汽车机械基础 第3版 课件 第4章 汽车常用金属材料 .pptx

《汽车机械基础》

第4章汽车常用金属材料;【本章内容】

4.1金属材料的分类及性能

4.2有色金属及其在汽车中的应用

4.3黑色金属及其在汽车中的应用;4.1金属材料的分类及性能;汽车的材料构成;一般的汽车都由一万个以上的零部件组成，这些零部件使用了超过60种不同材料。制造汽车各种零部件用的材料统称为汽车工程材料，汽车工程材料主要包括金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料等。其中钢﹑铁﹑塑料﹑铝﹑橡胶﹑玻璃等材料占轿车质量的90%，其余10%为其他多种材料，包括有色金属（铜、铅、锌、锡等）以及车中装备的液体（燃油、润滑剂、其他油品和水基液等）。

;汽车零部件选择材料遵循原则：

（1）使用性能原则。采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。所选用材料能够确保零件便于加工；

（3）经济性原则。所选用的材料能使产品具有较低的总成本。

;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。;（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。

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）。

（4）冲击韧性。金属材料抵抗冲击载荷的能力称为冲击韧性,用ak表示，单位为J/cm2。ak值越大，则材料的韧性就越好；ak值低的材料称为脆性材料，ak值高的材料称为韧性材料。;（5）疲劳强度。很多零件在工作过程中所受到的应力都随时间作周期性的变化，这种随时间作周期性变化的应力称为交变应力（也称为循环应力）。在交变应力的作用下，虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过较长时间的工作后产生裂纹或突然发生完全断裂的现象称为金属的疲劳。

金属材料在指定寿命（循环基数）N0（如合金钢为107，低碳钢5×106）时，应力循环次数达到N0次仍不发生疲劳破坏，此时的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。材料的疲劳强度是材料力学性能中的一个重要性能。凡承受交变负荷的零件在设计时都需用疲劳极限进行强度计算。;2、工艺性能

（1）切削加工性。金属材料的切削加工性是指其被切削加工的难易程度。切削加工性好的材料，切削时消耗的能量少，刀具寿命长，易于保证加工表面的质量，切屑易于折断和脱落。

（2）铸造性能。属材料的铸造性能主要是指流动性、收缩性和产生偏析的倾向。流动性是流体金属充满铸型的能力。流动性好能铸出细薄精致的复杂铸件，能减少缺陷。收缩性是指金属材料在冷却凝固中，体积和尺寸缩小的性能。收缩是使铸件产生缩孔、缩松、内应力、变形、开裂的基本原因。偏析是指金属材料在凝固时造成零件内部化学成分不均匀的现象。常用的金属材料中，铸铁和青铜的铸造性能较好。;（3）锻造性能。金属材料用锻压加工方法成形的能力称为锻造性。塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性越好。

（4）焊接性能。金属材料对焊接加工的适应性称为焊接性。在机械行业中，焊接的主要对象是钢材。碳含量是焊接性能好坏的主要影响因素。碳与合金元素质量分数越高，焊接性能越差。

（5）热处理性能。热处理性能是指金属材料通过热处理后改变或者改善性能的能力。热处理性能包括可淬性、氧化脱碳、变形开裂等几个方面。钢是采用热处理最为广泛的材料。中碳钢的热处理性能较好。;3.2有色金属及其在汽车中的应用

有色金属包括纯金属及有色合金。有色纯金属分为重金属、轻金属、贵金属、半金属和稀有金属五类。

;一、铜及铜合金

铜是人类最早发现和使用的金属材料，铜的熔点低，易合金化。铜及铜合金具有优良的导电、导热、耐蚀性能，易于加工，且外表美观。

在汽车制造业中，铜及铜合金主要用于散热器、制动系统、液压装置、轴承、刹车摩擦片、垫圈以及各种接头、配件等。每辆汽车用铜可达10-21公斤。;铜及铜合金分类：;1、黄铜