汽车材料金属的性能课件.ppt

汽车材料金属的性能,一、汽车材料概述,二、金属材料的性能,本 章 内 容,本 章 内 容,教学目标：1、掌握金属材料的物理化学及工艺性能。2、掌握金属材料的强度与塑性、冲击韧性、硬度的概念。3、理解疲劳强度和断裂韧性,1.材料与人类生活材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。,第一节 汽车材料概述,人们按照在使用中占主导地位的材料划分历史：石器时代陶器青铜器铁器钢铁合成材料复合材料。,金属材料（纯金属及合金）,黑色金属（钢铁),有色金属(Cu、Al、Ti、Mg),有机高分子材料（主要成分、）塑料、橡胶、合成纤维等,无机材料 玻璃、水泥、陶瓷等,非金属材料,复合材料玻璃纤维增强塑料等,汽车工程材料的分类,车用汽油 燃料 轻柴油 其它代用燃料 发动机油 车辆齿轮油 润滑油 液力传动油 液压油 润滑脂 制动液 工作液 减振器液 发动机冷却液 制冷剂,汽车运行材料,汽车运行材料的分类,材料的性能包括使用性能和工艺性能。使用性能：是指零部件在正常使用条件下材料所表现出来的性能。主要包括力学性能、物理性能和化学性能。工艺性能：是指材料在被制成各种零部件的过程中，材料适应各种冷、热加工的性能。对于金属材料来讲，工艺性能主要包括了铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理工艺性能。,第二节 金属材料的性能,2.1 金属材料的物理性能,2.1 物理性能 金属的物理性能是指金属固有的属性，包括密度、熔点、导电性、热膨胀性和磁性等。1.密度 金属的密度即是单位体积金属的质量。在体积相同的情况下，金属材料的密度越大，其质量也越大。2.熔点 金属或合金从固态向液态转变时的温度称为熔点。,2.1 金属材料的物理性能,3.导电性 金属材料传导电流的性能称为导电性。金属的导电性以银为最好，铜、铝次之。导电性好的金属，如纯铜、纯铝适于做导电材料;导电性差的金属，如铁铬铝合金适于做电热元件。4.热膨胀性金属材料随温度变化而膨胀、收缩的特性称为热膨胀性,2.2金属材料的化学性能,2.2 化学性能 金属的化学性能是指金属在化学作用下所表现出的性能，如耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性等 1.耐腐蚀性金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其他化学介质腐蚀破坏作用的能力称为耐腐蚀性。2.抗氧化性金属材料在加热时抵抗氧化作用的能力称为抗氧化性。金属材料的氧化随温度的升高而加速。例如，钢材在铸造、锻造、热处理、焊接等热加工过程中，氧化比较严重，这不仅造成材料过量的损耗，也可形成各种缺陷。,铸造性能：流动性、收缩性,热处理性能：淬透性,压力加工性能：塑性、变形抗力,焊接性能：焊接性,切削性能：表面粗糙度、刀具寿命,二、材料的工艺性能,金属材料的工艺性能是指材料加工成型获得合格产品的难易程度。包括:,铸造是将熔化的金属或合金，注入铸型型腔内以获得相应铸件的工艺方法。熔融金属的流动能力称为流动性，它主要受金属化学成分和浇注温度等的影响。流动性好的金属易充满铸型，从而获得外形完整、尺寸精确、轮廓清晰的铸件。铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减小的现象称为收缩性。金属凝固后，内部化学成分和组织的不均匀现象称为偏析。,铸造性能,焊接性能,焊接是将两部分金属，通过加热或加压借助原子间的结合力，使它们牢固地连接成整体的工艺方法。可分为熔化焊、压力焊、钎焊三种。所谓焊接性能，是指能否将金属用一定的焊接方法，焊成优良接头的性能。它可以通过焊接试验来评定，其主要标准是产生裂缝的可能性和裂纹的多少，以及有无气孔产生。,切削加工性能,材料进行各种切削加工（如车、铣、刨、钻、镗等）时的难易程度称为切削加工性能。评定材料的切削加工性能也是比较复杂的，一般用材料被切削的难易程度、切削后表面粗糙度和刀具寿命等几方面来衡量。