单元四 认识汽车典型零部件的选材 《汽车材料》课件
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汽车材料课件
（2）加强金属材料的综合利用与 开发已经得到世界各国的高度重视。
金属材料从外观颜色和组成元 素来分类，可分为钢铁材料
（3）加强非金属材料的研究和开
（或黑色金属）和非铁金属
发。
（或有色金属）两大类。
二、金属材料概述 1．金属材料的概念
合金是指由两种或两种以上的 金属与非金属经一定方法所合 成的具有金属特性的物质。例
吸收能量K对温度非常敏感，通 过一系列温度下的冲击试验可 测出金属材料的脆化趋势和韧 脆转变温度。
金属材料的吸收能量K与温度T 之间的关系曲线一般包括高冲 击吸收能区、过渡区和低冲击 吸收能区三部分。
当温度降至某一数值时， 吸收能量急剧下降，金 属材料由韧性断裂变转 为脆性断裂，这种现象 称为冷脆转变。
同一种金属材料的试样缺 口愈深、愈尖锐，吸收能 量愈小，金属材料表现脆 性愈显著。
第一章 金属材料的性能 第一节 金属材料的力学性能能
吸收能量K对组织缺陷非常敏感， 它可灵敏地反映出金属材料的 质量、宏观缺口和显微组织的 差异，能有效地检验金属材料 在冶炼、成形加工、热处理工 艺等方面的质量。
锥形的压痕，测量压痕两对 角线d的平均长度，可计算出 其硬度值。
主要用于直接检验成品或半成 600HV30/20表示用
品的硬度，特别适合检验经过
30kgf(294.2N)的试验力，保
淬火的零件。
持20s测定的维氏硬度值是
600。
第一章 金属材料的性能 第一节 金属材料的力学性能
维氏硬度适用范围宽，从软材 料到硬材料都可以进行测量， 尤其适用于零件表面层硬度的 测量，如测量经化学热处理零 件的渗层硬度，其测量结果精 确可靠。但测取维氏硬度值时， 需要测量压痕对角线的长度， 然后查表或计算。另外，进行 维氏硬度测试时，对试样表面 的质量要求高，测量效率较低， 因此，维氏硬度没有洛氏硬度
汽车零件的选材 ppt课件
磨损失效形式——表面疲劳磨损
两个接触面作滚动或滚动滑动复合磨擦时， 在交变接触压应力作用下，使材料表面疲劳 而产生材料损失的现象称为表面疲劳磨损。
如汽车的齿轮副、凸轮副、滚动轴承的滚 动体与座圈等都容易产生表面疲劳磨损。
磨损失效形式——冲刷磨损、腐 蚀磨损
冲刷磨损是由于含固态粒子的流体（常为液 体）冲刷造成表面材料损失的磨损。
翘曲畸变往往是由温度、外加载荷、受力 截面、材料组成等所引起的不均匀性的组 合，其中以温度变化，特别是高温所导致 的形状翘曲最为严重。
零件失效形式
2 断裂失效
机械零件因断裂（特别是突然断裂）而产 生的失效称为断裂失效。
断裂失效的形式有多种，常见的主要有韧性断裂、 脆性断裂、疲劳断裂及蠕变失效断裂等
腐蚀磨损是金属在摩擦过程中，同时与周围 介质发生化学或电化学反应，产生表层金属 的损失或迁移现象。
影响磨损失效的基本因素
①摩擦副材质
摩擦副的互溶性。相同金属、晶格类型、原子间 距、电子密度、电化学性能相近的材料副互溶性 大，易于粘着而导致粘着磨损失效。金属与非金 属（如塑料、石墨等），互溶性小，粘着倾向小 。
零件失效形式
4 腐蚀失效
腐蚀是金属暴露于活性介质环境中而发生的一 种表面损耗，它是金属与环境介质之间发生的 化学和电化学作用的结果。
（1）均匀腐蚀
均匀腐蚀是在整个金属的表面均匀地发生。
腐蚀均匀性的前提是： 被腐蚀的金属表面具有均匀的化学成分和显微
组织 腐蚀环境包围的金属表面是均匀而且不受限制
摩擦副的表面强化处理情况。
材料表层组织和结构缺陷。夹杂疏松、空洞、锻 造夹层以及各种微裂纹，过高的装配应力等都将 使各种磨损加剧。
影响磨损失效的基本因素
中职教育-《汽车维修基础》课件：单元四 汽车常用材料(人民交通出版社).ppt
2020/5/8
(２)铸铁的石墨化。 铸铁中的碳以石墨形式析出的过程称为铸铁的石墨 化。 碳在铸铁中存在形式有两种，一是以渗碳体(Ｆｅ３Ｃ)形式存在， 另一是以石墨(Ｇ)形式存在。 铸铁中碳以何种形式出现，主要取决于铸 铁的成分和冷却速度。 石墨的析出 有 两 种 形 式， 一 种 是 直 接 从 液 相 中 析 出， 另一种是先形成渗碳体，渗碳体再分解成石墨。 (３)铸铁的编号、性能及用途。 铸铁中的碳大部分以石墨的形式存在， 不同的石墨形态对铸铁的性能起着决定性的作用，其牌号、性能及应用 等见表 ４-２。
