10《汽车应用材料》课件-第一章

1、第一章第一章汽车材料概论汽车材料概论汽车应用材料汽车应用材料汽车材料概论汽车材料概论概述概述v本课程的性质本课程的性质v重要的专业基础课重要的专业基础课v本课程的学习目标本课程的学习目标 对制造汽车使用的各种金属、非金属材料有一对制造汽车使用的各种金属、非金属材料有一个较全面的、概括性的了解，初步掌握汽车常用材个较全面的、概括性的了解，初步掌握汽车常用材料的性能；对汽车运行时常用的润滑材料、工作液、料的性能；对汽车运行时常用的润滑材料、工作液、美容材料等有所了解，初步具备合理选材及应用的美容材料等有所了解，初步具备合理选材及应用的能力。能力。 v本课程的学习方法本课程的学习方法 注意适用性；综

2、合性；注意适用性；综合性； 汽车材料概论汽车材料概论概述概述v一、汽车的主要构成一、汽车的主要构成v1 1、发动机：机体组、曲柄连杆机构、配气机构、发动机：机体组、曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、起动系、点火系；燃料供给系、润滑系、冷却系、起动系、点火系； v2 2、底盘：转向系、传动系、行驶系、制动系；、底盘：转向系、传动系、行驶系、制动系；v3 3、车身：驾驶室、车厢；、车身：驾驶室、车厢；v4 4、电气电子设备、电气电子设备：电源；：电源；起动系、点火系起动系、点火系；发动发动机电喷、防抱死制动等机电喷、防抱死制动等汽车材料概论汽车材料概论概述概述 二、二、汽车材料应

3、用概况（按照重量比较）汽车材料应用概况（按照重量比较）v钢材占汽车自重的钢材占汽车自重的55556060；v铸铁占铸铁占5 5一一1212；v有色金属占有色金属占6 6一一1010；v塑料占塑料占8 81212；v橡胶占橡胶占4 4；玻璃占；玻璃占3 3；v其他材料其他材料( (油漆、各种液体等油漆、各种液体等) )占占6 61212。v结论：目前，汽车是以金属材料为主，塑料、橡胶、结论：目前，汽车是以金属材料为主，塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料占有一定的比例。陶瓷等非金属材料占有一定的比例。 汽车材料概论汽车材料概论v汽车材料的分类汽车材料的分类汽车工程材料汽车工程材料汽车运行材料汽车运行材料

4、汽车美容材料汽车美容材料汽车材料概论汽车材料概论v汽车材料的组成汽车材料的组成汽车材料概论汽车材料概论概述概述v三、汽车工程材料三、汽车工程材料v1 1、金属材料、金属材料v(1)(1)黑色金属材料黑色金属材料v黑色金属材料包括钢和铸铁，即钢铁材料，黑色金属材料包括钢和铸铁，即钢铁材料，它占金属材料总量的它占金属材料总量的95%以上，由于钢铁材以上，由于钢铁材料力学性能优良和具有低廉的价格，所以在料力学性能优良和具有低廉的价格，所以在工程材料中一直占据不可代替的主导地位。工程材料中一直占据不可代替的主导地位。v钢可以分为碳素钢和合金钢。铸铁由于具有钢可以分为碳素钢和合金钢。铸铁由于具有良好的铸

5、造性能、切削加工性能、耐磨性、良好的铸造性能、切削加工性能、耐磨性、减震性，而且价格低廉，因此，广泛应用汽减震性，而且价格低廉，因此，广泛应用汽车制造业。车制造业。汽车材料概论汽车材料概论概述概述v（一）汽车工程材料（一）汽车工程材料v1 1、金属材料、金属材料v(2)(2)有色金属材料有色金属材料v 有色金属的特性：材质轻、导电性好。有色金属的特性：材质轻、导电性好。汽车的部分零部件已经用有色金属取代的钢汽车的部分零部件已经用有色金属取代的钢铁材料。铁材料。汽车材料概论汽车材料概论概述概述v（一）汽车工程材料（一）汽车工程材料v2 2、高分子材料、高分子材料v高分子材料属于有机合成材料，亦称

