第七章典型汽车零件金属材料的选用
汽车机械基础(高教版)教案：课后习题答案 吴建蓉 编.doc
汽车机械基础课后习题答案第七章汽车的常用材料1、金属材料的工艺性能指在制造零件的过程中，采用某种加工方法制造成品的难易程度，包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能和切削加工性能。
金属材料的使用性能指在使用条件下所表现出来的性能，包括物理性能、化学性能和力学性能。
金属工艺性能的好坏，关系零件加工的质量、成本和寿命，影响到汽车的安全使用和品牌的声誉；金属材料的机械零件大多以力学性能为设计依据的，掌握金属材料的力学性能至关重要。
2、金属抵抗塑性变形和断裂的能力称为强度。
常用的强度指标如下：（1）上屈服强度ReH金属材料在拉伸试验时，试样发生屈服而力首次下降前的最高应力。
（2）下屈服强度ReL在屈服期间，不计初始瞬时效应时的最低应力。
（3）抗拉强度Rm表示金属材料抵抗塑性变形不致断裂的最大应力。
金属局部体积内表面抵抗塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度。
（1）布氏硬度符号为HBW。
（2）洛氏硬度根据所用压头和标尺不同，洛氏硬度符号有HRA、HRB、HRC、HRD、HRE、HRF、HRG、HRH、HRK等，其中HRC最为常用。
金属材料在载荷的作用下，断裂前产生塑性变形的能力称为塑性。
常用拉伸试样断裂前的最大相对变形量来表示塑性好坏的指标，该指标分为断后伸长率和断面收缩率两种。
（1）断后伸长率用A来表示；（2）断面收缩率用Z来表示。
α表示。
金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为冲击韧性。
用冲击韧度kR等表示。
材料承受无数次交变循环应力而不破坏的最大应力值，称为疲劳强度。
用1-3、（1）低碳钢，碳的质量分数低于0.25%（2）中碳钢，碳的质量分数在0.25%~0.6%之间（3）高碳钢，碳的质量分数高于0.60%4、灰铸铁的抗拉强度低，塑性和韧性差，但具有良好的切削性、耐磨性、润滑性、减振性和铸造性。
不可以铸造。
5、相同点：都是用铸造的方法形成毛坯；不同点：含碳量不同、力学性能不同等。
如，当零件的形状较为复杂，或零件的质量较大，而零件的力学性能要求又较高，不能选用铸铁代替，用型钢或锻造又不能实现时，只能采用铸钢。
第七章 合金钢简答题
第七章合金钢碳钢具备很多优点，在机器制造业中获得了广泛应用。
但是碳钢淬透性低、回火抗力差、不具备特殊的物理、化学性能，且屈强比低，约为0.6。
而合金钢屈强比一般为0.85～0.9。
在零件设计时，屈服强度是设计的依据。
所以，碳钢的强度潜力不能充分发挥。
为了满足使用要求，必须选用合金钢。
1、合金元素对钢中基本相有哪些影响？答：⑴与碳亲合力很弱的合金元素，溶入铁素体内形成合金铁素体，对基体起固溶强化作用，与碳不发生化合反应。
⑵与碳亲合力较强的合金元素，一般能置换Fe3C中的铁原子，形成合金Fe3C。
合金Fe3C较Fe3C稳定性略高，硬度较为提高，是低合金钢中存在的主要碳化物。
⑶与碳亲合力很强的合金元素，且含量大于5％，易形成特殊碳化物。
它比合金渗碳体具有更高的熔点、硬度、耐磨性和回火稳定性。
2、普通低合金钢与含碳量相同的碳素钢相比有什么特点？这类钢常用于哪些场合？钢中合金元素主要作用是什么？答：普通低合金钢是一种低碳、低合金含量的结构钢，其含碳量＜0.2％，合金元素含量＜3％。
与具有相同含碳量的碳素钢相比具有较高的强度，较高的屈服强度，因此，在相同受载条件下，使结构的重量减轻20～30％。
具有较低的冷脆转变温度（-30℃）。
普通低合金钢主要用于桥梁、车辆、油罐以及工程构件。
因此它的工作环境大多在露天，受气温和大气中腐蚀性气体的影响较大。
钢中合金元素的主要作用：Mn—强化铁素体基体；V、Ti—细化铁素体晶粒，形成碳化物起弥散强化的作用；Cu、P—提高钢对大气的抗蚀能力。
3、普通低合金钢常用于哪些场合？对性能有何要求？如何达到这些性能要求？答：普通低合金钢主要用于桥梁、车辆、油罐以及工程构件。
由于它的工作环境大多在露天，受气温和大气中腐蚀性气体的影响较大。
因此对它的性能要求如下：良好的综合力学性能，σs＝350～650 MPa，δ＝16～23％，αk＝60～70 J/cm2；良好的焊接性、冷热加工性；较好的抗蚀性；低的冷脆转化温度，一般为-30℃。
金属材料在汽车上的应用
（二）汽车冷冲压零件用材 在汽车零件中，冷冲压零件种类繁多，
约占总零件数的50%～60%。汽车冷冲压零 件的材料有钢板和钢带，其中主要是钢板， 包括热轧钢板和冷轧钢板，如08、20、25 和Q345等。
热轧钢板主要用来制造一些承受一定 载荷的结构件，如保险杠、刹车盘、纵梁 等。这些零件不仅要求钢板具有一定刚度、 强度，而且还要具有良好的冲压成型性能。 冷轧钢板主要用来制造一些形状复杂，受 力不大的机器外壳、驾驶室、轿车的车身 等覆盖零件。这些零件对钢板的强度要求 不高，但却要求具有优良的表面质量和冲 压性能，以保证高的成品合格率。
2．汽车发动机曲轴 （1）汽车发动机曲轴的工作条件 曲轴 在工作中受到弯曲、扭转、剪切、拉压、 冲击等交变应力。而且，应力分布极不均 匀；曲轴颈与轴承还发生滑动摩擦。 （2）曲轴的主要失效形式 疲劳断裂和 轴颈严重磨损两种。
