3汽车钣金技术

汽车车身连接技术职业教育汽车车身修复专业（方向）理实一体化教材一、金属材料二、非金属材料三、复合材料

项目三

车身材料Contents一、金属材料

随着社会经济的不断发展，人们对车辆安全性、舒适性及美观性的需求愈加明显。同时，在环境保护形势严峻及全球能源危机的背景下，对汽车工业提出新的挑战。

车身作为车辆各总成及零部件的载体及被动安全最重要的组成部分，其整体强度、刚度、安全性、美观性、可靠性以及轻量化需求决定了多样化车身材料的应用。尤其是在材料科学快速发展的支撑下，车身材料的种类及形式也愈加多样。

从材料的本质上看，车身材料大致可分为三大类：金属材料、非金属材料和复合材料。金属材料：钢材、铸铁等重金属材料和铝、镁、钛等轻金属及其合金材料、泡沫金属材料等。金属材料使用比较最高，其质量约占车身整体质量的67％以上。非金属材料：塑料、纤维、树脂、玻璃、橡胶、非金属泡沫材料等。复合材料：玻璃纤维增强塑料、纤维增强金属、纤维增强陶瓷等。

一、金属材料一、金属材料：1.钢材

钢材是钢制车身最主要的车体材料，通常厚度为0.6～2.5mm。钢材与其它材料相比，具备价格便宜、机械加工性优良、可热处理调整等优点。钢材的分类方法及其类型较多，具体如下：（1）根据化学组成分类根据钢材的化学组成成分不同可分为碳素钢、合金钢和铸铁。1）碳素钢。简称碳钢，通常指碳的质量分数小于2.11%的铁碳合金。因其具有较好的力学性能和工艺性能，而且冶炼方便、价格低廉，因此是制造各种机器、工程结构、量具和刀具等最主要的材料，在汽车零件制造中也得到广泛的应用。碳素钢分类如下：①按碳的质量分数（含碳量）可分为低碳钢（ωc≤0.25%）、中碳钢（0.25%＜ωc≤0.60%）和高碳钢（ωc＞0.60%）。②按钢的质量（钢中有害元素硫、磷的含量）可分为普通碳素钢（ωs＜0.055%，ωp＜0.045%）、优质碳素钢（ωs＜0.040%，ωp＜0.040%）、高级优质碳素钢（ωs＜0.030%，ωp＜0.035%）和特级优质碳素钢（ωs＜0.025%，ωp＜0.030%）。

③按钢的应用不同可分为:碳素结构钢和碳素工具钢，碳素结构钢用于制造汽车零件和工程构件，多为低碳钢和中碳钢。碳素工具钢，用于制造刀具、量具和模具，多为高碳钢。④按炼钢的脱氧程度分类，可分为:镇静钢（完全脱氧）、沸腾钢（不完全脱氧）和半镇静钢（脱氧程度不十分完全）等。优质碳素结构钢中的低碳钢，强度、硬度不高，但是塑性、韧性以及焊接性能良好，常用于制作各种冲压件、焊接件和强度要求不高的零件，如发动机油底壳、油箱、车身外壳、离合器盖、变速叉、螺栓和螺母等；中碳钢具有较高的强度和硬度，可加工性良好，经过热处理后具有良好的综合力学性能，常用于制作受力较大的汽车零件，如曲轴齿轮、飞轮齿轮、万向节叉、离合器从动盘、连杆等；高碳钢具有很高的强度、硬度和良好的弹性，常用于制作各种弹性件和耐磨件，如气门弹簧、离合器压盘弹簧、活塞销卡簧、空气压缩机阀片、弹簧垫圈等。一、金属材料一、金属材料

2）合金钢

是指在碳素钢的基础上，为了改善钢的某些性能，在冶炼时有目的地加入一些合金元素炼成的钢。常用的合金元素有硅（Si）、锰（Mn）、铬（Cr）、镍（Ni）、钨（W）、钼（Mo）、钒（V）、硼（B）、铝（Al）、钛（Ti）和稀土元素（RE）等。合金钢和碳素钢相比有许多优点∶在相同的淬火条件下，能获得更深的淬硬层；具有良好的综合力学性能；具有良好的耐磨性、耐蚀性和耐高温性等特殊性能。但合金钢冶炼成本高，价格昂贵，焊接和热处理工艺性也较为复杂。虽然如此，为保证使用的可靠性和安全性，汽车上的重要零件大多采用合金钢制造。合金钢的分类如下：一、金属材料

