汽車材料與金屬加工第一章課件

1、汽車材料與金屬加工第一章 汽車材料概述第1節(jié) 汽車材料概述一、汽車的主要構(gòu)成1、發(fā)動機(jī)：機(jī)體組、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系、潤滑系、冷卻系、起動系、點火系； 2、底盤：轉(zhuǎn)向系、傳動系、行駛系、制動系；3、車身：駕駛室、車廂；4、電氣電子設(shè)備：電源；起動系、點火系；發(fā)動機(jī)電噴、防抱死制動等汽車材料概論汽車材料的分類汽車工程材料汽車運行材料汽車美容材料汽車材料概論汽車材料的組成汽車材料概論概述三、汽車工程材料1、金屬材料(1)黑色金屬材料黑色金屬材料包括鋼和鑄鐵，即鋼鐵材料，它占金屬材料總量的95%以上，由于鋼鐵材料力學(xué)性能優(yōu)良和具有低廉的價格，所以在工程材料中一直占據(jù)不可代替的主導(dǎo)地位。

2、鋼可以分為碳素鋼和合金鋼。鑄鐵由于具有良好的鑄造性能、切削加工性能、耐磨性、減震性，而且價格低廉，因此，廣泛應(yīng)用汽車制造業(yè)。汽車材料概論概述（一）汽車工程材料1、金屬材料(2)有色金屬材料 有色金屬的特性：材質(zhì)輕、導(dǎo)電性好。汽車的部分零部件已經(jīng)用有色金屬取代的鋼鐵材料。汽車材料概論概述（一）汽車工程材料3、陶瓷材料 陶瓷材料屬于無機(jī)非金屬材料，主要為金屬氧化物和非金屬氧化物普通陶瓷、玻璃、特種陶瓷制造火花塞;各種傳感器(爆振傳感器、氧傳感器、溫度傳感器);發(fā)動機(jī)部件或整機(jī)、氣體渦輪熱交換器部件;可以達(dá)到提高熱效率、降低能耗、減輕自重的目的等 汽車材料概論(二)汽車運行材料汽車材料概論概述輕柴油

3、(可簡稱柴油)：車用高速柴油機(jī)的燃料。使用性能：低溫流動性、燃燒性、蒸發(fā)性、粘度、腐蝕性和清潔性等代用燃料：有天然氣、液化石油氣、電能、氫、太陽能、醇類、醚類和合成燃料等。由于天然氣、液化石油氣、醇類、醚類和合成燃料的相對分子質(zhì)量比汽油、柴油小得多，有利于與空氣的混合、燃燒，其尾氣排放C0、HC、C02等污染比汽油、柴油低得多。 汽車材料概論概述2、車用潤滑油 發(fā)動機(jī)潤滑油、車輛齒輪油、汽車潤滑脂汽車發(fā)動機(jī)潤滑油的主要功用： 潤滑、冷卻、洗滌、密封、防銹和消除沖擊負(fù)荷的作用。潤滑主要對汽車 曲軸、連桿、活塞、氣缸壁、凸輪軸、氣門等運動零件間進(jìn)行潤滑。車輛齒輪油 用于變速器、后橋齒輪傳動機(jī)構(gòu)等傳

4、動裝置機(jī)件摩擦處的潤滑油。 作用：可以降低齒輪及其他部件的磨損、摩擦，分散熱量，防止腐蝕和生銹，對保證齒輪裝置正常運轉(zhuǎn)和齒輪的壽命。潤滑脂：潤滑脂是指稠化了的潤滑油。 與潤滑油相比，潤滑脂蒸發(fā)損失小，高溫高速下的潤滑性好，附著能力強(qiáng)，還可起到密封作用。汽車材料概論概述3、汽車工作液制動液、液力傳動油、減振器油、冷卻液及空調(diào)制冷劑等。 制動液 是汽車液壓制動系中傳遞壓力的工作介質(zhì)，俗稱剎車油，是液壓油中的一個特殊品種。 發(fā)動機(jī)冷卻液 是對發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的冷卻介質(zhì)。其中防凍冷卻液不僅具有防止散熱器凍裂的功能，而且具有防腐蝕、防銹、防垢和高沸點(防開鍋)的功能，可以有效地保護(hù)散熱器，改善散熱效果，提