（3）对曲轴的性能要求： 1）高的强度； 2）一定的冲击韧度； 3）足够的弯曲、扭转疲劳强度； 4）足够的刚度；轴径表面有高的硬度和 耐磨性。
连杆材料一般采用45钢、40Cr或 40MnB等调质钢。合金钢虽具有很高强度， 但对应力集中很敏感。
气门 进气门一般可用40Cr、
35CrSi、 38CrSi、42Mn2V等合金钢制造； 而排气门则要求用高铬耐热钢制造，采用 4Cr10Si2Mo作为气门材料时工作温度可达 550~650 ℃ 。
下料→模锻→调质→切削加工→轴颈表 面淬火
3．汽车板簧 （1）汽车板簧失效形式及性能要求
汽车板簧用于缓冲和吸振，承受很大 的交变应力和冲击载荷。汽车板簧的主要 失效形式为刚度不足引起的过度变形或疲 劳断裂。因此，对汽车板簧的性能要求是 材料要有较高的屈服强度和疲劳强度。
（2）典型板簧选材 汽车板簧一般选用弹性高的合金弹簧
课题6 汽车金属材料的选用
课题6 汽车金属材料的选用课题引入首先请大家思考以下几个问题：➢如何在品种繁多的金属材料中选择合适机械零部件要求的材料？➢选择材料时要考虑哪些方面的因素？➢选好材料后如何确定合理的加工及热处理工艺路线？➢在不同类型的汽车零部件中常用的金属材料有哪些课题说明学习金属材料和热处理的主要目的是为了在工业上能正确的选择材料和应用材料。
机器、汽车等机械设备都是由各种零件组合而成，所以，零件的制造是生产出合格机械产品的基础，而要生产出一个合格的零件，必须解决为三个关键问题：即合理的零件结构设计，恰当的材料选择以及正确的加工工艺。
这三个关键环节相互依存缺一不可，其中任何一个环节出了差错，都将严重影响零件的质量，甚至使零件不能使用而报废。
当零件有了合理的结构设计后，那么选材及材料的后续加工就是至关重要的了，它将直接关系到产品的质量及生产效益。
因此，掌握各种工程材料的性能，合理的选择材料和使用材料，正确的制定热处理工艺，是从事汽车制造工程技术人员必须具备的知识。
课题目标✧了解机械零件的常见失效形式。
✧掌握金属材料工程选用的一般原则。
✧掌握轴类零件常用的金属材料及选用✧掌握齿轮类零件常用的金属材料及选用✧掌握各类刃具和模具常用的金属材料及选用✧了解各类机械零件的加工工艺规程✧了解汽车覆盖件板料的性能特点及选用6.1金属材料的选材原则在机械制造工业中，要获得质量高且成本低的零部件，首先在机械设计过程中要科学合理，其中机械零部件材料及热处理工艺的设计是一个重要的环节。
选用的材料必须保证使用过程中具有良好的工作能力；必须保证零件便于加工制造；必须保证零件总成本最低。
即主要综合考虑选用材料的使用性能、工艺性能和经济性能这三个方面。
6.1.1零件的失效1．失效的概念零件质量的重要评价标准即为零件的服役时间的长短。
要合理正确的选材，必须首先了解各类零件的主要失效形式。
机械零件的失效是指零件由于某种原因丧失了正常的工作能力。
具体表现为：①零件完全破坏，不能继续工作；②零件严重损伤，继续工作不安全；③不能满意地达到预期的作用。
《金属材料与热处理》教材习题答案：第七章 有色金属及硬质合金
《金属材料与热处理》教材习题答案第七章有色金属及硬质合金1.纯铜的性能有何特点？纯铜的牌号如何表示？答：铜的密度为8.96 ×103 kg/m3，熔点为1083℃，其导电性和导热性仅次于金和银，是最常用的导电、导热材料。
它的塑性非常好，易于冷、热压力加工，在大气及淡水中有良好的抗蚀性能，但纯铜在含有二氧化碳的潮湿空气中表面会产生绿色铜膜，称为铜绿。
纯铜强度低，虽然冷加工变形可提高其强度，但塑性显著降低，不能制作受力的结构件。
按化学成分不同可分为工业纯铜和无氧铜两类，我国工业纯铜有三个牌号：即一号铜（99.95%Cu）、二号铜（99.90%Cu），三号铜（99.7%Cu），其代号分另为T1、T2、T3；无氧铜，其含氧量极低，不大于0.003%，其代号有TU1、TU2，“U”是“无”字汉语拼音字首。
2.铜合金有哪几类？它们是根据什么来区分的？答：常用的铜合金有黄铜、青铜、白铜三大类。
黄铜是以锌为主加合金元素的铜合金，白铜是以镍为主加合金元素的铜合金，除了黄铜和白铜外，所有的铜基合金都称为青铜。
按主加元素种类的不同，青铜又可分为锡青铜、铝青铜、硅青铜和铍青铜等。
3.锌的含量对黄铜的性能有何影响？答：锌含量在32％以下时，随锌含量的增加，黄铜的强度和塑性不断提高，当锌含量达到30％一32％时，黄铜的塑性最好。
当锌含量超过39％以后，强度继续升高，但塑性迅速下降。
当锌含量大于45％以后，强度也开始急剧下降，所以工业上所用的黄铜Zn含量一般不超过47％。
4.青铜按生产方式分为哪两类？它们的牌号如何表示？答：按生产方式也可分为压力加工青铜和铸造青铜两类。
压力加工青铜的代号由“Q”＋主加元素的元素符号及含量＋其他加人元素的含量组成，如QSn4一3。
铸造青铜的牌号表示方法由“ZCu”+主加元素符号+主加元素含量+其他加入元素的元素符号及含量组成。
如ZCuSn5Pb5Zn5等。
5.含锡量对锡青铜的性能有何影响？答：锡含量较小时，随着锡含量的增加，青铜的强度和塑性增加，当锡含量超过5%~6%时，其塑性急剧下降，强度仍然高。
第七章金属磨损和接触疲劳
第七章金属磨损和接触疲劳机器运转时，相互接触的机器零件总要相互运动，产生滑动、滚动、滚动＋滑动，都会产生摩擦，引起磨损。
如:轴与轴承、活塞环与气缸、十字头与滑块、齿轮与齿轮之间经常因磨损和接触疲劳，造成尺寸变化，表层剥落，造成失效。
