学习单元2汽车工程材料课件.pptx
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1、汽 车 机 械 基 础学习单元二汽车工程材料添 加 你 的 文 本添 加 你 的 文 本添 加 你 的 文 本添 加 你 的 文 本学习任务一学习任务二汽车金属材料的力学性能汽车典型零件选材及热处理添 加 你 的 文 本添 加 你 的 文 本学习任务三有色金属与非金属材料在汽车上的应用学习任务一汽车金属材料的力学性能任务描述:低碳钢拉伸试验可以非常形象地描述材料的力学性能,通过绘制低碳钢应力应变曲线图,使学生熟悉拉伸试验的过程与方法,掌握低碳钢应力应变曲线图的绘制方法,掌握金属材料的力学性能。学习目标STARTTENEND学习金属材料的力学性能学会绘制低碳钢应力应变曲线图计划与实施一、引导学生
2、分组并结合已经学习的相关知识点,让学生回答以下问题1、什么是拉伸试验?2、什么是应力?什么是应变?3、低碳钢应力-应变曲线图上的横纵坐标分别表示什么?二、学生准备绘制低碳钢应力-应变曲线图的工具,包括绘图纸、铅笔,直尺等。三、拉伸试验。可以采用视频、动画、真实试验演示等方式。四、学生根据拉伸试验中的数据,绘制出低碳钢应力-应变曲线图。填空题1.金属材料的性能一般分为 和 。2.金属材料的使用性能包括 、。3.在生产上最常用的硬度有 、。4.塑性指标用 和 来表示。5.金属材料的工艺性能是指在各种加工条件下表现出来的适应能力,包括 、和 等。6.在测量疲劳强度的试验中,有色金属须经受 次交变载荷
3、作用而不产生断裂。7.塑性是金属材料在静载荷作用下产生 而 的能力。塑性指标用 和 来表示。、值越大,表示塑性越 。评价与反馈判断题1.强度极限b表示材料在拉伸条件下所能承受的最大应力。()2.、值越大,表示材料的塑性越好。()3.塑性好的材料制成的零件在使用时也较安全。()4.布氏硬度用于测定工件的表面硬度。()5.在测量钢的疲劳强度的试验中,钢须经受无数次交变载荷作用而不产生断裂。()6.铸造性能主要决定于金属材料熔化后金属液体的流动性、冷却时的收缩率等。()7.在一般情况下,材料塑性好,锻压性也好。()评价与反馈判断题8.低碳钢的锻压性比高碳钢的锻压性好。()9.硬度越低的金属材料越易于
4、切削加工。()10.强度是衡量金属材料软硬的一个指标。()11.金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力,叫作韧性。()12.硬度是金属材料在静载荷作用下,抵抗变形和破坏的能力。()13.弹性变形能随着载荷的去除而消失。()14.金属材料的伸长率、断面收缩率数值越大,表明其塑性越好。()15.金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。()评价与反馈选择题1.金属材料在静载荷作用下抵抗破坏的能力称为()。A.塑性 B.硬度 C.强度 D.刚度 2.硬度是衡量金属材料软硬的一个指标,它常用的测试方法有两种,其中()应用最广。A.HB B.HRC C.HV3.金属材料在
5、静载荷作用下产生永久变形而不破坏的能力称为()。A.塑性 B.硬度 C.强度 D.刚度4.金属材料抵抗其他更硬的物体压入其表面的能力称为()。A.塑性 B.硬度 C.强度 D.刚度5.在测量疲劳强度的试验中,有色金属须经受()次交变载荷作用而不产生断裂,钢须经受()次交变载荷作用而不产生断裂。A.无数 B.106 C.107 D.1086.金属材料的力学性能包括()。A.热膨胀性 B.强度 C.塑性 D.硬度评价与反馈选择题7.塑性的主要判断标准是()。A.强度 B.延伸率 C.硬度 D.断面收缩率8.金属材料的抗拉强度是()值。A.金属开始出现塑性变形时的应力B.金属出现塑性变形时的应力C.
