汽車機(jī)械基礎(chǔ)(汽車常用材料)課件

汽車機(jī)械基礎(chǔ)——第一章汽車常用材料一、材料科學(xué)簡介二、材料的性能三、鋼的熱處理四、常用的汽車材料本章內(nèi)容本章內(nèi)容學(xué)習(xí)目的：

通過本節(jié)的學(xué)習(xí)具備所必需的汽車所使用的金屬材料基本知識(shí)。學(xué)習(xí)要求：

掌握金屬的力學(xué)性能指標(biāo)及常用數(shù)據(jù)。掌握鋼的熱處理的基本知識(shí)及常用的熱處理方法、工藝特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。掌握常用的機(jī)械工程材料類型、牌號(hào)、力學(xué)性能及用途。初步具有選擇工程材料的能力。第一講材料科學(xué)簡介汽車上常用的材料有哪些？1.材料與人類生活材料是人類生產(chǎn)和生活所必需的物質(zhì)，人類社會(huì)的發(fā)展伴隨著各種材料的不斷開發(fā)和利用。

第一講材料科學(xué)簡介人們按照在使用中占主導(dǎo)地位的材料劃分歷史：石器時(shí)代→陶器→青銅器→鐵器→鋼鐵→合成材料→復(fù)合材料。2.材料在的現(xiàn)代科技中的地位

21世紀(jì)三大科技◆信息技術(shù)◆生物技術(shù)

材料科學(xué)是其基礎(chǔ)◆能源技術(shù)一張納米光盤將可記錄1000部電影超微外觀大體結(jié)構(gòu)納米人工骨

通常，一輛汽車由約3萬個(gè)零部件組裝而成。汽車上每個(gè)汽車零件的生產(chǎn)制造都涉及到材料問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車上的零部件采用了4千余種不同的材料加工制造。從汽車的設(shè)計(jì)、選材、加工制造，到汽車的使用、維修和養(yǎng)護(hù)無一不涉及到材料。

現(xiàn)代汽車要滿足:

安全、舒適、自重輕、污染排放低、能耗小、價(jià)格低等要求。材料是首要考慮方面。

3.材料是汽車工業(yè)的基礎(chǔ)3.材料是汽車工業(yè)的基礎(chǔ)

汽車材料包括了制造汽車各種零部件用的汽車工程材料，以及汽車在使用過程中使用的燃料和工作液等汽車運(yùn)行材料。

●金屬材料（純金屬及合金）◆黑色金屬（鋼鐵)◆有色金屬(Cu、Al、Ti、Mg…)◆有機(jī)高分子材料（主要成分Ｃ、Ｈ）——塑料、橡膠、合成纖維等◆無機(jī)材料——玻璃、水泥、陶瓷等●非金屬材料●復(fù)合材料——玻璃纖維增強(qiáng)塑料等汽車工程材料的分類

車用汽油燃料輕柴油其它代用燃料

發(fā)動(dòng)機(jī)油車輛齒輪油潤滑油液力傳動(dòng)油液壓油潤滑脂制動(dòng)液工作液減振器液發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液制冷劑輪胎汽車運(yùn)行材料汽車運(yùn)行材料的分類

以現(xiàn)代轎車用材為例，按照重量來換算，鋼材占汽車自重的55%~60%，鑄鐵占12%~5%，有色金屬占6%~10%，塑料占8%~12%，橡膠占4%，玻璃占3%，其他材料（油漆、各種液體等）占12%~6%。汽車材料的展望汽車工業(yè)發(fā)展的方向：汽車輕量化和減少污染。汽車材料總的發(fā)展趨勢是：結(jié)構(gòu)材料中鋼鐵材料所占比例將逐步下降，有色金屬、陶瓷材料、復(fù)合材料、高分子材料等新型材料的用量有所上升。在性能可靠的條件下，將盡可能多地采用鋁合金、復(fù)合材料等輕型、新型材料取代鋼鐵材料。

材料的性能包括使用性能和工藝性能。

使用性能：是指零部件在正常使用條件下材料所表現(xiàn)出來的性能。主要包括力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能。工藝性能：是指材料在被制成各種零部件的過程中，材料適應(yīng)各種冷、熱加工的性能。對(duì)于金屬材料來講，工藝性能主要包括了鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性能和熱處理工藝性能。第一節(jié)材料的性能一、材料的力學(xué)性能材料的力學(xué)性能：是指材料在外加載荷（靜載荷、沖擊載荷、交變載荷）作用下所表現(xiàn)出來的性能。包括強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性、疲勞及斷裂等；力學(xué)性能指標(biāo)：用來表征材料力學(xué)性能的各種臨界值或規(guī)定值?？赏ㄟ^試驗(yàn)測定。按載荷的形式不同，金屬材料的強(qiáng)度可分為抗拉強(qiáng)度、抗扭強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度。各種強(qiáng)度之間有一定的聯(lián)系，一般以抗拉強(qiáng)度作為金屬材料的強(qiáng)度指標(biāo)。1.強(qiáng)度（一）材料的力學(xué)性能載荷的形式

強(qiáng)度是指材料在外力作用下抵抗永久變形和破壞的能力。拉伸試驗(yàn)時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)試件（圖1-1），規(guī)定圓截面標(biāo)準(zhǔn)試件的工作長度l（也稱標(biāo)距）與其截面直徑d的比例為：長試件：l=10d；短試件：l=5d。圖1-1拉伸試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)試件拉伸試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)試件試驗(yàn)時(shí)，試件兩端裝卡在試驗(yàn)機(jī)卡頭上，施加緩慢增加的拉力，直到把試件拉斷為止。（一）材料的力學(xué)性能在萬能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)上做拉伸實(shí)驗(yàn)拉伸試驗(yàn)低碳鋼拉伸實(shí)驗(yàn)

拉伸圖：“F–Δl

（拉力–伸長量）”的曲線圖。低碳鋼拉伸時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變圖

應(yīng)力應(yīng)變圖:（F/A）-（Δl/l）曲線：σ-ε曲線

即應(yīng)力-應(yīng)變曲線。低碳鋼拉伸時(shí)的拉伸圖

拉伸曲線下圖為低碳鋼的拉伸曲線，圖中縱坐標(biāo)表示載荷單位為N；橫坐標(biāo)表示絕對(duì)伸長量△L，單位為mm。幾個(gè)變形階段：（1）Oe——彈性變形階段（2）es——屈服階段 （3）sd——明顯塑性變形階段（4）db——強(qiáng)化階段（5）bk——縮頸階段 彈性變形——外力解除后能夠完全消失的變形。

塑性變形——外力解除后仍保留的變形。

（1）彈性模量E

表征了材料抵抗彈性變形的能力，也稱之為剛度。E=σ/ε=tanα（MPa）式中，σ為彈性變形階段的應(yīng)力，ε為相應(yīng)的應(yīng)變，tanα為拉伸曲線的斜率。

1.材料的彈性指標(biāo)

(2)彈性極限σe

：

指材料在彈性變形階段所能承受的最大應(yīng)力。

σe=Fe/A0

（MPa）

式中，F(xiàn)e是試樣不產(chǎn)生塑性變形時(shí)的最大載荷（N）；A0是試樣的原始橫截面積（mm2）。σe表示材料保持彈性變形的最大應(yīng)力。

1.材料的彈性指標(biāo)2.材料的強(qiáng)度指標(biāo)

（1）屈服點(diǎn)σs

：表示材料產(chǎn)生屈服時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力。屈服點(diǎn)也稱為屈服強(qiáng)度。

σs=Fs/Ao

（MPa）

式中，F(xiàn)s為試樣發(fā)生屈服變形時(shí)的載荷（N），A0為試樣原始橫截面積（mm2）。（2）抗拉強(qiáng)度σb

指試樣在拉伸過程中所能承受的最大應(yīng)力值。

σb=Fb/Ao

（MPa）式中，F(xiàn)b是試樣斷裂前所承受的最大載荷(N)，Ao是試樣的原始橫截面積(mm2)。

抗拉強(qiáng)度：σb，它是設(shè)計(jì)和選材的主要依據(jù)之一，是工程技術(shù)上的主要強(qiáng)度指標(biāo)。

屈強(qiáng)比：σs/σb，是一個(gè)有意義的指標(biāo)。其比值越大，越能發(fā)揮材料的潛力。但是為了使用安全，該比值亦不宜過大，適當(dāng)?shù)谋戎狄话阍?.65～0.75之間。

比強(qiáng)度：σb/ρ，它表征了材料強(qiáng)度與密度之間的關(guān)系。在考慮汽車輕量化的問題時(shí)，常常用到這個(gè)指標(biāo)。2.材料的強(qiáng)度指標(biāo)