5、高發(fā)動機(jī)效率，保障汽車安全行駛。汽車材料概論概述3、汽車工作液制動液、液力傳動油、減振器油、冷卻液及空調(diào)制冷劑等。 減振器液 是汽車減振器的工作介質(zhì)。它利用液體流動通過節(jié)流閥時產(chǎn)生的阻力起到減振作用。制冷劑 是汽車空調(diào)器工作介質(zhì)。它在空調(diào)器的系統(tǒng)中循環(huán)達(dá)到制冷的目的。 三、汽車材料的組成 (三)汽車美容材料 清潔保護(hù)用品、油漆護(hù)理用品、汽車整容和裝飾用品。汽車材料概論概述第二節(jié)金屬材料的性能 金屬材料金屬合金具有金屬光澤。具有較好的延展性，容易加工成型。易導(dǎo)電、傳熱，是熱和電的良導(dǎo)體。 常見的鋼、鑄鐵、銅、銅合金、鋁、鋁合金等都是金屬材料。金屬材料的特點金屬材料性能工藝性能使用性能 是指金屬材

6、料在使用條件下所表現(xiàn)出來的力學(xué)性能（指剛度、強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性和疲勞強(qiáng)度等）、物理性能（指熔點、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、熱膨脹性、磁性等）和化學(xué)性能（指抗氧化性、跟其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的性能等）等。工藝性能 是指金屬材料在制造加工過程中表現(xiàn)出來的各種性能。優(yōu)良的使用性能可以滿足生產(chǎn)和生活上的各種需要；而優(yōu)良的工藝性能則可使金屬材料易于采用各種加工方法，制成各種形狀、尺寸的零件和工具。力學(xué)性能物理性能化學(xué)性能使用性能4、導(dǎo)熱性熱導(dǎo)率越高，金屬的導(dǎo)熱性越好常采用鋁、銅等材料5、熱膨脹性線膨脹系數(shù)越大，金屬的熱膨脹性也越大6、磁性磁導(dǎo)率越高，金屬的磁性越好二、金屬的化學(xué)性能1、耐腐蝕性為了抵抗各種腐蝕介

7、質(zhì)的侵害課采用改變金屬材料成分和表面處理的方法2、抗氧化性 通常采用抗氧化性好的耐熱鋼制造工件在不同載荷形式下產(chǎn)生的變形 剛度、強(qiáng)度、塑性的概念剛度是指金屬材料抵抗彈性變形的能力，金屬材料在 一定應(yīng)力作用下產(chǎn)生的彈性變形越小，則其剛度越大。強(qiáng)度是指金屬材料抵抗塑性變形和斷裂的能力，強(qiáng)度愈高的材料，所承受的載荷愈大。塑性是指金屬材料產(chǎn)生塑性變形而不斷裂的能力。強(qiáng)度指材料抵抗塑性變形和斷裂的能力 。1、強(qiáng)度的指標(biāo)1、屈服點 符號： s 材料產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的最小應(yīng)力s = Fs/S0 Fs：試樣屈服時所承受的拉伸力（N） S0 ：試樣原始橫截面積（mm） 汽車材料概論材料的力學(xué)性能s一、拉伸實驗與拉

8、伸曲線1.拉伸試樣GB6397-86規(guī)定金屬拉伸試樣有：圓形、矩形、異型及全截面常用標(biāo)準(zhǔn)圓截面試樣。長試樣：L0=10d0;短試樣：L0=5d0拉伸試樣 汽車材料概論材料的力學(xué)性能拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象拉伸試驗機(jī)2、拉伸試驗2、塑性指標(biāo) 塑性是材料在靜載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力。評定指標(biāo)是斷后伸長率和斷面收縮率。1、斷后伸長率2、斷面收縮率指試樣拉斷后標(biāo)距的伸長量與原標(biāo)距長度的百分比。 指試樣拉斷后縮項處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比。=(L1-L)/L x 100%L:標(biāo)距（本實驗L=100）L1:拉斷時的試件標(biāo)距。用卡尺直接量出。=(A0-A1)/A0 x 100%A0:

9、試件原橫截面積。A1:斷裂后頸縮處的橫截面積，用卡尺直接量出。 汽車材料概論材料的力學(xué)性能試樣的形狀 試樣標(biāo)距試樣直徑拉伸前拉伸后1.1.1 拉伸試樣與拉伸試驗3、硬度1、定義：指材料局部表面抵抗塑性變形和破壞的能力。它是衡量材料軟硬程度的指標(biāo)，其物理含義與試驗方法有關(guān)。2、硬度的測試方法（1）布氏硬度（2）洛氏硬度（3）維氏硬度（4）肖氏硬度1、布氏硬度試驗（布氏硬度計）原理:用一定直徑的球體（淬火鋼球或硬質(zhì)合金球）以相應(yīng)的試驗力壓入待測材料表面，保持規(guī)定時間并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后卸除試驗力，測量材料表面壓痕直徑，以計算硬度的一種壓痕硬度試驗方法。2、布氏硬度值 用球面壓痕單位面積上所承受的平均壓

10、力表示。 如：120HBS 500HBW（一）布氏硬度汽車材料概論材料的力學(xué)性能(1)布氏硬度 HB ( Brinell-hardness )布氏硬度計適用范圍: 450HBS; 650HBW;4、測量范圍 用于測量灰鑄鐵、結(jié)構(gòu)鋼、非鐵金屬及非金屬材料等.（一）布氏硬度3、優(yōu)缺點（1）測量值較準(zhǔn)確，重復(fù)性好，可測組織不均勻材料（鑄鐵）（2）可測的硬度值不高（3）不測試成品與薄件（4）測量費時，效率低汽車材料概論材料的力學(xué)性能1、洛氏硬度試驗（洛氏硬度計） 原理: 用金剛石圓錐或淬火鋼球，在試驗力的作用下壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定時間后卸除試驗力，用測量的殘余壓痕深度增量來計算硬度的一種壓痕硬度試驗。

11、 2、洛氏硬度值 用測量的殘余壓痕深度表示。可從表盤上直接讀出。如：50HRC （二）洛氏硬度汽車材料概論材料的力學(xué)性能(2)洛氏硬度 HR ( Rockwll hardness )h1-h0洛氏硬度測試示意圖4、測量范圍 用于測量淬火鋼、硬質(zhì)合金等材料.（二）洛氏硬度3、優(yōu)缺點（1）試驗簡單、方便、迅速（2）壓痕小，可測成品，薄件（3）數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，應(yīng)測三點取平均值（4）不能測組織不均勻材料，如鑄鐵。汽車材料概論材料的力學(xué)性能汽車材料概論材料的力學(xué)性能五、韌性 (1)沖擊韌度K 材料抵抗大能量一次沖擊的能力 原理:沖擊試驗機(jī)沖擊試樣和沖擊試驗示意圖試樣沖斷時所消耗的沖擊功A k為: A k

12、= m g H m g h (J) 沖擊韌性值a k 就是試樣缺口處單位截面積上所消耗的沖擊功。 AK a k = (J/cm) S0汽車材料概論材料的力學(xué)性能五、韌性 (2)多沖抗力 材料抵抗小能量 原理: 多次沖擊的能力。 材料抵抗大能量一次沖擊的能力主要取決于材料的塑性，而抵抗小能量多次沖擊的能力主要取決于材料的強(qiáng)度。 韌性與環(huán)境溫度直接關(guān)聯(lián)。低溫度下冷脆 1.2 疲 勞 強(qiáng) 度 疲勞破壞 零件、工具等即使在低于材料屈服強(qiáng)度的交變載荷作用下，經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)后也會發(fā)生突然斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞斷裂。因此在零件設(shè)計之初，對零件所用的金屬材料就應(yīng)該進(jìn)行疲勞試驗，以便合理的估算零件的使用壽命。 疲勞破壞材料在對稱載荷下的應(yīng)力變化規(guī)律。 疲勞強(qiáng)度材料交變應(yīng)力和斷裂前應(yīng)力循環(huán)次數(shù)之間的疲勞曲線。 提高疲勞強(qiáng)度措施 材料方面 保證冶煉質(zhì)量，減少夾雜物和熱加工產(chǎn)生的氣孔和疏松等缺陷。設(shè)計方面 盡量使零件避免尖角、缺口和截面突變，以避免應(yīng)力集中及其所引起的疲勞裂紋。工藝方面 降低零件表面粗糙度，并避免表面劃痕、碰傷，防止這些地方出現(xiàn)形成疲勞裂紋；