第一章汽車常用材料
第一節金屬材料
第一單元金屬材料基礎知識
一、金屬材料的力學效能
1．強度
金屬材料的強度指金屬材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力，所以又有抗拉強度和屈服點之分。
抗拉強度是金屬材料在受拉時抵抗被拉斷的能力，其代號為吼，單位是兆帕(mpa)。
屈服點是金屬材料在受拉時抵抗產生明顯的永久性變形的能力，其代號為，單位是兆帕( mpa)。
2．塑性
塑性是指金屬材料受到外力作用時產生顯著的永久性變形而不斷裂的能力，常用伸長率（）和斷面收縮率（）表示。它們分別表示材料受拉時長度變形和截面變形，以百分比表示。
3．韌性
韌性指金屬材料抵抗衝擊而不致斷裂的能力，常以衝擊韌度dk表示，單位是焦耳／平方厘公尺(j/cm2)。
4．疲勞
疲勞指金屬零件長期在交變載荷作用下工作，突然發生斷裂的現象，以疲勞強度a-l表示。疲勞強度是指金屬材料在無限多次交變載荷作用下，而不致發生斷裂的最大應力。
5．硬度
硬度指金屬材料抵抗區域性變形、壓痕或劃痕的能力，一般以布氏硬度(hb)和洛氏硬度(hr)表示。
二、金屬材料的工藝效能
1．可鑄性
可鑄性指金屬熔化後，可以鑄造成各種形狀的能力，主要指金屬熔化後的流動性和冷凝時的收縮性。
2．可鍛性
可鍛性指金屬材料在冷狀態或熱狀態下，承受錘鍛或壓力發生塑性變形的能力。
3．可焊性
可焊性指金屬材料是否容易焊接的效能。
4．切削性
切削性指金屬材料是否容易被切削工具進行加工的效能。
5．延展性
延展性指金屬材料能夠拉拔成線或能夠碾軋成板的效能。
6．耐磨性
耐磨性指金屬材料抵抗磨損的效能。
7．淬透性
淬透性指金屬材料在熱處理中獲得淬透層深度的能力。
三、金屬材料的分類
金屬材料分為黑色金屬和有色金屬兩大類
第二單元汽車常用金屬材料種類
一、鋼鋼是含碳量小於2 .11%的鐵碳合金，是使用最廣泛的金屬材料。汽車上的重要零件絕大部分用鋼製成。
鋼的種類很多，按有沒有加入碳以外其他元素，可分為碳素鋼和合金鋼兩大類，按含碳量多少又可分為低碳鋼(c<0.25%)、中碳鋼(0.25%≤c≤0.
6%)和高碳鋼(c>0.6%)三類。
1.碳素鋼
沒有為改善效能而加入碳以外其他元素的鋼稱為碳素鋼。碳素鋼的力學效能能滿足許多裝置的結構件和機械零件的要求，也能滿足部分工具鋼的要求，有優良的工藝性和**較低等優點，在汽車行業及其他行業中得到廣泛應用。
碳素鋼可分為很多類，下面介紹在汽車上使用較多的碳素結構鋼和優質碳素結構鋼。
(1)碳素結構鋼
1)牌號由代表屈服點的字母、屈服點的數值、質量等級符號、脫氧方法符號等4個部分按順序組成，如q235-af。牌號中：
「q」是鋼材屈服點「屈」字漢語拼音首位字母，「235」表示屈服點為235 mpa，「a」表示質量等級為a，「f」表示沸騰鋼。碳素結構鋼常用牌號有q195、q215a (b)、q235a(b)、q255a (b)、027s等。
2)用途q195、q215a (b)、q235a (b)常用於製造受力不大、不重要也不複雜的零件，如螺釘、螺母、墊圈、推桿、制動杆、車輪輪轂等。
(2)優質碳素結構鋼
1)牌號由兩位數字表示，表示鋼平均含碳量的萬分之幾。如鋼號「30」表示鋼中含碳量0.30%。