①按合金钢的应用可分为：合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢。钢合金结构钢，用来制造各种重要机械零件和工程结构件。合金工具钢，用来制造各种重要的加工工具，如刃具、量具和模具等。特殊性能钢，用来制造具有特殊性能要求的结构件和机械零件。②按合金元素的含量可分为:低合金钢（合金元素总质量分数小于5%）、中合金钢（合金元素总质量分数为5%～10%）。和高合金钢（合金元素总质量分数大于10%）。③按合金元素的种类分类:有锰钢、铬钢、硅锰钢等。一、金属材料

3）铸铁。铸铁是碳的质量分数大于2.11%的铁碳合金。是以铁、碳、硅为主要组成元素，且含有比碳钢更多锰、硫、磷等杂质的多元合金。铸铁生产工艺简单、成本低，同时具有良好的铸造性能、可加工性、耐磨性和减振性。特别是由于采用了球化和变质处理，使铸铁的力学性能有了很大提高，因此在汽车制造业中应用较广，包括汽车发动机的缸体、缸盖、活塞环及变速器的外壳、后桥壳等零件。铸铁根据石墨化程度及断口色泽不同可分为白口铸铁、灰口铸铁及麻口铸铁。

（2）根据制造流程分类

车身钢板根据加工制造流程不同可分为热轧钢板和冷轧钢板两类。

1）热轧钢板是在800℃以上的高温下轧制成型的，厚度一般为1.6mm～8mm，用于制造汽车上强度要求较高的零部件，如横梁、车架、加强件等。一、金属材料

2）冷轧钢板是由热轧钢板经过酸洗后冷轧变薄，并经过调质处理制成。厚度一般为0.4mm～1.4mm。冷轧钢的表面质量好，具有良好的可物理性能和工艺性能。大多数整体式钢制车身都采用冷轧钢板制成。主要包括车车顶板、行李箱盖、发动机罩、车门内外板等车身覆盖件。涉及容易腐蚀的车身部位，采则用经过表面处理的冷轧钢板作为防锈钢板（镀锌板）。

（3）根据力学性能分类车身不仅仅是承载结构，需承担汽车自重以及行驶过程中产生的运动载荷。同时，车身也是最重要的被动安全结构，需承担车辆发生碰撞时所产生的各种冲击。因此，车身不仅需要足够的强度及刚度，同时还需要能够吸收碰撞所产生的能量。为满足以上要求，在设计时，不同强度等级的材料在车身上的合理布局极其重要。所以，在车身制造中，通常根据力学性能（强度）不同对钢材的进行分类。一、金属材料

不同汽车制造厂，对车身钢材强度等级的界定标准也有所不同，尤其国内与国外的企业存在较大差距。但总体上看，制造厂基本都将车身钢材分为低强钢，高强度钢、较高强度钢、超高强度钢及热成型钢。以某车型为例，其车身钢材类型、选用材料编码及力学性能如表3-1所示

车身常用钢材类型、编码及力学性能表3-1车身钢板材料组（类型）典型材料编码屈服强度σs(N/mm²)抗拉强度σb(N/mm²)断裂延伸率A80(%)LSS低强钢DX53D+Z、DX53D+Z100MBDX53-56D+Z100MB、DX56D+ZDX56D+Z100MB、DX56D+Z140MB140～300270～420≥26HSS高强度钢H220BD、H220BD+Z、H220LAD+ZH260LAD、H260LAD+ZH260YD+Z、H300LAD、H340LAD180～480350～560≥19AHSS较高强度钢HXT500X+Z、HXT500XD+Z100MBHXT600X、HXT600X+Z、HXT800XHXT600XD+Z100MB、HXT700XD≥300≥550≥10UHSS（冷成型）超高强度钢HXT1000C+Z100MB、HXT1000XD≥600≥1000≥5UHSS（热成型）热成型超高强度钢22MnB5≥1000≥1400≥5一、金属材料

