一汽車材料基本知識

1、汽車材料汽車材料 中等職業(yè)教育規(guī)劃新教材 汽車運用與維修系列第一章第一章 汽車材料基本知識汽車材料基本知識l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l汽車是由上萬個零部件組裝而成,而這些零部件又是由幾百個品種、上千個規(guī)格的材料加工制成的,可以說材料是汽車的基礎(chǔ)。 l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。l各種新型材料,如輕

2、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)材料是汽車工業(yè)的基礎(chǔ)汽車上每個零部件的生產(chǎn)制造都涉及到材料問題。汽車上每個零部件的生產(chǎn)制造都涉及到材料問題。 據(jù)統(tǒng)計，汽車上的零部件采用了據(jù)統(tǒng)計，汽車上的零部件采用了4千余種千余種不不同的材料加工制造。從汽車的同的材料加工制造。從汽車的設(shè)計、選材、加設(shè)計、選材、加工制造工制造，到汽車的，到汽車的使用、維修和養(yǎng)護(hù)使用、維修和養(yǎng)護(hù)無一不涉無一不涉及到材料。及到材料。l現(xiàn)代汽車要滿足現(xiàn)代汽車要滿足: 安全、舒適、自重輕、污染排放低、能耗小、安全、舒適、自重輕、污染排放低、能耗小、價格低等要求價格低等要求.材料是首要考慮方面

3、。材料是首要考慮方面。汽車材料的組成汽車材料的組成1.1.汽車零部件材料汽車零部件材料: :指用來加工制造組成汽車的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)械工程材料程材料2.2.汽車運行材料：指汽車在運行過程中需要使用汽車運行材料：指汽車在運行過程中需要使用和消耗的燃油、潤滑材料和工作液、汽車輪胎和消耗的燃油、潤滑材料和工作液、汽車輪胎等。等。汽車零部件材料汽車零部件材料 金屬材料金屬材料（ 純金屬及合金 ） 黑色金屬（黑色金屬（ 鋼鐵鋼鐵 )有色金屬有色金屬 (Cu、Al、Ti、Mg ) 非金屬材料非金屬材料 有機(jī)高分子材料（主要

4、成分、）有機(jī)高分子材料（主要成分、） 塑料、橡塑料、橡膠、合成纖維等膠、合成纖維等 無機(jī)材料無機(jī)材料 玻璃、水泥、陶瓷等玻璃、水泥、陶瓷等 復(fù)合材料復(fù)合材料玻璃纖維增強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，以現(xiàn)代轎車用材為例，按照重量來換算，鋼材占汽車自重的鋼材占汽車自重的55%-60%55%-60%，鑄鐵占鑄鐵占12%-5%12%-5%，有色金屬占有色金屬占6% 10%6% 10%，塑料占塑料占8% 12%8% 12%，橡膠占，橡膠占4%4%，玻璃占，玻璃占3%3%，其他材料（油

5、漆、各種液體等）占其他材料（油漆、各種液體等）占12% 6%12% 6%。汽車運行材料汽車運行材料 車用汽油車用汽油 燃料燃料 輕柴油輕柴油 其它代用燃料其它代用燃料 發(fā)動機(jī)油發(fā)動機(jī)油 車輛齒輪油車輛齒輪油 潤滑油潤滑油 液力傳動油液力傳動油汽車運行材料汽車運行材料 液壓油液壓油 潤滑脂潤滑脂 制動液制動液 工作液工作液 減振器液減振器液 發(fā)動機(jī)冷卻液發(fā)動機(jī)冷卻液 制冷劑制冷劑 輪胎輪胎l據(jù)統(tǒng)計，全國營運汽車平均運輸成本中，汽車運行材料消耗為40%以上，其中燃料消耗約占運輸成本的20%30%，潤滑材料約占1%3%，輪胎消耗約占10%15%。汽車燃料汽車燃料l汽油和柴油是目前汽車最常用的燃料。通

6、過石油煉制獲得的汽油和柴油，能量密度高，價格低，不易變質(zhì)，便于運輸，因此非常適用于點燃式發(fā)動機(jī)和壓燃式發(fā)動機(jī)。 l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，它對于發(fā)動機(jī)的冷起動、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，按辛烷值從低到高劃分為90號、93號、97

7、號等牌號。 l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?。其主要使用性能指?biāo)有著火性、蒸發(fā)性、低溫流動性和粘度等，其低熱值為42500kJ/kg。我國將輕柴油按凝點分為5、0、-10、-20、-35、-50六個牌號。 汽車用潤滑材料汽車用潤滑材料發(fā)動機(jī)潤滑油發(fā)動機(jī)潤滑油l潤滑減磨 活塞和汽缸之間，主軸和

8、軸瓦之間均存在著快速的相對滑動，要防止零件過快的磨損，則需要在兩個滑動表面間建立油膜。有足夠厚度的油膜將相對滑動的零件表面隔開，從而達(dá)到減少磨損的目的。l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)動機(jī)。l清洗清潔 好的機(jī)油能夠?qū)l(fā)動機(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，通過潤滑油的流動沖洗了零件工作面上產(chǎn)生的臟物。l密封防漏 機(jī)油可以在活塞環(huán)與活塞之間形成一個密封圈，減少氣體的泄漏和防止外界的污染物進(jìn)入。l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。l減震緩沖 當(dāng)發(fā)動機(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

9、上的負(fù)荷很大，這個負(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。 汽車用工作液汽車用工作液l制動液是液壓制動系統(tǒng)中傳遞制動壓