6、聚合物。高分子材料属于有机合成材料，亦称聚合物。v天然高分子材料天然高分子材料: : 如蚕丝、羊毛、油脂、纤维素等如蚕丝、羊毛、油脂、纤维素等v人工合成高分子材料人工合成高分子材料: : 塑料、合成纤维、橡胶、胶粘剂和涂料塑料、合成纤维、橡胶、胶粘剂和涂料v塑料塑料: :汽车保险杠、汽车内饰件、高档车用安全玻汽车保险杠、汽车内饰件、高档车用安全玻璃、仪表面板等零部件，璃、仪表面板等零部件， 汽车材料概论汽车材料概论概述概述v（一）汽车工程材料（一）汽车工程材料v2 2、高分子材料、高分子材料v合成纤维合成纤维: :尼龙、聚酯尼龙、聚酯 座垫、安全带、内饰件等座垫、安全带、内饰件等v橡胶橡胶 通

7、常用来制造汽车的轮胎、内胎、防振橡胶、通常用来制造汽车的轮胎、内胎、防振橡胶、软管、密封带、传动带等零部件；软管、密封带、传动带等零部件；v胶粘剂胶粘剂: :粘接、密封等作用，并可简化制造工艺；粘接、密封等作用，并可简化制造工艺；v车用涂料车用涂料: :车身防锈、美化作用。车身防锈、美化作用。 汽车材料概论汽车材料概论概述概述v（一）汽车工程材料（一）汽车工程材料v3 3、陶瓷材料、陶瓷材料 陶瓷材料属于无机非金属材料，主要为金陶瓷材料属于无机非金属材料，主要为金属氧化物和非金属氧化物属氧化物和非金属氧化物v普通陶瓷、玻璃、特种陶瓷普通陶瓷、玻璃、特种陶瓷v制造火花塞制造火花塞; ;各种传感器

8、各种传感器( (爆振传感器、氧传爆振传感器、氧传感器、温度传感器感器、温度传感器););发动机部件或整机、气发动机部件或整机、气体涡轮热交换器部件体涡轮热交换器部件; ;v可以达到提高热效率、降低能耗、减轻自重可以达到提高热效率、降低能耗、减轻自重的目的等的目的等 汽车材料概论汽车材料概论概述概述v玻璃玻璃: :v钢化玻璃钢化玻璃; ;区域钢化玻璃区域钢化玻璃; ;普通复合玻璃普通复合玻璃;HPR(;HPR(具有具有高穿透抗力高穿透抗力) )夹层玻璃。夹层玻璃。v应用：主要为窗玻璃应用：主要为窗玻璃 v4 4、复合材料：、复合材料： 复合材料是指由两种或两种以上不同材料组合复合材料是指由两种或

9、两种以上不同材料组合成的材料。成的材料。v纤维增强复合材料纤维增强复合材料(FRP)(FRP)：汽车车顶导流板、挡风：汽车车顶导流板、挡风窗框、车身外装板件，采用制造具有质轻、耐冲击、窗框、车身外装板件，采用制造具有质轻、耐冲击、便于加工异形曲面、美观等优点；便于加工异形曲面、美观等优点；v纤维增强金属纤维增强金属(FRM) (FRM) ：发动机的活塞顶、连杆、缸：发动机的活塞顶、连杆、缸体等零件，可显著提高零件的耐磨性、热传导性、体等零件，可显著提高零件的耐磨性、热传导性、耐热性，并减小热膨胀；耐热性，并减小热膨胀；v防弹玻璃防弹玻璃 汽车材料概论汽车材料概论v( (二二) )汽车运行材料汽

10、车运行材料汽车材料概论汽车材料概论概述概述v三、汽车材料的组成三、汽车材料的组成v ( (二二) )汽车运行材料汽车运行材料 v 汽车运行材料：汽车在运行过程中所消耗的材料。汽车运行材料：汽车在运行过程中所消耗的材料。v类型：燃料、润滑剂、工作液、轮胎、类型：燃料、润滑剂、工作液、轮胎、m m等。等。v1 1、燃料、燃料 燃料通常是指能够将自身贮存的化学能通过化燃料通常是指能够将自身贮存的化学能通过化学反应学反应( (燃烧燃烧) )转变为热能的物质（汽油、轻柴油）。转变为热能的物质（汽油、轻柴油）。v汽油：汽油：点燃式发动机点燃式发动机( (汽油机汽油机) )的主要燃料，的主要燃料，v使用性能

