汽车基础及材料5

汽车材料（第2版）职业教育

汽车类专业教材上篇汽车金属材料单元一金属材料的性能单元二钢铁材料单元三有色金属材料下篇汽车非金属材料单元四汽车常见易损金属材料单元六汽车运行材料单元五汽车涂装材料Contents单元七新能源汽车动力蓄电池材料

单元一

金属材料的性能课题二金属材料的其他性能一、金属材料的物理性能由于机器零件的使用用途不同，对材料的物理性能要求也有所不同。如制造汽车散热器水箱需要选用导热性好的金属材料；金属材料的加工过程也广泛地利用其物理性能，如在汽车维修工作中，可以利用金属材料的热膨胀性，用热装法将活塞安装在连杆上，即先将活塞放在热油或开水中加热，使活塞孔的内径产生热膨胀，从而使活塞销顺利地安装在连杆上。

金属材料的物理性能主要包括密度、熔点、导热性、热膨胀性、磁性和导电性等。

1．密度单位体积物质的质量称为该物质的密度，即：ρ=m/V式中，ρ为物质的密度，单位kg/m3；m为物质的质量，单位kg；V为物质的体积，单位m3。密度大于50kg/m3的金属称为轻金属，密度大于50kg/m3的金属称为重金属。金属材料的密度可由密度测量仪直接测出。密度测量实验密度测量实验器材准备

天平量杯量杯砝码金属块细线U码拨至零刻度位置调节平衡螺母，直至分度盘指针位于中央调节天平

密度测量实验在天平一侧加金属块在天平另一侧加砝码调节U码，直至天平恢复平衡记录金属块质量m

测量金属块质量

密度测量实验在量筒中倒入适量水观察并记录水的体积用细线系牢金属块将金属块放入水中，观察水和金属块的总体积值V总，计算并记录金属块体积V=V总-V水测量金属块体积

密度测量实验实验结束，器材整理计算金属块的密度ρ=m/V，完成实验报告实验整理

密度测量实验密度测量实验2．熔点金属由固态转变成液态时的温度称为熔点，对金属材料的熔炼、热加工有直接影响，并与材料的高温性能有很大关系。熔点高的金属称为难熔金属，如钨、钼、钒等，可以用来制造耐高温零件，如高级汽车上的曲轴、气缸的钨丝筒，汽车照明用的钨丝，国外汽车发动机耐高温铸件（如排气管、涡轮壳）等。熔点低的金属称为易熔金属，如锡、铅等，可用于制造保险丝和防火安全阀零件等。熔点可由熔点测试仪直接测出。不同材质的物体熔点可选用相应方法进行测量

a)

b)

c)

d)课题二金属材料的其他性能3．导热性导热性是对固体或液体传热的能力的衡量，用热导率来衡量。热导率越大，导热性越好。金属当中银的导热性最好，铜和铝次之，一般来说，合金的导热性比纯金属差。导热性性差的材料，在热加工和热处理的加热和冷却过程中容易形成内应力，使零件变形和开裂（如玻璃杯在快速加热时的爆裂现象）。导热性好的金属散热性也好，在制造散热器、热交换器与活塞等零件时，要选用导热性好的金属材料。导热性可由导热系数测试仪测得，不同材料可选用相应的测量仪。

导热系数测试仪课题二金属材料的其他性能4．热膨胀性金属材料随温度变化，体积也发生变化（膨胀或收缩）的现象称为热膨胀，一般来说，金属受热时膨胀，体积增大，冷却时收缩，体积缩小。热膨胀性多用线膨胀系数衡量，亦即温度变化1℃时，材料长度的增减量与其0℃时的长度之比。对于在高温环境下工作，或者在冷、热交替环境中工作的金属零件，必须考虑其膨胀性能的影响。由膨胀系数大的材料制造的零件，在温度变化时，尺寸和形状变化较大。轴和轴瓦之间要根据其膨胀系数来控制其间隙尺寸；热加工和热处理时也要考虑材料的膨胀影响，以减少工件的变形和开裂。膨胀系数测量仪种类较多，如图1-25为线性热膨胀测量仪。

线性热膨胀测量仪课题二金属材料的其他性能5．磁性

能吸引铁磁性物体的性质称为磁性。金属材料可分为铁磁性材料（如铁、铝等在外磁场中能强烈地被磁化），顺磁性材料（如锰、铬等在外磁场中只能微弱地被磁化）和抗磁性材料（如铜、锌等能抗拒或削弱外磁场对材料本身的磁化作用）。铁磁性材料可用于制造变压器、电动机和测量仪表等。如航海罗盘要求避免电磁场干扰，必须选用抗磁性材料制造。铁磁性材料当温度升高到一定数值后，会转变为顺磁体。软磁材料磁性测量系统课题二金属材料的其他性能6．导电性

传导电流的能力称为导电性，用电阻率来衡量。电阻率越小，金属材料的导电性越好，金属中银的导电性最好，铜和铝次之，合金的导电性比纯金属差。电阻率小的金属（纯铜、纯铝）适合制造导电零件和电线。电阻率大的金属或合金（如钨、钼、铁、铬）适合做电热元件。