6、金属材料在拉断前所能承受的最大应力D.金属材料保持在弹性变形内的最大应力9.为了保证飞机的安全,当飞机达到设计允许的使用时间(如 10 000h)后,必须强行退役。这是考虑到材料的()。A.强度 B.塑性 C.硬度D.韧性 E.疲劳强度10.材料的()越好,则可锻性越好。A.强度 B.塑性 C.硬度11.现需测定某灰铸铁的硬度,一般应选用()来测试。A.布氏硬度计 B.洛氏硬度计 C.维氏硬度计12.做疲劳试验时,试样承受的载荷为()。A.静载荷 B.冲击载荷 C.交变载荷 评价与反馈1金属材料的机械性能金属材料的机械性能各种机械零件或者工具,在使用时都将承受不同的外力,如拉力、压力、弯曲、扭
7、转、冲击或摩擦等的作用。为了保证零件能长期正常地使用,金属材料必须具备抵抗外力而不破坏或变形的性能,这种性能称为机械性能,即金属材料在外力作用下所反映出来的力学性能。不同的金属材料表现出来的机械性能是不一样的。衡量金属材料机械性能的主要指标有强度、塑性、硬度、疲劳强度和韧性等。1,强度金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力称为强度。抗拉强度抗压强度抗弯强度抗扭强度强度1,强度将一截面为圆形的低碳钢拉伸试样装夹在拉伸试验机的夹具上,缓慢加载,随着外力(负荷)的不断增加,试样会产生拉伸变形,长度不断增加,直至试样断裂,如下图所示。拉伸前拉伸后拉断后低碳钢拉伸实验1,强度弹性变形(0e)屈服(es
8、)明显塑性变形(sd)强化(db)颈缩(bk)弹性极限e 屈服点s 抗拉强度b 2,塑性塑性是指金属在外力作用下产生永久变形而不断裂的能力。其大小用材料在断裂前的最大变形量来衡量。反映材料塑性的力学性能指标有伸长率 和断面收缩率。伸长率:指试样被拉断后,试样标距的伸长量与原始标距的百分比。断面收缩率:指试样被拉断后,其断面截面积的最大收缩量与试样原始横截面面积的百分比。3,硬度布氏硬度金属材料抵抗集中负荷作用的性能称为硬度。在实际生产中所采用的硬度测试方法有以下两种。优点:数据准确、稳定、数据重复性强;缺点:压痕较大,易损伤零件表面,不能做太薄、太硬的试样硬度测试,也不适合做成品检验。3,硬度
9、洛氏硬度金属材料抵抗集中负荷作用的性能称为硬度。在实际生产中所采用的硬度测试方法有以下两种。优点:数据准确、稳定、数据重复性强;缺点:压痕较大,易损伤零件表面,不能做太薄、太硬的试样硬度测试,也不适合做成品检验。疲劳强度:金属材料在重复或交变负荷的作用下,循环一定周次后,断裂时所能承受的最大应力。4,疲劳强度由图可知,当 低于某一值时,曲线与横坐标平行,表示材料可经无数次循环应力作用而不断裂,这一应力称为疲劳强度,并用-1 表示光滑试样对称弯曲疲劳强度。金属材料在重复或交变负荷的作用下,循环一定周次后,断裂时所能承受的最大应力称为疲劳强度。材料的疲劳强度是通过各种条件下的疲劳试验确定的。对称应
10、力循环下的疲劳极限通常是在旋转弯曲疲劳试验机上用光滑试样测定。材料的疲劳极限是材料机械性能中的一个重要性能。凡承受交变负荷的机器零件在设计时需用疲劳极限进行强度计算。在断裂的零件中,绝大多数是交变负荷下工作的,如往复机的曲轴,各种机器的主轴、齿轮、弹簧等。它们的主要破坏形式是疲劳断裂,而且疲劳断裂中大多数是突然发生的,通常所承受的应力也小于材料的屈服强度。因此,疲劳断裂具有很大的危险性。4,疲劳强度材料的疲劳极限是材料机械性能中最敏感的性能之一。受各种内因和外因的影响。例如工作时的负荷性质、环境温度和介质;零件的几何尺寸、表面加工的质量及处理;材料的化学成分、内部组织及缺陷等,都显著地影响疲劳
11、极限。为了提高机械零件的疲劳强度,除了根据强度要求正确选材外,合理地设计零件的结构形状,避免应力集中,提高零件的表面质量,避免各种损伤,以及采用表面淬火、化学热处理、喷丸处理等表面强化方法,都能不同程度地提高抗疲劳断裂的能力。4,疲劳强度有些机器零件在工作时,如齿轮换挡、设备起动、刹车等,往往受到冲击负荷的作用。5,冲击韧性一些机器,如锻锤、冲床、凿岩机等,它们本身就是利用冲击能量来工作的。金属抵抗冲击负荷的能力称为冲击韧性。试验表明,载荷速度增加,材料的塑性、韧性下降,脆性增加,很容易发生突然性断裂。因此,使用的材料不能用静载荷下的性能来衡量,而必须用抵抗冲击载荷的能力,即冲击韧性k来衡量。
