《汽車材料》教案

1、緒論 一、現(xiàn)代社會生產的三大支柱是：材料、能源和信息。（而材料的品種、數(shù)量和質量是衡量一個國家科學技術現(xiàn)代化程度的重要標志之一） 二、目前世界上的材料品種有40余萬種，并以每年5%的速率遞增。 一、汽車材料： I.金屬材料，包括黑色金屬（鋼和鐵），有色金屬材料（鋁、銅、鉛等）及其合金； II.非金屬材料，分為有機分子材料（塑料、橡膠），無機非金屬材料（玻璃、陶瓷等）以及新型的復合材料。 III.汽車運行材料，汽車運行過程中所消耗的燃料、潤滑油，工作液和輪胎等。第1章 金屬材料力學性能指標教學目標1. 了解金屬材料力學性能指標的概念2. 了解金屬材料的拉伸試驗、強度試驗及沖擊試驗重點和難點金屬材

2、料的強度、塑性、硬度、沖擊韌性及疲勞的基本概念金屬材料的性能一般分為兩大類，見下表使用性能金屬在使用過程中表想出來的特性力學性能強度、塑性、硬度、沖擊韌性、抗疲勞性等物理性能密度、導電性、導熱性、熱膨脹性、磁性、熔點等化學性能抗氧化性、抗腐蝕性等其他性能耐磨性、吸振性等工藝性能金屬在使用過程中表現(xiàn)出來的特性鑄造、壓力加工、焊接、切削加工、熱處理性能等加工制造過程中，表想出來的是否容易被加工成形及加工的特性等§1.1 強度與塑性強度-在外力作用下，金屬材料抵抗永久變形和斷裂的能力塑性-在外力作用下,金屬材料產生永久變形而不斷裂的能力1.1.1載荷載荷；金屬材料在使用過程中所受的外力稱為

3、載荷載荷的類型見下表載荷的分類根據(jù)外力作用的類型可分為拉伸載荷抗拉強度拉鉤、繩、螺栓壓縮載荷抗壓強度活塞、連桿彎曲載荷抗彎強度曲軸、搖臂剪切載荷抗剪強度銷、軸扭轉載荷扭轉扭轉曲軸等旋轉零件根據(jù)作用力的方向、時間可分為靜載荷緩慢增加后保持大小和方向不變的載荷沖擊載荷不僅和作用力有關，而且作用時的速度有關交變載荷力的大小、方向隨時間作周期性變化1.1.2 拉伸試驗與拉伸圖（詳見課本）1.1.3強度強度的大小用應力表示，金屬材料在受到外力作用時必然在材料內部產生與外力相等的抵抗力，即內力。單位截面上的內力稱為應力。用符號表示，單位：Pa=通過拉伸試驗得到的指標有；彈性極限、屈服強度、抗拉強度。1.1

4、.4 塑性塑性：指材料受力時在斷裂前產生永久變形的能力。通過拉伸試驗得到的指標有指標：伸長率（）和斷面收縮率（）1.1.4.1伸長率（）=×100 L0-試樣原始標距長度，。L1-試樣拉斷后的標距長度，100指L0=100mm的延伸率1.1.4.2斷面收縮率（）=×100S0-試樣原始橫截面積S1-試樣拉斷后的橫截面積，伸長率、斷面收縮率與塑性的關系：、值越大，塑性越好。§1.2硬度硬度：指材料表面抵抗局部塑性變形、壓痕或劃痕的能力。常用硬度試驗法；布氏硬度HB、洛氏硬度HRC、維氏硬度HV1.2.1 布氏硬度HB主要用于測定鑄鐵、有色金屬、及其合金，低合金結構鋼

5、以及非金屬材料。1.2.2洛氏硬度HRC主要用于測定銅、鋁等有色金屬及其合金、硬質合金、表面淬火、滲碳件以及退火、正火和淬火。1.2.3維氏硬度HV主要用于測定金屬鍍層、薄片金屬以及化學熱處理后的硬度。硬度與耐磨性的關系：硬度越大，耐磨性也越好。§1.3沖擊韌性沖擊韌性：材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。指標：沖擊韌度k=Ak/S§1.4金屬疲勞的概念1.4.1交變應力：許多零件，在工作過程中往往受到大小或大小及方向隨時間呈周期性變化的應力作用，此應力稱為交變應力。1.4.2金屬的疲勞：金屬材料在交變應力的長期作用下，雖然應力遠小于材料的抗拉強度，甚至低于屈服點，也會發(fā)生

6、突然斷裂，這種現(xiàn)象叫金屬疲勞?？偨Y：強度與塑性、硬度、沖擊韌性及金屬疲勞概念作業(yè)：1、已知某材料的截面積為500mm2,工作時受到拉伸載荷為12000N，求該材料的抗拉強度。 2、硬度常用試驗方法有哪些？它與耐磨性有和聯(lián)系。 3、強度與塑性、硬度、沖擊韌性及金屬疲勞是金屬的什么性能？ 第2章 黑色金屬教學目標1. 了解鐵碳合金基礎知識，以及碳對鐵碳合金性能的影響2. 了解金屬和合金的內部結構及導致金屬性能不同的根本原因重點與難點1. 碳對鐵碳合金組織和性能的影響2. 鋼的熱處理§2.1 鐵碳合金的內部結構2.1.1 金屬和合金的內部結構主要指的是：晶體結構和顯微組織金屬和合金的內部結

7、構主要指的是：晶體結構和顯微組織2.1.1.1金屬和合金的晶體結構一切金屬在固態(tài)下都是晶體。晶體是指其原子具有規(guī)則排列的物體。晶體中原子（離子或分子）在空間的排列方式稱為晶體結構2.1.1.2金屬晶格的基本類型：晶格是指描述晶體排列規(guī)律的空間格架。從晶格中取出一個最能代表原子排列特征的最基本的幾何單元稱為晶胞。1）面心立方晶格：屬于這類金屬：-鐵、銅、鎳、金、銀、鋁2）體心立方晶格：屬于這類金屬有：鐵、鉻、鉬、釩、鎢等3）密排六方晶格：屬于這類金屬的：鎂、鈦、鋅、鈹?shù)茸⒁猓壕Ц袷侵该枋鼍w排列規(guī)律的空間格架，從晶格中取出最能代表原子排列特征的最基本的幾何單元，成為晶胞4） 、實際金屬的晶體結構