,影响切削加工性能的因素主要有工件的化学成分、组织状态、硬度、塑性、导热性和形变强化等。,金属的热处理性能是指金属能否通过热处理工艺来改善或提高金属的力学性能。,热处理性能,热处理是改变材料性能的主要手段。在热处理过程中，材料的成分、组织、结构发生变化从而引起了成分结构敏感性参数的改变。,2.4金属材料的力学性能,材料的力学性能：是指材料在外加载荷（静载荷、冲击载荷、交变载荷）作用下所表现出来的性能。包括强度、塑性、硬度、韧性、疲劳及断裂等；材料在加工及使用过程中所受的外力称为载荷。,材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称为变形。外力去处后能够恢复的变形称为弹性变形。外力去处后不能恢复的变形称为塑性变形。,根据载荷作用性质不同，可分为静载荷、冲击载荷、疲劳载荷。根据载荷的作用方式不同，可分为拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪切载荷、扭转载荷。,2.4 材料的力学性能,载荷的形式,一、强度,图8-1 拉伸试样,金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。强度指标一般可通过金属拉伸试验来测定。拉伸试验采用标准拉伸试样，在拉伸试验机上缓慢施加静载荷，同时连续测量力和相应的伸长，直至把试样拉断为止，依据测出的拉伸曲线，求出相应的力学性能指标。,试验时，试件两端装卡在试验机卡头上，施加缓慢增加的拉力，直到把试件拉断为止。,（一）材料的力学性能,在万能材料实验机上做拉伸实验,拉伸试验,拉伸曲线下图为低碳钢的拉伸曲线，图中纵坐标表示载荷单位为N；横坐标表示绝对伸长量L，单位为mm。,几个变形阶段：（1）Oe弹性变形阶段（2）es屈服阶段（3）sd明显塑性变形阶段（4）db强化阶段（5）bk缩颈阶段,弹性变形外力解除后能够完全消失的变形。塑性变形外力解除后仍保留的变形。,(2)弹性极限e：指材料在弹性变形阶段所能承受的最大应力。（1）屈服点s：表示材料产生屈服时对应的应力。屈服点也称为屈服强度。（2）抗拉强度b：指试样在拉伸过程中所能承受的最大应力值。,1.材料的弹性指标,塑性是指金属材料在载荷作用下断裂前发生永久变形的能力。塑性指标也是由拉伸试验测得的，常用延伸率和断面收缩率来表示。,2.塑性,材料的塑性指标,（1）伸长率：是指试样拉断后，标距伸长量与原始标距的百分比。即式中，l1是试样断裂后的标距（），l 0是试样的原始标距（），同一材料的伸长率与试样尺寸有关。,（2）断面收缩率：是指试样拉断后横截面积的缩减量与原始横截面积之比。即=（A0-A1）/A0 100%式中，A1是试样断裂处的最小横断面积（2），A0 是试样的原始横截面积(2)。,材料的塑性指标,硬度是指材料抵抗局部变形特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，是金属材料重要的机械性能之一。,3.硬度,最常用的硬度试验为布氏硬度（HB）洛氏硬度(HR)此外，还有维氏硬度(HV)、肖氏硬度（弹性回跳法）、显微硬度和锤击式布氏硬度等。,布氏硬度,测试原理：用一定大小的载荷F，把直径为D的钢球压入被测试样表面，保持规定时间后卸除载荷，移去压头，用读数显微镜测出压痕平均直径d。用载荷F除以压痕的表面积所得的商，即为被测材料的布氏硬度值。,实验测量d计算/查表硬度,用淬火钢球作为压头所测得的布氏硬度用符号HBS表示；用硬质合金球作为压头所测得的布氏硬度用符号HBW表示。,布氏硬度,测试原理：采用顶角为120的金刚石圆锥体或直径为1.588mm的淬火钢球作为压头。如图所示。试验时先施加初载荷，使压头与试样表面接触良好，保证测量准确，再施加主载荷，保持到规定的时间后再卸除主载荷，依据压痕的深度来确定材料的硬度值。,洛氏硬度,1.原理,洛氏硬度,布氏硬度主要是适用于测定灰铸铁、有色金属、各种软钢等硬度不是很高的材料。优点：能够准确地反映出金属材料的平均性能。缺点：操作时间长、压痕较大、不宜用于测量成品和薄件洛氏硬度优点是操作简单迅速、能够直接从刻盘上读出硬度值，压痕小，几乎不伤及工件表面。