汽車工程材料

1、汽車工程材料用于生產(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,近兒年生產(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。其中鋼鐵類材料所占的比重比 較過去雖有所下降，但仍是汽車材料的主體，有色金屬中的鋁及鋁合金，非金屬材料 中的塑料所占的比重，有了較大幅度的提高,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)代汽車結(jié)構(gòu)。、金屬材料(一)金屬材料的性能1. 金屬材料的理化性能(1) 密度:單位體積的質(zhì)量。(2) 導(dǎo)熱性:傳導(dǎo)熱量的能力。(3) 導(dǎo)電性:傳導(dǎo)電流的能力。(4) 熱

2、膨脹性:受熱時體積增大的能力。(5) 熔點(diǎn)：山固態(tài)變化液態(tài)時的溫度。(6) 抗腐蝕性:抵御同周用介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而遭破壞的能力。(7) 抗氧化性:抵抗周圍氧氣氧化的能力。2. 金屬材料的機(jī)械性能金屬材料的機(jī)械性能是指金屬材料在各種載荷(外力)作用下表現(xiàn)出來的抵抗 能力。(1) 強(qiáng)度:金屬材料在載荷作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力稱為強(qiáng)度。按載 荷作用方式不同，強(qiáng)度可分為抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪切強(qiáng)度等。通 常多以抗拉強(qiáng)度作為基本的強(qiáng)度指標(biāo)?？估瓘?qiáng)度:材料被拉斷前所能承受的最大應(yīng)力值。用符號Ob表示?？估瓘?qiáng)度 值是用試驗(yàn)得到的。強(qiáng)度是設(shè)計和選材的主要機(jī)械性能指標(biāo)。機(jī)械零件在工作中一般不允

3、許出現(xiàn) 永久變形(塑性變形)，所以材料在開始出現(xiàn)屈服現(xiàn)象時的最小應(yīng)力值，即屈服點(diǎn)，是 設(shè)訃零件時的主要依據(jù)。工程上所稱的剛度則是指材料的彈性模量，是衡量金屬材 料抵抗彈性變形的難易程度，剛度越大，則抵抗彈性變形能力越強(qiáng)。(2) 塑性:金屬材料產(chǎn)生塑性變形而不被破壞的最大能力。常用塑性值的指標(biāo) 是伸長率和斷面收縮率。 伸長率:試樣被拉斷時標(biāo)距長度的伸長量與原始標(biāo)距長度的白分比。用符號 6表示。 斷面收縮率:試樣被拉斷時，縮徑處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積 的口分比,用符號“表示。伸長率和斷面收縮率都是通過試驗(yàn)得到的。金屬材料的塑性，對零件的加工和使用都具有十分重要的意義,塑性好的材料 不但

4、容易進(jìn)行切削、鍛壓、沖擊等，而且所制成的零件在使用時，萬一超載,也能由 于塑性變形而避免突然斷裂。因此，大多數(shù)機(jī)械零件除滿足強(qiáng)度要求之外，還必須具 有一定的塑性。(3) 硬度:金屬材料在抵抗比它更硬物體壓人其表面的能力，即抵抗局部變形的 能力。硬度值是通過試驗(yàn)得到的，因試驗(yàn)的方法不同，可分為布氏硬度、洛氏硬度和 維氏硬度等。 布氏硬度:用一定直徑的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球做壓頭，以相應(yīng)試驗(yàn)力壓入 被測金屬表面，經(jīng)規(guī)定的保持時間后，卸除試驗(yàn)力，隨即在金屬表面出現(xiàn)一個壓坑(壓 痕)，以壓痕單位面積上所承受試驗(yàn)力大小，確定被測金屬材料的硬度值。在實(shí)際應(yīng) 用中，布氏硬度值是不標(biāo)注單位的。布氏硬度用符號HB

