汽车机械基础 教学课件 ppt 作者 孙杰 任务二 金属材料

汽车机械基础孙杰编《汽车机械基础》任务二金属材料《汽车机械基础》*任务目标*《汽车机械基础》*工作任务：请观察如图所示的汽车零部件，这些零部件运用了哪些材料。气门气缸体活塞变速器后壳弹簧汽车常用零部件*《汽车机械基础》*任务 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ：在汽车中所用的材料主要是钢、铁、铝、铜等金属材料，占汽车总质量的80％左右，金属材料能够得到广泛应用，是由于它具有优良的性能，易于制成性能、形状都能满足使用要求的零件、工具等。《汽车机械基础》相关知识：一、汽车金属材料的分类及基本性能1．汽车金属材料的分类《汽车机械基础》2．汽车金属材料的基本性能汽车零件对材料的性能要求主要包括材料的使用性能和工艺性能两方面。一、汽车金属材料的分类及基本性能材料在使用过程中所表现同来的性能称为使用性能；在加工过程中所表现的性能称为材料的工艺性能。《汽车机械基础》一、汽车金属材料的分类及基本性能2．汽车金属材料的基本性能（1）材料的物理性能材料的物物理性能是指材料在物理方面的特性。主要技术指标有熔点、密度、导电性、导热性、导磁性的热膨胀性。（2）材料的化学性能化学性能是指金属材料在外部介质作用下表现的性能，包括耐腐性、抗氧化性和化学稳定性。（3）材料的力学性能金属材料在负荷作用下抵抗破坏的性能，称为力学性能（或称为机械性能）。《汽车机械基础》（1）材料的物理性能一、汽车金属材料的分类及基本性能 技术指示 含义 注释 熔点（℃） 金属或合金在加热过程中由固体熔化为液体的温度 钨的熔点很高，钨、钼可制造灯丝、加热元件等；铅、锡等熔点低，可用制造保险丝等 密度（g/cm3） 单位体积金属的质量 按密度的大小，金属可分为轻金属和重金属。 导电性 金属能够传导电流的性能 银的导电性很好，其次是铜和铝。铜和铝常做导线 导热性 金属传导热的性能 银的导电性很好，其次是铜和铝。常用来制造轿车的热交换器和散热器中的零件 热膨胀性 金属在温度升高时体积胀大的现象 常温下可以不予考虑。但千分尺、块规等测量工具、精密配合的零件对热膨胀有严格要求《汽车机械基础》一、汽车金属材料的分类及基本性能（3）材料的力学性能汽车零件所受机械负荷的类型常用的力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳极限等。拉力压力剪切弯曲压弯扭转摩擦《汽车机械基础》屈服强度（σS）指材料在外力作用下，产生屈服现象时的最小应力σS。1）强度。强度是指金属材料在静荷作用下抵抗破坏的性能。 知识点 高中化学知识点免费下载体育概论知识点下载名人传知识点免费下载线性代数知识点汇总下载高中化学知识点免费下载 滴：用哪些指标判定材料强度的大小？常用的强度依据主要有屈服点和抗拉强度。（3）材料的力学性能屈服强度—是塑性材料选材和评定的依据。拉伸过程中最大力所对应的应力称为抗拉强度。是工程技术上的主要强度指标。抗拉强度（σb）《汽车机械基础》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。（3）材料的力学性能常用材料拉伸后的断后伸长率δ和断后收缩率ψ作为衡量指标。伸长率：断面收缩率:良好的塑性是金属材料进行塑性加工的必要条件。知识点滴：如何判定材料塑性的好坏？《汽车机械基础》（3）材料的力学性能3）硬度硬度是指材料抵抗局部变形，尤其是塑性变形、压痕或划痕的能力。常用的指标有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）和维氏硬度（HV）等 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 。