1、 一、汽車的主要構成一、汽車的主要構成 1 1、發動機：機體組、曲柄連桿機構、配氣、發動機：機體組、曲柄連桿機構、配氣機構、燃料供給系、潤滑系、冷卻系、起機構、燃料供給系、潤滑系、冷卻系、起動系、點火系；動系、點火系； 2 2、底盤：轉向系、傳動系、行駛系、制動、底盤：轉向系、傳動系、行駛系、制動系；系； 3 3、車身：駕駛室、車廂；、車身：駕駛室、車廂； 4 4、電氣電子設備、電氣電子設備：電源；：電源；起動系、點火起動系、點火系系；發動機電噴、防抱死制動等發動機電噴、防抱死制動等汽車材料概論汽車材料概論概述概述 二、二、汽車材料應用概況（按照重量比較）汽車材料應用概況（按照重量比較） 鋼材

2、占汽車自重的鋼材占汽車自重的55556060； 鑄鐵占鑄鐵占5 5一一1212； 有色金屬占有色金屬占6 6一一1010； 塑料占塑料占8 81212； 橡膠占橡膠占4 4；玻璃占；玻璃占3 3； 其他材料其他材料( (油漆、各種液體等油漆、各種液體等) )占占6 61212。 結論：目前，汽車是以金屬材料為主，塑料、橡膠、結論：目前，汽車是以金屬材料為主，塑料、橡膠、陶瓷等非金屬材料占有一定的比例。陶瓷等非金屬材料占有一定的比例。 汽車材料概論汽車材料概論汽車材料的分類汽車材料的分類汽車工程材料汽車工程材料汽車運行材料汽車運行材料汽車美容材料汽車美容材料汽車材料概論汽車材料概論汽車材料的組成

3、汽車材料的組成汽車材料概論汽車材料概論概述概述 三、汽車工程材料三、汽車工程材料 1 1、金屬材料、金屬材料 (1)(1)黑色金屬材料黑色金屬材料 黑色金屬材料包括鋼和鑄鐵，即鋼鐵材料，黑色金屬材料包括鋼和鑄鐵，即鋼鐵材料，它占金屬材料總量的它占金屬材料總量的95%以上，由于鋼鐵材以上，由于鋼鐵材料力學性能優良和具有低廉的價格，所以在料力學性能優良和具有低廉的價格，所以在工程材料中一直占據不可代替的主導地位。工程材料中一直占據不可代替的主導地位。 鋼可以分為碳素鋼和合金鋼。鑄鐵由于具有鋼可以分為碳素鋼和合金鋼。鑄鐵由于具有良好的鑄造性能、切削加工性能、耐磨性、良好的鑄造性能、切削加工性能、耐磨

4、性、減震性，而且價格低廉，因此，廣泛應用汽減震性，而且價格低廉，因此，廣泛應用汽車制造業。車制造業。汽車材料概論汽車材料概論概述概述 （一）汽車工程材料（一）汽車工程材料 1 1、金屬材料、金屬材料 (2)(2)有色金屬材料有色金屬材料 有色金屬的特性：材質輕、導電性好。有色金屬的特性：材質輕、導電性好。汽車的部分零部件已經用有色金屬取代的鋼汽車的部分零部件已經用有色金屬取代的鋼鐵材料。鐵材料。汽車材料概論汽車材料概論概述概述 （一）汽車工程材料（一）汽車工程材料 2 2、高分子材料、高分子材料 高分子材料屬于有機合成材料，亦稱聚合物。高分子材料屬于有機合成材料，亦稱聚合物。 天然高分子材料天

5、然高分子材料: : 如蠶絲、羊毛、油脂、纖維素等如蠶絲、羊毛、油脂、纖維素等 人工合成高分子材料人工合成高分子材料: : 塑料、合成纖維、橡膠、膠粘劑和涂料塑料、合成纖維、橡膠、膠粘劑和涂料 塑料塑料: :汽車保險杠、汽車內飾件、高檔車用安全玻汽車保險杠、汽車內飾件、高檔車用安全玻璃、儀表面板等零部件，璃、儀表面板等零部件， 汽車材料概論汽車材料概論概述概述 （一）汽車工程材料（一）汽車工程材料 3 3、陶瓷材料、陶瓷材料 陶瓷材料屬于無機非金屬材料，主要為金陶瓷材料屬于無機非金屬材料，主要為金屬氧化物和非金屬氧化物屬氧化物和非金屬氧化物 普通陶瓷、玻璃、特種陶瓷普通陶瓷、玻璃、特種陶瓷 制造