11、：蒸发性、抗爆性、化学稳定性、耐腐蚀使用性能：蒸发性、抗爆性、化学稳定性、耐腐蚀性、清洁性等性、清洁性等汽车材料概论汽车材料概论概述概述v轻柴油轻柴油( (可简称柴油可简称柴油) )：车用高速柴油机的燃料。车用高速柴油机的燃料。v使用性能：低温流动性、燃烧性、蒸发性、粘度、使用性能：低温流动性、燃烧性、蒸发性、粘度、腐蚀性和清洁性等腐蚀性和清洁性等v代用燃料：代用燃料：v有天然气、液化石油气、电能、氢、太阳能、醇类、有天然气、液化石油气、电能、氢、太阳能、醇类、醚类和合成燃料等。醚类和合成燃料等。v由于天然气、液化石油气、醇类、醚类和合成燃料由于天然气、液化石油气、醇类、醚类和合成燃料的相对分

12、子质量比汽油、柴油小得多，有利于与空的相对分子质量比汽油、柴油小得多，有利于与空气的混合、燃烧，其尾气排放气的混合、燃烧，其尾气排放C0C0、HCHC、C0C02 2等污染比等污染比汽油、柴油低得多。汽油、柴油低得多。 汽车材料概论汽车材料概论概述概述v2 2、车用润滑油、车用润滑油 v发动机润滑油、车辆齿轮油、汽车润滑脂发动机润滑油、车辆齿轮油、汽车润滑脂v汽车汽车发动机润滑油发动机润滑油的主要功用：的主要功用： 润滑、冷却、洗涤、密封、防锈和消除冲击负荷的作用。润滑、冷却、洗涤、密封、防锈和消除冲击负荷的作用。润滑主要对汽车润滑主要对汽车 曲轴、连杆、活塞、气缸壁、凸轮轴、气曲轴、连杆、活

13、塞、气缸壁、凸轮轴、气门等运动零件间进行润滑。门等运动零件间进行润滑。v车辆齿轮油车辆齿轮油 用于变速器、后桥齿轮传动机构等传动装置机件摩擦处用于变速器、后桥齿轮传动机构等传动装置机件摩擦处的润滑油。的润滑油。 作用：可以降低齿轮及其他部件的磨损、摩擦，分散热量，作用：可以降低齿轮及其他部件的磨损、摩擦，分散热量，防止腐蚀和生锈，对保证齿轮装置正常运转和齿轮的寿命。防止腐蚀和生锈，对保证齿轮装置正常运转和齿轮的寿命。v润滑脂：润滑脂：润滑脂是指稠化了的润滑油。润滑脂是指稠化了的润滑油。 与润滑油相比，润滑脂蒸发损失小，高温高速下的润滑与润滑油相比，润滑脂蒸发损失小，高温高速下的润滑性好，附着能

14、力强，还可起到密封作用。性好，附着能力强，还可起到密封作用。汽车材料概论汽车材料概论概述概述v3 3、汽车工作液、汽车工作液v制动液、液力传动油、减振器油、冷却液及空调制制动液、液力传动油、减振器油、冷却液及空调制冷剂冷剂等。等。 v制动液制动液 是汽车液压制动系中传递压力的工作介质，俗是汽车液压制动系中传递压力的工作介质，俗称称刹车油刹车油，是液压油中的一个特殊品种。，是液压油中的一个特殊品种。 v发动机冷却液发动机冷却液 是对发动机冷却系统的冷却介质。其中防冻冷是对发动机冷却系统的冷却介质。其中防冻冷却液不仅具有防止散热器冻裂的功能，而且具有防却液不仅具有防止散热器冻裂的功能，而且具有防腐

15、蚀、防锈、防垢和高沸点腐蚀、防锈、防垢和高沸点( (防开锅防开锅) )的功能，可以的功能，可以有效地保护散热器，改善散热效果，提高发动机效有效地保护散热器，改善散热效果，提高发动机效率，保障汽车安全行驶。率，保障汽车安全行驶。汽车材料概论汽车材料概论概述概述v3 3、汽车工作液、汽车工作液v制动液、液力传动油、减振器油、冷却液及空制动液、液力传动油、减振器油、冷却液及空调制冷剂调制冷剂等。等。 v减振器液减振器液 是汽车减振器的工作介质。它利用液体流是汽车减振器的工作介质。它利用液体流动通过节流阀时产生的阻力起到减振作用。动通过节流阀时产生的阻力起到减振作用。v制冷剂制冷剂 是汽车空调器工作介

