学习单元2汽车材料

1、学习单元二 汽车工程材料本单元的学习任务可以分为： 学习任务一 低碳钢拉伸试验及拉伸应力-应变曲线的绘制 学习任务二 汽车典型零件选材及热处理 学习任务三 有色金属与非金属材料在汽车上的应用学习任务一 低碳钢拉伸试验及拉伸应力-应变曲线的绘制任务描述任务描述 低碳钢拉伸试验可以非常形象地描述材料的力学性能，通过绘制低碳钢应力应变曲线图，使学生熟悉拉伸试验的过程与方法，掌握低碳钢应力应变曲线图的绘制方法，掌握金属材料的力学性能。学习目标学习目标1.学习金属材料的力学性能；2.学会绘制低碳钢应力应变曲线图。计划与实施计划与实施一、引导学生分组并结合已经学习的相关知识点，让学生回答以下问题1、什么是

2、拉伸试验？2、什么是应力？什么是应变？3、低碳钢应力-应变曲线图上的横纵坐标分别表示什么？二、学生准备绘制低碳钢应力-应变曲线图的工具，包括绘图纸、铅笔，直尺等。三、拉伸试验。可以采用视频、动画、真实试验演示等方式。四、学生根据拉伸试验中的数据，绘制出低碳钢应力-应变曲线图。 学习参考书学习参考书学习单元二学习单元二 汽车工程材料汽车工程材料学习任务一学习任务一 低碳钢拉伸试验及拉伸应低碳钢拉伸试验及拉伸应力力-应变曲线的绘制应变曲线的绘制 金属材料的性能分为使用性能和工艺性能。使用性能是指金属材料在使用过程中反映出来的特性，它决定金属材料的应用范围、安全可靠性和使用寿命。使用性能又分为机械性

3、能、物理性能和化学性能。工艺性能是指金属材料在制造加工过程中反映出来的各种特性，是决定它是否易于加工或如何进行加工的重要因素。在选用金属材料和制造机械零件时，主要考虑机械性能和工艺性能。在某些特定条件下工作的零件，还要考虑物理性能和化学性能。一、金属材料的使用性能（一）金属材料的机械性能 不同的金属材料表现出来的机械性能是不一样的。衡量金属材料机械性能的主要指标有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。1、强度 金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力称为强度。按外力作用的方式不同，可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗扭强度等。一般所说的强度是指抗拉强度。它作为最基本的强度指标，是用金属拉伸试验

4、方法测出来的。将一截面为圆形的低碳钢拉伸试样装夹在拉伸试验机的夹具上，缓慢加载，随着外力（负荷）的不断增加，试样会产生拉伸变形，长度不断增加，直至试样断裂，如下图所示。（a）拉伸前 （b）拉伸后（c）拉断后低碳钢拉伸试验测得的应力-应变曲线如图2-2所示。由图2-2可以看出，整个拉伸过程可以分为以下几个阶段：弹性变形阶段（图中Oe段）：试样的变形量与外加载荷成正比，载荷卸掉后，试样恢复到原来的尺寸。屈服阶段（图中es段）：在这个阶段，试件既有弹性变形也发生了塑性变形，所以卸掉载荷之后，一部分形变恢复，还有一部分不能恢复。不能恢复的变形称为塑性变形。s点称为屈服点。明显塑性变形阶段（图中sd段）

5、：该阶段载荷不再增加，试件继续变形。强化阶段（图中db段）：为了使试件继续变形，载荷必须不断增加。随着塑性变形增大，材料变形抗力也逐渐增加。颈缩阶段（图中bk段）：载荷达到最大值时，试样的直径发生局部收缩，出现颈缩现象。随后，试样承受拉伸力的能力迅速减小，最后试件在颈缩处被拉断。图2-2 低碳钢拉伸曲线（应力-应变曲线）通过分析低碳钢的应力-应变曲线，金属材料的强度指标根据其变形特点可分为以下几项：（1）弹性极限e弹性极限是指金属材料保持弹性变形的最大应力。（2）屈服点s屈服点是指金属材料产生屈服现象时的最小应力，即材料发生明显塑性变形的最小应力。（3）抗拉强度b是指金属材料断裂前能承受的最大