8、：實際金屬都是多晶體。在顯微鏡下觀察都是有小晶體組成的，這些小晶體為晶粒。2.1.2鐵碳合金的組元與基本相：1.鐵碳合金的組元：鐵的熔點為1538。C同素異構轉變：金屬在固態(tài)下隨溫度的變化由一種晶格轉變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象1)Fe組元（純鐵）     -Fe -1394-Fe-912- a -Fe (同素異構轉變)     強度低、硬度低、韌性、塑性好2)在固態(tài)下，碳在鐵碳合金中可以3種形式存在：自由態(tài)石墨、碳溶解于鐵的晶格中形成固態(tài)碳、碳與鐵作用形成化合物。2.鐵碳合金的基本相：1)相 鐵素體（F ）：（

9、C固溶到 -Fe中相）強度低、硬度低、塑性好、韌性好   （室溫：C%=0.0008%, 727 C%=0.0218%）2)相 奧氏體（A）：（C固溶到-Fe中相） 強度低、硬度低，塑性、韌性比 鐵素體F高3)滲碳體（Fe3C）： 鐵和碳形成的具有穩(wěn)定成分的化合物，滲碳體硬度高、塑性韌性極差4)珠光體（P） ： 由鐵素體（F）和滲碳體（Fe3C）組成的復相化合物，2.1.3碳合金狀態(tài)圖：（相圖）（簡介）三條水平線和三個重要點液固相線,液相線ACD,固相線AECF溶解度線  ES線 碳在A中的固溶線，1148 ，2.11%   

10、;  727, 0.77%,Fe3CII     PQ線 碳在F中的固溶線，     727 ,0.0218%     室溫 , 0.0008%，F(xiàn)e3CIIIGS線包晶轉變線HJB：1495 ，C%=0.09-0.53%LB+H-AJ 即 L0.53+ 0.09- A0.17 共晶轉變線ECF,1148 度，C%=2.11-6.69%L4.3- A2.11+Fe3C（共晶滲碳體）Le4.3 高溫萊氏體 Le，Ld共析轉變線P

11、SK，727，C%=0.0218-6.69%As-FP+Fe3C（共析滲碳體）A0.77- F0.0218+Fe3CP（珠光體）珠光體的強度較高，塑性、韌性和硬度介于Fe3C和F之間Le- P+Fe3CII+Fe3C共晶-低溫萊氏體 Le五個基本區(qū)（請學生找）：ABCD以上-液相區(qū)（L） AHNA-固溶體（）NJESGN-奧氏體（A） GPQ以左-鐵素體（F）鐵素體DFKL垂線-滲碳體“區(qū)“七個兩相區(qū)L+；L+A；L+F3C；+A；A+F；A+ F3C；F+ F3C小結：金屬晶格的基本類型鐵碳合金相圖作業(yè)：（1）金屬晶格的基本類型有哪些？奧氏體、鐵素體、滲碳體特點是什么？§2.2 碳

12、對鐵碳合金組織和性能的影響根據(jù)含碳量不同鐵碳合金分為：碳鋼（含碳量為0.0218-2.11）鑄鐵(含碳量大于2.11)2.2.1 成分對組織的影響:工業(yè)純鐵-C0.0218-F+Fe3CIII亞共析鋼- C0.0218-0.77-F+P共析鋼- C0.77-P過共析鋼- C0.77-2.11-P+Fe3CII亞共晶白口鐵- C2.11-4.3- P+Fe3CII+Ld共晶白口鐵- C4.3- Ld過共晶白口鐵- C4.3-6.69- Ld+ Fe3CI2.2.2成分、組織對性能的影響 圖見課本看圖請同學分析：HB線圖 C 硬度高的滲碳體含量增多 硬度低的滲碳體減少 b線圖C亞共析鋼中珠光體（強

13、度高）增多，鐵素體（強度低）減少。隨含碳量的增加合金的強度增加。但當含碳量超過共析成分后，由于強度底，脆性成分大Fe3C析出，合金的強度增加變慢，含碳量超過1時，F(xiàn)e3C的數(shù)量增多，鋼的強度增大 線圖 線圖C鐵素體不斷減少滲碳體增加合金的塑性、韌性減少線圖隨著含碳量的增加，硬度高的滲碳含量增多。硬度低的鐵素體含量減少從而使合金的硬度呈直線上升。為使鐵碳合金具有適當?shù)乃苄院晚g性鐵碳合金中碳的質量分數(shù)，通常在1.3%-1.4%之間。§2.3碳鋼2.3.1碳鋼的分類：1）按化學成分分類：低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼2）按用途分類：結構鋼、工具鋼、特殊性能鋼3）按質量分類：普通鋼、優(yōu)質鋼、高級優(yōu)質

14、鋼2.3.2碳鋼中的雜質元素對性能的影響 錳、硅有益； 硫、磷-有害雜質；1.普通碳素結構鋼：牌號用Q+屈服強度值+等級+脫氧方法。如：Q235-A.F 即表示屈服強度為235MPa的A級沸騰鋼。2.優(yōu)質碳素結構鋼鋼號用平均碳含量的萬分數(shù)的數(shù)字表示。如：08F，20A，45，15Mn。（F表沸騰鋼） （0.20%C，后有“A”表高級優(yōu)質鋼） （表含Mn量高）制作各種機器零件，一般進行熱處理。08F 塑性好，冷沖壓件 10，20 冷沖壓件，焊接件，滲碳處理。 35，45 40，50? 齒輪、軸類 60，65 彈簧3.碳素工具鋼 0.65-1.35C%， 用以制作刃具

