分:黑色金属和有色金属。黑色金属是指钢铁材料;有色金属是指除钢铁材料以外的所有金属材料,如:铝、铜、镁及其合金。按照特性来分,有色金属又可分为轻金属、重金属、贵金属、稀有金属和放射性金属等多个种
6、类。汽车工程材料16.黑色金属(钢铁材料)钢铁材料在我国汽车工业生产中仍占主流地位。一辆中型载货汽车上钢铁材料约占汽车总重量的3/4。钢铁材料最大的特点是价格低廉,比强度(强度/密度)高,便于加工,因而得到广泛的应用。汽车用钢铁材料有钢板、结构钢、特殊用途钢、钢管、烧结合金、铸铁及部分复合材料等,主要用于制造车架、车轴、车身、齿轮、发动机曲轴、缸体、罩板、外壳等零件。汽车工程材料17.有色金属有色金属因具有质轻、导电性好等钢铁材料所不及的特性,在现代汽车上的用量呈逐年增加的趋势。例如:铝合金材料具有密度低、强度高和耐蚀性好的特性,在轿车的轻量化中占举足轻重的地位。据统计,近10年来,轿车上的铝
7、及其合金用量已从占汽车总重量的5%左右上升至10%左右。此外,采用新型镁合金制造的凸轮轴盖、制动器等零部件,可以减轻重量和降低噪声。在轿车制造行业,采用铝、镁、钛等轻金属替代钢铁材料减轻自重,是轿车轻量化的一个重要手段。汽车工程材料18.2、高分子材料高分子材料属于有机合成材料,亦称聚合物。高分子材料可分为天然高分子材料(如蚕丝、羊毛、油脂、纤维素等)和人工合成高分子材料。后者因具有较高的强度、良好的塑性、较强的耐腐蚀性、很好的绝缘性和较轻的质量等特点,很快成为工程上发展最快、应用最广的一类新型结构材料。在工程上,根据人工合成高分子材料的力学性能和使用状态,一般将其划分为塑料、合成纤维、橡胶、
8、胶粘剂和涂料等种类。汽车工程材料19.2、高分子材料塑料主要指强度、韧性和耐磨性较好的,可用于制造某些零部件的工程塑料。塑料具有价廉、耐蚀、降噪、质轻等特点,它正式用于汽车始于20世纪60年代石油化工工业的兴盛期。现代汽车的许多构件,如汽车保险杠、汽车内饰件、高档车用安全玻璃、仪表面板等零部件,均采用工程塑料制造,与钢铁材料相比更具有安全性,并可降低造价,大大改善了汽车的安全性、舒适性和经济性。汽车工程材料20.2、高分子材料其他高分子材料在汽车上也有着广泛的应用。合成纤维是指由单体聚合而成具有很高强度的高分子材料,如常见的尼龙、聚酯等。汽车的座垫、安全带、内饰件等,多数是由合成纤维制造的。橡
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