6、应力。2、塑性塑性是指金属在外力作用下产生永久变形而不断裂的能力。其大小用材料在断裂前的最大变形量来衡量。反映材料塑性的力学性能指标有伸长率和断面收缩率。（1）伸长率是指试样被拉断后，试样标距的伸长量与原始标距的百分比；（2）断面收缩率是指试样被拉断后，其断面截面积的最大收缩量与试样原始横截面面积的百分比；3、硬度 金属材料抵抗集中负荷作用的性能称为硬度。换句话说，硬度是金属材料抵抗硬物压入的能力。材料的硬度是强度、塑性和加工硬化倾向的综合反映。硬度与强度之间往往有一定的概略比例关系，并在很大程度上反映出材料的耐磨性能。此外，硬度测定方法简便，不需制备特殊的试样，可以直接在零件上进行测定，而不

7、损坏工件。所以硬度通常在生产上作为热处理质量检验的主要方法。在实际生产中所采用的硬度测试方法有以下两种：（1）布氏硬度HBW。布氏硬度是在布氏硬度计上进行测量的，用一定直径的压头（球体），以相应试验力压入待测表面，保持规定时间卸载后，测量材料表面压痕直径，以此计算出硬度值，如图2-3所示。图2-3 布氏硬度试验原理图（1）洛氏硬度HR。洛氏硬度的测定是在洛氏硬度试验机上进行的，试验原理见图2-4。这种硬度测量方法测量操作简单，方便快捷，压痕小，而且测量范围大，能测较薄工件。但是测量精度较低，可比性差，不同标尺的硬度值不能比较。图2-4 洛氏硬度试验原理图4、疲劳强度 金属材料在重复或交变负荷的

8、作用下，循环一定周次后，断裂时所能承受的最大应力称为疲劳强度。材料的疲劳强度是通过各种条件下的疲劳试验确定的。对称应力循环下的疲劳极限通常是在旋转弯曲疲劳试验机上用光滑试样测定。 材料的疲劳极限是材料机械性能中的一个重要性能。凡承受交变负荷的机器零件在设计时需用疲劳极限进行强度计算。在断裂的零件中，绝大多数是交变负荷下工作的，如往复机的曲轴，各种机器的主轴、齿轮、弹簧等。它们的主要破坏形式是疲劳断裂，而且疲劳断裂中大多数是突然发生的，通常所承受的应力也小于材料的屈服强度。因此，疲劳断裂具有很大的危险性。 材料的疲劳极限是材料机械性能中最敏感的性能之一。受各种内因和外因的影响。例如工作时的负荷性

9、质、环境温度和介质；零件的几何尺寸、表面加工的质量及处理；材料的化学成分、内部组织及缺陷等，都显著地影响疲劳极限。为了提高机械零件的疲劳强度，除了根据强度要求正确选材外，合理地设计零件的结构形状，避免应力集中，提高零件的表面质量，避免各种损伤，以及采用表面淬火、化学热处理、喷丸处理等表面强化方法，都能不同程度地提高抗疲劳断裂的能力。5、冲击韧性 有些机器零件在工作时，如齿轮换挡、设备起动、刹车等，往往受到冲击负荷的作用；还有一些机器，如锻锤、冲床、凿岩机等，它们本身就是利用冲击能量来工作的。金属抵抗冲击负荷的能力称为冲击韧性。试验表明，载荷速度增加，材料的塑性、韧性下降，脆性增加，很容易发生突

10、然性断裂。因此，使用的材料不能用静载荷下的性能来衡量，而必须用抵抗冲击载荷的能力，即冲击韧性k来衡量。k是通过摆锤式一次冲击试验来测量的，其试验原理如图2-6所示。图2-6 冲击试验原理图（二）金属材料的工艺性能 金属材料的工艺性能是反映金属材料在各种加工过程中，适应加工工艺要求的能力。它是物理性能、化学性能和机械性能的综合表现。工艺性能主要有铸造性、可锻性、可焊性、切削加工性和热处理性等。1、铸造性能金属材料的铸造性能主要是指流动性、收缩性和产生偏析的倾向。流动性是流体金属充满铸型的能力。流动性好能铸出细薄精致的复杂铸件，能减少缺陷。收缩性是指金属材料在冷却凝固中，体积和尺寸缩小的性能。收缩