15、、量具、模具鋼號用平均碳含量的千分數(shù)的數(shù)字和T一起表示。如：T10A, T9 , T12, （1.0%C，A表示高級優(yōu)質碳素工具鋼） （0.9%C） （ 1.2%C,） T7，T8，強度，韌性較高，可制作沖頭、鑿子、榔頭 T9，T10，T11，強度，韌性適中，可制作鉆頭、刨刀、絲錐、手鋸及冷作模具。 T12，T13， 硬度很高，韌性低，可制作銼刀、刮刀、量規(guī)?？偨Y含碳量對鋼性能的影響掌握鋼、鐵的分類及碳鋼分類及牌號作業(yè)：1）鋼和鑄鐵鐵的劃分 2）碳鋼的分類 3）鋼中雜質的影響 4）20鋼屬( )鋼，其含碳量為( )；45鋼屬( )鋼，其含碳量為( )；T8鋼屬( )鋼，其含

16、碳量為( )。§2.4合金鋼 合金鋼：鋼中除了錳、硅、硫、磷等常存雜質外，有時還專門加入某些元素（如鉻、鉬、鎢、鈦等），使其具有一定的特殊性能，這種鋼叫做合金鋼。合金鋼可以用加入的元素命名，如錳鋼、鎳鋼、鎳鉻鋼等 合金鋼的分類：合金結構鋼、合金工具鋼、特殊性能鋼2.4.1合金結構鋼；合金鋼用途最廣，用量最大的一種鋼.1.合金結構鋼的分類及編號1）按用途可分為：普通低合金高強度鋼、滲碳鋼、調質鋼、彈簧鋼、滾動軸承鋼2）合金結構鋼 編號原則：兩位數(shù)+合金元素+(數(shù)字) 鋼號開頭的兩位數(shù)字表示鋼的碳含量，以平均碳含量的萬分之幾表示，如40Cr。  鋼中主要合金元素，除個

17、別微合金元素外，一般以百分之幾表示。當平均合金含量1.5%時，鋼號中一般只標出元素符號，而不標明含量，但在特殊情況下易致混淆者，在元素符號后亦可標以數(shù)字“1”，例如鋼號“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者鉻含量為0.4-0.6%，后者為0.9-1.2%，其余成分全部相同。當合金元素平均含量1.5%、2.5%、3.5%時，在元素符號后面應標明含量，可相應表示為2、3、4等。例如18Cr2Ni4WA。  鋼中的釩V、鈦Ti、鋁AL、硼B(yǎng)、稀土RE等合金元素，均屬微合金元素，雖然含量很低，仍應在鋼號中標出。例如20MnVB鋼中。釩為0.07-0.12%，硼為0.001-

18、0.005%。  高級優(yōu)質鋼應在鋼號最后加“A”，以區(qū)別于一般優(yōu)質鋼。  專門用途的合金結構鋼，鋼號冠以（或后綴）代表該鋼種用途的符號。例如，鉚螺專用的30CrMnSi鋼，鋼號表示為ML30CrMnSi。2.用途  1） 普通低合金高強度鋼：主要用于制造橋梁、船舶、車輛、鍋爐、農機  2）彈簧鋼:主要用于制造彈簧和彈性元件。 3）滾動軸承鋼：用于制造滾動軸承的滾動體、內外套圈等。鋼號冠以字母“G”，表示滾動軸承鋼類。 4）合金滲碳鋼：主要用于表面受損，受沖擊較大的零件 5）調質鋼：主要運用于承受較大循環(huán)載荷與沖擊載荷或各種復

19、合應力作用的零件，是結構鋼中用量較大的鋼種。2.4.2合金工具鋼與碳素工具鋼一樣，合金工具鋼用于制造各種刀具、刀具和模具。2.4.3特殊性能的鋼：用于制造特殊工作條件或特殊環(huán)境霞，具有特殊性能要求的構件和零件的鋼材：如不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼。小結：合金鋼的類型及牌號作業(yè)：1、合金鋼可分哪幾種類型？ 2、合金結構鋼按用途可分為哪幾種類型？3、合金工具鋼用于制造什么？4、指出以下編號的含義：45號鋼、T8A、60SiMn、 §2.5 鑄鐵鑄鐵是碳含量為2.11%-6.69%的鐵碳合金 。 2.5.1鑄鐵的分類 根據(jù)碳在鑄鐵中的存在形式和形態(tài)的不同，可分為： 1）白口鑄鐵C極少溶于F 外。

20、其余皆以Fe3C形式存在，斷口蘭銀白色。這類鑄鐵組織中都存在著共晶萊氏體，性能硬很脆，很難切削加工，很少直接用來作機械零件，主要煉鋼原鋼原料或可鍛鑄鐵件毛坯。有時也利用它的硬而耐磨的特征，鑄造成冷硬鑄鐵件。冷磧鑄鐵常用作一些要求耐磨的工件，如軋輥、球磨機的磨球等。 2）灰口鑄鐵C主要以片狀的游離G存在，由于斷口呈黑色（暗） 3）麻口鑄鐵它是碳一部分以滲碳體形式存在；另一部分以石墨形式存在的鑄鐵，斷口呈灰白色相間。這類鑄鐵也具有較大硬脆性，故工業(yè)上應用很少。 根據(jù)鑄鐵中石墨形態(tài)鑄鐵可分為： 1、可鍛鑄鐵G以團絮狀存在。 2、蠕墨鑄鐵G 以界于片狀和球狀之間的中間形態(tài)一蠕蟲狀。 3、球墨鑄鐵G 以

21、球狀存在。 4、灰鑄鐵它是以片狀石墨形式存在。 2.5.2灰鑄鐵 灰鐵產量占總鑄鐵件80%以上 1.化學成分和組織特征。 2. 牌號和用途 牌號由“HT”和后面三位數(shù)字組成。 灰鐵 最低拉抗強度(MPa) 如：（F）HT100 低載荷和不重要件如蓋手輪 （F+P） HT150 中載荷如底座、床身、工作臺 （P）HT200 HT250 較大載荷如齒輪、汽缸體、活 HT300 HT350 床身導軌、受力較大的床身、卡盤 2.5.3球墨鑄鐵牌號：“QT”表示球鐵，后面兩組數(shù)字表示最低抗拉強度和最低的延伸率（如QT400-17）2.5.4可鍛鑄鐵牌號：“KT”表示可鍛鑄鐵，KTZ和KTH中H 表示黑心