构钢相似，采用钢的屈服点来表示，由“Ｑ ＋ 屈服点数字 ＋ 质量等
级”组成，质量等级用 Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ ５个，由 Ａ ~ Ｄ 质量等
级依次提高，只是屈服点数值比碳素结构钢高。
③低合金钢的性能及用途。
ａ. 工程结构用低合金钢。
ｂ. 低合金耐候钢。
ｃ. 其他专用低合金钢。
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(２)非合金钢的分类。 ①按钢中的含碳量高低分类。 ａ. 低碳钢。 含碳量小于 ０. ２５％ 。 ｂ. 中碳钢。 含碳量在 ０. ２５％ ~ ０. ６％ 。 ｃ. 高碳钢。 含碳量大于 ０. ６％ 。 ②按质量等级分类。 ａ. 普通质量非合金钢。 硫、磷含量小于 ０. ０４５％ ，无特殊质量要求 的一般用途非合金钢。 ｂ. 优质非合金钢。 硫、磷含量小于 ０. ０３５％ ，按规定控制质量，如 晶粒度、化学成分等。 ｃ. 特殊质量非合金钢。 硫、磷含量小于 ０. ０２５％ ，严格控制质量和 性能。 ③按钢的用途分类。 ａ. 结构钢。 用于制造各种钢结构或机器零件的钢。 ｂ. 工具钢。 用于制造各种切削刀具、量具和模具的钢。
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(２)铸铁的石墨化。 铸铁中的碳以石墨形式析出的过程称为铸铁的石墨 化。 碳在铸铁中存在形式有两种，一是以渗碳体(Ｆｅ３Ｃ)形式存在， 另一是以石墨(Ｇ)形式存在。 铸铁中碳以何种形式出现，主要取决于铸 铁的成分和冷却速度。 石墨的析出 有 两 种 形 式， 一 种 是 直 接 从 液 相 中 析 出， 另一种是先形成渗碳体，渗碳体再分解成石墨。 (３)铸铁的编号、性能及用途。 铸铁中的碳大部分以石墨的形式存在， 不同的石墨形态对铸铁的性能起着决定性的作用，其牌号、性能及应用 等见表 ４-２。
构钢相似，采用钢的屈服点来表示，由“Ｑ ＋ 屈服点数字 ＋ 质量等
级”组成，质量等级用 Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ ５个，由 Ａ ~ Ｄ 质量等
级依次提高，只是屈服点数值比碳素结构钢高。
③低合金钢的性能及用途。
ａ. 工程结构用低合金钢。
ｂ. 低合金耐候钢。
ｃ. 其他专用低合金钢。
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(２)非合金钢的分类。 ①按钢中的含碳量高低分类。 ａ. 低碳钢。 含碳量小于 ０. ２５％ 。 ｂ. 中碳钢。 含碳量在 ０. ２５％ ~ ０. ６％ 。 ｃ. 高碳钢。 含碳量大于 ０. ６％ 。 ②按质量等级分类。 ａ. 普通质量非合金钢。 硫、磷含量小于 ０. ０４５％ ，无特殊质量要求 的一般用途非合金钢。 ｂ. 优质非合金钢。 硫、磷含量小于 ０. ０３５％ ，按规定控制质量，如 晶粒度、化学成分等。 ｃ. 特殊质量非合金钢。 硫、磷含量小于 ０. ０２５％ ，严格控制质量和 性能。 ③按钢的用途分类。 ａ. 结构钢。 用于制造各种钢结构或机器零件的钢。 ｂ. 工具钢。 用于制造各种切削刀具、量具和模具的钢。
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汽车材料 ppt课件
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➢怎么提高我的成绩呢？
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➢不迟到、不早退 ➢积极讨论、认真完成课堂练习 ➢及时完成作业，每次作业10分 ➢上课积极回答问题，每回答一次平时成绩加2分
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学点什么哪?