有摩擦必将产生磨损，磨损是摩擦的必然结果。
磨损是降低机器和工具效率、精确度甚至使其报废的重要原因，也是造成金属材料损耗和能源消耗的重要原因。
据不完全统计，摩擦磨损消耗能源的1/3～1/2，大约80％的机件失效是磨损引起的。
汽车传动件的磨损和接触疲劳是汽车报废的最主要原因，所以，耐磨成了汽车档次的一个重要指标。
因此，研究磨损规律，提高机件耐磨性，对节约能源，减少材料消耗，延长机件寿命具有重要意义。
第一节磨损概念一、摩擦与磨损现象1、摩擦两个相互接触的物体作相对运动或有相对运动趋势时，接触表面之间就会出现一种阻碍运动或运动趋势的力，这种现象成为摩擦。
这种作用在物体上并与物体运动方向相反的阻力称为摩擦力。
最早根据干摩擦的试验，得到摩擦力F正比于两物体之间的正压力（法线方向）N的经典摩擦定律，即F=μN，式中μ称为摩擦系数。
后来发现这个定律只对低速度、低载荷的干摩擦情况是正确的，然而在许多场合下还是被广泛应用。
摩擦力来源于两个方面：①由于微观表面凸凹不平，实际接触面积极少(大致可在1/10000～1/10的范围内变化)，这部分的接触应力很大，造成塑性变形而引起表面膜（润滑油膜和氧化膜等）的破裂，促使两种金属原子结合（冷焊）；②由于微观表面凸凹不平，导致一部分阻止另一部分运动。
要使物体继续移动，就必须克服这两部分阻力。
用来克服摩擦力所做的功一般都是无用功，在机械运动中常以热的形式散发出去，使机械效率降低。
减小摩擦偶件的摩擦系数，可以降低摩擦力，即可以保证机械效率，又可以减少机件磨损。
而要求增加摩擦力的情况也很多，在某些情况下却要求尽可能增大摩擦力，如车辆的制动器、摩擦离合器等。
《汽车材料》教案
课堂小结二：对照能力要求，每个人给自己打分，明确自己要努力的方向。
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授课日期 授课班级
广西物资学校教师备课教案
课 时授课计划
12 汽修八班
编号：002
授课时数 4
课 题： 第一章 汽车燃料 教学目的：一、掌握并了解石油、汽油、柴油等各种燃料的使用性能及注意事项；
二、了解汽车的一些常用代用燃料。 教学重点：汽油的使用性能及注意事项 教学难点：汽油的使用性能及注意事项 教学方法：讲授法、观察法 教具：多媒体、PPT 课件、车辆 教学环节：
1.工业纯铜；
2.铜合金的种类；
实训室实践 参观
3.常用铜合金及其性能和应用； 4.铜及铜合金在轿车上的应用。 三、滑动轴承合金
1.概述；
2.常用轴承合金；
课堂小结：请根据所学，说出滑动轴承合金的工作条件是怎样的？
课堂练习：铜、铝合金在轿车上的应用。
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授课日期 授课班级
广西物资学校教师备课教案
课时授课计划
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广西物资学校教师备课教案
教学过 程及 教学设计 组织教学：4 节课课堂教学,2 节课实践教学。
引入新课：参观车辆，说说车辆上哪些地方使用的是玻璃？哪些地方使用的是塑料？
PPT 课件
讲授新课：一、塑料 1.车用塑料的分类、性能特点及应用；
2.汽车塑料件的位置、名称和车身塑料产品的鉴别方法；
二、玻璃
课堂练习：缸盖螺栓的失效形式是怎样的？
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授课日期 授课班级
广西物资学校教师备课教案
课时授课计划
12 汽修八班
编号：008
授课时数 6
课 题： 第八章 塑料、玻璃（遇元旦放假冲突，应调整授课时间） 教学目的：一、掌握汽车用塑料的性能、种类及应用；
07第七章汽车零件失效分析
Ⅲ阶段是汽车零件的极限磨损期。使用中的汽车零 件进入该时期后，由于配合副间隙已达到或超过极 限值，使零件表面间冲击载荷增大，而且由于间隙 过大，使润滑油流失严重，流体润滑油膜极易遭到 破坏，从而使零件的磨损率急剧增大，磨损量也因 此大幅度增加。若不加修理而继续使用，则势必使 汽车零件的磨损由正常磨损转化为事故性磨损，造 成零件迅速损坏，技术状况急剧变坏，工作能力迅 速下降。
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20. 10.1920. 10.19Monday, October 19, 2020
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。1 4:09:5414:09:5 414:091 0/19/2020 2:09:54 PM
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20. 10.1914: 09:5414:09Oct -2019- Oct-20
追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2 020年1 0月19日星期 一下午2 时9分5 4秒14:09:5420. 10.19
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年10月 下午2时 9分20.1 0.1914: 09October 19, 2020
