汽车维修基础（第3版）课件：汽车用材料

汽车维修基础（第3版）汽车用材料课题一

金属材料的力学性能

课题二

碳素钢课题三

合金钢课题四

铸铁课题五

有色金属课题六

典型金属材料的汽车零件课题七

汽车常用非金属材料课题八

汽车用燃料一、强度课题一金属材料的力学性能1.拉伸试验图4-1-1

电子拉伸试验机图4-1-3

拉伸过程试样形变图图4-1-2

圆柱形拉伸试样一、强度课题一金属材料的力学性能2.力—伸长曲线图4-1-4

低碳钢的拉伸曲线一、强度课题一金属材料的力学性能3.强度指标图4-1-5

条件屈服强度1）屈服点和规定残余伸长应力

式中:Fs—试样屈服时的拉伸力，即拉伸曲线中S点所对应的外力（N）；S0—试样的原始截面积（mm2）。一、强度课题一金属材料的力学性能3.强度指标2）抗拉强度

式中:Fb—指试样所承受的最大拉伸力，即拉伸曲线上b点所对应的外力（N）；S0—试样的原始横截面积（mm2）。二、塑性课题一金属材料的力学性能1.延伸率2.断面收缩率式中:L1—试样拉断后对接的标距长度,ｍｍ；L0—试样原标距长度,ｍｍ。式中:S0—原横截面面积，ｍｍ2；S1—试样断口处的最小横截面面积，ｍｍ2。三、硬度课题一金属材料的力学性能四、金属材料的冲击韧性和疲劳课题一金属材料的力学性能1.冲击韧性

式中:ak—冲击韧性,J/cm2；Ak—冲断试样所消耗的功,Ｊ;S—试样缺口处原始截面积,cm2。图4-1-6

冲击试验机图4-1-7

冲击试验原理图四、金属材料的冲击韧性和疲劳课题一金属材料的力学性能2.疲劳

图4-1-8

疲劳断裂的宏观断口Ａ-疲劳源区

Ｂ-扩展区

Ｃ-终断区图4-1-9

σ-Ｎ曲线一、钢的基础知识课题二碳素钢（一）钢铁材料的生产

图4-2-1

钢铁材料生产过程示意图一、钢的基础知识课题二碳素钢（二）铁碳合金的基本组织

图4-2-2

铁素体晶体结构图图4-2-4

渗碳体晶体结构图4-2-3

奥氏体晶体结构图一、钢的基础知识课题二碳素钢（三）碳的质量分数对铁碳合金组织、性能的影响

图4-2-5

碳的质量分数对钢的力学性能影响1.碳的质量分数对力学性能的影响2.碳的质量分数对工艺性能的影响

1）切削加工性2）可锻性3）铸造性能4）可焊性二、碳素钢课题二碳素钢（一）碳素钢分类

1.按含碳量分类：低碳钢ωC≤0.25％；

中碳钢ωC=0.25～0.6％；

高碳钢ωC＞0.60％。2.按质量分类：普通碳素钢ωs≤0.05％，ωp≤0.045％；

优质碳素钢ωs、ωp≤0.035％；

高级优质碳素钢ωs≤0.02％，ωp≤0.03％。3.按用途分类：碳素结构钢:主要用作各种工程构件、桥梁、建筑构件和机器零部件等；碳素工具钢:主要用于制作各种刃具、量具、模具。二、碳素钢课题二碳素钢（二）钢的牌号

（三）碳素钢的性能及主要用途

一、合金钢的分类课题三合金钢二、合金结构钢课题三合金钢1.低合金高强度结构钢:是在碳素结构钢的基础上，加入少量的合金元素发展起来的。2.合金渗碳钢:主要用来制造工作中承受较强烈的冲击作用和磨损条件下的渗碳零件。3.合金调质钢:指调质处理后使用的合金结构钢。合金结构钢

4.合金弹簧钢:弹簧是车辆和仪表及生活中的重要零件。5.滚动轴承钢:是制造各种滚动轴承的滚珠、滚柱、滚针的专用钢。合金工具钢

1.合金刃具钢:刃具钢是用来制造各种切削刀具的钢。2.合金模具钢:根据工作条件的不同,模具钢又可分为冷作模具钢和热作模具钢。3.合金量具钢：量具钢是用于制造游标卡尺、千分尺、量块、塞规等测量工件尺寸的工具用钢。课题三合金钢三、合金工具钢一、铸铁的特点和分类课题四铸铁1.铸铁的特点2.铸铁的分类

