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文档简介

1、任务二 汽车工程材料认识汽车机械基础课程材料的性能一二常用钢铁材料认识三常用高分子材料认识教学内容一、材料的性能 材料的性能包括:使用性能和工艺性能。 使用性能:是指零部件在正常使用条件下材料所表现出来的性能。 主要包括:力学性能、物理性能和化学性能。工艺性能:是指材料在被制成各种零部件的过程中适应加工的性能。 主要包括:铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理工艺性能。(一)材料的力学性能 材料的力学性能:是指材料在外加载荷作用下所表现出来的性能。 包括强度、塑性、硬度、韧度、疲劳强度及断裂韧度等;力学性能指标:用来表征材料力学性能的各种临界值或规定值,可通过试验测定。强度测试硬度

2、测试拉伸实验拉伸图应力应变图力学性能(指标) 1)弹性:材料保持弹性变形的能力.(弹性模量,弹性极限) 2)强度:指材料抵抗破坏(塑性变形或断裂)的能力。 3)塑性:指材料在断裂前产生永久变形而不被破坏的能力。 材料的拉压试验(二)材料的理化性能指材料的固有属性。如密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性和色泽等。 (二)材料的物理性能(三).材料的化学性能 化学性能:是指材料抵抗周围介质侵蚀的能力。 对于金属材料来说,指耐蚀性和抗氧化性。 对于非金属材料,还存在着化学稳定性、 抗老化能力和耐热性等问题。铸造性能:流动性、收缩性、偏析热处理性能:淬透性锻造性能:塑性、变形抗力焊接性能:焊接性

3、、碳当量切削性能:表面粗糙度、刀具寿命 (四)材料的工艺性能 是指材料在被制成各种零部件的过程中适应加工的性能。 包括:钢铁材料是指以铁(Fe)为主要元素、碳(C)的质量分数(C,一般称为含碳量)一般在4%以下且含有一些其他元素的铁碳合金。二 常用钢铁材料认识碳钢 C在2.11%以下铸铁 C为2.11%6.69%合金 指由一种金属元素跟其他金属或非金属熔合 而成的、具有金属特性的物质钢铁材料的分类 常用钢铁材料分类及牌号1)按C含量分低C钢w(C) 0.25%中C钢 0.25% w(C) 0.6%高C钢w(C) 0.6%2)按质量分(S、P含量) 普通碳素钢;优质碳素钢;高级优质碳素钢。3)按

4、用途分 碳素结构钢、碳素工具钢。 1、碳钢 普通碳素结构钢牌号 如 Q215B,表示 ReL 215 MPa(厚度 16mm),B级质量。 普通碳素结构钢的化学成分及力学性能(摘自GB/T 7002006)用途:钢板、钢筋、型钢等,作桥梁、建筑等构件。多边型角钢螺钉、铆钉钢筋、螺纹钢钢桥梁 优质碳素结构钢牌号 如 45 钢,含C量为 45 / 10000 = 0.45 % 。 优质碳素结构钢的牌号及力学性能(GB/T 6991999)用途:较重要的零件,如齿轮、轴、连杆、弹簧等。 曲轴气门摇臂复位弹簧 凸轮轴 齿轮碳素工具钢牌号 如 T12A,含C量为 12 / 1000 = 1.2%,高级优

5、质钢 。 碳素工具钢的牌号、成分及用途(GB/T 12982008)用途:制造不太精密的模具、木工工具和金属切削的低速手用刀具,如锉刀、锯条、手用丝锥等。 铸钢牌号 如ZG270500,表示 ReL =270 Mpa, Rm =500 Mpa 。 碳素铸钢的牌号、化学成分和力学性能(GB/T 113522009)用途:汽车及其它机械设备中许多形状复杂或尺寸比很大的批量生产零件。 自动变速箱壳 齿轮轴 转向节臂常用钢铁材料分类及牌号2、合金钢1)按合金元素含量分低合金钢 5中合金钢 =510高合金钢 102)按用途分 合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢。 合金结构钢牌号 如60Si2Mn,表示C

6、为0.6,Si为2,Mn1.5的合金结构钢 1)低合金高强度结构钢常用低合金结构钢的牌号、性能及用途(GB/T 15912008)保险杠角撑车架纵横梁2)合金渗碳钢常用合金渗碳钢的牌号、性能及用途(GB/T 30771999) 齿轮 万向节和差速器十字轴 气门弹簧座3)合金调质钢常用合金调质钢的牌号、性能及用途(GB/T 30771999)连杆 传动轴花键 进气门 板簧U形螺栓4)合金弹簧钢常用的弹簧钢有65Mn、60Si2Mn、50CrVA等。板簧 制动室复位弹簧 离合器压紧弹簧 气门弹簧 牵引钩弹簧5)超高强度钢常用的超高强度钢有30CrMnTiNi2A、4Cr5MoVSi(碳的平均质量分