22、，Z表示珠光體基體，如可鍛鑄鐵的牌號和力學性能及用途見書上34頁表2-6（如KTH300-06）2.5.5蠕墨鑄鐵牌號：“RuT”（RuT420）2.5.6合金鑄鐵：在普通鑄鐵的基礎上加入一定量的合金元素。小結： 鑄鐵的分類 鑄鐵的牌號作業(yè)： 鑄鐵的分類有哪些？ 請指出下列牌號的名稱和含義 HT100、HT200 QT400-17 KTH300-06 KTZ450-06 RuT420§2.6 粉末冶金和硬質合金簡介粉末冶金材料：是指不經熔煉和鑄造，直接用幾種金屬粉末活金屬與非金屬粉末，經過配料，壓制成型燒結和后處理等制成的材料。第3章 有色金屬及其合金教學目標1. 了解有色金屬的分類

23、及分類依據(jù)2. 理解汽車上常用有色金屬的性能要求3. 掌握常用有色金屬的應用重點和難點1. 銅和銅合金特性2. 滑動軸承的特性§3.1鋁及鋁合金鋁：蘊藏豐富，約為鐵的兩倍，它的產量僅次于鋼鐵。密度小，為2.72g/cm3，只有鋼、銅或黃銅的1/3。因此，鋁合金一直是航空工業(yè)的主要材料。3.1.1鑄造鋁合金材料1)材料特點：鑄造鋁合金是在鋁中添加其他金屬或非金屬元素所熔制的合金。2)其牌號和性能詳見表3-13）鋁合金淬火與時效 鋁合金熱處理是控制第二相的析出過程來改變其性能的。由于淬火后獲得的過飽和固溶體是不穩(wěn)定的，有析出第二相（強化相）的趨勢，在室溫放一段時間，逐向穩(wěn)定轉變，使抗拉強

24、度和硬度明顯上升而塑性顯著下降，這種淬火后鋁合金機性隨時間而發(fā)生顯著變化的現(xiàn)象，稱為時效或時效強化。在室 溫下發(fā)生的時效稱為自然時效，而在加熱的條件下進行的時效稱人工時效，淬火時效是鋁合金強化的途徑。4）壓力鑄造工藝：壓力鑄造是汽車鋁合金鑄件生產的重要工藝。3.1.2形變鋁合金材料變形鋁合金：是指采用壓力加工方法制成的各種型材或鍛件的鋁合金據(jù)性能及用途不同分為四類：1、防銹鋁（LF）有鋁和鎂系和鋁和錳系，耐蝕性好，故稱為防銹鋁?？估瓘姸缺燃冧X稍高，塑性和焊性好，均不能HT強化。只能通過冷加工硬化強化，代號用“鋁防”漢字首“LF”表示，后面的數(shù)字只是一個順序號，常用LF5、LF11、LF21等，

25、主用于制耐蝕性要求高的容器，蒙皮及受力不大的結構件。如油箱、導管、及生活器皿。2、硬鋁（LY）主要是鋁銅鎂系合金，由于銅和鎂能形成強化相，如CuAI2 CuMgAL2等，經由淬火時效可獲得高的抗拉強度，抗拉強度可達420Mpa，故稱硬鋁，耐蝕性差，故在硬鋁材表面包復一層純鋁，以增耐蝕性，其代號用“LY”和順序號表示，常用的有LY11、LY1等，在儀器、儀表及飛機制造中廣泛應用。3、超硬鋁合金（LC）在硬鋁基礎上再加入鋅后，獲得經淬火人工時效后，抗拉強度為680MPa，HBS為190HBS，比硬鋁更高，故稱超硬鋁，主用于高強度構件，代號用“LC”表示和順序號表示，多用于制造飛機中的受力件。4、鍛

26、鋁合金鋁銅鎂硅系合金，其機性與硬鋁近，但熱塑性及耐蝕性上升，更適于鍛造，故名鍛鋁，代號用“LD”順序號表示，用于飛機或內燃機車上的承高載荷的鍛件或模鍛件。§3.2銅及銅合金 銅是人類發(fā)現(xiàn)最早到金屬，純銅外觀呈紫紅色，故又稱紫銅，熔點為1083，面心立方晶格特征：1）良好的導電、導熱性 2）塑性好，可冷熱壓力加工， 3）較高的抗蝕性，如大氣、海水、酸類等 4）具有抗磁性銅和銅合金分類及特性：白銅（銅鎳合金），黃銅（銅鋅合金）、青銅（銅錫合金）應用廣的為青銅、 黃銅。1黃銅黃銅為銅鋅合金或以鋅為主加合金元素的銅合金。按化學成分分為：普通黃銅和特殊黃銅按生產方法分為：壓力加工黃銅和鑄造黃銅

27、1）普通黃銅 它是由銅和鋅組成的合金。一般情況下，冷變形加工用單相黃銅 熱變形加工用雙相黃銅。2）  特殊黃銅 在普通黃銅中加入其它合金元素所組成的多元合金稱為黃銅。常加入的元素有鉛、錫、鋁等，相應地可稱為鉛黃銅 、錫黃銅、鋁黃銅。加合金元素的目的。主要是提高抗拉強度改善工藝性2青銅除黃銅 白銅外，其余的銅的合金統(tǒng)稱青銅，青銅又可分為錫青銅和特殊青銅（即無錫青銅）兩類。代號：表示方法為“Q+主加元素符號及質量分數(shù)+其它元素的質量分數(shù)”所組成。鑄造產品則在代號前加“Z”字，§3.3 滑動軸承合金軸承普遍應用于各種工業(yè)設備和動力機械上，是機器設備的重要零部件。軸承包括：滑動軸承