塑性是指金屬材料在載荷作用下斷裂前發(fā)生永久變形的能力。塑性指標(biāo)也是由拉伸試驗(yàn)測得的，常用延伸率和斷面收縮率來表示。

塑性是材料的一個(gè)重要指標(biāo)，延伸率和斷面收縮率數(shù)值越大，表示材料的塑性越好。金屬材料的塑性好壞，對(duì)于零件的使用和加工性能有著十分重要的意義。塑性好的材料可以發(fā)生大量塑性變形而不破壞，易于通過塑性變形加工成復(fù)雜形狀的零件，例如，工業(yè)純鐵的可達(dá)延伸率50%，斷面收縮率可達(dá)80%，可以拉制細(xì)絲、軋制薄板等。塑性好的材料在使用中能夠保證材料不會(huì)因?yàn)樯杂谐d而突然斷裂，這樣就增加了材料使用的安全性。2.塑性材料的塑性指標(biāo)

（1）伸長率δ

：是指試樣拉斷后，標(biāo)距伸長量與原始標(biāo)距的百分比。即式中，l1是試樣斷裂后的標(biāo)距（㎜），l0是試樣的原始標(biāo)距（㎜），同一材料的伸長率與試樣尺寸有關(guān)。

（2）斷面收縮率ψ：是指試樣拉斷后橫截面積的縮減量與原始橫截面積之比。即ψ=（A0-A1）/A0×100%

式中，A1是試樣斷裂處的最小橫斷面積（㎜2），A0是試樣的原始橫截面積(㎜2)。材料的塑性指標(biāo)其他某些材料拉伸時(shí)的力學(xué)性能

灰鑄鐵拉伸試驗(yàn)

圖3-12灰鑄鐵拉伸時(shí)

的應(yīng)力應(yīng)變曲線

灰鑄鐵的σ-ε曲線上沒有明顯的直線部分，但在應(yīng)力較小時(shí)，近似服從胡克定律。

曲線上沒有屈服階段和頸縮階段，拉伸中變形很小時(shí)就突然斷裂，屬于脆性材料。

強(qiáng)度極限σb是其唯一強(qiáng)度指標(biāo)。

抗拉強(qiáng)度低，不適于制作承拉構(gòu)件。

塑性材料：斷裂前有明顯的塑性變形，稱為塑性斷裂，塑性斷裂的斷口呈“杯錐”狀。如低碳鋼。

脆性材料：在斷裂前未發(fā)生明顯的塑性變形，為脆性斷裂，斷口是平整的。如鑄鐵、玻璃等。不同類型的材料，其σ-ε曲線有很大差異。反映出其所具有不同的抗拉性能特點(diǎn)。

硬度是指材料抵抗局部變形特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力，是金屬材料重要的機(jī)械性能之一。硬度值可間接地反映金屬的強(qiáng)度及金屬在化學(xué)成分和熱處理工藝上的差異。

材料的硬度值，是按一定方法測出的數(shù)據(jù)，不同方法在不同條件下測量的硬度值，因含意不同，其數(shù)據(jù)也不同，因此一般不能進(jìn)行相互比較。3.硬度最常用的硬度試驗(yàn)為布氏硬度（HB）洛氏硬度(HR)

此外，還有維氏硬度(HV)、肖氏硬度（彈性回跳法）、顯微硬度和錘擊式布氏硬度等。布氏硬度

測試原理：用一定大小的載荷F，把直徑為D的鋼球壓入被測試樣表面，保持規(guī)定時(shí)間后卸除載荷，移去壓頭，用讀數(shù)顯微鏡測出壓痕平均直徑d。用載荷F除以壓痕的表面積所得的商，即為被測材料的布氏硬度值。

實(shí)驗(yàn)測量d—計(jì)算/查表—硬度

布氏硬度的表示方法規(guī)定為：符號(hào)HBS和HBW前面的數(shù)值為硬度值，符號(hào)后面按以下順序表示試驗(yàn)條件：壓頭球體直徑（㎜）、試驗(yàn)載荷（Kg·f）、試驗(yàn)載荷保持時(shí)間（S）（10～15S不標(biāo)注）。

例200HBS10/1000/30

用淬火鋼球作為壓頭所測得的布氏硬度用符號(hào)HBS表示；用硬質(zhì)合金球作為壓頭所測得的布氏硬度用符號(hào)HBW表示。布氏硬度

測試原理：采用頂角為120°的金剛石圓錐體或直徑為1.588mm的淬火鋼球作為壓頭。如圖所示。試驗(yàn)時(shí)先施加初載荷，使壓頭與試樣表面接觸良好，保證測量準(zhǔn)確，再施加主載荷，保持到規(guī)定的時(shí)間后再卸除主載荷，依據(jù)壓痕的深度來確定材料的硬度值。洛氏硬度洛氏硬度我國常用的是HRA、HRB、HRC三種，試驗(yàn)條件及應(yīng)用范圍見表1-2。

洛氏硬度值的表示方法規(guī)定為：硬度符號(hào)前面注明硬度值，例如52HRC、70HRA。

許多零件在工作中，往往不是單純承受靜載荷作用，還要受到?jīng)_擊載荷的作用，如活塞銷、錘桿、沖模和鍛模等。在設(shè)計(jì)和制造受沖擊載荷的零件和工具時(shí)，必須考慮所用材料的沖擊吸收功或沖擊韌性。

對(duì)于承受沖擊載荷的零件，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的活塞、曲軸、減震彈簧，不僅要求具有高的強(qiáng)度和一定的塑性，還必須具備足夠的沖擊韌度。

金屬材料抵抗沖擊載荷而不破壞的能力稱為沖擊韌性。目前常用一次擺錘沖擊彎曲試驗(yàn)來測定金屬材料的沖擊韌性。4.沖擊韌性沖擊韌性（a）（b）圖3.5沖擊試驗(yàn)示意圖1-擺錘；2-機(jī)架；3-試樣；4-刻度盤；5-指針

沖擊韌度的測定方法，如圖所示。是將被測材料制成標(biāo)準(zhǔn)缺口試樣，在沖擊試驗(yàn)機(jī)上由置于一定高度的重錘自由落下而一次沖斷。沖斷試樣所消耗的能量稱為沖擊功Ak，其數(shù)值為重錘沖斷試樣的勢能差。沖擊韌度值ak就是試樣缺口處單位截面積上所消耗的沖擊功，這個(gè)值越大，則韌性越好，受沖擊時(shí)，越不容易斷裂。5.疲勞

在汽車上的許多零件中，比如各種軸、齒輪、彈簧、連桿等，要受到大小和方向呈周期性變化的載荷作用。這種交變載荷雖然小于材料的強(qiáng)度極限，甚至小于其彈性極限，但經(jīng)多次循環(huán)后，在沒有明顯的外觀變形時(shí)也會(huì)發(fā)生斷裂，這種破壞稱作疲勞破壞或疲勞斷裂。這種破壞都是突然發(fā)生的，具有很大的危險(xiǎn)性。疲勞試驗(yàn)

疲勞曲線

疲勞強(qiáng)度σ-1是表示材料以周期性交變載荷作用而不致引起斷裂的最大應(yīng)力，其大小與應(yīng)力變化的次數(shù)有關(guān)。對(duì)于黑色金屬規(guī)定循環(huán)次數(shù)為107次，有色金屬循環(huán)次數(shù)為108次。疲勞失效原因分析:由于材料表面或內(nèi)部存在有劃痕、尖角、夾雜等缺陷，這些有缺陷部位的局部應(yīng)力大于屈服點(diǎn)，會(huì)產(chǎn)生局部變形引起微裂紋，成為疲勞源，隨著應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增加，微裂紋逐漸擴(kuò)展，使零件承載的橫截面大大減少，以至于不能承受載荷而突然斷裂。為了提高金屬的疲勞強(qiáng)度，可以通過改善零件的結(jié)構(gòu)形狀，避免應(yīng)力集中，減小表面粗糙度值，進(jìn)行表面熱處理和強(qiáng)化處理等方法。鑄造性能：流動(dòng)性、收縮性、偏析熱處理性能：淬透性鍛造性能：塑性、變形抗力焊接性能：焊接性切削性能：表面粗糙度、刀具壽命二、材料的工藝性能是指材料在被制成各種零部件的過程中適應(yīng)加工的性能。包括:鑄造是將熔化的金屬或合金，注入鑄型型腔內(nèi)以獲得相應(yīng)鑄件的工藝方法。