汽车材料讲什么？
第一章汽汽车车是材一料种概工论具P1-P7 第二章汽汽车车是用一燃种料艺术P8-P27 第三章 汽车用润滑材料 P28-P45 第四章汽汽车车是用一工种作文液化P46-P63 第五章汽汽车车是用一金种属精材神料 P64-P105 第六章汽汽车车更用是非一金种属追材求料极P致10的6态- 度
P122
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教 学
性了 质解 和本
的知 目道 的学
明确 有效
的了 主解
的学 要 汽
目
内 课 和 习 习方 内 车 容程 意本 法 容材
标
的 义课
料
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汽车材料
第1单元 概论
要求
❖不迟到、不早退 ❖上课要求 ❖关于玩手机 ❖关于做作业
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考核方式
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➢平时考核：考勤、讨论、作业（50%） ➢作业：3~4次 ➢总结性考核：期末考试（50%） ➢课程总成绩 = 平时成绩考核+期末考核
迟到一次总成绩扣1分，缺席一次扣2分 回答问题加2分
❖ 用于生产汽车的材料种类很多:有钢铁、有色金属、塑 料、橡胶、玻璃、陶瓷等,据统计, 近几年生产的一辆 普通轿车,其主要材料的重量构成比大致为:钢铁65%～ 70%、有色金属10%～15%、非金属材料20%左右。
汽车材料概述课件(ppt 119页)_8584
材料是汽车工业的基础
汽车上每个零部件的生产制造都涉及到材料问 题。
据统计，汽车上的零部件采用了4千余种不同 的材料加工制造。从汽车的设计、选材、加工制 造，到汽车的使用、维修和养护无一不涉及到材 料。
现代汽车要满足: 安全、舒适、自重轻、污染排放低、能耗小、价格
低等要求.材料是首要考虑方面。
菜单
σs= Fs/Ao
（MPa）
式中，Fs为试样发生屈服变形时的荷载（N），A0 为试样原始横截面积（mm2）。
（2）抗拉强度σb 指试样在拉伸过程中所能承受的最 大应力值。
σb=Fb/Ao
（MPa）
式中，Fb是试样断裂前所承受的最大荷载(N),Ao是
试样的原始横截面积(㎜2)。
抗拉强度：σb，它是设计和选材的主要依据之一，是 工程技术上的主要强度指标。
几种新兴材料简介
1.镁合金 magnesium
● 密度低、比强度和比刚度较高。
镁
铝
钛
铁
密度 1.74 2.7 4.5 7.8
● 镁、铝合金和复合材料 —— 汽车轻量化的材料 —— 减少油耗
镁合金汽车轮 毂
镁合金汽缸盖
镁合金方向盘骨架
2.形状记忆合金
塑性 变形
塑性 变形
加热
加热
形状记忆合金
2
( 2> 1)
3.材料的低温冲击性能
材料韧性状态变为脆性状态的温度TK称 为该材料的脆性转变温度。
材料冲击韧性与温度有关。
(四)疲劳强度
承受交变应力的零件，在工作应力低于材料的屈服强 度的情况下较长时间工作时，会产生裂纹或突然断裂，这 种现象称为疲劳失效或疲劳破坏。
疲劳失效原因分析:由于材料表面或内部存在有划痕、 尖角、夹杂等缺陷，这些有缺陷部位的局部应力大于屈服 点，会产生局部变形引起微裂纹，成为疲劳源，随着应力 循环次数的增加，微裂纹逐渐扩展，使零件承载的横截面 大大减少，以至于不能承受荷载而突然断裂。可以通过疲 劳试验，绘制疲劳曲线进行测定。
汽车零件的选材课件
玻璃钢
玻璃纤维增强塑料（GFRP）
具有轻质、高强、耐腐蚀等特 点，广泛用于制造汽车车身覆 盖件和结构件
碳纤维复合材料与玻璃钢的比 较
碳纤维复合材料具有更高的强 度和刚性，而玻璃钢在成本和 易于加工方面具有优势，二者 在汽车制造中各有优劣
03
汽车发动机材料的选择
铝合金
轻量化
铝合金具有较低的密度，适用 于制造轻量化要求较高的汽车
零件。
良好的导热性
铝合金具有优良的导热性能， 有助于发动机散热。
易于加工
铝合金具有良好的塑性和切削 加工性能，便于制造各种复杂 形状的零件。
耐腐蚀性
铝合金表面容易形成致密的氧 化膜，具有良好的耐腐蚀性。
铸铁
强度高
铸铁具有较高的强度和耐磨性，适用于制造 承受高负荷的汽车零件。
成本低
铸铁制造成本相对较低，广泛用于汽车制造 。
常用的抗电磁干扰材料包括金属屏蔽材料、导电橡胶 、导电涂料等，选择时需根据具体应用场景和性能需
求进行选择。
07
汽车轻量化材料的选择
高强度钢
01
强度高、延性好，具有优良的加 工性能和焊接性能，广泛用于汽 车车身、底盘、悬架等结构件
02
成本低，易于实现工业化生产， 是传统汽车用钢的主要材质之一
重量大，不利于汽车轻量化