7、数为千分数)等汽车车身结构零件 发动机结构零件常用钢铁材料分类及牌号3、铸铁C = 2.11 6.69按碳的存在形式不同,常将铸铁分为白口铸铁和灰铸铁两大类。在灰铸铁中,石墨大部分为层片状的称为灰铸铁,形状为球状的称为球墨铸铁,形状为蠕虫状的称为蠕墨铸铁,形状为团絮状的称为可锻铸铁。 灰铸铁牌号 如 HT150,抗拉强度为150MPa。 灰铸铁的牌号、力学性能及用途(GB/T 94392010)用途:机床床身、机架、壳体、缸体、飞轮等。 飞轮 缸体 进排气支管 球墨铸铁牌号 如 QT450-10,抗拉强度为450MPa,伸长率为10%。 球墨铸铁的牌号、力学性能及用途(GB/T 1348200

8、9)用途:曲轴、机床主轴、汽车拖拉机底盘零件以及齿轮、阀体等。 曲轴驱动桥壳体 蠕墨铸铁牌号 如 RuT300,抗拉强度为300MPa。 蠕墨铸铁的牌号、力学性能及用途(GB/T 26655-2011)用途:汽油机排气管、柴油机缸盖、制动鼓等。 制动鼓 汽油机排气管 柴油机缸盖 可锻铸铁牌号 如 KTH 37012,抗拉强度为370MPa,伸长率为12。 可锻铸铁的牌号、力学性能及用途(GB/T 94402010) 高分子材料的基本结构 线型分子链 热塑性 支化型分子链 体型分子链 热固性三、 常用高分子材料的应用图 高分子链的形状示意图a)线型分子链 b) 支化型分子链 c)体形分子链 高分

9、子材料的人工合成 人工合成高分子材料的基本方式可分为加成聚合反应(简称加聚反应)和缩合聚合反应(简称缩聚反应)两类。缩聚反应:酚醛塑料、聚酰胺(尼龙)、有机硅等。 三 常用高分子材料塑料橡胶涂装材料合成纤维胶粘剂 (一)塑料 按使用范围分类,根据使用范围分为工程塑料和通用塑料两类。 1)通用塑料:主要指产量大,用途广,成本低的一类塑料。 2)工程塑料:常指在工程技术中作结构,外观材料的塑料。 塑料是一种以有机合成树脂为主要组成的高分子材料,它通常可在加热、加压条件下被塑造或固化成型,得到所需的固体制品,故称为塑料。1.塑料的基本组成(图1-23) 塑料增强材料填料增塑剂稳定剂着色剂阻燃剂固化剂

10、有机合成树脂2、塑料的分类 (1)按照塑料的物理化学性能分类: 热塑性塑料 加热软化,冷却后又硬化成形,可反复进行。加工成型简便,机械性能较好;耐热性和刚性较差。如聚乙烯。 热固性塑料 受热固化后,不会再受热软化。机械性能差;耐热性和刚性较好。如酚醛树脂、环氧树脂。(2)按照塑料的用途分类通用塑料: 主要品种有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯塑料等。 工程塑料:有良好的力学性能和尺寸稳定性,在高、低温和较苛刻的环境条件下仍能保持其优良的力学性能、耐磨性,可以作为工程结构件的塑料。主要品种有聚酰胺、聚砜、聚苯醚、耐热环氧等。 特种塑料: 一般是指具有一定的功能和应用要求的塑料,如耐辐射塑料、超

11、导电塑料、医用塑料、导磁塑料、感光塑料等。这类塑料包括氟塑料、有机硅塑料、聚酰亚胺等。 3. 塑料在汽车上的应用汽车用塑料按照用途可分为内饰件用塑料、外装件用塑料和工程塑料。1)塑料在汽车内饰中的应用内饰塑料在汽车上应用实例:a ) 方向盘及仪表盘图 b )汽车内饰 )汽车用工程塑料 工程塑料在汽车上主要用做结构件,要求塑料具有足够的强度、抗蠕变性及尺寸稳定性等特性。汽车上常用的工程塑料有聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、ABS、聚酰酰胺(PA)、聚甲醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、酚醛树脂(EP)等。采用工程塑料取代金属制造汽车配件,可直接取得汽车轻量化效果,还可改善汽车的某

12、些性能,如防腐蚀、防锈蚀、减振、控制噪声、耐磨等。)汽车的外装及结构件 汽车的外装及结构件包括传动轴、车架、发动机罩等,要求具备高强度,因此多采用纤维增强塑料基复合材料制造。4. 塑料的性质塑料具有以下几点特性1)质轻而强度高;2)化学稳定好;3)优异的电气绝缘性能;4)优良的耐磨性,减摩性和自润滑性;5)良好的消声性和吸震性;6)独特的造型工艺性能;7)优美舒适的质感。 对于要求减轻自重的设备,车辆和飞机具有特别重要意义。(二)橡胶所谓橡胶,是指在使用温度范围内处于高弹性状态的高分子材料。橡胶广泛地应用于弹性材料、密封材料、减震防震材料和传动材料,在汽车工业生产中有着重要的地位,是一项重要的