金屬的鑄造性能，是指能否將金屬材料用鑄造方法制成優(yōu)良鑄件的性能。衡量鑄造性能的主要指標(biāo)有流動(dòng)性、收縮性和偏析傾向。熔融金屬的流動(dòng)能力稱為流動(dòng)性，它主要受金屬化學(xué)成分和澆注溫度等的影響。流動(dòng)性好的金屬易充滿鑄型，從而獲得外形完整、尺寸精確、輪廓清晰的鑄件。鑄件在凝固和冷卻過程中，其體積和尺寸減小的現(xiàn)象稱為收縮性。鑄件收縮不僅影響尺寸精度，還會(huì)使鑄件產(chǎn)生縮孔、疏松、內(nèi)應(yīng)力、變形和開裂等缺陷，故用于鑄造的金屬其收縮率越小越好。金屬凝固后，內(nèi)部化學(xué)成分和組織的不均勻現(xiàn)象稱為偏析。偏析嚴(yán)重時(shí)能使鑄件各部分的機(jī)械性能有很大的差異，降低了鑄件的質(zhì)量。這對(duì)大型鑄件的危害更大。鑄造性能鍛造性能

鍛造性能又稱塑性加工性能，它是指利用材料的可塑性，借助外力的作用產(chǎn)生變形從而獲得所需形狀、尺寸和一定組織性能的零件，通常用材料的塑性（塑性變形能力）和強(qiáng)度（塑性變形抗力）及形變強(qiáng)化能力來綜合衡量。金屬材料一般具有良好的塑性，故可通過各種塑性加工方法制成所需形狀、尺寸的零件，這是金屬材料應(yīng)用最廣泛的重要原因。焊接性能焊接是將兩部分金屬，通過加熱或加壓借助原子間的結(jié)合力，使它們牢固地連接成整體的工藝方法。可分為熔化焊、壓力焊、釬焊三種。所謂焊接性能，是指能否將金屬用一定的焊接方法，焊成優(yōu)良接頭的性能。它可以通過焊接試驗(yàn)來評(píng)定，其主要標(biāo)準(zhǔn)是產(chǎn)生裂縫的可能性和裂紋的多少，以及有無氣孔產(chǎn)生。切削加工性能材料進(jìn)行各種切削加工（如車、銑、刨、鉆、鏜等）時(shí)的難易程度稱為切削加工性能。切削是一種復(fù)雜的表面層現(xiàn)象，牽涉到摩擦及高速彈性變形、塑性變形和斷裂等過程，因此切削的難易程度與許多因素有關(guān)。評(píng)定材料的切削加工性能也是比較復(fù)雜的，一般用材料被切削的難易程度、切削后表面粗糙度和刀具壽命等幾方面來衡量。影響切削加工性能的因素主要有工件的化學(xué)成分、組織狀態(tài)、硬度、塑性、導(dǎo)熱性和形變強(qiáng)化等。一般認(rèn)為金屬材料具有適當(dāng)?shù)挠捕龋?70～230HBS）和足夠的脆性時(shí)較易切削。

金屬的熱處理性能是指金屬能否通過熱處理工藝來改善或提高金屬的力學(xué)性能。熱處理性能熱處理是改變材料性能的主要手段。在熱處理過程中，材料的成分、組織、結(jié)構(gòu)發(fā)生變化從而引起了成分結(jié)構(gòu)敏感性參數(shù)的改變。第二講汽車常用材料碳素鋼合金鋼鑄鐵有色金屬及合金非金屬材料復(fù)合材料

鑄鐵碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2.11％、小于6.67％的鐵碳合金為鑄鐵。鋼鐵材料以鐵、碳為基礎(chǔ)的鐵碳合金。

碳素鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(含碳量)小于2.11％的鐵碳合金稱為碳素鋼。一、碳鋼

(1)按碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分低碳鋼W(C)≤0.25%中碳鋼

0.25%＜W(C)≤0.6%高碳鋼W(C)＞0.6%(2)按鋼的質(zhì)量分（S、P含量）

普通碳素鋼Ws≤0.055%，Wp≤0.045%

優(yōu)質(zhì)碳素鋼Ws、Wp≤0.040%

高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼Ws≤0.030%，Wp≤0.035%1.碳鋼的分類

(3)按鋼的用途分碳素結(jié)構(gòu)鋼：用于制造各種機(jī)械零件、工程構(gòu)件。一般為低、中碳鋼。碳素工具鋼：用于制造各種工具。一般為高碳鋼。(4)按冶煉方法分鎮(zhèn)靜鋼：是鋼液在澆注前用錳鐵、硅鐵、鋁進(jìn)行充分脫氧，注入模子后，鋼液不發(fā)生碳—氧反應(yīng)而處于鎮(zhèn)靜狀態(tài)，故稱鎮(zhèn)靜鋼（Z）。沸騰鋼：是在冶煉后期將鋼液用少量錳鐵輕度脫氧，鋼液氧含量較高，注入錠模后發(fā)生碳—氧反應(yīng)，析出大量的CO氣體，引起鋼液沸騰，故稱為沸騰鋼（F）。1.碳鋼的分類1.碳鋼的分類雜質(zhì)元素對(duì)鋼性能的影響

有益元素

Si—有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用,能脫氧。

Mn—脫氧、去硫,提高鋼的強(qiáng)度和硬度。有害元素:P—有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用,低溫韌性差(冷脆)。

S—能引起鋼在熱加工時(shí)或高溫工作下開裂(熱裂)。2.碳鋼的牌號(hào)及用途碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼

有害雜質(zhì)硫、磷和非金屬夾雜物較多，同等情況下塑性、韌性較低；但冶煉容易、工藝性好且價(jià)格便宜，能滿足一般工程構(gòu)件和普通零件的性能要求，因此應(yīng)用廣泛。一般用于受力不大、制造要求不高的機(jī)械零件（如螺釘、螺母）和廠房、橋梁、船舶等建造結(jié)構(gòu)件。

普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的漢語拼音第一個(gè)字母“Q”、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)和脫氧方法符號(hào)四個(gè)部分按順序組成。如：Q235－AF表示屈服點(diǎn)為235MPa的A級(jí)沸騰鋼。

用途

鋼板、鋼筋、型鋼等，作橋梁、建筑等構(gòu)件。多邊型角鋼螺釘、鉚釘鋼筋、螺紋鋼建筑構(gòu)件鋼橋梁（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

有害雜質(zhì)硫、磷和非金屬夾雜物較少，品質(zhì)較高，塑性、韌性比（普通）碳素鋼好。主要用于制造較重要的機(jī)械零件。

優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)用兩位數(shù)字表示，兩位數(shù)字表示該鋼的平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)。如45鋼表示平均含碳量為0.45％的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。若含錳量較高，數(shù)字后面應(yīng)加“Mn”，以示區(qū)別。如：60Mn。用途

較重要的零件，如齒輪、軸、連桿、彈簧等。

熱處理：

滲碳、淬火、回火等。上海桑塔納發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸就是采用優(yōu)質(zhì)50號(hào)中碳素鋼鍛制而成，先正火后半精加工，最后經(jīng)中頻淬火后再精加工汽車曲軸常用鋼號(hào)及其應(yīng)用08、10鋼:強(qiáng)度低,塑性好,具有良好的沖壓、拉深及焊接性能,用于制造冷沖壓件,如汽車和拖拉機(jī)油箱、儀表板、汽缸蓋襯墊、連桿軸瓦的鋼背、曲軸止推片等.15、20鋼:滲碳,表硬內(nèi)韌,作凸輪、小齒輪、摩擦片、活塞銷、搖臂等30~55鋼:調(diào)質(zhì),綜合機(jī)械性能好,制齒輪、連桿、軸類等60~70鋼,淬火,中回,制造彈性元件,如汽車氣門彈簧.（3）碳素工具鋼的牌號(hào)、性能及用途

碳素工具鋼的牌號(hào)由漢字“碳”的漢語拼音第一個(gè)字母“T”加上阿拉伯?dāng)?shù)字組成，其數(shù)字表示鋼中平均含碳量的千分?jǐn)?shù)。如：T8鋼表示平均含碳量為0.8％的碳素工具鋼。若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，則應(yīng)在牌號(hào)后面標(biāo)以字母A，如T12A鋼表示平均含碳量為1.2％的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。碳素工具鋼的含碳量在0.70％以上，硬度高，耐磨性好，碳素工具鋼都是優(yōu)質(zhì)鋼或高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。碳素工具鋼主要用于制造刀具、模具和量具。用途

沖頭、鑿子、鉆頭、銼刀、量規(guī)等。螺紋量規(guī)熱處理：淬火+低溫回火

合金鋼

在碳鋼的基礎(chǔ)上加入有益的其他元素形成的鋼，稱為合金鋼。

常用的合金元素有：鉻(Cr)、鎳(Ni)、硅(si）、鋁(Al)、硼(B)、鎢(w)、鉬(Mo)、鈦(Ti)及稀土元素Re等。二、合金鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼特殊性能鋼

