第一章-汽車材料基礎知識

1、 了解汽車材料的分類方法。 簡單了解各類汽車材料在汽車上的應用情況。 了解汽車材料技術的發(fā)展對汽車工業(yè)的影響。材料：指能為人類制造有用器件的物質?，F(xiàn)代工程材料按用途大致可分為結構材料和功能材料兩大類。汽車材料：指汽車生產(chǎn)制造以及汽車運行中所用到的材料，通常分為汽車零部件材料和汽車運行材料兩大類。基本概念汽車零部件常用材料的分類工程上，通常把用于制造汽車的工程材料統(tǒng)稱為汽車零部件材料。20世紀70年代以來，汽車工業(yè)遇到了三大課題污染、安全、節(jié)能。為適應安全、節(jié)能的要求，在汽車中特別是轎車中開始大量應用非金屬材料，所以在汽車制造中鋼鐵的用量有所下降，而有色金屬、非金屬材料和復合材料等新材料的用量正

2、在上升。國產(chǎn)中型載貨汽車的材料構成比國產(chǎn)轎車的材料構成比轎車發(fā)動機材料應用實例 轎車發(fā)動機及其零件組成：轎車發(fā)動機材料應用轎車發(fā)動機材料應用隨著對車輛經(jīng)濟性和動力性要求的不斷提高，非金屬件在汽車上的應用也越來越廣泛。塑料件在汽車上的應用汽車使用的燃料、潤滑劑、工作液等統(tǒng)稱為汽車運行材料。汽車運行材料的分類目前汽油和柴油仍是汽車的主要燃料。目前已應用的石油替代燃料主要有天然氣、液化石油氣、醇類燃料（甲醇汽油、乙醇汽油）和電能等汽車新能源。使用液化石油氣轎車給車輛加注乙醇汽油常用的潤滑材料有發(fā)動機潤滑油、齒輪油和潤滑脂等。發(fā)動機潤滑油主要是對發(fā)動機的曲軸、連桿、活塞、氣缸壁、凸輪軸、氣門等摩擦零件

3、進行潤滑。齒輪油主要用于變速器、后橋齒輪等傳動機構摩擦處的潤滑。潤滑脂主要用于汽車傳動軸（十字軸軸承、滑動叉）、輪轂軸承、鋼板彈簧銷、轉向節(jié)銷、萬向節(jié)銷等部位的潤滑。汽車的各個工作系統(tǒng)需使用各種工作介質用以保障汽車的正常工作和安全行駛。例如，液壓制動系統(tǒng)需使用的制動液，冷卻系需使用的防凍液等工作介質，這些材料統(tǒng)稱為汽車工作液。發(fā)動機潤滑油的添加防凍液的添加總之，汽車材料種類繁多，性能各異，它們是汽車制造、運行和維護的基礎。汽車的各項使用性能和使用壽命都離不開所用材料的性能的保證。因此，只有了解汽車材料的性能及其應用，才能正確、合理地選用材料，使汽車充分發(fā)揮其良好的技術和經(jīng)濟性能。1. 了解金屬

4、的物理性能、化學性能、力學性能和工藝性能。2掌握材料強度、塑性、硬度、韌性、疲勞強度的概念、應用。3.掌握各種有色金屬材料在汽車上的應用。4.能正確對汽車上使用的金屬材料進行識別。 金屬的物理性能是金屬材料的固有性能。密度是指物質單位體積的質量，用符號表示，單位為kg/m3。密度大于5103kg/m3的金屬稱為重金屬，密度小5103kg/m3的金屬稱為輕金屬。在汽車工業(yè)中，為了增加有效裝載質量，應盡量使用輕質材料。鋁合金活塞1. 密度2. 熔點熔點金屬材料從固態(tài)轉變?yōu)橐簯B(tài)的溫度稱為熔點，以攝氏度（C）表示。各種金屬都有其固定的熔點，常用金屬中鎢、鉻等的熔點較高。錫、鉛等的熔點較低。通常熔點低的

