汽車碰撞試驗

常用汽車材料概述汽車是由上萬個零部件組裝而成,而這些零部件又是由幾百個品種、上千個規(guī)格的材料加工制成的,可以說材料是汽車的基礎(chǔ)。用于生產(chǎn)汽車的材料種類很多:有鋼鐵、有色金屬、塑料、橡膠、玻璃、陶瓷等,據(jù)統(tǒng)計,近幾年生產(chǎn)的一輛普通轎車,其主要材料的重量構(gòu)成比大致為:鋼鐵65%～70%、有色金屬10%～15%、非金屬材料20%左右。各種新型材料,如輕金屬材料、復(fù)合材料、高技術(shù)合成材料等越來越多的用于現(xiàn)代汽車汽車碰撞試驗中國的C-NCAP是在2006年成立并開始對中國市面上銷售的車輛進行檢測。也是從那時候，自主品牌汽車開始意識到碰撞安全的重要性并著力提升產(chǎn)品在這方面的性能。當(dāng)時國內(nèi)自主品牌的靠著仿制手段設(shè)計出來的汽車根本無法滿足任何一個國家的NCAP測試，1星甚至0星的碰撞測試成績比比皆是。華晨尊馳1星安全碰撞試驗吉利自由艦0星安全碰撞試驗基本簡介NCAP（NewCarAssessmentProgram）新車評價程序最早始于美國，在1978年USNCAP提出5星評價方法用于在正面碰撞中評價汽車保護車內(nèi)乘員的性能。全球NCAP評價程序包括，ANCAP（澳大利亞）、EuroNCAP（歐洲）、USNCAP（美國）、IIHS（美國保險組織）、CNCAP（中國）、JNCAP（日本）、KNCAP（韓國）、LATINNCAP（拉丁美洲）、ASEANNCAP（東南亞）。在所有的NCAP機構(gòu)中，EuroNCAP影響力較大。它創(chuàng)始于1997年，其核心成員單位包括ADAC（全德汽車俱樂部，國內(nèi)某些廠商可能對它恨之入骨，但這個機構(gòu)在歐洲可是深受消費者歡迎，并擁有廣泛群眾基礎(chǔ)和非常高的公信力）、英國運輸部、英國FIA基金會、德國運輸部等等。NCAP對于促進汽車廠商提高車輛被動安全性功不可沒。在90年代末進行的碰撞試驗中，幾乎沒有車型能獲得3星以上的成績，一、兩顆星的情況很普遍。但十年后的今天，即使微型車也有很多獲得了5星以上的高分。星級區(qū)分★★★★★稱為五星級，分?jǐn)?shù)33-40分，表示乘員嚴(yán)重傷害的概率小于或等于10%；★★★★稱為四星級，分?jǐn)?shù)25-32分，表示乘員嚴(yán)重傷害的概率為11%-20%；★★★稱為三星級，分?jǐn)?shù)17-24分，表示乘員嚴(yán)重傷害的概率為21%-35%；★★稱為二星級，分?jǐn)?shù)9-16分，表示乘員嚴(yán)重傷害的概率為36%-45%；★稱為一星級，分?jǐn)?shù)1-8分，表示乘員嚴(yán)重傷害的概率等于或大于46%。目前絕大部分法規(guī)的碰撞測試,均是以車碰障礙物的形式，而車對車碰撞中，碰撞能量的吸收與分散情況比車對材質(zhì)均勻的障礙物碰撞更加復(fù)雜，對車輛的安全性能也提出了更高的要求；15°斜角。模擬實際事故發(fā)生時由駕駛員本能所導(dǎo)致的車輛傾斜，相比傳統(tǒng)的正面碰撞形式更接近真實，能真實考驗車輛的安全性能——在有角度的事故發(fā)生時，碰撞能量將可能因錯開了前縱梁等核心安全吸能結(jié)構(gòu)，而無法被有效吸收，對乘員艙可能會產(chǎn)生更大的沖擊，造成嚴(yán)重傷害；小重疊率（25%）。由于碰撞接觸面積大大減小，單位面積的沖擊強度會大幅增加，因此對車輛的安全性能要求也更高；56km/h高速。相對速度達到112km/h，這樣的相對速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過常規(guī)的碰撞測試項目，對車輛的安全性同樣提出更高的要求。NHTSA-NCAP側(cè)面碰撞是用試驗臺車以62km/h的速度，從27°的角度沖向車身的駕駛員一側(cè)，模擬典型的十字路口碰撞事故，這種交通事故在現(xiàn)實中很普遍，因此該試驗很有代表意義。在實際交通事故中，還有一種交通事故形式發(fā)生的比例很高，就是汽車撞在樹上或電線桿等柱狀物，這種碰撞形式的致死率和重傷率都很高，因此現(xiàn)在很多NCAP機構(gòu)都在探討采用柱碰試驗的可能性。IIHS的亮點在于對車頂強度有著自己的評判標(biāo)準(zhǔn)，方法是，使用金屬板以一定的角度和速度撞擊車頂，然后測量車頂凹陷程度。評為“G”的條件是凹陷不超過5英寸，并且車頂必須能承受超過4倍于車重的碰撞力度。達到相同凹陷程度所能承受的強度為車重的3.25倍以上4倍以下時，評價為“A（Acceptable：允許范圍內(nèi)）”；2.5倍以上3.25倍以下時，評價為“M（Marginal：允許范圍最底線）”；不到2.5倍時，評價為“P（Poor：差）”。SUV的翻滾試驗E-NCAP新增加的項目還有追尾測試（揮鞭效應(yīng)），模擬車輛的追尾情況，并通過對駕駛員頸椎的保護來判斷車輛的安全標(biāo)準(zhǔn)，主動頭枕和座椅的設(shè)計在此碰撞中似乎能體現(xiàn)出價值。美國高速公路安全協(xié)會（NHTSA）是美國政府部門汽車安全的最高主管機關(guān)，作為美國政府部門車輛監(jiān)管的權(quán)威性機構(gòu)，其評分標(biāo)準(zhǔn)可是經(jīng)過美國國會同意才制定，由該機構(gòu)與民間共同執(zhí)行。很長一段時間以來，NHTSA只有正面和側(cè)面兩項碰撞，但這樣顯然不符合時代的要求，2009年，NHTSA終于進行了升級。美國公路安全保險協(xié)會（InsuranceInstituteforHighwaySafety）也是世界安全標(biāo)準(zhǔn)的重要組成部分，除了基本的測試之外，IIS還時常會進行一些特殊的碰撞，比如會進行車輛的對撞來評測安全性能，以及128Km/h的時速撞向不可移動固體墻，這都讓我們看起來非常過癮，但這也遭到了部分廠商的不滿。ESP也必須為標(biāo)配才有資格參與此次評選日本車在全球汽車市場中占據(jù)了很高的地位，這在一定程度上也催生了日本汽車安全碰撞標(biāo)準(zhǔn)的誕生。J-NCAP是由國家出資，國土交通省委托NASVA(獨立行政法人自動車事故対策機構(gòu))來進行的，它與1995年開始進行正面評價，1999年開展側(cè)面安全評價，試驗結(jié)果每年春天進行公布。J-NCAP很大程度上借鑒E-NCAP的規(guī)則，但又在此基礎(chǔ)上加入自己的特色，獨特的6星評價體系也是它的特點之一?！篔-NCAP重視兒童的安全保護』100Km/h行駛時的突然剎車的距離測試眾所周知，EuroNCAP的名氣在全球是最大的，像日本、中國和澳大利亞等地制定碰撞標(biāo)準(zhǔn)時很大程度上都參考了歐洲測試項目在上面介紹的其它標(biāo)準(zhǔn)測試中，已經(jīng)幾乎包含了EuroNCAP的測試項目。目前歐洲已經(jīng)取消了100%重疊的正面碰撞項目，因為這在現(xiàn)實中大部分情況下不會發(fā)生，只保留了40%重疊的可變性壁障碰撞，速度為64Km/h。側(cè)面碰撞當(dāng)然也少不了，傳統(tǒng)意義上的側(cè)面移動障礙的速度為50Km/h，相對美國和日本的標(biāo)準(zhǔn)來說，這個速度似乎有些保守。新版的EuroNCAP增加了柱碰的碰撞項目，在該測試中，車輛側(cè)面與直徑254mm固定硬度柱體發(fā)生碰撞，以此來模擬車輛裝到電線桿之類的情況，與NHTSA不同的是，電線桿是垂直撞向車輛的，撞擊速度為29Km/h?！篍uroNCAP的柱狀側(cè)碰試驗速度29Km/h』在碰撞安全標(biāo)準(zhǔn)方面國內(nèi)起步較晚，C-NCAP很大程度上借鑒了歐洲EuroNCAP碰撞標(biāo)準(zhǔn)，一定程度上來說，它是歐洲標(biāo)準(zhǔn)的縮水版，因為C-NCAP的碰撞內(nèi)容更加簡單，速度方面也要求更為寬松。C-NCAP的碰撞項目有正面100%重疊、正面40%重疊剛性障礙壁碰撞試驗，執(zhí)行速度分別要求不低于50Km/h和56Km/h，在所有主流碰撞標(biāo)準(zhǔn)中，它的速度要求是最低的；另外，C-NCAP也關(guān)注側(cè)面撞擊的安全性，側(cè)面可變性移動障礙壁會以40Km/h的速度撞向車身，該速度與國際主流標(biāo)準(zhǔn)基本吻合。一、車身結(jié)構(gòu)認(rèn)識哪些車是兩廂車？三廂車？二、車身非承載式車身比較笨重、質(zhì)量大、高度高，多用于貨車、客車和越野車上。不過由于非承載式車身具有較好的平穩(wěn)性和安全性，有些高級轎車也使用。承載式車身的汽車平直路上行駛很平穩(wěn)、固有頻率低、噪聲小、重量輕，廣泛應(yīng)用于轎車上。當(dāng)然底盤的強度是不及有大梁結(jié)構(gòu)的非承載式車身，在車的四個車輪受力不均勻時，車身會發(fā)生變形。二、車身材料并不是車身所有的材料強度越高越好，要看用在什么地方。如駕乘室的框架（如橫梁、縱梁、ABC柱等），為了使駕車室的空間盡量不變形（保證駕乘人員安全），就必須采用高強度的材料。如車前和尾部的材料（如引擎蓋板、翼子板等），為了能夠吸收撞擊力，可以使用強度相對較低的材料。