類型：碳鋼：價(jià)格低，但是，力學(xué)性能低，淬透性低，回火抗力差，耐熱、耐低溫、耐蝕等特殊性能差。合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由兩位數(shù)字＋元素符號(hào)（或漢字）＋數(shù)字三個(gè)部分組成。前兩位數(shù)字表示該鋼的平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)；元素符號(hào)（或漢字）表示鋼中含有的主要合金元素，后面的數(shù)字表示合金元素的含量。合金元素含量小于1.5％時(shí)不標(biāo)。如：40Cr鋼表示平均含碳量為0.40％，主要合金元素為Cr，其含量在1.5％以下的合金結(jié)構(gòu)鋼；60Si2Mn鋼表示平均含碳量為0.60％，主要合金元素為Si、Mn，其平均含量分別為2％、＜1.5％的合金結(jié)構(gòu)鋼。

1．低合金結(jié)構(gòu)鋼鋼號(hào)舊鋼號(hào)主要化學(xué)成分，%機(jī)械性能CMnSi，s

，MPab

，MPa5，%Q29509MnNb

12Mn0.160.80

~1.500.5529557023Q34516Mn

16MnRe0.18

~0.201.00

~1.600.5534563021~22Q39016MnNb

15MnTi0.201.00

~1.600.5539065019~20Q42014MnVTiRe

15MnVN0.201.00

~1.700.5542068018~19Q46014MnMoV

18MnMoNb0.201.00

~1.700.5546072017常用低合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)、成分、性能（厚度(直徑)16mm，AKV≥34J）成分

——

w(C)＜0.2%，主加元素Mn，附加V、Ti、Nb。性能

——強(qiáng)度、韌性高，焊接、冷成形性能好。(摘自GB/T1591-1994)高壓容器橋梁船舶車輛應(yīng)用2．合金調(diào)質(zhì)鋼成分

——

w(C)=0.25～0.50%，合金元素消除回火脆性。Mn、Cr、Ni、B、Si用來提高淬透性，Mo、W可抑制第二類回火脆性，Ti、V細(xì)化晶粒。性能

——綜合機(jī)械性能高調(diào)質(zhì)鋼的牌號(hào)（摘自GB/T3077－1999）淬透性鋼號(hào)主

要

成

分,%淬火

℃回火

℃CMnSi

Cr低450.42~

0.500.50~

0.800.17~

0.37830~

840水580~

640空40Cr0.37~

0.450.50~

0.80Cr0.8

~1.10850油500

水，油中高35CrMo0.32~

0.400.40~

0.70Cr0.8

~1.10850油550

水，油38CrMoAlA0.35~

0.42Al0.7

~1.1Cr1.35

~1.65940

水，油640

水，油40CrMnMo0.37~

0.450.90~

1.20Cr0.9

~1.20850油600

水，油機(jī)械性能

bMPasMPaaKU2J6003553940MnB0.37~

0.441.10~

1.400.20~

0.40850油500

水，油9807854798078547980835639808357198078563熱處理應(yīng)用:軸類、連桿、齒輪 40Cr，一般尺寸重要零件，如齒輪、主軸。 35CrMo，較大截面零件，如曲軸、連桿。 40CrNiMo，大截面重載零件，如汽輪機(jī)主軸和葉輪。

調(diào)質(zhì)，可附加表面淬火或化學(xué)熱處理。應(yīng)用:汽車曲軸圓錐齒輪3．合金滲碳鋼成分

——

w(C)=0.1～0.25%,韌性好。合金元素提高淬透性、耐磨性,細(xì)化晶粒。Cr、Ni、Mo、W、Mn、Si和B提高淬透性，Ti細(xì)化晶粒性能

——滲層硬度高，耐磨，抗接觸疲勞；心部韌性高、強(qiáng)度大。3．合金滲碳鋼滲C鋼的牌號(hào)（摘自GB/T3077-1999）（滲C:930℃，回火：200℃）主要化學(xué)成分,%預(yù)備處理／淬火,℃CMnCr，Ni0.17~0.24

0.17~0.240.50~0.80

1.30~1.600.70~1.00

880／800水,油880水,油0.17~0.230.17~0.23

0.90~1.200.80~1.10

0.90~1.201.00~1.30

850油880／870油鋼號(hào)20Cr

20MnV20CrMn20CrMnTi

淬透性低中高18Cr2Ni4WA

20Cr2Ni4A0.13~0.19

0.17~0.23W0.8~1.2

0.30~0.601.35~1.65

4.0~4.51.25~1.65

3.25~3.75950／850空

880／780

油機(jī)械性能

bMPasMPa835

785540

5909301080

735835

1180

1180835

1080aKU2J47

554755

78

63熱處理應(yīng)用

——耐磨件 20Cr，小軸、活塞銷、小齒輪。 20CrMnTi，汽車齒輪。 18Cr2Ni4WA，如曲軸、連桿。

滲碳→淬火→低溫回火4．合金彈簧鋼成分——w(C)=0.45～0.70%，Si,Mn為主要元素，提高屈強(qiáng)比。性能——屈強(qiáng)比和疲勞抗力高，塑性大，耐震動(dòng)、沖擊。4．合金彈簧鋼鋼號(hào)主

要

成

分,%淬火

油

℃回火

℃機(jī)械性能

CMnSi,CrbMPasMPa10

%akkJ/m2650.62~

0.700.50~

0.800.17~

0.37840

油50010008009450850.82~

0.900.50~

0.800.17~

0.37820

油48011501000660065Mn0.62~

0.700.90~

1.200.17~

0.37830

油5401000800880060Si2Mn0.56~

0.640.60~

0.901.50~

2.00870

油48013001200580050CrVA0.46~

0.540.50~

0.80Cr0.8

~1.10850

油5001300115059800（摘自GB/T1222－1985）

汽車板簧火車螺旋彈簧應(yīng)用

65Mn、60Si2Mn：汽車，拖拉機(jī)，機(jī)車的板簧和螺旋彈簧。汽車板簧大型熱卷彈簧熱卷大彈簧彈簧絲合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入合金元素制成的。

合金工具鋼具有更高硬度、耐磨性，更好的淬透性、熱硬性和回火穩(wěn)定性等。因而可以制造刃具、模具、量具和其它工具。合金工具鋼①合金刃具鋼：主要用來制造金屬切削刀具。②合金模具鋼：主要用來制造各種金屬成形用的模具。③合金量具鋼：量具用來測量工件尺寸的工具（如游標(biāo)卡尺、量規(guī)。量具刃具模具合金工具鋼的牌號(hào)由數(shù)字＋元素符號(hào)（或漢字）＋數(shù)字三個(gè)部分組成。前面的數(shù)字表示該鋼的平均含碳量的千分?jǐn)?shù)（當(dāng)含碳量≥1％時(shí)，則不予標(biāo)出）；元素符號(hào)（或漢字）表示鋼中含有的主要合金元素，后面的數(shù)字表示合金元素的含量。合金元素含量小于1.5％時(shí)不標(biāo)。如：9SiCr鋼表示平均含碳量為0.9％，主要合金元素為Si、Cr，其含量均在1.5％以下的合金工具鋼；Cr12MoV鋼表示平均含碳量≥1％，主要合金元素為Cr，其平均含量分別為12％合金元素Mo、V，其平均含量均＜1.5％的合金工具鋼。1．不銹鋼2．耐熱鋼3．耐磨鋼三特殊性能鋼耐熱鋼的用途發(fā)動(dòng)機(jī)葉片航空發(fā)動(dòng)機(jī)汽輪機(jī)葉片汽車閥門耐磨鋼用途用途：履帶、鐵道岔道、挖掘機(jī)、拖拉機(jī)、坦克的履帶板等

代表牌號(hào)Mn13

含碳量大于2.11%、并含有較多硅、錳、硫、磷等雜質(zhì)元素的鐵碳合金稱為鑄鐵。

根據(jù)鑄鐵中石墨形態(tài)不同，鑄鐵可分為：灰鑄鐵中的石墨呈片狀；可鍛鑄鐵中的石墨呈團(tuán)絮狀；球墨鑄鐵中的石墨呈球狀，蠕墨鑄鐵中的石墨呈蠕蟲狀。四鑄鐵有色金屬是指鋼鐵以外的其他金屬。有色金屬種類很多，又具有某些獨(dú)特的性能，是工業(yè)上不可缺少的金屬材料，有色金屬應(yīng)用較廣的是鋁、銅及其合金和軸承合金。

