一汽車材料基本知識(shí)

一汽車材料基本知識(shí)第一章汽車材料基本知識(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)1、知道汽車零部件常用材料的種類2、知道常用汽車運(yùn)行材料的種類3、知道金屬材料的物理和化學(xué)性能4、掌握金屬材料的工藝性能5、掌握金屬材料的力學(xué)性能汽車是由上萬個(gè)零部件組裝而成,而這些零部件又是由幾百個(gè)品種、上千個(gè)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(jì),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)代汽車材料是汽車工業(yè)的基礎(chǔ)汽車上每個(gè)零部件的生產(chǎn)制造都涉及到材料問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車上的零部件采用了4千余種不同的材料加工制造。從汽車的設(shè)計(jì)、選材、加工制造，到汽車的使用、維修和養(yǎng)護(hù)無一不涉及到材料?，F(xiàn)代汽車要滿足:安全、舒適、自重輕、污染排放低、能耗小、價(jià)格低等要求.材料是首要考慮方面。汽車材料的組成1.汽車零部件材料:指用來加工制造組成汽車的成千上萬種零部件的不同品質(zhì)和規(guī)格的機(jī)械工程材料2.汽車運(yùn)行材料：指汽車在運(yùn)行過程中需要使用和消耗的燃油、潤滑材料和工作液、汽車輪胎等。汽車零部件材料●金屬材料（純金屬及合金）◆黑色金屬（鋼鐵)◆有色金屬(Cu、Al、Ti、Mg…)●非金屬材料◆有機(jī)高分子材料（主要成分Ｃ、Ｈ）——塑料、橡膠、合成纖維等◆無機(jī)材料——玻璃、水泥、陶瓷等●復(fù)合材料——玻璃纖維增強(qiáng)塑料等典型零部件材料應(yīng)用：金屬材料在汽車零部件中的應(yīng)用：非金屬材料在汽車零部件中的應(yīng)用：汽車材料的應(yīng)用以現(xiàn)代轎車用材為例，按照重量來換算，鋼材占汽車自重的55%-60%，鑄鐵占12%-5%，有色金屬占6%~10%，塑料占8%~12%，橡膠占4%，玻璃占3%，其他材料（油漆、各種液體等）占12%~6%。汽車運(yùn)行材料

車用汽油燃料輕柴油其它代用燃料

發(fā)動(dòng)機(jī)油車輛齒輪油潤滑油液力傳動(dòng)油汽車運(yùn)行材料液壓油潤滑脂制動(dòng)液工作液減振器液發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液制冷劑