（4）钢材在车身上的应用

车身制造所选用的钢材种类较多，比较常见的有低碳钢（LCS）、无间隙原子钢（IF）、高强度无间隙原子钢（HSSIF）、烘烤硬化钢（BH）、碳锰钢（CMn）、各向同性钢（IS）、高强度低合金钢(HSLA)、双相钢（DP）、复相钢（CP）、相变诱导塑性钢（TRIP）、微合金钢（M）、马氏体钢（Mart）、热冲压用硼钢（Bsteel）、硼合金钢(BOR)等。一、金属材料无间隙原子钢（IF）:C、N含量低，通过加入一定量的Ti、Nb使钢中的C、N原子被固定成为碳化物和氮化物，从而使钢中没有间隙原子的存在，故称为无间隙原子钢。无间隙原子钢具有低的屈服点和屈强比、高伸长率、高的塑性应变比、高的加工硬化指数等深冲性能，并且具有无时效性。其中屈服强度在127～190MPa，抗拉强度在275～320MPa，伸长率在40%～52%。车身制造中主要使用含碳量小于0.008%的超深冲IF冷轧钢板制造外板冲压件。烘烤硬化钢（BH）：含有一定量的Nb和Ti，经冲压成形或预拉延变形后，随即进行烘烤（约170℃）或高温处理，使屈服强度得到一定程度的提高。硬化值（BH值）主要依赖于钢中固溶原子C，随着固溶C量增加，BH值提高。BH钢主要应用在汽车外壳上，经过冲压后要进行喷漆和烤漆。在烤漆过程中，间隙原子会在烤漆温度下进行时效的反映，使得钢在最后的过程中有一个固溶强化的过程，在成形后强度再有一个提高。高强度低合金钢(HSLA)：是一种低合金钢，合金元素的质量分数不超过3％，通过在低碳钢中加入磷来提高钢的强度，因此又称回磷钢。它比碳钢具有较高的强度和韧性，同时有良好的焊接性能，冷、热压力加工性能和耐蚀性。常用在车身纵梁延伸件、车窗上部边护梁，某些车型车窗框下部的零件等。双相钢（DP）：主要成份是C和Mn，主要的组织是铁素体和马氏体或奥氏体，其中马氏体含量在5%～20%。强度为500～1200MPa，并具有低屈强比、高硬化指数、高加工硬化指数、高烘烤硬化性能，且无屈服延伸和室温时效等优点。DP钢一般用于制造高强度、高抗碰撞吸收、易成型、要求严格的零件，如车轮轮毂、保险杠、加强件等，也可用在汽车的内外板等零件上。一、金属材料

复相钢（CP）：含有NbTi等元素，主要组织是细小的铁素体和高比例的硬相（马氏体、贝氏体）。CP钢同TRIP钢的冷却模式相同，屈服强度为800～1000MPa，具有较高的吸收性能和吸收扩孔性能，特别适用于制作车门、防撞杆等零件。相变诱导塑性钢（TRIP）：主要成份是C、Si和Mn，其中Si作用是抑制贝氏体转变时渗碳体析出。主要组织是铁素体、奥氏体和残留奥氏体。屈服强度为600～800MPa。与其他同级别的高强度钢相比，TRIP钢的最大特点是兼具高强度和高延伸性能，可冲制较复杂的零件；还具有高碰撞吸收性能，车身一旦遭遇碰撞，通过自身形变来吸收能量，而不向外传递，常用作汽车的保险杠、汽车底盘等。此外，它还具有优良的高速力学性能和抗疲劳性能，主要用于汽车结构件及其加强件、以及拉延深的汽车零件，如机油盘、车门、轮罩等。

马氏体钢（Mart）：含有较高的C、Mn、Si、Cr、Mo、B、V、Ni等合金元素，主要组织是通过高温的奥氏体组织快速淬火，转变为板条马氏体组织。其最高屈服强度可达1500MPa，是超高强度钢中强度级别最高的钢种，主要用于成型要求低的车身零部件，如形状较为规则的车身加强件、加强梁等。一、金属材料

各种钢材具有不同的物理性能、化学性能及工艺性能特点。在设计时，应根据车身各区域对强度、刚度、防腐性等需求不同对各种类别、型号的钢材进行选用。车身各区域不同强度等级钢材分布情况如图3-1所示。图3-1钢制车身不同强度材料分布一、金属材料