1．鋁及鋁合金

2．銅及銅合金

3．軸承合金鋼鐵材料也稱為黑色金屬。四、有色金屬及其合金鋁及鋁合金顯著特點(diǎn)是：密度小、塑性高但強(qiáng)度、硬度低.可以經(jīng)冷變形或通過合金化使其強(qiáng)化；可以進(jìn)行冷、熱壓力加工。鋁導(dǎo)電、導(dǎo)熱性良好，僅次于銀和銅。常用鋁代替銅制作導(dǎo)線和零件，也可以制作電子、電氣設(shè)備散熱片。工業(yè)純鋁的牌號(hào)有1070A、1060、1050A、1035等。1．工業(yè)純鋁2．鋁合金在純鋁中加入Si、Cu、Mg、Zn、Mn等金屬元素形成鋁合金?？娠@著提高力學(xué)性能，且仍保持密度小、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、導(dǎo)熱性好的優(yōu)點(diǎn)，可以用來制作機(jī)器零件。根據(jù)鋁合金的成分及生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，可將其分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。

鋁合金

(1）變形鋁合金防銹鋁合金硬鋁合金超硬鋁合金鍛鋁合金（2）鑄造鋁合金Al-Si系合金Al-Cu系合金Al-Mg系合金Al-Zn系合金

鋁合金應(yīng)用

汽缸頭活塞(裙部為鋁硅合金)大部分轎車還是部分零部件采用鋁合金，如車圈、發(fā)動(dòng)機(jī)上蓋等。銅及銅合金的性能特點(diǎn)優(yōu)異的物理、化學(xué)性能導(dǎo)電、導(dǎo)熱性、抗蝕、抗磁能力高良好的加工性能塑性好；鑄造性好某些特殊機(jī)械性能優(yōu)良的減摩性和耐磨性，高的彈性極限和疲勞極限純銅強(qiáng)度低，雖然冷加工變形可提高其強(qiáng)度，但塑性顯著降低，不能制作受力的結(jié)構(gòu)件。為了滿足制作結(jié)構(gòu)件的要求，在銅中加入合金元素，通過固溶強(qiáng)化，時(shí)效強(qiáng)化及過剩相強(qiáng)化等途徑提高合金的強(qiáng)度，獲得高強(qiáng)度的銅合金。常用的合金元素：Zn、Al、Sn、Mn、Ni、Be、Ti、Cr、Zr等。銅合金按其化學(xué)成分可分為黃銅、青銅、白銅三大類。軸承合金滑動(dòng)軸承中的軸瓦及內(nèi)襯的材料

工作條件——沖擊、交變載荷，軸頸壓力、摩擦。性能要求:強(qiáng)硬度、塑韌性好，與軸的磨合能力、減摩性好。導(dǎo)熱、抗蝕性好。軸瓦常用的軸承合金有錫基、鉛基、銅基和鋁基軸承合金等。四、非金屬材料非金屬材料包括橡膠、塑料、玻璃、陶瓷、合成纖維、膠粘劑、摩擦材料、涂裝材料等各種材料，它們?cè)谄嚿系膽?yīng)用呈逐年增長的趨勢。

(一)橡膠所謂橡膠，是指在使用溫度范圍內(nèi)處于高彈性狀態(tài)的高分子材料。

1．橡膠的特性橡膠最顯著的特點(diǎn)是具有高的彈性和回彈性。同時(shí)，橡膠還有一定的強(qiáng)度，優(yōu)異的抗疲勞性，以及良好的耐磨、絕緣、隔聲、防水、緩沖、吸振等性能。

2．橡膠的基本組成橡膠是以生膠為原料，加入適量的配合劑，經(jīng)硫化工藝處理以后得到的一種生產(chǎn)原材料。

3．橡膠制品在汽車上的應(yīng)用（表1-7）（二）塑料塑料是一種以有機(jī)合成樹脂為主要組成的高分子材料，它通常可在加熱、加壓條件下被注塑或固化成形，故稱為塑料。汽車用工程塑料，主要用于制造某些機(jī)器零件或構(gòu)件，具有強(qiáng)度、韌度和耐磨性較好，價(jià)廉、耐腐蝕、降噪聲、美觀、質(zhì)輕等特點(diǎn)。

塑料的組成

1．合成樹脂樹脂是決定塑料性能和使用范圍的主要組成物，在塑料中，起粘結(jié)其他組分的作用。塑料中的合成樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為30％~100％。因此，大多數(shù)塑料都是以樹脂名稱來命名的，例如，聚氯乙烯塑料的樹脂就是聚氯乙烯。

2．添加劑

（1）填充劑；（2）增塑劑；（3）穩(wěn)定劑；（4）著色劑；（5）其他

塑料的分類

按樹脂的熱性能可分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩大類。按使用范圍可分為通用塑料和工程塑料兩大類。塑料的主要特性

質(zhì)量輕、強(qiáng)度低、剛度低；化學(xué)穩(wěn)定性好；良好的絕緣性；優(yōu)良的減摩性能、耐磨性能；耐蝕性好；優(yōu)良的吸振性；耐熱性差，導(dǎo)熱性差，易老化。

塑料在汽車上的應(yīng)用（表1-8）汽車用塑料按照用途可分為內(nèi)飾件用塑料、工程塑料和外裝件用料。

1．汽車內(nèi)飾用塑料內(nèi)飾用塑料品種主要有：聚氨酯（PU）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）和ABS等。它們用于制作座墊、儀表板、扶手、頭枕、門內(nèi)襯板、頂棚襯里、地毯、控制箱、轉(zhuǎn)向盤等內(nèi)飾塑料制品。

2．汽車用工程塑料汽車上常用的工程塑料有聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚苯烯、ABS、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、酚醛樹脂等。

3．汽車的外裝件及結(jié)構(gòu)件汽車的外裝件及結(jié)構(gòu)件包括傳動(dòng)軸、車架、發(fā)動(dòng)機(jī)罩等，要求具備高強(qiáng)度，因而多采用纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制造。

陶瓷大致可分為傳統(tǒng)陶瓷及特種陶瓷兩大類。其生產(chǎn)過程比較復(fù)雜，但基本的工藝是原料的制備、坯料的成型和制品的燒成或燒結(jié)三大步驟。

1．陶瓷的組成相及其結(jié)構(gòu)和金屬一樣，陶瓷材料的力學(xué)性能和物理、化學(xué)性能也是由它的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)狀況決定的。陶瓷的組織結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，一般由晶體相、玻璃相和氣相組成。各種相的組成、結(jié)構(gòu)、數(shù)量、幾何形狀及分布狀況等都會(huì)影響陶瓷的性能。

(三)陶瓷材料2.陶瓷的性能及應(yīng)用

具有很高的彈性模量和硬度（＞1500HV），極高的紅硬性（可達(dá)1000℃以上），抗壓強(qiáng)度高，但抗拉強(qiáng)度和韌性都很低，脆性大；化學(xué)性能非常穩(wěn)定；熔點(diǎn)很高，一般在2000℃左右；導(dǎo)熱性和膨脹性?。淮蠖嗍墙^緣體，某些特種陶瓷具有導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性。

3．常用陶瓷（1）普通陶瓷（傳統(tǒng)陶瓷）（2）特種陶瓷（新型陶瓷）

幾種常用的特殊陶瓷

氧化鋁陶瓷的主要成分是Al2O3，又稱剛玉瓷。它高溫強(qiáng)度高、硬度高、耐磨性好，具有良好的絕緣性和化學(xué)穩(wěn)定性。但抗熱振性能差，不能承受溫度的突變。在汽車工業(yè)中的典型用途為火花塞絕緣體，汽車排氣凈化器、發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋底板、缸套、活塞頂?shù)纫灿玫搅颂沾刹牧?。氮化硅陶瓷（Si3N4）的顯著特點(diǎn)是抗熱振性能好，具有自潤滑性、優(yōu)異的電絕緣性。常用做高溫軸承、耐蝕水泵密封環(huán)等。碳化硅陶瓷是目前高溫強(qiáng)度最高的陶瓷，它在1400℃的高溫下仍能保持500～600MPa的抗彎強(qiáng)度。常用于火箭尾噴嘴、燃?xì)廨啓C(jī)的葉片、核燃料的包裝材料等，也可制作耐磨密封圈。

(四)玻璃

玻璃是一種非晶態(tài)固體，它是以石英砂、純堿、長石、石灰石等為主要原料，并加入某些金屬氧化物等輔料，在高溫窯中煅燒至熔融后，經(jīng)成形、冷卻所獲得的非金屬材料。

1．玻璃的性能硬度高（僅次于陶瓷）、抗壓強(qiáng)度高、抗拉彎強(qiáng)度低、塑性小、韌性很差，是典型的脆性材料。良好的化學(xué)穩(wěn)定性，對(duì)酸、堿的腐蝕具有較強(qiáng)的抵抗能力。但氫氟酸對(duì)玻璃具有較強(qiáng)的腐蝕作用，普通玻璃的耐熱性較差，經(jīng)過熱處理后，可提高其耐熱性。固態(tài)玻璃具有良好的絕緣性能，但液態(tài)玻璃卻具有良好的導(dǎo)電性。具有良好的光學(xué)性質(zhì)，即透明性和折光性。除此之外，特種玻璃還有吸熱、防輻射、防爆等特殊性能。在汽車上，主要用做擋風(fēng)玻璃和車身玻璃等。常用玻璃