輪胎據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國營運(yùn)汽車平均運(yùn)輸成本中，汽車運(yùn)行材料消耗為40%以上，其中燃料消耗約占運(yùn)輸成本的20%~30%，潤滑材料約占1%~3%，輪胎消耗約占10%~15%。汽車燃料汽油和柴油是目前汽車最常用的燃料。通過石油煉制獲得的汽油和柴油，能量密度高，價(jià)格低，不易變質(zhì)，便于運(yùn)輸，因此非常適用于點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)和壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。汽油是汽油機(jī)的燃料。汽油是石油制品，是100多種烴的混合物，其主要化學(xué)成分是碳(C)和氫(H)。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%-87%，氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%-15%。汽油在常溫下為無色至淡黃色的易流動(dòng)液體，很難溶解于水，易燃，餾程為30℃至220℃，低熱值為43960kJ/kg。汽油最重要的理化性能是抗爆性，用辛烷值表示。其次是揮發(fā)性，它對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的冷起動(dòng)、瞬態(tài)工況和燃油蒸發(fā)排放都有較大影響。在我國國家標(biāo)準(zhǔn)中采用研究法辛烷值(RON)來劃分車用汽油牌號(hào)，按辛烷值從低到高劃分為90號(hào)、93號(hào)、97號(hào)等牌號(hào)。柴油是柴油機(jī)的燃料。柴油也是復(fù)雜烴類的混合物。在石油蒸餾過程中，溫度在200-350℃之間的餾分即為柴油。柴油分為輕柴油和重柴油。輕柴油用于高速柴油機(jī)，重柴油用于中、低速柴油機(jī)。汽車柴油機(jī)均為高速柴油機(jī)，所以使用輕柴油。為了保證高速柴油機(jī)工作正常、高效，輕柴油應(yīng)具有良好的發(fā)火性、低溫流動(dòng)性、蒸發(fā)性、化學(xué)穩(wěn)定性、防腐性和適當(dāng)?shù)恼扯鹊仁褂眯阅堋Ｆ渲饕褂眯阅苤笜?biāo)有著火性、蒸發(fā)性、低溫流動(dòng)性和粘度等，其低熱值為42500kJ/kg。我國將輕柴油按凝點(diǎn)分為5、0、-10、-20、-35、-50六個(gè)牌號(hào)。汽車用潤滑材料發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油潤滑減磨活塞和汽缸之間，主軸和軸瓦之間均存在著快速的相對(duì)滑動(dòng)，要防止零件過快的磨損，則需要在兩個(gè)滑動(dòng)表面間建立油膜。有足夠厚度的油膜將相對(duì)滑動(dòng)的零件表面隔開，從而達(dá)到減少磨損的目的。冷卻降溫機(jī)油能夠?qū)崃繋Щ貦C(jī)油箱再散發(fā)至空氣中幫助水箱冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)。清洗清潔好的機(jī)油能夠?qū)l(fā)動(dòng)機(jī)零件上的碳化物、油泥、磨損金屬顆粒通循環(huán)帶回機(jī)油箱，通過潤滑油的流動(dòng)沖洗了零件工作面上產(chǎn)生的臟物。密封防漏機(jī)油可以在活塞環(huán)與活塞之間形成一個(gè)密封圈，減少氣體的泄漏和防止外界的污染物進(jìn)入。防銹防蝕潤滑油能吸咐在零件表面防止水、空氣、酸性物質(zhì)及有害氣體與零件的接觸。減震緩沖當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸口壓力急劇上升，突然加劇活塞、活塞屑、連桿和曲軸軸承上的負(fù)荷很大，這個(gè)負(fù)荷經(jīng)過軸承的傳遞潤滑使承受的沖擊負(fù)荷起到緩沖的作用。齒輪油齒輪油以石油潤滑油基礎(chǔ)油或合成潤滑油為主，加入極壓抗磨劑和油性劑調(diào)制而成的一種重要的潤滑油。用于變速器、后橋各種齒輪傳動(dòng)裝置，以防止齒面磨損、擦傷、燒結(jié)、分散熱量、防止腐蝕和生銹等，延長其使用壽命，提高傳遞功率效率。齒輪油應(yīng)具有良好的抗磨、耐負(fù)荷性能和合適的粘度。此外，還應(yīng)具有良好的熱氧化安定性、抗泡性、水分離性能和防銹性能。潤滑脂用于機(jī)械的摩擦部分，起潤滑和密封作用。也用于金屬表面，起填充空隙和防銹作用。主要由礦物油（或合成潤滑油）和稠化劑調(diào)制而成。汽車用工作液制動(dòng)液是液壓制動(dòng)系統(tǒng)中傳遞制動(dòng)壓力的液態(tài)介質(zhì)，使用在采用液壓制動(dòng)系統(tǒng)的車輛中。制動(dòng)液又稱剎車油或迫力油，它的英文名為BrakeFluid，是制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)不可缺少的部分，而在制動(dòng)系統(tǒng)之中，它是作為一個(gè)力傳遞的介質(zhì)，因?yàn)橐后w是不能被壓縮的，所以從總泵輸出的壓力會(huì)通過制動(dòng)液直接傳遞至分泵之中液力傳動(dòng)油又稱自動(dòng)變速器油(ATF)或自動(dòng)傳動(dòng)油，用于由液力變矩器、液力偶合器和機(jī)械變速器構(gòu)成的車輛自動(dòng)變速器中作為工作介質(zhì)，借助液體的動(dòng)能起傳遞能量的作用。冷卻液，全稱應(yīng)該叫防凍冷卻液，意為有防凍功能的冷卻液，防凍液可以防止寒冷季節(jié)停車時(shí)冷卻液結(jié)冰而脹裂散熱器和凍壞發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體，但是我們要糾正一個(gè)誤解，防凍液不僅僅是冬天用的，它應(yīng)該全年使用，汽車正常的保養(yǎng)項(xiàng)目中，每行駛一年，需更換發(fā)動(dòng)機(jī)防凍液。輪胎是汽車的重要部件之一，它直接與路面接觸，和汽車懸架共同來緩和汽車行駛時(shí)所受到的沖擊，保證汽車有良好的乘座舒適性和行駛平順性；保證車輪和路面有良好的附著性，提高汽車的牽引性、制動(dòng)性和通過性；承受著汽車的重量，輪胎在汽車上所起的重要作用越來越受到人們的重視。