通常整個車身殼體按強度等級分為三段，如圖l-5所示，圖中A、B、C分別代表車身前部、中部及后部。車身設(shè)計時，使乘客室盡可能具有最大的剛度，而相對于乘客室的前、后室則應(yīng)具有較大的韌性。三、安全車身在汽車碰撞中，重要的是保護車內(nèi)人員的安全，所以在碰撞中駕乘室的變形越小就越好。汽車在設(shè)計時考慮到這一點，在汽車碰撞時，讓一部分機構(gòu)先潰縮，吸收一部分的撞擊能量，從而減少傳遞到駕乘室的撞擊力。車身沖力轉(zhuǎn)移二、車身主要部件

為了便于在汽車車身修理工作中進行交流，通常將一個汽車車身分成三個部分：前部、中部、后部。如圖1-6所示。1．前車身

前車身主要由前翼子板、前段縱梁、前圍板及發(fā)動機罩、前輪罩（又稱翼子板內(nèi)補、翼子板骨架、前懸架支撐板、大包等）、發(fā)動機安裝支撐架（副車架、元寶梁）以及保險杠等構(gòu)件組成。大多數(shù)轎車的前部裝有前懸掛及轉(zhuǎn)向裝置和發(fā)動機總成。

前保險杠位于車輛的最前端，是車身外部裝飾體，主要部件一般由非金屬面罩與金屬加強筋相連而成，起到裝飾、防護作用，應(yīng)用于所有車輛車身。典型前保險杠結(jié)構(gòu)如圖1-7。（1）．前保險杠

普通轎車的前翼子板主要由前翼子板外板、前翼子板內(nèi)板、翼子板襯板及翼子板防擦裝飾條等組成，部分轎車還裝有翼子板輪口裝飾條。(2)．前翼子板按照安裝位置又分為前翼子板和后翼子板。前翼子板安裝在前輪處，必須要保證前輪轉(zhuǎn)動及跳動時的最大極限空間，因此設(shè)計者會根據(jù)選定的輪胎型號尺寸用“車輪跳動圖”來驗證翼子板的設(shè)計尺寸是否合適。后翼子板沒有車輪轉(zhuǎn)動碰擦的問題，但是出于空氣動力學(xué)的考慮，后翼子板略顯拱形弧線并且向外凸出?，F(xiàn)在有些轎車的翼子板已與車身本體成為一個整體，生產(chǎn)時一氣呵成。但也有轎車的翼子板是獨立的，尤其是前翼子板，因為前翼子板的碰撞機會比較多，獨立裝配易于整件更換。優(yōu)點：①重量輕盈，降低了車身重量，從而也降低了油耗②在遇到輕微的碰撞時，能夠承受一定的彈性變形，比起普通鋼板降低減少了維修費用③發(fā)生碰撞時對行人的傷害性小，提高了車輛的行人保護性能；應(yīng)用：NorylGTX樹脂用于制造汽車翼子板的歷史已經(jīng)超過了20年。自1988年以來，在歐洲、美國、日本、南非和中國，已有超過2000萬輛汽車在制造中采用了由NorylGTX樹脂制成的翼子板。多年來，包括寶馬、奧迪、路虎、奔馳、三菱在內(nèi)的汽車制造商一直選擇這款翼子板。

發(fā)動機罩位于車輛前上部，是發(fā)動機艙的維護蓋板，如圖1-8。轎車的發(fā)動機罩主要由發(fā)動機罩、發(fā)動機罩隔熱墊、發(fā)動機罩鉸鏈、發(fā)動機罩支撐桿、發(fā)動機罩鎖、發(fā)動機罩鎖開啟拉索、發(fā)動機罩密封條等零件所組成。(3)．發(fā)動機罩（4）散熱器罩二．中間車身

中間車身設(shè)有車門、側(cè)體門框、門檻及沿周采用高強度鋼制成的抗彎曲能力較高的箱型斷面，中間車身側(cè)體框架的中柱、邊框、車頂邊梁、側(cè)體下邊梁等結(jié)構(gòu)件也采用封閉型斷面結(jié)構(gòu)。車頂、車底和立柱等構(gòu)件，均以焊接方式組合在一起。

中間車身的立柱起著支撐風(fēng)窗和車頂?shù)淖饔?，一般下部做的粗大，上部的截面尺寸需要考慮駕駛視野而縮小。立柱包括前柱（A柱）、中柱（B柱）與后柱（C柱）三種。

立柱、門檻板是構(gòu)成車身側(cè)框架的鈑金結(jié)構(gòu)件，是車身非常重要的支撐件，如轎車、吉普車等車型的側(cè)框架一般由前、中、后門框及門檻、門楣等構(gòu)成一個框架結(jié)構(gòu)，用來固定車門、支撐頂篷、固附車身蒙皮等。1．立柱

車頂是指車身車廂頂部的蓋板，其上可能裝備有天窗、換氣窗或天線等，如圖1-11。車頂主要由車頂板、車頂內(nèi)襯、橫梁（可能有前橫梁、后橫梁、加強肋等組成），有的車型還備有車頂行李架。2．車頂

車門及附件主要包括車門板（車門外板和車門內(nèi)板）、車門內(nèi)飾板、車門密封條、車門鉸鏈（一般包括車門上鉸鏈、下鉸鏈）、車門鎖總成等零件組成，如圖1-12。3．車門車門防撞梁是減少駕乘人員受側(cè)面撞擊的最重要防線。因為在受到側(cè)面撞擊時，駕乘人員的身體與車門間沒有過多的空間作為緩沖(不同正面撞擊，駕乘人員前方還有一定的空間作為緩沖)，直接會收到外力的侵害。所以防撞梁的強度越高，對駕乘人員的防護就越好。三．后車身

轎車后車身是用于放置物品的部分，可以說是中間車身側(cè)體的延長部分。三廂式車的乘客室與行李箱是分開的，如圖1-13a所示；而兩廂車的行李箱則與乘客室合二為一，如圖1-13b所示。

轎車的行李箱蓋主要由行李箱蓋板、行李箱蓋襯板、行李箱鉸鏈、行李箱支撐、行李箱密封條、鎖總成等零件組成，部分轎車的行李箱蓋還帶有擾流板、車型品牌標(biāo)識等。1．行李箱和行李箱蓋

后側(cè)板是指后門框以后的遮蓋后車輪及后側(cè)車身的車身鈑后側(cè)板主要包括后側(cè)板外板、后側(cè)板內(nèi)板、后立柱、側(cè)板內(nèi)飾板及輪罩板等零件組成。2．后側(cè)板