平板玻璃；鋼化玻璃；區(qū)域鋼化玻璃；夾層玻璃。

復(fù)合材料是由兩種或兩種以上的物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)，經(jīng)一定方法合成而得到的一種新的多相固體材料。它不僅具有各組成材料的優(yōu)點(diǎn)，還具有比單一材料更優(yōu)良的綜合性能。

1．復(fù)合材料的分類復(fù)合材料的分類至今尚不統(tǒng)一，目前主要采用以下幾種分類方法：（1）按材料的用途分類可分為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料兩大類。（2）按增強(qiáng)材料的物理形態(tài)分類可分為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、粒子增強(qiáng)復(fù)合材料及層疊復(fù)合材料。（3）按基體類型分類可分為非金屬基體及金屬基體兩大類。(五)復(fù)合材料

2．復(fù)合材料的性能（1）比強(qiáng)度和比模量高（2）抗疲勞性能好（3）減振性能好（4）高溫性能好（5）工作安全性好（6）成型工藝簡便靈活及可設(shè)計(jì)性強(qiáng)

4．復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用

（1）纖維增強(qiáng)塑料（2）纖維增強(qiáng)金屬（3）纖維增強(qiáng)陶瓷ThankYou!

鑄鐵碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2.11％、小于6.67％的鐵碳合金為鑄鐵鋼鐵材料以鐵、碳為基礎(chǔ)的鐵碳合金。碳素鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(含碳量)小于2.11％的鐵碳合金稱為碳素鋼。一、碳鋼

1）按C含量分低C鋼w(C)≤0.25%中C鋼0.25%＜w(C)≤0.6%高C鋼w(C)＞0.6%

2）按質(zhì)量分（S、P含量）——普通碳素鋼；優(yōu)質(zhì)碳素鋼；高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼。3）按用途分——碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼。1.碳鋼的分類2.碳鋼的牌號(hào)及用途碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼①普通碳素結(jié)構(gòu)鋼

有害雜質(zhì)硫、磷和非金屬夾雜物較多，同等情況下塑性、韌性較低；但冶煉容易、工藝性好且價(jià)格便宜，能滿足一般工程構(gòu)件和普通零件的性能要求，因此應(yīng)用廣泛。一般用于受力不大的機(jī)械零件（如螺釘、螺母）和廠房、橋梁、船舶等建造結(jié)構(gòu)件。

普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的漢語拼音第一個(gè)字母“Q”、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)和脫氧方法符號(hào)四個(gè)部分按順序組成。如：Q235－AF表示屈服點(diǎn)為235MPa的A級(jí)沸騰鋼。

用途

鋼板、鋼筋、型鋼等，作橋梁、建筑等構(gòu)件。多邊型角鋼螺釘、鉚釘鋼筋、螺紋鋼建筑構(gòu)件鋼橋梁②優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

有害雜質(zhì)硫、磷和非金屬夾雜物較少，品質(zhì)較高，塑性、韌性比（普通）碳素鋼好。主要用于制造較重要的機(jī)械零件。

優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)用兩位數(shù)字表示，兩位數(shù)字表示該鋼的平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)。如45鋼表示平均含碳量為0.45％的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。若含錳量較高，數(shù)字后面應(yīng)加“Mn”，以示區(qū)別。如：60Mn。用途

較重要的零件，如齒輪、軸、連桿、彈簧等。

熱處理：

滲碳、淬火、回火等。上海桑塔納發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸就是采用優(yōu)質(zhì)50號(hào)中碳素鋼鍛制而成，先正火后半精加工，最后經(jīng)中頻淬火后再精加工汽車曲軸常用鋼號(hào)及其應(yīng)用08、10鋼:強(qiáng)度低,塑性好,具有良好的沖壓、拉深及焊接性能,用于制造冷沖壓件,如汽車和拖拉機(jī)油箱、儀表板、汽缸蓋襯墊、連桿軸瓦的鋼背、曲軸止推片等.15、20鋼:滲碳,表硬內(nèi)韌,作凸輪、小齒輪、摩擦片、活塞銷、搖臂等30~55鋼:調(diào)質(zhì),綜合機(jī)械性能好,制齒輪、連桿、軸類等60~70鋼,淬火,中回,制造彈性元件,如汽車氣門彈簧.③碳素工具鋼的牌號(hào)、性能及用途

碳素工具鋼的牌號(hào)由漢字“碳”的漢語拼音第一個(gè)字母“T”加上阿拉伯?dāng)?shù)字組成，其數(shù)字表示鋼中平均含碳量的千分?jǐn)?shù)。如：T8鋼表示平均含碳量為0.8％的碳素工具鋼。若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，則應(yīng)在牌號(hào)后面標(biāo)以字母A，如T12A鋼表示平均含碳量為1.2％的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。碳素工具鋼的含碳量在0.70％以上，硬度高，耐磨性好，碳素工具鋼都是優(yōu)質(zhì)鋼或高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。碳素工具鋼主要用于制造刀具、模具和量具。用途

沖頭、鑿子、鉆頭、銼刀、量規(guī)等。螺紋量規(guī)熱處理：淬火+低溫回火

合金鋼

在碳鋼的基礎(chǔ)上加入有益的其他元素形成的鋼，稱為合金鋼。

常用的合金元素有：鉻(Cr)、鎳(Ni)、硅(si）、鋁(Al)、硼(B)、鎢(w)、鉬(Mo)、鈦(Ti)及稀土元素Re等。二、合金鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼特殊性能鋼

類型：碳鋼：價(jià)格低，但是，力學(xué)性能低，淬透性低，回火抗力差，耐熱、耐低溫、耐蝕等特殊性能差。合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由兩位數(shù)字＋元素符號(hào)（或漢字）＋數(shù)字三個(gè)部分組成。前兩位數(shù)字表示該鋼的平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)；元素符號(hào)（或漢字）表示鋼中含有的主要合金元素，后面的數(shù)字表示合金元素的含量。合金元素含量小于1.5％時(shí)不標(biāo)。如：40Cr鋼表示平均含碳量為0.40％，主要合金元素為Cr，其含量在1.5％以下的合金結(jié)構(gòu)鋼；60Si2Mn鋼表示平均含碳量為0.60％，主要合金元素為Si、Mn，其平均含量分別為2％、＜1.5％的合金結(jié)構(gòu)鋼。

1．低合金結(jié)構(gòu)鋼鋼號(hào)舊鋼號(hào)主要化學(xué)成分，%機(jī)械性能CMnSi，s

，MPab

，MPa5，%Q29509MnNb

12Mn0.160.80

~1.500.5529557023Q34516Mn

16MnRe0.18

~0.201.00

~1.600.5534563021~22Q39016MnNb

15MnTi0.201.00

~1.600.5539065019~20Q42014MnVTiRe

15MnVN0.201.00

~1.700.5542068018~19Q46014MnMoV

18MnMoNb0.201.00

~1.700.5546072017常用低合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)、成分、性能（厚度(直徑)16mm，AKV≥34J）成分

——

w(C)＜0.2%，主加元素Mn，附加V、Ti、Nb。性能

——強(qiáng)度、韌性高，焊接、冷成形性能好。(摘自GB/T1591-1994)高壓容器橋梁船舶車輛應(yīng)用2．調(diào)質(zhì)鋼成分

——

w(C)=0.25～0.50%，合金元素消除回火脆性。Mn、Cr、Ni、B、Si用來提高淬透性，Mo、W可抑制第二類回火脆性，Ti、V細(xì)化晶粒。性能

——綜合機(jī)械性能高調(diào)質(zhì)鋼的牌號(hào)（摘自GB/T3077－1999）淬透性鋼號(hào)主

要

成

分,%淬火

℃回火

℃CMnSi

Cr低450.42~

0.500.50~

0.800.17~

0.37830~

840水580~

640空40Cr0.37~

0.450.50~

0.80Cr0.8

~1.10850油500

水，油中高35CrMo0.32~

0.400.40~

0.70Cr0.8

~1.10850油550

水，油38CrMoAlA0.35~

0.42Al0.7

~1.1Cr1.35

~1.65940

水，油640

水，油40CrMnMo0.37~

0.450.90~

1.20Cr0.9

~1.20850油600

水，油機(jī)械性能

bMPasMPaaKU2J6003553940MnB0.37~

0.441.10~

1.400.20~

0.40850油500

水，油9807854798078547980835639808357198078563熱處理應(yīng)用:軸類、連桿、齒輪 40Cr，一般尺寸重要零件，如齒輪、主軸。 35CrMo，較大截面零件，如曲軸、連桿。 40CrNiMo，大截面重載零件，如汽輪機(jī)主軸和葉輪。