6、火花塞制造火花塞; ;各種傳感器各種傳感器( (爆振傳感器、氧傳爆振傳感器、氧傳感器、溫度傳感器感器、溫度傳感器););發動機部件或整機、氣發動機部件或整機、氣體渦輪熱交換器部件體渦輪熱交換器部件; ; 可以達到提高熱效率、降低能耗、減輕自重可以達到提高熱效率、降低能耗、減輕自重的目的等的目的等 汽車材料概論汽車材料概論概述概述 玻璃玻璃: : 鋼化玻璃鋼化玻璃; ;區域鋼化玻璃區域鋼化玻璃; ;普通復合玻璃普通復合玻璃;HPR(;HPR(具有具有高穿透抗力高穿透抗力) )夾層玻璃。夾層玻璃。 應用：主要為窗玻璃應用：主要為窗玻璃 4 4、復合材料：、復合材料： 復合材料是指由兩種或兩種以上不

7、同材料組合復合材料是指由兩種或兩種以上不同材料組合成的材料。成的材料。 纖維增強復合材料纖維增強復合材料(FRP)(FRP)：汽車車頂導流板、擋風：汽車車頂導流板、擋風窗框、車身外裝板件，采用制造具有質輕、耐沖擊、窗框、車身外裝板件，采用制造具有質輕、耐沖擊、便于加工異形曲面、美觀等優點；便于加工異形曲面、美觀等優點； 纖維增強金屬纖維增強金屬(FRM) (FRM) ：發動機的活塞頂、連桿、缸：發動機的活塞頂、連桿、缸體等零件，可顯著提高零件的耐磨性、熱傳導性、體等零件，可顯著提高零件的耐磨性、熱傳導性、耐熱性，并減小熱膨脹；耐熱性，并減小熱膨脹； 防彈玻璃防彈玻璃 汽車材料概論汽車材料概論

8、( (二二) )汽車運行材料汽車運行材料汽車材料概論汽車材料概論概述概述 三、汽車材料的組成三、汽車材料的組成 ( (二二) )汽車運行材料汽車運行材料 汽車運行材料：汽車在運行過程中所消耗的材料。汽車運行材料：汽車在運行過程中所消耗的材料。 類型：燃料、潤滑劑、工作液、輪胎、類型：燃料、潤滑劑、工作液、輪胎、m m等。等。 1 1、燃料、燃料 燃料通常是指能夠將自身貯存的化學能通過化燃料通常是指能夠將自身貯存的化學能通過化學反應學反應( (燃燒燃燒) )轉變為熱能的物質（汽油、輕柴油）。轉變為熱能的物質（汽油、輕柴油）。 汽油：汽油：點燃式發動機點燃式發動機( (汽油機汽油機) )的主要燃料

9、，的主要燃料， 使用性能：蒸發性、抗爆性、化學穩定性、耐腐蝕使用性能：蒸發性、抗爆性、化學穩定性、耐腐蝕性、清潔性等性、清潔性等汽車材料概論汽車材料概論概述概述 輕柴油輕柴油( (可簡稱柴油可簡稱柴油) )：車用高速柴油機的燃料。車用高速柴油機的燃料。 使用性能：低溫流動性、燃燒性、蒸發性、粘度、使用性能：低溫流動性、燃燒性、蒸發性、粘度、腐蝕性和清潔性等腐蝕性和清潔性等 代用燃料：代用燃料： 有天然氣、液化石油氣、電能、氫、太陽能、醇類、有天然氣、液化石油氣、電能、氫、太陽能、醇類、醚類和合成燃料等。醚類和合成燃料等。 由于天然氣、液化石油氣、醇類、醚類和合成燃料由于天然氣、液化石油氣、醇類