知识点滴：不同的试验方法测试的硬度有什么不同？布氏硬度（HB）应用范围较广，洛氏硬度HRC适用于表面高硬度材料，如热处理硬度等。两者区别在于硬度计之测头不同，布氏硬度计之测头为钢球，而洛氏硬度计之测头为金刚石。维氏硬度（HV）适用于显微镜分析。维氏硬度(HV)是以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值。《汽车机械基础》（3）材料的力学性能4）疲劳强度疲劳强度是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力。或称疲劳极限。小提示：疲劳强度与抗拉强呀有一定联系，抗拉强度高，疲劳强度也高。5）冲击韧性金属在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力叫做冲击韧性。小提示：冲击韧性的大小受试样形状、表面粗糙度、内部组织等影响，只作为选材参考。《汽车机械基础》（3）材料的力学性能知识点滴：材料的工艺性能所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在设定的冷、热加工条件下表现出来的性能。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊接性能、可锻造性能、热处理性能、切削加工性等。《汽车机械基础》二、汽车常用金属材料在汽车行业中应用最广泛的是铁基金属材料，即钢和铁。1．钢钢是指以铁为主要元素，碳的质量分数在2.11％以下，并含有其他元素的材料。其规格全、性能好，并且可用热处理的方法改善性能，工业中应用最为广泛。钢材料通常可按钢的化学成分、品质和用途进行分类。《汽车机械基础》1．钢《汽车机械基础》1．钢（1）碳钢碳钢是指碳的质量分数小于2.11％，并含有少量硅、锰、磷、硫等杂质元素的铁碳合金。按用途分结构钢和工具钢。1）碳素结构钢①普通碳素结构钢。例如Q235－AF《汽车机械基础》②优质碳素结构钢1．钢优质钢高级优质钢（A）特级优质钢（E）低碳钢含碳量≤0.25％中碳钢含碳量≤0.25％～0.60％高碳钢含碳量0.60％～0.85％优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，其两位数字表示钢中平均碳的质量分数的万分数，如40－表示平均碳的质量分数为0.40％的优质碳素结构钢。高级优质钢在数字后面加“A”；特级优质钢在数字后面加“E”按冶金质量分按碳的质量分《汽车机械基础》2）碳素工具钢碳素工具钢一般需热处理后使用，经热处理后具有较高的硬度和耐磨性，主要用于制作低速切削刃具和一般模具。其按质量分优质和高级优质碳素工具钢两种。碳素工具钢的牌号+数字表示钢的平均碳的质量数的千分数。如T8―表示平均碳的质量分数为0.8％的碳素工具钢。若牌号末尾加“A”，则表示为高级优质钢，如T10A。1．钢T数字《汽车机械基础》（2）合金钢为改善碳钢的组织和性能，在碳钢基础上有目的地加入一种或几种合金元素所形成的铁基合金，称为低合金钢或合金钢。通常加入的合金元素有：硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛等。通常低合金钢中加入合金元素和种类较合金少。由于加入合金元素，合金钢的性能较碳钢好，提高了淬透性和综合力学性能。合金钢按用途分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。1．钢《汽车机械基础》1．钢1）低合金结构钢低合金钢是指在碳素钢的基础上，添加一种或几种少量合金元素，其总量低于5％的钢材。低合金钢因含有合金元素而具有较高的强度。