缺点：压痕较小，当材料内部组织不均匀时，硬度数据波动大。,许多零件在工作中，往往不是单纯承受静载荷作用，还要受到冲击载荷的作用，如活塞销、锤杆、冲模和锻模等。在设计和制造受冲击载荷的零件和工具时，必须考虑所用材料的冲击吸收功或冲击韧性。对于承受冲击载荷的零件，如汽车发动机中的活塞、曲轴、减震弹簧，不仅要求具有高的强度和一定的塑性，还必须具备足够的冲击韧度。金属材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力称为冲击韧性。目前常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定金属材料的冲击韧性。,4.冲击韧性,冲击韧性,（a）（b）图3.5 冲击试验示意图1-摆锤；2-机架；3-试样；4-刻度盘；5-指针,冲击韧度的测定方法，如图所示。是将被测材料制成标准缺口试样，在冲击试验机上由置于一定高度的重锤自由落下而一次冲断。冲断试样所消耗的能量称为冲击功Ak，其数值为重锤冲断试样的势能差。冲击韧度值ak就是试样缺口处单位截面积上所消耗的冲击功，这个值越大，则韧性越好，受冲击时，越不容易断裂。,5.疲劳,在汽车上的许多零件中，比如各种轴、齿轮、弹簧、连杆等，要受到大小和方向呈周期性变化的载荷作用。这种交变载荷虽然小于材料的强度极限，甚至小于其弹性极限，但经多次循环后，在没有明显的外观变形时也会发生断裂，这种破坏称作疲劳破坏或疲劳断裂。这种破坏都是突然发生的，具有很大的危险性。,疲劳试验,疲劳曲线,疲劳强度-1是表示材料以周期性交变载荷作用而不致引起断裂的最大应力，其大小与应力变化的次数有关。对于黑色金属规定循环次数为107次，有色金属循环次数为108次。,疲劳失效原因分析:由于材料表面或内部存在有划痕、尖角、夹杂等缺陷，这些有缺陷部位的局部应力大于屈服点，会产生局部变形引起微裂纹，成为疲劳源，随着应力循环次数的增加，微裂纹逐渐扩展，使零件承载的横截面大大减少，以至于不能承受载荷而突然断裂。,为了提高金属的疲劳强度，可以通过改善零件的结构形状，避免应力集中，减小表面粗糙度值，进行表面热处理和强化处理等方法。,THANK YOU!,第二讲 汽车常用材料,碳素钢合金钢铸铁有色金属及合金非金属材料复合材料,铸铁 碳的质量分数大于2.11、小于6.67的铁碳合金为铸铁。,钢铁材料 以铁、碳为基础的铁碳合金。,碳素钢 碳的质量分数(含碳量)小于2.11的铁碳合金称为碳素钢。,一、碳钢,(1)按碳的质量分数分低碳钢W(C)0.25%中碳钢 0.25%W(C)0.6%高碳钢W(C)0.6%(2)按钢的质量分（S、P含量）普通碳素钢 Ws 0.055%，Wp 0.045%优质碳素钢 Ws、Wp 0.040%高级优质碳素钢 Ws 0.030%，Wp 0.035%,1.碳钢的分类,(3)按钢的用途分碳素结构钢：用于制造各种机械零件、工程构件。一般为低、中碳钢。碳素工具钢：用于制造各种工具。一般为高碳钢。(4)按冶炼方法分 镇静钢：是钢液在浇注前用锰铁、硅铁、铝进行充分脱氧，注入模子后，钢液不发生碳氧反应而处于镇静状态，故称镇静钢（Z）。沸腾钢：是在冶炼后期将钢液用少量锰铁轻度脱氧，钢液氧含量较高，注入锭模后发生碳氧反应，析出大量的CO气体，引起钢液沸腾，故称为沸腾钢（F）。,1.碳钢的分类,1.碳钢的分类,杂质元素对钢性能的影响 有益元素 Si 有很强的固溶强化作用,能脱氧。Mn 脱氧、去硫,提高钢的强度和硬度。有害元素:P 有很强的固溶强化作用,低温韧性差(冷脆)。S 能引起钢在热加工时或高温工作下开裂(热裂)。,2.碳钢的牌号及用途,碳素结构钢优质碳素结构钢碳素工具钢,（1）普通碳素结构钢 有害杂质硫、磷和非金属夹杂物较多，同等情况下塑性、韧性较低；但冶炼容易、工艺性好且价格便宜，能满足一般工程构件和普通零件的性能要求，因此应用广泛。一般用于受力不大、制造要求不高的机械零件（如螺钉、螺母）和厂房、桥梁、船舶等建造结构件。普通碳素结构钢的牌号由代表屈服点的汉语拼音第一个字母“Q”、屈服点数值、质量等级符号和脱氧方法符号四个部分按顺序组成。