汽车材料(第三版) (1)[94页]
汽车机械基础(第3版)课件：汽车常用金属材料
汽车中的铝合金零部件
3.铝及其合金在汽车中的应用
①底盘行走系统：横梁、上下壁、转向机壳、 制动分泵壳、制动钳、车轮、操纵机构等。
②传动系统：变速箱壳、离合器壳、连接过滤 板、换挡拔叉、传动箱换挡端盖。
强度分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、 抗剪强度、屈服强度等。其中抗拉强度和屈服 强度是常用的强度指标。
（2）塑性。塑性是指金属材料在载荷作用下， 产生塑性变形（永久变形）而不破坏的能力。 常用的塑性指标有伸长率δ和断面收缩率φ。 伸长率和断面收缩率越大，其塑性越好；反之 塑性越差。
（3）硬度。硬度是指材料表面抵抗比它更硬 的物体压入的能力。硬度能够衡量金属材料软 硬程度，是材料的重要力学性能指标。一般材 料的硬度越高，其耐磨性越好。材料的强度越 高，塑性变形抗力越大，硬度值也越高。常用 的硬度表示方法有布氏硬度（HB）、洛氏硬 度（HRA、HRB、HRC）和维氏硬度（HV）。
一、金属材料的分类
黑色金属：有三种，即铁、锰、铬
有色金属：黑色金属以外的其他金属
二、金属材料的性能
1、力学性能
力学性能是指金属材料在载荷作用下抵抗
破坏的性能。力学性能也称为机械性能。常
用的力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲
击韧性和疲劳强度等。
金属材料的力学性
能是零件设计和选 材时的主要依据。
（1）强度。强度是指金属材料在静载荷作用下 抵抗破坏（过量塑性变形或断裂）的能力。强 度指标一般用单位面积所承受的载荷即应力表 示，符号为σ，单位为MPa。
（4）底盘：四轮驱动变速箱体、手动换挡变速器、 变速器壳体、齿轮箱壳体、离合器外壳、轮毂、 引擎托架、前后吊杆、尾盘支架。
汽车材料(第三版)习题册答案
第一章汽车材料基础知识第一节汽车材料概述一、填空题1．汽车零部件材料、汽车运行材料2．金属材料、非金属材料、复合材料3．行驶、燃料、润滑材料、工作液4. 汽油、柴油5. 发动机润滑油、齿轮油、润滑脂6. 磨损、使用寿命二、选择题1.C2.C3.C4.B三、判断题1.×2. ×3. ×4.√5. √四、问答题1.2.答：汽车零部件材料以金属材料为主，占整车质量的80%左右，其中钢铁材料约占70%，非铁金属材料约占10%。
非金属材料占整车质量的20%左右，其中塑料约占7%，橡胶占3%-7%。
为适应安全、节能的要求，在汽车中特别是轿车中开始大量应用非金属材料，所以在汽车制造中钢铁的用量有所下降，而有色金属、非金属材料和复合材料等新材料的用量正在上升。
3.答：目前已应用的石油替代燃料主要有天然气、液化石油气、醇类燃料（甲醇汽油、乙醇汽油）和电池等汽车新能源。
第二节金属材料的性能一、填空题1.密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀性和磁性2.单位体积、重金属、轻金属3.各种化学腐蚀、耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性4.强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度5.布氏硬度试验、洛氏硬度试验6.各种加工工艺方法、铸造性能、压力加工性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能二、选择题1.C2.C3.A三、判断题1. ×2.√3.√4.√5.√6.√四、名词解释1.强度是指在外力（载荷）作用下，金属材料抵抗永久变形和断裂的能力，强度通常用应力表示。
2.疲劳强度是指材料在交变应力作用下，从变形到实际断裂所承受的最大应力。
3.塑性是指金属材料在载荷作用下发生塑性变形而不断裂的能力。
4.热处理性能是指金属材料是否适应各种热处理方法的能力。
