1、材料学材料学（第（第1章）章）理论力学理论力学（第（第2章）章）材料力学材料力学（第（第3章）章）机械原理机械原理（第（第4章）章）汽车机械基础汽车机械基础液压传动液压传动（第（第7章）章）机械设计机械设计（第（第5、6章）章）课程体系介绍课程体系介绍第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.1 1.1 材料的性能材料的性能（理解）（理解）1.2 1.2 钢的热处理钢的热处理（理解）（理解）1.3 1.3 常用金属材料常用金属材料（掌握掌握）1.4 1.4 常用非金属材料常用非金属材料（掌握掌握）扩展知识扩展知识：汽车运行材料：汽车运行材料（掌握掌握）第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料
2、汽汽车车常常用用材材料料材材料料基基本本知知识识常用金属材料常用金属材料常用非金属材料常用非金属材料汽车汽车制造制造材料材料汽车汽车运行运行材料材料车用燃料车用燃料润滑材料润滑材料其他材料其他材料铁基金属材料铁基金属材料非铁基金属材料非铁基金属材料塑料塑料橡胶橡胶玻璃玻璃陶瓷陶瓷复合材料复合材料汽油汽油柴油柴油天然气天然气氢气氢气甲醇、乙醇等甲醇、乙醇等发动机润滑油发动机润滑油齿轮油齿轮油润滑脂润滑脂一般工程结构钢一般工程结构钢合金钢合金钢铸铁铸铁铜及铜合金铜及铜合金铝及铝合金铝及铝合金轴承合金轴承合金制动液制动液防冻液防冻液液压油液压油制冷剂制冷剂减震器油减震器油铸造性能铸造性能锻造性能锻造
3、性能焊接性能焊接性能切削加工性能切削加工性能热处理性能热处理性能 物理性能物理性能化学性能化学性能工艺性能工艺性能力学性能力学性能第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料使用使用性能性能工艺工艺性能性能使用范围使用范围安全可靠性安全可靠性使用寿命使用寿命 决定决定 影响影响 质量质量选材选材加工工艺加工工艺材材料料性性能能1.1 1.1 材料的性能材料的性能第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.1 1.1 材料的性能材料的性能1 1、密度、密度 轻金属轻金属 5.0X10 5.0X103 3Kg/mKg/m3 32 2、熔点、熔点 熔点低的金属制成熔点低的金属制成熔丝熔丝3 3、导热性、
4、导热性 散热器、热交换器与活塞散热器、热交换器与活塞4 4、导电性、导电性 铜铜5 5、热膨胀性、热膨胀性 轴瓦轴瓦6 6、磁性、磁性 铁、镍等铁磁材料用于铁心，转子铁、镍等铁磁材料用于铁心，转子1 1、耐腐蚀性、耐腐蚀性 碳钢、铸铁耐腐蚀性差，碳钢、铸铁耐腐蚀性差，钛合金钛合金、不不 锈钢、铝和铜锈钢、铝和铜等耐腐蚀性较好。等耐腐蚀性较好。2 2、抗氧化性、抗氧化性 又称热稳定性，高温下抵抗氧化的能又称热稳定性，高温下抵抗氧化的能 力。如发动机气门、排气阀等用力。如发动机气门、排气阀等用 4Cr9Si24Cr9Si2材料制成。材料制成。物理物理性能性能化学化学性能性能第第1 1章章 汽车常用
5、材料汽车常用材料1.1 1.1 材料的性能材料的性能1 1、铸造性能、铸造性能 轿车曲轴、凸轮轴、缸体轿车曲轴、凸轮轴、缸体2 2、锻造性能、锻造性能 压力加工成形，纯金属锻造性好压力加工成形，纯金属锻造性好3 3、焊接性能、焊接性能 获得优质焊接接头的难易程度获得优质焊接接头的难易程度4 4、切削加工性能、切削加工性能 与金属强度、硬度和塑性有关与金属强度、硬度和塑性有关5 5、热处理性能、热处理性能 通过热处理来提高材料机械性能通过热处理来提高材料机械性能1 1、强度、强度 抵抗永久变形和断裂能力，抗拉、压、弯、剪和扭抵抗永久变形和断裂能力，抗拉、压、弯、剪和扭2 2、塑性、塑性 断裂前产
6、生永久变形而不破坏的能力断裂前产生永久变形而不破坏的能力3 3、硬度、硬度 抵抗压入其表面的能力抵抗压入其表面的能力4 4、冲击韧性、冲击韧性 冲击载荷下，抵抗破坏的能力冲击载荷下，抵抗破坏的能力5 5、疲劳极限、疲劳极限 交变应力交变应力下，承受下，承受应力低于材料屈服点应力低于材料屈服点工艺工艺性能性能力学力学性能性能第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.2 1.2 钢的热处理钢的热处理钢钢热处理热处理化学化学热处理热处理淬火淬火退火退火正火正火回火回火第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.2 1.2 钢的热处理钢的热处理目的：目的：1 1）降低硬度以利于切削加工；）降低硬度以