如：Q235AF表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢。,用途,钢板、钢筋、型钢等，作桥梁、建筑等构件。,多边型角钢,螺钉、铆钉,钢筋、螺纹钢,（2）优质碳素结构钢 有害杂质硫、磷和非金属夹杂物较少，品质较高，塑性、韧性比（普通）碳素钢好。主要用于制造较重要的机械零件。优质结构钢的牌号用两位数字表示，两位数字表示该钢的平均含碳量的万分数。如45钢表示平均含碳量为0.45的优质碳素结构钢。若含锰量较高，数字后面应加“Mn”，以示区别。如：60Mn。,用途,较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等。,热处理：渗碳、淬火、回火等。,上海桑塔纳发动机曲轴就是采用优质50号中碳素钢锻制而成，先正火后半精加工，最后经中频淬火后再精加工,汽车曲轴,常用钢号及其应用,08、10钢:强度低,塑性好,具有良好的冲压、拉深及焊接性能,用于制造冷冲压件,如汽车和拖拉机油箱、仪表板、汽缸盖衬垫、连杆轴瓦的钢背、曲轴止推片等.,15、20钢:渗碳,表硬内韧,作凸轮、小齿轮、摩擦片、活塞销、摇臂等,3055钢:调质,综合机械性能好,制齿轮、连杆、轴类等,6070钢,淬火,中回,制造弹性元件,如汽车气门弹簧.,（3）碳素工具钢的牌号、性能及用途 碳素工具钢的牌号由汉字“碳”的汉语拼音第一个字母“T”加上阿拉伯数字组成，其数字表示钢中平均含碳量的千分数。如：T8钢表示平均含碳量为0.8的碳素工具钢。若为高级优质碳素工具钢，则应在牌号后面标以字母A，如T12A钢表示平均含碳量为1.2的高级优质碳素工具钢。碳素工具钢的含碳量在0.70以上，硬度高，耐磨性好，碳素工具钢都是优质钢或高级优质钢。碳素工具钢主要用于制造刀具、模具和量具。,用途,冲头、凿子、钻头、锉刀、量规等。,热处理：淬火+低温回火,合金钢 在碳钢的基础上加入有益的其他元素形成的钢，称为合金钢。,常用的合金元素有：铬(Cr)、镍(Ni)、硅(si）、铝(Al)、硼(B)、钨(w)、钼(Mo)、钛(Ti)及稀土元素Re等。,二、合金钢,合金结构钢 低合金钢合金工具钢 中合金钢特殊性能钢 高合金钢,类型：,碳钢：价格低，但是，力学性能低，淬透性低，回火抗力差，耐热、耐低温、耐蚀等特殊性能差。,1.合金结构钢的牌号由两位数字元素符号数字三个部分组成。前两位数字表示该钢的平均含碳量的万分数；元素符号表示钢中含有的主要合金元素，后面的数字表示合金元素的含量。合金元素含量小于1.5时不标。如：40Cr钢表示平均含碳量为0.40，主要合金元素为Cr，其含量在1.5以下的合金结构钢；60Si2Mn钢表示平均含碳量为0.60，主要合金元素为Si、Mn，其平均含量分别为2、1.5的合金结构钢。,2.合金工具钢的牌号由“一位数字+合金元素符号+数字”构成，前一位数表示平均含碳量的千分之几，当含碳量大于或者等于1%时不标注。合金元素及其含量的标注与合金结构刚相同。例如：9SiCr表示平均含碳量为0.9%，平均含硅.含铬量均小于1.5%的合金工具钢。,3.特殊性能钢的牌号：表示方法和合金工具钢基本相同。4.滚动轴承钢的牌号：表示方法和合金工具钢基本相同，但是当合金元素为Cr时，Cr后面的数字表示含铬量的千分之几，并且在其牌号前冠上字母G。例如：GCr9表示平均含铬量为0.9%的滚动轴承钢。,1低合金结构钢,成分 0.12%w(C)0.2%，主加元素Mn，附加V、Ti性能 强度、塑性、韧性高，焊接、耐磨、耐腐蚀、冷成形性能好。,用途：低合金结构钢在汽车上常用于制造车纵架、横梁和前保险杠骨架等结构件。牌号：低合金结构钢的牌号采用“Q加屈服点数值和质量等级符号”的新格式表示。例如：Q390A表示屈服点为390MPa的A级低合金结构钢。,高压容器,桥梁,船舶,车辆,应用,2合金渗碳钢,成分 w(C)=0.10.25%,韧性好。合金元素提高淬透性、耐磨性,细化晶粒。性能 渗层硬度高，耐磨，抗接触疲劳；心部韧性高、强度大。用途 表面要求具有高硬度、高耐磨性，而芯部要求具有高强度和韧性的机械零件。,2合金渗碳钢,热处理,应用 耐磨件 20Cr，小轴、活塞销、小齿轮。20CrMnTi，汽车齿轮。