(1)低强钢(LSS-LowStrengthSteel)：抗拉强度σb(270～420N/mm²)，低强钢通常为含碳量低于0.25%的碳素钢板（低碳钢），强度及硬度较低，工艺性能较好。早期的钢制车身主要使用低碳钢制成。由于低碳钢的含碳量低，硬度不高，所以便于加工，同时，维修时进行焊接、热收缩及冷加工等操作时对强度影响较小。但低碳钢强度较低，需增加钢板厚度以满足车身结构强度需要，从而导致汽车质量增加。随着节能减排对汽车制造业提出愈加严格的要求，车身轻量化将是未来车身设计中重要的评价指标。因此，低碳钢在整体式车身上的应用的比例不断降低。但从成本控制、加工制造难度及维修的角度上考虑，部分车身的覆盖件如车门外板、前叶子板、前后舱盖外板、侧围板及车顶板等仍然使用低强钢来制造。如图3-2所示。低强钢及部分特殊处理后的高强度钢因其延展性较好，常用于制造车身覆盖件外板，通过冲压方式成型，此类钢板也称之为深冲钢板或深拉延钢板。目前较常用的类型是无间隙原子钢（IF）。a)前叶子板（LCS）b)侧围板（IF）c)车顶板（IF）图3-2低强钢（LSS）在车身部件上的应用一、金属材料

(2)传统高强度钢(CHSS-ConventionalHighStrengthSteel)：抗拉强度σb(350～560N/mm²)，高强度钢泛指强度高于低碳钢的各种类型的钢材，同等强度条件下，高强度钢板的厚度比低碳钢板更薄，质量更轻。所以，在满足强度要求的前提下，增加高强度钢板使用比例成为降低车身质量的重要举措。CHSS钢多用于车身内部板件及部分覆盖件，如A柱、B柱、C柱内板，地板、行李舱、后围板、车门外板、前叶子板等。目前较常用的类型有烘烤硬化钢(BH)、高强度无间隙原子(HSS-IF)钢、各向同性钢（IS）和高强度低合金钢(HSLA)。如图3-3所示。a)车门外板(BH)b)地板(HSLA)c)C柱内板（IS)图3-3传统高强度钢（CHSS）在车身部件上的应用一、金属材料

(3)较高强度钢(AHSS-AdvancedHighStrengthSteel)：抗拉强度σb(550～1380N/mm²)，也称之为先进高强钢，不仅具有较高的强度，还具有较好吸能性，在汽车轻量化和提高安全性方面起着非常重要的作用，在车身制造中，被广泛用于A柱/C柱加强件、车顶纵梁、车门槛、前后保险杠、车门防撞梁、横梁、纵梁、座椅滑轨等零部件或结构的制造。目前较常用的有双相钢(DP)、相变诱导塑性钢(TRIP)、马氏体钢(M)、复相钢(CP)、热成形钢(HF)等。如图3-4所示。a)车顶纵梁(DP)

b)A柱加强件(TRIP)

c)车门防撞梁(M)

c)纵梁(HF)

图3-4较高强度钢（AHSS）在车身部件上的应用一、金属材料(4)超高强度钢(UHSS-UltraHighStrengthSteel)：抗拉强度σb(≥1000N/mm²)，是车身钢材中强度最高的。根据其加工特点，还分为冷成型和热成型两类，热成型超高强度钢抗拉强度超过1300N/mm²，也称之为特高强度钢。UHSS钢通常用于制造车身结构件中的核心部分，如地板横梁、车顶横梁、发动机支撑件、纵梁延长件（根部）、B柱加强件等，对于提高车身被动安全具有及其重要的意义。目前较常用的主要有：相变诱导塑性钢（TRIP）、马钢（M）、双相钢(DP)、复相钢(CP)、硼合金钢(BOR)等。如图3-5所示。a)地板通道（TRIP）

b)发动机支撑件(CP)

c)纵梁延长件(DP)

d)B柱加强件(BOR)

图3-5超高强度钢（UHSS）在车身部件上的应用一、金属材料

高强度钢受到碰撞时不容易变形，但是一旦变形后，它比低碳钢更难修复到原来的形状。在常规钢板的修理过程中，可以采用加热的方法来释放应力或焊接新的零部件。但高强度钢加热后，内部的金属晶粒会发生改变，其组织结构将会被破坏，强度将急剧下降。因此高强度钢通常不允许使用加热方式修复，或有及其严格的加热修复使用条件限制。否则会造成板件内部结构的损害，严重影响车身安全。因此，针对高强度钢的维修，对技术人员及维修工艺提出了更高的要求，在具体维修时应认真阅读各品牌汽车车身维修手册并严格按照相关要求进行作业。