10、、醚類和合成燃料的相對分子質量比汽油、柴油小得多，有利于與空的相對分子質量比汽油、柴油小得多，有利于與空氣的混合、燃燒，其尾氣排放氣的混合、燃燒，其尾氣排放C0C0、HCHC、C0C02 2等污染比等污染比汽油、柴油低得多。汽油、柴油低得多。 汽車材料概論汽車材料概論概述概述 2 2、車用潤滑油、車用潤滑油 發動機潤滑油、車輛齒輪油、汽車潤滑脂發動機潤滑油、車輛齒輪油、汽車潤滑脂 汽車汽車發動機潤滑油發動機潤滑油的主要功用：的主要功用： 潤滑、冷卻、洗滌、密封、防銹和消除沖擊負荷的作用。潤滑、冷卻、洗滌、密封、防銹和消除沖擊負荷的作用。潤滑主要對汽車潤滑主要對汽車 曲軸、連桿、活塞、氣缸壁、凸

11、輪軸、氣曲軸、連桿、活塞、氣缸壁、凸輪軸、氣門等運動零件間進行潤滑。門等運動零件間進行潤滑。 車輛齒輪油車輛齒輪油 用于變速器、后橋齒輪傳動機構等傳動裝置機件摩擦處用于變速器、后橋齒輪傳動機構等傳動裝置機件摩擦處的潤滑油。的潤滑油。 作用：可以降低齒輪及其他部件的磨損、摩擦，分散熱量，作用：可以降低齒輪及其他部件的磨損、摩擦，分散熱量，防止腐蝕和生銹，對保證齒輪裝置正常運轉和齒輪的壽命。防止腐蝕和生銹，對保證齒輪裝置正常運轉和齒輪的壽命。 潤滑脂：潤滑脂：潤滑脂是指稠化了的潤滑油。潤滑脂是指稠化了的潤滑油。 與潤滑油相比，潤滑脂蒸發損失小，高溫高速下的潤滑與潤滑油相比，潤滑脂蒸發損失小，高溫高

12、速下的潤滑性好，附著能力強，還可起到密封作用。性好，附著能力強，還可起到密封作用。汽車材料概論汽車材料概論概述概述 3 3、汽車工作液、汽車工作液 制動液、液力傳動油、減振器油、冷卻液及空調制制動液、液力傳動油、減振器油、冷卻液及空調制冷劑冷劑等。等。 制動液制動液 是汽車液壓制動系中傳遞壓力的工作介質，俗是汽車液壓制動系中傳遞壓力的工作介質，俗稱稱剎車油剎車油，是液壓油中的一個特殊品種。，是液壓油中的一個特殊品種。 發動機冷卻液發動機冷卻液 是對發動機冷卻系統的冷卻介質。其中防凍冷是對發動機冷卻系統的冷卻介質。其中防凍冷卻液不僅具有防止散熱器凍裂的功能，而且具有防卻液不僅具有防止散熱器凍裂的

13、功能，而且具有防腐蝕、防銹、防垢和高沸點腐蝕、防銹、防垢和高沸點( (防開鍋防開鍋) )的功能，可以的功能，可以有效地保護散熱器，改善散熱效果，提高發動機效有效地保護散熱器，改善散熱效果，提高發動機效率，保障汽車安全行駛。率，保障汽車安全行駛。汽車材料概論汽車材料概論概述概述 3 3、汽車工作液、汽車工作液 制動液、液力傳動油、減振器油、冷卻液及空制動液、液力傳動油、減振器油、冷卻液及空調制冷劑調制冷劑等。等。 減振器液減振器液 是汽車減振器的工作介質。它利用液體流是汽車減振器的工作介質。它利用液體流動通過節流閥時產生的阻力起到減振作用。動通過節流閥時產生的阻力起到減振作用。 制冷劑制冷劑 是