18Cr2Ni4WA，如曲轴、连杆。,渗碳 淬火 低温回火,3合金调质钢,成分 w(C)=0.250.50%，合金元素消除回火脆性。Mn、Cr、Ni、B、Si用来提高淬透性，Mo、W可抑制第二类回火脆性，Ti、V细化晶粒。性能 经热处理后综合机械性能高用途 主要用来制造承受较大载荷的重要零件。,热处理,应用:轴类、连杆、齿轮 40Cr，一般尺寸重要零件，如齿轮、主轴。35CrMo，较大截面零件，如曲轴、连杆。40CrNiMo，大截面重载零件，如汽轮机主轴和叶轮。,调质，可附加表面淬火或化学热处理。,应用:,汽车曲轴,圆锥齿轮,4合金弹簧钢,成分 w(C)=0.450.70%，Si,Mn为主要元素。性能 疲劳强度和抗拉强度高，塑性、韧性良好，耐震动、冲击。用途用于制造弹簧和弹性元件的专用钢。65Mn合金弹簧钢常用于小弹簧，55Si2Mn,60Si2Mn常用于大截面弹簧。,4合金弹簧钢,（摘自GB/T12221985）,应用 65Mn、60Si2Mn：汽车，拖拉机，机车的板簧和螺旋弹簧。,5滚动轴承钢,成分 w(C)=0.95%1.0%性能 具有较高的硬度和耐磨性，有较高的抗压强度和疲劳强度，有足够的韧性和一定的耐蚀性。用途用于制造滚动轴承相关部位的专用钢。牌号：在合金元素为Cr时，后面的数字表示含铬量的千分之几，并且在前冠上字母G。,合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入合金元素制成的。合金工具钢具有更高硬度、耐磨性，更好的淬透性、热硬性和回火稳定性等。因而可以制造刃具、模具、量具和其它工具。,合金工具钢,合金刃具钢：主要用来制造金属切削刀具。合金模具钢：主要用来制造各种金属成形用的模具。合金量具钢：量具用来测量工件尺寸的工具（如游标卡尺、量规。,量 具,刃 具,合金工具钢的牌号由数字元素符号数字三个部分组成。前面的数字表示该钢的平均含碳量的千分数（当含碳量1时，则不予标出）；元素符号表示钢中含有的主要合金元素，后面的数字表示合金元素的含量。合金元素含量小于1.5时不标。如：9SiCr钢表示平均含碳量为0.9，主要合金元素为Si、Cr，其含量均在1.5以下的合金工具钢；Cr12MoV钢表示平均含碳量1，主要合金元素为Cr，其平均含量分别为12合金元素Mo、V，其平均含量均1.5的合金工具钢。,1不锈钢2耐热钢3耐磨钢,三 特殊性能钢,1.不锈钢,性能：在腐蚀介质中具有高抗腐蚀能力，含碳量低，经热处理后能获得良好的塑性和焊接性能。用途：主要用于制造腐蚀介质下工作的机械零件。原理：加入Cr或者Ni能使刚表面形成一层致密的氧化膜，将钢与外部介质隔离，防止继续被腐蚀。碳能保证钢的强度硬度，但是会降低耐蚀性，所以不锈钢碳含量较低。,耐 热 钢 的 用 途,耐磨钢用途,用途：履带、铁道岔道、挖掘机、拖拉机、坦克的履带板等 代表牌号Mn13,含碳量大于2.11%、并含有较多硅、锰、硫、磷等杂质元素的铁碳合金称为铸铁。,根据铸铁中石墨形态不同，铸铁可分为：灰铸铁中的石墨呈片状；可锻铸铁中的石墨呈团絮状；球墨铸铁中的石墨呈球状，蠕墨铸铁中的石墨呈蠕虫状。,四 铸铁,有色金属是指钢铁以外的其他金属。有色金属种类很多，又具有某些独特的性能，是工业上不可缺少的金属材料，有色金属应用较广的是铝、铜及其合金和轴承合金。1铝及铝合金2铜及铜合金3轴承合金,钢铁材料也称为黑色金属。,四、有色金属及其合金,铝及铝合金,显著特点是：密度小、塑性高但强度、硬度低.可以经冷变形或通过合金化使其强化；可以进行冷、热压力加工。铝导电、导热性良好，仅次于银和铜。常用铝代替铜制作导线和零件，也可以制作电子、电气设备散热片。工业纯铝的代号有L1到L6等六种。L1杂质最少,1工业纯铝,2铝合金,在纯铝中加入Si、Cu、Mg、Zn、Mn等金属元素形成铝合金。可显著提高力学性能，且仍保持密度小、比强度高、耐腐蚀、导热性好的优点，可以用来制作机器零件。根据铝合金的成分及生产工艺特点，可将其分为形变铝合金和铸造铝合金。