5、金屬材料加工時易于進行鑄造和焊接。金屬傳導電流的性能稱為導電性。衡量材料導電性的指標是電阻率，電阻率用符號表示，單位為m（即歐姆米）。電阻率越小，金屬的導電性越好。常用金屬中銀、銅、鋁等的導電性較好，。導電性差的合金，如鎳-鉻合金、鐵-鉻-鋁合金。材料傳導熱量的性能稱為導熱性。通常用熱導率來衡量金屬的導熱性，熱導率用符號表示，其單位為W/（mK），即瓦特/（米開爾文）。導熱性好的金屬散熱性能好，常采用導熱性好的鋁、銅等金屬材料制造汽車散熱器。汽車散熱器觀看視頻觀看視頻金屬材料隨溫度變化而膨脹、收縮的特性稱為熱膨脹性。常用線膨脹系數(shù)和體脹系數(shù)來衡量金屬的熱膨脹性，線膨脹系數(shù)用符號表示，其單位為1

6、/。線膨脹系數(shù)越大，金屬的熱膨脹性也越大。觀看視頻觀看視頻金屬導磁的性能稱為磁性。通常用磁導率來衡量金屬的磁性，一般用符號表示，其單位為H/m（即亨利/米）。磁導率越高，金屬的磁性越好。金屬材料可分為鐵磁性材料、順磁性材料和抗磁性材料三類。觀看視頻觀看視頻鐵磁性材料：可用于制作變壓器、電動機、測量儀等抗磁性材料：用于要求避免電磁場干擾的零件和結構材料如航海羅盤化學性能是指在室溫或高溫條件下金屬抵抗各種化學腐蝕的能力。金屬材料在常溫下抵抗氧、水蒸氣及化學介質腐蝕破壞作用等各種腐蝕的能力稱為耐腐蝕性。改變金屬材料成分和表面處理的方法（如油漆、電鍍等）提高金屬的耐腐蝕性。腐蝕對金屬材料的危害很大，不

7、僅使金屬材料本身受到損失，嚴重還會使汽車零部件遭到破壞。提高金屬材料的耐腐蝕性能，對現(xiàn)實具有很大的經(jīng)濟意義。金屬材料在加熱時抵抗氧化作用的能力稱為抗氧化性。材料的氧化隨溫度升高而加速，例如在鑄造、鍛造、熱處理、焊接等熱加工作業(yè)時，會造成材料過量的損耗和形成各種缺陷。因此，在高溫下工作的零部件，如發(fā)動機的氣門、活塞等零件，必須采用抗氧化性好的材料制造。化學穩(wěn)定性是金屬材料的耐腐蝕性和抗氧化性的總稱。材料在高溫下的化學穩(wěn)定性稱為熱穩(wěn)定性。在高溫條件下的零件，如發(fā)動機的活塞、活塞環(huán)工作在高溫高壓的環(huán)境中，需要選擇熱穩(wěn)定性好的材料制造。機械零件在使用過程中受到各種載荷的作用所反映出來的性能，稱為材料的

8、力學性能。汽車零部件在使用過程中，必然會受到各種外力的作用，如發(fā)動機上的連桿在工作中不僅受到拉力、壓力作用。還要受到?jīng)_擊力的作用，這就要求材料必須具有一種抵抗外力作用而不至被破壞的能力，這就是材料的力學性能。金屬材料在加工和使用過程中，都會受到外力的作用，這種外力通常稱為載荷。（1）載荷按作用性質不同，可分為靜載荷、沖擊載荷和交變載荷三類。（2）載荷按作用方式不同，可分為拉伸、壓縮、彎曲、剪切和扭轉五種基本形式。載荷的作用形式a）拉伸 b）壓縮 c）彎曲 d）剪切 e）扭轉金屬材料在載荷作用下，形狀和尺寸的變化稱為變形。變形一般分為彈性變形和塑性變形。（1）金屬材料在外力作用下而發(fā)生變形，當外