7、利于切削加工； 2 2）提高塑性以利于塑性加工成型；）提高塑性以利于塑性加工成型； 3 3）细化晶粒以提高力学性能；）细化晶粒以提高力学性能； 4 4）消除应力以防工件变形或开裂。）消除应力以防工件变形或开裂。退火退火一般作为改善工艺性能的一般作为改善工艺性能的预备热处理预备热处理。 退火退火过程：加热、保温后，缓冷过程：加热、保温后，缓冷( (炉冷炉冷) ) 近平衡组织近平衡组织第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.2 1.2 钢的热处理钢的热处理目的：目的：1) 1) 钢的最终热处理钢的最终热处理 细化晶粒，组织均匀化细化晶粒，组织均匀化 强度、韧性、硬度强度、韧性、硬度2) 2)
8、预先热处理预先热处理 淬火、球化退火前改善组织。淬火、球化退火前改善组织。 3) 3) 增加低碳钢的硬度，以改善切削加工性能。增加低碳钢的硬度，以改善切削加工性能。正火正火过程：过程：加热温度加热温度Ac3 ( Accm ) + 30Ac3 ( Accm ) + 305050， 空冷空冷 S S （ + F + F 或或 Fe3CII Fe3CII ）第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.2 1.2 钢的热处理钢的热处理淬火淬火过程：过程：加热到加热到Ac3Ac3、Ac1Ac1以上，以上， 保温，快速冷却保温，快速冷却 M M 。目的：目的：使钢具有高硬度和高耐磨性。使钢具有高硬度和高耐
9、磨性。冷却速度：盐水水盐浴油冷却速度：盐水水盐浴油第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.2 1.2 钢的热处理钢的热处理回火回火过程：过程：将淬火后的钢加热到将淬火后的钢加热到A1A1线以下某一温度，保线以下某一温度，保温一定时间后出炉空冷到室温的一种热处理工艺。温一定时间后出炉空冷到室温的一种热处理工艺。回回火是淬火的后续工序火是淬火的后续工序。目的目的: :是为了是为了减少或消除淬火应力减少或消除淬火应力，防止工件变形，防止工件变形与开裂，稳定工件尺寸及获得必需的力学性能。与开裂，稳定工件尺寸及获得必需的力学性能。第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.2 1.2 钢的热处理钢的
10、热处理化学热处理化学热处理过程：过程：钢制零件放在化学介质中，加热预定温度并钢制零件放在化学介质中，加热预定温度并保持一定时间，介质渗入到零件表层，从而改变保持一定时间，介质渗入到零件表层，从而改变表层表层成分、组织和性能成分、组织和性能。分类分类: : 渗碳、渗氮和碳氮共渗等。渗碳、渗氮和碳氮共渗等。第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.3 1.3 常用金属材料常用金属材料 铁基金属材料铁基金属材料1 1、普通碳素结构钢、普通碳素结构钢2 2、优质碳素结构钢、优质碳素结构钢3 3、碳素工具钢、碳素工具钢4 4、铸钢、铸钢1 1、合金结构钢、合金结构钢2 2、合金工具钢、合金工具钢3 3
11、、特殊性能钢、特殊性能钢1 1、灰口铸铁、灰口铸铁2 2、可锻铸铁、可锻铸铁3 3、球墨铸铁、球墨铸铁4 4、合金铸铁、合金铸铁一般工程一般工程结构用钢结构用钢合金钢合金钢铸铁铸铁第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.3 1.3 常用金属材料常用金属材料 一般工程结构用钢一般工程结构用钢普通碳素结构钢普通碳素结构钢特点特点：价格便宜，产量较大，具有良好的焊接性和压力加工性能。：价格便宜，产量较大，具有良好的焊接性和压力加工性能。用途用途：大量用于金属结构构件和一般机械零件。：大量用于金属结构构件和一般机械零件。牌号牌号：Q Q、屈服点值、质量等级和脱氧方法四部分组成、屈服点值、质量等级和
12、脱氧方法四部分组成 。如。如Q235-A.FQ235-A.F 牌号牌号汽车上应用举例汽车上应用举例车型车型零件名称零件名称Q235-AQ235-AEQ1092EQ1092传动轴中间轴承支架等传动轴中间轴承支架等2000GSI2000GSI发动机前后支架、油底壳加强板等发动机前后支架、油底壳加强板等Q235-A.FQ235-A.F奥迪奥迪100100机油滤清器凸缘、固定发电机且连接板机油滤清器凸缘、固定发电机且连接板Q235-BQ235-B2000GSI2000GSI3 3、4 4、5 5档同步锥盘、差速器螺栓锁片等档同步锥盘、差速器螺栓锁片等CA7100CA7100车轮轮幅、轮辋等车轮轮幅、轮