金属导电率测量仪课题二金属材料的其他性能二、金属材料的化学性能

金属与其他物质引起化学反应的特性称为金属的化学性能。在实际应用中主要考虑金属的耐腐蚀性和抗氧化性，特

别是抗腐蚀性对金属的腐蚀疲劳损伤有着重大的意义。

1．耐腐蚀性

金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其他化学介质腐蚀破坏的能力称为耐腐蚀性。碳钢、铸铁的耐腐蚀性较差；钛及其合金、不锈钢、耐腐蚀性好。铝合金和铜合金的耐腐蚀性较好。汽车零部件制造所用的材料以金属为主，在使用中，金属材料的腐蚀是难以避免的。汽车发动机在汽缸冷却时，燃料中的硫等很容易在缸壁上生成酸性物质，此时腐蚀很强烈。当汽缸内气温较高时，酸性物质的腐蚀会小很多，但此时因润滑油黏度随温度的升高而降低，油膜不易形成，抵抗腐蚀的能力减小，使得磨损加剧。课题二金属材料的其他性能车辆金属零件腐蚀比较严重的部位是板金件部分，如驾驶室、车厢、车壳体、车底板、挡泥板、底盘等。金属零件的腐蚀，不仅会降低其品质和寿命，还会因腐蚀造成异常损坏而引发交通事故。图为被腐蚀的轴瓦、被腐蚀的汽车排气管和生锈卡死的轴承。

a)被腐蚀的轴瓦

b)被腐蚀的汽车排气管

c)生锈卡死的轴承课题二金属材料的其他性能金属防腐蚀的方法很多，主要有改善金属的本质，把被保护金属与腐蚀介质隔开，或对金属进行表面处理，改善腐蚀环境以及电化学保护等。（1）改善金属的本质。可在金属中添加合金元素，提高材料的耐腐蚀性。如在钢中加入镍等元素制成不锈钢来防止或减缓金属的腐蚀。（2）形成保护层。防止金属腐蚀简单有效的方法是在金属表面覆盖各种保护层，把被保护金属同腐蚀介质隔开。如在汽车车身喷涂油漆等。图为使用防锈蜡对底盘进行防腐。使用防锈蜡进行防腐课题二金属材料的其他性能（3）改善腐蚀环境。减少腐蚀介质的浓度，除去介质中的氧，控制环境温度和湿度，在腐蚀介质中添加缓蚀剂来防止和减少金属的腐蚀。（4）电化学保护法。根据电化学原理在金属设备上采取措施，使之成为腐蚀电池中的阴极，从而减轻或防止金属腐蚀。2．抗氧化性金属材料在高温时抵抗氧化腐蚀作用的能力称为抗氧化性。

氧化是一种典型的化学腐蚀，在高温空气、燃烧废气等氧化性气氛中，金属与氧接触发生化学反应即氧化腐蚀，腐蚀产物(氧化膜)附着在金属的表面。随着氧化的进行，氧化膜厚度继续增加，金属氧化到一定程度后是否继续氧化，直接取决于金属表面氧化膜的性能。如果生成的氧化膜是致密、稳定的、与基体金属结合力高，氧化膜强度较高，就能阻止氧原子向金属内部的扩散，降低氧化速度，否则会加速氧化，使金属表面起皮和脱落等，导致零件早期失效。为被氧化腐蚀的汽车轮毂。

被氧化腐蚀的汽车轮毂课题二金属材料的其他性能3．金属材料的工艺性能金属材料对各种加工工艺方法所表现出来的适应性称为工艺性能，主要包括铸造性能、压力加工性能、焊接性能、切削加工性能和热处理工艺性能等。在制造维修考虑选择工艺加工方法时，必须要考虑金属材料的工艺性能。如铸造性能较好，切削加工性能也较好的灰口铸铁广泛应用于制造形状和尺寸较复杂的零件，但其压力加工性能和焊接性能均较差。低碳钢的冷冲压性能和焊接性能较好，故用来加工制造形状较复杂的汽车驾驶室等零部件。金属材料的热处理性能较好，能通过不同的热处理工艺方法来改善和提高材料的各种性能。金属材料的热处理在后续章节介绍。课题二金属材料的其他性能小结:物理性能密度单位体积物质的质量ρ熔点金属由固态转变成液态时的温度

导热性导热性是对固体或液体传热的能力的衡量热导率热膨胀性金属材料随着温度变化，体积也发生变化（膨胀或收缩）的现象热膨胀系数磁性能吸引铁磁性物体的性质导电性传导电流的能力称为导电性电阻率化学性能抗氧化性金属材料在高温时抵抗氧化腐蚀作用的能力耐腐蚀性属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其他化学介质腐蚀破坏的能力工艺性能铸造性能金属或合金是否适合铸造的一些工艺性能压力加工性能利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定形状、尺寸和力学性能焊接性能金属材料通过加热或加热和加压焊接方法，把两个或两个以上金属材料焊接到一起，接口处能满足使用目的的特性切削加工性能切削加工金属材料的难易程度热处理工艺性能金属经过热处理后其组织和性能改变的能力课题二金属材料的其他性能作业：（一）填空题1．金属材料的物理性能主要包括

、

、

、

、

和

等。2．金属由固态转变成液态时的温度称为

。3．材料的热导率越大，导热性越

。4．传导电流的能力称为

，用电阻率来衡量。5．金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其他化学介质腐蚀破坏的能力称为

。6．金属材料在高温时抵抗

的能力称为抗氧化性。7．金属材料的

和

统称为化学稳定性。课题二金属材料的其他性能（二）判断题（正确的打√，错误的打×）1．汽车发动机中的活塞要求质轻、运动时惯性要小，所以选用密度较小的轻金属材料铝合金等制造。（）2．制造汽车散热器水箱需要选用导热性好的金属材料。（）