14、汽車空調器工作介質。它在空調器的系是汽車空調器工作介質。它在空調器的系統中循環達到制冷的目的。統中循環達到制冷的目的。 三、汽車材料的組成三、汽車材料的組成 ( (三三) )汽車美容材料汽車美容材料 清潔保護用品、油漆護理用品、汽車整清潔保護用品、油漆護理用品、汽車整容和裝飾用品。容和裝飾用品。汽車材料概論汽車材料概論概述概述汽車材料概論汽車材料概論概述概述 四、汽車應用材料的展望四、汽車應用材料的展望 1 1、鋼鐵材料所占比例將逐步下降鋼鐵材料所占比例將逐步下降，有色金屬、陶瓷材料、，有色金屬、陶瓷材料、復合材料、高分子材料等新型材料的用量將有所上升。復合材料、高分子材料等新型材料的用量將有

15、所上升。 2 2、鋁合金、復合材料鋁合金、復合材料將獲得廣泛應用。使汽車向輕量化、將獲得廣泛應用。使汽車向輕量化、高效、節能、低噪聲、高舒適度，高安全性等方向發展。纖高效、節能、低噪聲、高舒適度，高安全性等方向發展。纖維增強聚合物基復合材料維增強聚合物基復合材料(FRP)(FRP)、鋁合金或纖維增強金屬基、鋁合金或纖維增強金屬基復合材料復合材料(FRM)(FRM)取代原有的鋼鐵結構零件；碳纖維增強樹脂取代原有的鋼鐵結構零件；碳纖維增強樹脂基復合材料基復合材料(cFRP(cFRP) )制造驅動軸等。制造驅動軸等。 3 3、新型、新型高強度陶瓷材料高強度陶瓷材料制造汽車發動機部件乃至整機；制造汽車

16、發動機部件乃至整機； 4 4、汽車運行材料趨向采用、汽車運行材料趨向采用綠色環保材料綠色環保材料或燃料。或燃料。金屬材料金屬材料金屬金屬合金合金具有金屬光澤。具有金屬光澤。具有較好的延展性，容易加工成型。具有較好的延展性，容易加工成型。易導電、傳熱，是熱和電的良導體。易導電、傳熱，是熱和電的良導體。 常見的鋼、鑄鐵、銅、銅合金、常見的鋼、鑄鐵、銅、銅合金、鋁、鋁合金等都是金屬材料。鋁、鋁合金等都是金屬材料。金屬材料的特點金屬材料的特點金屬材料性能金屬材料性能工藝性能工藝性能使用性能使用性能 是指金屬材料在使用條件下所表現出來的力學性能（指剛度、是指金屬材料在使用條件下所表現出來的力學性能（指剛

17、度、強度、塑性、硬度、韌性和疲勞強度等）、物理性能（指熔點、強度、塑性、硬度、韌性和疲勞強度等）、物理性能（指熔點、導熱性、導電性、熱膨脹性、磁性等）和化學性能（指抗氧化性、導熱性、導電性、熱膨脹性、磁性等）和化學性能（指抗氧化性、跟其他物質發生化學反應的性能等）等。跟其他物質發生化學反應的性能等）等。工藝性能工藝性能 是指金屬材料在制造加工過程中表現出來的各種性能。優良是指金屬材料在制造加工過程中表現出來的各種性能。優良的使用性能可以滿足生產和生活上的各種需要；而優良的工藝性的使用性能可以滿足生產和生活上的各種需要；而優良的工藝性能則可使金屬材料易于采用各種加工方法，制成各種形狀、尺寸能則可

18、使金屬材料易于采用各種加工方法，制成各種形狀、尺寸的零件和工具。的零件和工具。力學性能力學性能物理性能物理性能化學性能化學性能使用性能使用性能 1、密度 密度大于5X103kg/m3的金屬屬于重金屬 密度于小于5X103kg/m3的金屬屬于輕金屬 2、熔點 通常熔點低的金屬加工是易于鑄造和焊接 3、導電性 導電率越小，金屬導電性越好一、金屬的物理性能 4、導熱性 熱導率越高，金屬的導熱性越好 常采用鋁、銅等材料 5、熱膨脹性 線膨脹系數越大，金屬的熱膨脹性也越大 6、磁性 磁導率越高，金屬的磁性越好二、金屬的化學性能 1、耐腐蝕性 為了抵抗各種腐蝕介質的侵害課采用改變金屬材料成分和表面處理的方