作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2 020年1 0月19日星期 一2时9分54秒1 4:09:541 9 October 2020
（4）腐蚀磨损。
零件表面被腐蚀，腐蚀层被磨去再腐蚀再磨去 的反复过程称为疲劳磨损。
按照机理，疲劳磨损分为化学腐蚀磨损和电 化学腐蚀磨损。
典型的电化学腐蚀磨损为汽缸的低温磨损，发动 机温度低，在汽缸壁上会吸附一层水膜，水膜溶 解燃烧废气中的酸性气体，如SO2和其他的酸性 气体。这些物质均会腐蚀汽缸壁，引起腐蚀磨 损，所以发动机应避免低温运行。
典型汽车零件金属材料的选择
第一节 零件选材原则
• 汽车零件材料选择的一般原则主要包括以下几个方面。 • 1.使用性原则 • 使用性能主要指零件在使用状态下应具有的力学性能、物理性能和
化学性能。对机器零件和工程构件而言主要是机械性能，而对一些特 殊条件下工作的零件，则必须根据要求考虑到材料的物理、化学性能。 • 根据使用性能零件选择的步骤如下: • .对零件工作条件和失效形式全面分析，确定零件对使用性能的要求; • .根据零件的几何形状、尺寸及工作中所承受的载荷，计算出零件中 的应力分布; • .由工作应力、使用寿命、安全性等，确定要求性能的具体数值; • .利用材料手册根据使用性能选材。 • 表7-1所示为常用零件的工作条件和失效形式。
轮和各种轴，同时还有在高温下工作的零件(进/排气阀、活塞等)，它 们的用材都比较重要，目前一般都是根据使用经验来选材。对于不同 类型的汽车和不同的生产厂，发动机和传动系统的选材是不相同的。 应该根据零件的具体工作条件及实际的失效方式，通过大量的计算和 试验选出合适的材料。 • 2.汽车零件用材选择趋势 • 随着能源和原材料供应的日趋短缺，人们对汽车节能降耗的要求越 来越高，而减轻自重可提高汽车的重量利用系数，减少材料消耗和燃 油消耗，这在资源、能源的节约和经济价值方面具有非常重要的意义。
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第二节 汽车零件选材与工艺
• 7.钢板 • 钢板有08, 20, 25和16Mn等。热轧钢板主要用来制造一些承受一定
载荷的结构件，如保险杠、刹车盘、纵梁等。冷轧钢板主要用来制造 一些形状复杂，受力不大的机械外壳、驾驶室、轿车的车身等覆盖零 件。 • 8.汽车板簧 • 汽车板簧一般选用65Mn, 60Si2Mn钢制造。重型载重汽车大截面 板簧用SSSiMnMoV,55 SiMnMoVNb钢制造。
汽车零件生产中必备的材料知识
汽车零件生产中必备的材料知识汽车作为现代社会中不可或缺的交通工具，在其制造过程中使用许多零件。
这些零件的质量和性能直接影响汽车的安全性、耐久性和性能表现。
因此，在汽车零件的生产中，选用合适的材料是至关重要的。
本文将介绍汽车零件生产中必备的材料知识。
一、金属材料汽车零件中最常使用的材料之一就是金属材料。
金属材料具有高强度、良好的导热性和导电性等特点，因此被广泛应用于汽车发动机、底盘和车身等部件的制造中。
常见的金属材料有以下几种：1. 钢材：钢材具有良好的强度和韧性，常用于汽车的底盘和车身结构中。
根据不同的强度要求，可选用普通碳钢、高强度钢和不锈钢等。
2. 铝合金：铝合金具有较低的密度和良好的耐腐蚀性，可用于制造汽车的发动机零部件和车身结构。
3. 铜材：铜材具有良好的导电性和导热性，通常用于制造汽车的电子元件和散热器等。
二、塑料材料随着汽车工业的发展，塑料材料在汽车零件制造中的应用越来越广泛。
塑料材料具有质量轻、成型性好和耐腐蚀性强等特点，同时可以实现复杂的零件结构设计。
在汽车零件生产中，常用的塑料材料有以下几种：1. 聚丙烯（PP）：聚丙烯是一种常用的塑料材料，具有良好的韧性和抗冲击性，常见于制造汽车的保险杠和内饰件等。
2. 聚氯乙烯（PVC）：聚氯乙烯具有优良的电绝缘性和耐候性，通常用于制造汽车的线束、密封条和软管等。
3. 聚酰胺（PA）：聚酰胺具有较高的强度和耐磨性，常用于制造汽车的制动系统零部件和传动系统零件等。
三、复合材料为了满足特定的性能要求，汽车零件生产中还常使用复合材料。
复合材料由两种或多种材料组合而成，结合了各种材料的优点。
常见的复合材料有以下几种：1. 碳纤维复合材料：碳纤维复合材料具有极高的强度和刚度，同时重量轻，被广泛应用于汽车的底盘和车身结构中。
2. 玻璃纤维复合材料：玻璃纤维复合材料具有较高的强度和良好的耐腐蚀性，常用于汽车的外壳和内饰件等。
四、橡胶材料在汽车零件生产中，还常使用橡胶材料。
机械工程材料第七章
8. 螺栓、铆钉等冷镦零件 9. 汽车用塑料 （1）汽车内饰用塑料 （2）汽车用工程塑料 （3）汽车外装机结构件用纤维增强塑料复合材料 10.汽车用橡胶 11.汽车用陶瓷材料
二、机床零件用材
常用的机床零部件有机座、轴承、导轨、齿轮、弹簧、紧固件、
刀具等。
1. 机身、底座用材
首选材料当为灰铸铁、孕育铸铁，球墨铸铁也可使用。HT150、 HT200，HT250，HT300，QT400-17，QT600-2等等。
（2）主要失效形式 1）疲劳断裂。主要发生在齿根。它是齿轮最严重的失效形式。 2）齿面磨损。3）齿面接触疲劳破坏 。4）过载断裂。
疲劳断裂、齿面磨损、齿面接触疲劳破坏 、过载断裂
（3）齿轮用材性能要求
1）高的弯曲疲劳强度
2）高的接触疲劳强度和耐磨性 3）齿轮心部要有足够的强度和韧性