后保險杠是指位于車輛車身的尾部，起到裝飾、防護車輛后部零件的作用，如圖1-14所示。3．后保險杠

后保險杠主要包括保險杠外皮、保險杠杠體、保險杠加強件、保險杠固定支架以及保險杠裝飾條，典型后保險杠如圖1-15所示。 汽車常用的金屬材料黑色金屬材料鋼、鐵一類的金屬被稱為黑色金屬。鋼鐵材料的基本成分是鐵和碳,所以又稱為鐵碳合金。含碳量小于2.11%的鐵碳合金是鋼,含碳量大于2.11%的鐵碳合金是鐵。碳素鋼碳素鋼簡稱碳鋼，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)所使用的鋼鐵材料中占據(jù)十分重要的地位。由于碳鋼具有冶煉、加工容易、價格低廉、工藝性能良好，力學(xué)性能能夠滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的使用要求，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中用量最大的金屬材料。在汽車工業(yè)中，鋼鐵材料的用量占汽車用材總量的70%左右。鋼碳素鋼合金鋼對鋼的力學(xué)性能和物理性能影響最大的是碳的質(zhì)量分布,隨著含碳量的增加,鋼的強度、硬度直線上升;而韌性和塑性不斷下降。除此之外,在冶煉過程中加入的或原料中帶入的其他元素也對鋼的性能產(chǎn)生重要的影響,如錳和硅元素可以提高鋼的強度和硬度,硫和磷元素會使鋼材變脆。一、碳及雜質(zhì)對鋼力學(xué)性能的影響常存元素來源影響錳有益元素生鐵、脫氧劑降低鋼的脆性改善熱加工性能固溶強化鐵素體硅有益元素生鐵、脫氧劑降低鋼的脆性固溶強化鐵素體硫有害元素生鐵、燃料使鋼產(chǎn)生熱脆改善鋼切削加工性磷（有害元素）生鐵使鋼產(chǎn)生冷脆氮、氫、氧大氣、生鐵N：產(chǎn)生時效變脆H：氫脆、白點O：氧化物夾雜裂紋源當(dāng)滲碳體的數(shù)量增加并形成網(wǎng)狀分布時，鋼的脆性增加、強度下降。1、碳對鋼力學(xué)性能的影響碳鋼和普通中、低合金鋼的含碳量一般不超過1.3%

2、Si、Mn、S、P的影響Mn、Si→固溶強化S→熱脆熱脆性指某些鋼材400～500℃溫度區(qū)間長期停留后室溫下的沖擊值有明顯下降的現(xiàn)象。

P→冷脆冷脆性:金屬材料在低溫下呈現(xiàn)的沖擊值明顯降低的現(xiàn)象。像當(dāng)年泰坦尼克號沉船事件，后來有人分析是制船鋼板冷脆性引起的

增加硬度，降低塑性、韌性。優(yōu)點：有利于切削加工二、碳鋼的分類

鋼是碳含量小于2.11%的鐵碳合金。鋼具有必要的力學(xué)性能，可以扎制成各種型材。鐵是碳含量大于2.11%的鐵碳合金。鐵沒有韌性，不能鍛造。但是鐵的鑄造性能良好，可以用來鑄造各種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件，也就是我們平時說的鑄件。我們所接觸最多的鐵以及鐵的合金，根據(jù)材料性能和組織分為碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金鋼、等幾大類，各個大類又分為各個小類:二、碳素結(jié)構(gòu)鋼的分類碳素鋼簡稱碳鋼，它的分類有很多種：按含碳量來分的方法：

≤0.02%的鐵碳合金純鐵；0.02%—0.25%低碳鋼；0.25%—0.6%中碳鋼；0.6%—2.11%高碳鋼；大于2.11%的是鑄鐵。按鋼的雜質(zhì)多少來分：普通鋼S≤0.05%P≤0.045%；優(yōu)質(zhì)鋼S≤0.035%P≤0.035%；高級優(yōu)質(zhì)鋼S≤0.025%P≤0.025%；特級質(zhì)量鋼S≤0.015%P≤0.025%。C、S、P、Mn、Si是碳鋼中五大元素。按鋼的雜質(zhì)多少來分：（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼--用于制造汽車零件和工程構(gòu)件。（1）碳素工具鋼--用于制造刀具、量具和模具。一、常用碳素鋼1、碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼的含碳量在0.06%——0.38%成分特點：雜質(zhì)和非金屬夾雜物較多性能特點：冶煉容易，工藝性好，價格

便宜，產(chǎn)量大常用牌號和用途

牌號:Q215-A.FQ235Q255牌號解釋:Q215表示屈服點為215MPa的A級沸騰鋼。F：沸騰鋼b:半鎮(zhèn)靜鋼Z：鎮(zhèn)靜鋼TZ：特殊鎮(zhèn)靜鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼軌優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼成分及性能特點成分特點:

含硫，磷及非金屬夾雜物量較少性能特點：低碳鋼強度，硬度較低，塑性，韌性及焊接性良好；中碳鋼較高的強度，硬度，其塑性和韌性隨含碳量的增加而逐步降低高碳鋼較高的強度，硬度和彈性，但焊接性不好常用牌號和用途牌號：08F204560Mn牌號解釋：08F表示平均含碳量0.08%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,沸騰鋼。20表示平均含碳量0.20%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼.60Mn表示平均含碳量0.60%的高錳優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼法蘭盤優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼3、鑄造碳鋼成分及性能特點成分特點:

