常用汽车金属材料

金属材料的机械性能
冲击韧性
常 用 汽 车 材 料
金属材料在冲击载荷作用下,抵抗破坏的能力称为冲击韧 性
疲劳强度
金属材料在循环载荷作用下产生疲劳裂纹,并导致断裂称
为疲劳断裂
在无数次(钢铁约为106～107)重复交变载荷作用下不产生 断裂的最大应力称为疲劳强度 疲劳强度值通过疲劳试验测定 当金属材料的应力循环次数达到107次时,零件仍不断裂, 此时的最大应力可作为疲劳强度。某些高强度钢,应力循 环次数达到108次时的最大应力作为它们的疲劳强度
汽车新材料
复合钢铁材料
常 用 汽 车 材 料
钢板与塑料等非金属材料粘合的叠层材料 具有耐腐蚀、减振、隔声、轻量化等性能优势 适合制作汽车的覆盖件(例发动机仓盖)、油底壳、空气滤清器等。
轻金属材料
作为替代钢铁材料的轻量化材料主要有铝、镁、钛等轻金属,
铝合金的应用最为广泛。是今后汽车材料中重要的发展方向。
碳素钢具有一定的力学性能、良好的工艺性能、价格低 分类 按钢中碳的含量多少可分为低碳钢、中碳钢、高碳钢;
廉,是汽车生产和其他工业产品中用量最大的金属材料。
按钢的质量可分为普通质量钢、优质钢、高级优质钢;
按钢的用途分为碳素结构钢、碳素工具钢和铸钢。
碳素钢的牌号
常用碳素钢的牌号及含义举例如下 常 用 汽 车 材 料
碳化硅、氮化硅等),并沿用普通陶瓷的成型、高温烧
结工艺而制成的 具有各种独特的力学、物理或化学性能:极高的硬度 (1500H以上)、优于金属的高温强度、低于金属的热膨 胀系数和导热系数、极强的抗氧化、抗腐蚀能力和极 好的绝缘性能。最大的缺点是几乎没有塑性,其破坏形 式完全是脆性断裂。 近年来,特种陶瓷在汽车上的应用越来越广泛
目的是减少或消除内应力,提高韧性和塑性,调整硬度, 降低脆性,保证钢件的形状、尺寸不变
钢的热处理
表面淬火
常 用 汽 车 材 料
表面淬火是将钢件的表面淬透到一定的深度,而中心部分仍保 持未淬火状态的一种局部淬火方法 目的是使钢件表面获得较高的强度、耐磨性和疲劳强度, 而 心部仍具有足够的塑性和韧性。
直线上升;而韧性和塑性不断下降。除此之外,
在冶炼过程中加入的或原料中带入的其他元素
也对钢的性能产生重要的影响,如锰和硅元素
可以提高钢的强度和硬度,硫和磷元素会使钢 材变脆。
碳素钢
除含碳量小于2.11%之外,还含有少量的锰、硅、
常 用 汽 车 材 料
硫、磷等杂质元素的钢, 我们称之为碳素钢,简称
碳钢。
Q235-AF碳素结构钢。其中Q235代表屈服强度 值,A代表质量等级(A含硫磷最多、D含硫磷最 少),F代表沸腾钢(冶炼时脱氧不完全)
45Mn优质碳素结构钢。其中45代表钢的平均含
碳量为0.45%,Mn的含量为 0.7%～1%
ZG310-570铸钢。其中310代表屈服强度值,570
代表抗拉强度值
常用钢板牌号
熔点:由固态变为液态时的温度
常 用 汽 车 材 料
磁性：金属材料能导磁的性能称为磁性
抗腐蚀性:金属在常温下抵御同周围介质发生化学
反应而遭破坏的能力 （江淮同悦轿车为例，采用
价格相对便宜的普通钢板代替防腐性能较好的镀锌 板）
抗氧化性:金属在高温下抵抗氧化作用的能力
金属材料的机械性能
是指金属材料在各种载荷(外力)作用下表现出来的抵抗能力
常 用 汽 车 材 料
机械性能指标
强度
