第5章,汽車常用材料,汽車機械基礎

1、 第第5章章 汽車常用材料汽車常用材料l汽車材料是生產(chǎn)汽車以及汽車在運行過程中所用到的材料，按用途可分為：l 汽車工程材料： 金屬材料 非金屬材料l 汽車運行材料： 燃料 潤滑油 工作液5.1 金屬材料金屬材料l工業(yè)上，通常將金屬材料分為黑色金屬和有色金屬兩大類：l黑色金屬是指鋼鐵材料；l有色金屬是指除鋼鐵材料以外的其他所有金屬材料，如銅、鋁、鎂、鈦、錫及其合金。5.1.1 黑色金屬l1.金屬及合金的構(gòu)造與結(jié)晶l（1）金屬的晶體結(jié)構(gòu)l固態(tài)物質(zhì)按其內(nèi)部微粒（原子、離子或分子）排列的特征，可分為晶體和非晶體兩類。晶體內(nèi)部的原子是按一定的幾何規(guī)律做周期性排列的，如鹽、冰、所有固態(tài)金屬及其合金都屬于晶

2、體物質(zhì)；非晶體內(nèi)部的原子是雜亂無序、無規(guī)律的堆積在一起，如普通玻璃、松香、瀝青、塑料等。晶體有一定的熔點，其性能隨組織結(jié)構(gòu)的改變而改變；非晶體沒有一定的熔點，其性能在各個方向上是相同的。5.1.1 黑色金屬l1.金屬及合金的構(gòu)造與結(jié)晶l（1）金屬的晶體結(jié)構(gòu)l固態(tài)金屬都屬于晶體物質(zhì)，其原子是按一定規(guī)律在空間緊密堆積在一起。金屬晶體中原子或離子按一定規(guī)則排列而成的空間幾何圖形，稱為晶格。5.1.1 黑色金屬l絕大多數(shù)金屬的晶體結(jié)構(gòu)類型都屬于以下三種晶格類型：l體心立方晶格l面心立方晶格l密排六方晶格5.1.1 黑色金屬l大多數(shù)金屬在結(jié)晶后晶格類型是不變的，但有少數(shù)金屬（如鐵、錫、鈦、錳等）結(jié)晶后，

3、在不同的溫度時，具有不同的晶格結(jié)構(gòu)。這種金屬在固態(tài)下，晶格結(jié)構(gòu)隨溫度發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變。5.1.1 黑色金屬l如圖所示為純鐵的冷卻曲線（冷卻時，溫度隨時間變化的關系曲線），液態(tài)純鐵緩冷到1538時，結(jié)晶為體心立方的鐵，稱為-Fe；繼續(xù)冷卻到1394時，發(fā)生同素異晶轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎降蔫F，稱為-Fe；繼續(xù)冷卻到912時，又發(fā)生同素異晶轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方的鐵，稱為-Fe。5.1.1 黑色金屬l實際應用的金屬材料，其晶粒內(nèi)原子的排列也只是大體上一致，其中不一致的原子排列稱為晶體缺陷。按幾何特征，晶體缺陷可分為以下三種 ：l點缺陷 l線缺陷 l面缺陷 5.1.1 黑色金屬l（2

4、）金屬的結(jié)晶l金屬制品一般都要經(jīng)過熔化、澆鑄的工序。金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)（晶體）的過程，稱為結(jié)晶。l金屬結(jié)晶后晶粒的大小對金屬的力學性能和化學性能都有很大的影響。晶粒越細小，不但其強度、硬度高，而且塑性、韌性也越好。因此，生產(chǎn)中，為改善金屬的機械性能，都希望得到細晶粒組織。l在生產(chǎn)中，常用細化晶粒的方法有以下4種：l增加冷卻速度。l變質(zhì)處理。 l附加振動。 l降低澆注速度。5.1.1 黑色金屬l（3）合金的基本相結(jié)構(gòu)l1）基本概念：l合金：是指將兩種或兩種以上金屬或金屬與非金屬熔合在一起，獲得具有金屬特性的一類物質(zhì)。 l組元：是組成合金最基本的、能獨立存在的物質(zhì)。l合金系：是指組元一定而成分比

5、例不同的一系列合金。 l相：是指合金中成分相同、結(jié)構(gòu)相同，并與其他部分有明顯界面分開的均勻組成部分。 5.1.1 黑色金屬l（3）合金的基本相結(jié)構(gòu)l2）合金的相結(jié)構(gòu)：l固溶體 l金屬化合物 l機械混合物5.1.1 黑色金屬l（4）合金的結(jié)晶l合金的結(jié)晶過程遵循純金屬結(jié)晶的基本規(guī)律，但由于合金成分中包含有兩個以上組元，其結(jié)晶過程和組織與純金屬相比較有以下區(qū)別：l1）合金結(jié)晶不在恒溫下進行，而是在一定溫度范圍內(nèi)進行。l2）合金在結(jié)晶過程中，在不同溫度范圍內(nèi)存在著不同數(shù)量的相，且各相成分也會發(fā)生變化。l3）同一合金系，因成分不同，其組織也不同。即使是同一成分的合金，其組織也會隨溫度不同而發(fā)生變化。5

6、.1.1 黑色金屬l2. 鐵碳合金基本組織：l在鐵碳合金中，碳既能與鐵形成金屬化合物，又能溶入鐵中形成固溶體。鐵碳合金基本相為固溶體和金屬化合物。l（1）鐵素體（F）。它是碳溶于-Fe中形成的間隙固溶體，用F表示。由于體心立方晶格的間隙小，因此，溶碳能力很小，在727時，其溶碳量最大可達0.0218，在室溫時降至0.008。鐵素體的性能與純鐵相似，具有良好的塑性、韌性，但強度、硬度較低。一般鐵素體硬度約為80HBS，伸長率為3050。5.1.1 黑色金屬l2. 鐵碳合金基本組織：l（2）奧氏體（A）。它是碳溶于-Fe中形成的間隙固溶體，用A表示。由于面心立方的間隙比體心立方大，因此，溶碳能力比

