《汽车材料 教学课件 ppt 作者 周超 钟连结 26732-模块四 汽车用金属材料 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车材料 教学课件 ppt 作者 周超 钟连结 26732-模块四 汽车用金属材料 （111页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、模块四 汽车用金属材料, 使用性能是指金属材料在使用过程中所表现出来的性能，它包括物理性能、化学性能和力学性能3方面。 工艺性能是指金属材料在制造过程中适应各种加工方法的能力。,课题一 金属材料的性能评价,【基础知识】 一、金属的物理性能和化学性能 1物理性能 物理性能是指金属材料在各种物理条件作用下所表现出来的性能。 它主要包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。,（1）密度是指物质单位体积的质量。用符号“”表示，其单位是kg/m3。 （2）熔点是指金属从固态转变为液态的最低温度，各种金属的熔点如表4-1所示，熔点低的金属，易于铸造和焊接。 （3）导热性是指金属材料传递热量的性能。
2、通常用“”表示，单位是W/(m2K)。,（4）导电性是指金属材料传导电流的性能，常用电阻率“”表示，单位m或mm，电阻率越小，表示其导电性越好。 金属中银的导电性最好。,（5）热膨胀性是指金属材料在受热时体积增大，冷却时体积缩小的性能，衡量热膨胀性的指标用热膨胀系数大小来表示，热膨胀系数有体膨胀系数和线膨胀系数。,（6）磁性是指金属材料的导磁性能。, 金属材料中，铁、镍、钴都具有较高的磁性，铜、铝、锌没有磁性。,2化学性能, 金属材料化学性能是指金属抵抗化学介质侵蚀的能力，它包括耐腐蚀性和抗氧化性。,（1）耐腐蚀性是指金属材料在常温下抵抗大气、水蒸气、酸、碱等化学介质腐蚀的能力。 （2）抗氧化
3、性是指金属材料在高温下抵抗氧化作用的能力。,二、金属的力学性能,1力学性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的性能。,（1）载荷的种类。, 根据外力作用性质分为静载荷、冲击载荷和交变载荷三种。, 静载荷是指大小和方向不变或变化缓慢载荷。 冲击载荷是指突然增加的载荷。 交变载荷是指大小和方向周期性变化的载荷。, 根据作用力的作用形式分为拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪切载荷以及扭转载荷五种。,2强度, 强度是指在外力（载荷）作用下，金属材料抵抗永久变形和断裂的能力，强度通常用应力表示。,（1）应力是指材料单位横截面积上所产生的抵抗力，符号，单位为Pa。 （2）抗拉强度是指金属材料在被拉断前所能承
4、受的最大应力，它是通过拉伸实验测定的。,（3）拉伸试验是将材料在拉伸机上用静载对标准试样进行轴向拉伸，使试样产生变形，直至拉断的试验过程。 （4）屈服强度是指金属材料开始产生宏观塑性变形时的应力。,3塑性, 塑性是指金属材料在载荷作用下产生塑性变形而不断的能力。 塑性是在拉断实验中测定的。 常用伸长率和断面收缩率来表示。,（1）伸长率是指试样标准长度的伸长量与原始标准长度之比，用符号表示。 （2）断面收缩率是指试样拉断处截面积的减小量与原始截面积之比，用符号表示。,4硬度, 硬度是指材料表面抵抗局部塑性变形、压痕或划痕的能力，用符号HB表示。,5韧性, 韧性是指金属材料抵抗冲击载荷作用而不被破
5、坏的能力。 材料的韧性是通过冲击试验的方法验测出来的。 韧性越好，则发生脆性断裂的可能性越小。,6疲劳强度, 在选用金属材料时，通常用疲劳强度和疲劳极限来衡量。,（1）疲劳强度是指材料在交变应力作用下，从变形到实际断裂所承度的最大应力。 （2）疲劳极限是指材料在多次交变应力作用下，而不断裂的最大应力。,三、金属的工艺性能,（1）铸造性能是指材料应用铸造方法获得优良铸件的能力。 （2）压力加工性能是指材料在冷、热状态下，利用压力加工方法成型或变形的难易程度。,（3）焊接性能指金属材料通过加热或加热和加压焊接方法，把两个或两个以上金属材料焊接到一起，接口处能满足使用目的的特性。 （4）热处理性能是