以碳為主要合金元素并含有少量其他元素性能特點：

較高的強度、塑性和韌性，成本較低常用牌號和用途牌號：ZG200-400ZG200-400

ZG270-500ZG310-570

牌號解釋：

ZG200-400表示屈服強度不小于200MPa,抗拉強度不小于400MPa的鑄造碳鋼.鑄造碳鋼鑄造碳鋼碳素鋼除含碳量小于2.11%之外,還含有少量的錳、硅、硫、磷等雜質(zhì)元素的鋼,我們稱之為碳素鋼,簡稱碳鋼。碳素鋼具有一定的力學(xué)性能、良好的工藝性能、價格低廉,是汽車生產(chǎn)和其他工業(yè)產(chǎn)品中用量最大的金屬材料。分類按鋼中碳的含量多少可分為低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼;按鋼的質(zhì)量可分為普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼;按鋼的用途分為碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼和鑄鋼。碳素鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼主要用于制作各種機器零件和工程構(gòu)件,以低碳鋼和中碳鋼為多。汽車上受力不大、要求一定的強度、硬度、韌性和良好的加工性能的零部件大量的使用碳素結(jié)構(gòu)鋼。碳素工具鋼主要用于制作各種工、量、刃具和模具,多屬于高碳鋼。鑄鋼主要用于制作形狀復(fù)雜,難于用鍛壓等方法成形的零件,如汽車上的橋殼等。合金鋼合金鋼是指為了改善鋼的某些性能,冶煉時在碳素鋼的基礎(chǔ)上有目的地加入一種或多種合金元素所形成的鋼種常用的合金元素有:錳(Mn)、硅(Si)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、鎢(W)、釩(V)、鈦(Ti)、磞(B)、鋁(Al)、稀土(Re)等合金元素對鋼的性能影響很大,如在碳素鋼中加入鉻,能提高鋼的強度、硬度和耐蝕性,加入鎳既可以提高鋼的強度,又不降低其韌性,加入硅能提高鋼的強度、硬度、疲勞強度和耐腐蝕性。幾種合金元素同時配合使用,對鋼的性能影響比單一合金元素更為顯著合金鋼只有經(jīng)過熱處理后,才能達到改善機械性能的目的合金鋼合金鋼的種類很多,按用途大致可分為以下幾類:

合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼特殊性能鋼合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼在低碳鋼的基礎(chǔ)上加入少量（３%～５%）合金元素而得到的鋼這類鋼比相同含碳量的碳素鋼的強度要高10%～30%,并具有較好的塑性、韌性和焊接性能。又因為它的冶煉較簡單,生產(chǎn)成本與碳鋼相近廣泛用于制作各種機器零件和工程構(gòu)件如汽車上的車架縱梁、橫梁、發(fā)動機吊耳等用低合金結(jié)構(gòu)鋼取代碳素結(jié)構(gòu)鋼,可節(jié)約鋼材,減輕重量,且使用可靠。常用的鋼種有12MnV、16Mn等合金鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號Q215合金鋼合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號采用兩位數(shù)字和化學(xué)元素符號及數(shù)字的方法表示。前面兩位數(shù)字表示鋼的平均含碳量(萬分之幾),后面是化學(xué)元素符號名稱,如鉛、鉻、錳等,各元素符號后面的數(shù)字表示元素平均含量(百分之幾)。例如12CrNi2,表示鋼的平均含碳量為0.12%、平均含鉻量小于1.5%、平均含鎳量為2%。合金鋼其他合金鋼和特殊性能鋼常用的鋼種有合金彈簧鋼、滾動軸承鋼合金工具鋼耐候鋼(良好的抗大氣腐蝕能力)、不銹鋼耐磨鋼耐熱鋼鑄鐵性能特點：與鋼相比,其強度低,特別是韌性、塑性差,但鑄造性能優(yōu)良、耐磨、切削加工性能良好。隨著技術(shù)進步,某些傳統(tǒng)上用鑄鐵制造的汽車零件,已逐步由輕金屬替代。鑄鐵分為白口鑄鐵、灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵和合金鑄鐵幾種。鑄鐵白口鑄鐵白口鑄鐵斷口呈白色,性能硬而脆,很難進行切削加工,主要用來煉鋼灰口鑄鐵灰口鑄鐵斷口呈灰色,由于生產(chǎn)工藝較簡單,成本低,熔點低、收縮率小、具有良好的鑄造性能,在汽車零件上應(yīng)用較多灰口鑄鐵的牌號用“HT”及數(shù)字組成。其中數(shù)字表示最低的抗拉強度。例如HT100,是最低抗拉強度為100N/mm2的灰口鑄鐵鑄鐵可鍛鑄鐵俗稱馬鐵它具有較高的強度和韌性可用于制作承受沖擊和振動的零件,不能進行鍛造鑄鐵球墨鑄鐵俗稱球鐵球墨鑄鐵兼有鑄鐵和鋼的理化性能、機械性能和工藝性能,也像鋼一樣可進行熱處理。通過合金化和各種熱處理后,可用來代替鑄鋼和鍛鋼制造一些受力復(fù)雜、性能要求較高的零件,如代替45號鋼和35CrMo鋼制造大馬力柴油機的曲軸、凸輪軸、齒輪和連桿等球墨鑄鐵的牌號由"QT"及兩組數(shù)字組成。其中第1組數(shù)字表示最低抗拉強度,第2組數(shù)字表示最低延伸率。例如QT400-18,表示最低抗拉強度為400N/mm2、最低延伸率為18%的球墨鑄鐵鑄鐵合金鑄鐵:具體包括：在灰口鑄鐵或球墨鑄鐵中加入一定量的合金元素,獲得特殊性能的鑄鐵稱為合金鑄鐵。鋼的熱處理鋼件的熱處理是利用加熱、保溫和冷卻的操作方法,來改變鋼的組織結(jié)構(gòu),使鋼件獲得所需性能的加工工藝。鋼的熱處理根據(jù)加熱和冷卻的方法不同,大體有以下幾類鋼的熱處理退火退火是將鋼件加熱到一定溫度,保溫一段時間,然后隨爐慢慢冷卻到室溫的熱處理工藝。目的是降低材料硬度,改善切削加工性能,提高塑性和韌性,消除鋼中的組織缺陷,消除內(nèi)應(yīng)力。(2)正火正火是將鋼件加熱到臨界溫度以上50～70℃,充分保溫,然后在空氣中冷卻的熱處理工藝。目的與退火基本相同,但正火后鋼件的強度、硬度比退火后高。鋼的熱處理淬火淬火是將鋼件加熱到臨界溫度以上30～50℃,保溫后在冷卻介質(zhì)中快速冷卻的熱處理工藝常用的冷卻介質(zhì)有水、礦物油、鹽、堿的水溶液等淬火的主要目的是提高鋼件的硬度和強度回火回火是將淬火后的鋼件再加熱到臨界溫度以下的某一溫度,保溫一段時間,然后在空氣或油中冷卻的熱處理工藝目的是減少或消除內(nèi)應(yīng)力,提高韌性和塑性,調(diào)整硬度,降低脆性,保證鋼件的形狀、尺寸不變鋼的熱處理表面淬火表面淬火是將鋼件的表面淬透到一定的深度,而中心部分仍保持未淬火狀態(tài)的一種局部淬火方法目的是使鋼件表面獲得較高的強度、耐磨性和疲勞強度,而心部仍具有足夠的塑性和韌性?