11、是使铸件产生缩孔、缩松、内应力、变形、开裂的基本原因。偏析是指金属材料在凝固时造成零件内部化学成分不均匀的现象。它使零件各部分机械性能不一致，影响零件使用的可靠性。2、可锻性金属材料的可锻性是指它是否易于锻压的性能。可锻性常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。可锻性好的金属材料，不但塑性好，可锻温度范围宽，再结晶温度低，变形时不易产生加工硬化，而且所需的变形外力小。如中、低碳钢，低合金等都有良好的可锻性，高碳钢、高合金钢的可锻性较差，而铸铁则根本不能锻造。3、可焊性金属材料的可焊性是指金属在一定条件下获得优质焊接接头的难易程度。对于易氧化、吸气性强、导热性好（或差）、膨胀系数大、塑性低的材料，一

12、般可焊性差。可焊性好的金属材料，在焊缝内不易产生裂纹、气孔、夹渣等缺陷，同时焊接接头强度高。如低碳钢具有良好的可焊性，而铸铁、高碳钢、高合金钢、铝合金等材料的可焊性则较差。4、切削加工性金属材料的切削加工性是指它被切削加工的难易程度。切削加工性好的材料，切削时消耗的能量少，刀具寿命长，易于保证加工表面的质量，切削易于折断和脱落。金属材料的切削加工性与它的强度、硬度、塑性、导热性等有关。如灰口铸铁、铜合金及铝合金等均有较好的切削加工性，而高碳钢的切削性能则较差。5、热处理性金属材料在进行热处理时反映出来的性能，称为热处理性，如淬透性、淬硬性、淬火变形开裂的倾向、氧化脱碳的倾向等。（三）金属材料的

13、物理性能与化学性能1、物理性能 金属材料的物理性能，有密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性、磁性等。 金属材料的熔点影响到材料的使用和制造工艺。 金属材料的热膨胀性主要是指它的线膨胀系数。热膨胀性会带来零件的变形、开裂及改变配合状态，从而影响机器设备的精度和使用寿命。金属材料的导热性影响加热和冷却的速度。导热性差的材料在加热或冷却时，工件内外温差大，容易产生大的内应力。当内应力大于材料的强度时，则会产生变形或裂纹。 金属材料的导电性和导磁性，对一些电机、电器产品是很重要的性能。如铜、铝导线要求导电性好，镍铬合金的电阻丝则要求有大的电阻，变压器和电机的铁芯则采用磁性好的铁磁材料。2、化学性能金属

14、材料的化学性能主要是指金属抵抗活泼介质的化学侵蚀能力。在室温下金属材料抵抗周围介质（如大气、水气等）侵蚀的能力称为耐蚀性。一般机器零件为了不被腐蚀，常用热镀或电镀金属、发兰处理、涂油漆、烧搪瓷、加润滑油等方法来进行保护。在易腐蚀环境工作的重要零件，有时需采用不锈钢制造。 金属材料抵抗酸碱侵蚀的能力称为耐酸性。在化工机械中受到酸碱盐等化学介质侵蚀的零件，则需采用耐酸钢制造。金属材料在高温下保持足够的强度，并能抵抗氧或水蒸气侵蚀的能力称为耐热性。在锅炉、汽轮机及化工、石油等设备上的一些零件，为了满足这一性能，需采用耐热不锈钢制造。学习任务二 汽车典型零件选材及热处理任务描述任务描述 汽车的每个零部