16、质。它在空调器的系是汽车空调器工作介质。它在空调器的系统中循环达到制冷的目的。统中循环达到制冷的目的。 汽车材料概论汽车材料概论概述概述v4 4轮胎轮胎 v汽车轮胎以橡胶为原料制成。世界上生产的橡胶约汽车轮胎以橡胶为原料制成。世界上生产的橡胶约8080用于用于制造轮胎。制造轮胎。v轮胎的费用占整个汽车运输成本的轮胎的费用占整个汽车运输成本的2525左右。左右。v掌握轮胎特征，正确地使用养护轮胎，可以延长轮胎的使用掌握轮胎特征，正确地使用养护轮胎，可以延长轮胎的使用寿命，降低汽车的运行成本。寿命，降低汽车的运行成本。 v不同类型的轮胎有不同的结构特点和使用性能。不同类型的轮胎有不同的结构特点和使

17、用性能。v按汽车轮胎组成结构，可分为有内胎轮胎和无内胎轮胎；按汽车轮胎组成结构，可分为有内胎轮胎和无内胎轮胎；v按胎面花纹不同，又可分为普通花纹轮胎、越野花纹轮胎和按胎面花纹不同，又可分为普通花纹轮胎、越野花纹轮胎和混合花纹轮胎；混合花纹轮胎；v按胎体帘布层的结构不同，可分为斜交轮胎和子午线轮胎。按胎体帘布层的结构不同，可分为斜交轮胎和子午线轮胎。v三、汽车材料的组成三、汽车材料的组成v ( (三三) )汽车美容材料汽车美容材料 清洁保护用品、油漆护理用品、汽车整清洁保护用品、油漆护理用品、汽车整容和装饰用品。容和装饰用品。汽车材料概论汽车材料概论概述概述汽车材料概论汽车材料概论概述概述v四、

18、汽车应用材料的展望四、汽车应用材料的展望 v1 1、钢铁材料所占比例将逐步下降钢铁材料所占比例将逐步下降，有色金属、陶瓷材料、，有色金属、陶瓷材料、复合材料、高分子材料等新型材料的用量将有所上升。复合材料、高分子材料等新型材料的用量将有所上升。v2 2、铝合金、复合材料铝合金、复合材料将获得广泛应用。使汽车向轻量化、将获得广泛应用。使汽车向轻量化、高效、节能、低噪声、高舒适度，高安全性等方向发展。纤高效、节能、低噪声、高舒适度，高安全性等方向发展。纤维增强聚合物基复合材料维增强聚合物基复合材料(FRP)(FRP)、铝合金或纤维增强金属基、铝合金或纤维增强金属基复合材料复合材料(FRM)(FRM

19、)取代原有的钢铁结构零件；碳纤维增强树脂取代原有的钢铁结构零件；碳纤维增强树脂基复合材料基复合材料(cFRP(cFRP) )制造驱动轴等。制造驱动轴等。v3 3、新型、新型高强度陶瓷材料高强度陶瓷材料制造汽车发动机部件乃至整机；制造汽车发动机部件乃至整机；v4 4、汽车运行材料趋向采用、汽车运行材料趋向采用绿色环保材料绿色环保材料或燃料。或燃料。汽车材料概论汽车材料概论材料的性能材料的性能 引言：引言：1 1、金属材料的性能、金属材料的性能使用性能使用性能：指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性能、物理性能和化学性能。力学性能、物理性能和化学性能

20、。工艺性能工艺性能：指在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、指在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、热加工和热处理的性能。热加工和热处理的性能。2 2、金属材料力学性能、金属材料力学性能包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性 能、切削加工性能和热处理工艺性能等。能、切削加工性能和热处理工艺性能等。 指材料在外力作用下表现出来的性能，主要有指材料在外力作用下表现出来的性能，主要有强度、强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等。等。v一、拉伸实验与拉伸曲线一、拉伸实验与拉伸曲线1.拉伸试样拉伸试样GB6397-86规定规定金

21、属拉伸试样金属拉伸试样有：有：圆形、矩形、异型及全截面圆形、矩形、异型及全截面常用标准圆截面试样。常用标准圆截面试样。长试样：长试样：L0=10d0;短试样：短试样：L0=5d0拉伸试样拉伸试样 汽车材料概论汽车材料概论材料的力学性能材料的力学性能拉伸试样的颈缩现象拉伸试样的颈缩现象拉伸试验机拉伸试验机2、拉伸试验、拉伸试验vop段：比例弹性变形阶段；vpe段：非比例弹性变形阶段；v平台或锯齿（s段）：屈服阶段；vsb段：均匀塑性变形阶段，是强化阶段。vb点：形成了“缩颈”。vbk段：非均匀变形阶段，承载下降，到k点断裂。v断裂总伸长为Of，其中塑形变形Og(试样断后测得的伸长)，弹性伸长gf