2. 齿轮零件的选材 3. 典型齿轮选材举例
一、齿轮类零件的选材
1. 齿轮的工作条件、失效形式及性能要求
齿轮是机械工业中应用最广的零件之一，主要用于传递扭矩和调 节速度。 （1）工作时的受力情况 1）由于传递扭矩，齿根承受较大的交变弯曲应力。 2）齿面相互滑动和滚动，承受较大的接触力，并发生强烈的摩擦。
3）由于换档、启动或啮合不良，齿部承受一定的冲击。
3. 活塞、活塞销和活塞环——活塞组
对活塞用材的要求是热强度高、导热性好、吸热性差、膨胀系数 小、密度小，减磨性、耐磨性、耐蚀性和工艺性好等。目前很难 找到完全满足要求的材料。常用的活塞材料是铝硅合金。 活塞销材料一般用20钢或20Cr等低碳合金钢。 活塞环材料多用以珠光体为基的灰铸铁或在其上添加Cu、Cr、 Mo的合金铸铁制造。
金属材料的选择与应用
金属材料的选择与应用金属材料广泛应用于工业生产和日常生活中，用途涵盖了建筑、机械、汽车、电子、航空航天等各行各业。
而在选择该类材料时，需要考虑材料特性、成本、生产工艺等因素，以确保满足使用需求和提高产品质量。
在本文中，将从材料的种类、特性、应用以及选择与应用上的相关问题进行探讨。
一、金属材料的种类常见的金属材料包括铁、铝、铜、钛、镁等。
其中，铁和铝的使用量最大，占到了所有金属的60%以上。
而不同种类的金属材料也有着不同的应用领域，如铁主要适用于建筑、机械和汽车等领域，铝在飞机、汽车、电子等方面应用广泛，而钛则主要用于航空、航天领域。
除此之外，金属材料还有各种合金材料。
例如，铝合金是由钢铁、铜、镁等几种不同金属的合金制成，可以用于航空、汽车、铁路和建筑等领域。
钢铁是铁、碳和其他元素的合金制成，是应用最多的材料之一，可以用于建筑、机械、汽车和家庭电器等方面。
二、金属材料的特性不同种类和合金金属材料具有各自的特性。
例如，铁具有强度高、成本低、可塑性好等特点，适合于制造大型结构或低成本产品。
铝具有轻质、耐腐蚀、导热性能好等特点，可以替代铁和钢用于制造航空和汽车零件等，提高产品的性能和降低重量。
钛具有密度小、强度高、耐腐蚀、高温强度好等特点，适合于航空、航天、化工等高技术领域的应用。
镁具有轻质、机加工性好、成本较低等特点，可以用于航空和汽车制造领域。
而金属合金材料则可以根据不同的需求，调整比例和工艺，以增强金属的耐力、强度、硬度和耐腐蚀性。
三、金属材料的应用金属材料被广泛应用于建筑、汽车、航空航天、电子、机械、医疗等多个领域，主要是因为金属材料具有强度高、导电性能好、成本低等特点。
下面将简单介绍几种应用场景。
建筑领域：金属材料在建筑领域有着广泛的应用。
例如，铁在桥梁、建筑结构中被广泛使用，而铝则用于门窗、幕墙、天花板和屋顶等。
此外，钢铁、铝合金、不锈钢等材料也用于建筑装饰中。
汽车领域：金属材料在汽车领域中涉及到制动系统、发动机、车身等各个方面。
第七章 工业用钢习题参考答案
第七章工业用钢习题参考答案第七章工业用钢习题参考答案一、解释下列名词1、非合金钢(或碳素钢简称碳钢)：是指含碳量在0.0218%～2.11%之间并含有少量Si、Mn、P、S等杂质元素的铁碳合金。
低合金钢：加入的合金元素总含量小于5%的合金钢。
合金钢：在碳素钢的基础上，特意加入某些合金元素而得到的钢种。
合金元素：为改善钢的力学性能或获得某些特殊性能，有目的地在冶炼过程中加入的一些化学元素。
2、合金结构钢：在碳素结构钢的基础上，特意加入某些合金元素而得到的结构钢。
合金工具钢：在碳素工具钢的基础上，特意加入某些合金元素而得到的工具钢。
轴承钢：用来制造滚动轴承的内圈、外圈和滚动体的专用钢。
不锈钢：具有耐大气、酸、碱、盐等介质腐蚀作用的合金钢。
耐热钢：在高温下具有高的热化学稳定性和热强性的特殊性能钢。
3、热硬性(或称红硬性)：钢在高温下保持高硬度的能力。
回火稳定性：淬火钢在回火时抵抗软化的能力。
二次硬化：含W、Mo、V、Cr 等元素的高合金钢，在回火的冷却过程中，残余奥氏体转变为马氏体，淬火钢的硬度上升的现象。
二、填空题1、Ni、Mn、C、N、Cu 等元素能扩大 Fe-Fe3C 相图的γ区，使临界点A4_上升__，A3_下降_ 。
2、W18Cr4V钢是高速钢，W的主要作用是提高回火稳定性，Cr的主要作用是提高淬透性，V 的主要作用是细化晶粒，最终热处理工艺是高温回火；预热的目的是将合金元素全部，高温淬火的目的是使大量的难溶碳化物溶于奥氏体中，三次回火的目的是减少钢中的残余奥氏体。
3、含Cr、Mn 的合金结构钢淬火后在550～600℃回火后，将出现第二类回火脆性。
4、易切削钢中常用的附加元素有__P__、__S__、_Pb_、_Ca_，这类元素在钢中的主要作用是形成夹杂物，降低材料塑性，改善钢的切削性能。
5、对40Cr 钢制零件进行调质处理时，在高温回火后应水中冷却，目的是防止第二类回火脆性。
6、以铅浴等温处理的冷拉弹簧钢丝，经绕制成弹簧后应进行去应力退火处理，而不需象热轧弹簧那样要进行淬火处理。
国家标准《机动车运行安全技术条件》 第七章
国家标准《机动车运行安全技术条件》第七章163佚名发布时间：2009-04-247制动系7.1基本要求机动车应设置足以使其减速、停车和驻车的制动系统或装置。
7.1.1机动车应具有完好的行车制动系。
7.1.2汽车（三轮汽车除外）应具有应急制动功能。
7.1.3机动车（两轮、边三轮摩托车和轻便摩托车除外）应具有驻车制动装置。