13、辋等Q235-B.FQ235-B.FCA7100CA7100消声器、后支架、百叶窗叶片等消声器、后支架、百叶窗叶片等第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.3 1.3 常用金属材料常用金属材料 一般工程结构用钢一般工程结构用钢优质碳素结构钢优质碳素结构钢 特点特点：具有良好的机械性能。：具有良好的机械性能。用途用途：制造各种机械零件。：制造各种机械零件。牌号牌号：两位数字表示钢的平均含碳量的万分之几，如：两位数字表示钢的平均含碳量的万分之几，如4040钢钢 牌号牌号汽车上应用举例汽车上应用举例08F08F驾驶室、油底壳、油箱、离合器等驾驶室、油底壳、油箱、离合器等1515离合器调整螺栓、消
14、声器前托架螺栓、轮胎螺母及螺栓离合器调整螺栓、消声器前托架螺栓、轮胎螺母及螺栓2020离合器分离杠杆、风扇叶片、驻车制动杆等离合器分离杠杆、风扇叶片、驻车制动杆等3535曲轴正时齿轮、前后轴头螺母、车轮螺栓、连杆螺母、螺母等曲轴正时齿轮、前后轴头螺母、车轮螺栓、连杆螺母、螺母等4545变速杆、凸轮轴、曲轴、变速叉轴、齿环、转向节主销等。变速杆、凸轮轴、曲轴、变速叉轴、齿环、转向节主销等。5050离合器从动盘离合器从动盘第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.3 1.3 常用金属材料常用金属材料 一般工程结构用钢一般工程结构用钢碳素工具钢碳素工具钢 特点特点：经热处理后具有较高的硬度和耐磨性
15、，韧性、塑性较差。：经热处理后具有较高的硬度和耐磨性，韧性、塑性较差。用途用途：制造低速切削刃具，以及对热处理变形要求低的一般模具。：制造低速切削刃具，以及对热处理变形要求低的一般模具。牌号牌号：“T+T+数字数字”组成。数字表示钢的含碳量为千分之几。组成。数字表示钢的含碳量为千分之几。 如如T10AT10A 牌号牌号应用举例应用举例T7T7凿子、模具、锤子、木工工具等凿子、模具、锤子、木工工具等T8T8简单模具、木工工具、剪切金属用剪刀、冲头等简单模具、木工工具、剪切金属用剪刀、冲头等T8MnT8MnT9T9刨刀、冲模、丝锥、丝刀、手锯锯条、卡尺等刨刀、冲模、丝锥、丝刀、手锯锯条、卡尺等T1
16、0T10T11T11要求较高硬度的工具、钻头、丝锥、锉刀、刮刀等。要求较高硬度的工具、钻头、丝锥、锉刀、刮刀等。 T12T12T13T13第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.3 1.3 常用金属材料常用金属材料 一般工程结构用钢一般工程结构用钢铸钢铸钢 特点特点：用于形状复杂成型困难，铸铁又难以满足性能要求的场合。：用于形状复杂成型困难，铸铁又难以满足性能要求的场合。用途用途：制造各种重型机械。：制造各种重型机械。牌号牌号：“ZGZG两组数字两组数字( (最低屈服点和最低抗拉强度的值最低屈服点和最低抗拉强度的值) ”， 如如ZG200ZG200400400 牌号牌号主要性能主要性能主要
17、用途主要用途ZG200ZG200400400良好的塑性、韧性和焊接性能良好的塑性、韧性和焊接性能用于受力不大，要求韧性好的机械零件，如用于受力不大，要求韧性好的机械零件，如机座、变速箱壳体、减速器壳体等机座、变速箱壳体、减速器壳体等ZG230ZG230450450有一定的迁都和较好的塑性、韧有一定的迁都和较好的塑性、韧性，焊接性能良好性，焊接性能良好用于受力不大，要求韧性好的机械零件，如用于受力不大，要求韧性好的机械零件，如砧座、外壳、轴承盖、底板、阀体、箱体等。砧座、外壳、轴承盖、底板、阀体、箱体等。ZG270ZG270500500有较高的强度和较好的塑性，铸有较高的强度和较好的塑性，铸造性
18、能好，焊接性能尚好，切削造性能好，焊接性能尚好，切削性能好性能好用途广泛，用作轧钢机机架、轴承座、连杆、用途广泛，用作轧钢机机架、轴承座、连杆、箱体、曲轴、缸体、飞轮等。箱体、曲轴、缸体、飞轮等。第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.3 1.3 常用金属材料常用金属材料 合金钢合金钢合金钢：合金钢：为获得某些特定的性能，在碳钢基础上有目的的加入一为获得某些特定的性能，在碳钢基础上有目的的加入一种或多种合金元素，如硅、铬、锰、钼、钛及稀土等。种或多种合金元素，如硅、铬、锰、钼、钛及稀土等。 合金结构钢合金结构钢 加入适量的合金元素的钢。可分为普通加入适量的合金元素的钢。可分为普通 低合金结
19、构钢、渗碳钢、调质钢、弹簧低合金结构钢、渗碳钢、调质钢、弹簧 钢、滚动轴承钢等。钢、滚动轴承钢等。 合金钢合金钢 合金工具钢合金工具钢 特殊性能钢特殊性能钢 加入适量的合金元素，具有淬透性好、加入适量的合金元素，具有淬透性好、耐磨性好、热硬性高和热处理变形小。耐磨性好、热硬性高和热处理变形小。按用途可分为刃具钢、量具钢和模具按用途可分为刃具钢、量具钢和模具钢三类。钢三类。具有特殊用途和特殊物理、化学性能具有特殊用途和特殊物理、化学性能的钢。如不锈钢的钢。如不锈钢 ，耐热钢，耐热钢 ，耐磨钢，耐磨钢 。 第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.3 1.3 常用金属材料常用金属材料 合金钢合金
