汽车采用材料.pptx
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• 采用先进制造技术，提高材料利用率（如近净形铸 造技术；精密塑性成形技术）；科学下料技术；先进 焊接技术；可控气氛热处理与表面改性技术；关键件 用精钢和脱气钢以及强韧化及表面处理新技术（显著 延长使用寿命）。
• 扩大应用新材料，改善用材结构，提高用材水平。 • 提高产品设计水平，充分发挥材料潜力，降低材料
处理（齿轮、轴颈、导轨等）如高频淬火、碳氮共渗，以 提高耐磨性与疲劳强度。
(2)汽车用材特点 •工作条件： 环境很差，受力较大，应力复杂，常有较大冲 击和过载。 •选材要求： 重量轻、速度高、寿命长、安全可靠，大批量 生产要求工艺性能好。故要求材料强度高、工艺性 能、质量稳定、资源丰富。
•用材情况与特点： 钢材约70%、铸铁约15%，其余为有色金属和非金
•现状： 机械制造大量使用结构材料，各类材料均可生产结构零件。
但使用性能和可应用范围并不相同，机械工程仍以金属材料尤其 钢铁为主。
•实例： 全铝汽车为何未能实用化？ （1）铝合金硬度低，制造、使用中易破损； （2）铝合金加工硬化能力低、深冲性能低； （3）不易焊接； （4）成本较高。
•性能/价格比： 民用产品设计中，经济性为首位。传统材料的价格/比强度这
14.2.1 节材、节能与环境保护 • 目前，资源、能源及环境保护的问题日益突出，节
材与节能的结果必然减少了对环境的污染，有利于保护 生态环境。 • 节材的本身就是节能；不同材料的生产耗能很不相 同，我国材料生产能耗高发达国家一倍；材料和产品的 轻量化可以大大节省能源。因此这几方面有大量工作可 做，大有潜力可挖。如在可能的限度内，以塑料替代金 属，以轻金属、复合材料代替钢铁，可以取得节能、节 材以及环保三重效果。
保证刚度，保证摩擦副零件的耐磨性，承受一定 的工作负荷。
•用材情况与特点： 铸铁（占70%）：
床身、工作台、底座、立柱 、横梁等。 碳钢（占20%）和合金钢：
齿轮、轴类等重要零件。 有色金属与工程塑料（占10%）：
某些齿轮、蜗轮、垫片、油管、皮带轮、罩壳等。
•热处理特点： 广泛预先热处理；主轴等调质处理；广泛用表面热
(2)机械工业节材重点 •重点节约钢材等金属材料。具体三方面： 降低产品的材料消耗； 减少制造过程的材料消耗； 提高产品质量、延长产品规定的服役期限。
(3)机械行业近期节材目标 全行业平均钢材利用率达 70% ，铸件综合废品率
下降到 8% 以下，关键基础件的平均使用寿命延长 25% 以上。
(4)行之有效的节材途径
机架、箱座类零件（形状简单者采用低合金高强钢 焊接结构）。
•热处理特点： 大部分零件均要热处理；并广泛采用表面强化处理。
小结：
与上述几个行业类似，曾对中国不同机械行业114 个工厂材料消耗统计（1984年），钢铁占93.13%，有 色金属占1.85%，工程塑料等非金属材料占5.02%。
14.1.2 现阶段机械工程用材的趋向
消耗。
作业：1，2，5。
本章结束
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属材料。
低 合 金 高 强 钢：车身(保证强度、刚度及轻) 碳素(合金)结构钢：传动装置、转向装置及发动机的重
要零件
球 墨 铸 铁：曲轴、连杆、凸轮轴等
其 它 铸 铁：发动机缸体、缸盖、变速器壳体等
代用材料(轻量化)：铝、镁合金(发动机缸体、车体行架 等)，塑料(球座、万向节轴套等)
•热处理特点： 广泛进行调质或调质后表面强化(表面淬火或渗碳、
一指标占据绝对优势。除了水泥、木材外，钢铁很便宜，所以钢 铁是一种难以完全替代的传统材料。
表 14-3
观点：
•
综合多方面考虑（资源、能源、经济性、生态环
境等），一方面许多材料存在相互替代的可能，而且
不同类型材料的性能还存在互补性，如铝合金是汽车
活塞的传统材料，为使汽车轻量化（以节材、节能，
减少污染)，除已广泛应用低合金高强钢外，正大力逐