7.1.4行车制动的控制装置与驻车制动的控制装置应相互独立。
7.1.5制动系应经久耐用，不允许因振动或冲击而损坏。
7.1.6某些零件，如制动踏板及其支架、制动主缸及其活塞、制动总阀、制动主缸和踏板、制动气室、轮缸及其活塞和制动臂及凸轮轴总成之间的连接杆件应视为不易失效的零部件。
这些零部件应易于维修保养。
若这些零部件的失效会导致汽车无法达到应急制动规定的性能，则这些零部件都必须用金属材料或具有与金属材料性能相当的材料制造，并且在制动装置正常工作时不应产生明显的变形。
7.1.7制动系统的各种杆件不允许与其它部件在相对位移中发生干涉、摩擦，以防杆件变形、损坏。
7.1.8制动管路应为专用的耐腐蚀的高压管路。
它们的安装必须保证其具有良好的连续功能、足够的长度和柔性，以适应与之相连接的零件所需要的正常运动，而不致造成损坏；它们必须有适当的安全防护，以避免擦伤、缠绕或其它机械损伤，同时应避免安装在可能与机动车排气管或任何高温源接触的地方。
制动软管不允许与其它部件干涉且不应有老化、开裂、被压扁等现象。
其它气动装置在出现故障时不允许影响制动系统的正常工作。
7.2行车制动行车制动必须保证驾驶员在行车过程中能控制机动车安全、有效地减速和停车。
行车制动必须是可控制的，且必须保证驾驶员在其座位上双手无须离开方向盘（或方向把）就能实现制动。
7.2.1汽车（三轮汽车除外）、摩托车及轻便摩托车、挂车（总质量不大于750kg的挂车除外）的所有车轮应装备制动器。
7.2.2行车制动应作用在机动车（三轮汽车、拖拉机运输机组及总质量不大于750kg的挂车除外）的所有车轮上。
课题6 汽车金属材料的选用
典型轴的选材
（1）机床主轴
汽车工程材料 课题6：汽车金属材料的选用
其工艺路线为：备料→锻造→正火→粗机械加工→调质→精机械加工→表面淬 火+低温回火→磨削→装配。正火可改善组织、消除锻造缺陷，调整硬度便于机械 加工，并为调质做好组织准备。调质可获得回火索氏体，具有较高的综合力学性能 ，提高疲劳强度和抗冲击能力。表面淬火+低温回火可获得高硬度和高耐磨性。
汽车工程材料
课题6：汽车金属材料的选用
内容提纲
汽车工程材料 课题6：汽车金属材料的选用
6.1 金属材料的选材原则 6.2 轴零件的选材 6.3 齿轮零件的选材 6.4 弹簧的选材 6.5 刃具的选材 6.6 模具的选材 6.7 汽车覆盖件的选材
P.2
一、课题引入
主要解决这几个问题：
汽车工程材料 课题6：汽车金属材料的选用
2．工艺性能原则
金属材料的工艺性能是指金属适应某种加工工艺的能力。 主要是切削加工性能、材料的成型性能（铸造、锻造、焊接）和 热处理性能（淬透性、变形、氧化和脱碳倾向等）
3．经济性原则
以铁代钢，以铸代锻、以焊代锻
判断零件选材是否合理的基本标志是： 好用——即满足必需的使用性能； 好做——具有良好的工艺性能； 便宜——能实现较低成本。
循环、冲 击
循环、冲 击
循环劳断裂、过量变形、轴 颈磨损
疲劳断裂
断裂
磨损、麻点剥落、疲劳断 裂
磨损、断裂
表面硬度、疲劳强度、心 部韧性 综合力学性能
屈强比、疲劳强度
综合力学性能
硬度、按触疲劳强度
硬度、足够的强度和韧性
P.8
汽车工程材料 课题6：汽车金属材料的选用
• 如何在品种繁多的金属材料中选择合适机械零部件要求的材 料？
《汽车机械基础》第七章汽车常用的有色金属
灌南中专教师授课教案2018 /2019 学年第一学期课程汽车机械基础教学内容旧知复习：1.钢的基本知识。
2.钢材的力学性能与应用。
讲授新课：第七章汽车的常用材料第3节汽车常用的有色金属定义：黑色金属以外的金属称为有色金属。
性能特点：有色金属具有许多特殊的性能，如较高的导电性和导热性，较低的密度和熔化温度，良好的力学性能和工艺性能。
汽车上常用的有色金属主要有铝、铜及其合金。
一、铝及铝合金在有色金属及其合金中，铝及铝合金是应用较广泛的金属材料，用量仅次于钢铁。
性能特点：纯铝的导电性和导热性好，和氧的亲和力强，在表面容易形成致密的氧化铝薄膜，能有效地防止金属的继续氧化，在大气中具有良好的耐蚀性。
但是，纯铝的强度低、切削性差，在汽车零件上应用较少，而铝合金的强度高，质量小，应用较为广泛。
定义：铝合金是以铝为基础，在冶炼中加入少量的一种或几种合金元素后形成的合金。
常用的合金元素有Si、Cu、Mg、Mn等。
分类：铝合金按其成分和工艺特点，分为变形铝合金和铸造铝合金两种。
1.变形铝及铝合金（1）牌号变形铝及铝合金可直接引用国际四位字符体系牌号。
四位字符体系牌号的第一、三、四位为阿拉伯数字，第二位为大写拉丁字母。
牌号的第一位数字表示铝及铝合金的组别，见下表。
注意：①除了改型合金外，铝合金组别按主要合金元素（6×××系按MgzSi）来确定。
②主要合金元素指极限含量算术平均值为最大的合金元素。
③牌号第二位字母表示原始纯铝或铝合金的改型情况，最后两位数字用以标识同一组中不同的铝合金或表示铝的纯度。
（2）纯铝的牌号命名法铝含量不低于99.00%时为纯铝，其牌号用1×××系列表示。
牌号的最后两位数字表示最低铝百分含量。
注意：①当最低铝百分含量精确到0.01%时，牌号的最后两位数字就是最低铝百分含量中小数点后面的两位。
②牌号第二位的字母表示原始纯铝的改型情况。
③如果第二位字母为A，则表示为原始纯铝；如果是B~Y的其他字母，则表示为原始纯铝的改型，与原始纯铝相比，其元素含量略有改变。
第七章 金属材料参考答案.doc