20、钢牌号牌号合金钢在汽车上应用举例合金钢在汽车上应用举例Q390Q390车架前横粱、车架中横梁、前保险杠、车架角撑车架前横粱、车架中横梁、前保险杠、车架角撑20CrMnTi20CrMnTi用于用于承受高速、中等或重负荷以及冲击磨损承受高速、中等或重负荷以及冲击磨损等的重要零件，如滑等的重要零件，如滑动齿套、变速器齿轮、动齿套、变速器齿轮、万向节万向节、差速器差速器十字轴等十字轴等40Cr40Cr发动机支架固定螺栓、差速器壳螺栓、齿轮、转向臂、传动轴等发动机支架固定螺栓、差速器壳螺栓、齿轮、转向臂、传动轴等65Mn65Mn气门弹簧气门弹簧、转向纵拉杆弹簧、风扇离合器阀片等。、转向纵拉杆弹簧、风扇离
21、合器阀片等。35SiMn35SiMn耐磨、耐疲劳及在耐磨、耐疲劳及在430430以下工作的重要紧固件等。以下工作的重要紧固件等。GCr15GCr15用来制造刀具及部分耐磨零部件如喷油嘴、针阀、套筒等。用来制造刀具及部分耐磨零部件如喷油嘴、针阀、套筒等。W18Cr4VW18Cr4V制造一般高速切削车刀、制造一般高速切削车刀、绞刀绞刀、铣刀等。、铣刀等。9Cr29Cr2主要做冷轧辊、钢印冲孔凿、尺寸较大的绞刀、木工工具主要做冷轧辊、钢印冲孔凿、尺寸较大的绞刀、木工工具5CrNiMo5CrNiMo用于形状复杂、冲击载荷重的各种大中型锤锻模用于形状复杂、冲击载荷重的各种大中型锤锻模4Cr5W2VSi4
22、Cr5W2VSi用于寿命要求高的热锻模、有色金属压铸模等用于寿命要求高的热锻模、有色金属压铸模等第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.3 1.3 常用金属材料常用金属材料 铸铁铸铁铸铁铸铁：碳占：碳占2.52.54.04.0 ，特点：，特点：铸造性、耐磨性、消振性和切削加铸造性、耐磨性、消振性和切削加工性，生产工艺简便，成本低廉。工性，生产工艺简便，成本低廉。 灰口铸铁灰口铸铁 可锻铸铁可锻铸铁 铸铁铸铁 球墨铸铁球墨铸铁 合金铸铁合金铸铁 牌号：牌号：“HTHT数字数字” ” ，如，如HT150HT150表示最低抗拉表示最低抗拉强度为强度为150MPa 150MPa ，应用：气缸盖，飞
23、轮壳等，应用：气缸盖，飞轮壳等牌号：牌号：“KTKTH H或或Z” Z” ，如，如KTH30006，应用：应用：后桥壳等后桥壳等牌号：牌号：“QTQTH H或或Z” Z” ，如，如QT45010，应用：应用：曲轴等曲轴等加入铬、铜、钼、磷、锰、钛等元素所得到的加入铬、铜、钼、磷、锰、钛等元素所得到的合金铸铁，提高了铸铁的耐磨性，应用：汽缸合金铸铁，提高了铸铁的耐磨性，应用：汽缸套，活塞环套，活塞环 第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.3 1.3 常用金属材料常用金属材料非铁基金属材料非铁基金属材料1 1、纯铜、纯铜 优点：优良导电、导热和抗腐蚀性。优点：优良导电、导热和抗腐蚀性。2 2
24、、铜合金、铜合金 优点：优良的物理和化学性能。优点：优良的物理和化学性能。1 1、铝、铝 优点：良好的导电、导热和耐蚀性。优点：良好的导电、导热和耐蚀性。 2 2、铝合金铝合金 优点：优点：强度高，质量轻，耐蚀性好强度高，质量轻，耐蚀性好。 应用：应用：汽缸体、汽缸盖和活塞汽缸体、汽缸盖和活塞。1 1、锡基轴承合金、锡基轴承合金 应用：应用：发动机主轴承发动机主轴承2 2、铅基轴承合金、铅基轴承合金 3 3、铝基轴承合金、铝基轴承合金4 4、铜基轴承合金、铜基轴承合金铜铜铜合金铜合金铝铝铝合金铝合金轴承轴承合金合金第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.3 1.3 常用金属材料常用金属材料
25、非铁基金属材料非铁基金属材料1 1、纯铜、纯铜 优点：优良导电、导热和抗腐蚀性。优点：优良导电、导热和抗腐蚀性。2 2、铜合金、铜合金 优点：优良的物理和化学性能。优点：优良的物理和化学性能。1 1、铝、铝 优点：良好的导电、导热和耐蚀性。优点：良好的导电、导热和耐蚀性。 2 2、铝合金铝合金 优点：优点：强度高，质量轻，耐蚀性好强度高，质量轻，耐蚀性好。 应用：应用：汽缸体、汽缸盖和活塞汽缸体、汽缸盖和活塞。1 1、锡基轴承合金、锡基轴承合金 应用：应用：发动机主轴承发动机主轴承2 2、铅基轴承合金、铅基轴承合金 3 3、铝基轴承合金、铝基轴承合金4 4、铜基轴承合金、铜基轴承合金铜铜铜合金