结构件
通过塑性加工获得各种形状和尺寸的铝合金，用于制 造车身覆盖件、结构件和加强件
铸造铝合金 变形铝合金
碳纤维复合材料
高强度碳纤维
具有高强度、高刚性和抗疲劳性 能，用于制造汽车结构件和安全
件
01
03
02 04
碳纤维复合材料
将碳纤维与树脂、金属或陶瓷等 基体结合，获得轻质、高强、耐 腐蚀等优异性能，用于制造车身 覆盖件和结构件
《常用汽车材料》PPT课件
40
普通碳素结构钢
用途
厂房
41
普通碳素结构钢
钢轨
42
普通碳素结构钢
铆钉
43
• 优质碳素结构钢 • 成分及性能特点 • 成分特点:优质碳素结构钢含硫、磷量及其他杂质较
低，钢的力学性能比较好，用于制造要求较高的 零件。
• 性能特点：
低碳钢强度，硬度较低，塑性，韧性及焊接性良好； 中碳钢较高的强度，硬度，其塑性和韧性随含碳量的增 加而逐步降低 高碳钢较高的强度，硬度和弹性，但焊接性不好
• 维氏硬度HV：锥面角为136 °的金刚石四棱锥体为压头， 适于测定薄件和经表面处理零件的表面层的硬度，如渗 碳层、表面淬硬层、电镀层等，以及微观组织的硬度。
• 维氏硬度测定的硬度值比布氏、洛氏精确，压痕小，改 变负荷可测定从极软到极硬的各种材料的硬度，并统一 比较。
• 洛氏硬度与布氏硬度相比压痕小，软硬材料都可以测量， 但同样不同标尺之间不可相互比较硬度值的大小。
31
• 按钢的杂质多少来分：
• 普通钢 S ≤0.05% P ≤0.045% ；
• 优质钢S ≤0.035% P≤0.035%；
• 高级优质钢 S ≤0.025% P≤0.025%；
• 特级质量钢 S ≤0.015% P≤0.025%。
• C、S、P 、 Mn、 Si是碳钢中五大元素。
• 按钢的用途来分：
• 材料的δ和ψ值越大，塑性越好。
11
• 3．硬度 • 定义：指材料表面抵抗局部塑性变形的能力，是表征材料
软硬程度的一种性能。通常材料的强度越高，硬度也越高， 耐磨性也越好。 • 硬度指标：与试验方法有关。生产上，常用静载压入法， 常用方法有：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。 • 布氏硬度HBS：淬火钢球压头，压痕大，不能测太硬度的 材料，适用于测量退火和正火钢、铸铁、有色金属等材料 的硬度。 • 洛氏硬度HRC：锥角为120°的金刚石圆锥体压头，适用于 调质钢、淬火钢、渗碳钢等硬度的测量。
普通碳素结构钢
用途
厂房
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普通碳素结构钢
钢轨
42
普通碳素结构钢
铆钉
43
• 优质碳素结构钢 • 成分及性能特点 • 成分特点:优质碳素结构钢含硫、磷量及其他杂质较
低，钢的力学性能比较好，用于制造要求较高的 零件。
• 性能特点：
低碳钢强度，硬度较低，塑性，韧性及焊接性良好； 中碳钢较高的强度，硬度，其塑性和韧性随含碳量的增 加而逐步降低 高碳钢较高的强度，硬度和弹性，但焊接性不好
• 维氏硬度HV：锥面角为136 °的金刚石四棱锥体为压头， 适于测定薄件和经表面处理零件的表面层的硬度，如渗 碳层、表面淬硬层、电镀层等，以及微观组织的硬度。
• 维氏硬度测定的硬度值比布氏、洛氏精确，压痕小，改 变负荷可测定从极软到极硬的各种材料的硬度，并统一 比较。
• 洛氏硬度与布氏硬度相比压痕小，软硬材料都可以测量， 但同样不同标尺之间不可相互比较硬度值的大小。
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• 按钢的杂质多少来分：
• 普通钢 S ≤0.05% P ≤0.045% ；
• 优质钢S ≤0.035% P≤0.035%；
• 高级优质钢 S ≤0.025% P≤0.025%；
• 特级质量钢 S ≤0.015% P≤0.025%。
• C、S、P 、 Mn、 Si是碳钢中五大元素。
• 按钢的用途来分：
• 材料的δ和ψ值越大，塑性越好。
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• 3．硬度 • 定义：指材料表面抵抗局部塑性变形的能力，是表征材料
软硬程度的一种性能。通常材料的强度越高，硬度也越高， 耐磨性也越好。 • 硬度指标：与试验方法有关。生产上，常用静载压入法， 常用方法有：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。 • 布氏硬度HBS：淬火钢球压头，压痕大，不能测太硬度的 材料，适用于测量退火和正火钢、铸铁、有色金属等材料 的硬度。 • 洛氏硬度HRC：锥角为120°的金刚石圆锥体压头，适用于 调质钢、淬火钢、渗碳钢等硬度的测量。