；瘜W(xué)熱處理化學(xué)熱處理是將鋼件置于某一介質(zhì)中加熱、保溫和冷卻,使介質(zhì)中的某些元素滲入鋼件表層,從而改善表層性能目的是提高鋼件表層的硬度、耐磨性、耐腐蝕性和抗氧化性主要有滲碳、氮化、碳氮共滲等。有色金屬材料除黑色金屬材料之外的其他金屬統(tǒng)稱為有色金屬在汽車制造生產(chǎn)中常用的主要是鋁、銅及其合金鋁及鋁合金純鋁純鋁的熔點為660℃,密度為的1/3，是一種輕金屬材料,其電導(dǎo)性、熱導(dǎo)性僅次于銀、銅,抗氧化、抗大氣腐蝕性能好,常溫下在大氣中表面能生成一層致密的氧化鋁膜,阻止鋁表面進一步氧化。純鋁的強度硬度很低,但塑性很高,一般不能作為結(jié)構(gòu)件使用。鋁在氧氣中燃燒能放出大量的熱和耀眼的光，常用于制造爆炸混合物，如銨鋁炸藥（由硝酸銨、木炭粉、鋁粉、煙黑及其它可燃性有機物混合而成）、燃燒混合物（如用鋁熱劑做的炸彈和炮彈可用來攻擊難以著火的目標(biāo)或坦克、大炮等）和照明混合物（如含硝酸鋇68%、鋁粉28%、蟲膠4%）鋁熱劑常用來熔煉難熔金屬和焊接鋼軌等。鋁還用做煉鋼過程中的脫氧劑。鋁粉和石墨，二氧化鈦（或其它高熔點金屬的氧化物）按一定比率均勻混合后，涂在金屬上，經(jīng)高溫煅燒而制成耐高溫的金屬陶瓷，它在火箭及導(dǎo)彈技術(shù)上有重要應(yīng)用鋁及鋁合金鋁合金鋁合金是在鋁中加入適量的錫、銅、鎂、錳等元素后獲得的合金,經(jīng)處理后,鋁合金的機械性能大為提高。鋁合金的比強度高、具有良好的耐蝕性、切削加工性和鑄造性、可以實現(xiàn)柔性的強度設(shè)計、表面美觀在汽車上得到廣泛的應(yīng)用。如用鑄鋁合金制造汽缸體、汽缸蓋、輪輞、保險杠,用鋁合金材料制造散熱器、冷凝器等部件。鋁及鋁合金在汽車上大量使用,一方面改善了這些零部件的使用性能,另一方面達到了汽車的輕量化的目的,是今后汽車材料中重要的發(fā)展方向。按鋁合金的成分和加工特點,可分為形變鋁合金和鑄造鋁合金鋁合金形變鋁合金分為防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金等防銹鋁合金主要指Al-Mn系、Al-Mg系合金特點是具有很高的抗蝕性,故常稱為防銹鋁合金。此外,還具有良好的塑性和一定的焊接性能,但強度較低,不能進行熱處理,只有經(jīng)過冷加工變形才能使其強化防銹鋁合金的牌號用“LF”加順序號表示?！癓F”是“鋁防”兩字漢語拼音的第1個字母。例LF5,LF11表示順序號為5或11的防銹鋁合金。同理。LY12是順序號為12的硬鋁合金;LC6是順序為6的超硬鋁合金；LD10是順序號為10的鍛造鋁合金鋁合金硬鋁合金主要指Al-Cu-Mn系、Al-Cu-Mg系合金通過淬火時效處理而獲得相當(dāng)高的強度,在淬火時效狀態(tài)下有較好的切削加工性,但耐蝕性較差。超硬鋁合金屬于Al-Cu-Mg-Zn系合金,另外還加入少量的鉻、錳強度在鋁合金中最高,故稱超硬鋁超硬鋁主要用作要求重量輕而受力較大的結(jié)構(gòu)件。鋁合金鑄造鋁合金用來制造鑄件的鋁合金,俗稱鑄鋁鑄鋁分為鋁硅合金、鋁銅合金、鋁鎂合金、鋁鋅合金,即Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn系等。鋁硅合金鋁硅合金廣泛用于制造內(nèi)燃機的活塞、氣缸體、氣缸蓋、風(fēng)扇葉片,電機、儀表外殼及形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件。鋁銅合金鋁銅合金具有較高的耐熱強度,可制作高溫(300℃)條件下工作的零件。但抗蝕性較差。鋁合金鑄造鋁合金鋁鎂合金鋁鎂合金的特點是密度小(小于2.55g/cd)、耐蝕性好、強度高,但鑄造性能差,易產(chǎn)生熱裂和縮松多用于承受沖擊、振動載荷和腐蝕條件下工作的零件鋁鋅合金強度較高,但耐蝕性較差。若加入適量的錳、鎂,可適當(dāng)提高耐蝕性。另外工藝性能很好可用于在鑄態(tài)下直接使用的零件,如汽車的化油器、儀表、各種薄殼等鑄造鋁合金的牌號用“ZL”加三位數(shù)字表示“ZL”為“鑄鋁”兩字漢語拼音的第1個字母第1位數(shù)字表示合金的類別號。其中1表示鋁硅,2表示鋁銅,3表示鋁鎂,4表示鋁鋅

第2第3位數(shù)字均表示合金的順序號優(yōu)質(zhì)鑄造鋁合金在順序號后附加字母“A”