含錳量較高的優質碳素結構鋼還應將錳元素符號在鋼號後標出，如15mn、45mn等。優質碳素結構鋼常用牌號有15、20、25、35、45、60、45mn、65mn等。
2)用途優質碳素結構鋼的用途見表2-2；
表2-2 優質碳素結構鋼的用途
2．合金鋼
在碳鋼中加入一種或多種適量合金元素，以改善鋼的某種效能，稱為合金鋼。碳鋼中常加入的合金元素有si、mn、cr、ni、w、v、mo、ti等。
合金鋼根據用途分為合金結構鋼、合金工具鋼和特殊效能鋼3大類。合金結構鋼具有較高的強度和良好的韌性，在汽車上主要用於製造受熱、受磨損和衝擊載荷較劇烈的零件。
(1)牌號合金結構鋼的牌號用「兩位數字+元素符號+數字」表示：前面兩位數字表示鋼中含碳量是萬分之幾；元素符號表示所含合金元素；後面數字表示合金元素平均含量的百分數。
(2)用途合金結構鋼40cr，常作重要調質件，如氣門、汽缸蓋螺栓、車輪螺栓、半軸和重要齒輪等；18crmnti，常用來製造變速器齒輪、主傳動錐齒輪等；40mnb，可代40cr鋼作轉向節、半軸、花鍵軸等；60si2mn鋼，用來製造鋼板彈簧等。
二、鑄鐵
鑄鐵具有良好的可鑄性、耐磨性和切削性。凡力學效能要求不高、形狀複雜、鍛製困難的零件，多用鑄鐵製造，如汽缸體、汽缸套、后橋殼、飛輪、制動鼓等。
鑄鐵分為白鑄鐵、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵和合金鑄鐵等。其牌號、主要效能和用途見表2-3。
表2-3 常用鑄鐵材料
三、常用有色金屬
鋁、鎂、銅、鉛、鋅等及其合金稱為有色金屬。有色金屬具有某些特殊的效能，如導性、導電性好，密度小而強度高，耐腐蝕性好等，已成為現代****中木可缺少的重要材
料。 1．鋁及鋁合金
(1)純鋁鋁是銀白色的金屬，密度小(2.7 g/cm3)，熔點低於660℃，具有良好的導電性和導熱性，主要用於製造電線、電纜，以及配製合金等。
我國工業純鋁的牌號是按其純度來編制的，如l1、l2、l3等，「l」為「鋁」字的漢語拼音字首，編號數字越大，純度越低。
(2)鋁合金純鋁中加入si、cu、mg、mn等合金元素後，可得到強度較高、耐蝕性較好的鋁合金。鋁合金分為形變鋁合金（或稱壓力加工鋁合金）和鑄造鋁合金兩類。
1)形變鋁合金適用於壓力加工的鋁合金稱為形變鋁合金。常用形變鋁合金的牌號和用途如下：
①防鏽鋁合金用「lf」加順序號表示，如lf5、lf11等，用做製造熱交換器、殼體等。
（2硬鋁合金用「ly」加順序號表示，如ly1、ly11等，在飛機製造中應用較廣。
③鍛鋁合金用「ld」表示，用於製造高溫件，如活塞、汽缸蓋等。
2)鑄造鋁合金用來製作鑄件的鋁合金稱為鑄造鋁合金。鑄造鋁合金的牌號由鋁及主要合金元素的化學符號組成，主要合金元素後面跟有表示其名義百分含量的數字。如果合金元素的名義百分含量不小於1，該數字用整數表示；如果合金元素的名義百分含量小於1，一般不標數字。
在合金牌號前冠以字母「z」（「鑄」字漢語拼音第1個字母）表示屬於鑄造合金。如zais17mg、zais19mg、zaicu4等。
鑄造鋁合金的代號用漢語拼音字母「zl」（鑄鋁）與3個數字組成，zl後面第1個數字表示合金類別，1表示鋁矽合金，2、3、4分別表示鋁銅、鋁鎂和鋁鋅合金。zl後面第