《汽车材料》全套教学课件(224页)
《汽车材料》全套教学课件(224页)一、汽车材料的概述汽车材料是汽车制造过程中不可或缺的一部分，它们直接影响着汽车的性能、安全性和环保性。
汽车材料主要包括金属材料、非金属材料和复合材料三大类。
2. 非金属材料：非金属材料主要包括塑料、橡胶、玻璃等。
它们具有轻质、耐腐蚀、易加工等特点，广泛应用于汽车内饰、外饰和功能部件。
二、汽车材料的选择与设计汽车材料的选择与设计是汽车制造过程中的重要环节，需要考虑多种因素，如材料的性能、成本、加工工艺和环保要求等。
1. 材料性能：汽车材料应具备高强度、高韧性、耐腐蚀、耐磨等性能，以满足汽车在不同环境下的使用需求。
2. 成本：在满足性能要求的前提下，应尽量选择成本较低的材料，以降低汽车制造成本。
3. 加工工艺：汽车材料的加工工艺应简单、高效，以满足大规模生产的需求。
三、汽车材料的应用与发展趋势汽车材料在汽车制造中的应用广泛，主要包括车身、底盘、发动机、内饰和外饰等部件。
随着科技的不断发展，汽车材料的应用也在不断拓展，如新能源汽车、智能汽车等。
1. 新能源汽车：新能源汽车对材料的要求更高，需要具备轻质、高能效、耐高温等性能。
因此，新能源汽车的制造过程中，将更多地采用铝合金、镁合金等轻质金属材料，以及复合材料等高性能材料。
汽车材料的选择与设计对汽车的性能、安全性和环保性具有重要影响。
随着科技的不断发展，汽车材料的应用也将不断拓展，为汽车制造带来更多可能性。
《汽车材料》全套教学课件(224页)四、汽车材料的性能测试与质量控制汽车材料的性能测试和质量控制是确保汽车材料满足设计要求的关键环节。
性能测试主要包括力学性能测试、耐环境性能测试和耐久性测试等。
1. 力学性能测试：力学性能测试是评估汽车材料力学性能的重要手段，主要包括拉伸、压缩、弯曲、冲击等测试。
通过力学性能测试，可以了解材料的强度、韧性和刚度等性能指标。
2. 耐环境性能测试：耐环境性能测试是评估汽车材料在不同环境下的稳定性和耐久性的重要手段，主要包括耐腐蚀性测试、耐高温性测试和耐低温性测试等。
汽车材料全套ppt课件181p
1.3 材料标准介绍
1.3.1 钢材标准
2)常见的美国标准有SAE(美国汽车工程学会)、AISI（美国钢铁学会）、 ASTM（美国材料与试验学会），其钢号表示方法相同：碳素钢和合金 钢牌号用4位数字表示，间或在前头、中间或末尾加入字母。前两位数字 表示钢种类别（类别号为一位数的，第二位数表示主要合金元素含量）， 后两位数字表示含碳量（以万分之一为单位）。类别号数字：1——碳素 钢；2——Ni钢；3——NiCr钢；4——Mo钢；5——Cr钢；61——CrV钢； 8——低NiCr钢；92——SiMn钢；93、94、97、98——NiCrMo钢。中间 加B——B钢；L——加Pb易切削钢；末尾加H——要求淬透性钢。举例 说明：1045、6150、8620 耐热钢采用AISI系统，由3位数字组成，其中第1位表示钢的类别，第2、 3位为顺序号。类别号：1——沉淀硬化不锈钢；2——CrMnNiN奥氏体钢； 3——CrNi奥氏体钢；4——高Cr马氏体钢和低C高Cr铁素体钢；5——低 C马氏体钢。如302（1Cr18Ni9）、201（1Cr17Mn6Ni5N）
汽 车 材 料
汽车材料
一 二 三 四 五 汽车材料概论 材料的性能 发动机主要零件的材料 底盘主要零件的材料 车身材料
一 汽车材料概论
1 汽车材料的分类
2 汽车材料的应用情况 3 材料专业知识在汽车研发和生产中 的作用
1 汽车材料的分类
1.1 汽车用金属材料
1.2 汽车用非金属材料
1.1 汽车用金属材料
1.3 材料标准介绍
1.3.2 铸铁标准
1)GB5612规定了铸铁牌号的表示方法。 铸铁分为灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁等，分 别以拼音字母HT、QT、KT、RuT表示（蠕墨铸铁尚未纳入GB， 在JB4403-87中有规定），因可锻铸铁有黑心、珠光体和白心之分， 故KT之后分别标有H、Z和B。拼音字母之后用数字标出其抗拉强 度和伸长率（二者之间用“-”分开），因灰口铸铁几乎没有伸长 率，故HT之后只有抗拉强度。如HT250、QT600-3、KTH350-10、 RuT300。
汽车材料课件
钢铁材料的种类繁多，包括碳素 钢、合金钢、不锈钢等，根据不 同的使用场合选择合适的材料。
轻金属材料
轻金属材料在汽车制造中逐渐 得到广泛应用，如铝合金、镁 合金等。
轻金属材料具有密度小、强度 高、耐腐蚀性好、加工性能优 良等特点。
铝合金在汽车车身、底盘、发 动机等部件中应用广泛，镁合 金则主要用于制造汽车座椅、 仪表盘等部件。
材料抵抗自然环境侵蚀的能力，对于汽车来说， 耐候性影响汽车的使用寿命和外观质量。