着重考虑耐磨性、疲劳强度、低温韧性，部分机体 要求小型化、轻量化， 并便于更换零件。
•用材情况与特点： 以强度高、韧性好、质量稳定的（合金）钢材为主。
例：日本中型推土机：（铸、轧）钢66%、铸钢20%、 铸铁12%、有色金属1.5%及非金属材料仅0.5%。 合金结构钢、特殊钢（耐磨钢等）：
工作装置、行走机构的耐磨零件（挖掘机斗齿、球 磨机衬板、拖拉机履带板等），动力装置（碳钢、低合 金钢）。 铸钢：
步多应用铝合金、镁合金及复合材料；另一方面，要
将材料的大量替代推进到实用化阶段，除考虑使用性
能外，还要考虑可靠性、工艺性、经济性等诸多因素。
•
因此，未来几十年内，金属材料尤其钢铁仍然是
机械工程材料的主角。这是因为与其它工程材料相比，
在力学性பைடு நூலகம்、工艺性能和生产成本三者之间，金属材
料保持了最佳的平衡。
14.2 机械工程中的节材（material saving ）
第14章 常用机械用材情况与机械工业节材
14.1 常用机械用材情况与趋向 14.2 机械工程中的节材（material saving ）
退出
14.1 常用机械用材情况与趋向
1 4.1.1 目前几种常用机械的用材情况 (1)机床用材特点
• 工作条件： 工作环境好、受力较小且平稳；精度要求高和保
持精度的寿命要求较高。 •选材要求：
碳氮共渗及喷丸处理)等，以提高强韧性、耐磨性和疲劳 强度。
表 14-1上
表 14-1下
表 14-2上
表 14-2下
(3)工程机械、矿山机械用材特点（矿山、电站、港口、 道路、农田水利、建筑等行业）。
•工作条件： 多以泥沙、矿石为作业对象，工况恶劣多变（露
天、部分为严寒地区），承受较大冲击、过载。 •选材要求：
14.2.2 机械工业材料消耗现状与节材途径分析
(1)我国机械工业材料消耗现状 • 机械行业每年消耗钢材1000万T以上，占全国的15% ～20%，原材料费用占产品成本的60%以上。
• 钢材利用率仅为60%，与发达国家有10～15个百分点 的差距(每提高一个百分点就意味着节约10万T钢材)。 • 铸、锻件综合废品率偏高(铸件12%～14%，铸钢件 10%～20%，而国外≤5%)。 • 重要基础件的使用寿命低（模具寿命仅为发达国家 的1/3）。
• 扩大应用新材料，改善用材结构，提高用材水平。 • 提高产品设计水平，充分发挥材料潜力，降低材料
处理（齿轮、轴颈、导轨等）如高频淬火、碳氮共渗，以 提高耐磨性与疲劳强度。
(2)汽车用材特点 •工作条件： 环境很差，受力较大，应力复杂，常有较大冲 击和过载。 •选材要求： 重量轻、速度高、寿命长、安全可靠，大批量 生产要求工艺性能好。故要求材料强度高、工艺性 能、质量稳定、资源丰富。
•用材情况与特点： 钢材约70%、铸铁约15%，其余为有色金属和非金
•现状： 机械制造大量使用结构材料，各类材料均可生产结构零件。
但使用性能和可应用范围并不相同，机械工程仍以金属材料尤其 钢铁为主。
•实例： 全铝汽车为何未能实用化？ （1）铝合金硬度低，制造、使用中易破损； （2）铝合金加工硬化能力低、深冲性能低； （3）不易焊接； （4）成本较高。
•性能/价格比： 民用产品设计中，经济性为首位。传统材料的价格/比强度这
14.2.1 节材、节能与环境保护 • 目前，资源、能源及环境保护的问题日益突出，节
材与节能的结果必然减少了对环境的污染，有利于保护 生态环境。 • 节材的本身就是节能；不同材料的生产耗能很不相 同，我国材料生产能耗高发达国家一倍；材料和产品的 轻量化可以大大节省能源。因此这几方面有大量工作可 做，大有潜力可挖。如在可能的限度内，以塑料替代金 属，以轻金属、复合材料代替钢铁，可以取得节能、节 材以及环保三重效果。
保证刚度，保证摩擦副零件的耐磨性，承受一定 的工作负荷。
•用材情况与特点： 铸铁（占70%）：
床身、工作台、底座、立柱 、横梁等。 碳钢（占20%）和合金钢：
齿轮、轴类等重要零件。 有色金属与工程塑料（占10%）：
某些齿轮、蜗轮、垫片、油管、皮带轮、罩壳等。
•热处理特点： 广泛预先热处理；主轴等调质处理；广泛用表面热