7、鐵素體大，在1148時，其溶碳量最大可達211，隨溫度降低，溶碳能力逐漸減少，在727時，其溶碳量最高可達0.77。奧氏體具有良好的塑性、韌性，但強度、硬度較低。一般硬度為170220HBS，伸長率為4050。5.1.1 黑色金屬l2. 鐵碳合金基本組織：l（3）滲碳體（Fe3C）。它是由碳和鐵形成的一種金屬化合物，其分子式為Fe3C，含碳量為6.69，具有硬而脆的性能特點，即硬度高（9501050HBW）而塑性、韌性幾乎為零。滲碳體在鐵碳合金中的形態(tài)可呈片狀、網(wǎng)狀、粒狀、板條狀，是鐵碳合金的強化相。它的數(shù)量和形態(tài)對鐵碳合金的力學性能影響很大。通常Fe3C越細小，分布越均勻，鐵碳合金力學性能越

8、高。滲碳體屬于亞穩(wěn)定化合物，在一定條件下一部分或全部會分解為鐵和石墨。5.1.1 黑色金屬l2. 鐵碳合金基本組織：l（4）珠光體（P）。它是鐵素體和滲碳體的機械混合物，用符號P表示。平均含碳量為0.77%。顯微組織呈層片狀相間排列的鐵素體和滲碳體。強度、硬度高于鐵素體，塑性、韌性低于鐵素體。其力學性能受鐵素體和滲碳體層片的形狀與大小影響，層片越細薄，其力學性能越高。5.1.1 黑色金屬l2. 鐵碳合金基本組織：l（5）萊氏體（L）。它分為高溫萊氏體和低溫萊氏體。l高溫萊氏體是由奧氏體和滲碳體組成的共晶體，用符號Ld表示。l低溫萊氏體是由珠光體和滲碳體組成的共晶體，用符號Ld表示。l萊氏體的平

9、均溶碳量為4.3%，由于溶碳量高，其力學性能與滲碳體相似。5.1.1 黑色金屬l3.鐵碳合金相圖l鐵碳合金相圖是在極其緩慢的冷卻條件下，不同成分的鐵碳合金，在不同溫度下具有的狀態(tài)和組織的圖形。從鐵碳合金相圖中，可以了解鐵碳合金成分、組織和性能之間的關系，它是研究鋼和鑄鐵加工及其熱處理的重要理論基礎。5.1.1 黑色金屬l（1）鐵碳合金相圖分析5.1.1 黑色金屬l（2）鐵碳合金相圖的應用l在選材方面的應用l在鑄造方面的應用l在鍛造方面的應用l在熱處理方面的應用5.1.1 黑色金屬l4.碳素鋼l碳素鋼是指含碳量小于2.11%的鐵碳合金。是工業(yè)上用量最多的金屬材料。碳鋼中除了含有鐵和碳元素之外，還

10、含有少量的雜質(zhì)元素，如Si、Mn、S、P等元素，它們對鋼的性能都有一定的影響。碳素鋼的冶煉簡便，價格低廉，在一般情況下均能滿足使用要求。5.1.1 黑色金屬l（1）碳素鋼的分類l碳鋼的分類主要有以下三種方法：l1）按含碳量分類l低碳鋼：c0.25%；中碳鋼：0.25%c0.6%；高碳鋼：c0.60%。l2）按質(zhì)量分類l主要根據(jù)有害雜質(zhì)硫、磷在鋼中的含量多少進行分類。l普通碳素鋼：s0.05%，p0.045%。l優(yōu)質(zhì)碳素鋼：s，p0.035%。l高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼：s0.02%，p0.03%。l3）按用途分類l碳素結(jié)構(gòu)鋼：主要適用于工程構(gòu)件、橋梁、建筑構(gòu)件和機器零部件等，一般為中低碳鋼。l碳素工具鋼

11、：主要適用于制作各種刃具、量具、模具，一般為高碳鋼。5.1.1 黑色金屬l（2）碳素鋼的牌號、性能l1）碳素結(jié)構(gòu)鋼l碳素結(jié)構(gòu)鋼碳含量較低，而硫、磷等有害雜質(zhì)的含量較高，故強度不高，但塑性、韌性較好，焊接性能好，價格低廉，大多數(shù)不進行專門的熱處理即可使用。l碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號表示方法由代表屈服點的字母“Q”、屈服點值（單位MPa）、質(zhì)量等級符號（A，B，C，D）及脫氧方法符號（F為沸騰鋼，B為半鎮(zhèn)靜鋼，Z為鎮(zhèn)靜鋼）按順序排列組成，其中A級的硫、磷等雜質(zhì)的含量最高。例如例如Q235-AF，表示屈服點為，表示屈服點為235MPa的的A級沸騰鋼。級沸騰鋼。碳素結(jié)構(gòu)鋼的規(guī)定牌號有Q195，Q215，Q235

12、，Q255，Q275五類。l2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼l優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼含碳量為0.050.9%，有害雜質(zhì)含量很少，通常經(jīng)過熱處理后可提高機械性能。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號用兩位數(shù)字表示，這兩位數(shù)字表示該鋼的平均含碳量的萬分數(shù)。例如，45表示含碳量0.45的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，20表示含碳量0.20的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。l3）碳素工具鋼l碳素工具鋼用于制造刃具、量具、模具等，在使用時應經(jīng)淬火加低溫回火，使其具有高的硬度和耐磨性。碳素工具鋼的牌號以漢字“碳”的漢語拼音字母開頭“T”及后面的阿拉伯數(shù)字表示，其數(shù)字表示鋼中平均含碳量的千分數(shù)。例如，T8表示平均含碳量為0.80的碳素工具鋼。若為高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，則在阿拉