28、和滾動軸承兩大類。軸承合金：制造滑動軸承中的軸瓦及內襯的合金。 工作條件 沖擊、交變載荷，軸頸壓力、摩擦。 性能要求 足夠的強、硬度，塑性和韌性好，與軸有良好磨合能力、減摩性好。 有良好的導熱性、抗蝕性和工藝性。 組織要求 軟基體 + 硬質點；或： 硬基體 + 軟質點 目前工業(yè)上使用的軸承合金材料主要是有色金屬合金。3.3.1軸承合金分類及用途 見表（課本）。 3.3.2錫基軸承合金（錫基巴氏合金） 如 ZChSnSb11-6，軟基體 + 硬質點 摩擦系數(shù)、膨脹系數(shù)小，導熱性、塑性和耐蝕性好；但疲勞強度較差，工作溫度低（150）。 3.3.3 鉛基軸承合金（鉛基巴氏合金） 如 ZChPbSb1

29、6-16-2，軟基體 + 硬質點 。 其硬度、強度、韌性和耐蝕性、導熱性比錫基軸承合金低，工作溫度小于120。 3.3.4鋁基軸承合金特點：密度小、導熱性好、疲勞強度高，耐蝕性好。線膨脹系數(shù)大，運轉過程易與軸咬死，降低軸與軸承表面粗糙度或鍍錫等辦法改善磨合性，減少運動時發(fā)生咬合的危險性。3.3.5雙金屬軸承合金，是汽車上制造各種軸瓦、軸套和止推片的主要原料，應用較多的軸承合金是銅基合金（銅鉛合金及鉛青銅）和鋁基合金（鋁錫合金、鋁鉛合金及鋁硅合金）小結：鋁及鋁合金銅及銅合金作業(yè)：鋁及鋁合金的分類銅及銅合金的分類軸承合金分類 第4 章 典型零件選材及熱處理教學目標1.了解汽車典型零件選材及熱處理2

30、、了解零件選材原則重點和難點1、 零件選材原則2、 此輪類和軸承零件的選材及熱處理§4.1零件選材原則選材原則：就是要綜合考慮力學性能、工藝性能、經濟性能等要素，同時還要考慮“輕型化、高壽命”。4.1.1根據(jù)零件工作條件選用齒輪及熱處理工藝（了解）1. 單純受壓零件：選用鑄鐵，一般不要求熱處理，對于要求高的零件采用正火、等溫淬火、調質、表面淬火、軟氮化或多次時效處理等工藝。2. 單純受拉零件：一般采用碳鋼或合金鋼，也可以采用鍛鋁或硬鋁，對中碳鋼一般采用調質處理。3. 承受交變載荷的零件：一般采用中碳鋼調質或正火處理；也可采用球墨鑄鐵正火或等溫淬火。4. 承受大幅度彈性變形和交變載荷的

31、零件：一般采用碳素彈簧鋼或合金彈簧鋼，并經淬火、中溫回火熱處理。5. 在工作中強烈磨損的零件：(如齒輪)要求內韌外硬，低碳鋼采用滲碳或氰化處理；中碳鋼采用調質加表面淬火。6. 特殊物理、化學性能為主的零件：一般選用特殊性能鋼中的中碳馬氏體耐熱鋼。4.1.2機械制造中選材時需注意的幾個問題：（也就是選材原則）詳見課本上的表§4.2汽車典型零件選材及熱處理4.2.1此輪零件選材、熱處理（見課本表）4.2.2軸類零件、選材、熱處理（見課本表）4.2.3連桿類零件選材、熱處理（見課本表）小結：1. 根據(jù)汽車零件工作條件選用材料的原則及熱處理工藝方法，機械制造中選材需要注意的問題。2. 汽車上

32、齒輪類零件、軸類零件、連桿類量較大選材及熱處理工藝。作業(yè)：1. 零件選材是應考慮哪些因素？2. 承受交變載荷的零件在選材時應考慮哪些性能？如何進行熱處理？ 第五章 橡膠、塑料、摩擦材料教學目標：1. 了解橡膠的性能、組成及分類2. 了解塑料的性能、組成及分類3. 了解車用摩擦材料的性能要求、組成重點和難點：1. 汽車上常用橡膠材料的特性2. 塑料在汽車上的應用及汽車零部件對塑料袋性能要求3. 摩擦材料在汽車上的應用 §5.1橡膠5.1.1橡膠的性能、組成及分類橡膠是一種具有極高彈性的高分子材料，其彈性變形量可達1001000，而且回彈性好，回彈速度快。同時，橡膠還有一定的耐磨性，很好

33、的絕緣性和不透氣、不透水性。它是常用的彈性材料、密封材料、減震防震材料和傳動材料。5.1.1.1橡膠的性能特點（詳見表）1. 彈性高2. 有一定的可熱塑性3. 具有粘著性4. 耐熱性5. 耐候性6. 耐油性 7.具有較好的耐透氣性、耐透水性、絕緣性、耐酸性、耐堿性、耐磨性、耐寒性等。5.1.1.2橡膠的組成 橡膠制品以生膠為基礎，并加放適量的配合劑和增強材料組成高彈性狀態(tài)的高分子材料（詳見表）1. 生膠：未加配合劑的天然或合成橡膠稱為生膠，是橡膠制品的主要組成成分，它決定橡膠的性能，還能把各種配合劑和增強材料粘成一體。2. 配合劑;加入配合劑的主要目的是為了提高橡膠制品的使用性能和工藝性能。（

34、1） 硫化劑和 硫化促進劑    變塑性生膠為彈性膠的處理即為硫化處理，能起硫化作用的物質稱硫化劑。常用的硫化劑有硫磺、含硫化合物、硒、過氧化物等。（2） 增塑劑：用于增強橡膠的塑性，使之易于加工和與配料配合（3） 防老化劑：用以防止橡膠老化，提高使用壽命 （4）填充劑  ：用以提高橡膠的強度，改善其加工工藝性能，降低成本，常加入填充劑，如碳黑、陶土、碳酸鈣、硫酸鋇、氧化硅、滑石粉等。3. 增強材料：主要用以提高橡膠的力學性能，如強度、硬度、耐磨性和剛性等。5.1.1.3橡膠的分類 （詳見表)   