（5）特殊钢材在车身上的应用

除了满足车身强度及刚度的需要，车身还必须具备足够的防腐性及降噪减振的能力以提高车身的使用寿命及驾乘舒适性。车身制造中还使用了一些特殊性能的钢板，如不锈钢、防锈钢及夹层制振板等。

不锈钢板是一种碳钢、铬、镍合金，碳钢的含铬量大约为12%。汽车消声器、排气管、燃油箱、车架都有使用不锈钢制作的。防锈钢板是在钢板表面镀一层金属薄层，镀层的形式有镀锌、镀铝和镀锡。三种镀层中，镀锌和镀铝比铁容易腐蚀，镀锡防腐蚀能力最好。

镀锌钢板用于车身钢板，而镀铝钢板用于排气管护板，镀锡钢板则用于燃油箱。镀锌钢板有单面镀和双面镀两种。单面镀锌板一般用于不经常接触腐蚀物质的部件，如车身上部的板件。双面镀锌钢板一般用在车身的下部板件，如车地板、挡泥板、发动机罩等部位，这些部位经常接触腐蚀物质，需要重点防护。

夹层制振板在其表面或中间会覆有塑胶，以前覆盖的塑胶膜较薄，后来覆盖的塑胶膜较厚。夹层制振板是将振动力量转换成热的形式，从而产生抑制效果。夹层制振板通常用于下隔板或后舱隔板。

一、金属材料

2.铝材

（1）铝合金材料的特点铝是银白色的轻金属，密度低，属于轻质结构材料。纯铝中加入适量的硅、铜、镁、锰等合金元素制成铝合金，则不仅保持了纯铝密度小、导热性、导电性及抗大气腐蚀性能好的优点，其强度和硬度也得到了改善。铝合金可用于制造质轻、强度要求较高的零件，在汽车上的应用也日趋广泛。不仅可用于制造活塞、气缸体、气缸盖等发动机零件，还可用于制造轮毂、离合器壳、转向器壳等底盘零件，在车身制造中，铝制材料的应用也越加广泛，部分中高端车型甚至使用全铝车身。

铝合金材料的特点：1）铝合金质轻且柔软。铝的密度为2171g/cm³，约为钢密度(7187g/cm³)的三分之一。2）强度好。纯铝的抗拉强度约为80N/mm²,是低碳钢的五分之一。但经过热处理强化及合金化强化,其强度会大幅增加。如铝合金车体常用的材质6005A—T6,它的抗拉强度至少为360N/mm²,能达到低碳钢相应的强度值。3）耐蚀性能好。铝合金接触空气时表面会形成一层致密的氧化膜，这层膜能有效防止腐蚀，再对其实施“氧化铝膜处理法，就可以全面防止腐蚀。4）加工性能好。铁道车辆用型材挤压性能好,可以二次机加工、弯曲加工也较容易。5）易于再生。铝的熔点低(660℃)，再生简单。在废弃处理时也无公害的，有利于环保，且符合可持续发展战略。一、金属材料

（2）工业铝材分类及表示方法

1）工业铝材分类

工业用铝材根据成分和工艺特点，可分为变形铝合金和铸造铝合金两大类，如图3-6所示。变形铝合金塑性好，变形抗力小，适合通过压力加工成形，通常在冶金厂加工成各种规格的型材，常用于各种车身构件的制造。

按其化学成分与主要性能特点，变形铝合金分为防锈铝、硬铝、超硬铝和锻铝四种。铸造铝合金是用于制造铸件，简称铸铝。其力学性能不如变形铝合金，但其铸造性能好，可通过铸造生产形状复杂的铸件。根据添加元素的不同，常用的铸造铝合金有铝硅合金、铝铜合金、铝镁合金及铝锌合金等，其中以铝硅合金应用最广泛。

图3-6铝材分类一、金属材料

2）工业铝材表示方法

①变形铝合金。车身制造通常使用变形铝合金制造，根据GB/T16474—1996《变形铝及铝合金牌号表示方法》规定，变形铝合金牌号用“XAXX”表示，牌号的第一、三、四位为数字，第二位为字母，变形铝合金使用字母“A”表示。第一位数字使用1～7是依主要合金元素Cu、Mn、Si、Mg、Mg、Si、Zn的排列顺序分别来表示变形铝合金的组别（系列），不同系列的铝合金化学元素组成及其物理性能、化学性能、工艺性能及使用范围均有较大差异，具体如表3-2所示。后两位数字表示同一组别中不同铝合金的序号。例如，“2A11”表示以Cu为主要合金元素的11号“Al-Cu系列变形铝合金”，“5A50”表示以Mg为主要合金元素的50号“Al-Mg系列变形铝合金”。一、金属材料