13、伯數(shù)字后面標以字母A，如T12A表示平均含碳量為1.2的高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。牌號數(shù)字越大，含碳量越高，鋼在熱處理后的硬度和耐磨性越好，但韌性越差。5.1.1 黑色金屬l5合金鋼l為了改善鋼的性能，煉鋼時有目的地加入一些合金元素所形成的鋼稱為合金鋼。合金鋼通過熱處理能獲得優(yōu)良的力學性能及一些特殊的物理、化學性能。合金鋼的冶煉、加工困難，價格較貴，應合理選用。l合金鋼的種類繁多，按用途分為合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼、特殊性能鋼三大類；按其合金元素總含量分為低合金鋼（合金元素總含量5.0%）、中合金鋼（合金元素總含量5.010.0%）、高合金鋼（合金元素總含量10.0%）。5.1.1 黑色金屬l（1）合

14、金結(jié)構(gòu)鋼l合金結(jié)構(gòu)鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎上加入一種或幾種合金元素的鋼，用來制造各種重要工程構(gòu)件和各種重要機械零件，主要包括低合金結(jié)構(gòu)鋼、合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼、滾動軸承鋼及其他結(jié)構(gòu)鋼等。l除了低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼和滾動軸承鋼外，其他合金結(jié)構(gòu)鋼的編號采用“數(shù)字化學元素數(shù)字”的表示方法。前面的數(shù)字表示鋼的平均含碳量，以萬分之幾表示。例如，平均含碳量為0.25%，用25表示。合金元素直接用化學元素符號（或漢字）表示，后面的數(shù)字表示該合金元素的平均含量的百分之幾。當合金元素的含量小于1.5時，編號中只標明合金元素的符號，其后的數(shù)字一般不標出；如果平均含量為1.52.49%，2.53.49%，

15、3.5%4.49%，則相應地以2，3，4，表示。如果為高級優(yōu)質(zhì)鋼，則在編號后面加“高”或“A”字。例如，40Cr表示：碳含量為0.4%，Cr含量1.5%，60Si2Mn表示：碳含量為0.60%,Si含量約為2%，Mn含量1.5%。5.1.1 黑色金屬l（1）合金結(jié)構(gòu)鋼l低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的牌號由代表屈服點的漢語拼音字母Q、屈服點數(shù)值、質(zhì)量等級符號（A，B，C，D，E）3個部分按順序排列組成，如Q390A為屈服點390MPa的A級低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼。l滾動軸承鋼含碳量為0.95%1.10%，屬過共析鋼，添加元素以鉻為主，含鉻量為0. 5%1.65%，其牌號用“GCr數(shù)字”表示，其中“G”為“滾”

16、字的漢語拼音字首，數(shù)字為鉻含量，其他合金元素的表示與合金結(jié)構(gòu)鋼相同。例如，GCr15表示：C含量為0.951.10%；Cr含量為1.5%的滾動軸承鋼。5.1.1 黑色金屬l（2）合金工具鋼l合金工具鋼按用途可分為合金刃具鋼、合金量具鋼和合金模具鋼3類。l合金工具鋼牌號中，平均含碳量1.0時，不標出數(shù)字；平均含碳量1.0時，標出數(shù)字。例如，9SiCr表示：平均含碳量為0.9%，Si、Cr含量1.5%的合金工具鋼。l（3）特殊性能鋼l特殊性能鋼是指具有特殊物理、化學或力學性能的合金鋼。在工業(yè)中使用較多的有不銹鋼、耐磨鋼和耐熱鋼。5.1.1 黑色金屬l6鑄鐵l鑄鐵是指含碳量大于2.11%，并含有較多

17、硅及錳、磷、硫等雜質(zhì)元素的鐵碳合金。l與鋼相比，鑄鐵的強度、塑性等力學性能較差，但它具有良好的鑄造性能、切削加工性能、耐磨性及減振性，且價格低廉。 5.1.1 黑色金屬l6鑄鐵l根據(jù)碳在鑄鐵中存在形式和形態(tài)不同，鑄鐵主要分為以下幾種。l（1）白口鑄鐵l白口鑄鐵是指鑄鐵中的碳幾乎全部以滲碳體的形式存在，其性能特點是硬而脆，切削加工非常困難，一般不用于制造零件。l（2）灰鑄鐵l灰鑄鐵是指鑄鐵中碳全部或大部分以片狀石墨形態(tài)存在，其斷口呈暗灰色，故稱灰鑄鐵?；铱阼T鐵力學性能較高，切削加工性能好，生產(chǎn)工藝簡單，價格低廉，而且具有良好的減振性、減磨性和耐磨性，因此應用最廣泛。l灰鑄鐵的牌號由“灰鐵”兩字的

18、漢語拼音字首“HT”與一組數(shù)字表示，數(shù)字表示最小抗拉強度（MPa)。例如，HT150表示最小抗拉強度為150MPa的灰鑄鐵。5.1.1 黑色金屬l6鑄鐵l（3）球墨鑄鐵l球墨鑄鐵是指鑄鐵中的碳全部或大部分以球狀石墨形式存在。灰鑄鐵中的石墨是片狀的，如果在鐵水澆注之前加入球化劑，進行球化處理，則可使石墨呈球狀，即球墨鑄鐵。l球墨鑄鐵的牌號由“球鐵”兩字的漢語拼音字首“QT”加兩組數(shù)字表示，兩組數(shù)字分別表示最低抗拉強度（MPa）和最小伸長率，如QT400-18表示最低抗拉強度為400MPa和最小伸長率為18的球墨鑄鐵。5.1.1 黑色金屬l6鑄鐵l（4）可鍛鑄鐵l可鍛鑄鐵是指鑄鐵中的碳全部或大部分