調(diào)質(zhì)，可附加表面淬火或化學(xué)熱處理。應(yīng)用:汽車曲軸圓錐齒輪3．滲碳鋼成分

——

w(C)=0.1～0.25%,韌性好。合金元素提高淬透性、耐磨性,細(xì)化晶粒。Cr、Ni、Mo、W、Mn、Si和B提高淬透性，Ti細(xì)化晶粒性能

——滲層硬度高，耐磨，抗接觸疲勞；心部韌性高、強(qiáng)度大。3．滲碳鋼滲C鋼的牌號(hào)（摘自GB/T3077-1999）（滲C:930℃，回火：200℃）主要化學(xué)成分,%預(yù)備處理／淬火,℃CMnCr，Ni0.17~0.24

0.17~0.240.50~0.80

1.30~1.600.70~1.00

880／800水,油880水,油0.17~0.230.17~0.23

0.90~1.200.80~1.10

0.90~1.201.00~1.30

850油880／870油鋼號(hào)20Cr

20MnV20CrMn20CrMnTi

淬透性低中高18Cr2Ni4WA

20Cr2Ni4A0.13~0.19

0.17~0.23W0.8~1.2

0.30~0.601.35~1.65

4.0~4.51.25~1.65

3.25~3.75950／850空

880／780

油機(jī)械性能

bMPasMPa835

785540

5909301080

735835

1180

1180835

1080aKU2J47

554755

78

63熱處理應(yīng)用

——耐磨件 20Cr，小軸、活塞銷、小齒輪。 20CrMnTi，汽車齒輪。 18Cr2Ni4WA，如曲軸、連桿。

滲碳→淬火→低溫回火4．彈簧鋼成分——w(C)=0.45～0.70%，Si,Mn為主要元素，提高屈強(qiáng)比。性能——屈強(qiáng)比和疲勞抗力高，塑性大，耐震動(dòng)、沖擊。4．彈簧鋼鋼號(hào)主

要

成

分,%淬火

油

℃回火

℃機(jī)械性能

CMnSi,CrbMPasMPa10

%akkJ/m2650.62~

0.700.50~

0.800.17~

0.37840

油50010008009450850.82~

0.900.50~

0.800.17~

0.37820

油48011501000660065Mn0.62~

0.700.90~

1.200.17~

0.37830

油5401000800880060Si2Mn0.56~

0.640.60~

0.901.50~

2.00870

油48013001200580050CrVA0.46~

0.540.50~

0.80Cr0.8

~1.10850

油5001300115059800（摘自GB/T1222－1985）

汽車板簧火車螺旋彈簧應(yīng)用

65Mn、60Si2Mn：汽車，拖拉機(jī)，機(jī)車的板簧和螺旋彈簧。汽車板簧大型熱卷彈簧熱卷大彈簧彈簧絲合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入合金元素制成的。

合金工具鋼具有更高硬度、耐磨性，更好的淬透性、熱硬性和回火穩(wěn)定性等。因而可以制造刃具、模具、量具和其它工具。合金工具鋼①合金刃具鋼：主要用來制造金屬切削刀具。②合金模具鋼：主要用來制造各種金屬成形用的模具。③合金量具鋼：量具用來測量工件尺寸的工具（如游標(biāo)卡尺、量規(guī)。量具刃具模具合金工具鋼的牌號(hào)由數(shù)字＋元素符號(hào)（或漢字）＋數(shù)字三個(gè)部分組成。前面的數(shù)字表示該鋼的平均含碳量的千分?jǐn)?shù)（當(dāng)含碳量≥1％時(shí)，則不予標(biāo)出）；元素符號(hào)（或漢字）表示鋼中含有的主要合金元素，后面的數(shù)字表示合金元素的含量。合金元素含量小于1.5％時(shí)不標(biāo)。如：9SiCr鋼表示平均含碳量為0.9％，主要合金元素為Si、Cr，其含量均在1.5％以下的合金工具鋼；Cr12MoV鋼表示平均含碳量≥1％，主要合金元素為Cr，其平均含量分別為12％合金元素Mo、V，其平均含量均＜1.5％的合金工具鋼。1．不銹鋼2．耐熱鋼3．耐磨鋼特殊性能鋼耐熱鋼的用途發(fā)動(dòng)機(jī)葉片航空發(fā)動(dòng)機(jī)汽輪機(jī)葉片汽車閥門耐磨鋼用途用途：履帶、鐵道岔道、挖掘機(jī)、拖拉機(jī)、坦克的履帶板等

代表牌號(hào)Mn13

含碳量大于2.11%、并含有較多硅、錳、硫、磷等雜質(zhì)元素的鐵碳合金稱為鑄鐵。

根據(jù)鑄鐵中石墨形態(tài)不同，鑄鐵可分為：灰鑄鐵中的石墨呈片狀；可鍛鑄鐵中的石墨呈團(tuán)絮狀；球墨鑄鐵中的石墨呈球狀，蠕墨鑄鐵中的石墨呈蠕蟲狀。三、鑄鐵有色金屬是指鋼鐵以外的其他金屬。有色金屬種類很多，又具有某些獨(dú)特的性能，是工業(yè)上不可缺少的金屬材料，有色金屬應(yīng)用較廣的是鋁、銅及其合金和軸承合金。

1．鋁及鋁合金

2．銅及銅合金

3．軸承合金鋼鐵材料也稱為黑色金屬。四、有色金屬及其合金鋁及鋁合金顯著特點(diǎn)是：密度小、塑性高但強(qiáng)度、硬度低.可以經(jīng)冷變形或通過合金化使其強(qiáng)化；可以進(jìn)行冷、熱壓力加工。鋁導(dǎo)電、導(dǎo)熱性良好，僅次于銀和銅。常用鋁代替銅制作導(dǎo)線和零件，也可以制作電子、電氣設(shè)備散熱片。工業(yè)純鋁的牌號(hào)有1070A、1060、1050A、1035等。1．工業(yè)純鋁2．鋁合金在純鋁中加入Si、Cu、Mg、Zn、Mn等金屬元素形成鋁合金?？娠@著提高力學(xué)性能，且仍保持密度小、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、導(dǎo)熱性好的優(yōu)點(diǎn)，可以用來制作機(jī)器零件。根據(jù)鋁合金的成分及生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，可將其分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。

鋁合金

(1）變形鋁合金防銹鋁合金硬鋁合金超硬鋁合金鍛鋁合金（2）鑄造鋁合金Al-Si系合金Al-Cu系合金Al-Mg系合金Al-Zn系合金

鋁合金應(yīng)用

汽缸頭活塞(裙部為鋁硅合金)大部分轎車還是部分零部件采用鋁合金，如車圈、發(fā)動(dòng)機(jī)上蓋等。銅及銅合金的性能特點(diǎn)優(yōu)異的物理、化學(xué)性能導(dǎo)電、導(dǎo)熱性、抗蝕、抗磁能力高良好的加工性能塑性好；鑄造性好某些特殊機(jī)械性能優(yōu)良的減摩性和耐磨性，高的彈性極限和疲勞極限純銅強(qiáng)度低，雖然冷加工變形可提高其強(qiáng)度，但塑性顯著降低，不能制作受力的結(jié)構(gòu)件。為了滿足制作結(jié)構(gòu)件的要求，在銅中加入合金元素，通過固溶強(qiáng)化，時(shí)效強(qiáng)化及過剩相強(qiáng)化等途徑提高合金的強(qiáng)度，獲得高強(qiáng)度的銅合金。常用的合金元素：Zn、Al、Sn、Mn、Ni、Be、Ti、Cr、Zr等。銅合金按其化學(xué)成分可分為黃銅、青銅、白銅三大類。軸承合金滑動(dòng)軸承中的軸瓦及內(nèi)襯的材料

工作條件——沖擊、交變載荷，軸頸壓力、摩擦。性能要求:強(qiáng)硬度、塑韌性好，與軸的磨合能力、減摩性好。導(dǎo)熱、抗蝕性好。軸瓦常用的軸承合金有錫基、鉛基、銅基和鋁基軸承合金等。四、非金屬材料非金屬材料包括橡膠、塑料、玻璃、陶瓷、合成纖維、膠粘劑、摩擦材料、涂裝材料等各種材料，它們?cè)谄嚿系膽?yīng)用呈逐年增長的趨勢。