其牌号与碳素结构钢牌号的表示方法相同，常用的低合金钢有Q345、Q390、Q420等。知识点滴：低合金结构钢与碳素结构钢牌号不同点低合金钢的质量等级除与碳素结构钢A、B、C、D四个等级相同外，增加E级，低合金钢的脱氧方法为镇静钢或特殊镇静钢。《汽车机械基础》1．钢2）合金结构钢在碳素结构钢的基础上加入合金元素而得到的钢为合金结构钢。牌号表示依次为两位数字、元素符号和数字。如：20CrMnTi《汽车机械基础》1．钢合金结构钢根据性能和用途又可分为合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢和滚动轴承钢等。 分类 性能 钢的牌号 应用 合金渗碳钢 适用于渗碳、淬火和低温回火的热处理方式的合金结构钢。主要的合金元素为Gr 20CrMnTi 要求表面耐磨、心部需要韧性好的零件 合金调质钢 在中碳钢的基础上加入一些合金元素，经调质处理后使用的钢。 40Cr、40MnB、30CrMnTi、37CrNi3 制造在重载荷、受力复杂、综合力学性能的重要零件。如汽车后桥半轴、中间轴、曲轴等 合金弹簧钢 适合于做弹簧的合金结构钢。要求应具有高弹性极限和疲劳强度及足够的韧性 42Si2Mn、60Si2Mn、55CrMnA60CrMnA 各种螺旋弹簧和钢板弹簧 滚动轴承钢 必须具有高而均匀的硬度和耐磨，高的接触疲劳强度、一定的塑性和足够的耐蚀性。 GCr15 各种轴承《汽车机械基础》3）合金工具钢合金工具钢是在碳素工具钢基础上加入铬、钼、钨、钒等合金元素以提高淬透性、韧性、耐磨性和耐热性的一类钢种。它主要用于制造量具、刃具、耐冲击工具和冷、热模具及一些特殊用途的工具。1．钢合金工具钢的淬硬性、淬透性、耐磨性和韧性均比碳素工具钢高，按用途可分为刃具、模具和量具用钢三类。《汽车机械基础》合金工具钢的牌号表示方法与合金结构钢基本相似，不同的是平均碳的质量分数≥1％时，牌号中不标出碳的质量分数。平均碳的质量分数＜1％时，则以一位数字表示，表示平均碳的质量分数的千分数。如：CrWMn－表示碳的质量分数大于1％，Cr、W、Mn的质量分数小于1.5％的合金工具钢；9Mn2V－表示平均碳的质量分数为0.9％、Mn的质量分数为2％，V质量分数小于1.5％的合金工具钢1．钢《汽车机械基础》4）特殊性能钢特殊性能钢具有特殊物理或化学性能，用来制造除要求具有一定的机械性能外，还要求具有特殊性能的零件。特殊性能钢的牌号表示方法与合金工具钢基本相同，但若钢中碳的质量分数小于0.03％或小于0.08％时，牌号分别以“00”、“0”为首。如：00Cr17Ni14Mo2、0Cr18Ni11Ti2等。特殊性能钢的种类很多，机械制造中主要使用不锈钢、耐热钢、耐磨钢1．钢《汽车机械基础》特殊性能钢的分类1．钢 分类 性能 钢的牌号 应用 不锈钢 在腐蚀介质中具有耐腐蚀性能的钢。主要的合金元素为Gr和Ni 1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9Ti 制造化工设备、医疗和食品器械 耐热钢 在高温下不发生氧化并具有较高强度的钢。常加入较多的Cr、Si、Al和Ni 1Cr13Si13、4Cr14Ni14W2Mo、4Cr10Si2Mo 制造内燃机气阀、汽车轮机叶片、发动机排气门。 耐磨钢 在强烈冲击载荷作用下才能发生硬化的高锰钢 ZGMn13 挖掘机铲斗的斗齿以及防弹钢板《汽车机械基础》1．钢（3）钢在汽车上的应用 汽车零件 材料应用 名称 性能要求 汽车齿轮 具有高疲劳强度、接触疲劳强度、足够的冲击韧度 一般采用低碳钢进行渗碳处理用作重要齿轮。应用最多的是合金渗碳钢20Cr或20CrMnTi，并经渗碳、淬火和低温回火处理。 