04
汽车材料的发展趋势与挑战
新材料的应用
高强度轻质材料
如铝合金、镁合金和碳纤维复合材料等，用于减轻车身重量，提 高车辆燃油经济性和动力性能。
智能材料
如形状记忆合金、液晶聚合物等，用于自适应控制和调节汽车零部 件的功能。
轻量化材料
选用高强度钢、铝合金、镁合金等轻质材料，降低汽车重量，提 高燃油经济性。
耐腐蚀材料
选用耐腐蚀材料，如镀锌钢板、不锈钢等，提高汽车耐腐蚀性能。
隔热材料
选用隔热材料，如玻璃纤维、聚氨酯泡沫等，提高汽车隔热性能。
材料优化与改进
材料表面处理
采用表面处理技术，如 电镀、喷涂等，提高材 料表面硬度和耐腐蚀性 能。
玻璃材料
具有透明度高、耐腐蚀、 安全性好等优点，用于制 造汽车风挡玻璃、天窗玻 璃等部件。
复合材料
1 2 3
纤维增强塑料复合材料
通过将纤维增强材料与塑料基体结合，提高材料 的强度和刚度，用于制造汽车车身、底盘等部件 。
金属基复合材料
通过将金属基体与增强材料结合，提高材料的强 度和刚度，用于制造汽车发动机部件、刹车片等 部件。
其他复合材料
如碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等，具有 轻量化、高强度、耐腐蚀等优点，用于制造高性 能汽车部件。
《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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学习目标 通过本任务的学习，应获得分析汽车零件失效方式的
能力。其具体表现如下： ❖ 1）知道汽车零件失效的概念； ❖ 2）能进行汽车零件的失效分析； ❖ 3）告知客户汽车零件的失效形式，给客户提供汽车零件
失效专业的咨询。
学习任务一 分析汽车零件的失效方式
学习准备
❖ 要求学生已经对材料力学、机械基础等课程进行了系统学 习。
❖ 配备发动机解剖教具，投影机等教学工具。 ❖ 各汽车生产公司的网页 ❖ 配备汽车的生产、使用说明书 ❖ 有关职场健康与安全的法律、法规 ❖ 各种汽车材料书籍
一、 概 述
（2）零件受到严重损伤，已不能完全工作；
（3）零件虽然仍能完全工 作，但不能完成规定的功 能
一、 概 述
3、 失效分析的目的和意义
一、使用性能原则
1.零件使用时的工作条件 （1） 受力状况，主要是载荷的类型(例如动载、静载、循环载荷或单调载荷等)和大 小；载荷的形式；载荷的特点等。 （2） 环境状况，主要是温度特性、介质情况等。 （3）特殊要求，如对导电性、磁性、热膨胀、比重、外观等的要求。 2.零件根据使用性能选材的步骤 通过对零件工作条件和失效形式的全面分析，确定零件对使用性能的要求；利用使 用性能与实验室性能的相应关系，将使用性能具体转化为实验室机械性能指标；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、使用寿命或安全性与实验室性能指标的工艺性能 关系，确定对实验室性能指标要求的具体数值；利用手册根据使用性能选材。
相关知识二 选择汽车零件材料
二、 工艺性能原则
金属材料的加工工艺路线
相关知识二 选择汽车零件材料
高分子材料的工艺路线 陶瓷材料的加工工艺路线
相关知识二 选择汽车零件材料
三、 经济性原则
经济性原则要考虑： 1．材料的价格 2．零件的总成本 3．国家的资源等因素
总之，正确选材是机械设计的一项重要任务，它必须使: （1）选用的材料保证零件在使用过程中具有良好的工作能力， （2）保证零件便于加工制造， （3）同时保证零件的总成本尽可能低 另外，材料的使用性能应满足使用要求。对大量机器零件和工程构件，则主 要是机械性能。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（使用性能原则）。材料的工艺性能应满足生产工艺的要求 （工艺性能原则）。必须考虑材料的经济性。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（经济性原 则）。
1、 定义
失效模式：失效所表现出的形式。汽车零部件失效方式有磨损、疲劳断裂、变形、 腐蚀及老化等五类。一个零件可能同时存在几种失效模式或失效机理。
2、 零件失效的基本原因
二、 失效模式
3、汽车零件失效分类：
小Hale Waihona Puke 讨论试分析发动机气缸体的损伤形式及原因。
气缸体与气缸盖的主要损伤形式有裂纹、磨损和变形等。 1．气缸体与气缸盖产生裂纹的原因：1）振动： 2）热裂： 3）冷 裂： 4）镶套：5）装配： 2．气缸体与气缸盖的变形的原因 1）折装不当： 2）曲轴轴承座孔同轴度偏差增大，或是受到整个气缸体变形的影响 ； 3）曲轴轴承座孔处厚薄不均，铸造后残余应力不均衡，在使用中引 起变形。 3．气缸磨损的原因：润滑不良、高温、高压、交变负荷和腐蚀性物 质等原因