,铝合金,(1）变形铝合金防锈铝合金 代号：LF加顺序号硬铝合金 代号：LY加顺序号超硬铝合金 代号：LC加顺序号锻铝合金 代号：LD加顺序号（2）铸造铝合金 Al-Si系合金 代号：ZL1加两位顺序号Al-Cu系合金 代号：ZL2加两位顺序号Al-Mg系合金 代号：ZL3加两位顺序号Al-Zn 系合金 代号：ZL4加两位顺序号牌号：ZAl加元素及其百分含量。,铝合金应用,汽缸头,活塞(裙部为铝硅合金),大部分轿车还是部分零部件采用铝合金，如车圈、发动机上盖等。,铜及铜合金的性能特点,优异的物理、化学性能 导电、导热性、抗蚀、抗磁能力高 良好的加工性能 塑性好；铸造性好某些特殊机械性能 优良的减摩性和耐磨性，高的弹性极限和疲劳极限,纯铜强度低，虽然冷加工变形可提高其强度，但塑性显著降低，不能制作受力的结构件。为了满足制作结构件的要求，在铜中加入合金元素，通过一些途径提高合金的强度，获得高强度的铜合金。常用的合金元素：Zn、Al、Sn、Mn、Ni、Be、Ti、Cr、Zr等。铜合金按其化学成分可分为黄铜、青铜、白铜三大类。,纯铜性能：具有优良的导电性和导热性，较好的耐热性和塑性，但强度和硬度较低。用途：主要用于制造电线、电缆、电路接头和散热器等。代号：T加顺序号。T1到T4，T1杂质最少。,轴承合金,滑动轴承中的轴瓦及内衬的材料工作条件 冲击、交变载荷，轴颈压力、摩擦。性能要求:足够抗压强度;足够塑韧性和疲劳强度;耐磨性好且硬度不能太高;良好磨合性；轴瓦表面有微孔；良好的导热性较小膨胀系数、一定的耐蚀性。,轴瓦,常用的轴承合金有锡基、铅基、铜基和铝基轴承合金等。,四、非金属材料,非金属材料包括橡胶、塑料、玻璃、陶瓷、合成纤维、胶粘剂、摩擦材料、涂装材料等各种材料，它们在汽车上的应用呈逐年增长的趋势。,（一）塑料,塑料是一种以有机合成树脂为主要组成的高分子材料，它通常可在加热、加压条件下被注塑或固化成形，故称为塑料。汽车用工程塑料，主要用于制造某些机器零件或构件，具有强度、韧度和耐磨性较好，价廉、耐腐蚀、降噪声、美观、质轻等特点。塑料的组成1合成树脂树脂是决定塑料性能和使用范围的主要组成物，在塑料中，起粘结其他组分的作用。塑料中的合成树脂质量分数一般为30100。因此，大多数塑料都是以树脂名称来命名的，例如，聚氯乙烯塑料的树脂就是聚氯乙烯。2添加剂（1）填充剂；（2）增塑剂；（3）稳定剂；（4）着色剂；（5）其他,塑料的分类,按树脂的热性能可分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。按使用范围可分为通用塑料和工程塑料两大类。,塑料的主要特性,质量轻、强度低、刚度低；化学稳定性好；良好的绝缘性；优良的减摩性能、耐磨性能；耐蚀性好；优良的吸振性；耐热性差，导热性差，易老化。,塑料在汽车上的应用汽车用塑料按照用途可分为内饰件用塑料、工程塑料和外装件用料。1汽车内饰用塑料内饰用塑料品种主要有：聚氨酯（PU）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）和ABS等。它们用于制作座垫、仪表板、扶手、头枕、门内衬板、顶棚衬里、地毯、控制箱、转向盘等内饰塑料制品。2汽车用工程塑料汽车上常用的工程塑料有聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚苯烯、ABS、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、酚醛树脂等。3汽车的外装件及结构件汽车的外装件及结构件包括传动轴、车架、发动机罩等，要求具备高强度，因而多采用纤维增强塑料复合材料制造。,(二)橡胶,所谓橡胶，是指在使用温度范围内处于高弹性状态的高分子材料。1橡胶的特性橡胶最显著的特点是具有高的弹性和回弹性。同时，橡胶还有一定的强度，优异的抗疲劳性，以及良好的耐磨、绝缘、隔声、防水、缓冲、吸振等性能。2橡胶的基本组成橡胶是以生胶为原料，加入适量的配合剂，经硫化工艺处理以后得到的一种生产原材料。,橡胶分类：天然橡胶；合成橡胶。橡胶的主要特性：1.极高的弹性2.良好的热可塑性3.良好的粘着性4.良好的绝缘性,陶瓷大致可分为传统陶瓷及特种陶瓷两大类。其生产过程比较复杂，但基本的工艺是原料的制备、坯料的成型和制品的烧成或烧结三大步骤。