五、问答题1.答：金属材料在载荷作用下发生塑性变形而不断裂的能力称为塑性。
金属材料的塑性也可通过拉伸试验测定，常用伸长率和断面收缩率来表示。
塑性好的金属材料易于通过压力加工制成形状复杂的零件，如汽车车身覆盖件大多是采用有良好塑性的冷轧钢板冲压而成。
《汽车材料》参考答案
参考答案项目一一、填空题1． 强度，塑性，硬度，冲击韧性，疲劳强度；铸造性能，压力加工性能，焊接性能，切削加工性能，热处理性能。
2． 载荷，变形，断裂。
3． 外力作用下，塑性变形而不断裂。
断后伸长率，断面收缩率。
4． 冲击载荷。
5． 缩颈。
在缩颈处断裂。
6． p0.2R 。
7． 710，810。
二、问答题1． 断后伸长率为u 0079 mm 50 mm 100%=100%58.0%50 mm--=⨯⨯=L L A L 断面收缩率为220u 204π(10 mm/2)4π(4.9 mm/2)100%100%4π(10 mm/2)S S Z S --=⨯=⨯=75.99%。
2． 两者的共同点是都是在一定的载荷作用下，将特定形状的压头压入被测试样表面，并维持一段时间，根据压痕来计算硬度值。
不同点是压头形状不同，布氏硬度用的是球状压头，而维氏硬度用的是正四凌锥状压头。
布氏硬度的优点是具有较高的测量精度，压痕面积大，能在较大范围内反映材料的平均硬度，测得的硬度值比较准确，数据重复性强。
缺点是由于其压痕大，对金属表面损伤较大，故不宜测定太小或者太薄的试样。
布氏硬度主要用来测量铸铁、有色金属及经退火、正火和调质处理的金属材料。
维氏硬度的优点是测量范围较宽，从较软材料到超硬材料都可以，并且压力小，压痕深度浅，对试样表面造成的影响较小。
缺点是对试样表面光滑度要求很高，故试验有一定的难度。
维氏硬度适用于较大工件和较深表面层的硬度测定。
3． 在交变应力作用下，虽然零件所承受的最大应力通常都低于材料的屈服强度，但经过一定时间的工作后，零件会产生裂纹或突然发生完全断裂，这种现象称为疲劳断裂。
材料在循环应力作用下经受无数次循环而不断裂的最大应力值称为材料的疲劳极限或疲劳强度。
项目二一、填空题1． 位错，刃型位错，螺型位错。
2． 形核，长大。
3． 二次结晶或重结晶。
4． 固溶体，金属化合物。
5． 共晶反应。
6． 奥氏体。
7． 工业纯铁，亚共析钢，共析钢，过共析钢，亚共晶白口铸铁，共晶白口铸铁，过共晶白口铸铁。
汽车机械基础(第3版)课件：汽车运行材料及选用
4.石油的炼制方法
常用的石油炼制方法有：常压蒸馏、减压蒸 馏、热裂化、催化裂化、加氢裂化、催化重整、 烷基化、延迟焦化等。
石油常压蒸馏过程
常压蒸馏是根据组成石油的各类烃分子 的沸点不同，利用加热、蒸发、冷凝等 步骤对石油进行的直接分馏。常压蒸馏 一般将石油分割成沸点范围为35-200℃ 的汽油馏分，175-300℃的煤油馏分， 200-350℃的柴油馏分，350℃以上的润 滑油或裂化原料馏分等组分。通过石油 炼制方法得到的石油产品大多数为半成 品，其中还含有硫化物、氧化物、氮化 物、胶质以及不饱和烃等杂质，还需对 这些半成品进行精制加工，
6.2车用燃料及选择
车用燃料消耗费用约占汽车运输成本的1／3左 右，直接影响汽车使用的经济性。
车用燃料主要包括车用汽油、车用柴油、车用 替代燃料(如甲醇、乙醇、乳化燃料、天然气、 石油气、氢气)等。
一、车用汽油
车用汽油是从石油中提炼出来的，由碳、氢元素组 成的烃类化合物。它是一种密度小、易于挥发的液 体燃料，自燃点为415～530℃。炼制方法有直馏 法、热裂化法、催化裂化法等。利用催化裂化法可 以从石油中获得更多的优质车用汽油。
闪点是指在规定的试验条件下，加热油品所产生的蒸 汽与周围空气形成的混合气接触火焰发生瞬间闪火的最 低温度，用℃表示。闪点低，轻柴油的蒸发性好；反之， 则蒸发性差。但闪点过低，蒸发性过好，易使发动机产 生工作粗暴现象。
轻柴油的闪点高低除了影响油品的蒸发性外，对柴油 的贮存和使用的安全也有影响，闪点低的柴油不仅会使 蒸发损失增大，而且其产生的大量柴油蒸汽也会造成失 火隐患，易引发火灾。因此，闪点不仅是柴油蒸发性的 评价指标，还是柴油安全性能的评价指标。