19、以團絮狀石墨形式存在?？慑戣T鐵是將白口鑄鐵件在高溫下經(jīng)長時間的石墨化退火后得到的，又稱馬鐵。因團絮狀石墨對基體割裂作用小，不像片狀石墨有尖端會引起應力集中，韌性比灰鑄鐵好。因其具有一定的塑性變形的能力，故得名可鍛鑄鐵，實際上可鍛鑄鐵并不能鍛造。l可鍛鑄鐵分為黑心可鍛鑄鐵（又稱鐵素體可鍛鑄鐵）和白口可鍛鑄鐵（又稱珠光體可鍛鑄鐵）兩種。黑心可鍛鑄鐵和白口可鍛鑄鐵牌號，分別用“可鐵黑”和“可鐵珠”3個字漢語拼音字首“KTH”和“KTZ”與兩組數(shù)字表示。其兩組數(shù)字分別表示抗拉強度和伸長率的最小值。例如，KTH350-10表示：抗拉強度不低于350MPa，延伸率不低于10的鐵素體可鍛鑄鐵。5.1.1 黑

20、色金屬l6鑄鐵l（5）蠕墨鑄鐵l蠕墨鑄鐵是具有形似蠕蟲狀石墨的鑄鐵。在灰鑄鐵澆注時，向鐵液中加人蠕化劑（鎂鈦合金、稀土鎂合金等）即可獲得。蠕墨鑄鐵的性能介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間，強度接近于球墨鑄鐵，具有一定的韌性，較高的耐磨性，同時又具有灰鑄鐵所具有的良好性能，是一種新型鑄鐵。l蠕墨鑄鐵的牌號用“蠕鐵”兩漢字拼音字首“RuT”與一組數(shù)字表示，數(shù)字代表最低抗拉強度，如RuT380表示最低抗拉強度為380MPa的蠕墨鑄鐵。5.1.1 黑色金屬l7鋼的熱處理l（1）鋼的熱處理及種類l鋼的熱處理是將鋼在固態(tài)下，采用適當?shù)姆绞竭M行加熱、保溫和冷卻，使其內(nèi)部組織發(fā)生改變，從而得到所需性能的一種工藝方法。l

21、根據(jù)熱處理加熱和冷卻方式的不同，熱處理分為普通熱處理和表面熱處理。其中普通熱處理包括退火、正火、淬火、回火；表面熱處理包括表面淬火（感應加熱、火焰加熱）、化學熱處理（滲碳、滲氮、碳氮共滲）。5.1.1 黑色金屬l7鋼的熱處理l雖然熱處理種類很多，但各種熱處理工藝都是由加熱、保溫和冷卻3個階段組成。5.1.1 黑色金屬l熱處理工藝中加熱和冷卻不是極其緩慢的，因此，實際發(fā)生組織轉(zhuǎn)變的溫度與鐵碳合金狀態(tài)圖有一定的偏差，即加熱時，實際轉(zhuǎn)變溫度比鐵碳合金狀態(tài)圖的臨界點偏高；冷卻時，實際轉(zhuǎn)變溫度比鐵碳合金狀態(tài)圖的臨界點偏低。如圖所示，Ac1、Ac3、Accm為加熱時的實際轉(zhuǎn)變溫度；Ar1、Ar3、Arcm

22、為冷卻時的實際轉(zhuǎn)變溫度。5.1.1 黑色金屬l7鋼的熱處理l（2）鋼的退火與正火l退火：是將工件加熱到一定溫度，保溫一定時間后再隨爐緩慢冷卻的一種熱處理工藝。根據(jù)工藝和目的的不同分為：完全退火、球化退火、去應力退火、等溫退火等。l1）完全退火l2）球化退火l3）去應力退火l正火：是將鋼加熱到Ac3（亞共析鋼）或Accm（過共析鋼）以上3050，保溫一定時間后出爐并在空氣中冷卻的一種熱處理工藝。正火由于冷卻速度比退火快，故得到的珠光體組織更細，強度、硬度有所提高。正火后材料的硬度、強度、韌性都高于退火，且操作簡便，生產(chǎn)周期短，故比較經(jīng)濟。l因此，生產(chǎn)中常用正火來代替退火，如為改善切削加工性能，低

23、、中碳鋼都選用正火，只有高碳鋼選用退火。5.1.1 黑色金屬l7鋼的熱處理l（3）鋼的淬火與回火l淬火：是將鋼加熱到Ac3或Acl以上3050溫度，保溫一定時間，然后進行快速冷卻的一種熱處理工藝。淬火的關鍵是正確確定淬火溫度和冷卻方式。l回火：淬火后得到的馬氏體，除低碳鋼以外都太脆，而且一般方法淬火后工件的內(nèi)應力也很大，不能直接使用，必須輔以回火工藝改善性能。將淬火鋼重新加熱到Ac1以下某一溫度，保溫后以一定的冷速冷至室溫的工藝稱為回火。5.1.1 黑色金屬l7鋼的熱處理l（4）鋼的表面熱處理l汽車上許多零件（如傳動齒輪、活塞銷、花鍵軸等），是在各種交變、沖擊載荷及摩擦力作用下工作的。因此，要

24、求零件表面具有高的硬度和耐磨性，心部具有足夠強的韌性。這就很難用一般的熱處理方法滿足其性能要求，生產(chǎn)中的解決辦法是選用綜合性能良好的材料（中碳鋼或中碳合金鋼），并對其進行表面熱處理。l常用表面熱處理方法為：l表面淬火：僅對零件表層進行淬火，只改變表面組織而不改變表面成分；l化學處理：是將鋼件放入化學介質(zhì)中加熱，使介質(zhì)中一種或幾種元素滲入零件表面，從而改變鋼件表層的化學成分、組織和性能的一種表面熱處理工藝。根據(jù)滲入元素的不同，化學熱處理可分為滲碳、滲氮、滲硼、碳氮共滲等，其中前兩種最常用。5.1.2 有色金屬l一般有色金屬材料是指鋁、銅、鎂、鋅、鈦等金屬及其合金。與黑色金屬材料（如鋼鐵）相比，有