15、件都要满足相应的要求，例如，汽车发动机轴颈处要求有高的硬度和耐磨性；汽车齿轮要求齿面具有足够的硬度且齿心具有较好的韧性。通过观看汽车发动机零部件实物及认识其主要零件所使用的材料，并为汽车主典型零件选择材料及热处理方法。学习目标学习目标1.学习碳钢、铸铁、合金钢的牌号和特点；2.学习钢的热处理方法及应用；3.学会选择合适的热处理方法进行汽车零件维修。学习参考书学习参考书学习单元二学习单元二 汽车工程材料汽车工程材料学习任务二学习任务二 汽车典型零件选材及热处理汽车典型零件选材及热处理常用金属材料及钢的热处理常用金属材料及钢的热处理一、铁碳合金基本组织与铁碳合金相图一、铁碳合金基本组织与铁碳合金相

16、图（一）金属的同素异晶转变大多数金属在结晶后晶格类型是不变的，但有少数金属（如铁、锡、钛、锰等）结晶后，在不同的温度时，具有不同的晶格结构。金属在固态下，晶格结构随温度发生变化的现象称为金属的同素异晶转变。图2-7 纯铁的冷却曲线图 （二）合金在机械工业中，因为纯金属本身的力学性能有限，很少直接用作机械零部件，且纯金属冶炼困难、价格昂贵，所以在实际生产中将它们熔炼成合金，以改善其力学性能，满足使用要求。1、基本概念（1）合金。合金是指将两种或两种以上金属或金属与非金属熔合在一起，获得具有金属特性的一类物质。绝大多数的合金是通过熔化、精炼而成的，只有少数合金是在固态下通过粉末冶金而成。例如，钢是

17、铁和碳组成的合金。（2）组元。组元是组成合金最基本的、能独立存在的物质。如普通黄铜是由铜和锌组成的二元合金。（3）相。相是指合金中成分相同、结构相同，并与其他部分有明显界面分开的均匀组成部分。2、合金的相结构根据合金组元之间相互作用不同，合金固态下的基本机构有一下两种：（1）固溶体。合金两组元在液态下相互溶解、结晶时，其中一组员保持原有晶格，另一组元则以原子的形式均匀地分布在该组员的晶格中，形成成分、性能均匀的固态合金，这种固态合金称为固溶体。固溶体分为置换固溶体和间隙固溶体两类。置换固溶体中溶质原子存在于溶剂晶格节点上；间隙固溶体中溶质原子存在与溶剂晶格的间隙中，如图所示。a）置换固溶体 b

18、）间隙固溶体形成固溶体时，随着溶质原子的溶入，将使溶剂晶格产生畸变，从而使其强度、硬度升高，这种现象称为固溶强化，如图2-8所示。这也就是合金比纯金属强度、硬度高的主要原因，这也是提高金属力学性能的重要途径之一。图2-9 固溶体中晶格畸变示意图（2）金属化合物。合金组元之间按照一定比例相互作用而生成的一种新的具有金属特性的固态物质称为金属化合物。金属化合物的晶格结构与其组元的晶格结构完全不同，具有硬而脆的性能特点。在合金中出现金属化合物时，能提高其强度、硬度和耐磨性，但会降低塑性和韧性。（3）机械混合物。由两种或者两种以上的固溶体和金属化合物所构成的混合物称为机械混合物。合金的性能取决于机械混

19、合物中各组成成分的性能及其形状、大小和分布状况。（三）铁碳合金基本组织在铁碳合金中，铁与碳可以形成化合物Fe3C，碳也可以溶解在铁中形成固溶体，或形成化合物与固溶体的机械混合物。铁碳合金中会出现以下几种基本组织：1、铁素体（F）铁素体是碳在-Fe中形成的固溶体，常用“F”表示。2、奥氏体（A）奥氏体是碳溶于-Fe中所形成的固溶体用，常用“A”表示。3、渗碳体（Fe3C）铁与碳形成的化合物称为渗碳体。4、珠光体（P）它是铁素体和渗碳体的机械混合物，用符号P表示。5、莱氏体（L）它分为高温莱氏体和低温莱氏体。（四）铁碳合金相图铁碳合金相图中各个特性点的符号及其意义铁碳合金相图中的主要特性线5、铁碳