第七章金属材料习题参考答案出卷老师：李棱雪一、填空题1低碳钢受拉直至破坏，经历了弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段4个阶段。
2对冷加工后的钢筋进行时效处理，可用自然时效和人工时效两种方法。
3按标准规定,碳素结构钢分四种牌号,即Q195、Q215 、Q235 、和Q275 。
各牌号又按其硫和磷含量由多至少分四种质量等级。
4Q235—AZ是表示屈服点为235MPa的A级镇静碳素结构钢。
516Mn钢表示___________ o6一般情况下在动荷载状态、焊接结构或严寒低温下使用的结构，往往限制使用沸腾钢。
7按冶炼时脱氧程度分类钢可以分成：沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢。
8随着钢材中含碳量的增加，则硬度提高、舉性降低、焊接性能变差9 碳素钢按含碳量多少分为高碳钢、中碳钢、和低碳钢。
建筑上多采用低碳钢。
二、判断题1在结构设计时，抗拉强度是确定钢材强度取值的依据。
（X）2由于合金元素的加入，钢材强度提高，但塑性却大幅下降。
（X）3钢材的品种相同时，其伸长率6 10> 65O（X）4硬钢无明显屈服点，因此无法确定其屈服强度大小。
（X）5钢材的屈强比越大，表示使用时的安全度越低。
（M）6 某厂生产钢筋混凝土梁，配筋需用冷拉钢筋，但现有冷拉钢筋不够长，因此将此钢筋对接焊接加长使用。
（X）（冷拉钢筋不适宜焊接，冷拉后可焊性变差）7所有钢材都会出现屈服现象。
（X）8钢材的牌号越大，其强度越高，塑性越好。
（X）9钢材冶炼时常把硫、磷加入作为脱氧剂。
（X）10与伸长率一样，冷弯性能也可以表明钢材的塑性大小。
（M）11钢含磷较多时呈热脆性，含硫较多时呈冷脆性。
（X）三、单项选择题1.建筑钢材是在严格的技术控制下生产的材料，下面哪一条不属于它的优点？—B—oA.品质均匀、强度高B.防火性能好C.可以焊接或钏接D.有一定的塑性和韧性，具有承受冲击荷载和振动荷载的能力2.钢筋冷加工的目的是—A—。
A.提咼材料的抗拉强度B.提咼材料的塑性C.改善材料的弹性性能D.改善材料的焊接性能3.钢是指含碳量小于2%的铁碳合金，而含碳量大于2%时，则称为—B—。
金属工艺学电子教学教案——第七章 有色金属及其合金01(高教版 王英杰主编)
第七章有色金属及其合金教学重点与难点1．重点分类与牌号2．难点牌号与应用的关系教学方法与手段列举生活与生产中应用所讲材料，分析其应用，增强感性认识。
教学组织1.复习提问10分钟2.讲解75分钟3.小结5分钟教学内容♦通常把铁或以它为主而形成的材料，称为黑色金属，如钢、铸铁、铬、锰等就属于黑色金属；♦除黑色金属以外的其他金属称为有色金属或称为非铁金属，如铝、镁、铜、锌、锡、铅、镍、钛、金、银、铂、钒、钼等金属及其合金就属于有色金属。
常用的有色金属有：铝及铝合金、铜及铜合金、钛及钛合金、滑动轴承合金等。
第一节铝及铝合金一、纯铝1．纯铝的性能2.纯铝的牌号及应用纯铝牌号用1×××四位数字、字符组合系列表示，牌号的最后两位数字表示最低铝百分含量。
当最低铝百分含量精确到0.01%时，牌号的最后两位数字就是最低铝百分含量中小数点后面的两位。
例如，1A99（原LG5），其WAl=99.99%；1A97（原LG4），其WAl =99.97%；1A93（原LG3），其WAl=99.93%等。
纯铝主要用于熔炼铝合金，制造电线、电缆、电器元件、换热器件以及要求制作质轻、导热导电、耐大气腐蚀但强度要求不高的机电构件等。
二、铝合金铝合金是以铝为基础，加入一种或几种其他元素(如铜、镁、硅、锰、锌等)构成的合金。
向纯铝中加入适量的铜、镁、硅、锰、锌等合金元素，可得到具有较高强度的铝合金。
(一)铝合金的分类根据铝合金的相图，可将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两类。
铝合金1．变形铝合金在旧标准GB3190—1982中规定变形铝合金的代号用“L+代号+数字”表示。
L是“铝”字汉语拼音字首；其后的代号表示变形铝合金的类别，如F表示防锈铝，Y表示硬铝，C表示超硬铝，D表示锻铝。
数字表示合金的顺序号。
例如，LC4表示4号超硬铝合金。
常见的变形铝合金有以下四类：(1)防锈铝合金它属于热处理不能强化的变形铝合金，一般只能通过冷压力加工提高其强度，主要是Al-Mn系和Al-Mg系合金。
《汽车材料》第四章 典型汽车零件材料
§4-3 汽车零件选材与工艺
汽车主要结构可分为四部分： 1、发动机和传动系统零件的选材
这部分包括的零件相当多。发动机提供动力，由缸体、缸盖、连杆 、活塞、曲轴以及润滑、冷却、配气、燃料供给等系统组成。
2、底盘
底盘包括传动系（离合器、变速箱、后桥等）、行驶系（车架、车 轮等）、转向系（方向盘、转向蜗杆等）和制动系（油泵或气泵、刹车 片等）。
四、环境与资源原则
环境与资源原则—— 贯穿材料生产、使用、废弃 的全过程。 １、减少材料使用量、延长零件寿命、材料再利 用。 ２、环境污染小废气排放少材料回收及降解。
§4-2 零件的失效
任何零件或部件使用一段时间后都要损伤或损 坏，其损伤的程度有三种情况： 1.零件彻底破坏，不能再使用；如轴断裂。 2．严重损伤继续使用不安全；如有裂纹产生、表 面磨损。 3．虽然还能安全工作，但已达不到预定的作用。 只要发生上面情况中的任何一种都可以认为零 件已经失效。对机器零件或部件进行失效分析的 目的就是要找出零件破坏的原因，并且提出相应 的改进措施。失效分析的结果对于零件的设计、 选材、加工及使用都具有很大的指导意义。