金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形和断裂的能力称为强度 常用强度指标是屈服强度、抗拉强度（MPa）
塑性
金属材料产生塑性变形而不被破坏的最大能力 常用塑性值的指标是伸长率和断面收缩率。
硬度
金属材料在抵抗比它更硬物体压入其表面的能力，即抵抗局部 塑性变形的能力
常用硬度试验方法有布氏硬度和洛氏硬度
金属材料的工艺性能
常 用 汽 车 材 料
铸造性能:铸造性能是指液态金属的流动性、冷却凝固过程中收缩偏析 的大小(金属凝固后其化学成分和组织的不均匀性),以及对气体的排除 和吸收等性能 压力加工性能:压力加工性能是指金属在冷、热状态下,进行压力加工 时,产生变形而不发生破坏的能力
塑性越大,变形抗力越小,压力加工性能越好
钢的热处理
淬火
常 用 汽 车 材 料
淬火是将钢件加热到临界温度以上30～50℃,保温后在
冷却介质中快速冷却的热处理工艺
常用的冷却介质有水、矿物油、盐、碱的水溶液等 淬火的主要目的是提高钢件的硬度和强度
回火
回火是将淬火后的钢件再加热到临界温度以下的某一温
度,保温一段时间,然后在空气或油中冷却的热处理工艺
退火是将钢件加热到一定温度,保温一段时间,然后随炉 慢慢冷却到室温的热处理工艺。 目的是降低材料硬度,改善切削加工性能,提高塑性和韧 性,消除钢中的组织缺陷,消除内应力。
(2)正火
正火是将钢件加热到临界温度以上50～70℃,充分保温, 然后在空气中冷却的热处理工艺。 目的与退火基本相同,但正火后钢件的强度、硬度比退 火后高。
表面能生成一层致密的氧化铝膜,阻止铝表面
进一步氧化。 纯铝的强度硬度很低,但塑性很高,一般不能 作为结构件使用。
铝及铝合金
铝合金
常 用 汽 车 材 料
铝合金是在铝中加入适量的锡、铜、镁、锰等元素后获得的合金, 经处理后,铝合金的机械性能大为提高。 铝合金的比强度高、具有良好的耐蚀性、切削加工性和铸造性、 可以实现柔性的强度设计、表面美观 在汽车上得到广泛的应用。如用铸铝合金制造汽缸体、汽缸盖、 轮辋、保险杠,用铝合金材料制造散热器、冷凝器等部件。 铝及铝合金在汽车上大量使用,一方面改善了这些零部件的使用性 能,另一方面达到了汽车的轻量化的目的,是今后汽车材料中重要 的发展方向。 按铝合金的成分和加工特点,可分为形变铝合金和铸造铝合金
金属材料
金属材料的性能 常 用 汽 车 材 料 黑色金属材料 有色金属材料
金属材料的理化性能
指金属材料在各种物理条件下所表现出 常 用 汽 车 材 料 来的性能和抵抗各种化学介质侵蚀的能力
密度:单位体积的质量 导热性:传导热量的能力 导电性:传导电流的能力 热膨胀性:受热时体积增大的能力
金属材料的理化性能
常 用 汽 车 材 料
机械结构用钢板中常见的日本牌号
常 用 汽 车 材 料
钢的热处理
钢件的热处理是利用加热、保温和冷却的操 常 用 汽 车 材 料 作方法,来改变钢的组织结构,使钢件获得所 需性能的加工工艺。 钢的热处理根据加热和冷却的方法不同,大 体有以下几类
钢的热处理
退火
常 用 汽 车 材 料
结构室
2013.3
常用汽车材料
常 用 汽 车 材 料 概述
来自百度文库金属材料
合金材料 新材料
概
常 用 汽 车 材 料
述
汽车是由上万个零部件组装而成,而这些零部件又是 由几百个品种、上千个规格的材料加工制成的,可以 说材料是汽车的基础。 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。 各种新型材料,如轻金属材料、复合材料、高技术合 成材料等越来越多的用于现代汽车