22、。 l Fl bl ul Fbbk Fss o g fe Fep Fp3.拉伸曲线拉伸曲线强度指材料抵抗塑性变形和断裂的能力强度指材料抵抗塑性变形和断裂的能力 。二、强度的指标二、强度的指标1 1、屈服点、屈服点 符号：符号： s s 材料产生屈服现象时的最小应力材料产生屈服现象时的最小应力s s = F= Fs s/S/S0 0 F Fs s：试样屈服时所承受的拉伸力（试样屈服时所承受的拉伸力（N N） S S0 0 ：试样原始横截面积（：试样原始横截面积（mmmm） 汽车材料概论汽车材料概论材料的力学性能材料的力学性能s2.抗拉强度：抗拉强度：试样在断裂前所能承受的最大应力。试样在断裂前所

23、能承受的最大应力。用符号：b表示v它表示材料抵抗断裂的能力。它表示材料抵抗断裂的能力。bseMPaAFbb0 注：s 、 b 是设计与选材的重要依据是设计与选材的重要依据 另：e 表示弹性极限。在外力作用下产生弹性变形时所承受的最大拉应力表示弹性极限。在外力作用下产生弹性变形时所承受的最大拉应力。三、塑性指标三、塑性指标 塑性是材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的塑性是材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。评定指标是断后伸长率和断面收缩率。能力。评定指标是断后伸长率和断面收缩率。1 1、断后伸长率、断后伸长率2 2、断面收缩率、断面收缩率指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比

24、。指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。 指试样拉断后缩项处横截面积的最大缩减量与原始横截指试样拉断后缩项处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。面积的百分比。=(L=(L1 1-L)/L x 100%-L)/L x 100%L:L:标距（本实验标距（本实验L=100L=100）L L1 1: :拉断时的试件标距。用卡尺直接量出。拉断时的试件标距。用卡尺直接量出。=(A=(A0 0-A-A1 1)/A)/A0 0 x 100% x 100%A A0 0: :试件原横截面积。试件原横截面积。A A1 1: :断裂后颈缩处的横截面积，用卡尺直接量出。断裂后颈缩处的横截面积，用卡尺直接

25、量出。 汽车材料概论汽车材料概论材料的力学性能材料的力学性能四、硬度四、硬度1 1、定义：、定义：指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。它是衡量材料软硬程度的指标，其物理含义能力。它是衡量材料软硬程度的指标，其物理含义与试验方法有关。与试验方法有关。2 2、硬度的测试方法、硬度的测试方法（1 1）布氏硬度）布氏硬度（2 2）洛氏硬度）洛氏硬度（3 3）维氏硬度）维氏硬度（4 4）肖氏硬度）肖氏硬度汽车材料概论汽车材料概论材料的力学性能材料的力学性能1 1、布氏硬度试验、布氏硬度试验（布氏硬度计）原理原理: :用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球）以相应用一

26、定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球）以相应的试验力压入待测材料表面，保持规定时间并达到稳定状的试验力压入待测材料表面，保持规定时间并达到稳定状态后卸除试验力，测量材料表面压痕直径，以计算硬度的态后卸除试验力，测量材料表面压痕直径，以计算硬度的一种压痕硬度试验方法。一种压痕硬度试验方法。2 2、布氏硬度值、布氏硬度值 用球面压痕单位面积上所承受的平均压力表示。用球面压痕单位面积上所承受的平均压力表示。 如：120HBS 500HBW汽车材料概论汽车材料概论材料的力学性能材料的力学性能(1)布氏硬度布氏硬度 HB ( Brinell-hardness )布氏硬度计布氏硬度计适用范围适用范围:v 4

27、50HBS;v 650HBW;4 4、测量范围、测量范围 用于测量灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等用于测量灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等. .3 3、优缺点、优缺点（1 1）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）（铸铁）（2 2）可测的硬度值不高）可测的硬度值不高（3 3）不测试成品与薄件）不测试成品与薄件（4 4）测量费时，效率低）测量费时，效率低汽车材料概论汽车材料概论材料的力学性能材料的力学性能1 1、洛氏硬度试验（洛氏硬度计）、洛氏硬度试验（洛氏硬度计） 原理原理: : 用金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力的作用金刚石圆