变形铝合金牌号、特性及应用

表3-2

纯铝(1000系列）纯度为99％以上的铝材质材料，导电性佳但强度弱。使用于家庭用品和电气器具等。Al-Cu系列合金(2000系列)一般称为「杜拉铝」，此种合金强度像钢一样，但焊接性较差。使用于飞机的机身。Al-Mn系列合金(3000系列)此种合金改善纯铝的强度使用于建材和烹饪用的平锅、壶等。Al-Si系列合金(4000系列)此种合金因为加入硅，所以抗磨损性佳。此种合金因为加入铜、锰或镍，所以耐热性佳为锻造汽缸活塞所使用的材料。Al-Mg系列合金(5000系列)在所有非热处理铝合金中，此种合金强度最强，且焊接性及耐腐蚀性都很好。使用于建材、船舶和汽车熔接构材。Al-Si-Mg系列合金(6000系列)此种合金强度强、耐腐蚀性佳且具有抗压性。使用于建筑材料中的窗框。Al-Zn-Mg系列合金(7000系列)此种合金在所有铝合金中强度最强。使用于汽车和机车的车架和保险杆加强梁。一、金属材料

②铸造铝合金。车轮、发动机部件、底架、减震器支架以及空间框架等结构件常用铸造铝合金制造。铸造铝合金目前仍是车用铝合金的主要形式，但随着车身轻量化的发展，其份额不断下降。2016年铸造铝合金在汽车中使用的份额较2012年下降了8%。相反，变形铝合金的份额则由2012年的13%显著增长为2016年的18%。尤其是全铝车身，铸造铝合金的份额更低。根据GB/T1173—1995《铸造铝合金》规定，铸造铝合金牌号由ZAl＋主要合金元素的元素符号及其平均质量分数组成，如ZAlSi12表示为Si含量12%，其余为Al的铝硅铸造合金。如果合金元素质量分数小于1%，一般不标数字，必要时可用一位小数表示。铸造铝合金代号用ZL+三位数字表示，第一位数字表示合金系列，其中“1”表示铝硅合金，“2”表示铝铜合金，“3”表示铝镁合金，“4”表示铝锌合金。后两位数字表示合金顺序号。如ZL102表示02号铝硅系铸造铝合金。一、金属材料

3）铝材在车身制造中的应用

铝制件在汽车上的使用呈现逐年递增的趋势，局部或整体使用铝材的车型越来越多。尤其是随着电动汽车的兴起，使得全铝车身也备受各大汽车厂商青睐，如宝马、奥迪、沃尔沃、路虎、捷豹等，全铝车身如图3-7所示。a)捷豹全铝车身

b)奥迪全铝车身

图3-7全铝车身一、金属材料

车身铝材基本均为铝合金，通过增减合金元素的配比和采用适当的热处理工艺等，使其达到所需性能。车身使用的变形铝合金主要包括5000系（Al-Mg系）、6000系（Al-Mg-Si系），以及少量2000系（Al-Cg系）和7000系（Al-Zn-Mg系）。

5000系铝合金屈服点范围110～160N/mm²，最大抗拉强度为300N/mm²。不可热处理强化，成型性能优良，但成型后易出现屈服点延长而表面起皱，影响产品外观质量，因此主要用于内板等形状复杂的部位。如前隔板、轮罩、备胎槽等。铝制前隔板如图3-8所示。图3-8

铝制前隔板一、金属材料

6000系铝合金成型时不会产生滑移带，且有较高的抗凹痕性，可塑性好，强度高，表面质量较好，适用于要求强度高的外部件和结构件。如前叶子板、侧围板、车顶板、发动机舱盖、行李舱盖、发动机支架、纵梁外板等。如图3-9a)，图3-9b)所示。