三、材料的经济性能
在满足零件使用性能和质量的前提下，应注意材料的经济性。每 台机器产品成本的高低是劳动生产率和重要标志。产品的成本主要包 括：原料成本、加工费用、成品率以及生产管理费用等。对设计选材 来说，保证经济性的前提是准确的计算，按零件使用的受力、温度、 耐腐蚀等条件来选用适合的材料，而不是单纯追求某一项指标，能用 碳钢的不用合金钢；能用低合金钢的，不用高合金钢；能用普通钢的 不用不锈耐热钢。这对批量大的零件来说就显得更重要。另外，还应 从材料的加工费用来考虑，尽量采用无切屑或少切屑新工艺(如精铸 、精锻等新工艺) 在选用代用材料时，一般应考虑原用材料的要求及具体零件的使 用条件和对寿命的要求。不可盲目选用更高一级的材料或简单地以优 代劣，以保证选用材料的经济性。此外，还应考虑零件的寿命及维修 费，若选用新材料还要考虑研究试验费。
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第一节 零件选材原则
金属材料加工的工艺路线复杂，变化多。 (1)金属材料的一般加工过程(图7-1) (2)金属材料的工艺性能金属材料的工艺性能见表7-2。 (3)金属材料的典型工艺路线金属材料根据不同的性能，其
工艺路线也不同，主要典型路线有以下几种。 3.经济性原则 必须考虑材料的价格、零件的总成本与国家的资源等，采用
便宜的材料，把总成本降至最低，取得最大的经济效益，使 产品在市场上具有最强的竞争力。
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第二节 汽车零件选材与工艺
一、汽车零件用材现状与趋势 1.汽车零件用材的选择 发动机和传动系统零件这两部分包括的零件很多，其中有大
量的齿轮和各种轴，同时还有在高温下工作的零件(进/排气 阀、活塞等)，它们的用材都比较重要，目前一般都是根据使 用经验来选材。 2.汽车零件用材选择趋势 随着能源和原材料供应的日趋短缺，人们对汽车节能降耗的 要求越来越高，而减轻自重可提高汽车的重量利用系数，减 少材料消耗和燃油消耗，这在资源、能源的节约和经济价值 方面具有非常重要的意义。
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表7-2金属材料的工艺性能
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图7-1金属材料的一般加工过程示意图
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表7-1 常用零件的工作条件和失效形式
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第二节 汽车零件选材与工艺
3.气门 气门材料应选用耐热、耐蚀、耐磨的材料。进气门一般可用
40Cr, 35CrMo, 38CrSi,42 Mn2 V等合金钢制造，而 排气门则要求用高铬耐热钢制造，采用4Cr10Si2Mo。 4ห้องสมุดไป่ตู้连杆 连杆材料一般采用45钢、40Cr或者40MnB等调质钢。 5.半轴 中、小型汽车的半轴一般用45钢、40Cr，而重型汽车用 40MnB, 40CrNi或40CrMnMo等淬透性较高的合金制造。
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第二节 汽车零件选材与工艺
二、汽车零件所选用的金属材料 1.缸体、缸盖和缸套 缸体常用的材料有灰铸铁和铝合金两种。缸盖应用导热性好、
高温机械强度高、能承受反复热应力、铸造性能良好的材料 来制造。 2.活塞、活塞销和活塞环 活塞材料一般用20钢或20Cr, 20CrMnTi等低碳合金钢。 活塞销外表面应进行渗碳或碳氮共渗处理，以满足外表面硬 而耐磨，材料内部韧而耐冲击的要求。
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第二节 汽车零件选材与工艺
6.汽车齿轮 汽车的重要齿轮都用渗碳、淬火进行强化处理，因此这类齿
轮一般都用合金渗碳钢20Cr或20CrMnTi等制造，特别是 后者在我国汽车齿轮生产中应用最广。 7.钢板 钢板有08, 20, 25和16Mn等。热轧钢板主要用来制造一 些承受一定载荷的结构件，如保险杠、刹车盘、纵梁等。 8.汽车板簧 汽车板簧一般选用65Mn, 60Si2Mn钢制造。重型载重汽车 大截面板簧用SSSiMnMoV,55 SiMnMoVNb钢制造。
第七章 典型汽车零件金属材料的选用
第一节 零件选材原则 第二节 汽车零件选材与工艺
第一节 零件选材原则
汽车零件材料选择的一般原则主要包括以下几个方面。 1.使用性原则 使用性能主要指零件在使用状态下应具有的力学性能、物理
性能和化学性能。对机器零件和工程构件而言主要是机械性 能，而对一些特殊条件下工作的零件，则必须根据要求考虑 到材料的物理、化学性能。 表7-1所示为常用零件的工作条件和失效形式。 2.工艺性原则 工艺性能表示材料加工的难易程度，材料的工艺性能应满足 生产工艺的要求。加工工艺不仅影响零件的成形，还大大影 响其最终性能。