25、色金屬產(chǎn)量低、價格高，但具有許多特殊的物理、化學和力學性能，因而成為現(xiàn)代工業(yè)中不可缺少的材料。l有色金屬材料種類繁多，在工業(yè)中應用比較廣的是鋁、銅及其合金。5.1.2 有色金屬l1. 鋁及鋁合金l（1）工業(yè)純鋁l鋁是目前工業(yè)中用量最大的有色金屬。鋁的密度小，僅為2.7g/cm3，大約是鋼或鐵的1/3，熔點為660。鋁的導電、導熱性好，僅次于金、銀和銅，且價格較低，資源豐富。鋁在空氣中有良好的抗蝕性，由于鋁與氧親和力強，在大氣中鋁極易在表面生成一層致密的Al203膜，阻止了鋁的進一步氧化。鋁強度低(b=80100MPa)、硬度小（2530HBS)，塑性好（=35%40%)，具有良好的加工性能和焊

26、接性能。影響純鋁性能的主要因素是其所含的雜質(zhì)，隨著Si，Cu，Zn等雜質(zhì)含量的增加，純鋁的性能將下降。l工業(yè)純鋁分鑄造純鋁和變形鋁兩種。鑄造純鋁牌號由“Z”和鋁的化學元素符號及表示鋁純度百分含量的數(shù)字組成。例如，ZA199.5表示Al含量99.5的鑄造純鋁。變形鋁采用4位字符牌號命名，即用“l(fā)xxx”表示。牌號的最后兩位數(shù)字表示鋁百分含量中小數(shù)點后面的兩位數(shù)字，牌號第二位的字母表示原始純鋁的改型情況，如果字母為A，則表示原始純鋁，若為其他字母，則表示為原始純鋁的改型，如：1A30表示鋁含量99.30的原始純鋁。5.1.2 有色金屬l1. 鋁及鋁合金l（2）鋁合金l純鋁的強度很低，無法作為承受載

27、荷的結(jié)構(gòu)材料使用。因此，通常在鋁中加入一定量的其他元素以制成具有較高強度的鋁合金。l鋁合金可根據(jù)其成分和工藝特點，分為鑄造鋁合金和變形鋁合金兩大類。l鑄造鋁合金包括鋁鎂、鋁鋅、鋁硅、鋁銅等合金。它們有良好的鑄造性能，可以鑄成各種形狀復雜的零件。鑄造鋁合金塑性低，不宜進行壓力加工，應用最廣的是硅鋁合金。鑄造鋁合金的代號用“鑄鋁”的漢語拼音字首“ZL”與一組數(shù)字表示，其中第一位數(shù)字為合金的類別（1為Al-Si系，2為Al-Cu系，3為Al-Mg系，4為Al-Zn系），后二位數(shù)字為合金順序號，順序號不同，其化學成分也不同。牌號后面加“A”表示優(yōu)質(zhì)。l變形鋁合金具有較高的強度和良好的塑性，可通過壓力加

28、工制作各種半成品，可以焊接。它主要用于各類型材和結(jié)構(gòu)件。變形鋁合金又可分為防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金和鍛造鋁合金。5.1.2 有色金屬l2. 銅及銅合金l（1）純銅l純銅又稱為紫銅，密度為8.96g/cm3，熔點為1083。它具有良好的導電性、導熱性及抗大氣腐蝕性，是抗磁性金屬。純銅強度低（b=230240MPa)、硬度小（4050HBS)、塑性好（=4570%），可進行冷變形強化，但塑性下降顯著。純銅的焊接性能良好。l純銅中的雜質(zhì)主要有Pb，Bi，O，S，P等，它們對純銅的性能影響極大，如Pb，Bi可引起銅的“熱脆性”，而O，S卻能導致銅的“冷脆性”。因此，在純銅中必須控制雜質(zhì)含量。l

29、工業(yè)純銅的代號有T1，T2，T3，T4這4個牌號，T為銅的漢語拼音字首，其后的數(shù)字越大，純度越低。5.1.2 有色金屬l2. 銅及銅合金l（2）黃銅l黃銅是以鋅作為主要合金元素的銅合金，通常把銅鋅二元合金稱為普通黃銅，用黃字漢語拼音字首“H”表示，其后附以數(shù)字表示平均含銅量。例如，H70表示平均含銅量為70的普通黃銅。在普通黃銅基上加入其他元素的銅合金稱為特殊黃銅，仍以“H”表示，后跟其他添加元素的化學符號和平均成分。5.2 非金屬材料非金屬材料l工業(yè)中除大量使用金屬材料外，其他的非金屬材料如有機高分子材料、無機非金屬材料和復合材料也得到越來越廣泛的應用。5.2 非金屬材料非金屬材料l5.2.

30、1 塑料l塑料是應用最廣的有機高分子材料，也是最主要的工程結(jié)構(gòu)材料之一。l塑料的主要成分是合成樹脂，此外還包括填料或增強材料、增塑劑、固化劑、潤滑劑、穩(wěn)定劑、著色劑及阻燃劑等。合成樹脂為各種單體通過聚合反應合成的高聚物。樹脂在一定的溫度、壓力下可軟化并塑造成形，它決定了塑料的基本屬性，并起到黏結(jié)劑的作用。其他添加劑是為了彌補或改進塑料的某些性能。例如，填料（木粉、碎布和纖維等）主要起增強和改善性能作用，其用量可達2050%。l塑料的密度一般只有1.02.0g/cm3，大約為鋼的1/6，鋁的1/2，這對減輕車輛、飛機、船舶等運輸工具的重量意義重大。絕大多數(shù)塑料具有良好的電絕緣性和較小的介電損耗，