7000系铝合金强度最高，可用来生产挤压型材，在车身强度要求较高的位置使用，如车架、保险杆加强梁、车顶横梁、地板通道及部分加强件等。

此外，车身制造中除了使用大量的变形铝合金外，在部分几何形状复杂，难以通过冲压成型，且受力承载较大，对强度要求较高的结构，使用铸造铝合金进行制造。如梁头吸能结构、横梁、各种支座等，在车身制造中，采用铸造铝合金最显著的结构是减震器座，如图3-9c)所示。

a)铝制覆盖件（发动机舱盖）b)铝制结构件（纵梁外板）c)铸铝件（减震器座）图3-9典型铝制车身构件二、非金属材料

二、非金属材料

非金属材料也广泛应用于车身，汽车装饰件、密封件、缓冲件及其他一些特殊用途的部件多用非金属材料制造。车身非金属材料主要包括：玻璃、塑料、橡胶、纤维、树脂、非金属泡沫材料等。

1.玻璃

玻璃是由石英砂、纯碱、长石、石灰石等为主要原料，并加入某些金属氧化物辅料，在1550℃～1600℃的高温窑中煅烧至熔融后，经成形、冷却所获得的非金属材料。通常具有透明、隔音、隔热等特性，并具有良好的化学稳定性。在现代汽车玻璃既属于重要的车身被动安全结构，其高透光率也影响车身的主动安全。因此，汽车玻璃既要有良好的光学性能，还要有良好的强度、刚度以及较好的耐磨性、耐热性、耐光性。此外，汽车玻璃还必须要求破碎后不能对驾乘人员造成伤害。现代汽车安全玻璃有夹层玻璃、钢化玻璃及区域钢化玻璃三大类。

二、非金属材料

（1）夹层玻璃内部有一种透明可粘合性的塑料膜贴在二层或三层玻璃之间，将塑料的强韧性和玻璃的坚硬性结合在一起，增加了玻璃的抗破碎能力；

（2）钢化玻璃是将普通玻璃淬火使内部组织形成一定的内应力，从而使玻璃的强度得到加强。在受到冲击破碎时，玻璃会分裂成带钝边的小碎块，对乘客不易造成伤害；

（3）区域钢化玻璃是钢化玻璃经过特殊处理，在受到冲击破碎时其玻璃的裂纹仍可以保持一定的清晰度，保证驾驶者的视野区域不受到影响。

目前汽车前风挡玻璃主要采用夹层玻璃或区域钢化玻璃。此外，为满足客户需求，汽车玻璃向多功能及智能化发展，各大厂商还开发应用了多种附带特殊功能的玻璃，如带单面透视、带雨量感应、带热线反射、带调光、带加热除霜、带显示及其他特殊功能的玻璃。二、非金属材料

2.塑料

塑料是以合成树脂为基体，并加入某些添加剂制成的高分子材料。车身塑料件是在一定温度和压力作用下将塑料塑造成各种形状的车身零部件部件。塑料在汽车上的应用发展很快，从最初的内饰件发展到可替代金属制造的各种机械配件和车身板件。通过使用塑料替代金属，既可获得汽车轻量化的效果，又可改善汽车的耐磨、防腐、避振、降噪等性能。但塑料也存在诸多不足，包括力学性能较低，耐热性及导热性差，易老化、易燃烧、温度变化时尺寸稳定性差等。

(1)塑料的分类。塑料的种类很多，按其热性能不同，可分为热固性塑料和热塑性塑料两大类。

热固性塑料是指经过一次固化后，不再受热软化，只能塑制一次的塑料。这类塑料耐热性好，受压不易变形，但力学性能较差。常用的有环氧树脂、酚醛树脂、氨基树脂、有机硅树脂等。

热塑性塑料是指受热时软化，冷却后又变硬，可反复多次加热塑制的塑料。这类塑料加工成形方便、力学性能较好，但耐热性相对较差、容易变形。常用的热塑性塑料有聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚甲醛、聚苯醚、聚酞胺等。二、非金属材料（2）塑料在汽车中的应用。如表3—3所示。

