学习情境一-汽车材料基础知识

,学习情境一,汽车材料基础知识,2,本章重点,1、金属与非金属材料在汽车中的应用；2、常用材料的成分、组织、性能之间的关系及金属材料的热处理工艺；3、汽车主要运行材料的性能及使用;,3,本章重点,4、了解汽车零件常用材料的分类及牌号;5、具有对汽车典型零件进行选材的能力。,4,情境描述,2013年消费者李某在佳木斯市某农用配件商店购买了一台柴油机。使用20天后，发现柴油机气缸体出现裂纹。李某多次找销售方及生产厂家要求解决问题，但没有结果，于是投诉到佳木斯市消协。,5,情境描述,佳木斯市消协接到投诉后立即与经销方及生产厂家取得联系，双方都认为柴油机气缸体出现裂纹是消费者使用、保养不当造成的。市消协出具委托鉴定函，委托农机检验部门对柴油机进行质量鉴定。,6,情境描述,鉴定结论为：“该气缸体产生裂纹处显微组织不合格，硬度不合格，存在质量问题”。因此，气缸体损坏是由气缸体材料不达标所造成。,7,7,PersonalNSummary,单元一,汽车零件材料,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,（一）钢铁材料钢铁材料是以铁和碳为基本元素的合金，包括碳素钢、合金钢和铸铁1碳素钢（1）碳和常存元素对碳素钢的影硅的影响锰的影响硫的影响磷的影响,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,（2）碳素钢的分类按钢中碳的质量分数，碳素钢分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。按钢中合金元素的总质量分数，合金钢可分为低合金钢和高合金钢。,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,按钢的用途，钢材可以分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。1）结构钢a普通碳素结构钢,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,b优质碳素结构钢。,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,c低合金高强度结构钢。,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,d铸造碳钢。（见图1-34）。,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,d铸造碳钢。（见图1-34）。,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,2）工具钢a碳素工具钢。,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,b.合金工具钢刃具钢,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,b.合金工具钢刃具钢,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,c模具钢。,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,3）特殊性能合金钢a.耐热钢,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,b.不锈钢,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,c.耐磨钢,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,按冶炼方法分类，可分为转炉钢、电炉钢；根据炼钢时所用脱氧方法，可分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢。按钢的质量，即主要根据钢中有害杂质（硫、磷）的含量可分为普通碳素钢、优质碳素钢和高级优质碳素钢等。,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,2合金钢合金钢就是在碳素钢的基础上加入一些合金元素而成的钢,如汽车上的些受力复杂的重要零件变速器齿轮、半轴和活塞销等。,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,（1）钢的热处理为了改善钢的件能，一方面可以调整钢的化学成分，加入合金元素形成合金钢；另一方面，可以对钢进行热处理。,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,热处理是将钢铁材料在固态下以适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需组织和性能的工艺过程，可用钢的热处理工艺曲线表示。,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,单元一,钢的热处理工艺曲线,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,根据热处理目的和工艺方法的不同，热处理一般可分为普通热处理和表面热处理。普通热处理退火：主要用来消除铸、锻件等的内应力，以防止变形和开裂。,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,正火：主要用来处理低碳钢、中碳钢零件，使其组织细化、减少内应力，提高钢的强度和韧性。