汽车轴类零件 强度高、冲击韧度和耐磨性好 一般用经锻造或轧制的低、中碳钢或合金钢制造。优质碳素结构钢有：35、40、45、50等，其中45钢最常用。合金钢有：20Cr、40Cr、40CrNi、20CrMnTi、40MnB等用于汽车半轴、变速器轴、凸轮轴、曲轴等 汽车弹簧材料 需要高的屈服强度和疲劳强度和一定的耐热性 一般选用65Mn、60Si2Mn；钢制造中型或重型汽车板弹簧用用50CrMn、55SiMnVB钢；重型载重汽车板弹簧用55SiMnMoV；气门弹簧一般采用50CrVA 活塞、活塞销 耐磨性好、易磨合、韧度好、耐热性好和易加工性 活塞销材料一般用20低碳钢或20Cr、18CrMnTi等低碳合金钢。活塞材料一般采用铝合金。 连杆 较高的强度和抗疲劳性能、足够的钢性和韧性 一般选用45钢40Cr或40MnB等调质钢 气门 较好的耐热性、耐腐蚀性、耐磨性 进气门可用40Cr、35CrMo、38CrSi、42Mn2V等合金制造；排气门则选用高铬耐热钢制造，常采用4Cr10Si2Mo、4Cr14Ni14W2Mo。 车身、纵梁和挡板 车身、纵梁和挡板为汽车零件中的冲压件。 汽车冷冲压零件采用的材料有钢板和钢带，主要是钢板，包括热轧钢板和冷轧钢板，如钢板08、20、25和16Mn等。 汽车轴承 足够的强度和硬度，良好的减摩性、耐摩性、导热性、耐腐蚀性和冲击韧性 锡基轴承合金、铅基轴承合金、锡青铜、铅青铜、铝青铜、黄铜和含铬合金钢GCr15、GCr15SiMn《汽车机械基础》2．铸铁碳的质量分数高于2.11％的铁碳合金称为铸铁。根据碳在铸铁中存在形态不同，铸铁可分为白口铸铁、灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及特种性能铸铁。（1）白口铸铁白口铸铁中的碳主要以渗碳体形态存在，断口呈银白色。易产生缩孔、裂纹。硬度高，脆性大，不能承受冲击载荷。多用作可锻铸铁的坯件和制作耐磨损的零部件。《汽车机械基础》2．铸铁（2）灰口铸铁灰口铸铁的碳主要以片状石墨形态存在，断口呈灰色，简称灰铁。用于制造机床床身、汽缸、箱体、机座等结构件。灰口铸铁的牌号是以“HT”和其后一组数字表示，其后一组数字表示其最小抗拉强度，如：HT200－表示是最小抗拉强度为250MPa的灰铸铁。小知识：HT200适用于承受大载荷的重要零件，如汽车的气缸体、气缸盖、刹车轮等；HT300、HT350适用于承受高载荷，要求耐磨和高气密性的重要零件，如大型发动机的气缸体、气缸盖、气缸套、油缸、泵体、阀体等。《汽车机械基础》2．铸铁（3）可锻铸铁可锻铸铁中的碳以团絮状石墨形式存在。用于制造形状复杂、能承受强动载荷的零件。可锻铸铁的牌号是以“KT”后面加一个字母及两组数字组成，字母为H（黑心（铁素体））、Z（珠光体）、B（白心）；第一组数字表示最小抗拉强度，第二组数字表示最小伸长率。如：KTH300－06表示最低抗拉强度为300MPa，最小伸长率为6％的黑心可锻铸铁。小知识：可锻铸铁并不可锻造，常用于制造汽车、拖拉机的薄壳零件、低压阀门和各种管接头。《汽车机械基础》2．铸铁（4）球墨铸铁它是通过在浇铸前往铁液中加入一定量的球化剂和墨化剂，以促进呈球状石墨结晶而获得的。球墨铸铁的牌号是以“QT”和其后两组数字组成，后两组数字表示与可锻铸铁相同。如：QT400－18表示最低抗拉强度为300MPa，最小伸长率为6％的球墨铸铁。小知识：QT400－18适用做汽车、拖拉机的轮毂、离合器及减速器的壳体；QT700－2适用于做柴油机和汽油机的曲轴、连杆、凸轮轴等零件《汽车机械基础》2．铸铁（5）特殊性能铸铁特殊性能铸铁是在灰铸铁或球墨铸铁中加入一定量的合金元素，可使铸铁有某些特性的铸铁。根据用途的不同，可分为耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁等。