(2)机械工业节材重点 •重点节约钢材等金属材料。具体三方面： 降低产品的材料消耗； 减少制造过程的材料消耗； 提高产品质量、延长产品规定的服役期限。
(3)机械行业近期节材目标 全行业平均钢材利用率达 70% ，铸件综合废品率
下降到 8% 以下，关键基础件的平均使用寿命延长 25% 以上。
(4)行之有效的节材途径
机架、箱座类零件（形状简单者采用低合金高强钢 焊接结构）。
•热处理特点： 大部分零件均要热处理；并广泛采用表面强化处理。
小结：
与上述几个行业类似，曾对中国不同机械行业114 个工厂材料消耗统计（1984年），钢铁占93.13%，有 色金属占1.85%，工程塑料等非金属材料占5.02%。
14.1.2 现阶段机械工程用材的趋向
消耗。
作业：1，2，5。
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属材料。
低 合 金 高 强 钢：车身(保证强度、刚度及轻) 碳素(合金)结构钢：传动装置、转向装置及发动机的重
要零件
球 墨 铸 铁：曲轴、连杆、凸轮轴等
其 它 铸 铁：发动机缸体、缸盖、变速器壳体等
代用材料(轻量化)：铝、镁合金(发动机缸体、车体行架 等)，塑料(球座、万向节轴套等)
•热处理特点： 广泛进行调质或调质后表面强化(表面淬火或渗碳、
一指标占据绝对优势。除了水泥、木材外，钢铁很便宜，所以钢 铁是一种难以完全替代的传统材料。
表 14-3
观点：
•
综合多方面考虑（资源、能源、经济性、生态环
境等），一方面许多材料存在相互替代的可能，而且
不同类型材料的性能还存在互补性，如铝合金是汽车
活塞的传统材料，为使汽车轻量化（以节材、节能，
减少污染)，除已广泛应用低合金高强钢外，正大力逐
着重考虑耐磨性、疲劳强度、低温韧性，部分机体 要求小型化、轻量化， 并便于更换零件。
•用材情况与特点： 以强度高、韧性好、质量稳定的（合金）钢材为主。
例：日本中型推土机：（铸、轧）钢66%、铸钢20%、 铸铁12%、有色金属1.5%及非金属材料仅0.5%。 合金结构钢、特殊钢（耐磨钢等）：
工作装置、行走机构的耐磨零件（挖掘机斗齿、球 磨机衬板、拖拉机履带板等），动力装置（碳钢、低合 金钢）。 铸钢：
步多应用铝合金、镁合金及复合材料；另一方面，要
将材料的大量替代推进到实用化阶段，除考虑使用性
能外，还要考虑可靠性、工艺性、经济性等诸多因素。
•
因此，未来几十年内，金属材料尤其钢铁仍然是
机械工程材料的主角。这是因为与其它工程材料相比，
在力学性பைடு நூலகம்、工艺性能和生产成本三者之间，金属材
料保持了最佳的平衡。
14.2 机械工程中的节材（material saving ）
第14章 常用机械用材情况与机械工业节材
14.1 常用机械用材情况与趋向 14.2 机械工程中的节材（material saving ）
退出
14.1 常用机械用材情况与趋向
1 4.1.1 目前几种常用机械的用材情况 (1)机床用材特点
• 工作条件： 工作环境好、受力较小且平稳；精度要求高和保
持精度的寿命要求较高。 •选材要求：
碳氮共渗及喷丸处理)等，以提高强韧性、耐磨性和疲劳 强度。
表 14-1上
表 14-1下
表 14-2上
表 14-2下
(3)工程机械、矿山机械用材特点（矿山、电站、港口、 道路、农田水利、建筑等行业）。
•工作条件： 多以泥沙、矿石为作业对象，工况恶劣多变（露
天、部分为严寒地区），承受较大冲击、过载。 •选材要求：
14.2.2 机械工业材料消耗现状与节材途径分析
(1)我国机械工业材料消耗现状 • 机械行业每年消耗钢材1000万T以上，占全国的15% ～20%，原材料费用占产品成本的60%以上。
• 钢材利用率仅为60%，与发达国家有10～15个百分点 的差距(每提高一个百分点就意味着节约10万T钢材)。 • 铸、锻件综合废品率偏高(铸件12%～14%，铸钢件 10%～20%，而国外≤5%)。 • 重要基础件的使用寿命低（模具寿命仅为发达国家 的1/3）。