1）成分与组织的特点：铸铁与碳钢相比较，除了有较高的碳、硅含量外，还有较高含量的杂质硫和磷。2）铸铁的性能特点:铸铁的机械性能主要取决于铸铁基体组织以及石墨的数量、形状、大小及分布特点。1）白口铸铁2）灰铸铁3）球墨铸铁4）蠕墨铸铁5）可锻铸铁6）特殊性能铸铁二、灰铸铁课题四铸铁图4-4-2

铁素体灰铸铁图4-4-3

铁素体加珠光体灰铸铁图4-4-4

珠光体灰铸铁一、铝及铝合金课题五有色金属（一）铝及铝合金的分类

1.变形铝合金:强度较高、比强度大且适宜于塑性成形的铝合金。2.铸造铝合金：适于熔融状态下充填铸型获得一定形状和尺寸铸件毛坯的铝合金。（二）铝合金

1.变形铝合金:变形铝合金可由冶金厂加工成各种型材（板、带、管等）产品供应。2.铸造铝合金：铸造铝合金与变形铝合金相比其力学性能较差，但铸造性能好，可进行各种铸造，以制造形状复杂的零件。二、铜及铜合金课题五有色金属（一）铜及铜合金的分类（二）黄铜

图4-5-1

黄铜

常用黄铜的分类、牌号、成分、性能和用途

表4-5-1二、铜及铜合金课题五有色金属（二）黄铜

（三）青铜

图4-5-2

青铜器

常用黄铜的分类、牌号、成分、性能和用途

表4-5-1三、钛及钛合金课题五有色金属钛合金具有以下几方面特点:

1.比强度高:钛合金的强度较高，一般可达1200MPa，和调质结构钢相近。2.热强度高：由于钛的熔点高，再结晶温度也高，因而钛合金具有较高的热强度。3.抗蚀性高：由于钛合金表面能形成一层致密、牢固的由氧化物和氮化物组成的保护膜，所以具有很好的抗蚀性能。四、滑动轴承合金课题五有色金属

图4-5-3

滑动轴承图4-5-4

轴承理想表面示意图五、粉末冶金材料课题五有色金属图4-5-5

粉末冶金含油轴承图4-5-7

制动器摩擦片(铁基)1.含油轴承材料2.粉末冶金摩擦材料

图4-5-6

离合器摩擦片(铜基)一、汽车零件选材原则课题六典型金属材料的汽车零件1.汽车零件选材的最主要依据

指的是零件在使用时所应具备的材料性能，包括机械性能、物理性能和化学性能。2.材料的工艺性能

(１)铸造性能(２)压力加工性能(３)切削加工性能(４)可焊性(５)热处理3.材料的经济性能4.环境与资源原则

二、典型的汽车零件选材课题六典型金属材料的汽车零件（一）发动机典型零件的选材

零件名称外形图材料及优点1.气缸体材料名称：HT200优点：（1）强度、刚度、尺寸稳定性好；（2）灰口铸铁的铸造工艺成熟；（3）制造成本低。材料名称：ZL104优点：（1）强度、刚度、尺寸稳定性好；（2）铝合金的重量轻；（3）铝合金的耐腐蚀性好。缺点是制造成本较高。2.汽缸盖材料名称：HT250优点：（1）强度、刚度、尺寸稳定性好；（2）铸造工艺成熟；（3）制造成本低。二、典型的汽车零件选材课题六典型金属材料的汽车零件（一）发动机典型零件的选材

零件名称外形图材料及优点2.气缸盖材料名称：ZL104优点：（1）铝合金导热性好，有利于提高压缩比；（2）铝合金的重量轻；（3）铝合金的耐腐蚀性好。缺点是对缸盖的冷却强度要求较高。3.曲轴材料名称：球墨铸铁QT600-2优点：（1）刚度、强度、耐磨性、抗疲劳性各指标都好；（2）加工工艺性能好。注意：大型发动机的曲轴通常用锻钢件38CrMoAlA。4.活塞材料名称：高硅铝合金MS-FC-388、ZLl09G优点：（1）高温下具有足够高的机械强度；（2）耐磨且摩擦系数小；（3）不易产生粘着，容易磨合。二、典型的汽车零件选材课题六典型金属材料的汽车零件（一）发动机典型零件的选材

