汽车工程材料

1、汽车工程材料用于生产汽车的材料种类很多:有钢铁、有色金属、塑料、橡胶、玻璃、陶瓷 等，据统计,近儿年生产的一辆普通轿车，其主要材料的重量构成比大致为:钢铁 65%70%.有色金属10%15%、非金属材料20%左右。其中钢铁类材料所占的比重比 较过去虽有所下降，但仍是汽车材料的主体，有色金属中的铝及铝合金，非金属材料 中的塑料所占的比重，有了较大幅度的提高,各种新型材料，如轻金属材料、复合材 料、高技术合成材料等越来越多的用于现代汽车结构。、金属材料(一)金属材料的性能1. 金属材料的理化性能(1) 密度:单位体积的质量。(2) 导热性:传导热量的能力。(3) 导电性:传导电流的能力。(4) 热

2、膨胀性:受热时体积增大的能力。(5) 熔点：山固态变化液态时的温度。(6) 抗腐蚀性:抵御同周用介质发生化学反应而遭破坏的能力。(7) 抗氧化性:抵抗周围氧气氧化的能力。2. 金属材料的机械性能金属材料的机械性能是指金属材料在各种载荷(外力)作用下表现出来的抵抗 能力。(1) 强度:金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形和断裂的能力称为强度。按载 荷作用方式不同，强度可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪切强度等。通 常多以抗拉强度作为基本的强度指标。抗拉强度:材料被拉断前所能承受的最大应力值。用符号Ob表示。抗拉强度 值是用试验得到的。强度是设计和选材的主要机械性能指标。机械零件在工作中一般不允

3、许出现 永久变形(塑性变形)，所以材料在开始出现屈服现象时的最小应力值，即屈服点，是 设讣零件时的主要依据。工程上所称的刚度则是指材料的弹性模量，是衡量金属材 料抵抗弹性变形的难易程度，刚度越大，则抵抗弹性变形能力越强。(2) 塑性:金属材料产生塑性变形而不被破坏的最大能力。常用塑性值的指标 是伸长率和断面收缩率。 伸长率:试样被拉断时标距长度的伸长量与原始标距长度的白分比。用符号 6表示。 断面收缩率:试样被拉断时，缩径处横截面积的最大缩减量与原始横截面积 的口分比,用符号“表示。伸长率和断面收缩率都是通过试验得到的。金属材料的塑性，对零件的加工和使用都具有十分重要的意义,塑性好的材料 不但

4、容易进行切削、锻压、冲击等，而且所制成的零件在使用时，万一超载,也能由 于塑性变形而避免突然断裂。因此，大多数机械零件除满足强度要求之外，还必须具 有一定的塑性。(3) 硬度:金属材料在抵抗比它更硬物体压人其表面的能力，即抵抗局部变形的 能力。硬度值是通过试验得到的，因试验的方法不同，可分为布氏硬度、洛氏硬度和 维氏硬度等。 布氏硬度:用一定直径的淬火钢球或硬质合金球做压头，以相应试验力压入 被测金属表面，经规定的保持时间后，卸除试验力，随即在金属表面出现一个压坑(压 痕)，以压痕单位面积上所承受试验力大小，确定被测金属材料的硬度值。在实际应 用中，布氏硬度值是不标注单位的。布氏硬度用符号HB

5、表示。用淬火钢球作压头测 得的布氏硬度值以符号HBS表示;用硬质合金球作压头测得的布氏硬度值以符号 HBW表示。 洛氏硬度:与布氏硬度试验一样，也是一种压人硬度试验，但它不是测量压痕 面积,而是测量压痕深度，以深度大小表示材料的硬度值。洛氏硬度用符号HR表示。由于采用不同压头和载荷形成儿种不同的试验方法, 洛氏硬度标准乂有HRA、HRB、HRC之分：HRA表示用120。金刚石圆锥体做压头，总 载荷为60kgf;HRB表示用01.588mm钢球做压头，总载荷为100 kgf;HRC表示用120o金刚石圆锥体做压头，总载荷为150kgfo 维氏硬度:与布氏硬度试验一样，也是根据压痕单位面积上所承受

6、的试验力 大小来测量硬度值。不同的是，维氏硬度试验是用两相对夹角为136o的正四棱金刚 石作压头。用符号HV表示。硬度是金属材料的重要力学性能之一。机械制造中所用的模具、刃具、量具 等，汽车零部件中的气缸套、气门、气门座都应有足够的硬度或表面硬度，才能保证 使用性能和寿命。(4) 冲击韧性:金属材料在冲击载荷作用下，抵抗破坏的能力称为冲击韧性。为 了确定金属材料的冲击韧性值,需要进行冲击试验。可以根据需要选择一次冲击试 验和多次冲击试验两种方法。材料的冲击韧性取决于材料的强度和塑性等综合性指 标以及内部组织缺陷。(5) 疲劳强度:金属材料在循环载荷作用下产生疲劳裂纹,并导致断裂称为疲劳 断裂,

7、而不产生断裂的最大应力称为疲劳强度。疲劳强度值通过疲劳试验测定。当金属材料的应力循环次数达到107次时，零 件仍不断裂,此时的最大应力可作为疲劳强度。工程上规定，某些高强度钢,应力循 环次数达到108次时的最大应力作为它们的疲劳强度。3. 金属材料的工艺性能(1) 铸造性能:铸造性能是指液态金属的流动性、冷却凝固过程中收缩偏析的 大小(金属凝固后其化学成分和组织的不均匀性)，以及对气体的排除和吸收等性 能。(2) 压力加工性能:压力加工性能是指金属在冷、热状态下，进行压力加工时， 产生变形而不发生破坏的能力，塑性越大，变形抗力越小,压力加工性能越好。(3) 焊接性能:焊接性能是指两块金属材料在

8、局部加热到熔融状态下，能够牢固 地焊合在一起的性能。焊接性好，易于用一般方法和工艺施焊，焊时不易形成裂纹、气孔、夹渣等缺陷，焊处强度能与原材料相 近。(4) 切削加工性能:切削加工性能是指金属材料被切削加工的难易程度。(5) 热处理性能:热处理性能是指金属材料适应各种热处理工艺的能力。(二)黑色金属材料钢、铁一类的金属被称为黑色金属，黑色金属之外的其他金属材料如铜、铝等 称为有色金属。钢铁材料的基本成分是铁和碳，所以乂称为铁碳合金。含碳量小于 2. 11%的铁碳合金是钢，含碳量大于2. 11%的铁碳合金是铁。1钢对钢的力学性能和物理性能影响最大的是碳的质量分数，随着含碳量的增加， 钢的强度、硬度直线上升;而韧性和塑性不断下降。除此之外,在冶炼过程中加入， 或原料中带入的其他元素也对钢的性能有产生重要的影响，如猛和硅元素可以提高 钢的强度和