26、铜合金铝铝铝合金铝合金轴承轴承合金合金第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.3 1.3 常用金属材料常用金属材料发动机材料发展技术发动机材料发展技术1 1、缸体与缸盖、缸体与缸盖2 2、曲轴、曲轴3 3、连杆、连杆4 4、轴瓦、轴瓦5 5、活塞和活塞环、活塞和活塞环第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.3 1.3 常用金属材料常用金属材料发动机材料发展技术发动机材料发展技术第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.3 1.3 常用金属材料常用金属材料发动机材料发展技术发动机材料发展技术对发动机零部件用材要求：对发动机零部件用材要求：第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.3
27、1.3 常用金属材料常用金属材料发动机材料发展技术发动机材料发展技术1 1、缸体与缸盖、缸体与缸盖 高强度高强度选材主要选材主要出发点出发点：优良热疲劳性能优良热疲劳性能 轻量化轻量化轿车发动机：轿车发动机：汽油机汽油机第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.3 1.3 常用金属材料常用金属材料发动机材料发展技术发动机材料发展技术1 1、缸体与缸盖、缸体与缸盖轿车发动机：轿车发动机：汽油机汽油机缸套及缸体的内芯部分缸套及缸体的内芯部分为为AlSi17Cu4MgAlSi17Cu4Mg铝合金铝合金，外壁与基座外壁与基座为为 AJ62AJ62镁合金镁合金。复合缸体中镁合金重复合缸体中镁合金重18
28、18公斤。与铸铁缸体比较，铝缸体减重幅度约公斤。与铸铁缸体比较，铝缸体减重幅度约2626，而，而镁铝复合缸体可达镁铝复合缸体可达4444。20052005年宝马年宝马3 3系列、系列、5 5系列和系列和7 7系列，以及系列，以及20062006年上市的年上市的Z4RoadsterZ4Roadster和和Z4CoupeZ4Coupe均已采用这种镁铝复合缸体的发动机。均已采用这种镁铝复合缸体的发动机。第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.3 1.3 常用金属材料常用金属材料发动机材料发展技术发动机材料发展技术1 1、缸体与缸盖、缸体与缸盖轿车发动机：轿车发动机：汽油机汽油机需继续研究的方向：
29、需继续研究的方向：A、耐热镁合金材料开发、耐热镁合金材料开发B、材料性能测试高周与低周疲劳性能、蠕变抗力、耐腐蚀性能和载荷保持能力、材料性能测试高周与低周疲劳性能、蠕变抗力、耐腐蚀性能和载荷保持能力C、结构优化设计、结构优化设计D、铸造工艺、铸造工艺E、毛坯检测技术、毛坯检测技术第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.3 1.3 常用金属材料常用金属材料发动机材料发展技术发动机材料发展技术1 1、缸体与缸盖、缸体与缸盖轿车发动机：轿车发动机：柴油机柴油机E320V6E320V6柴油机铝合金缸体柴油机铝合金缸体 梅塞德斯奔驰公司最近成功开发出了世界梅塞德斯奔驰公司最近成功开发出了世界第一台第
30、一台全铝全铝3 3升直喷式柴油机升直喷式柴油机, ,并投入了批量生产。并投入了批量生产。铝合金缸体的重量较铸铁减少了铝合金缸体的重量较铸铁减少了3535公斤公斤, ,其它铝其它铝零件还有缸盖、缸盖罩、水泵活塞、油底壳、加零件还有缸盖、缸盖罩、水泵活塞、油底壳、加压分配器等。其功率密度达压分配器等。其功率密度达0.970.97千瓦千瓦/ /公斤公斤，较，较原设计提高了原设计提高了2020。第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.3 1.3 常用金属材料常用金属材料发动机材料发展技术发动机材料发展技术2 2、曲轴、曲轴选材主要出发点：选材主要出发点：疲劳强度、耐磨疲劳强度、耐磨曲轴材料：曲轴材
31、料：l钢钢 调质钢调质钢4545、40Cr40Cr、35CrMo35CrMo、42CrMo42CrMo 非调质钢非调质钢48MnV48MnV、C38N2C38N2、38MnSiV38MnSiVl球墨铸铁球墨铸铁 珠光体球铁珠光体球铁QT700QT7002 2、QT800QT8006 6、QT900QT9005 5第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.3 1.3 常用金属材料常用金属材料发动机材料发展技术发动机材料发展技术2 2、曲轴、曲轴l表面感应淬火表面感应淬火强化机理：强化机理：表层材料硬度提高，圆表层材料硬度提高，圆角形成残余压应力角形成残余压应力强化效果（零件弯曲疲劳极限提高强化