零件名称外形图材料及优点5.连杆材料名称：调质钢45、40Cr、40MnB优点：（1）高具有足够高的机械强度；（2）高抗疲劳性；（3）冲击韧性好。6.气门材料名称：高铬耐热钢4Cr10Si2Mo、4Cr14Ni14W2Mo优点：（1）高耐热性；（2）高耐磨性；（3）高耐蚀性。7.活塞销材料名称：渗碳钢18CrMnTi、12Cr2Ni4优点：（1）强度好；（2）冲击韧性好；（3）耐磨性好。二、典型的汽车零件选材课题六典型金属材料的汽车零件（一）发动机典型零件的选材

零件名称外形图材料及优点8.气门弹簧材料名称：弹簧钢65Mn、50CrVA优点：（1）抗疲劳性好；（2）机械强度好。9.缸套及气门座材料名称：铬钼铜铸铁、高硼铜铸铁优点：（1）耐磨性好；（2）耐热性好。10.轴瓦材料名称：轴承合金（高锡铝基）优点：（1）耐磨性好；（2）高抗疲劳性；二、典型的汽车零件选材课题六典型金属材料的汽车零件（一）发动机典型零件的选材

零件名称外形图材料及优点11.节流阀材料名称：锌合金ZZnAlD4优点：（1）有一定的机械强度；（2）加工性好，一次铸造成型。12.散热器材料名称：铜或铝优点：（1）具有良好的导热性能。（2）具有一定的强度和较强的耐腐蚀性。（3）良好的加工性能及钎焊性能。13.凸轮轴材料名称：合金铸铁优点：（1）抗疲劳性好；（2）耐磨性好；（3）机械强度好。二、典型的汽车零件选材课题六典型金属材料的汽车零件（一）发动机典型零件的选材

零件名称外形图材料及优点14.油底壳材料名称：钢板Q235、08、20优点：（1）具有较好的散热性能。（2）具有一定的强度。（二）底盘典型零件的选材

零件名称外形图材料及优点1.变速箱壳材料名称：灰口铸铁HT200优点：（1）具有一定强度、刚度；（2）尺寸稳定性好；（3）制造成本低；（4）加工性能好。二、典型的汽车零件选材课题六典型金属材料的汽车零件（二）底盘典型零件的选材

零件名称外形图材料及优点2.齿轮材料名称：渗碳钢20CrMnTi、30CrMnTi、20MnTiB优点：（1）强度好；（2）耐磨性好；（3）接触疲劳抗力强；（4）断裂抗力大。3.转向节臂材料名称：调质钢45、40Cr、40MnB优点：（1）强度好；（2）韧性好；（3）抗疲劳性好；（4）断裂抗力大。4.大梁材料名称：16Mn优点：（1）强度大；（2）刚度好；（3）韧性好。二、典型的汽车零件选材课题六典型金属材料的汽车零件（二）底盘典型零件的选材

零件名称外形图材料及优点5.半轴材料名称：40MnB、40CrMnMo、20CrMnTi优点：（1）强度大；（2）抗疲劳性强；（3）韧性好。6.后桥壳材料名称：可锻铸铁KT350-10、球墨铸铁QT400-10优点：（1）具有一定强度；（2）具有足够的刚度；（3）尺寸稳定性好；（4）一次铸造成型，加工性能好。7.钢板弹簧材料名称：弹簧钢65Mn、60Si2Mn、50CrMn、55SiMnVB优点：（1）耐疲劳；（2）抵抗冲击能力强；（3）耐腐蚀。二、典型的汽车零件选材课题六典型金属材料的汽车零件（二）底盘典型零件的选材

零件名称外形图材料及优点8.制动盘材料名称：陶瓷基摩擦材料Si3N4、Al2O3、AlN或合金铸铁优点：（1）耐疲劳；（2）抵抗冲击能力强；（3）耐摩擦能力强；（4）耐高温，散热性能好。9.前桥材料名称：调质钢45优点：（1）强度好；（2）韧性好；（3）抗疲劳性好；（4）断裂抗力大。10.钢圈材料名称：45钢或镁铝合金优点：（1）强度好；（2）韧性好；（3）抗疲劳性好。二、典型的汽车零件选材课题六典型金属材料的汽车零件（三）车身典型零件的选材

