學習目的：
　　通過本章的學習具備所必需的汽車所使用的金屬材料基本知
識。

學習要求：
　　掌握金屬的力學性能指標及常用數據。
　　掌握鋼的熱處理的基本知識及常用的熱處理方法、工藝特點和
應用范圍。
　　掌握常用的機械工程材料類型、牌號、力學性能及用途。
　　初步具有選擇工程材料的能力。

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

　　一、強度
　　強度是指金屬材料在載荷作用下抵抗變形和破壞的能力。
　　強度指標一般可以通過金屬拉伸試驗來測定。把標準試樣裝夾在
試驗機上，然后對試樣緩慢施加拉力，使之不斷變形直到拉斷為止。
在此過程中，試驗機能自動繪制出載荷F和試樣變形量AL的關系曲線。
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，圖中縱坐標表示載荷單位為N；橫坐
標表示絕對伸長量△L，單位為mm。

二、塑性
　　金屬材料在載荷的作用下，產生塑性變形而不斷裂的能力稱為塑性。通過拉伸試驗測得 的常用塑性指標有：斷后伸長率和斷面收縮率。
　　1．斷后伸長率δ
　　試樣拉斷后的標距伸長量和原始標距之比
?????? δ=(L1—L0)/L0×100％???????????? （2-4）
??? 式中，L1試樣原始標距長度。L0試樣拉斷后的標距長度。
　　2．斷面收縮率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法和洛氏硬度試驗法。

　　1．布氏硬度試驗法
　　如圖2-2所示采用直徑為D的淬火鋼球或硬質合金球，在規定載荷F的作用下，壓入被測金屬表面，保持一定時間后卸除載荷，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，壓頭為淬火鋼球時用HBS表示，壓頭為硬質合金球用時HBW表示。例如120HBS，450HBW。

四、沖擊韌度?
　　對于承受沖擊載荷的材料，如汽車發動機中的活塞，不僅要求具有高的強度和一定的塑性，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準缺口試樣，在沖擊試驗機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，這個值越大，則韌性越好，受沖擊時，越不容易斷裂。

五、疲勞強度
　　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度極限，甚至小于其彈性極限，但經多次循環后，在沒有明顯的外觀變形時也會發生斷裂，這種破壞稱作疲勞破壞或疲勞斷裂。這種破壞都是突然發生的，具有很大的危險性。
　　疲勞強度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力，其大小與應力變化的次數有關。對于黑色金屬規定循環次數為107次，有色金屬循環次數為108次。
　　為了提高金屬的疲勞強度，可以通過改善零件的結構形狀，避免應力集中，減小表面粗糙度值，進行表面熱處理和強化處理等方法。