表示銅及銅合金工業(yè)和汽車上使用品種主要有工業(yè)純銅、黃銅、青銅等工業(yè)純銅又稱紫銅、電解銅它具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、塑性和耐腐蝕性,可進行冷、熱壓力加工,但強度和硬度低。純銅的牌號用“T”加順序號表示，順序號有1、2、3、4四個號,順序號越大,雜質(zhì)含量越多,純度越低。純銅主要用于制造電線、電刷、銅管等銅及銅合金黃銅黃銅是銅與鋅的合金,即為銅鋅合金。黃銅又分為普通黃銅和特殊黃銅。普通黃銅只含銅、鋅元素的合金機械性能比純銅好。其牌號用“H”加兩位數(shù)字表示,“H”是“黃”漢語拼音的第1個字母；兩位數(shù)字表示含銅量例如H68是平均含銅量為68%、含鋅量為32%的普通黃銅。若H前面加“Z”,表示為鑄造黃銅特殊黃銅在普通黃銅中分別添加錫、鎳、鉛、錳、硅、鋁等合金元素生成的合金黃銅加入合金元素后能進一步提高強度、耐磨性等機械性能。特殊黃銅的牌號用“H”加主元素符號及數(shù)字表示例如HPb59-1是平均含銅量為59%、含鉛量為1%的鉛黃銅;HSn9O-1是平均含銅量為90%、含錫量為1%的錫黃銅銅及銅合金青銅除黃銅和白銅(銅鎳合金)以外的銅合金統(tǒng)稱為青銅青銅又分為錫青銅(普通青銅)和無錫青銅(特殊青銅)銅及銅合金錫青銅是以錫為主要添加元素的銅基合金具有良好的機械性能。錫青銅的牌號用“QSn”加幾組數(shù)字表示‘例如QSn6.5-1是平均含錫量為6.5%、其他元素平均含量為1%的錫青銅。Sn前面加ZCu字母表示為鑄造材料,如ZCuSn5PbZn5是表示平均含錫量為5%、平均含鉛量為5%、平均含鋅量為5%的鑄造錫青銅。無錫青銅是添加硅、鉛、鈹、錳、鋁、鎳等元素的銅基合金,并以添加的元素命名,如硅青銅、鉛青銅、鈹青銅……無錫青銅也有較好的機械性能和理化性能。汽車上的應(yīng)用連桿襯套、搖臂襯套、冷卻系中的節(jié)溫器、軸瓦、曲軸止推墊圈等。非金屬材料塑料橡膠塑料概述是以石油、天然氣、煤為基礎(chǔ)原料的各種單體,通過聚合、樹脂粘合、樹脂添加、縮合等復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)而生成的高分子材料性能:屬輕質(zhì)材料(是鋼的1/8)、比強度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐腐蝕、絕緣性好、耐磨性好、消聲吸震性好、易加工成型。在汽車上的應(yīng)用主要有:內(nèi)裝件：儀表板及襯墊、雜物箱、轉(zhuǎn)向盤、操縱桿、內(nèi)飾板、座椅扶手、車門內(nèi)襯、各種填充材料等。外裝件:密封條、保險杠面板、擋泥板、裙邊、飾條、軟管、減震墊片、把手等。其他：空濾器殼、風(fēng)扇葉片、各種傳感器電器殼體、部分齒輪等。隨著高級工程塑料在性能方面的不斷提高,在汽車的發(fā)動機倉蓋、車頂、行李架等部位正在開發(fā)和應(yīng)用。分類熱塑性和熱固性塑料塑料熱塑性塑料加熱后軟化,具有可塑性、可加工性,冷卻后變硬;若再加熱后又軟化,冷卻后又變硬。這一過程可反復(fù)進行.而對其結(jié)構(gòu)性能卻無影響。如聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺(又叫尼龍)等。它們成型工藝簡單,生產(chǎn)效率高,具有一定的機械性能,但耐熱性和剛性較低。熱塑性塑料在汽車上應(yīng)用最多。常用的有:ABS(丙烯睛一丁二烯一苯乙烯)、PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)等。塑料熱固性塑料加熱后起化學(xué)反應(yīng),固化成型后質(zhì)地變硬;再加熱不能使之再軟化。如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等等。它們耐熱性高,受壓不易變形,價格比較便宜,但成型工藝復(fù)雜,生產(chǎn)效率較低。塑料工程塑料是指具有較高強度和其他特殊性能的塑料有機械性能好、耐熱性、耐久性優(yōu)良、壽命長、可靠性高的特點