32、效果（零件弯曲疲劳极限提高幅度）幅度） 锻钢曲轴：锻钢曲轴：8080以上以上 球铁曲轴：球铁曲轴：2020左右左右 钢轴颈及圆角表面感应淬火钢轴颈及圆角表面感应淬火是目是目前承载能力前承载能力最高最高的一种曲轴材料工艺组的一种曲轴材料工艺组合，为重型及高爆压发动机所广泛采用，合，为重型及高爆压发动机所广泛采用，但其工艺难度较大（变形、淬硬层均匀但其工艺难度较大（变形、淬硬层均匀性、圆角表面光洁度等）性、圆角表面光洁度等）强化工艺：强化工艺：第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.3 1.3 常用金属材料常用金属材料发动机材料发展技术发动机材料发展技术2 2、曲轴、曲轴l圆角滚压圆角滚压 强
33、化机理强化机理圆角形成大的残余压应力场，圆角形成大的残余压应力场，表层材料冷作硬化表层材料冷作硬化强化效果（零件弯曲疲劳极限提高幅度）强化效果（零件弯曲疲劳极限提高幅度） 锻钢曲轴：锻钢曲轴：8080以上以上 球铁曲轴：球铁曲轴：100100以上以上 球铁轴颈表面感应淬火圆角滚球铁轴颈表面感应淬火圆角滚压是目前性价比最高的一种曲轴材料工压是目前性价比最高的一种曲轴材料工艺组合，它具有以下优点：成本约下降艺组合，它具有以下优点：成本约下降40405 5；减重；减重8 8以上；耐磨性好；以上；耐磨性好；减振降噪。减振降噪。 圆角滚压球铁曲轴圆角滚压球铁曲轴广泛应用于广泛应用于轻型车和轻型车和轿车发
34、动机轿车发动机，它在相当程度上可取代锻钢曲，它在相当程度上可取代锻钢曲轴用于中等增压的柴油机轴用于中等增压的柴油机强化工艺：强化工艺：第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.3 1.3 常用金属材料常用金属材料发动机材料发展技术发动机材料发展技术2 2、曲轴、曲轴未来发展趋势：未来发展趋势：高爆压重型柴油机曲轴高爆压重型柴油机曲轴 钢圆角感应淬火钢圆角感应淬火l曲轴用钢非调质化曲轴用钢非调质化中小功率发动机曲轴中小功率发动机曲轴 球铁圆角滚压球铁圆角滚压l球铁毛坯铸态化球铁毛坯铸态化l材质趋向低强度材质趋向低强度l奥贝球铁的发展前景不明朗奥贝球铁的发展前景不明朗第第1 1章章 汽车常用材料
35、汽车常用材料1.3 1.3 常用金属材料常用金属材料发动机材料发展技术发动机材料发展技术3 3、连杆、连杆选材主要出发点：选材主要出发点：疲劳强度，轻量化疲劳强度，轻量化粉锻连杆的效益：粉锻连杆的效益：质量减轻质量减轻1010以上以上材料可节约材料可节约4040机加工工序减少约机加工工序减少约4747能源消耗可节约能源消耗可节约5050生产成本可降低生产成本可降低1010 。第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.3 1.3 常用金属材料常用金属材料发动机材料发展技术发动机材料发展技术3 3、连杆、连杆裂解工艺裂解工艺的优点：的优点：a.改善连杆结合面定位改善连杆结合面定位b.变分体加工为
36、整体加工，减低生产成本变分体加工为整体加工，减低生产成本c.减低螺栓孔的加工精度减低螺栓孔的加工精度第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.3 1.3 常用金属材料常用金属材料发动机材料发展技术发动机材料发展技术3 3、连杆、连杆l裂解工艺的应用将越来越广泛裂解工艺的应用将越来越广泛l粉末冶金连杆所占的比例将稳步增长粉末冶金连杆所占的比例将稳步增长l铝基复合材料连杆的研究开发力度将加大铝基复合材料连杆的研究开发力度将加大未来发展趋势未来发展趋势第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.3 1.3 常用金属材料常用金属材料发动机材料发展技术发动机材料发展技术4 4、轴瓦、轴瓦选材主要出发点
37、：选材主要出发点： 高承载能力，耐磨减摩，高承载能力，耐磨减摩，环保（无铅）环保（无铅）国内现有的轴瓦材料性能国内现有的轴瓦材料性能第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.3 1.3 常用金属材料常用金属材料发动机材料发展技术发动机材料发展技术5 5、活塞、活塞选材主要出发点：选材主要出发点： 高温强度高，抗氧化、耐蚀，轻量化高温强度高，抗氧化、耐蚀，轻量化活塞材料技术活塞材料技术铝合金表面处理铝合金表面处理铸造铝合金：汽油机中重型柴油机铸造铝合金：汽油机中重型柴油机锻造铝合金：主要用于高级轿车及赛车发动机锻造铝合金：主要用于高级轿车及赛车发动机锻钢调质钢、非调质钢锻钢调质钢、非调质钢重型
38、柴油机重型柴油机钢铝组合钢铝组合重型柴油机重型柴油机铸铁灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁铸铁灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.3 1.3 常用金属材料常用金属材料发动机材料发展技术发动机材料发展技术5 5、活塞、活塞优点：优点：1 1、强度高、强度高2 2、热稳定性好，高刚、热稳定性好，高刚度，长寿命度，长寿命3 3、尺寸紧凑、尺寸紧凑4 4、钢配间隙小、钢配间隙小5 5、重量与铝活塞接近、重量与铝活塞接近特点：它具有单一材特点：它具有单一材料无法达到的综合性料无法达到的综合性能。能。优点：优点：1 1、重量轻，动载荷、重量轻，动载荷小小2 2、耐磨性好、耐磨性好