35、60; 1.按照來源不同橡膠可分為：天然橡膠和合成橡膠兩大類。 合成橡膠主要有七大品種：丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠、異戊橡膠、丁基橡膠、乙丙橡膠和丁腈橡膠。 2.按用途將合成橡膠分成兩類：性能和天然橡膠接近、可以代替天然橡膠的通用橡膠（丁苯橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠 ） 和具有特殊性能的特種橡膠（乙丙橡膠、 硅橡膠、氟橡膠）。5.1.2汽車上的橡膠制品5.1.2.1汽車上常用橡膠的特性及用途（詳見課本表)5.1.2.2典型汽車橡膠制品舉例1. 汽車上的連接軟管 汽車上的連接軟管通常是用橡膠和纖維或金屬材料制成的可以撓曲的軟管，汽車上的各個部件、零件的連接常常需要管子，這些管子需要柔軟

36、，容易彎曲，能吸收振動。2. 橡膠耐油密封件 橡膠是制造密封件的主要材料，品種繁多，為了改善橡膠的性能，可以慘用塑料；塑料還用作橡膠密封件的附件，如支撐環(huán)，擋圈、緩沖圈和磨損調整圈。等。3. 橡膠防振配件 汽車在行駛時各部分的振動，會影響汽車的舒適性。為降低汽車振動噪聲，在各處采用了防振橡膠，典型汽車防振橡膠的結構形式舉例見課本上的表 §5.2塑料 塑料是一種以有機合成樹脂為主要成分的高分子材料，通常在加熱、加壓條件下唄注塑或固化成型，中國各類車型汽車使用塑料大致每輛在4090之間，轎車上塑料用量已達自重的7%8%，接機國外9%10%的水平。5.2.1塑料的性能、組成及分類5.2.1

37、.1一般塑料、工程塑料的性能特點（詳見表）1. 質量輕2. 比強度高3. 化學穩(wěn)定性好4. 絕緣性能好5. 特殊性能好6. 吸振和消聲性能好7. 不足之處:強度不如金屬材料、耐溫性能低、導熱性比較差、熱膨脹系數(shù)要比金屬大310倍,塑料在日光、大氣、長期負荷或某些介質作用下，會發(fā)生“老化”。5.2.1.2塑料的組成 塑料是以有機合成樹脂為基礎，再加入添加劑所組成的。（詳見表）1.合成樹脂     是由低分子化合物通過縮聚或加聚反應合成的高分子化合物，如酚醛樹脂、聚乙烯等，是塑料的主要組成，也起粘接劑作用。2.添加劑      

38、 為改善塑料的性能而加入的其它組成，主要有：(1) 填料或增強材料  填料在塑料中主要起增強作用。(2) 固化劑  可使樹脂具有體型網(wǎng)狀結構，成為較堅硬和穩(wěn)定的塑料制品。(3) 增塑劑  用以提高樹脂可塑性和柔性的添加劑。(4) 穩(wěn)定劑  用以防止受熱、光等的作用使塑料過早老化。 5.2.1.3塑料的分類常用的塑料分類方法有下述兩種：（詳見表）1.按熱性能和成型特點分類      根據(jù)樹脂在加熱和冷卻時所表現(xiàn)的性質，可分為熱塑性塑料和熱固性塑料。（1）.熱塑性塑料     加熱時軟化并

39、熔融，可塑造成形，冷卻后即成型并保持既得形狀，而且該過程可反復進行。這類塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺(尼龍)、聚甲醛、聚碳酸脂等。這類塑料加工成形簡便，具有較高的機械性能，但耐熱性和剛性比較差。（2）. 熱固性塑料    初加熱時軟化，可塑造成形，但固化后再加熱將不再軟化,也不溶于溶劑。這類塑料有酚醛、環(huán)氧、氨基、不飽和聚酯等。它們具有耐熱性高，受壓不易變形等優(yōu)點，但機械性能不好。2.按用途分類（1） 通用塑料      應用范圍廣、生產量大的塑料品種。主要有聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚烯烴、酚醛塑料和氨基塑料等，其產量

40、約占塑料總產量的四分之三以上。（2）. 工程塑料      綜合工程性能(包括機械性能、耐熱耐寒性能、耐蝕性和絕緣性能等)良好的各種塑料。主要有聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯和ABS等四種。 通用塑料和工程塑料的種類與符號詳見課本。5.2.2汽車上的塑料制品及發(fā)展趨勢 汽車上的塑料制品根據(jù)其應用部位，可分為內裝件、外裝件和功能件等。5.2.2.1塑料在汽車結構上的應用 1.汽車零部件對塑料的性能要求 要求具有一定的抗拉強度、抗壓強度、剪切強度和沖擊強度要求具有一定的耐熱性，要求具有抗蠕變性，要求具有尺寸穩(wěn)定性 2.塑料材料及其發(fā)展趨勢（詳見表） 5.2.2.2

41、塑料在汽車內裝件上的應用1.汽車內飾材料的要求要求美觀、舒適，便于靈活設計，有良好的裝飾性能；耐磨性、易清潔、易清洗、有足夠的抗撕裂強度、使用壽命長；有一定的透氣性和吸濕性，隔音、防振、質量輕、無異味；有一定的抗腐蝕性，阻燃、耐溫、色澤持久；具有抗靜電性，能防止在使用過程中積帶電荷而引起人體電擊。 2.汽車主要塑料內裝件和使用材料（詳見表）5.2.2.3塑料在外裝件上的應用1.汽車外裝塑料量2.汽車外裝件材料的應用情況及發(fā)展趨勢（詳見表）5.2.2.4塑料在功能零件上的應用技術1.電導性塑料特點：質量輕、加工容易、機械強度足夠、耐藥性優(yōu)良。但其他化學穩(wěn)定性差2.塑料電池單位重量的儲電量大，釋放

42、電壓高，具有較高的功率輸出密度，形狀成型自由，無功害3.光導纖維4.塑料磁鐵§5.3 汽車上的摩擦材料 摩擦材料是一種具有較高摩擦系數(shù)的高分子復合材料，以摩擦材料為主要部分而構成的制動裝置、離合裝置，是決定汽車安全性、使用性和操縱穩(wěn)定性好壞的重要裝置。 5.3.1汽車對制動片的要求1、符合要求的摩擦系數(shù)2.具有合適的抗熱衰退性及恢復性3.有大的單位面積吸收功率及低的磨損4.具有耐磨性5.具有較高的機械強度6.噪聲要小 5.3.2制動片的組成1、骨架材料：石棉纖維、金屬纖維、陶瓷纖維、玻璃纖維、碳纖維2、粘結劑：樹脂型、橡膠型3、填充劑： 5.3.3制動摩擦片分類1. 石棉摩擦材料2.