6、指材料适应各种热处理的能力。,（5）切削加工性能是指材料是否易于被各种刀具切削的能力。 （6）冷弯性能是指金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂性能。,（7）冲压性能指金属材料承受冲压变形加工而不破裂的能力。 （8）锻造性能指金属材料在锻压加工中能承受塑性变形而不破裂的能力。,【课题实施】 操作 查找金属的性能指标,课题二 铸铁、碳钢、合金钢,【基础知识】 一、铸铁的特性、常用种类和应用,1铸铁的特性, 铸铁中由于存在强度极低的石墨，致使铸铁的强度、塑性、韧性较差，不能进行锻造。 但因铸铁的含碳量高，熔点低，流动性好，而且铸造收缩率小，其铸造性能好。,2常用铸铁的种类,（1）根据碳在铸铁中存在的形
7、式不 同，铸铁分为以下三种。, 灰口铸铁。, 碳全部或大部分以片状石墨形式存在的铸铁，断口呈暗灰色。, 白口铸铁。, 碳除极少量固溶于铁素体外，其余部分皆以渗碳体形式存在，断口呈银白色。, 麻口铸铁。, 碳一部分以渗碳体形式存在；另一部分以石墨形式存在的铸铁。 断口呈灰白色相间。,（2）根据铸铁中石墨存在的形态，铸铁可分为以下四种。, 灰铸铁。, 石墨以片状形式存在。, 球墨铸铁。, 铁液经过球化处理使石墨呈球状的铸铁。, 蠕墨铸铁。, 石墨像蠕虫状的铸铁。, 可锻铸铁。, 由白口铸铁经过可锻化退火，使石墨呈团絮状的铸铁。,（3）根据铸铁中的化学成分，铸铁可分为以下两种。, 普通铸铁。, 由铁
8、、碳、硅、锰、硫、磷和其他元素组成的铸铁合金。, 合金铸铁在普通铸铁的基础上，加入铬、铝、钒、铜、铝等合金元素，或提高硅、锰、磷等元素的含量而制成的铸铁。,3铸铁在汽车上的应用,（1）灰口铸铁。 灰口铸铁也称灰铸铁，占各类铸铁产量80%以上，是汽车制造工业中应用最多的一种铸铁。 灰铸铁在汽车制造上，适用于制造一些形状复杂，承受压力载荷的零件，详细内容如表4-3所示。,（2）球墨铸铁。, 球墨铸铁的化学成分与灰铸铁相比，其特点是含碳量高，而对硫和磷的限制较严，锰含量较低，并含有一定量的镁。 汽车上球墨铸铁的应用如表4-4所示。,（3）蠕墨铸铁。, 蠕墨铸铁是在灰口铸铁成铁水状态时，加入蠕化剂和孕
9、育剂进行处理后，得到的具有蠕虫状石墨的铸铁。 汽车上蠕墨铸铁的应用如表4-5所示。,（4）可锻铸铁。, 可锻铸铁又俗称马铁或玛钢。 它是将白口铸铁通过可锻化退火而获得的具有团絮状石墨的铸铁。, 有较高的强度、塑性和冲击韧度，可以部分代替碳钢。 在汽车上可锻铸铁的应用如表4-6所示。,（5）合金铸铁。, 合金铸铁是指常规元素高于规定含量或含有一种或多种合金元素，使其具有高强度或某种特殊性能的铸铁。 如具有耐热、耐磨、耐蚀等特殊性能的铸铁；又称为耐热铸铁、耐磨铸铁、耐蚀铸铁等。,二、碳钢的分类及常用的碳钢, 碳钢是含碳量小于2.11%的铁碳合金。 实际使用的碳钢，其含碳量一般不超过l.4%。,1碳
10、钢的分类, 碳钢的分类如表4-8所示。,2汽车常用碳钢,（1）碳素结构钢。 碳素结构钢是一种杂质含量较大，质量不高的热轧碳素钢。 这类钢强度较低，但塑性、韧性、冷变形性能好，一般作为原材料直接使用，但也可根据需要在使用前对其进行热加工或热处理。, 普通碳素结构钢的牌号用“Q+数字”表示，其中“Q”取自中文“屈”的汉语拼音，为屈服点，数字表示屈服强度的数值。 例如，Q275便是屈服强度为275MPa。 碳素结构钢在汽车上的应用如表4-9所示。,（2）优质碳素钢。, 优质碳素结构钢供应时，既保证化学成分，又保证力学性能，与碳素结构钢相比，所含磷、硫等杂质较少，其磷、硫含量不大于0.035%，一般都