31、因此，它是理想的電絕緣材料。大部分塑料摩擦系數(shù)低，有自潤滑能力，可在濕摩擦和干摩擦條件下有效工作。大部分塑料都可以直接采用注塑或擠壓成形工藝，無須切削加工，可提高生產(chǎn)率，降低成本。塑料的不足之處是強度、硬度較低，耐熱性差，易老化等。5.2 非金屬材料非金屬材料l5.2.2 橡膠l橡膠與塑料的不同之處是橡膠在室溫下處于高彈態(tài)。工業(yè)橡膠的主要成分是生膠。生膠具有很高的彈性，但生膠分子鏈間相互作用力很弱，強度低，易產(chǎn)生永久變形。此外，生膠的穩(wěn)定性差，如會發(fā)豁、變硬、溶于某些溶劑等。因此，工業(yè)橡膠中還必須加入各種配合劑。l橡膠的性能有兩個顯著特點：一是高彈性能，即受外力作用而發(fā)生的變形是可逆彈性變形，

32、外力去除后，只需要千分之一秒便可恢復到原來的狀態(tài)。二是強度，即經(jīng)硫化處理和炭黑增強后，其抗拉強度達2535MPa，并具有良好的耐磨性。5.2 非金屬材料非金屬材料l5.2.3 陶瓷l陶瓷是各種無機非金屬材料的通稱，是現(xiàn)代工業(yè)中很有發(fā)展前途的一類材料。l傳統(tǒng)陶瓷（亦稱普通陶瓷）是以天然的硅酸鹽礦物質(zhì)（高嶺土、長石和石英等）為原料配制成的。傳統(tǒng)陶瓷質(zhì)地堅硬，有良好的抗氧化性、耐蝕性和絕緣性，能耐一定高溫。它成本低、生產(chǎn)工藝簡單，廣泛應用于日用、電氣、化工、建筑等部門，如裝飾瓷、餐具、絕緣子、耐蝕容器、管道、設備等。5.2 非金屬材料非金屬材料l5.2.3 陶瓷l新型陶瓷（亦稱特種陶瓷）是以化工原料

33、（氧化物、氮化物、碳化物等）經(jīng)配料、成型、燒結(jié)而成，它可分為氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷。它們的用途非常廣，如氧化鋁陶瓷廣泛用于制造高速切削工具、量規(guī)、高溫爐零件、空壓機泵零件、內(nèi)燃機火花塞等；氮化硼陶瓷可用來制作金屬切削刀具，適用于高硬度金屬材料（調(diào)質(zhì)、淬火鋼）的精加工、高強度鋼和耐熱鋼的精加工、有色金屬的低粗糙度加工等；碳化硅陶瓷可用來制造工作溫度高達1500的零件，如火箭噴嘴、熱電偶套管、高溫電爐零件及各種泵的密封圈等。l金屬陶瓷是把金屬的熱穩(wěn)定性和韌性與陶瓷的硬度、耐火度、耐蝕性綜合起來而形成的具有高強度、高韌性、高耐蝕及高的高溫強度的新型材料。5.2 非金屬材料非金屬材料l5.

34、2.4 玻璃l玻璃是一種非晶態(tài)固體，它是以石英砂、純堿、長石、石灰石等為主要原料，并加入某些金屬氧化物等輔料在15501600高溫下熔融后經(jīng)拉制或壓制而成的。經(jīng)過特殊工藝處理，還可制成具有各種不同特殊性能的特殊玻璃。l（1）玻璃的性能。玻璃的力學性能隨種類不同差異很大，其共性為硬度高（僅次于陶瓷）、抗壓強度高、抗拉變強度低、塑性小、韌性很差，是典型的脆性材料。l玻璃有良好的化學穩(wěn)定性，對酸、堿的腐蝕具有較強的抵抗能力。但氫氟酸對玻璃具有較強的腐蝕作用，普通玻璃的耐熱性較差，經(jīng)過熱處理后，可提高其耐熱性。l固體玻璃具有良好的絕緣性能，可用于制造各種絕緣器材和電學儀器。但液態(tài)玻璃卻具有良好的導電性

35、。l玻璃最突出的特點是具有良好的光學性質(zhì)，即透明性和折光性。除此之外，特種玻璃還有吸熱、防輻射、防爆等特殊性能。廣泛用做透光、透視、隔音、隔熱等器件及裝飾物。在汽車上，主要用做擋風玻璃和車身玻璃等。5.2 非金屬材料非金屬材料l5.2.4 玻璃l（2）常用玻璃。玻璃的種類繁多，按其化學組成的不同可分為鈉玻璃、鉀玻璃、鉛玻璃、鋁鎂玻璃、硼硅玻璃和石英玻璃等；按用途的不同還可分為建筑玻璃、工業(yè)玻璃、光學玻璃、化學玻璃及玻璃纖維等。最常用的有以下幾種：l1）平板玻璃。l2）浮法玻璃。l3）鋼化玻璃。l4）夾層玻璃。5.2 非金屬材料非金屬材料l5.2.5 復合材料l由兩種或兩種以上物理、化學性質(zhì)不同

36、的物質(zhì)，經(jīng)人工合成的材料稱為復合材料。它不僅具有各組成材料的優(yōu)點，而且還可獲得單一材料不具備的優(yōu)越的綜合性能。l日常所見的人工復合材料很多，如鋼筋混凝土就是用鋼筋與石子、沙子、水泥等制成的復合材料，汽車輪胎是由人造纖維與橡膠復合而成的材料。l復合材料的分類方法很多，按其結(jié)構(gòu)特點可分為以下3類：l（1）纖維增強復合材料l（2）層合復合材料l（3）顆粒復合材料 1）顆粒與樹脂復合 2）陶瓷粒與金屬復合5.3 汽車燃料、潤滑材料及工作液汽車燃料、潤滑材料及工作液l5.3.1 汽車燃料l目前汽車燃料主要有汽油和輕柴油。此外，還有一些代用燃料（如甲醇、乙醇、乳化燃料、天然氣、石油氣、氫氣等）。汽車燃料幾