5、表示。用淬火鋼球作壓頭測 得的布氏硬度值以符號HBS表示;用硬質(zhì)合金球作壓頭測得的布氏硬度值以符號 HBW表示。 洛氏硬度:與布氏硬度試驗(yàn)一樣，也是一種壓人硬度試驗(yàn)，但它不是測量壓痕 面積,而是測量壓痕深度，以深度大小表示材料的硬度值。洛氏硬度用符號HR表示。由于采用不同壓頭和載荷形成兒種不同的試驗(yàn)方法, 洛氏硬度標(biāo)準(zhǔn)乂有HRA、HRB、HRC之分：HRA表示用120。金剛石圓錐體做壓頭，總 載荷為60kgf;HRB表示用01.588mm鋼球做壓頭，總載荷為100 kgf;HRC表示用120o金剛石圓錐體做壓頭，總載荷為150kgfo 維氏硬度:與布氏硬度試驗(yàn)一樣，也是根據(jù)壓痕單位面積上所承受

6、的試驗(yàn)力 大小來測量硬度值。不同的是，維氏硬度試驗(yàn)是用兩相對夾角為136o的正四棱金剛 石作壓頭。用符號HV表示。硬度是金屬材料的重要力學(xué)性能之一。機(jī)械制造中所用的模具、刃具、量具 等，汽車零部件中的氣缸套、氣門、氣門座都應(yīng)有足夠的硬度或表面硬度，才能保證 使用性能和壽命。(4) 沖擊韌性:金屬材料在沖擊載荷作用下，抵抗破壞的能力稱為沖擊韌性。為 了確定金屬材料的沖擊韌性值,需要進(jìn)行沖擊試驗(yàn)?？梢愿鶕?jù)需要選擇一次沖擊試 驗(yàn)和多次沖擊試驗(yàn)兩種方法。材料的沖擊韌性取決于材料的強(qiáng)度和塑性等綜合性指 標(biāo)以及內(nèi)部組織缺陷。(5) 疲勞強(qiáng)度:金屬材料在循環(huán)載荷作用下產(chǎn)生疲勞裂紋,并導(dǎo)致斷裂稱為疲勞 斷裂,

7、而不產(chǎn)生斷裂的最大應(yīng)力稱為疲勞強(qiáng)度。疲勞強(qiáng)度值通過疲勞試驗(yàn)測定。當(dāng)金屬材料的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)達(dá)到107次時，零 件仍不斷裂,此時的最大應(yīng)力可作為疲勞強(qiáng)度。工程上規(guī)定，某些高強(qiáng)度鋼,應(yīng)力循 環(huán)次數(shù)達(dá)到108次時的最大應(yīng)力作為它們的疲勞強(qiáng)度。3. 金屬材料的工藝性能(1) 鑄造性能:鑄造性能是指液態(tài)金屬的流動性、冷卻凝固過程中收縮偏析的 大小(金屬凝固后其化學(xué)成分和組織的不均勻性)，以及對氣體的排除和吸收等性 能。(2) 壓力加工性能:壓力加工性能是指金屬在冷、熱狀態(tài)下，進(jìn)行壓力加工時， 產(chǎn)生變形而不發(fā)生破壞的能力，塑性越大，變形抗力越小,壓力加工性能越好。(3) 焊接性能:焊接性能是指兩塊金屬材料在

8、局部加熱到熔融狀態(tài)下，能夠牢固 地焊合在一起的性能。焊接性好，易于用一般方法和工藝施焊，焊時不易形成裂紋、氣孔、夾渣等缺陷，焊處強(qiáng)度能與原材料相 近。(4) 切削加工性能:切削加工性能是指金屬材料被切削加工的難易程度。(5) 熱處理性能:熱處理性能是指金屬材料適應(yīng)各種熱處理工藝的能力。(二)黑色金屬材料鋼、鐵一類的金屬被稱為黑色金屬，黑色金屬之外的其他金屬材料如銅、鋁等 稱為有色金屬。鋼鐵材料的基本成分是鐵和碳，所以乂稱為鐵碳合金。含碳量小于 2. 11%的鐵碳合金是鋼，含碳量大于2. 11%的鐵碳合金是鐵。1鋼對鋼的力學(xué)性能和物理性能影響最大的是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，隨著含碳量的增加， 鋼的強(qiáng)度、硬度直線上升;而韌性和塑性不斷下降。除此之外,在冶煉過程中加入， 或原料中帶入的其他元素也對鋼的性能有產(chǎn)生重要的影響，如猛和硅元素可以提高 鋼的強(qiáng)度和