13、汽车工业材料。1.橡胶的基本组成1)生胶2)配合剂生胶可分为天然胶和合成胶两大类。 分为硫化剂、硫化促进剂、硫化活性剂、防焦剂、防老剂、补强填充剂、软化剂、着色剂等 2.常用橡胶材料1天然橡胶2合成橡胶3再生胶3. 橡胶制品在汽车上的应用1)轮胎:轮胎的主要材料有生胶骨架材料即纤维材料。2)其它橡胶配件 (1)车用胶管 (2)车用胶带 (3)车用橡胶密封件 (4)防振橡胶橡胶在汽车上应用: a)车用皮带 图 汽车轮胎b)车用密封圈(三)涂装材料1. 涂料的作用及特点(1)涂料的作用 1)保护作用。 2)装饰作用。 3)特殊功能作用。2涂料的特点(1)涂料的适用面广,可广泛应用于各种不同材质的物

14、体表面。(2)能适应不同性能的要求。(3)涂料使用方便,一般用比较简单的方法和设备就可以进行施工。(4)涂膜容易维护和更新,这是应用涂料的优越性这一。(5)涂膜大都为有机物质,且一般涂层较薄,其装饰保护作用有一定的局限性,只能在一定的时间内发挥一定程度的作用。(1)成膜物质 (2)颜料(4)助剂(3)溶剂2.涂料的组成3. 涂料的种类及用途表 常用涂料的性能和用途型号性能与用途纯酚醛清漆F01-15漆膜光亮坚硬、耐水性好、自干烘干均可,适用于交通工具及食品容器外壁涂装各色酚醛磁漆F04-1附着力好、色彩鲜艳、光泽好、可常温干燥,适用于机械设备、交通工具等金属表面涂装醇酸清漆C04-48耐水性、

15、附着力好,适用于桥梁等钢结构表面涂覆各色醇酸磁漆漆膜坚韧光亮、色彩鲜艳、耐油、耐水、耐热、附着力较好,适用于汽车、船舶、机械等表面涂覆氨基烘干清漆A01-10漆膜坚硬、平滑光亮、耐候、耐潮,适用于各种汽车、车辆等金属表面作保护性涂饰各色氨基烘干磁漆A04-11,A04-15漆膜色彩鲜艳光亮,耐湿热、耐候,适用与各种汽车、车辆等金属表面作保护性涂饰各色环氧磁漆H04-8漆膜光亮、耐汽油性能好,常温干燥,适用于柴油机表面涂装红丹醇酸防锈漆C53-31桥梁、机车、船舶等钢结构及钢钢结构建筑物防锈底漆汽车应用材料 第三章4.常用汽车涂料表3-10 汽车涂装修补偿用材料的作用与分类名称作用分类漆前处理材

16、料漆前清除被涂表面上所有污物脱脂、除锈、磷化及钝化材料涂料涂覆在物体表面上,干燥固化后形成连续的牢固附着的一层膜底漆、中间涂料、面漆、抗石击涂料、密封涂料、腻子及修补涂料漆后处理材料 修饰喷完面漆后出现的漆膜表面缺陷和提高防锈性能增光、抛光及保护材料辅助材料 消除涂层表面的缺陷,提高平整度,同时也为了防止噪声、振动、热量的产生与传播打磨、擦净、遮蔽、密封、仿生、绝热材料 1树脂型胶粘剂 (1)热塑性树脂胶粘剂 (2)热固性树脂胶粘剂 2橡胶型胶粘剂 (四)常用胶粘剂如:环氧树脂胶粘剂 (1) 丁腈橡胶胶粘剂 (2)氯丁橡胶胶粘剂 3混合型胶粘剂(1)酚醛-聚乙烯醇缩醛胶粘剂 (2)酚醛-丁腈胶

17、粘剂分 类环氧树脂的突出优点是:1) 粘附力强。4)收缩率低。3)工艺性能好。5) 耐温性能较好。2) 内聚力强。1胶粘剂的性能2胶接对象3使用条件被胶接件的使用环境和用途要求是选用粘接剂的重要依据。如果用于受力结构件的胶接,则需选用强度高、韧性好、抗蠕变性优良的结构型胶粘剂;如果用于在特定条件下使用(如耐高温、耐低温、导热、导磁等)的被胶接件的胶接,则应选用特种胶粘剂。2.胶粘剂的选用3.胶粘剂在汽车上的应用胶粘剂和密封胶在汽车工业中是粘接各种零件和防漏的重要材料之一。它在汽车的防振、隔热、防漏、防松和降噪等方面起着重要的作用。 图 胶粘剂在汽车上的典型应用(五)合成纤维 合成纤维是以石油、天然气、煤和石灰石等为原料,经过提炼和化学反应合成高分子化合物,再将其熔融或溶解后纺丝制得的纤维。 1.合成纤维的性能 强度高、密度小、弹性好、耐磨、耐酸碱性好、不霉烂、不怕虫蛀、隔热、隔光、隔音、密封性、电绝缘性较好等,而且表面较光亮,纤维强力高,色泽牢固鲜艳,耐皱性、耐磨性、耐冲击性好,并具有良好的化

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