,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,淬火:主要用来提高钢的硬度和强度，但淬火会引起内应力，使钢变脆。所以淬火后必须回火。回火：主要用来消除淬火后钢的脆性和内应力，提高钢的塑性和韧性。,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,表面热处理表面淬火：仅对工件表面进行淬火的热处理工艺。化学热处理：用一定的工艺将碳、氮等元素渗入工件表面、以改变其化学成分和组织结构。,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,（2）合金钢的分类按合金钢的用途分类，合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢。按合金元素的含量分类，低、中、高合金钢。,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,（3）合金钢的牌号合金结构钢的牌号采用“两位数字+合金元素符号+数字”的格式表示。,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,例：40Cr表示平均含碳量为0.40，平均含碳量小于1.5的合金结构钢,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,（4）合金结构钢低合金结构钢合金渗碳钢,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,合金调质钢,单元一,调质钢实例,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,合金弹簧钢,单元一,弹簧钢实例,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,滚动轴承钢,单元一,滚动轴承钢实例,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,滚动轴承钢,单元一,滚动轴承钢实例,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,3铸铁铸铁是含碳质量分数大于2.11%（一般在2.54.0之间）的铁碳合金，具有良好的铸造性能、耐磨件、减振性和切削加工性能。发动机气缸体、气缸盖、变速器壳和后桥壳等大多采用铸铁铸造。,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,单元一,（a）片状石墨（b）团絮状石墨（c）球状石墨（d）蠕虫状石墨图1-47工程铸铁中的四种石墨形状,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,（1）铸铁的分类铸铁中的碳以自由状态的石墨或化合物渗碳体的形式存在，根据碳的存在形式不同（如图），可分为几种：,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,单元一,（a）片状石墨（b）团絮状石墨（c）球状石墨（d）蠕虫状石墨工程铸铁中的四种石墨形状,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,（1）铸铁的分类白口铸铁灰口铸铁,单元一,（a）重型机床床身（HT250）,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,单元一,（b）大型船用柴油机汽缸体（HT300）灰铸铁实例,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,可锻铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁,单元一,（a）柴油机气缸（b）制动鼓（c）阀门蠕墨铸铁实例,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,（二）有色金属在工程上，通常把钢铁材料称为黑色金属，除黑色金属以外的金属称为有色金属。1铝及铝合金（1）纯铝（2）铝合金,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,形变铝合金1）防锈铝2）硬铝3）超硬铝4）锻铝5）特殊铝,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,铸造铝合金铸造铝合金的代号用“ZL”加“一位数字和两位顺序号”的格式表示。例ZL108表示8号铝硅系铸造铝合金。,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,铸造铝合金的牌号则用“ZAI”，加“主要添加元素符号及百分含量和其他添加元素符号及其百分含量”的格式表示。例ZAlSi12Cu2Mg1表示含硅量为12，含铜量为2，含镁量为1的铝硅系铸造铝合金(其代号为ZL108)。,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,2铜及铜合金（1）纯铜（2）黄铜（3）青铜锡青铜特殊青铜,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,3滑动轴承合金按其化学成分的不同，常用滑动轴承合金可分为锡基、铅基、铝基和铜基滑动轴承合金等。,单元一,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,单元一,汽车曲轴、活塞、齿轮,一、金属材料,二、非金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,4.