19、法 2、抗氧化性 通常采用抗氧化性好的耐熱鋼制造靜載荷靜載荷是指外力的大小和方向不變或變化很緩慢的載荷；沖擊載荷沖擊載荷是指突然增加的載荷；疲勞載荷疲勞載荷則是指大小和方向隨時間作周期性變化的載荷。 根據載荷作用性質不同靜載荷沖擊載荷疲勞載荷三、金屬的力學性能工件在不同載荷形式下產生的變形變形 剛度剛度是指金屬材料抵抗彈性變形的能力，金屬材料在是指金屬材料抵抗彈性變形的能力，金屬材料在 一定應力作用下產生的彈性變形越小，則其剛度越大。一定應力作用下產生的彈性變形越小，則其剛度越大。強度強度是指金屬材料抵抗塑性變形和斷裂的能力，強度愈是指金屬材料抵抗塑性變形和斷裂的能力，強度愈高的材料，所承受的

20、載荷愈大。高的材料，所承受的載荷愈大。塑性塑性是指金屬材料產生塑性變形而不斷裂的能力。是指金屬材料產生塑性變形而不斷裂的能力。強度指材料抵抗塑性變形和斷裂的能力強度指材料抵抗塑性變形和斷裂的能力 。1 1、強度的指標、強度的指標1 1、屈服點、屈服點 符號：符號： s s 材料產生屈服現象時的最小應力材料產生屈服現象時的最小應力s s = F= Fs s/S/S0 0 F Fs s：試樣屈服時所承受的拉伸力（試樣屈服時所承受的拉伸力（N N） S S0 0 ：試樣原始橫截面積（：試樣原始橫截面積（mmmm） 汽車材料概論汽車材料概論材料的力學性能材料的力學性能s2.抗拉強度：抗拉強度：試樣在斷

21、裂前所能承受的最大應力。試樣在斷裂前所能承受的最大應力。用符號：b表示 它表示材料抵抗斷裂的能力。它表示材料抵抗斷裂的能力。bseMPaAFbb0 注：s 、 b 是設計與選材的重要依據是設計與選材的重要依據 另：e 表示彈性極限。在外力作用下產生彈性變形時所承受的最大拉應力表示彈性極限。在外力作用下產生彈性變形時所承受的最大拉應力。 一、拉伸實驗與拉伸曲線一、拉伸實驗與拉伸曲線1.拉伸試樣拉伸試樣GB6397-86規定規定金屬拉伸試樣金屬拉伸試樣有：有：圓形、矩形、異型及全截面圓形、矩形、異型及全截面常用標準圓截面試樣。常用標準圓截面試樣。長試樣：長試樣：L0=10d0;短試樣：短試樣：L0

22、=5d0拉伸試樣拉伸試樣 汽車材料概論汽車材料概論材料的力學性能材料的力學性能拉伸試樣的頸縮現象拉伸試樣的頸縮現象拉伸試驗機拉伸試驗機2、拉伸試驗、拉伸試驗2 2、塑性指標、塑性指標 塑性是材料在靜載荷作用下產生塑性變形而不破壞的塑性是材料在靜載荷作用下產生塑性變形而不破壞的能力。評定指標是斷后伸長率和斷面收縮率。能力。評定指標是斷后伸長率和斷面收縮率。1 1、斷后伸長率、斷后伸長率2 2、斷面收縮率、斷面收縮率指試樣拉斷后標距的伸長量與原標距長度的百分比。指試樣拉斷后標距的伸長量與原標距長度的百分比。 指試樣拉斷后縮項處橫截面積的最大縮減量與原始橫截指試樣拉斷后縮項處橫截面積的最大縮減量與原

23、始橫截面積的百分比。面積的百分比。=(L=(L1 1-L)/L x 100%-L)/L x 100%L:L:標距（本實驗標距（本實驗L=100L=100）L L1 1: :拉斷時的試件標距。用卡尺直接量出。拉斷時的試件標距。用卡尺直接量出。=(A=(A0 0-A-A1 1)/A)/A0 0 x 100% x 100%A A0 0: :試件原橫截面積。試件原橫截面積。A A1 1: :斷裂后頸縮處的橫截面積，用卡尺直接量出。斷裂后頸縮處的橫截面積，用卡尺直接量出。 汽車材料概論汽車材料概論材料的力學性能材料的力學性能 試樣標距試樣標距試樣直徑試樣直徑拉伸前拉伸前拉伸后拉伸后3 3、硬度、硬度1

