常用汽车材料

常用汽车材料常用汽车材料1、概述2、金属的力学性能3、汽车常用的碳素钢、铸钢及其热处理4、汽车常用的合金钢5、汽车用铸铁6、汽车用非铁金属7、汽车常用材料的选用常用汽车材料1、概述常用汽车材料1、概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常用汽车材料汽车是一个复杂的机械系统。通常，一辆汽车由约3万个零部件组装而成。汽车零件按用途来分类:通用零件：在各种机器中经常使用的零件。如：螺栓、螺母。专用零件：仅在特定类型机器中使用的零件，如：活塞，曲轴。菜单常用汽车材料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。常用汽车材料1.汽车工程材料的分类●金属材料（纯金属及合金）◆黑色金属（钢铁)◆有色金属(Cu、Al、Ti、Mg…)●非金属材料◆有机高分子材料（主要成分是Ｃ、Ｈ）——塑料、橡胶、合成纤维等。◆无机材料——玻璃、水泥、陶瓷等●复合材料——玻璃纤维增强塑料等常用汽车材料2、金属的力学性能1、刚度定义：工程上，指构件或零件在受力时抵抗弹性变形的能力。计算：等于材料弹性模量E与零构件截面积A的乘积。弹性模量E：材料在弹性变形范围内，应力与应变成正比，其比值为弹性模量E=σ/ε（MPa）。它表示的是材料抵抗弹性变形的能力，反映了材料发生弹性变形的难易程度。常用汽车材料常用汽车材料1．强度定义：在外力作用下，材料抵抗变形或断裂的能力。物理意义：材料在每个变形阶段的应力极限值。（1）弹性极限σe材料在外力作用下发生纯弹性变形的最大应力值为弹性极限σe，即A点对应的应力值，表征材料发生微量塑性变形的抗力。（2）屈服强度σs试样发生屈服现象时的应力值，屈服点S的应力值称为屈服强度σS，表征材料开始发生明显的塑性变形。没有明显的屈服现象发生的材料，用试样标距长度产生0.2%塑性变形时的应力值作为该材料的屈服强度，用σ0.2表示，称为条件屈服强度。意义同σS。常用汽车材料（3）抗拉强度σb材料在拉伸载荷作用下所能承受的最大应力值σb称为抗拉强度或强度极限，表征材料的断裂抗力。强度是零件设计和选材的主要依据。2．塑性定义：材料在外力作用下，产生塑性变形而不破断的能力称为塑性。指标：工程上常用延伸率δ和断面收缩率ψ作为材料的塑性指标。材料的δ和ψ值越大，塑性越好。常用汽车材料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。常用汽车材料1．布氏硬度测试原理：用一定大小的荷载F，把直径为D的硬质合金球压入被测试样表面，保持规定时间后卸除荷载，移去压头，用读数显微镜测出压痕平均直径d。用荷载F除以压痕的表面积所得的商，即为被测材料的布氏硬度值。常用汽车材料用硬质合金球作为压头所测得的布氏硬度用符号HBW表示，适用于测量硬度不超过650的材料。常用汽车材料2.洛氏硬度洛氏硬度采用直接测量压痕深度来确定度值的。试验原理如图1-9Ａ＆1-9Ｂ所示。我国常用的是HRA、HRB、HRC三种，试验条件及应用范围见表1-2。洛氏硬度值的表示方法规定为：硬度符号前面注明硬度值，例如52HRC、70HRA。常用汽车材料布氏硬度测量常用汽车材料常用汽车材料常用汽车材料洛氏硬度HRB：Φ1.59mm淬火钢球压头，适用于测量有色金属、铸铁、退火态和正火态钢等。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。常用汽车材料三、冲击韧性定义：指在冲击载荷作用下，材料抵抗冲击力的作用而不被破坏的能力，是材料强度和塑性的综合表现。应用：（1）评价材料冶金质量和锻造及热处理的缺陷（因其对材料中的缺陷比较敏感），与屈服强度结合用于一般零件抗断裂设计。（2）低温冲击试验，测量材料的韧脆转变温度TK。T〉TK为韧性断裂，不希望材料在TK温度以下工作。常用汽车材料四、疲劳强度—交变载荷交变载荷：载荷大小和方向随时间发生周期变化的载荷。疲劳断裂：零件在交变载荷下经过长时间工作而发生低应力断裂的现象成为疲劳断裂。疲劳断裂过程：裂纹萌生、疲劳裂纹扩展、最后断裂。疲劳抗力指标：疲劳极限，又称疲劳强度，用σ－1表示。材料经过无限次应力循环不发生断裂的最大应力，即疲劳曲线上水平部分对应的应力值。疲劳断裂的原因：一般认为是，由于材料表面与内部的缺陷（夹杂、划痕、尖角等），造成局部应力集中，形成微裂纹。随应力循环次数的增加，微裂纹逐渐扩展，使零件的有效承载面积逐渐减小，以致于最后承受不起所加载荷而突然断裂。常用汽车材料提高材料疲劳抗力的措施：通过合理选材，改善材料的结构形状，避免应力集中，减小材料和零件的缺陷；提高零件表面光洁度；对表面进行强化，喷丸处理等，可以提高材料的疲劳抗力。常用汽车材料3、汽车常用的碳素钢、铸钢及其热处理钢、铁一类的金属被称为黑色金属。