二、三個數字表示順序號，如合金牌號為zaisi7mg的矽鋁合金，其合金代號為zl101。
矽鋁合金常用來製造內燃機活塞、汽缸體、水冷的汽缸頭、汽缸套、風扇葉片、各種電動機和儀表外殼等。
2．銅及銅合金
(1)純銅純銅外觀呈紫紅色，故稱紫銅，密度為8.9 g/cm3，熔點為1083qc。純銅的導電性、導熱性、耐腐蝕性、塑性好，主要用於製造導電器材或配製各種銅合金。
工業純銅的牌號為t1、t2、t3。「t」為銅的漢語拼音字頭，數字為編號，數字越大則純度越低。
(2)銅合金銅合金有黃銅、青銅和白銅3種。
1)黃銅黃銅是以鋅為主要合金元素的銅合金。當銅中僅加入鋅時，稱為普通黃銅。
普通黃銅的牌號用「h」（「黃」字的漢語拼音字首）加數字來表示，數字代表平均含銅量，含鋅量不標出，如h68。特殊黃銅則在「h」之後標以主加元素的化學元素符號，並在其後表明銅及合金元素含量的百分數，如hp659-1。如果是鑄造黃銅，牌號前還應加一「z」字，其牌號由銅及主要合金元素的化學元素符號組成，主要合金元素後跟有表示其名
義百分含量的數字，如zcu2n16si4。
黃銅主要用來製作導管、冷凝器、散熱片及導電、冷沖、冷擠零件和各種結構零件（如銷、螺釘、螺母、襯套、墊圈等）。
2)青銅青銅原指銅與錫的合金。現在除銅鋅合金的黃銅與銅鎳合金的白銅外，銅與其他元素所組成的合金均稱為青銅。
青銅的牌號以字母「q」（「青」字的漢語拼音字首）表示，後面加第乙個主加元素的符號及除銅以外的各元素的百分含量，如qsn4-3、qbe2等。如果是鑄造青銅，牌號前還應加一「z」字，其牌號由銅及主要合金元素的化學元素符號組成，主要合金元素後面跟有表示其名義百分含量的數字。
青銅主要用於製造軸承、軸套等耐磨零件和彈簧等彈性元件。
3．軸承合金
滑動軸承的軸瓦及內襯一般採用軸承合金。目前，常用的軸承合金有錫基、鉛基、銅基、錫鋁基等。汽車發動機上常採用的滑動軸承合金有錫基軸承合金和高錫鋁基軸承合金。
高錫鋁基軸承合金製成的滑動軸承具有較高的疲勞強度，良好的耐磨和承載能力，且具有鋁基巴氏合金的抗咬合效能，使用時製成由鋼一鋁一錫鋁合金三層組成的鋼背薄壁軸瓦。它可以代替錫基巴氏合金、銅基軸承合金，是一種理想的軸瓦材料，目前在汽車、拖拉機、內燃機上逐步推廣使用。
汽車上常用的有色金屬材料見表2-4。
一、玻璃
第二節其他材料
第一單元非金屬材料
1．鋼化玻璃
鋼化玻璃用普通平板玻璃或磨光玻璃經加熱與淬火製成，具有抗彎曲、耐衝擊的特點。當受到強大衝擊時，會破碎成粒狀，不會對人造成嚴重傷害。
2．夾層玻璃
夾層玻璃由兩塊普通玻璃中間夾一層薄膜，經強力膠合熱壓製成。夾層玻璃可防止玻璃飛散傷人。
二、橡膠
橡膠具有優良的彈性和較高的強度，還具有耐磨、耐腐蝕和絕緣性能好等特點。
汽車上常用的橡膠製品有：
1．輪胎
普通充氣輪胎由外胎、內胎和墊帶組成。輪胎安裝在輪輞上，除支撐全車質量外，還起著推動汽車行駛、吸收振動、緩和地面衝擊等作用。
2．風扇帶
風扇帶是汽車上常用的一種橡膠纖維繩v帶，斷面幾何形狀為梯形。它主要用於傳遞曲軸帶輪和水幫浦、發電機、空氣壓縮機等帶輪之間的動力。
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