43、 金屬陶瓷摩擦材料3. 半金屬基摩擦材料4. 碳纖維摩擦材料5.3.4制動片的種類和性能（詳見表)5.3.5離合器片對離合器片的性能要求與制動摩擦片的性能要求基本一致。第六章 陶瓷、汽車玻璃、復合材料教學目標1. 了解陶瓷材料的性能要求及分類2. 了解玻璃的組成及性能特點3. 了解復合材料的性能及特點 重點和難點 1.陶瓷材料的性能及精細陶瓷在汽車上的應用 2.復合材料在汽車上的應用 3.玻璃在汽車上的應用§6.1陶瓷6.1.1陶瓷材料的性能要求及分類6.1.1.1陶瓷材料的概念 普通陶瓷也叫傳統(tǒng)陶瓷，其主要原料是粘土(Al2O3·2SiO2·2H2O)、石英(S

44、iO2)和長石(K2O·Al2O3·6SiO2)。組分的配比不同，陶瓷的性能會有所差別。   例如：長石含量高時，熔化溫度低而使陶瓷致密，表現(xiàn)在性能上即是抗電性能高、耐熱性能及機械性能差；粘土或石英含量高時，燒結溫度高而使得陶瓷的抗電性能差，但有較高的熱性能和機械性能。     普通陶瓷堅硬而脆性較大，絕緣性和耐蝕性極好。由于其制造工藝簡單、成本低廉，因而在各種陶瓷中用量最大。 6.1.1.2陶瓷材料的性能要求（詳見表） 1.力學性能： （1）硬度和強度：具有很高的抗壓強度，陶瓷為各類材料中硬度最高的材料。 （2）塑性：塑性

45、差 （3）韌性：韌性極低 2.熱性能：熔點高、化學穩(wěn)定性好、導熱低于金屬材料。 3.電性能：傳統(tǒng)的絕緣材料 4.化學性能：結構穩(wěn)定，不易氧化、抗腐蝕性較強。 6.1.1.3陶瓷材料的分類（詳見表） 1. 傳統(tǒng)陶瓷（又稱普通陶瓷）：以天然的硅酸鹽礦物為原料制成；主要用于日用、建筑、衛(wèi)生陶瓷制品。 2.精細陶瓷：采用高強度、超細粉末原料，經過特殊的工藝加工，得到結構精細且具有各種功能的無機非金屬材料，按其用途分為工程陶瓷和功能陶瓷 6.1.2精細陶瓷在汽車上的應用（詳見表）   陶瓷在汽車上的應用一方面用于功能材料，如氧化傳感器，水溫傳感器等；另一方面用于結構性的部件，如機械密

46、封，催化劑容器，火花塞，隔熱板，活塞等。  氧化鋁管坯做鈉蒸氣照明燈泡。氧化鋁熱電偶套管氧化鋁陶瓷密封環(huán)氧化鋁陶瓷噴咀1.氧化鈹陶瓷 氧化鈹陶瓷具備一般陶瓷的特性，導熱性極好，很高的熱穩(wěn)定性，強度低，抗熱沖擊性較高；消散高能輻射的能力強、熱中子阻尼系數(shù)大。  氧化鈹陶瓷制造坩堝，作真空陶瓷和原子反應堆陶瓷，氣體激光管、晶體管散熱片和集成電路的基片和外殼等。  2.氧化鋯陶瓷  氧化鋯陶瓷的熔點在2700 以上，耐2300 高溫，推薦使用溫度2000 2200 ；能抗熔融金屬的浸蝕，做鉑、鍺等金屬的冶煉坩堝和1800 以上的發(fā)熱體及爐子

47、、反應堆絕熱材料等；氧化鋯作添加劑大大提高陶瓷材料的強度和韌性，氧化鋯增韌陶瓷可替代金屬制造模具、拉絲模、泵葉輪和汽車零件如凸輪、推桿、連桿等。  3.氧化鎂鈣陶瓷  氧化鎂鈣陶瓷通常是通過加熱白云石（鎂或鈣的碳酸鹽）礦石除去CO2而制成的，其特點是能抗各種金屬堿性渣的作用，因而常用作爐襯的耐火磚。但這種陶瓷的缺點是熱穩(wěn)定性差，MgO在高溫下易揮發(fā)，CaO甚至在空氣中就易水化。6.1.2.1功能陶瓷在汽車上的應用（詳見表）1. 傳感器特性：要長久適用汽車特有的惡劣環(huán)境；要小型輕量；重復使用性好，輸出范圍廣。2. 同城傳感器的功能特性及在汽車上的應用（詳見

48、表）3. 幾種典型汽車傳感器舉例：氧傳感器（詳見表） 碳化硅陶瓷坩堝 碳化硅陶瓷密封件  6.1.2.2工程陶瓷在汽車上的應用 工程陶瓷由于具有良好的綜合性能，用它代替耐熱合金大幅度地提高熱機效率，降低能耗，節(jié)約貴重金屬，達到輕量化效果，實用性優(yōu)良。 1.汽車對結構性陶瓷的性能要求：陶瓷要有優(yōu)良的耐熱性、隔熱性，硬度高；陶瓷要有優(yōu)良的高溫強度、高耐蝕性、高耐磨性、低膨脹系數(shù)，隔熱性好及低密度；作為發(fā)動機用材料，也要設法提高其韌性，成形性，可靠性等綜合性能，克服制造技術要求高，成形加工時間長的缺點。 2.幾種工程陶瓷的特點（詳見表） 3.工程陶瓷在汽車結構