37、乎都是由石油經(jīng)現(xiàn)代提煉技術加工而成的，其主要成分是碳氫化合物CmHn，通常稱為烴。通過對石油逐步加溫，在不同的溫度范圍可得到不同的餾分，其主要成分依次為輕餾分（汽油）、中餾分（輕柴油）、重餾分（潤滑油）和瀝青等石油產(chǎn)品。5.3 汽車燃料、潤滑材料及工作液汽車燃料、潤滑材料及工作液l5.3.1 汽車燃料l1.車用汽油l（1）車用汽油的使用性能l適宜的蒸發(fā)性；l良好的抗爆性；l良好的氧化安定性；l腐蝕性；l無害性；l清潔性。5.3 汽車燃料、潤滑材料及工作液汽車燃料、潤滑材料及工作液l5.3.1 汽車燃料l1.車用汽油l（2）車用汽油的牌號及選擇l我國生產(chǎn)的汽油是用研究法辛烷值來劃分牌號的。200

38、6年，我國所有汽油生產(chǎn)企業(yè)一律執(zhí)行GB l7930-2006車用無鉛汽油的強制性標準，按辛烷值劃分為90號、93號和97號三種牌號。l車用汽油的選擇一般應遵循以下原則：l根據(jù)汽車使用說明書的要求，按汽車的壓縮比選用汽油牌號。壓縮比越大，使用的汽油牌號一般也越高；l在汽油的供應上，若一時不能滿足要求，可以用牌號相近的汽油暫時代用，但必須對汽油機進行適當?shù)恼{(diào)整。用辛烷值較低的汽油代替辛烷值較高的汽油時，應適當推遲點火提前角；用辛烷值較高的汽油代替辛烷值較低的汽油時，應適當提前點火提前角；l推廣使用加入有效的汽油清凈劑的無鉛汽油；l注意季節(jié)變化、車輛使用地區(qū)變化等外界條件改變對汽油選擇的影響。如冬季

39、應選用蒸汽壓較大的汽油，夏季應選用蒸氣壓較小的汽油；高原地區(qū)應選擇蒸汽壓較小的汽油，平原地區(qū)應選擇蒸汽壓稍大的汽油。5.3 汽車燃料、潤滑材料及工作液汽車燃料、潤滑材料及工作液l2.車用輕柴油l（1）車用輕柴油的使用性能；l良好的低溫流動性；l良好的霧化和蒸發(fā)性；l良好的燃燒性；l良好的安定性；l腐蝕性；l清潔性。5.3 汽車燃料、潤滑材料及工作液汽車燃料、潤滑材料及工作液l2.車用輕柴油l（2）車用輕柴油的牌號及選用l根據(jù)GB 252-2000輕柴油，我國車用輕柴油按凝點劃分為10號、5號、0號、-10號、-20號、-35號和-50號七種牌號。l車用輕柴油的選用主要考慮環(huán)境溫度，并應遵循以下

40、原則： l根據(jù)柴油使用地區(qū)風險率10%的最低氣溫選用柴油牌號；l在氣溫允許的情況下盡量選用高牌號柴油；l注意季節(jié)氣溫變化對用油的影響。5.3 汽車燃料、潤滑材料及工作液汽車燃料、潤滑材料及工作液l5.3.2 汽車潤滑材料l汽車的潤滑材料包括發(fā)動機潤滑油、車輛齒輪油以及汽車潤滑脂。5.3 汽車燃料、潤滑材料及工作液汽車燃料、潤滑材料及工作液l5.3.2 汽車潤滑材料l1發(fā)動機潤滑油l發(fā)動機潤滑油也稱發(fā)動機油，簡稱“機油”。它是保證發(fā)動機正常運行的重要材料，具有潤滑、冷卻、密封、清洗、防腐、降噪、減磨等功能。l（1）發(fā)動機潤滑油的使用性能l良好的潤滑性；l良好的低溫操作性；l良好的粘溫性；l良好的

41、清凈分散性；l良好的抗氧化性；l良好的抗腐性；l良好的抗泡性。5.3 汽車燃料、潤滑材料及工作液汽車燃料、潤滑材料及工作液l5.3.2 汽車潤滑材料l1發(fā)動機潤滑油l（2）發(fā)動機潤滑油的分類l發(fā)動機潤滑油的使用性能分類，是根據(jù)在發(fā)動機潤滑油試驗評定中所表現(xiàn)的潤滑性、清凈分散性、抗氧抗腐性等確定其等級。5.3 汽車燃料、潤滑材料及工作液汽車燃料、潤滑材料及工作液l5.3.2 汽車潤滑材料l1發(fā)動機潤滑油l（2）發(fā)動機潤滑油的分類l參照國外標準，我國制定了相應的發(fā)動機潤滑油API使用性能分類標準，在GB 11121-2006汽油機油中規(guī)定了SE、SF、SG、SH、GF-1、SJ、GF-2、SL、G

42、F-3九個級別的汽油發(fā)動機潤滑油的品種，SA、SB、SC、SD級別的汽油發(fā)動機潤滑油已廢除；在GB 11122-2006柴油機油中規(guī)定了CC、CD、CF、CF-4、CH-4、CI-4六個級別的柴油發(fā)動機潤滑油的品種，CA、CB級別的柴油發(fā)動機潤滑油已廢除。這兩個標準對汽油/柴油發(fā)動機通用潤滑油的規(guī)格未作具體規(guī)定，發(fā)動機通用潤滑油可根據(jù)需要在9個汽油發(fā)動機潤滑油品種和6個柴油發(fā)動機潤滑油品種中進行組合。API使用性能分類法是種開端分類法，隨著發(fā)動機和發(fā)動機潤滑油技術的發(fā)展，將不斷增加發(fā)動機潤滑油的新級別。5.3 汽車燃料、潤滑材料及工作液汽車燃料、潤滑材料及工作液l5.3.2 汽車潤滑材料l1發(fā)