汽油抗爆性的评价指标汽油抗爆性的评价指 标是辛烷值和抗爆指数。
汽车机械基础(第3版)课件：汽车常用非金属材料
质轻、比强度高。化学稳定性好。优异的电 绝缘性。减摩、耐磨性好。消声和吸振性好。塑 料轴承和齿轮工作时平稳无声，大大减小了噪音 污染。泡沫塑料常被用作隔音材料。成形加工性 好。.耐热性差。多数塑料只能在100℃左右使用， 少数品种可在200℃左右使用；易老化，导热性 差，约为金属的1／500；热膨胀系数大，约为 金属的3至10倍。
泡沫铝材料
汽车上的泡沫铝防撞梁
四、车用玻璃
玻璃是一种非晶态固体，它是以石英砂、 纯碱、石灰石等为主要原料，并加入某些金属 氧化物等辅料在1550-1600℃高温下熔融后经 拉制或压制而成的。
汽车玻璃是汽车的车身附件，起到防护作 用。汽车玻璃是由玻璃原片经过二次加工而成 的。汽车的玻璃都是安全玻璃，其可见性、强 度和耐磨性等由相关的国家标准和行业标准规 定。汽车安全玻璃分为夹层玻璃、钢化玻璃和 区域钢化玻璃三种。
玻璃钢仪表板
玻璃钢弹簧
③SMC复合材料 SMC复合材料即片状模塑料，属于一种玻璃钢。主 要原料由GF(专用纱)、UP(不饱和树脂)、低收缩添 加剂、MD(填料)及各种助剂组成。
SMC汽车前保险杠 SMC新能源汽车电池盒 SMC汽车车顶行李箱
2.金属基复合材料（MMC） 金属基复合材料是以陶瓷（连续长纤维、短纤维、
《汽车机械基础》 汽车常用非金属材料
【本章内容】
5.1工程材料的性能及其在汽车中的应用 5.2其他非金属与材料及其在汽车中的应用
5.1工程材料的性能及其在汽车中的应用
学习目标： 1. 掌握非金属材料的概念及分类； 2. 熟悉工程塑料的种类、特性及应用； 3. 熟悉符合材料的种类、特性及应用； 4.能识别汽车中应用的各种工程材料。
第三章汽车材料
镁合金资料具有较高的比强度和比高度，可接受较大的冲击 载荷，具有良好的可加工性和抛旋光功用，熔点低，压铸成型功 用好。主要用于离合器踏板，离合器壳体，仪表板骨架，车轮轮 辋等。 3〕钛合金资料
钛合金具有比密度低，强度高，高温韧性好等优点，主要 用于车阀，排气阀，连杆，车悬架弹簧，气门弹簧等关键部件。
用扩孔系数λ作为扩孔功用目的，λ越大，资料扩孔功用越好。
d d
f 0 100%
d 0
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4.Swift杯形件拉深成形实验
Swift拉深实验〔也叫冲杯实验、LDR实验〕，是采用φ50mm的
平底凸模将试样拉深成形，实验进程中，采用逐级增大试件直径
Do的方法，测定杯体底部不被拉破而又能将凸缘全部拉入凹模的
，铌+钛-IF钢. 钛-IF钢：对成分和工艺动摇敏理性小，在力学功用上
显示出相对较大的各向异性，存在涂层黏结力低和无 规律的效果，所以汽车钢板多采用铌-IF钢。
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4.高强度和超高强度钢板
普通高强度钢板是在低碳钢内参与适当的微量元素，其屈服强度 在275~400MPa。
抗拉强度在700MPa以上的钢板称为超高强钢〔AHSS〕。 低合金高强度钢板的种类有如下： 1〕高强度钢板强化机制 2〕烘烤硬化钢 3〕含磷高强度冷轧钢板 4〕双相钢 5〕低合金高强度钢板 6〕相变诱导塑性钢
2021-02-28
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图3-8 成形极限图
〔2〕成形极限图的制造
常用半球形凸模胀形法，网格方式如以下图所示。
图3-9 常用网格方式 绘制成形极限图时，以外表次应变为横坐标〔e2〕，主应变为 纵坐标〔e1〕，在e1-e坐标系中习气将e1和e2的比例取为2:1, 但是在e1-e2坐标系中两者分度相反。
汽车材料模块三[1].