28、锥或淬火钢球，在试验力的作用下压入试样表面，经规定时间后卸除试验力，用用下压入试样表面，经规定时间后卸除试验力，用测量的残余压痕深度增量来计算硬度的一种压痕硬测量的残余压痕深度增量来计算硬度的一种压痕硬度试验。度试验。 2 2、洛氏硬度值、洛氏硬度值 用测量的残余压痕深度表示。可从表盘上直用测量的残余压痕深度表示。可从表盘上直接读出。如：接读出。如：50HRC 50HRC 汽车材料概论汽车材料概论材料的力学性能材料的力学性能(2)洛氏硬度洛氏硬度 HR ( Rockwll hardness )h1-h0洛氏硬度测试示意图洛氏硬度测试示意图4 4、测量范围、测量范围 用于测量淬火钢、硬质合金等材

29、料用于测量淬火钢、硬质合金等材料. .3 3、优缺点、优缺点（1 1）试验简单、方便、迅速）试验简单、方便、迅速（2 2）压痕小，可测成品，薄件）压痕小，可测成品，薄件（3 3）数据不够准确，应测三点取平均值）数据不够准确，应测三点取平均值（4 4）不能测组织不均匀材料，如铸铁。）不能测组织不均匀材料，如铸铁。汽车材料概论汽车材料概论材料的力学性能材料的力学性能汽车材料概论汽车材料概论材料的力学性能材料的力学性能五、韧性五、韧性 (1)(1)冲击韧度冲击韧度K K 材料抵抗大能量一次冲击的能力材料抵抗大能量一次冲击的能力 原理原理: :冲击试验机冲击试验机冲击试样和冲击试验示意图冲击试样和冲击

30、试验示意图试样冲断时所消耗的冲击功试样冲断时所消耗的冲击功A k为为: A k = m g H m g h (J) 冲击韧性值冲击韧性值a k 就是试样缺口处单位就是试样缺口处单位截面积上所消耗的冲击功。截面积上所消耗的冲击功。 AK a k = (J/cm) S0汽车材料概论汽车材料概论材料的力学性能材料的力学性能五、韧性五、韧性 (2)(2)多冲抗力多冲抗力 材料抵抗小能量材料抵抗小能量 原理原理: : 多次冲击的能力。多次冲击的能力。 材料抵抗大能量一次冲击的能力主要取决于材材料抵抗大能量一次冲击的能力主要取决于材料的塑性，而抵抗小能量多次冲击的能力主要取决料的塑性，而抵抗小能量多次冲击

31、的能力主要取决于材料的强度。于材料的强度。 韧性与环境温度直接关联。低温度下韧性与环境温度直接关联。低温度下冷脆冷脆 汽车材料概论汽车材料概论材料的力学性能材料的力学性能六、疲劳强度六、疲劳强度 疲劳概念：疲劳概念：承受交变应力的零件，在工作应力低于承受交变应力的零件，在工作应力低于材料的屈服强度的情况下长时间工作时，会产生裂材料的屈服强度的情况下长时间工作时，会产生裂纹或突然断裂，这种现象称为疲劳失效（破坏）。纹或突然断裂，这种现象称为疲劳失效（破坏）。 疲劳强度：疲劳强度：材料抵抗疲劳断裂的能力材料抵抗疲劳断裂的能力 疲劳强度指标：疲劳强度指标：-1 -1 通过疲劳试验，绘制疲劳曲通过疲劳

32、试验，绘制疲劳曲 线进行测定。线进行测定。 疲劳失效具有隐蔽性和突发性，会造成灾难疲劳失效具有隐蔽性和突发性，会造成灾难性事故。机械零件失效中有性事故。机械零件失效中有 8080以上属于疲劳破以上属于疲劳破坏，也是汽车零件中最常见的一种失效形式。坏，也是汽车零件中最常见的一种失效形式。 1943年美国年美国T-2油轮发生断裂油轮发生断裂汽车材料概论汽车材料概论材料的理化性能材料的理化性能一、材料的物理性能一、材料的物理性能 密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性和色泽等性和色泽等 汽车材料概论汽车材料概论材料的理化性能材料的理化性能二、材料的化学性能