学习单元四 认识汽车典型零部件的选材
第一部分 任务导入 学习任务一 分析汽车零件的失效方式
任务描述
一台普通桑塔纳轿车在行驶达10万公里后，发动机出现“当当”的 敲击声，且排气管冒蓝烟。经检查气缸压力，决定大修该发动机，拆卸发 动机后发现，活塞已磨损超过极限，更换活塞组，大修发动机后故障消除。
学习任务一 分析汽车零件的失效方式
1) 目的 了解产品失效的真实情况，对产品进行系统地分析，鉴别其失效模式、 失效机理、失效部位、失效时间、失效影响并进行后果分析，把失效影 响和后果分析及时反馈给设计和制造部门，并据以制订改进措施，以防 止同类失效再度发生，是产品获得更高的可靠性。 2) 意义 是提高产品质量的重要手段。
二、 失效模式
相关知识二 选择汽车零件材料
思考：你知道汽车零件的材料是如何选择的吗？
总体说来，其选材通常遵循以下三大原则： （1）使用性能原则：用所选材料制造的零件在使用过程中具有良好的工作性能 （2）工艺性能原则：所选材料能够确保零件便于加工 （3）经济性原则：所选材料能使产品具有较低的总成本
相关知识二 选择汽车零件材料
相关知识三 选用汽车发动机与底盘典型零部件的金属材料
1．零件选材应满足零件工作条件对材料使用性能的要求
表11-1 一些常用零件的工作条件、主要失效方式及主要机械性能指标
相关知识三 选用汽车发动机与底盘典型零部件的金属材料
❖ 2．零件选材应满足生产工艺对材料工艺性能的要求
材料的工艺性能包括以下内容： （1）铸造性能 包含流动性、收缩性、疏松及偏析倾向、吸气性、熔点高 低等。 （2）压力加工性能 指材料的塑性和变形抗力等。 （3）焊接性能 包括焊接应力、变形及晶粒粗化倾向，焊缝脆性、裂纹、 气孔及其它缺陷倾向等。 （4）切削加工性能 指切削抗力、零件表面光洁度、排除切屑难易程度及 刀具磨损量等。 （5）热处理性能 指材料的热敏感性、氧化、脱碳倾向、淬透性、回火脆 性、淬火变形和开裂倾向等。
相关知识三 选用汽车发动机与底盘典型零部件的金属材料
❖ 一、零件选材的一般方法步骤和原则
选材一般可分为以下几个步骤 1．对零件的工作特性和使用条件进行周密的分析，找出主要的失效方式，从 而恰当地提出主要抗力指标。 2．根据工作条件需要和分析，对该零件的设计制造提出必要的技术条件。 3．根据所提出的技术条件要求和工艺性、经济性方面的考虑，对材料进行预 选择。材料的预选择通常是凭积累的经验，通过与类似的机器零件的比较和已 有实践经验的判断，或者通过各种材料选用手册来进行选择。 4．对预选方案材料进行计算，以确定是否能满足上述工作条件要求。 5．材料的二次（或最终）选择。二次选择方案也不一定只是一种方案，也可 以是若干种方案。 6．通过实验室试验、台架试验和工艺性能试验，最终确定合理的选材方案。 7．最后，在中、小型生产的基础上，接受生产考验。以检验选材方案的合理 性。 判断零件选材是否合理的基本标志是：能否满足必需的使用性能；能否具有 良好的工艺性能；能否实现最低成本。选材的任务就是求得三者之间的统一。
能力。其具体表现如下： ❖ 1）知道汽车零件失效的概念； ❖ 2）能进行汽车零件的失效分析； ❖ 3）告知客户汽车零件的失效形式，给客户提供汽车零件
失效专业的咨询。
学习任务一 分析汽车零件的失效方式
学习准备
❖ 要求学生已经对材料力学、机械基础等课程进行了系统学 习。
❖ 配备发动机解剖教具，投影机等教学工具。 ❖ 各汽车生产公司的网页 ❖ 配备汽车的生产、使用说明书 ❖ 有关职场健康与安全的法律、法规 ❖ 各种汽车材料书籍
一、 概 述
（2）零件受到严重损伤，已不能完全工作；
（3）零件虽然仍能完全工 作，但不能完成规定的功 能
一、 概 述
3、 失效分析的目的和意义
一、使用性能原则
1.零件使用时的工作条件 （1） 受力状况，主要是载荷的类型(例如动载、静载、循环载荷或单调载荷等)和大 小；载荷的形式；载荷的特点等。 （2） 环境状况，主要是温度特性、介质情况等。 （3）特殊要求，如对导电性、磁性、热膨胀、比重、外观等的要求。 2.零件根据使用性能选材的步骤 通过对零件工作条件和失效形式的全面分析，确定零件对使用性能的要求；利用使 用性能与实验室性能的相应关系，将使用性能具体转化为实验室机械性能指标；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、使用寿命或安全性与实验室性能指标的工艺性能 关系，确定对实验室性能指标要求的具体数值；利用手册根据使用性能选材。
相关知识二 选择汽车零件材料
二、 工艺性能原则
金属材料的加工工艺路线