1陶瓷的组成相及其结构和金属一样，陶瓷材料的力学性能和物理、化学性能也是由它的化学组成和结构状况决定的。陶瓷的组织结构非常复杂，一般由晶体相、玻璃相和气相组成。各种相的组成、结构、数量、几何形状及分布状况等都会影响陶瓷的性能。,(三)陶瓷材料,2.陶瓷的性能及应用,具有很高的弹性模量和硬度（1 500 HV），极高的红硬性（可达1 000以上），抗压强度高，但抗拉强度和韧性都很低，脆性大；化学性能非常稳定；熔点很高，一般在2 000左右；导热性和膨胀性小；大多是绝缘体，某些特种陶瓷具有导电性和导磁性。,3常用陶瓷（1）普通陶瓷（传统陶瓷）（2）特种陶瓷（新型陶瓷）,几种常用的特殊陶瓷,氧化铝陶瓷的主要成分是Al2O3，又称刚玉瓷。它高温强度高、硬度高、耐磨性好，具有良好的绝缘性和化学稳定性。但抗热振性能差，不能承受温度的突变。在汽车工业中的典型用途为火花塞绝缘体，汽车排气净化器、发动机缸盖底板、缸套、活塞顶等也用到了陶瓷材料。氮化硅陶瓷（Si3N4）的显著特点是抗热振性能好，具有自润滑性、优异的电绝缘性。常用做高温轴承、耐蚀水泵密封环等。碳化硅陶瓷是目前高温强度最高的陶瓷，它在1 400的高温下仍能保持500600 MPa的抗弯强度。常用于火箭尾喷嘴、燃气轮机的叶片、核燃料的包装材料等，也可制作耐磨密封圈。,(四)玻璃玻璃是一种非晶态固体，它是以石英砂、纯碱、长石、石灰石等为主要原料，并加入某些金属氧化物等辅料，在高温窑中煅烧至熔融后，经成形、冷却所获得的非金属材料。1玻璃的性能硬度高（仅次于陶瓷）、抗压强度高、抗拉弯强度低、塑性小、韧性很差，是典型的脆性材料。良好的化学稳定性，对酸、碱的腐蚀具有较强的抵抗能力。但氢氟酸对玻璃具有较强的腐蚀作用，普通玻璃的耐热性较差，经过热处理后，可提高其耐热性。固态玻璃具有良好的绝缘性能，但液态玻璃却具有良好的导电性。具有良好的光学性质，即透明性和折光性。除此之外，特种玻璃还有吸热、防辐射、防爆等特殊性能。在汽车上，主要用做挡风玻璃和车身玻璃等。,常用玻璃,平板玻璃；钢化玻璃；区域钢化玻璃；夹层玻璃。,复合材料是由两种或两种以上的物理和化学性质不同的物质，经一定方法合成而得到的一种新的多相固体材料。它不仅具有各组成材料的优点，还具有比单一材料更优良的综合性能。1复合材料的分类复合材料的分类至今尚不统一，目前主要采用以下几种分类方法：（1）按材料的用途分类 可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。（2）按增强材料的物理形态分类 可分为纤维增强复合材料、粒子增强复合材料及层叠复合材料。（3）按基体类型分类 可分为非金属基体及金属基体两大类。,(五)复合材料,2复合材料的性能（1）比强度和比模量高（2）抗疲劳性能好（3）减振性能好（4）高温性能好（5）工作安全性好（6）成型工艺简便灵活及可设计性强4复合材料在汽车上的应用（1）纤维增强塑料（2）纤维增强金属（3）纤维增强陶瓷,Thank You!,复习试题,一、选择题1、拉伸试验时，试样拉断前所能够承受的最大应力称为材料的（）。A、弹性极限B、抗拉强度C、屈服点2、用拉伸试验可测定材料的（）性能指标。A、强度B、韧性C、硬度3、将钢件奥氏体化后，先浸入一种冷却能力强的介质中，然后迅速浸入另一种冷却能力弱的介质中，使之发生马氏体转变的淬火方法称（）。A、分级淬火B、等温淬火C、水冷淬火D、双介质淬火4、如果钢件有严重的碳化物网，应先进行（）消除碳化物，然后再球化退火。A、去应力退火B、正火C、完全退火D、淬火,5、制造小弹簧宜选用（），制造冷压件宜选用（）钢。A、08FB、45C、65MnD、T12A6、滚动轴承钢GCrl5中的平均含铬量为（）。A、0.15B、1.5C、15D、0.0157、合金渗碳钢渗碳后必须进行（）热处理才能使用。A、淬火加高温回火B、淬火加中温回火C、淬火加低温回火D、高温回火8、铸铁中的碳以石墨形态析出的过程称为（）。A、石墨化B、变质处理C、球化处理D、结晶9、选择下列材料的零件：汽车后桥外壳（），柴油机曲轴（）。A、HT200B、KTH350-10C、QT500-05D、RUT42010、不是工业纯铝的特点的是（）。