49、上的應用（詳見表）。§6.2汽車玻璃6.2.1玻璃的性能要求及分類6.2.1.1玻璃的概念 玻璃是將各種原料熔融、冷卻、固化的非結晶的無機非金屬材料6.2.1.2玻璃的組成 玻璃由各種氧化物的原料，如石英砂、石灰石、長石、強堿、硼酸、鉛化合物、鋇化物等，加入輔助原料以使玻璃獲得某些必要的性質和家屬熔制過程的原料，如澄清劑、著色劑、褪色及、乳濁劑、氧化劑、助溶劑等制成。6.2.1.3玻璃的性能特點（詳見表）：玻璃是一種脆性材料，有較好抗壓強度、較高的硬度，。玻璃的膨脹系數(shù)小，玻璃的穩(wěn)定性越大。透光性好，耐腐蝕性好。6.2.2玻璃在汽車上的應用： 汽車對玻璃的性能要求：透光性好耐侯性好，

50、有足夠的機械強度安全性好1.汽車上的板形玻璃:有較好的透明性和耐候性，脆性大，在交通事故中，極易造成人身傷亡事故，而逐漸被淘汰。2.汽車上的鋼化玻璃:將普通玻璃加熱到一定溫度后急劇冷卻就能大大提高玻璃的強度這種淬火玻璃就叫鋼化玻璃。其性能特點（詳見表）3.汽車上的區(qū)域鋼化玻璃：通過特殊的熱處理，可控制玻璃碎片的大小、形狀和分布。如駕駛員前的前風玻璃。4.汽車上的夾層玻璃：二片玻璃中間夾有一層安全膜，從而牢固地將兩層玻璃結合起來。6.2.3汽車玻璃的發(fā)展趨勢1. 天線夾層玻璃2. 調光夾層玻璃3. 熱線反射玻璃4. 除霜玻璃。§6.3復合材料 6.3.1復合材料性能特點、分類6.3.1

51、.1復合材料的概念1.復合材料：由兩種或多種物理和化學本質不同的物質人工制成的一種多相固體材料。2.特點：(1)可改善或克服組成材料的的弱點，充分發(fā)揮他們的優(yōu)點，如玻璃鋼（玻璃樹脂）(2)可按構件的結構和受力要求，進行材料的最佳設計，給出預定的分布合理的配套性能.(3)可創(chuàng)造單一材料不易具備的性能或功能，或同時發(fā)揮不同的功能。6.3.1.2復合材料的組成（詳見表）：基體增強材料6.3.1.3復合材料的分類（詳見表）：6.3.1.4復合材料的性能特點(1)比強度和比剛度高（各類材料中最高） 增強劑比重較低(玻璃、碳、硼纖維) 基體比重小(高聚物) 不完全致密 增強劑強度高 (2)抗疲勞 

52、;i 纖維缺陷少-難以萌生裂紋； ii 基體塑性好-難以萌生裂紋；裂尖鈍化，擴展緩慢。iii 裂紋擴展路徑曲折(3)減震性好i自振頻率高(正比于（E/r ）1/2)，不易因共振而快速脆斷。ii振動衰減快(非均質多相體系界面反射和吸收；基體阻尼較大)(4)高溫性能好：纖維多有較高熔點和較高的高溫強度5)斷裂安全性高，不致造成物體瞬間完全喪失承載能力而斷裂。過載-部分纖維斷裂-應力重新分配-未斷裂纖維承載(6)其他：減磨性，耐蝕性，工藝性能較好(7)缺陷：各向異性，伸展率較低，沖擊韌性不很好，成本太高6.3.2復合材料在汽車上的應用1.玻璃纖維復合材料-玻璃鋼 增強劑：玻璃纖維（SiO2

53、+其他氧化物）-比強度和比模量高（如40%玻璃纖維增強尼龍的強度大于鋁合金），耐高溫，化學穩(wěn)定性好，電絕緣性較好(1) 熱塑性玻璃鋼 粘結劑：熱塑性樹脂-尼龍、聚烯烴類、聚苯乙烯類、(熱塑性聚脂，聚碳酸脂)-機械性能、介電性能、耐熱性和抗衰老性能較好性能：（與基體材料相比）i強度和疲勞性能提高2-3倍以上ii沖擊韌性提高2-4倍(脆性材料)iii蠕變抗力提高2-5倍(2)熱固性玻璃鋼 粘結劑:熱固性樹脂-酚醛樹脂，環(huán)氧樹脂（不飽和聚酯樹脂，有機硅樹脂）性能：輕，比強度高(高于銅合金和鋁合金，有高于合金鋼)，耐蝕性好,介電性能優(yōu)越,成型性能良好剛度較差，易老化，易蠕變用途：玻璃纖維/尼龍->

54、;軸承，軸承架，齒輪；玻璃纖維/聚苯乙烯->汽車內裝飾制品，機殼2.碳纖維復合材料增強劑：碳纖維（石墨）-高強度、高彈性模量且2000° C以上保持不變；-180° C不變脆。 普通碳纖維s b=500-1000MN/m2，E=20000-70000MN/m2； 高模量碳纖維s b- 1500MN/m2，E- 150000MN/m2，比強度比模量是耐熱纖維中最高的 碳纖維樹脂復合材料 基體-環(huán)氧樹脂，酚醛樹脂，聚四氟乙烯性能普遍優(yōu)于玻璃鋼： 比鋁輕，比鋼強，E 比鋁合金和鋼大，疲勞強度高，沖擊韌性高，耐水和濕氣，化學穩(wěn)定性高，摩擦系數(shù)小，導熱性好，耐X射線， 纖維和樹脂粘結力不夠，各向異性大，耐高溫性能有差距 用途： 航天材料-飛行器，火箭外層材料，天線支架，殼體，機架 齒輪，軸承，活塞，密封圈，化工容器 (2)碳纖維碳復合材料 性能：強度和沖擊韌性比石墨高5-10倍，剛度高，耐磨性，化學穩(wěn)定性好，尺寸穩(wěn)定性好。用途：高溫技術，化工和核反應裝置中棗航天航空材料，導彈鼻錐，飛船的前緣，超音速飛機制動裝置(3)碳纖維金屬復合材料 基體-金屬(主要為熔點較低的金屬或合金，如碳纖/鋁錫合金)性能特點：接近于金屬熔點仍有