小知识：在铸铁中加入硅、铝、铬等合金元素，可在铸件表面形成一层致密的、牢固的、均匀的保护膜，使铸件在700～1000℃高温下具有抗氧化性，称为耐热铸铁。如用于汽车发动机排气门座。在铸铁中加入少量的磷、铜、钛、锰、钼等合金元素，可大大提高铸铁的耐磨性，获得耐磨铸铁。如用于汽车、拖拉机中气缸套筒、排气门座圈、活塞环等。《汽车机械基础》2．铸铁（6）铸铁在汽车上的应用 类别 材料牌号 应用举例 类别 材料牌号 应用举例 灰铸铁 HT100 进排气歧管、水泵壳 球墨铸铁 QT450-10 前后轮毂、转向器壳及盘、制动蹄、牵引钩、制动室支架 HT150 凸轮轴正时齿轮、飞轮壳、进排气歧管、 QT600-13 曲轴、摇臂、钢板弹簧、后牵引钩支承座等 HT200、HT250 飞轮壳、气缸体、曲轴带轮、气缸盖、变速器壳体 可锻铸铁 KTH300-06 后桥壳、差速器壳、减速器壳、差速器轴承盖 KTZ450-06 连杆、曲轴、齿轮《汽车机械基础》三、汽车常用有色金属通常把铁和铁碳合金称为黑色金属，把黑色金属以外的金属及其合金称为有色金属。汽车上常用的有色金属主要有铝、铜及其合金。1．铝及铝合金铝材料按材料化学成分分为纯铝和铝合金，纯铝因其强度低、切削、焊接性能差等特点，在汽车工业上很少应用。铝合金是在铝中加入适量的Si、Cu、Mg、Mn等元素后组成的合金，具有良好的耐蚀性、良好的塑性和加工性能、良好的导热性和导电性；良好的耐低温性能等优点得到广泛应用。《汽车机械基础》铝及铝合金的三、汽车常用有色金属 分类 合金中主要元素成分 牌号 应用 铝合金 变形铝合金 非热处理型合金 纯铝 1×××系 如1000合金 Al-Mn系合金 3×××系 如3003合金 Al-Si系合金 4×××系 如4043合金 Al-Mg系合金 5×××系 如5083合金 热处理型合金 Al-Cu系合金 2×××系 如2024合金 Al-Mg-Si系合金 6×××系 如6063合金 Al-Zn-Mg系合金 7×××系 如7075合金 Al-其它元素 8×××系 如8089合金 铸造铝合金 非热处理型合金 纯铝 ZL×××（后三位数表示铝的纯度） Al-Si系合金 “ZL”及三位数字表示。第一位表示铝合金的类别（1：铝－硅系2：铝－铜系3：铝－镁系4：铝－锌系）第二、三位表示合金顺序号 如ZL102合金 AAl-Mg系合金 如ZL103合金，如风扇、离合器壳体、前盖等 热处理型合金 Al-Cu-Si系合金， 如ZL107合金 Al-Cu-Mg-Si系合金 如ZL110合金 Al-Mg-Si系合金 如ZL104合金，如气缸盖罩、机油滤清器底座、转子罩、转子体、外罩等。 Al-Mg-Zn系合金 如ZL305合金《汽车机械基础》三、汽车常用有色金属2．铜及铜合金铜材料纯铜（紫铜）铜合金黄铜（铜锌合金）锡青铜（铜锡合金）无锡青铜（铜铅合金）《汽车机械基础》三、汽车常用有色金属知识点滴：铜合金的牌号（1）普通黄铜的牌号用“H”＋数字表示，数字表示钢的质量分数，其余是锌。如：H62表示铜的质量分数为62%，其余为锌的普通黄铜。（2）特殊黄铜的牌号用“H”＋元素符号＋若干组数字表示，第一组数字表示铜的质量分数，第二组数字表示主加元素的质量，数字间用短线分开。如：HPb59-1表示铜的质量分数为59%，铅的质量分数为1%的铅黄铜《汽车机械基础》三、汽车常用有色金属知识点滴：铜合金的牌号（3）锡青铜的牌号用“QSn”＋若干组数字表示，第一组数字表示主加元素的质量分数，扣几组数字表示其他元素的质量分数，数字间用短线分开。如：QSn4-2-2表示锡的质量分数约为4%，锌的质量分数约为4%，铅的质量分数约为2%的锡青铜（4）无锡青铜的牌号与锡青铜的相似**