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。常用汽车材料常用汽车材料碳钢的分类钢是碳含量小于2。11%的铁碳合金。钢具有必要的力学性能，可以扎制成各种型材。铁是碳含量大于2。11%的铁碳合金。铁没有韧性，不能锻造。但是铁的铸造性能良好，可以用来铸造各种结构复杂的零件，也就是我们平时说的铸件。我们所接触最多的铁以及铁的合金，根据材料性能和组织分为碳素结构钢、合金钢、等几大类，各个大类又分为各个小类:常用汽车材料一、碳素结构钢的分类碳素钢简称碳钢，它的分类有很多种：按含碳量来分的方法：≤0.02%的铁碳合金纯铁；0.02%—0.25%低碳钢；0.25%—0.6%中碳钢；0.6%—2.11%高碳钢；大于2.11%的是铸铁。常用汽车材料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：碳素结构钢Q195Q215碳素工具钢T08T10T13钢弹簧钢65Mn渗碳钢20Gr轴承钢GGr9GGr15常用汽车材料优质碳素结构钢用途法兰盘常用汽车材料优质碳素结构钢螺旋弹簧常用汽车材料对钢的力学性能和物理性能影响最大的是碳的质量分布,随着含碳量的增加,钢的强度、硬度直线上升;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。常用汽车材料碳素钢除含碳量小于2.11%之外,还含有少量的锰、硅、硫、磷等杂质元素的钢,我们称之为碳素钢,简称碳钢。碳素钢具有一定的力学性能、良好的工艺性能、价格低廉,是汽车生产和其他工业产品中用量最大的金属材料。分类按钢中碳的含量多少可分为低碳钢、中碳钢、高碳钢;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。常用汽车材料碳素钢碳素结构钢主要用于制作各种机器零件和工程构件,以低碳钢和中碳钢为多。汽车上受力不大、要求一定的强度、硬度、韧性和良好的加工性能的零部件大量的使用碳素结构钢。碳素工具钢主要用于制作各种工、量、刃具和模具,多属于高碳钢。铸钢主要用于制作形状复杂,难于用锻压等方法成形的零件,如汽车上的桥壳等。常用汽车材料碳素工具钢丝锥常用汽车材料碳素工具钢受力情况：承受较大的磨檫力性能要求：要求高的硬度，耐磨性材料选择：含碳量较高的碳素钢制造锉刀常用汽车材料碳素结构钢在汽车中的应用普通碳素结构钢牌号：屈服点字母+屈服点数值+炼钢品质等级+脱氧程度常用碳素钢的牌号及含义举例如下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(冶炼时钢脱氧不完全)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。其中310代表屈服强度值,570代表抗拉强度值常用汽车材料普通碳素结构钢用途厂房常用汽车材料普通碳素结构钢钢轨常用汽车材料普通碳素结构钢铆钉常用汽车材料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，但焊接性不好常用汽车材料优质碳素结构钢常用牌号和用途牌号：08F204560Mn牌号解释：08F表示平均含碳量0.08%的优质碳素结构钢,沸腾钢。20表示平均含碳量0.20%的优质碳素结构钢.65Mn表示平均含碳量0.65%的高锰优质碳素结构钢.常用汽车材料优质碳素结构钢曲轴常用汽车材料优质碳素结构钢螺旋弹簧常用汽车材料铸钢成分特点:以碳为主要合金元素并含有少量其他元素性能特点：较高的强度、塑性和韧性，成本较低常用牌号和用途牌号：ZG200-400ZG200-400ZG270-500ZG310-570牌号解释：ZG200-400表示屈服强度不小于200MPa,抗拉强度不小于400MPa的铸造碳钢.常用汽车材料铸造碳钢机座常用汽车材料铸造碳钢连杆常用汽车材料铸造碳钢齿轮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,大体有以下几类常用汽车材料钢的热处理退火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。常用汽车材料经过退火的材料常用汽车材料钢的热处理淬火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、尺寸不变常用汽车材料淬火（水中或者油液中冷却）常用汽车材料淬火常用汽车材料回火（空气中冷却）常用汽车材料钢的热处理表面淬火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。化学热处理化学热处理是将钢件置于某一介质中加热、保温和冷却,使