學(xué)習(xí)目的：
　　通過本章的學(xué)習(xí)具備所必需的汽車所使用的金屬材料基本知
識(shí)。

學(xué)習(xí)要求：
　　掌握金屬的力學(xué)性能指標(biāo)及常用數(shù)據(jù)。
　　掌握鋼的熱處理的基本知識(shí)及常用的熱處理方法、工藝特點(diǎn)和
應(yīng)用范圍。
　　掌握常用的機(jī)械工程材料類型、牌號(hào)、力學(xué)性能及用途。
　　初步具有選擇工程材料的能力。

材料的力學(xué)性能是指材料在外力作用下所表現(xiàn)出來的特性。力學(xué)
性能包括強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌度及疲勞強(qiáng)度等。

　　一、強(qiáng)度
　　強(qiáng)度是指金屬材料在載荷作用下抵抗變形和破壞的能力。
　　強(qiáng)度指標(biāo)一般可以通過金屬拉伸試驗(yàn)來測定。把標(biāo)準(zhǔn)試樣裝夾在
試驗(yàn)機(jī)上，然后對(duì)試樣緩慢施加拉力，使之不斷變形直到拉斷為止。
在此過程中，試驗(yàn)機(jī)能自動(dòng)繪制出載荷F和試樣變形量AL的關(guān)系曲線。
此曲線叫做拉伸曲線。

　　1．拉伸曲線
　　圖2-1為低碳鋼的拉伸曲線，圖中縱坐標(biāo)表示載荷單位為N；橫坐
標(biāo)表示絕對(duì)伸長量△L，單位為mm。

二、塑性
　　金屬材料在載荷的作用下，產(chǎn)生塑性變形而不斷裂的能力稱為塑性。通過拉伸試驗(yàn)測得 的常用塑性指標(biāo)有：斷后伸長率和斷面收縮率。
　　1．?dāng)嗪笊扉L率δ
　　試樣拉斷后的標(biāo)距伸長量和原始標(biāo)距之比
?????? δ=(L1—L0)/L0×100％???????????? （2-4）
??? 式中，L1試樣原始標(biāo)距長度。L0試樣拉斷后的標(biāo)距長度。
　　2．?dāng)嗝媸湛s率ψ
　　試樣拉斷處ψ=×100％橫截面積的縮減量與原始橫截面積之比
　　ψ= =(A0—A1)/AO ×100％　　　?。?-5）
　　式中，Ao是試樣的原始橫截面積；A．是試樣斷口處的橫截面積。

三、硬度
　　硬度是指材料表面抵抗局部塑性變形、壓痕或劃痕的能力。
　　常用來測定硬度的方法有布氏硬度試驗(yàn)法和洛氏硬度試驗(yàn)法。

　　1．布氏硬度試驗(yàn)法
　　如圖2-2所示采用直徑為D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球，在規(guī)定載荷F的作用下，壓入被測金屬表面，保持一定時(shí)間后卸除載荷，測定壓痕直徑，求出壓痕球形的表面積，壓痕單位表面積上所承受的平均壓力（F/A）即為布氏硬度值，壓頭為淬火鋼球時(shí)用HBS表示，壓頭為硬質(zhì)合金球用時(shí)HBW表示。例如120HBS，450HBW。

四、沖擊韌度?
　　對(duì)于承受沖擊載荷的材料，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的活塞，不僅要求具有高的強(qiáng)度和一定的塑性，還必須具備足夠的沖擊韌度。金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力稱為沖擊韌度。
　　沖擊韌度的測定方法，如圖2-4所示。是將被測材料制成標(biāo)準(zhǔn)缺口試樣，在沖擊試驗(yàn)機(jī)上由置于一定高度的重錘自由落下而一次沖斷。沖斷試樣所消耗的能量稱為沖擊功，其數(shù)值為重錘沖斷試樣的勢能差。沖擊韌度值aKV就是試樣缺口處單位截面積上所消耗的沖擊功，這個(gè)值越大，則韌性越好，受沖擊時(shí)，越不容易斷裂。

五、疲勞強(qiáng)度
　　在汽車上的許多零件中，比如各種軸、齒輪、彈簧、連桿等，要受到大小和方向呈周期性變化的載荷作用。這種交變載荷雖然小于材料的強(qiáng)度極限，甚至小于其彈性極限，但經(jīng)多次循環(huán)后，在沒有明顯的外觀變形時(shí)也會(huì)發(fā)生斷裂，這種破壞稱作疲勞破壞或疲勞斷裂。這種破壞都是突然發(fā)生的，具有很大的危險(xiǎn)性。
　　疲勞強(qiáng)度σ-1是表示材料以周期性交變載荷作用而不致引起斷裂的最大應(yīng)力，其大小與應(yīng)力變化的次數(shù)有關(guān)。對(duì)于黑色金屬規(guī)定循環(huán)次數(shù)為107次，有色金屬循環(huán)次數(shù)為108次。
　　為了提高金屬的疲勞強(qiáng)度，可以通過改善零件的結(jié)構(gòu)形狀，避免應(yīng)力集中，減小表面粗糙度值，進(jìn)行表面熱處理和強(qiáng)化處理等方法。