39、3 3、高温强度和抗热、高温强度和抗热疲劳性能好疲劳性能好4 4、较低的线膨胀系、较低的线膨胀系数数优点：优点：1 1、热膨胀系数为铝、热膨胀系数为铝合金的合金的1/101/102 2、导热率高，提高、导热率高，提高了活塞使用温度了活塞使用温度3 3、密度小，为陶瓷、密度小，为陶瓷的的1/31/3，大大减轻重，大大减轻重量量4 4、摩擦性能好，有、摩擦性能好，有自润滑作用，无需活自润滑作用，无需活塞环与活塞裙塞环与活塞裙锻钢活塞锻钢活塞铝基复合材料铝基复合材料碳基复合材料碳基复合材料第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.4 1.4 常用非金属材料常用非金属材料汽车常用汽车常用非金属材料非
40、金属材料塑料塑料 约占约占9%（整车重量）（整车重量）橡胶橡胶 约占约占3%-6%玻璃玻璃 约占约占3%陶瓷陶瓷复合材料复合材料第一节工程塑料第一节工程塑料特点特点：强度、韧度和耐磨性较好，价廉、耐腐蚀、降噪声、美观、质轻等。强度、韧度和耐磨性较好，价廉、耐腐蚀、降噪声、美观、质轻等。用途用途：制造汽车某些零件或构件制造汽车某些零件或构件汽车用塑料按用途分：汽车用塑料按用途分：内饰件用塑料、工程塑料和外装件用料。内饰件用塑料、工程塑料和外装件用料。内饰用塑料品种主要有：聚氨酯（内饰用塑料品种主要有：聚氨酯（PUPU）、聚氯乙烯（）、聚氯乙烯（PVCPVC）、）、聚丙烯（聚丙烯（PPPP）和和A
41、BSABS等。它们用于制作座垫、等。它们用于制作座垫、仪表板仪表板、扶手、门内衬板、顶棚衬里、扶手、门内衬板、顶棚衬里、地毯地毯、方向盘方向盘等内饰塑料制品。等内饰塑料制品。汽车上常用的工程塑料有聚丙烯（汽车上常用的工程塑料有聚丙烯（PPPP）、聚乙烯（）、聚乙烯（PEPE）、聚苯烯、）、聚苯烯、ABSABS、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、酚醛树脂等。聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、酚醛树脂等。汽车的外装件及结构件包括传动轴、车架、发动机罩等，要求具备高强度，汽车的外装件及结构件包括传动轴、车架、发动机罩等，要求具备高强度，因而多采用纤维增强塑料复合材料制造。因而多采用纤维增强塑料复合材料制造。第第1
42、1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.4 1.4 常用非金属材料常用非金属材料塑料塑料第一节工程塑料第一节工程塑料橡胶橡胶分类分类：天然橡胶和合成橡胶：天然橡胶和合成橡胶橡胶橡胶特性特性第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.4 1.4 常用非金属材料常用非金属材料橡胶橡胶极高的弹性极高的弹性 具有很强的抵抗变形能力，又能恢复原形具有很强的抵抗变形能力，又能恢复原形良好可塑性良好可塑性 在一定的温度下失去弹性而具有塑性在一定的温度下失去弹性而具有塑性良好粘着性良好粘着性 与其他材料粘结一体而不易分开，如衬套与其他材料粘结一体而不易分开，如衬套良好绝缘性良好绝缘性 电线、电缆和电器设备电线、电
43、缆和电器设备良好密封性良好密封性 密封圈密封圈橡胶橡胶缺点缺点：容易老化容易老化，使用中避免与酸、碱、油及有机溶剂接触，使用中避免与酸、碱、油及有机溶剂接触，尽量减少受热、日晒和雨淋等尽量减少受热、日晒和雨淋等第一节工程塑料第一节工程塑料第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.4 1.4 常用非金属材料常用非金属材料橡胶橡胶橡胶在其橡胶在其汽车上应用汽车上应用： 1、约占轿车总重量、约占轿车总重量3%-6% 2、用量最大是轮胎，占轿车橡胶件总重量的、用量最大是轮胎，占轿车橡胶件总重量的70% 3、制造各种胶管、皮带、胶带、减震件和密封件等、制造各种胶管、皮带、胶带、减震件和密封件等第一节工
44、程塑料第一节工程塑料第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.4 1.4 常用非金属材料常用非金属材料玻璃玻璃 玻璃是一种非晶态固体，它是以石英砂、纯碱、长石、石玻璃是一种非晶态固体，它是以石英砂、纯碱、长石、石灰石等为主要原料，并加入某金属氧化物等辅料，在高温窑中灰石等为主要原料，并加入某金属氧化物等辅料，在高温窑中煅烧至熔融后，经成形、冷却所获得的非金属材料。煅烧至熔融后，经成形、冷却所获得的非金属材料。特点：透明、隔音、隔热以及良好的化学稳定性。特点：透明、隔音、隔热以及良好的化学稳定性。常用玻璃主要有：普通平板玻璃、钢化玻璃和夹层玻璃。常用玻璃主要有：普通平板玻璃、钢化玻璃和夹层玻璃