11、是在热处理后使用。, 根据优质碳素结构钢含碳量的不同，分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。 低碳钢的含碳量0.25%，由于含碳量低，因而机械强度低、硬度低，但塑性、韧性高，可锻性和焊接性均较高，冷塑性变形能力高。, 主要作为汽车车身薄板和部分中板材料。 中碳钢的含碳量为0.30%0.60%，机械强度、硬度较高，塑性、韧性稍低，热锻、热压性能良好，冷作变形能力较好，切削性能较好，但焊接性较差。, 由于含碳量较高，可采用热处理强化，属于调质钢。 高碳钢的含碳量0.6%，经热处理可得到良好的韧性和高强度。,（3）铸钢。, 汽车上有某些零件形状复杂，用一般的钢材难以制造，而用铸钢铸造则是合适的选择。 铸钢的含
12、碳量一般为0.20%0.60%。铸钢在汽车上应用如表4-10所示。,三、合金钢的分类及应用,1合金钢的分类 （1）按用途分类。 用来制造各种零件和构件的合金钢称为合金结构钢。 合金结构钢可进一步分为低合金结构钢、合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢等。, 用于制造各种工具的合金钢称为合金工具钢。 根据工具的用途不同，又分为刃具钢、模具钢和量具钢等。, 具有某些特殊的物理、化学性能的合金钢称为特殊性能合金钢（简称特殊性能钢或特殊钢），包括不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。,（2）按合金元素含量分类。, 低合金钢合金元素总量小于0.5%；中合金钢合金元素总量5%10%；高合金钢合金元素总量大于1
13、0%。,2合金钢在汽车上的应用,（1）低碳合金钢。 碳的质量分数为0.1%0.25%，加入的合金元素不大于3%。其特点是具有良好的塑性、韧度、焊接性和较好的耐磨性和耐腐蚀性。,（2）合金渗碳钢。, 碳的质量分数为0.1%0.25%，通过加入某些合金元素，提高零件抗冲击载荷的能力，使得工件在渗碳后可直接淬火，还能提高耐磨性。 具有工艺性好，使用性能高的特点。,（3）合金调质钢。, 碳的质量分数为0.25%0.50%，通过加入的合金元素使得合金调质钢的热处理工艺性提高，并具有强化作用，从而保证合金调质钢零件具有高而均匀的综合力学能力。,（4）合金弹簧钢。, 碳的质量分数为0.46%0.70%。 通
14、过加入的合金元素形成合金弹簧钢，零件的弹性、钢的淬透性、弹性极限和屈强比都得到提高。 通常一辆汽车最多有多达60种弹簧。,（5）滚动轴承钢。, 含碳的质量分数为0.4%1.65%。 这种钢是用于制造滚动轴承的滚动体和内外圈的专用钢。 其具有高硬度和耐磨性，高弹性极限和接触疲劳强度，较好的韧度和抗腐蚀性。,【课题实施】,操作 汽车金属材料的选用 查阅相关资料，选出下列汽车零部件的常用金属材料和使用的钢种。,课题三 各种有色金属及合金,【基础知识】 一、铝和铝合金 铝和铝合金的特点是密度小，耐腐蚀性好，加工性好，能进行表面处理，导热（电）性能好，强度高，低温性能好，反射性强，无磁性，无毒，容易再生
15、等。, 密度小，仅为2.7g/cm3，略高于钢的1/3。 塑性好，伸长率可达40%，断面收缩率可达90%，压力加工性能好，可制成板材、箔材、线材、带材及型材。, 易吸收冲击能，减振性好。 导电性和导热性好，仅次于银、铜、金，室温时导电能力约为铜的63%。 纯铝的价格低于纯铜。 抗大气腐蚀的能力很强。,（2）纯铝的缺点。, 纯铝的强度和硬度低。 熔点低，纯铝的熔点仅为660，高温强度低。 焊接性较差。 价格明显高于钢铁材料。,2铝合金, 纯铝因为自身的缺点限制，在汽车工业中使用较少，但是铝合金则得到了广泛使用，如图4-1所示。 铝合金就是指为了获得某种特定的性能，向纯铝中加入Si、Cu、Mg、Mn等元素后构成的合金。,（1）铸造铝合金材料。, 铸造铝合金是在铝中添加其他金属或非金属元素所熔制的合金。 借助合金作用，使铝合金具有良好的综合性能。,（2）变形铝合金材料。, 是指采用压力加工法制成的各种型材或锻件的铝合金。 按照性能和用途可分为防锈铝、工业纯铝、硬铝、超硬铝、锻铝和特殊铝。 变形铝合金的性能及用途如表4-12所示。,二、铜合金, 铜合金按加入的元素，可分为黄铜、青铜和白铜。 汽车工业中最常见的是黄铜和青铜。,1