33、二、材料的化学性能 材料抵抗周围介质侵蚀的能力材料抵抗周围介质侵蚀的能力 1 1、耐蚀性、耐蚀性 常温下抵抗周围介质俯蚀的能力常温下抵抗周围介质俯蚀的能力 2 2、抗氧化性、抗氧化性 材料在高温下抵抗氧化的能力（热稳定性）材料在高温下抵抗氧化的能力（热稳定性） 例：发动机气门、内内燃机排气阀等零件选用例：发动机气门、内内燃机排气阀等零件选用 4Cr9Si24Cr9Si2汽车零部件的失效形式与选材汽车零部件的失效形式与选材v一、零件的失效分析一、零件的失效分析 v概念：概念：零件由于某种原因丧失原设计所规定的功能零件由于某种原因丧失原设计所规定的功能称为零件失效。称为零件失效。v零件未达到预期寿

34、命的失效称为早期失效。零件未达到预期寿命的失效称为早期失效。 1 1零件失效的判断零件失效的判断 v1)1)零件已遭到完全破坏，不能继续工作。零件已遭到完全破坏，不能继续工作。 v2)2)零件受到严重损伤，已不能安全工作。零件受到严重损伤，已不能安全工作。 v3)3)零件仍能安全工作，但不能完成规定的功能。零件仍能安全工作，但不能完成规定的功能。v以上三种情况中只要有一种情况发生，即可判断零以上三种情况中只要有一种情况发生，即可判断零件已经失效。件已经失效。 汽车材料概论汽车材料概论汽车零部件的失效形式与选材汽车零部件的失效形式与选材v2 2常见的失效形式与成因常见的失效形式与成因 v零件失效

35、的类型可归纳为零件失效的类型可归纳为变形、断裂与表面变形、断裂与表面损伤损伤三种。三种。v失效的具体原因大体可以分为失效的具体原因大体可以分为设计、材料、设计、材料、加工、安装使用加工、安装使用四个方面的原因。四个方面的原因。v一般机械零件常见的失效形式见表一般机械零件常见的失效形式见表l-4l-4。 如表如表1-51-5所示。所示。 汽车材料概论汽车材料概论汽车零部件的失效形式与选材汽车零部件的失效形式与选材汽车材料概论汽车材料概论汽车零部件的失效形式与选材汽车零部件的失效形式与选材v二、零件选材的一般原则二、零件选材的一般原则 v1 1、使用性能原则、使用性能原则。零件在使用状态下应具有的

36、力。零件在使用状态下应具有的力学性能、物理性能和化学性能。学性能、物理性能和化学性能。v选材首先要考虑的问题。选材首先要考虑的问题。v2 2、工艺性能原则、工艺性能原则。材料的工艺性能表示材料加工。材料的工艺性能表示材料加工的难易程度。同使用性能相比较，材料的工艺性能的难易程度。同使用性能相比较，材料的工艺性能一般处于次要地位。一般处于次要地位。 v3 3、经济性原则、经济性原则。所选用的材料能使产品具有较低。所选用的材料能使产品具有较低的总成本。在满足使用要求的前提下，尽量选用成的总成本。在满足使用要求的前提下，尽量选用成本低的材料。本低的材料。 汽车材料概论汽车材料概论汽车零部件的失效形式

37、与选材汽车零部件的失效形式与选材v三、汽车零件的选材 v1、周密分析零件的工作特性和使用条件。分析，损坏形式，提出主要抗力指标。 v2、根据零件的工作条件，提出必要的设计制造技术条件。v3、根据所提出的技术条件、要求，结合考虑工艺性、经济性，对材料进行预选择；（经验、类比、手册）v4、对预选材料进行计算，以确定是否能满足工作条件要求。 v5、二次(或最终)选择。选择方案可以是若干种方案。 v6、通过实验室试验、台架试验和工艺性能试验，最终确定合理选材方案。 v7、最后，在各种试验的基础上，接受生产考验，以检验选材的合理与否。汽车材料概论汽车材料概论汽车零部件的失效形式与选材汽车零部件的失效形式