20、合金相图的应用（1）在选材方面的应用若需要塑性、韧性高的材料应选用低碳钢（含碳为0.10-0.25%）；需要强度、塑性及韧性都较好的材料应选用中碳钢（含碳为0.25-0.60%）；当要求硬度高、耐磨性好的材料时应选用高碳钢（含碳为0.60-1.3%）。一般低碳钢和中碳钢主要用来制造机器零件或建筑结构.高碳钢主要用来制造各种工具。（2）在制定热加工工艺方面的应用 铁碳相图总结了不同成分的合金在缓慢加热和冷却时组织转变的规律即组织随温度变化的规律这就为制定热加工及热处理工艺提供了依据。三、碳素钢、合金钢及铸铁三、碳素钢、合金钢及铸铁工业上所用的金属材料主要分为黑色金属和有色金属两大类。黑色金属是指

21、铁和铁的合金，如钢、生铁、铸铁等；有色金属又称非铁金属，指除黑色金属外的金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝以及黄铜、青铜和铝合金等。（一）碳素钢 碳素钢（简称碳钢）是指碳的质量分数小于2.11%，并含有少量硅Si、锰Mn、磷P、硫S等杂质的铁碳合金。1、碳素钢的分类（1）按照含碳量分类：低碳钢、中碳钢、高碳钢（2）按照钢的质量，主要根据碳钢中的有害杂质硫、磷质量分数的多少分为：普通碳素钢、优质碳素钢、高级优质碳素钢、特级优质碳素钢（3）按照用途可以分为：碳素结构钢、碳素工具钢2、常见碳素钢的牌号、性能及主要用途（1）普通碳素结构钢这类钢的含碳量较低，而硫、磷等有害元素和其他杂质含量较多，故强度不

22、够高，但塑性、韧性好，焊接性能优良，冶炼简单，成本低，使用时一般不进行热处理。普通碳素结构钢的牌号由代表屈服强度（屈服点）的汉语拼音首位字母“Q”，屈服点s的数值（单位MPa）、质量等级（A、B、C、D）和脱氧方法符号的四个部分按顺序排列组成。 质量等级符号含义，A级的硫、磷的质量分数最高，D级最低。A、B、C、D表示钢材质量依次提高。脱氧方法符号含义，F表示沸腾钢，Z表示镇静钢，B表示半镇静钢，TZ表示特殊镇静钢。因为多使用镇静钢，所以其符号Z一般省略不表示。例如Q235AF表示屈服点s为235MPa，质量等级为A级的沸腾碳素结构钢。 碳素结构钢的规定牌号有Q195、Q235、Q255、Q2

23、75四种。（2）优质碳素结构钢优质碳素结构钢的碳质量分数一般在0.05%-0.9%，只含有少量的有害杂质硫和磷，因此既能保证钢中的化学成分，又能保证力学性能。优质碳素结构钢的质量较高，可用于制造较重要的机械零件，一般需要经过热处理以后使用，以充分发挥其性能潜力。优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，这两位数字表示钢中平均含碳质量分数的万分数。例如，08F、10A、45、65Mn，表示钢中平均含碳质量分数分别是0.08%、0.1%、0.45%、0.65%；含碳质量分数后面加“A”表示高级优质钢，加“F”表示沸腾钢；含锰质量分数较高时则在含碳量质量分数后面加上锰元素符号“Mn”。 （3）碳素工具钢这

24、类钢的牌号是用“碳”或“T”字后附数字表示。数字表示钢中平均含碳的质量分数的千分之几。T8、T10分别表示钢中平均含碳的质量分数为0.80%和1.0%的碳素工具钢，若为高级优质碳素工具钢，则在钢号最后附以“A”字。如T12A。牌号数字越大，碳的质量分数越高，钢在热处理后的硬度和耐磨性越好，但韧性越差。碳素工具钢用于制造各种量具、刃具、模具等。（二）合金钢的分类、牌号及主要用途 为了改善钢的性能，炼钢时有目的地加入一些合金元素所形成的钢称为合金钢。常用的合金元素有Si、Mn、Cr、Ni、Mo、W、Ti和稀土元素等。合金钢通过热处理能获得优良的力学性能及一些特殊的物理、化学性能。合金钢根据性能和用