新型合金材料（1）镁及镁合金（2）锌及锌合金（3）钛及钛合金（4）粉末合金,单元一,工程上常用的非金属材料包括高分子材料、陶瓷材料和复合材料。高分子材料(即分子量特别大的有机化合物)包括塑料、橡胶等。陶瓷材料包括陶瓷、玻璃等。复合材料包括金属和金属之间、非金属和金属之间、非金属和非金属之间的复合材料。,单元一,二、非金属材料,一、金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,（一）塑料1.塑料组成以合成树脂为主要原料，并加入某些添加剂而制成的高分子材料。合成树脂是从煤、石油和天然气中提炼出来的高分子化合物，是塑料的基本成分。2塑料的分类,单元一,二、非金属材料,一、金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,3.塑料特性（1）密度小：仅为钢的密度的l8-14，铝的密度的1/2。（2）比强度高（3）耐腐蚀性好（4）绝缘性好（5）吸振和消声性能良好（6）耐磨和减摩性能优良,单元一,二、非金属材料,一、金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,（二）橡胶橡胶是一种有机高分子材料，橡胶制品在汽车上的应用广泛。（1）汽车轮胎（2）皮带,单元一,二、非金属材料,一、金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,单元一,二、非金属材料,一、金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,（3）密封制品密封条油封皮碗,单元一,二、非金属材料,一、金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,防尘套胶管胶带缓冲垫,单元一,二、非金属材料,一、金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,（三）其他非金属材料1玻璃（1）钢化玻璃（2）夹层玻璃（3）中空玻璃（4）防雾玻璃,单元一,二、非金属材料,一、金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,2陶瓷材料陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。,单元一,二、非金属材料,一、金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,（四）复合材料是由两种或两种以上的物理和化学性质不同的金属材料或非金属材料经一定方法合成而得到的一种新的多相固体材料。,单元一,二、非金属材料,一、金属材料,三、常用材料在汽车上的应用,（一）金属材料在汽车上的应用,单元一,三、常用材料在汽车上的应用,一、金属材料,二、非金属材料,（a）低碳钢制造的油底壳,（b）低碳钢制造的气缸盖罩盖,（c）中碳钢制造的连杆,（d）中碳钢制造的曲轴,（一）金属材料在汽车上的应用,单元一,三、常用材料在汽车上的应用,一、金属材料,二、非金属材料,（一）金属材料在汽车上的应用,单元一,三、常用材料在汽车上的应用,一、金属材料,二、非金属材料,（一）金属材料在汽车上的应用,单元一,三、常用材料在汽车上的应用,一、金属材料,二、非金属材料,（一）金属材料在汽车上的应用,单元一,三、常用材料在汽车上的应用,一、金属材料,二、非金属材料,（一）金属材料在汽车上的应用,单元一,三、常用材料在汽车上的应用,一、金属材料,二、非金属材料,（一）金属材料在汽车上的应用,单元一,三、常用材料在汽车上的应用,一、金属材料,二、非金属材料,（一）金属材料在汽车上的应用,单元一,三、常用材料在汽车上的应用,一、金属材料,二、非金属材料,（一）金属材料在汽车上的应用,单元一,三、常用材料在汽车上的应用,一、金属材料,二、非金属材料,（一）金属材料在汽车上的应用,单元一,三、常用材料在汽车上的应用,一、金属材料,二、非金属材料,（二）非金属材料在汽车上的应用1.塑料在汽车上的应用塑料在汽车上的应用越来越多，常用作内、外装饰件和结构零件等。目前，塑料在轿车上的用量约占全车重量的9左有。,单元一,三、常用材料在汽车上的应用,一、金属材料,二、非金属材料,2.橡胶在汽车上的应用现代轿车中橡胶的用量约占轿车总重量的36，其中用量最大的是轮胎，它约占轿车中橡胶件总重量的70左右。橡胶在汽车上除了用于制造轮胎外，还可用于制造各种胶管、胶带、减振件和密封件等。,单元一,三、常用材料在汽车上的应用,一、金属材料,二、非金属材料,81,学习案例,2012年，一汽-大众汽车有限公司生产的新捷达轿车，一改以往棱角分明、方正保守的外型，以大众汽车家族式设计语言为蓝本，通过精准有力的线条，勾勒出一个时尚、运动的动感身姿。,82,学习案例,除了外形更改外，一汽-大众对该轿车还进行了16项全新设计改进、54种零件提升改进、161项质量改进。其中，将原铸铁强缸体更换成铝合金气缸体，那么气缸体对材料有哪些要求？铸铁气缸体和铝合金气缸体又有哪些优缺点？,83,PersonalNSummary,单元二,汽车运行材料,一、汽车燃料的性能及使用,二、汽车润滑材料,三、汽车工作液,单元二,一、汽车燃料的性能及使用,二、汽车润滑材料,三、汽车工作液,（一）汽油汽油是从石油中提炼出来的，由碳、氢元素组成的烃类化合物。1.车用汽油的选用：（1）装有三元催化转换器的汽车不得使用含铅汽油，必须使用无铅汽油。,单元二,一、汽车燃料的性能及使用,二、汽车润滑材料,三、汽车工作液,（2）为了确保汽车用户能正确、合理地选择车用汽油，汽车出厂时，一般在油箱盖内侧都贴有醒目的指示。