化学热处理
化学热处理是将钢件臵于某一介质中加热、保温和冷却,使介 质中的某些元素渗入钢件表层,从而改善表层性能 目的是提高钢件表层的硬度、耐磨性、 耐腐蚀性和抗氧化性
主要有渗碳、氮化、碳氮共渗等。
铝及铝合金
纯铝 常 用 汽 车 材 料
纯铝的熔点为660℃,密度为的1/3，是一种轻 金属材料,其电导性、热导性仅次于银、铜, 抗氧化、抗大气腐蚀性能好,常温下在大气中
例如一种固溶强化钢(添加Si、Mn等)经热处理后,将得到在铁素体 基体上适当的分散一些马氏体的复合组织,即双相钢组织,与其他 高强度钢比较,屈服强度低、延伸率增大、加工硬化效果好。
汽车新材料
防锈钢板
常 用 汽 车 材 料
汽车在沿海地区、酸雨严重的地区和其他腐蚀严重的 环境中使用,会遭受腐蚀。采用新型防锈钢板(即表面 镀锌、镀锡、镀铝等表面处理钢板)会提高车身的防 锈能力。 合金化电镀锌板和合金化热浸镀锌板应用最多,主要 用于:外观件、车 架、挡泥板、汽油箱、散热器等部 位。有的采用双面镀,提高它的防锈能力,有的采用内 侧镀层、外侧涂漆的单面镀。
焊接性能:焊接性能是指两块金属材料在局部加热到熔融状态下,能够 牢固地焊合在一起的性能
焊接性好,易于用一般方法和工艺施焊,焊时不易形成裂纹、气孔、夹渣等 缺陷,焊处强度能与原材料相近
切削加工性能:切削加工性能是指金属材料被切削加工的难易程度 热处理性能:热处理性能是指金属材料适应各种热处理工艺的能力
镁是金属中最轻的,密度是铝的2/3,但生产成本较高。目前常用的 压铸镁合金主要用来制造格栅、变速手柄、变速器壳等。 钛合金的主要特点是高温强度高、耐腐蚀性好,密度是铁的1/2,缺 点也是生产成本太高,目前还不能大量使用,只用于制造高档轿车 的少数零部件。
汽车新材料
特种陶瓷
常 用 汽 车 材 料
特种陶瓷是采用纯度较高的人工合成原料(如氧化铝、
汽车新材料
高强度钢板
常 用 汽 车 材 料
钢板主要用于制作车身。 车身钢板的减薄会产生很大的轻量化效果,如减薄10%, 则可实现 5%的车身轻量化,从而可减少4%～5%的燃料消耗。 但是钢板减薄会使延展性、刚性和耐凹性下降,在冲压(冷加工)时, 会产生开裂、变形、褶皱等现象
开发和应用成型性优良的高强度钢板(较低的屈服点、较高的强度 和塑性、较好的焊接、涂装、防锈性能),是改进金属材料机械性 能的一个主要研究方向
汽车新材料
耐热钢 常 用 汽 车 材 料
耐热材料在汽车上所占的比重虽然不大,但它都 是一些重要部位,对发动机来说至关重要,影响 很大。如燃烧室的高温部位、柴油机的预燃室、 排气系统、涡轮增压、催化器等。 这些部件在性能方面要求比较高:高温强度、较 小的热膨胀系数、加工性能、抗高温氧化性、 抗高温腐蚀、轻量化等。 目前采用的新材料主要有:高硅材料、铬镍铁耐 热合金、奥氏体不锈钢等。
黑色金属材料
钢、铁一类的金属被称为黑色金属。
常 用 汽 车 材 料
钢铁材料的基本成分是铁和碳,所以又称为铁碳合 金。 含碳量小于2.11%的铁碳合金是钢,含碳量大于
2.11%的铁碳合金是铁。
钢
对钢的力学性能和物理性能影响最大的是碳的
常 用 汽 车 材 料
质量分布,随着含碳量的增加,钢的强度、硬度