25、途的不同，可分为合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢三大类。按照其合金元素的含量可以分为低合金钢（合金元素总的质量分数5%）；中合金钢（合金元素总的质量分数为5%10%）；高合金钢（合金元素总的质量分数10%）。1、合金结构钢合金钢的牌号以“两位数字+合金元素符号+数字”表示。合金结构钢根据性能和用途的不同，可以分为低合金钢结构钢、合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢和滚动轴承钢。（1）低合金高强度结构钢：低合金高强度结构钢强度比普通碳素结构钢高30%50%。（2）合金渗碳钢：合金渗碳钢的含碳质量分数为0.1%0.25%。（3）合金调质钢：合金调质钢是在调质钢中加入一定的合金元素形成的，其含碳的质

26、量分数为0.25%0.5%。（4）合金弹簧钢：合金弹簧钢含碳的质量分数中等偏高，一般为0.46%0.7%。（5）滚动轴承钢：滚动轴承钢主要是用来制造滚动轴承中内外圈、滚动体的专用钢。2、合金工具钢 合金工具钢的编号方法与合金结构钢相似。平均含碳的质量分数超过1%时，一般不标出含碳量数字；平均含碳的质量分数小于1%时，可以用以为数字表示，以千分数计。例如，9SiCr表示平均含碳质量分数为0.9%，含硅、铬质量分数均小于1.5%的铬钢；Cr12MoV表示平均含碳的质量分数1%，含铬的质量分数为12%，含钼、钒质量分数1.5%的洛钼钒钢。合金工具钢按照用途可分为合金刃具钢、合金量具钢和合金模具钢。3

27、、特殊性能合金钢 特殊性能合金钢是指具有特殊的物理、化学性能的一种高合金钢。特殊性能钢主要包括不锈钢、耐热钢、耐磨钢和磁性钢等。（三）铸铁 铸铁是值碳的质量分数大于2.11%，并含有较多硅、锰、磷、硫等杂质元素的铁碳合金。按照碳在铸铁当中存在的形式和形态不同，铸铁主要分为以下几种：1、白口铸铁：白口铸铁中的碳主要以渗碳体形式存在，断口呈白亮色。其性能硬而脆，切削加工困难。2、灰铸铁：灰铸铁中全部或者大部分的碳以片状石墨形态存在，其断面呈暗灰色。3、球墨铸铁：球墨铸铁中的全部或大部分碳以球状石墨形式存在。4、可锻铸铁：可锻铸铁是由白口铸铁经过长时间的高温石墨化退火而得到的5、蠕墨铸铁：蠕墨铸铁是

28、具有形似蠕虫壮石墨的铸铁。四、钢的热处理 钢的热处理是将钢在固态下，采用适当的方式进行加热、保温和冷却，使其内部组织发生改变，从而得到所需要性能的一种工艺方法。热处理是汽车零部件在制造过程中的重要工序，对发挥金属材料的潜力、改善零件的使用性能、提高产品质量、延长使用寿命具有极其重要的意义。（一）钢的退火与正火1、退火 退火是将工件加热到一定温度，保温一定时间后再随炉缓慢冷却的一种热处理工艺。根据钢的成分和退火的目的不同，退火可以分为：完全退火、球化退火、去应力退火等。（1）完全退火（2）球化退火（3）去应力退火2、正火 正火是将钢加热到组织转变为奥氏体的临界温度以上3050，保温后，从炉中取出