9、力去除后，能夠消失的變形稱為彈性變形。（2）不能消失的變形稱為塑性變形，也稱為殘余變形或永久變形。 金屬材料的選用離不開對金屬力學性能的分析。橋梁鋼纜汽車輪胎螺栓材料的力學性能是影響材料選用的至關重要的因素。強度是指在外力（載荷）作用下，金屬材料抵抗永久變形和斷裂的能力，強度通常用應力表示。應力是指材料單位橫截面積上所產(chǎn)生的抵抗力，用符號表示，單位為Pa（即N/m2）。金屬材料有多種強度，通常用屈服強度和抗拉強度作為基本強度指標。其值可以通過拉伸試驗來測定。拉伸試樣金屬材料在載荷作用下發(fā)生塑性變形而不斷裂的能力稱為塑性。金屬材料的塑性也可通過拉伸試驗測定，常用斷后伸長率和斷面收縮率來表示。塑性

10、指標（1）斷后伸長率斷后伸長率是指試樣標距長度的伸長量與原始標距長度的百分比，用符號A表示。（2）斷面收縮率斷面收縮率是指試樣拉斷處橫截面積的減少量與原始橫截面積的百分比，用符號Z表示。斷后伸長率和斷面收縮率的值越大，表示材料的塑性越好。塑性和強度是金屬材料最重要的力學性能指標。硬度是指材料表面抵抗局部塑性變形、壓痕或劃痕的能力，用符號HB表示。材料硬度越高，其耐磨性越好。常用的有布氏硬度和洛氏硬度兩種。（1）布氏硬度布氏硬度試驗是使用一定直徑的硬質合金球體，以規(guī)定試驗力壓入試樣表面，保持規(guī)定時間后卸除試驗力，然后用測得的表面壓痕直徑來計算硬度，布氏硬度用符號HBW表示，如175HBW。數(shù)值越

11、大，表示材料硬度越高。布氏硬度測定（2）洛氏硬度洛氏硬度試驗采用金剛石圓錐體或淬火鋼球壓頭壓入金屬表面，保持一定時間后卸除試驗力，以測得的壓痕深度來計算洛氏硬度，用符號HR表示。一般來說，金屬材料的硬度越高，其耐磨性越好。另外，材料的硬度和強度也有一定的關系，一般硬度高，則強度也高。洛氏硬度測定韌性是指材料抵抗沖擊載荷作用而不被破壞的能力。材料的韌性是通過沖擊試驗的方法測驗出來的，沖擊韌度越高，韌性越好。沖擊試驗汽車工業(yè)中很多機械零件如軸、齒輪、連桿、彈簧等，在工作過程中往往會受到大小、方向隨時間呈周期性變化的應力作用，這種應力稱為交變應力。疲勞強度是指材料在無數(shù)次交變應力作用下而不發(fā)生斷裂的

12、最大應力，用符號-1表示，單位為Pa（N/m2）。金屬材料的各種力學性能之間有一定聯(lián)系。因此，在選用材料時要兼顧其各項力學性能。金屬的工藝性能是指金屬材料適應各種加工工藝方法的能力。鑄造性能是指金屬材料是否能用鑄造方法獲得優(yōu)良鑄件的能力，主要有流動性、收縮性、吸氣性等。鑄造加工壓力加工性能是指金屬材料在冷、熱狀態(tài)下進行壓力加工的難易程度。通常塑性好的材料，壓力加工性能也好。壓力加工冷軋焊接性能是指金屬材料對焊接加工的適應性。一般來說，低碳鋼具有良好的焊接性能，高碳鋼、鑄鐵和鋁合金的焊接性能則較差。焊接加工切削加工性能是指金屬材料用切削刀具切削加工的難易程度。通常切削性能好的材料加工時，刀具磨損小，表面質量高。切削加工車削熱處理性能是指金屬材料適應各種熱