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、
3．我国将合成制动液定为
、
、
、
、稳定性和抗
、
。
三种。
第二十四页，共六十九页。
三、问答题
第九页，共六十九页。
二、制动液的品种(pǐnzhǒng)、牌号及鉴别方法（2－4）
2.制动液的鉴别方法 ●合格品标识上应有汽车制动液生产许可证编号、产品的企业名称、 规格型号、详细地址、注册商标(zhù cè shānɡ biāo)和联系电话等信息。
●凡是标明(biāomíng)“醇型”或“矿物油型”的制动液均为不合格产
第十四页，共六十九页。
一、制动液的选择(xuǎnzé)与使用（1－3）
（1）制动液的检查
(jiǎnchá)
②使用(shǐyòng)过程中制动液质量的检查
平时添加制动液时(或在检车时)，应注意观察，如果制 动液变色或乳化，出现异味，说明该制动液已经变质，应及 时更换。
③使用过程中制动液泄漏的检查
在制动过程中，如果发现制动发软或感觉迟钝，先检查液面，将 制动液加至规定的高度，然后连续踩下制动踏板，如果制动液有明 显的减少，很大可能就是制动液发生泄露，必须对制动系统油路部 分的接头处进行检查，如有泄露，必须马上进行修理。
北京切诺基
每24个月或行驶超过2.4万公里
第十七页，共六十九页。
一、制动液的选择(xuǎnzé)与使用（1－6）
（2）制动液的选择(xuǎnzé)与更换 ②制动液的更换(gēnhuàn) 更换新的制动液时，通常应清洗液压制动管路，采用不拆卸管路 而有良好清洗效果的方法:由两人配合，一人踏住制动踏板，另一人 按由远而近的顺序拧松制动分泵的放气螺钉，使旧制动液和污物从 此排出。当储液罐内刚好没制动液时加入新制动液，再按上述方法 将旧制动液彻底排净，直到新制动液流出为止，并排除制动器中的 空气，补充制动液至正确的液面高度。
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• 2.材料在的现代科技中的地位
21世纪三大科技
◆ 信息技术
◆ 生物技术 ◆ 能源技术
超微外观
大体结构
纳米人工骨
材料科学是其基础
一张纳米光盘将可记 录1000部电影
材料是汽车工业的基础
• 汽车是现代科技发展的产物，也是世界各国的主要交通运 输工具之一。全世界每年生产5千万辆汽车，需要的原材料 数量大、品种多。据统计，钢材的四分之一、橡胶的一半以 上，强钢 • 是汽车轻量化的关键材料，它的大量使用既实现了整车
轻量化， 又保证了汽车的安全性和可靠性，因此高强钢 使用面广且量大。 • 铝合金 • 是近年在汽车上大量应用的理想的轻质材料，在车身 结构、空间框架、外覆盖件和车轮等处均有大量应用。 • 镁合金 • 其体积质量仅为1.74 kg/m3，是比铝更轻其轻量化效果 更明显的材料。 • 塑料及纤维复合材料 • 在汽车上应用塑料制做零件已多达达数百个。在重型卡 车上塑料和复合材料的应用已超过150 kg。
1.材料是人类生产和生活所必需的物质，人类社会的发展伴 随着各种材料的不断开发和利用。
2.材料、能源、信息被称为现代技术的三大支柱 3.材料是汽车工业的基础。
• 1.材料发展经历的几个时代
◆ 石器 ◆ 青铜器
新石器时代的 石制农具
司母戊鼎
◆ 钢铁、 铝合 金
◆ 复合材料、钛镁金属、 纳米材料
云版又叫“点”，是军营中遇有急 事敲打报警用的。此块云版用生铁
• 2005年，法拉利612-Scaglietti轿车（见图0-7)上市，这是一辆完全融合 法拉利的超级性能以及优秀的乘坐舒适性的12缸豪华跑车。新车尺寸尽管 有所加大，但因为采用了全铝车体结构，质量也比上一代轻了60kg，整体 车身设计更加的时尚，更具动感。
•
三、本课程学习目的及要求
认识汽车材料性能特点及控制技术。 掌握汽车材料的类型、性能特点、牌号及应用。 了解新型材料应用及发展趋势。
• 泡沫金属材料 • 是一种结构内部含有大量孔隙的、功能与结构一体化的