在很多方面可以代替金屬材料，主要品種有EP(環(huán)氧樹脂)、PA(聚酰胺)、POM(聚甲醛)等。它們具有足夠的溫度—強度特性及尺寸穩(wěn)定性。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,將日益廣泛地應(yīng)用在汽車上。橡膠橡膠是汽車用的一種重要材料,一輛汽車上的橡膠件約占全車整備質(zhì)量的6%～10%如輪胎、軟管、密封件、防振件、傳動件、襯墊類等,主要性能特點高彈性在較小的外力作用下,能產(chǎn)生很大的彈性變形(伸長、壓縮、彎曲等),去掉外力后,可在非常短的時間內(nèi)恢復(fù)到近似原來的狀態(tài)。吸振能力橡膠可吸收一部分機械能,并將其轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。橡膠還有一定的耐蝕性、耐磨性、絕緣性橡膠橡膠是以生膠為基礎(chǔ),加入適量的配合劑(硫化劑、活性劑、軟化劑、填充劑、防老劑等)而組成的高分子材料,根據(jù)生膠的來源不同,可分為天然橡膠和合成橡膠兩類。橡膠天然橡膠天然橡膠是從橡膠樹上采集的膠乳,經(jīng)過一系列處理,制成生膠天然橡膠的綜合性能好,有較好的彈性,良好的熱可塑性和絕緣性、耐撕裂,低的導(dǎo)熱性。主要缺點是易老化、不耐高溫,隨時間的增加,會出現(xiàn)變色、發(fā)粘或變硬、變脆龜裂。合成橡膠合成橡膠又稱人造橡膠,用石油、天然氣、煤和農(nóng)副產(chǎn)品為原料,通過有機合成方法制成單體,經(jīng)聚合制得類似天然橡膠的高分子材料。合成橡膠的種類很多,性能特點也各不相同。合成橡膠的物理、機械性能較好,可制作輪胎和其他一般的橡膠制品。其中丁苯橡膠耐磨、耐老化較好,抗撕裂性也較高,抗滑性特別是抗?jié)窕院?但耐熱、耐寒性差,彈性差。主要用于轎車輪胎。特種合成橡膠具有特殊性能,用來制作要求耐油、耐熱、耐寒、耐化學(xué)腐蝕的制品。汽車新材料高強度鋼板鋼板主要用于制作車身。車身鋼板的減薄會產(chǎn)生很大的輕量化效果,如減薄10%,則可實現(xiàn)5%的車身輕量化,從而可減少4%～5%的燃料消耗。但是鋼板減薄會使延展性、剛性和耐凹性下降,在沖壓(冷加工)時,會產(chǎn)生開裂、變形、褶皺等現(xiàn)象開發(fā)和應(yīng)用成型性優(yōu)良的高強度鋼板(較低的屈服點、較高的強度和塑性、較好的焊接、涂裝、防銹性能),是改進金屬材料機械性能的一個主要研究方向例如一種固溶強化鋼(添加Si、Mn等)經(jīng)熱處理后,將得到在鐵素體基體上適當(dāng)?shù)姆稚⒁恍R氏體的復(fù)合組織,即雙相鋼組織,與其他高強度鋼比較,屈服強度低、延伸率增大、加工硬化效果好。汽車新材料防銹鋼板汽車在沿海地區(qū)、酸雨嚴(yán)重的地區(qū)和其他腐蝕嚴(yán)重的環(huán)境中使用,會遭受腐蝕。采用新型防銹鋼板(即表面鍍鋅、鍍錫、鍍鋁等表面處理鋼板)會提高車身的防銹能力。防銹鋼板分為熱浸鍍式、電鍍式、涂漆式等,分別有不同的性能特點和用途。表面鍍層有Fe-Zn、Ni-Zn合金合金化電鍍鋅板和合金化熱浸鍍鋅板應(yīng)用最多,主要用于:外觀件、車架、擋泥板、汽油箱、散熱器等部位。有的采用雙面鍍,提高它的防銹能力,有的采用內(nèi)側(cè)鍍層、外側(cè)涂漆的單面鍍。汽車新材料耐熱鋼耐熱材料在汽車上所占的比重雖然不大,但它都是一些重要部位,對發(fā)動機來說至關(guān)重要,影響很大。如燃燒室的高溫部位、柴油機的預(yù)燃室、排氣系統(tǒng)、渦輪增壓、催化器等。這些部件在性能方面要求比較高:高溫強度、較小的熱膨脹系數(shù)、加工性能、抗高溫氧化性、抗高溫腐蝕、輕量化等。目前采用的新材料主要有:高硅材料、鉻鎳鐵耐熱合金、奧氏體不銹鋼等。汽車新材料復(fù)合鋼鐵材料鋼板與塑料等非金屬材料粘合的疊層材料具有耐腐蝕、減振、隔聲、輕量化等性能優(yōu)勢適合制作汽車的覆蓋件(例發(fā)動機倉蓋)、油底殼、空氣濾清器等。輕金屬材料作為替代鋼鐵材料的輕量化材料主要有鋁、鎂、鈦等輕金屬,鋁合金的應(yīng)用最為廣泛。是今后汽車材料中重要的發(fā)展方向。鎂是金屬中最輕的,密度是鋁的2/3,但生產(chǎn)成本較高。目前常用的壓鑄鎂合金主要用來制造格柵、變速手柄、變速器殼等。鈦合金的主要特點是高溫強度高、耐腐蝕性好,密度是鐵的1/2,缺點也是生產(chǎn)成本太高,目前還不能大量使用,只用于制造高檔轎車的少數(shù)零部件。汽車新材料新型金屬材料具有特殊物理性能,或稱為具有某種特異功能的新型金屬材料它對發(fā)展汽車的新結(jié)構(gòu)、提高汽車的技術(shù)性能將發(fā)揮重要的作用,雖然目前實際應(yīng)用的并不是很多,但是卻展現(xiàn)了良好的前景。新型金屬材料非晶態(tài)合金將溶化的金屬(鐵合金、鎳合金等)急驟冷卻生成一種無結(jié)晶構(gòu)造的固態(tài)金屬即為非晶態(tài)合金優(yōu)良的強韌性,在具有較高的強度的同時,也具有較高的塑性;具有較高的耐蝕性用來制造輪胎簾線、汽車外部彈簧和金屬薄膜。它的另一個優(yōu)點是具有較高的透磁率和較低的鐵損,可以用來制造電感元件和電機鐵芯。新型金屬材料形狀記憶合金鈦鎳合金經(jīng)過處理具有優(yōu)良的形狀記憶效果,但成本較高在汽車上主要應(yīng)用在:電磁閥、冷卻風(fēng)扇離合器、散熱器護柵自動控制裝置和燈罩自動開關(guān)控制裝置等。粉末金屬也叫粉末燒結(jié)金屬,是用金屬粉末做原料,通過燒結(jié)、擠壓成型而制作零部件可以制成機械零件、滑動零件、摩擦零件、超硬度零件等,典型的是制作缸套系統(tǒng)零件其他新型金屬材料如分散粒子型強化合金、熱發(fā)電元件、減振合金等,分別應(yīng)用于汽車零部件中需要特殊性能的方面汽車新材料新型塑料新型塑料的研制開發(fā)主要在兩個方面一是高性能化,即用高級工程塑料代替金屬材料,如用酚醛樹脂類材料制造變扭器、制動助為器、各種支架、皮帶輪、傳動軸等；二是高功能化,如電導(dǎo)性塑料、塑料電池、隔熱隔