相关知识二 选择汽车零件材料
高分子材料的工艺路线 陶瓷材料的加工工艺路线
相关知识二 选择汽车零件材料
三、 经济性原则
经济性原则要考虑： 1．材料的价格 2．零件的总成本 3．国家的资源等因素
总之，正确选材是机械设计的一项重要任务，它必须使: （1）选用的材料保证零件在使用过程中具有良好的工作能力， （2）保证零件便于加工制造， （3）同时保证零件的总成本尽可能低 另外，材料的使用性能应满足使用要求。对大量机器零件和工程构件，则主 要是机械性能。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（使用性能原则）。材料的工艺性能应满足生产工艺的要求 （工艺性能原则）。必须考虑材料的经济性。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（经济性原 则）。
1、 定义
失效模式：失效所表现出的形式。汽车零部件失效方式有磨损、疲劳断裂、变形、 腐蚀及老化等五类。一个零件可能同时存在几种失效模式或失效机理。
2、 零件失效的基本原因
二、 失效模式
3、汽车零件失效分类：
小Hale Waihona Puke 讨论试分析发动机气缸体的损伤形式及原因。
气缸体与气缸盖的主要损伤形式有裂纹、磨损和变形等。 1．气缸体与气缸盖产生裂纹的原因：1）振动： 2）热裂： 3）冷 裂： 4）镶套：5）装配： 2．气缸体与气缸盖的变形的原因 1）折装不当： 2）曲轴轴承座孔同轴度偏差增大，或是受到整个气缸体变形的影响 ； 3）曲轴轴承座孔处厚薄不均，铸造后残余应力不均衡，在使用中引 起变形。 3．气缸磨损的原因：润滑不良、高温、高压、交变负荷和腐蚀性物 质等原因
学习单元四 认识汽车典型零部件的选材
第一部分 任务导入 学习任务一 分析汽车零件的失效方式
任务描述
一台普通桑塔纳轿车在行驶达10万公里后，发动机出现“当当”的 敲击声，且排气管冒蓝烟。经检查气缸压力，决定大修该发动机，拆卸发 动机后发现，活塞已磨损超过极限，更换活塞组，大修发动机后故障消除。
学习任务一 分析汽车零件的失效方式
1) 目的 了解产品失效的真实情况，对产品进行系统地分析，鉴别其失效模式、 失效机理、失效部位、失效时间、失效影响并进行后果分析，把失效影 响和后果分析及时反馈给设计和制造部门，并据以制订改进措施，以防 止同类失效再度发生，是产品获得更高的可靠性。 2) 意义 是提高产品质量的重要手段。
二、 失效模式
相关知识二 选择汽车零件材料
思考：你知道汽车零件的材料是如何选择的吗？
总体说来，其选材通常遵循以下三大原则： （1）使用性能原则：用所选材料制造的零件在使用过程中具有良好的工作性能 （2）工艺性能原则：所选材料能够确保零件便于加工 （3）经济性原则：所选材料能使产品具有较低的总成本
相关知识二 选择汽车零件材料
相关知识三 选用汽车发动机与底盘典型零部件的金属材料
1．零件选材应满足零件工作条件对材料使用性能的要求
表11-1 一些常用零件的工作条件、主要失效方式及主要机械性能指标
相关知识三 选用汽车发动机与底盘典型零部件的金属材料
❖ 2．零件选材应满足生产工艺对材料工艺性能的要求
材料的工艺性能包括以下内容： （1）铸造性能 包含流动性、收缩性、疏松及偏析倾向、吸气性、熔点高 低等。 （2）压力加工性能 指材料的塑性和变形抗力等。 （3）焊接性能 包括焊接应力、变形及晶粒粗化倾向，焊缝脆性、裂纹、 气孔及其它缺陷倾向等。 （4）切削加工性能 指切削抗力、零件表面光洁度、排除切屑难易程度及 刀具磨损量等。 （5）热处理性能 指材料的热敏感性、氧化、脱碳倾向、淬透性、回火脆 性、淬火变形和开裂倾向等。
相关知识三 选用汽车发动机与底盘典型零部件的金属材料
❖ 一、零件选材的一般方法步骤和原则
选材一般可分为以下几个步骤 1．对零件的工作特性和使用条件进行周密的分析，找出主要的失效方式，从 而恰当地提出主要抗力指标。 2．根据工作条件需要和分析，对该零件的设计制造提出必要的技术条件。 3．根据所提出的技术条件要求和工艺性、经济性方面的考虑，对材料进行预 选择。材料的预选择通常是凭积累的经验，通过与类似的机器零件的比较和已 有实践经验的判断，或者通过各种材料选用手册来进行选择。 4．对预选方案材料进行计算，以确定是否能满足上述工作条件要求。 5．材料的二次（或最终）选择。二次选择方案也不一定只是一种方案，也可 以是若干种方案。 6．通过实验室试验、台架试验和工艺性能试验，最终确定合理的选材方案。 7．最后，在中、小型生产的基础上，接受生产考验。以检验选材方案的合理 性。 判断零件选材是否合理的基本标志是：能否满足必需的使用性能；能否具有 良好的工艺性能；能否实现最低成本。选材的任务就是求得三者之间的统一。