新型材料。
• 金属基复合材料 • 具有几种成分材料的综合性能。通过将非金属纤维、颗粒
或晶须加入到金属基体中，并使其均匀分布。使材料基体 物理性能得到了强化和改善。该材料制造过程、工艺和设 备简单，可以用较低的成本铸造各种零件。
• 陶瓷材料
一、 材料技术在汽车上应用
• 新材料技术在汽车中的应用：实现汽车的轻量化、改善汽车的安全 性能，提高舒适性。
• 实现汽车轻量化必须集成利用多种新材料和相关应用技术。 • 现代汽车新材料包括高强度钢、镁铝合金，以及工程塑料、陶瓷等非
金属材料。其中，高强材料主要用于降低钢板厚度，保证汽车结构和 安全性能；低密度材料主要用于非结构件替换和减轻汽车质量。为提 高汽车的舒适性，生产商幵始釆用纳米复合材料、抗菌高分子材料等 。汽车新材料在整车结构中几乎涉及每一个零部件和总成，如发动机 、底盘、车身、传动制动系统等方面。
车身轻量化材料的应用：
• 克莱斯勒公司1997年推出了一款CCV复合材料概念车（图0-2)，为5座 设计，配有风冷、顶置阀门、0.8L的双缸发动机，采用一种几乎全塑 的车身外壳。车辆的全装备总质量设计仅为545kg，每百千米油耗为 4.5L。
• 奥迪汽车公司1999年在法兰克福汽车展上，推出了全铝空间框架车身 (ASF )的奥迪A2（图0-3），该车自身质量为895kg，较同型式同样大 小车的通常质量约轻150kg，平均油耗接近3L/100km。奥迪A2也是世 界上第一款4门结构的“3升车”（大众的Lupo为3门结构）。
中等职业教育国家规划教材
汽车材料（第三版）
周燕主 编 罗小青 副 主 编
2020/5/4
2020/5/4
绪论 第一篇 第一章 第二章
第三章
第四章
第二篇 第五章 第六章
汽车制造用金属材料 金属材料的性能 黑色金属材料 汽车轻量化材料 汽车用轴承合金 汽车制造用非金属材料 汽车用玻璃及橡胶制品 摩擦材料
•
车身轻量化材料的应用：
• 2004年新一代的捷豹XJ8轿车（图0-6)是采用全铝合金车身的大型豪华轿 车，其车身刚度比旧款传统钢制车身提高了60％，但质量却减少了40％。 精心设计的车身结构，不同部位采用了不同的铝合金材料，整个车身有 3200处使用了来自飞机制造领域的铆接、焊接技术，以及总长度超过120m 的环氧粘合连接。除铝合金外，XJ8部分支撑件还使用了质量更轻但拥有 同样强度的镁合金，这一点比铝合金更进了一步。
第七章 工程塑料
第八章 第三篇
第九章
金属材料的性能 汽车运行材料 车用燃料的正确使用
第十章
汽车润滑剂的正确使用
第十一章 汽车工作液的正确使用
2020/5/4
第一篇 汽车制造用金属材料
绪论
• 一、新材料技术在汽车上的应用 • 二、车身轻量化材料的应用与发展 • 三、课程学习目的、方法及要求
材料科学简介
• 具有耐高温、耐腐蚀及特殊的导电与介电性能。陶瓷材料 在汽车部件上的应用可使运行特征得到改善并减轻汽车重 量。
二、车身轻量化材料的应用与发展
• 汽车的轻量化起源于赛车运动。除了大量运用钢管制造底盘外，赛车上 还采用很多钢板冲压而成的轻质框架结构，从而使整车质量减轻了25 ％。 大众公司率先采取了许多轻量化措施，并设计出了铝合金发动机 气缸和铝合金离合器壳体应用在甲壳虫车，如图0-1所示。
第一章 金属材料的性能
1 第一节 材料的静态力学性能 2 第二节 材料的动态力学性能 3 第三节 材料的工艺性能
•
学习目标:
1.了解金属材料的性能、分类方法；
2.掌握金属材料力学性能指标的概念、符号和物理意义;
汽车轻量化 材料
• 塑料及纤维复合材料 • 在汽车上应用塑料制做零件已多达达数百个。在重型
卡车上塑料和复合材料的应用已超过150 kg。
• 金属基复合材料 • 是20 世纪60 年代发展的新材料，80 年代之后进展很
快。汽车工业应用的MMC 主要是纤维增强及颗料增强铝基 复合材料。应用于发动机与刹车系统零部件。发动机零件 有缸套、活塞、连杆、活塞销、摇臂和气门挺柱。在刹车 系统应用于刹车盘和刹车毂。