A、密度小B、导电性好C、强度高D、抗腐蚀能力高,二、判断题1、材料的屈服点越低，则允许的工作应力越高。（）2、洛氏硬度值是没有单位的。（）3、布氏硬度测量法不适合于测量成品及较薄的零件。（）4、铸铁的铸造性能比钢好得多，所以常用来铸造复杂的工件。（）5、对钢进行热处理的目的都是为了获得细小、均匀的奥氏体组 织。（）6、退火与正火的目的大致相同，它们主要的区别是保温时间长短。（）7、回火的目的主要是消除应力，降低硬度，便于进行切削加工。（）8、感应加热表面淬火时所使用的电流频率越高，则工件表面的淬硬层尝试越大。（）9、渗碳的零件可以是低碳钢也可以是高碳钢。（）,10、碳素工具钢的碳的质量分数一般都大于0.7。（）11、灰口铸铁包括灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁。（）12、从灰铸铁的牌号上可以看出它的抗拉强度和冲击韧度值。（）13、耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁都属于合金铸铁。（）14、通过热处理可以改变灰铸铁的基体组织，故可以显著地提高力学性能。（）15、QT400-18是指b=400MPa，=1.8的球墨铸铁。（）16、A1-Si系铸造合金，又叫硅铝明。铸造性能良好，强度韧性较高。（）17、在去应力退火过程中，钢的组织不发生变化。（）18、合金钢只有经过热处理，才能显著提高其力学性能。（）19、可锻铸铁比灰铸铁的塑性好，因此可以进行锻压加工。（）20、工业纯铝具有较高的强度，常用作工程结构材料。（）,三、填空题1、金属材料的使用性能包括、和等；工艺性能包括、和等。2、材料的力学性能包括、和 等。3、强度是指金属材料在作用下，抵抗和的能力。4、断裂前金属材料材料的能力称为塑性。金属材料的和的数值越大，表示材料的塑性越好。5、金属材料抵抗作用而不破坏的能力，称为冲击韧度。6、热处理是将固态金属或合金采用适当的方式进行、和以获得所需要的组织结构与性能的工艺。7、生产中常用的冷却介质有、和等。8、生产中在钢淬火后进行的热处理工艺称为调质，调质后的组织为。9、Q235AF表示为235MPa，质量为级的钢,10、ZG270-500表示b=，s=的工程用铸钢。11、T10A表示碳的质量分数为 的钢。12、常用来制造高速切削的车刀、刨刀的高速工具钢有 和。13、铸铁的性能决定于 和。当基体一定时，铸铁的性能决定于 的形状、数量、大小和分布。14、合金弹簧钢中硅、锰的主要作用是。15、不锈钢是指在 介质或大气中具有抗腐蚀性能的钢，其成分特点是含 量较高，含 量较低。16、表面要求具有高的，而心部需要足够的 的零件应进行表面热处理。17、滚动轴承钢的热处理首先采用，以降低锻造后钢的硬度，便于切削加工，然后采用，以提高轴承的硬度和耐磨性。18、白口铸铁中的碳主要以 形式存在，而灰口铸铁中的碳主要以 形式存在。,bsHRCak-1,19、普通黄铜是由、组成的二元合金。在普通黄铜中加入其他合金元素时称 黄铜。20、变形铝根据其主要性能特点不同可分为：铝、铝、铝和 铝等几种。四、连线题1、连出下列力学性能指标 的符号：屈服点 抗拉强度 冲击韧度 伸长率 断面收缩率疲劳极限 洛氏硬度C标尺,2、正确选用下列材料：机床主轴 板弹簧坦克履带 轴承滚动体 储酸槽 汽车变速齿轮 3、正确选用下列工具材料：高精度长丝锥 麻花钻头 医疗手术器械冷冲模 热锻模,1Cr18Ni940CrGCrl520CrMnTi60Si2Mn ZGMnl3CrWMnCrl2Mo4Crl3W18Cr4V 5CrNiMo,4、正确选择牌号表示方法：灰铸铁 黑心可锻铸铁 珠光体可锻铸铁球墨铸铁5、正确选择钢材的分类：20CrMnTi 50CrVA 9SiCr W18Cr4V 1Crl3 ZGMnl3 4Crl4Nil4W2Mo,KTZ500-04QT600-02HT250KTH35010合金刃具钢合金弹簧钢合金渗碳钢不锈钢高速钢铸钢耐热钢,Thank You!,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,