,单元二,一、汽车燃料的性能及使用,二、汽车润滑材料,三、汽车工作液,单元二,2012款途观1.8T四驱菁英版,一、汽车燃料的性能及使用,二、汽车润滑材料,三、汽车工作液,（3）在市场上买不到符合本次要求的汽油时，应本着“就高不就低”的原则，尽量选用高牌号的汽油。（4）当在市场上只能买到牌号低于本次要求的汽油时，应对发动机的点火提前角做必要的调整或适当改变驾驶风格，以减小发生爆燃的概率。,单元二,一、汽车燃料的性能及使用,二、汽车润滑材料,三、汽车工作液,在行车中，应尽量缓踩加速踏板，平稳加速，避免急加速。2.加油时机的选择加油时机的选择，应从确保车辆续驶里程、尽量减少汽油的蒸发损失、提高车辆的运行经济性，以及确保汽油泵冷却可靠等多方面加以考虑。,单元二,一、汽车燃料的性能及使用,二、汽车润滑材料,三、汽车工作液,单元二,燃油表指针指向E,一、汽车燃料的性能及使用,二、汽车润滑材料,三、汽车工作液,单元二,燃油表指针进入红区,一、汽车燃料的性能及使用,二、汽车润滑材料,三、汽车工作液,（二）轻柴油是从石油中提炼出采的，由碳、氢元素组成的烃类化合物。柴油可分为轻柴油、重柴油和军用柴油等品种，汽车用高速柴油发动机采用的柴油是轻柴油。,单元二,一、汽车燃料的性能及使用,二、汽车润滑材料,三、汽车工作液,国产轻柴油的牌号是按凝点高低来划分的。例如：10号柴油表示其凝点不高于l0，-10号表水柴油的凝点不高于-10。,单元二,一、汽车燃料的性能及使用,二、汽车润滑材料,三、汽车工作液,单元二,常用汽车润滑材料可分为发动机润滑油、车辆齿轮油和润滑脂等。（一）发动机润滑油作用：润滑、冷却、洗涤、密封（二）车辆齿轮油主要作用是减少齿轮及轴承之间的摩擦及磨损，增强摩擦表面的散热作用，防止机件发生腐蚀和锈蚀。,单元二,二、汽车润滑材料,一、汽车燃料的性能及使用,三、汽车工作液,（三）润滑脂,单元二,二、汽车润滑材料,一、汽车燃料的性能及使用,三、汽车工作液,工作液汽车工作液是指汽车制动液、防冻液、液力传动油以及其他汽车工作介质。1.汽车制动液俗称刹车油，它是一种用于汽车液压制动系统中传递压力的工作介质。,单元二,三、汽车工作液,一、汽车燃料的性能及使用,二、汽车润滑材料,选择与使用制动液时要注意以下几点事项（1）所选用的制动液产品类型应与车辆制造厂家规定的制动液产品类型相同。（2）当制动液中混有矿物油时，应全部更换制动液。,单元二,三、汽车工作液,一、汽车燃料的性能及使用,二、汽车润滑材料,（3）不同类型或不同牌号的制动液不得混合使用。（4）制动液对车身涂层有一定的破坏作用，会产生“咬漆”现象，因此，在使用过程中要防止制动液与车身涂层接触。,单元二,三、汽车工作液,一、汽车燃料的性能及使用,二、汽车润滑材料,2.汽车防冻液防冻液可以防止车辆在寒冷冬季停车时冷却液结冰而胀裂车辆的冷却系统，而在夏天则可以防止“开锅”。,单元二,三、汽车工作液,一、汽车燃料的性能及使用,二、汽车润滑材料,单元二,三、汽车工作液,一、汽车燃料的性能及使用,二、汽车润滑材料,防冻液,单元二,三、汽车工作液,一、汽车燃料的性能及使用,二、汽车润滑材料,带有液位标识的防冻液储液罐,防冻液使用过程的注意事项（1）加注防冻液前一定要对发动机冷却系统进行一次认真的清洗。（2）加注防冻液前要检查发动机冷却系统有无渗漏现象，并应及时排除后才能使用防冻液。（3）不同厂家生产的防冻液不能混加，混加容易腐蚀发动机、散热器等等。,单元二,三、汽车工作液,一、汽车燃料的性能及使用,二、汽车润滑材料,3.汽车液力传动油又称为自动变速器油（ATF），不仅起传递动力的作用，而且还起着对齿轮、轴承等摩擦副的润滑作用以及在伺服机构中起液压自动控制的作用。4.其他汽车工作介质减振器油、液压油和制冷剂等工作介质。,单元二,三、汽车工作液,一、汽车燃料的性能及使用,二、汽车润滑材料,105,学习案例,北京的张先生2003年年中买了一辆价值20万元的轿车。2004年8月份的一天，张先生的爱车启动变得很困难，偶尔打着一次，也只能用小小的油门爬行，稍微一提速就熄火。,106,学习案例,经过4s店维修技师检查，告诉张先生：极有可能是进排气系统的机械故障，需要拆发动机检查。刚跑了不到20000km的新车发动机就被拆开，张先生很心疼，但拆开以后的情况更令他心惊气门背面沾满了胶状物，几乎把,107,学习案例,进气口都堵住了，如此一来混合气根本就无法正常进入气缸，因此出现一踩油门就熄火的故障。维修技师很肯定地说：该车所加的汽油有问题。,108,PersonalNSummary,单元三,金属材料的性能,一、金属材料的使用性能,二、金属材料的工艺性能,（一）物理性能物理性能是指金属固有的属性，包括密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀和磁性等。1密度密度是指物质单位体积的质量,单元三,一、金属材料的使用性能,二、金属材料的工艺性能,2熔点熔点是指金属从固态转变为液态时的温度。3导电性金属传导电流的性能称为导电件。,单元三,一、金属材料的使用性能,二、金属材料的工艺性能,4导热性金属传导热的性能称为导热性。5热膨胀性金属在受热时膨胀、冷却时缩小的特性称为热膨胀性。6磁性金属导磁的性能称为磁性。,单元三,一、金属材料的使用性能,二、金属材料的工艺性能,（二）化学性能化学性能是指金属材料在常温或高温条件下，抵抗外界介质对其化学侵蚀的能力。,单元三,一、金属材料的使用性能,二、金属材料的工艺性能,1耐腐蚀性金属在常温下抵抗各种腐蚀介质侵蚀的能力称为金属的耐腐蚀性。2抗氧化性金属在高温下抵抗氧化作用的能力称为金属的抗氧化性。,单元三,一、金属材料的使用性能,二、金属材料的工艺性能,（三）机械性能又称为力学性能，它是指金属材料在加工和使用时，在外力作用下所表