38、与选材汽车材料概论汽车材料概论汽车材料概论汽车材料概论v本章小结本章小结v 材料是汽车工业的基础。材料是汽车工业的基础。v汽车应用材料包括了制造汽车各种零部件用的汽车汽车应用材料包括了制造汽车各种零部件用的汽车工程材料，以及汽车在使用过程中使用的燃料和工工程材料，以及汽车在使用过程中使用的燃料和工作液等汽车运行材料。作液等汽车运行材料。 v本章重点：汽车应用材料的分类、力学性能、理化本章重点：汽车应用材料的分类、力学性能、理化性能和工艺性能。性能和工艺性能。14 钢的热处理 v钢的热处理是将钢在钢的热处理是将钢在固态下进行固态下进行加热、保加热、保温温和和冷却冷却，以改变钢，以改变钢的内部组织

39、结构，从的内部组织结构，从而获得所需性能的一而获得所需性能的一种工艺方法。种工艺方法。v在机械制造中，多数在机械制造中，多数零件都需进行热处理，零件都需进行热处理，以改变金属材料的性以改变金属材料的性能，满足零件的加工能，满足零件的加工和使用要求。和使用要求。 1.4.3 钢的退火与正火钢的退火与正火v退火与正火安排退火与正火安排在铸、锻造之后，消除该工序在铸、锻造之后，消除该工序带来的某些缺陷，为后续工序作好准备。带来的某些缺陷，为后续工序作好准备。v退火的目的退火的目的是细化晶粒、降低硬度、消除应力、是细化晶粒、降低硬度、消除应力、改善组织。改善组织。v正火的目的正火的目的是细化晶粒、调整

40、硬度、消除网状是细化晶粒、调整硬度、消除网状渗碳体，为淬火、球化退火等作好组织准备。渗碳体，为淬火、球化退火等作好组织准备。通过正火细化晶粒，钢的韧性可显著改善。对通过正火细化晶粒，钢的韧性可显著改善。对于低碳钢，可提高硬度以改善切削加工性于低碳钢，可提高硬度以改善切削加工性1.4.3 钢的退火与正火钢的退火与正火 1. 1. 退火：退火：将钢加热到适当的温度，保持一定时间，将钢加热到适当的温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺，称为退火。常用的然后缓慢冷却的热处理工艺，称为退火。常用的退火方法有完全退火、球化退火、去应力退火。退火方法有完全退火、球化退火、去应力退火。v （1）完全退火

41、。）完全退火。完全退火是将工件完全奥氏体完全退火是将工件完全奥氏体化，保温后缓慢冷却，获得接近平衡状态组织的化，保温后缓慢冷却，获得接近平衡状态组织的退火工艺。完全退火的目的是细化晶粒，提高钢退火工艺。完全退火的目的是细化晶粒，提高钢件的力学性能；消除内应力，防止钢件变形；改件的力学性能；消除内应力，防止钢件变形；改善某些钢的切削加工性能。善某些钢的切削加工性能。 v（2）球化退火。）球化退火。 球化退火是使钢中碳化物球状球化退火是使钢中碳化物球状化的退火工艺。球化退火主要用于共析钢和过共化的退火工艺。球化退火主要用于共析钢和过共析钢。其加热温度为析钢。其加热温度为Ac1 +（2030），保温

42、，保温后缓慢冷却，获得球状珠光体组织。后缓慢冷却，获得球状珠光体组织。 1.4.3 钢的退火与正火（3）去应力退火。）去应力退火。为了消除铸造件、锻压为了消除铸造件、锻压件和焊接件内存在的残余应力而进行的件和焊接件内存在的残余应力而进行的退火工艺，称为去应力退火。去应力退退火工艺，称为去应力退火。去应力退火通常将工件加热到火通常将工件加热到500650，保温，保温足够时间后随炉缓冷至足够时间后随炉缓冷至200300，出，出炉空冷。由于加热温度低于炉空冷。由于加热温度低于A1，钢的组，钢的组织不发生改变。织不发生改变。2. 2. 正火：正火：将钢加热到将钢加热到Ac3或或Accm以上以上4060，达到完全奥氏体化，然后在空气，达到完全奥氏体化，然后在空气中冷却的工艺，称为正火。中冷却的工艺，称为正火。1.4.4 钢的淬火与回火钢的淬火与回火 v 淬火淬火 ：将钢加热到将钢加热到Ac3或或Ac1以上某一温度，保持一定时间，以上某一温度，保持一定时间，然后以适当速度冷却，获得高然后以适当速度冷却，获得高硬度马氏体或贝氏体组织的热硬度马氏体或贝氏体组织的热处理工艺，称为淬火。处理工艺，称为淬火。 目的：目的：提高