零件名称外形图材料及优点1.车身覆盖件材料名称：08F钢优点：（1）具有一定的强度；（2）具有一定的韧性；（3）易冲压成型加工。2.车身承力构件材料名称：高强度钢优点：（1）提供了足够的强度（2）极端状态下确保了车身安全生存空间二、典型的汽车零件选材课题六典型金属材料的汽车零件（三）车身典型零件的选材

零件名称外形图材料及优点3.防撞钢梁材料名称：超高强度特种钢优点：超强的机械性能4.新型车身材料名称：钢、铝优点：（1）车身构件大量采用了铝合金，减轻了自身重量；（2）足够的车身强度，确保了安全需求。一、橡胶课题七汽车常用非金属材料１.轮胎2.发动机同步带

3.密封件和垫片

一、橡胶课题七汽车常用非金属材料4.胶管5.空调系统用橡胶制品

1）冷却系统和进气系统胶管

图4-7-4

冷却系统胶管图4-7-5

进气系统胶管2）燃油系统胶管

图4-7-7

空调系统用橡胶管图4-7-6

燃油系统胶管二、玻璃课题七汽车常用非金属材料1.特殊夹层玻璃

1）防弹玻璃

2）电热玻璃

3）天线夹层玻璃4）遮阳夹层玻璃

二、玻璃课题七汽车常用非金属材料2.单面透视玻璃4.清污玻璃

5.太阳能天窗玻璃

图4-7-12

单面透视玻璃图4-7-13

憎水玻璃图4-7-14

太阳能天窗玻璃3.憎水玻璃

三、塑料课题七汽车常用非金属材料塑料在汽车上的应用

1）ABS(丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物)塑料

图4-7-15

散热器格栅图4-7-16

轮毂罩三、塑料课题七汽车常用非金属材料塑料在汽车上的应用

2）PA(聚酰胺)塑料

图4-7-17

车窗玻璃升降机杆图4-7-18

后视镜外壳图4-7-19

发动机罩图4-7-20

油箱的加油口盖三、塑料课题七汽车常用非金属材料塑料在汽车上的应用

3）PBT(聚对苯二甲酸丁二酯)塑料

图4-7-21

保险杠图4-7-22

仪表板图4-7-23

车门把手图4-7-24

前照灯4）PC（聚碳酸酯）塑料

三、塑料课题七汽车常用非金属材料塑料在汽车上的应用

5）PE（聚乙烯）塑料

图4-7-25

油箱图4-7-26

内护板图4-7-27

轮胎帘布6）PET（聚对苯二甲酸乙二酯）塑料

三、塑料课题七汽车常用非金属材料塑料在汽车上的应用

7）PF（酚醛树脂）塑料

图4-7-28

烟灰缸图4-7-29

蓄电池壳8）PP（聚丙烯）塑料

图4-7-30

空气滤清器壳三、塑料课题七汽车常用非金属材料塑料在汽车上的应用

9）PMMA（有机玻璃，聚甲基丙烯酸甲醋）塑料

图4-7-31

灯罩10）POM（聚甲醛）塑料

图4-7-32

暖风机叶轮11）PPO（聚苯醚）塑料

图4-7-33

扰流板图4-7-24

副水箱三、塑料课题七汽车常用非金属材料塑料在汽车上的应用

12）PU（聚氨酯）塑料

图4-7-35

挡泥板13）PVC（聚氯乙烯）塑料

图4-7-36

遮阳板四、陶瓷材料课题七汽车常用非金属材料陶瓷材料在汽车上的应用

1）氧化铝（Al2O3）陶瓷

图4-7-38

发动机火花塞图4-7-39

陶瓷制动器2）碳化硅（SiC）陶瓷

图4-7-40

碳化硅泵密封圈图4-7-41

碳化硅陶瓷轴承四、陶瓷材料课题七汽车常用非金属材料陶瓷材料在汽车上的应用

3）氮化硅（Si3N4）陶瓷

图4-7-42

气缸套图4-7-43

氧化锆式氧传感器4）氧化锆（ZrO2）陶瓷

课题