10、力的液態(tài)介質(zhì)，使用在采用液壓制動系統(tǒng)的車輛中。制動液又稱剎車油或迫力油，它的英文名為Brake Fluid，是制動系統(tǒng)制動不可缺少的部分，而在制動系統(tǒng)之中，它是作為一個力傳遞的介質(zhì)，因為液體是不能被壓縮的，所以從總泵輸出的壓力會通過制動液直接傳遞至分泵之中 l液力傳動油又稱自動變速器油(ATF)或自動傳動油，用于由液力變矩器、液力偶合器和機(jī)械變速器構(gòu)成的車輛自動變速器中作為工作介質(zhì)，借助液體的動能起傳遞能量的作用。 l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)停車時冷卻液結(jié)冰而脹裂散熱器和凍壞發(fā)動機(jī)氣缸體，但是我們要糾正一個誤解，防凍液不僅僅是冬天用的，它應(yīng)該

11、全年使用，汽車正常的保養(yǎng)項目中，每行駛一年，需更換發(fā)動機(jī)防凍液。 l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。l汽車材料的展望l汽車工業(yè)發(fā)展的方向汽車工業(yè)發(fā)展的方向: :汽車輕量化和減少污染汽車輕量化和減少污染l汽車材料總的發(fā)展趨勢是：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

12、，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的性能 金屬材料是汽車制造業(yè)中使用的基本原料，金屬材料是汽車制造業(yè)中使用的基本原料，汽車中大約有汽車中大約有80的零件是用金屬材料制造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。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。金屬材料一般

13、分為如下兩類。（1）黑色金屬）黑色金屬 黑色金屬主要指鐵及鐵基合黑色金屬主要指鐵及鐵基合金，如鋼、鑄鐵等。金，如鋼、鑄鐵等。（2）有色金屬）有色金屬 有色金屬是指除黑色金屬以外有色金屬是指除黑色金屬以外的所有金屬，如銅、鋁、鎂、鈦等以及它們的的所有金屬，如銅、鋁、鎂、鈦等以及它們的合金。合金。 金屬材料的性能主要包括使用性能和工藝性能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)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。性能和力學(xué)性能等。 它們是指導(dǎo)生產(chǎn)、選用材料、設(shè)計機(jī)械零件及它們是指導(dǎo)生產(chǎn)、選用材料、設(shè)計機(jī)械零件及制定加工工藝的主要依據(jù)。制

14、定加工工藝的主要依據(jù)。1.金屬的物理性能金屬的物理性能1）密度）密度 密度是指物質(zhì)單位體積的質(zhì)量，用符號密度是指物質(zhì)單位體積的質(zhì)量，用符號 表示，單位表示，單位為為kgm3。 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。一般密度小于能。一般密度小于5103kgm3的金屬稱為輕金屬，的金屬稱為輕金屬，密度大于密度大于5103kgm3的金屬稱為重金屬。的金屬稱為重金屬。 零件在選材時就要考慮零件的密度。例如，汽車發(fā)動零件在選材時就要考慮零件的密度。例如，汽車發(fā)動機(jī)的活塞要求運動時慣性小、質(zhì)量輕。因此，常用密機(jī)的活塞要求運動時慣性小、質(zhì)量輕。因此，

15、常用密度較小的鋁合金來制造。度較小的鋁合金來制造。2）熔點）熔點 純金屬或合金從固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變時的溫度稱純金屬或合金從固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變時的溫度稱為熔點。純金屬的熔點是固定的，而合金的熔為熔點。純金屬的熔點是固定的，而合金的熔點決定于它的成分，如鋼和生鐵都是鐵和碳的點決定于它的成分，如鋼和生鐵都是鐵和碳的合金，但由于含碳量不同，它們的熔點也不同。合金，但由于含碳量不同，它們的熔點也不同。通常熔點低的金屬在進(jìn)行材料加工時易于進(jìn)行通常熔點低的金屬在進(jìn)行材料加工時易于進(jìn)行鑄造和焊接。鑄造和焊接。3）導(dǎo)熱性）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)率金屬材料傳導(dǎo)熱量的性能，稱為導(dǎo)熱性。常用熱導(dǎo)

16、率來衡量金屬導(dǎo)熱性的好壞。來衡量金屬導(dǎo)熱性的好壞。 熱導(dǎo)率的符號是熱導(dǎo)率的符號是 ，合金的熱導(dǎo)率比金屬的熱導(dǎo)率，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。散熱器常用鋁、銅等金屬材料制造。4）熱膨脹性）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）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，亦即溫度變化度變化1時材料長度的增減量與其時材料長度的增減量與其0時的長度之比，時的長度之比，用用

17、表示。表示。 在零件的測量中必須考慮熱膨脹性的因素，軸與軸瓦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，不同金屬焊接時要考慮線膨脹系數(shù)是否接近等。屬焊接時要考慮線膨脹系數(shù)是否接近等。5）導(dǎo)電性）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，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)電性能越好。 金屬的導(dǎo)電性以銀為最好，銅、鋁次之，工業(yè)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。上常用銅、鋁及其合金作為導(dǎo)電材料。6）磁性）磁性 金屬導(dǎo)磁的性能稱為磁性。根據(jù)金屬材料在磁場中受金屬導(dǎo)磁的性能稱為磁性。根據(jù)金屬材料在磁場中受磁化程度的不同，可分為鐵磁材料、順磁材料、抗磁磁化程度的不同，可分為鐵磁材料、順磁材料、抗磁材料材料3類。類。 鐵磁材料能在外磁場中強烈地被磁化；順磁材料只能鐵磁材料能在外磁場中強烈地被磁化；順磁材料只能在外磁場中微弱地被磁化；抗磁材料能抗拒、削弱磁在外磁場中微弱地被磁