45、。钢化玻璃钢化玻璃普通钢化玻璃普通钢化玻璃 普通玻璃经热处理后制成。当冲撞普通玻璃经热处理后制成。当冲撞破碎时，像雪崩般破碎成不锋利的颗粒碎片。缺点：破碎时，像雪崩般破碎成不锋利的颗粒碎片。缺点：破碎时严重阻挡视线，容易引起二次事故。破碎时严重阻挡视线，容易引起二次事故。区域钢化玻璃区域钢化玻璃 在驾驶员视线范围经过特殊处理，在驾驶员视线范围经过特殊处理，能够控制碎片形状和大小，从而保证不影响驾驶员视能够控制碎片形状和大小，从而保证不影响驾驶员视线。线。第一节工程塑料第一节工程塑料第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.4 1.4 常用非金属材料常用非金属材料玻璃玻璃夹层玻璃：又称夹层玻璃
46、：又称安全玻璃安全玻璃，是将两片以上的平板类玻璃用聚乙，是将两片以上的平板类玻璃用聚乙烯醇缩丁醛塑料衬片粘合合成烯醇缩丁醛塑料衬片粘合合成 。特点：特点：具有较高强度，有夹层安全膜，可避免玻璃脱落伤人。具有较高强度，有夹层安全膜，可避免玻璃脱落伤人。好用于高层建筑门窗和航空用的安全玻璃等。好用于高层建筑门窗和航空用的安全玻璃等。高级轿车上：高级轿车上：天线夹层玻璃、调光夹层玻璃、热反射玻璃、除天线夹层玻璃、调光夹层玻璃、热反射玻璃、除霜玻璃霜玻璃等等 玻璃在汽车上主要应用玻璃在汽车上主要应用：车窗、挡风玻璃车窗、挡风玻璃等，轿车上玻璃的使等，轿车上玻璃的使用量约占轿车总重量的用量约占轿车总重量
47、的3 3。 第一节工程塑料第一节工程塑料第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.4 1.4 常用非金属材料常用非金属材料陶瓷陶瓷特点：特点：耐高温、耐腐蚀性、耐磨性好，抗压强度高等耐高温、耐腐蚀性、耐磨性好，抗压强度高等。普通陶瓷普通陶瓷：质地坚硬，耐腐蚀性好，不导电，易于加工成型，质地坚硬，耐腐蚀性好，不导电，易于加工成型，是应用广泛的传统材料。包括日用陶瓷、建筑陶瓷和化工陶瓷是应用广泛的传统材料。包括日用陶瓷、建筑陶瓷和化工陶瓷等。汽车上应用：等。汽车上应用：发动机火花塞。发动机火花塞。工程陶瓷工程陶瓷：一种新型的高强度、高硬度、高耐热性、高耐磨性：一种新型的高强度、高硬度、高耐热性、
48、高耐磨性和高耐腐蚀性材料。汽车上应用：和高耐腐蚀性材料。汽车上应用：燃气涡轮机零件、柴油机喷燃气涡轮机零件、柴油机喷嘴、气门零件和活塞等。嘴、气门零件和活塞等。 功能陶瓷功能陶瓷：是指一些具有特殊的介电性、压电性、导电性、透：是指一些具有特殊的介电性、压电性、导电性、透气性和磁性等性能的陶瓷材料。汽车上应用：气性和磁性等性能的陶瓷材料。汽车上应用：各种电子设备的各种电子设备的传感器、导电材料和显示元件传感器、导电材料和显示元件等等 第一节工程塑料第一节工程塑料第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.4 1.4 常用非金属材料常用非金属材料复合材料复合材料复合材料：复合材料：是由是由2种或种
49、或2种以上性质不同的金属材料或非金属种以上性质不同的金属材料或非金属材料通过人工复合而制成。复合材料是由材料通过人工复合而制成。复合材料是由基体材料基体材料和和增强材料增强材料两部分组成的。两部分组成的。 特点特点：不仅具有各组成材料的优点，还具有比单一材料更优良不仅具有各组成材料的优点，还具有比单一材料更优良的综合性能。的综合性能。玻璃纤维增强塑料玻璃纤维增强塑料 ：玻璃纤维玻璃纤维作为增强材料，以作为增强材料，以工程塑料工程塑料作作为基体材料。为基体材料。特点特点：柔软如丝，但抗拉强度却比高强度钢约高：柔软如丝，但抗拉强度却比高强度钢约高2倍，并且制取方便，价格低廉。玻璃纤维增强塑料的强度
50、、倍，并且制取方便，价格低廉。玻璃纤维增强塑料的强度、抗疲劳性、韧性都比塑料大大提高，比强度高于铝合金，耐蚀抗疲劳性、韧性都比塑料大大提高，比强度高于铝合金，耐蚀性、隔热性好，且成型工艺简单，成本低。性、隔热性好，且成型工艺简单，成本低。汽车上应用：汽车上应用：仪表仪表板、发动机罩、行李箱盖、挡泥板等。板、发动机罩、行李箱盖、挡泥板等。 第一节工程塑料第一节工程塑料第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料1.4 1.4 常用非金属材料常用非金属材料复合材料复合材料碳纤维增强塑料碳纤维增强塑料 ：碳纤维碳纤维为增强材料，以为增强材料，以工程塑料工程塑料为基体材为基体材料制成的复合材料料制成的复合