(一)橡膠所謂橡膠，是指在使用溫度范圍內(nèi)處于高彈性狀態(tài)的高分子材料。

1．橡膠的特性橡膠最顯著的特點(diǎn)是具有高的彈性和回彈性。同時(shí)，橡膠還有一定的強(qiáng)度，優(yōu)異的抗疲勞性，以及良好的耐磨、絕緣、隔聲、防水、緩沖、吸振等性能。

2．橡膠的基本組成橡膠是以生膠為原料，加入適量的配合劑，經(jīng)硫化工藝處理以后得到的一種生產(chǎn)原材料。

3．橡膠制品在汽車上的應(yīng)用（表1-7）（二）塑料塑料是一種以有機(jī)合成樹脂為主要組成的高分子材料，它通?？稍诩訜?、加壓條件下被注塑或固化成形，故稱為塑料。汽車用工程塑料，主要用于制造某些機(jī)器零件或構(gòu)件，具有強(qiáng)度、韌度和耐磨性較好，價(jià)廉、耐腐蝕、降噪聲、美觀、質(zhì)輕等特點(diǎn)。

塑料的組成

1．合成樹脂樹脂是決定塑料性能和使用范圍的主要組成物，在塑料中，起粘結(jié)其他組分的作用。塑料中的合成樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為30％~100％。因此，大多數(shù)塑料都是以樹脂名稱來命名的，例如，聚氯乙烯塑料的樹脂就是聚氯乙烯。

2．添加劑

（1）填充劑；（2）增塑劑；（3）穩(wěn)定劑；（4）著色劑；（5）其他

塑料的分類

按樹脂的熱性能可分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩大類。按使用范圍可分為通用塑料和工程塑料兩大類。塑料的主要特性

質(zhì)量輕、強(qiáng)度低、剛度低；化學(xué)穩(wěn)定性好；良好的絕緣性；優(yōu)良的減摩性能、耐磨性能；耐蝕性好；優(yōu)良的吸振性；耐熱性差，導(dǎo)熱性差，易老化。

塑料在汽車上的應(yīng)用（表1-8）汽車用塑料按照用途可分為內(nèi)飾件用塑料、工程塑料和外裝件用料。

1．汽車內(nèi)飾用塑料內(nèi)飾用塑料品種主要有：聚氨酯（PU）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）和ABS等。它們用于制作座墊、儀表板、扶手、頭枕、門內(nèi)襯板、頂棚襯里、地毯、控制箱、轉(zhuǎn)向盤等內(nèi)飾塑料制品。

2．汽車用工程塑料汽車上常用的工程塑料有聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚苯烯、ABS、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、酚醛樹脂等。

3．汽車的外裝件及結(jié)構(gòu)件汽車的外裝件及結(jié)構(gòu)件包括傳動(dòng)軸、車架、發(fā)動(dòng)機(jī)罩等，要求具備高強(qiáng)度，因而多采用纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制造。

陶瓷大致可分為傳統(tǒng)陶瓷及特種陶瓷兩大類。其生產(chǎn)過程比較復(fù)雜，但基本的工藝是原料的制備、坯料的成型和制品的燒成或燒結(jié)三大步驟。

1．陶瓷的組成相及其結(jié)構(gòu)和金屬一樣，陶瓷材料的力學(xué)性能和物理、化學(xué)性能也是由它的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)狀況決定的。陶瓷的組織結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，一般由晶體相、玻璃相和氣相組成。各種相的組成、結(jié)構(gòu)、數(shù)量、幾何形狀及分布狀況等都會(huì)影響陶瓷的性能。

(三)陶瓷材料2.陶瓷的性能及應(yīng)用

具有很高的彈性模量和硬度（＞1500HV），極高的紅硬性（可達(dá)1000℃以上），抗壓強(qiáng)度高，但抗拉強(qiáng)度和韌性都很低，脆性大；化學(xué)性能非常穩(wěn)定；熔點(diǎn)很高，一般在2000℃左右；導(dǎo)熱性和膨脹性??；大多是絕緣體，某些特種陶瓷具有導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性。

3．常用陶瓷（1）普通陶瓷（傳統(tǒng)陶瓷）（2）特種陶瓷（新型陶瓷）

幾種常用的特殊陶瓷

氧化鋁陶瓷的主要成分是Al2O3，又稱剛玉瓷。它高溫強(qiáng)度高、硬度高、耐磨性好，具有良好的絕緣性和化學(xué)穩(wěn)定性。但抗熱振性能差，不能承受溫度的突變。在汽車工業(yè)中的典型用途為火花塞絕緣體，汽車排氣凈化器、發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋底板、缸套、活塞頂?shù)纫灿玫搅颂沾刹牧稀５杼沾桑⊿i3N4）的顯著特點(diǎn)是抗熱振性能好，具有自潤滑性、優(yōu)異的電絕緣性。常用做高溫軸承、耐蝕水泵密封環(huán)等。碳化硅陶瓷是目前高溫強(qiáng)度最高的陶瓷，它在1400℃的高溫下仍能保持500～600MPa的抗彎強(qiáng)度。常用于火箭尾噴嘴、燃?xì)廨啓C(jī)的葉片、核燃料的包裝材料等，也可制作耐磨密封圈。

(四)玻璃

玻璃是一種非晶態(tài)固體，它是以石英砂、純堿、長石、石灰石等為主要原料，并加入某些金屬氧化物等輔料，在高溫窯中煅燒至熔融后，經(jīng)成形、冷卻所獲得的非金屬材料。

1．玻璃的性能硬度高（僅次于陶瓷）、抗壓強(qiáng)度高、抗拉彎強(qiáng)度低、塑性小、韌性很差，是典型的脆性材料。良好的化學(xué)穩(wěn)定性，對(duì)酸、堿的腐蝕具有較強(qiáng)的抵抗能力。但氫氟酸對(duì)玻璃具有較強(qiáng)的腐蝕作用，普通玻璃的耐熱性較差，經(jīng)過熱處理后，可提高其耐熱性。固態(tài)玻璃具有良好的絕緣性能，但液態(tài)玻璃卻具有良好的導(dǎo)電性。具有良好的光學(xué)性質(zhì)，即透明性和折光性。除此之外，特種玻璃還有吸熱、防輻射、防爆等特殊性能。在汽車上，主要用做擋風(fēng)玻璃和車身玻璃等。常用玻璃

平板玻璃；鋼化玻璃；區(qū)域鋼化玻璃；夾層玻璃。

復(fù)合材料是由兩種或兩種以上的物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)，經(jīng)一定方法合成而得到的一種新的多相固體材料。它不僅具有各組成材料的優(yōu)點(diǎn)，還具有比單一材料更優(yōu)良的綜合性能。

1．復(fù)合材料的分類復(fù)合材料的分類至今尚不統(tǒng)一，目前主要采用以下幾種分類方法：（1）按材料的用途分類可分為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料兩大類。（2）按增強(qiáng)材料的物理形態(tài)分類可分為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、粒子增強(qiáng)復(fù)合材料及層疊復(fù)合材料。（3）按基體類型分類可分為非金屬基體及金屬基體兩大類。(五)復(fù)合材料

2．復(fù)合材料的性能（1）比強(qiáng)度和比模量高（2）抗疲勞性能好（3）減振性能好（4）高溫性能好（5）工作安全性好（6）成型工藝簡便靈活及可設(shè)計(jì)性強(qiáng)

4．復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用

（1）纖維增強(qiáng)塑料（2）纖維增強(qiáng)金屬（3）纖維增強(qiáng)陶瓷復(fù)習(xí)試題

一、選擇題

1、拉伸試驗(yàn)時(shí)，試樣拉斷前所能夠承受的最大應(yīng)力稱為材料的（）。

A、彈性極限B、抗拉強(qiáng)度C、屈服點(diǎn)

2、用拉伸試驗(yàn)可測定材料的（）性能指標(biāo)。

A、強(qiáng)度B、韌性C、硬度

3、將鋼件奧氏體化后，先浸入一種冷卻能力強(qiáng)的介質(zhì)中，然后迅速浸入另一種冷卻能力弱的介質(zhì)中，使之發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的淬火方法稱（）。

A、分級(jí)淬火B(yǎng)、等溫淬火C、水冷淬火D、雙介質(zhì)淬火

4、如果鋼件有嚴(yán)重的碳化物網(wǎng)，應(yīng)先進(jìn)行（）消除碳化物，然后再球化退火。

A、去應(yīng)力退火B(yǎng)、正火C、完全退火D、淬火

5、制造小彈簧宜選用（）

，制造冷壓件宜選用（）鋼。

A、08F

B、45

C、65Mn

D、T12A

6、滾動(dòng)軸承鋼GCrl5中的平均含鉻量為（）

。

A、0.15

B、1.5

C、15

D、0.015

7、合金滲碳鋼滲碳后必須進(jìn)行（）熱處理才能使用。

A、淬火加高溫回火B(yǎng)、淬火加中溫回火