43、動機潤滑油l（2）發(fā)動機潤滑油的分類l我國的發(fā)動機潤滑油粘度分類是參照SAE J300-1999發(fā)動機潤滑油粘度分類的標準制定。本分類標準采用含字母W和不含字母W兩組系列粘度等級號劃分。冬用的發(fā)動機潤滑油粘度等級以6個含W的低溫粘度級號（0W、5W、10W、15W、20W、25W）表示，W取自于英文單詞Winter的首字母；夏用的發(fā)動機潤滑油粘度等級以5個不含W的100運動粘度級號（20、30、40、50和60）表示。5.3 汽車燃料、潤滑材料及工作液汽車燃料、潤滑材料及工作液l5.3.2 汽車潤滑材料l1發(fā)動機潤滑油l（2）發(fā)動機潤滑油的分類l按SAE粘度分類的發(fā)動機潤滑油，還有單級油和多級

44、油（稠化機油）之分。只能滿足低溫或高溫一種粘度級要求的潤滑油為單級油。既能滿足低溫時的粘度級要求，又能滿足高溫時的粘度級要求的潤滑油叫作多級油。它由低溫粘度級號與高溫粘度級號組合來表示，例如5W/30、15W/40等。以5W/30為例，這是一種多級油，在低溫使用時符合SAE 5W粘度級；在高溫使用時符合SAE 30粘度級。5.3 汽車燃料、潤滑材料及工作液汽車燃料、潤滑材料及工作液l5.3.2 汽車潤滑材料l1發(fā)動機潤滑油l（3）發(fā)動機潤滑油的選用l發(fā)動機潤滑油的選擇應兼顧使用性能級別的選擇和粘度級別的選擇兩個方面。l發(fā)動機潤滑油使用性能級別的選擇，主要根據(jù)發(fā)動機性能、結(jié)構(gòu)、工作條件和燃料品質(zhì)

45、等。5.3 汽車燃料、潤滑材料及工作液汽車燃料、潤滑材料及工作液l5.3.2 汽車潤滑材料l1發(fā)動機潤滑油l（3）發(fā)動機潤滑油的選用l汽油發(fā)動機潤滑油使用性能級別的選擇一般應考慮以下因素：l發(fā)動機壓縮比、排量、最大功率和最大扭矩；l發(fā)動機潤滑油負荷，即發(fā)動機功率（kW）與曲軸箱發(fā)動機潤滑油容量（L）之比；l曲軸箱強制通風、廢氣再循環(huán)等排氣凈化裝置的采用對發(fā)動機潤滑油的影響；l城市汽車時開時停等運行工況對生成沉積物和發(fā)動機潤滑油氧化的影響等。5.3 汽車燃料、潤滑材料及工作液汽車燃料、潤滑材料及工作液l5.3.2 汽車潤滑材料l1發(fā)動機潤滑油l（3）發(fā)動機潤滑油的選用l柴油發(fā)動機潤滑油使用性能級

46、別的選擇主要根據(jù)發(fā)動機的平均有效壓力、活塞平均速度、發(fā)動機潤滑油負荷、使用條件和輕柴油的硫含量 。5.3 汽車燃料、潤滑材料及工作液汽車燃料、潤滑材料及工作液l5.3.2 汽車潤滑材料l1發(fā)動機潤滑油l（4）發(fā)動機潤滑油的使用l要注意使用中潤滑油質(zhì)量的變化，有條件者可以定期檢查潤滑油的各項性能指標，一旦發(fā)現(xiàn)性能指標有較大變化，應及時更換，不應教條地照搬換油期限。目前，我國多采用濾紙斑點試驗法進行潤滑油質(zhì)量快速分析，使原來在用發(fā)動機潤滑油的定期換油法，轉(zhuǎn)變?yōu)樵谟唾|(zhì)監(jiān)測下的定期換油，必要時在用發(fā)動機潤滑油可提前報廢；l換油時應采用熱機放油方法。即在更換發(fā)動機潤滑油時，應先運行車輛，然后趁熱放出潤滑

47、油，以便使機內(nèi)的油泥、污物等盡可能地隨潤滑油一起排出；l加注發(fā)動機潤滑油要注意適量。油量不足會加速潤滑油的變質(zhì)，而且會因缺油而引起零件的燒損；發(fā)動機潤滑油加注過多，不僅會增大潤滑油的消耗量，而且過多的潤滑油易竄入燃燒室內(nèi)，將惡化混合氣的燃燒；l要定期檢查清洗發(fā)動機潤滑油濾清器，清理曲軸箱中的臟雜物；l要避免不同牌號的發(fā)動機潤滑油混用，以免相互起化學反應；l選購時，應盡可能地購買有影響、有知名度的正規(guī)廠家的發(fā)動機潤滑油，要特別注意辨別真假，確保潤滑油的品質(zhì)。5.3 汽車燃料、潤滑材料及工作液汽車燃料、潤滑材料及工作液l5.3.2 汽車潤滑材料l2車輛齒輪油l車輛齒輪油用于車輛機械式變速器、驅(qū)動橋及轉(zhuǎn)向器的齒輪、軸承及軸等零件的潤滑。車輛齒輪傳動裝置（特別是準雙曲面齒輪）在工作過程中承受的載荷較大，因而對車輛齒輪油的性能要求也較高。5.3 汽車燃料、潤滑材料及工作液汽車燃料、潤滑材料及工作液l5.3.2 汽車潤滑材料l3汽車潤滑脂l潤滑脂俗稱黃油，是在基礎油（潤滑油）中加入稠化劑和添加劑后，形成的一種穩(wěn)定固體或半固體產(chǎn)品