塑料在汽车中的应用表3—3种类化学名称代号主要特性应用热塑性塑料丙烯腈-丁二烯-苯乙烯ABS综合力学性能优良，耐热性、尺寸稳定性好，易于加工成型车体件、前围板、格柵、车头灯框等聚酰胺PA强度高，韧性好，耐磨性、耐疲劳性、耐油性等性能良好，吸水性和收缩率大车外装饰板件、风扇叶片、里程表齿轮、衬套等聚甲醛POM综合力学性能优良，尺寸稳定性好，耐磨性、耐油性耐老化性好，吸水性小半轴及行星齿轮垫片、汽油泵壳、万向节衬套等聚乙烯PE强度较高，耐高温、耐磨，耐蚀性和绝缘性好内装饰板、车窗框架、手柄、挡泥板等聚四氟乙烯PTFE化学稳定性优良，耐蚀性极高，摩擦因数小，耐高温性、耐寒性和绝缘性好各神密封圈、垫片聚苯醚PPO抗冲击性能优良，耐磨性、绝缘性、耐热性好，吸水率低，尺寸稳定性好，但耐老化性差格柵、车头灯框、仪表板、装饰件、小齿轮、轴承、水泵零件等聚酰亚胺PI耐高温性能好，强度高，综合性能优良，耐磨性和自润滑性好正时齿轮、密封垫圈、泵盖等聚丙烯PP耐热性、耐蚀性较好，成型容易,但收缩率大，低温呈脆性，耐磨性不高内饰板、散热器固定框、前围板、保险杠等聚氯乙烯PVC强度较高，化学稳定性、绝缘性较好，耐油性、抗老化性也较好，但耐热性差，成型加工性能较差内装饰件、软垫板、电气绝缘体等聚碳酸酯PC力学性能优良，尺寸稳定性好，耐热性较好，但疲劳强度低，耐磨性不高格栅、仪表板等热固性塑料酚醛塑料PF强度高，耐热性好，绝缘性、化学稳定性、尺寸稳定性等较好，但质地较脆，抗冲击性差电气绝缘件、摩擦片等环氧树脂EP强度较高，韧性较好，收缩率低，绝缘性、化学稳定性、耐蚀性好汽车涂料、胶粘剂、玻璃钢聚氨酯泡沫PU力学性能优良，吸振缓冲性、绝热性好，易于成型座椅垫、内饰、转向盘、仪表板、保险杠等二、非金属材料

3.橡胶

橡胶是一种以生胶为主要原料，并添加适量的配合剂制成的高分子材料，有天然橡胶（NR）和合成橡胶两大类。汽车上通常使用合成橡胶，包括苯乙烯丁二烯橡胶（SBR）、丁腈橡胶（NBR）、氯丁橡胶（CR）、乙丙橡胶（EPM、PDM）、聚氨酯橡胶（AUEU）等。合成橡胶具备极高的弹性、良好的热可塑性、黏着性、绝缘性、耐寒性、耐蚀性及密封性等特点，被广泛用于汽车零部件制造。如轮胎、车门窗密封条、风扇传动带、缓冲垫、油封、制动皮碗等。其中车身上使用的橡胶制品主要是各种密封胶条、密封堵头、车身降噪减震件等。

橡胶的缺点是导热性差，硬度和抗拉强度不高，容易老化等。三、复合材料三、复合材料

复合材料是由两种或两种以上性质不同的材料通过人工组合而成的固体材料。它不仅综合了各组成材料的优点，而且还具有单一材料无法达到的优越的综合性能。因此，复合材料在各个领域都得到了广泛应用。复合材料一般由基体相和增强相组成。基体相起形成几何形状和粘接的作用，增强相起提高强度和韧性的作用。三、复合材料

1.复合材料的分类

按性能可分为∶功能型复合材料和结构型复合材料两种；

按基体分类可分：高分子基（PMC）、金属基（MMC）和陶瓷基（CMC）复合材料；

按增强相的种类、形状分类：可分为颗粒状、层状和纤维增强复合材料。纤维增强复合材料应用最多，高分子基的纤维增强复合材料通常也称纤维增强塑料（FRP），金属的纤维增强复合材料也称纤维增强金属（FRM），陶瓷基的纤维增强复合材料称纤维增强陶瓷（FRC）。纤维增强复合材料还包括碳纤维增强碳素复合材料（C/C）。在FRP材料中，应用最多的是GFRP，即玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢）。在FRM材料中，有连续纤维增强金属、晶须增强金属和粒子增强金属。
在FRC材料中，有碳纤维系FRC、陶瓷纤维系FRC和晶须纤维系FRC，以及属于CMC类的C/C复合材料。三、复合材料2.复合材料的性能特点（1）比强度和比模量高。（2）抗疲劳性能好。（3）耐高温性能好。
（4）减振性能好。3.复合材料在汽车上的应用复合材料在汽车上使用得越来越多，车身外板零件如挡泥板、发动机罩、车顶盖、保险杠、行李箱盖等，车室内零件如变速杆、发动机壳、侧门框装饰、风窗窗框等都采用复合材料制成。目前，汽车上常用的复合材料主要有纤维增强复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料等。

三、复合材料