24、1、定義：、定義：指材料局部表面抵抗塑性變形和破壞的指材料局部表面抵抗塑性變形和破壞的能力。它是衡量材料軟硬程度的指標，其物理含義能力。它是衡量材料軟硬程度的指標，其物理含義與試驗方法有關。與試驗方法有關。2 2、硬度的測試方法、硬度的測試方法（1 1）布氏硬度）布氏硬度（2 2）洛氏硬度）洛氏硬度（3 3）維氏硬度）維氏硬度（4 4）肖氏硬度）肖氏硬度1 1、布氏硬度試驗、布氏硬度試驗（布氏硬度計）原理原理: :用一定直徑的球體（淬火鋼球或硬質合金球）以相應用一定直徑的球體（淬火鋼球或硬質合金球）以相應的試驗力壓入待測材料表面，保持規定時間并達到穩定狀的試驗力壓入待測材料表面，保持規定時間并

25、達到穩定狀態后卸除試驗力，測量材料表面壓痕直徑，以計算硬度的態后卸除試驗力，測量材料表面壓痕直徑，以計算硬度的一種壓痕硬度試驗方法。一種壓痕硬度試驗方法。2 2、布氏硬度值、布氏硬度值 用球面壓痕單位面積上所承受的平均壓力表示。用球面壓痕單位面積上所承受的平均壓力表示。 如：120HBS 500HBW汽車材料概論汽車材料概論材料的力學性能材料的力學性能(1)布氏硬度布氏硬度 HB ( Brinell-hardness )布氏硬度計布氏硬度計適用范圍適用范圍:v 450HBS;v 650HBW;4 4、測量范圍、測量范圍 用于測量灰鑄鐵、結構鋼、非鐵金屬及非金屬材料等用于測量灰鑄鐵、結構鋼、非鐵

26、金屬及非金屬材料等. .3 3、優缺點、優缺點（1 1）測量值較準確，重復性好，可測組織不均勻材料）測量值較準確，重復性好，可測組織不均勻材料（鑄鐵）（鑄鐵）（2 2）可測的硬度值不高）可測的硬度值不高（3 3）不測試成品與薄件）不測試成品與薄件（4 4）測量費時，效率低）測量費時，效率低汽車材料概論汽車材料概論材料的力學性能材料的力學性能1 1、洛氏硬度試驗（洛氏硬度計）、洛氏硬度試驗（洛氏硬度計） 原理原理: : 用金剛石圓錐或淬火鋼球，在試驗力的作用金剛石圓錐或淬火鋼球，在試驗力的作用下壓入試樣表面，經規定時間后卸除試驗力，用用下壓入試樣表面，經規定時間后卸除試驗力，用測量的殘余壓痕深度

27、增量來計算硬度的一種壓痕硬測量的殘余壓痕深度增量來計算硬度的一種壓痕硬度試驗。度試驗。 2 2、洛氏硬度值、洛氏硬度值 用測量的殘余壓痕深度表示。可從表盤上直用測量的殘余壓痕深度表示。可從表盤上直接讀出。如：接讀出。如：50HRC 50HRC 汽車材料概論汽車材料概論材料的力學性能材料的力學性能(2)洛氏硬度洛氏硬度 HR ( Rockwll hardness )h1-h0洛氏硬度測試示意圖洛氏硬度測試示意圖4 4、測量范圍、測量范圍 用于測量淬火鋼、硬質合金等材料用于測量淬火鋼、硬質合金等材料. .3 3、優缺點、優缺點（1 1）試驗簡單、方便、迅速）試驗簡單、方便、迅速（2 2）壓痕小，可測成品，薄件）壓痕小，可測成品，薄件（3 3）數據不夠準確，應測三點取平均值）數據不夠準確，應測三點取平均值（4 4）不能測組織不均勻材料，如鑄鐵。）不能測組織不均勻材料，如鑄鐵。汽車材料概論汽車材料概論材料的力學性能材料的力學性能汽車材料概論汽車材料概論材料的力學性能材料的力學性能五、韌性