29、在空气中冷却的热处理方法。正火工艺的冷却速度比退火快，所以正火后材料的硬度、强度、韧性都高于退火，而且操作简单，生产周期短，所以比较经济，生产效率高。因此，实际生产中，大多数低碳钢不做退火而采用正火处理。对于力学性能要求不高的中碳钢零件常采用正火作为最终热处理。高碳钢经正火处理后可消除网状渗碳体，为球化退火做准备。（二）钢的淬火与回火1、淬火 淬火是将钢加热到组织转变为奥氏体的临界温度以上的某一温度范围，保温一定时间，以大于临界温度以上的某一温度范围，保温一定时间，以大于临界冷却速度的冷速，在水、盐水或者油中冷却，获得马氏体或贝氏体的热处理工艺。2、回火回火是把淬火后的钢重新加热到组织转变为奥

30、氏体的临界温度以下的某一温度，保持一定时间，再以适当的冷却速度冷却到室温的热处理工艺。由于淬火时冷却速度较快，工件内部产生很大的内应力，而且淬火后的组织不稳定，故淬火后必须回火。回火的目的就是稳定淬火后的组织，消除内应力，调整硬度、强度，提高塑性，使工件获得较好的综合力学性能。回火通常是热处理的最后工序。常用的回火方法主要有以下三种：（1）低温回火。低温回火的回火温度150250。（2）中温回火（加热温度350500）（3）高温回火（加热温度500650）（三）表面热处理1、表面淬火2、化学热处理学习任务三 有色金属与非金属材料 在汽车上的应用任务描述任务描述 为了满足汽车上某些零件的要求，为

31、了使汽车轻量化，除了黑色金属之外，汽车上还采用了有色金属与非金属材料。通过观看汽车发动机零部件实物及认识其主要零件所使用的材料，使学生能够辨识主要汽车零部件采用的有色金属与非金属材料，并理解掌握其主要的选材原则。学习目标学习目标 1.学习铝、铜及其合金在车上的应用； 2.学习非金属材料的主要特点以及它们在汽车上的应用学习参考书学习参考书学习单元二学习单元二 汽车工程材料汽车工程材料学习任务三学习任务三 有色金属与非金属材料有色金属与非金属材料 在汽车上的应用在汽车上的应用一、有色金属材料一、有色金属材料工业生产中通常把钢铁称为黑色金属，而黑色金属以外的金属材料统称为有色金属。有色金属产量低、价

32、格高，但具有许多特殊的物理、化学和力学性能，能够满足汽车上某些零件的特殊要求，故称为汽车工业中不可缺少的金属材料。有色金属材料种类繁多，在工业中应用比较广泛的是铝、铜及其合金。（一）铝及铝合金1、纯铝铝是目前工业中用量最大的有色金属。铝的密度小（约2.7g/cm，大约是钢或铁密度的三分之一，熔点为660，导电、导热性良好（仅次于金、银和铜），强度低（b=80100MPa），硬度低（2530HBW），塑性好（=35%40%）。由于铝表面能生成一层极致密的氧化铝膜，能阻止铝的继续氧化，所以铝在空气中有良好的抗腐蚀能力。因为铝具有上述特点，所以工业纯铝主要用于导电、导热或者耐腐蚀的零件。例如汽车加热

33、器、散热器、蒸发器及油冷却器等；此外纯铝还可以做装饰件和铭牌等。2、铝合金铝中加入适当的铜、镁、硅、锰等元素构成了铝合金。铝合金不仅强度提高，还可以通过变形、热处理等方法进一步强化，同时还保留了塑性好和耐腐蚀的优点，所以铝合金被用于制造要求质量轻、强度高的零件。铝合金依据其成分和工艺性能，可分为变形铝合金和铸造铝合金。（二）铜及铜合金1、纯铜纯铜外观呈紫红色，又称紫铜。它的密度约为8.9g/cm，熔点为1083，具有良好的导电性和导热性、极好的塑性以及较高的耐腐蚀性，但力学性能较差，不宜用来制造结构零件，常用来制造电线、电缆等导电材料。2、铜合金铜合金比纯铜的强度高，而且具有许多优良的物理、化学性能。铜合金按照化学成分不同分为黄铜、青铜和白铜等。（三）轴承合金（三）轴承合金轴承合金是用来制造滑动轴承的特定材料。当轴在轴承中运转工作时，轴承表面承受一定的交变载荷，并与轴发生强烈的摩