汽車材料的展望汽車工業(yè)發(fā)展的方向:汽車輕量化和減少污染汽車材料總的發(fā)展趨勢是：

結(jié)構(gòu)材料中鋼鐵材料所占比例將逐步下降，有色金屬、陶瓷材料、復(fù)合材料、高分子材料等新型材料的用量有所上升。在性能可靠的條件下，將盡可能多地采用鋁合金、復(fù)合材料等輕型、新型材料取代鋼鐵材料。

隨著汽車保有量的逐年增加，汽車排放造成的環(huán)境污染問題以及石油資源逐漸匱乏的問題已不容忽視，因此各種代用燃料也得到了越來越廣泛的應(yīng)用。目前國內(nèi)開發(fā)使用的發(fā)動(dòng)機(jī)代用燃料包括天然氣、液化石油氣、甲醇、乙醇、生物質(zhì)燃料、氫氣以及二甲基醚等。金屬材料的性能金屬材料是汽車制造業(yè)中使用的基本原料，汽車中大約有80％的零件是用金屬材料制造的，而金屬材料中又以鋼鐵材料的用量為最多。金屬材料一般分為如下兩類。（1）黑色金屬黑色金屬主要指鐵及鐵基合金，如鋼、鑄鐵等。（2）有色金屬有色金屬是指除黑色金屬以外的所有金屬，如銅、鋁、鎂、鈦等以及它們的合金。金屬材料的性能主要包括使用性能和工藝性能兩方面，其中使用性能又包括物理性能、化學(xué)性能和力學(xué)性能等。它們是指導(dǎo)生產(chǎn)、選用材料、設(shè)計(jì)機(jī)械零件及制定加工工藝的主要依據(jù)。1.金屬的物理性能

1）密度密度是指物質(zhì)單位體積的質(zhì)量，用符號(hào)表示，單位為kg／m3。金屬材料的密度直接關(guān)系到它所制成設(shè)備的自重和效能。一般密度小于5×103kg／m3的金屬稱為輕金屬，密度大于5×103kg／m3的金屬稱為重金屬。零件在選材時(shí)就要考慮零件的密度。例如，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞要求運(yùn)動(dòng)時(shí)慣性小、質(zhì)量輕。因此，常用密度較小的鋁合金來制造。2）熔點(diǎn)純金屬或合金從固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度稱為熔點(diǎn)。純金屬的熔點(diǎn)是固定的，而合金的熔點(diǎn)決定于它的成分，如鋼和生鐵都是鐵和碳的合金，但由于含碳量不同，它們的熔點(diǎn)也不同。通常熔點(diǎn)低的金屬在進(jìn)行材料加工時(shí)易于進(jìn)行鑄造和焊接。3）導(dǎo)熱性金屬材料傳導(dǎo)熱量的性能，稱為導(dǎo)熱性。常用熱導(dǎo)率來衡量金屬導(dǎo)熱性的好壞。熱導(dǎo)率的符號(hào)是，合金的熱導(dǎo)率比金屬的熱導(dǎo)率小。導(dǎo)熱性能好的金屬散熱性能也好，所以汽車上的散熱器常用鋁、銅等金屬材料制造。4）熱膨脹性隨著溫度變化，材料的體積也發(fā)生變化（膨脹或收縮）的現(xiàn)象稱為熱膨脹，多用線膨脹系數(shù)來衡量，亦即溫度變化1℃時(shí)材料長度的增減量與其0℃時(shí)的長度之比，用表示。在零件的測量中必須考慮熱膨脹性的因素，軸與軸瓦的裝配間隙必須根據(jù)材料的熱膨脹性來確定，不同金屬焊接時(shí)要考慮線膨脹系數(shù)是否接近等。5）導(dǎo)電性金屬材料傳導(dǎo)電流的性能稱為導(dǎo)電性。衡量金屬材料導(dǎo)電性的指標(biāo)是電阻率，電阻率越小，金屬的導(dǎo)電性能越好。金屬的導(dǎo)電性以銀為最好，銅、鋁次之，工業(yè)上常用銅、鋁及其合金作為導(dǎo)電材料。6）磁性金屬導(dǎo)磁的性能稱為磁性。