12、k是通过摆锤式一次冲击试验来测量的,其试验原理如图所示。5,冲击韧性2金属材料的工艺性能金属材料的工艺性能是反映金属材料在各种加工过程中,适应加工工艺要求的能力。它是物理性能、化学性能和机械性能的综合表现。金属材料的工艺性能铸造性可锻性可焊性切削加工性热处理性3金属材料的物理性能与化学性能金属材料的物理性能,有密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性、磁性等。1,物理性能金属材料的导电性和导磁性,对一些电机、电器产品是很重要的性能。金属材料的导热性影响加热和冷却的速度。金属材料的热膨胀性会带来零件的变形、开裂及改变配合状态,从而影响机器设备的精度和使用寿命。金属材料的熔点影响到材料的使用和制造工艺
13、。在室温下金属材料抵抗周围介质(如大气、水汽等)侵蚀的能力称为耐蚀性。一般机器零件为了不被腐蚀,常用热镀或电镀金属、发蓝处理、涂油漆、烧搪瓷、加润滑油等方法来进行保护。在易腐蚀环境工作的重要零件,有时需采用不锈钢制造。金属材料抵抗酸碱侵蚀的能力称为耐酸性。在化工机械中受到酸碱盐等化学介质侵蚀的零件,则需采用耐酸钢制造。金属材料在高温下保持足够的强度,并能抵抗氧或水蒸气侵蚀的能力称为耐热性。在锅炉、汽轮机及化工、石油等设备上的一些零件,为了满足这一性能,需采用耐热不锈钢制造。2,化学性能学习任务二汽车典型零件选材及热处理任务描述:汽车的每个零部件都要满足相应的要求,例如,汽车发动机轴颈处要求有高
14、的硬度和耐磨性;汽车齿轮要求齿面具有足够的硬度且齿心具有较好的韧性。通过观看汽车发动机零部件实物及认识其主要零件所使用的材料,能为汽车典型零件选择材料及热处理方法。学习目标STARTTENEND学习碳钢、铸铁、合金钢的牌号和特点学习钢的热处理方法及应用学会选择合适的热处理方法进行汽车零件维修计划与实施一、阅读下列汽车曲轴的相关知识,并观察汽车发动机曲轴实物。汽车发动机的曲轴与连杆、轴承连接,其形状复杂、受力复杂、应力集中严重,轴颈处在很高的比压下发生滑动摩擦。根据曲轴的工作情况,要求曲轴具有较高的强度、一定的冲击韧性、足够的疲劳强度和足够的刚度并具有较高的硬度和耐磨性。计划与实施二、根据上述说
15、明,结合汽车常用金属材料及热处理的相关知识,回答下面的问题。1.汽车发动机曲轴最常用的材料可以选择()。A.45 钢和 40Cr B.HT150 C.50CrMn D.铝合金2.根据曲轴的外观形状可以判断其制造工艺是()。A.焊接 B.锻造 C.车削 D.铸造3.根据曲轴的使用要求及制造工艺,它应该采用下面()热处理工艺。A.退火 B.回火 C.表面淬火 D.渗碳4.什么是调质热处理?填空题一、填空题1.Q235AF 是 钢,A 表示 。2.钢和铁都是主要由铁和碳两种元素组成的合金。理论上是将含碳量在 以下的称为钢,以上的称为铁。3.碳素钢按钢的碳含量可分为 、三类。4.碳素钢按质量分 、三类
16、。5.碳素钢按用途分为 和 。评价与反馈填空题5.碳素钢按用途分为 和 。6.T12A 钢按用途分属于 钢,按碳含量分属于 钢,按质量分属于 钢。7.碳素钢中除铁与碳外,还常有 、等杂质元素,其中 、是有益元素,、是有害元素。8.45 钢按用途分属于 钢,按含碳量分属于 钢,按质量分属于 钢。评价与反馈选择题1.08F 牌号中,08 表示其平均含碳量为()。A.0.08%B.0.8%C.8%2.在下列三种钢中,()钢的弹性最好;()钢的硬度最好;()钢的塑性最好。A.T10 B.20 钢 C.65Mn3.齿轮可用下列()材料制造。A.08F B.45 钢 C.T124.T13A 钢适合生产()
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