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1、技能型紧缺人才培养培训系列教材汽车材料参赛选手：****绪论汽车材料主要指汽车零部件材料和运行材料。汽车材料一般分为两类汽车制造材料，又分金属材料和非金属材料；金属材料，包括黑色金属（钢、铸铁）、有色金属（铝、铜、铅、锡、镁、钛）及其合金；非金属材料，有机高分子材料（塑料、橡胶等）、无机非金属材料（玻璃、陶瓷等）以及新型符合材料等。第二类材料，汽车运行材料，包括汽车运行所消耗的燃料、润滑剂和工作液等）。部分在汽车上运用的情况：第１篇金属材料第1章金属材料及其性能1.1概述金属材料是汽车制造工业中使用的主要材料。一辆汽车是由上
2、万个零部件组成,这些零部件80%是金属材料制成的。以国产某种轿车为例,它的材料构成比大约为:钢材62%、铸铁97%、粉末冶金12%、有色金属85%、非金属材料18.6%。1.2金属材料的分类金属材料可分为纯金属和合金。纯金属是由一种金属元素所组成的带有电子导电性的物质。纯金属大多带有光泽,具有良好的延展性及导电、导热等性能,如金、银、铜、铝等。碳钢是铁和碳的合金,黄铜是铜和锌的合金。合金材料在汽车制造业应用十分广泛。黑色金属是以铁为基本元素的合金。汽车工业中应用最广泛的黑色金属是碳钢、铸铁和合金钢等,它们在汽车用金属材料中占
3、主要部分;应用广泛的有色金属有铝及其合金、铜及其合金、锌合金等。1.3金属材料的物理性能与化学性能金属材料性能的分类如图所示1.3.11.3.1金属的物理性能金属的物理性能是指金属材料受到自然界中各种物理现象的作用所表现出来的反应,此时金属的化学成分仍保持不变。金属的物理性能包括密度、熔点、导电性、热膨胀性和磁性等。1.密度物质单位体积的质量称为密度,用ρ表示,单位kg/m3。在汽车生产中,高速运动的零部件(发动机活塞等)要求重量轻、惯性小,因此常选用强度高、密度小的铝合金来制造。2.熔点金属从固态转变成液态时的温度称为金属
4、的熔点。根据金属的不同熔点分为易熔金属和难熔金属。3.导电性金属的导电性通常用电阻率来衡量,电阻率越小,金属的导电性越好。4.导热性金属材料的导热性对热处理和锻造等热加工工艺具有十分重要的影响。5.热膨胀性6.磁性具有导磁能力的金属都能被磁铁吸引。具有较高磁性的金属称为磁性金属,如铁、钴、镍等。1.3.2金属的化学性能金属与其他物质发生化学变化时表现出来的性能称为化学性能。在金属材料的化学性能中,最受重视的是材料的耐腐蚀性与抗氧化性。1.耐腐蚀性金属抵抗各种腐蚀介质如酸、碱、盐、水、氧气等侵蚀的能力称为耐腐蚀性。2.抗氧化性
5、金属在加热时对氧化作用的抵抗能力称为抗氧化性。1.4金属材料的力学性能,金属材料在外力作用下所表现出来的特性称为金属的力学性能。例如抵抗变形和断裂的能力等。在机械制造中,金属材料最常见的也是最重要的使用性能是力学性能,又称为机械性能,它是产品设计和选择材料的主要依据。金属的力学性能主要包括:强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。1.4.1载荷的种类载荷指金属材料在使用过程中所受的外力。按作用力的方向、时间分类,载荷主要分为静载荷、冲击载荷和交变载荷。1.静载荷大小和方向不变或变化很慢的载荷称为静载荷。如机床底座承受的就是静载荷
6、。2.冲击载荷以一定的速度突然施加在物体上的载荷称为冲击载荷。3.交变载荷方向和大小随时间作周期性变化的载荷称为交变载荷。1.4.2金属的变形在外力作用下绝大部分金属材料都会在尺寸和形状上发生变化,这种变化称为金属的变形。1.弹性变形金属在外力作用下产生一定变形,但当外力去除后,变形随即消失而恢复原状,这样的变形称为弹性变形。2.塑性变形金属在外力作用下产生一定的变形,且当外力去除后变形仍不能消失,这种变形就称为塑性变形。1.4.3强度及拉伸试验1.强度金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力称为强度。它是力学性能的重要指标
7、之一,是选材的主要依据。强度通常分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度和抗弯强度等四种。它们都是通过专门试验测定的,其中以抗拉强度应用最广泛。(1)拉伸试验拉伸试验是应用最广泛的力学性能试验。静拉伸试验一般是按规定把金属材料制成一定形状和尺寸的标准试样,装夹在专门试验机的两个夹头上,试验时传动机构使活动夹头移动,试件便承受逐渐增大的静拉伸载荷,在拉伸载荷作用下,试件渐渐变细,直到最后断裂。在拉伸过程中试验机上的测量机构记录下试件承受的载荷和相应的变形。而后根据所承受载荷下试件产生相应变形量的记录,可测定出该金属材料的强度指标。金属
8、材料的静拉伸试验所采用的拉伸试样如图所示为低碳钢时,它所表现的力学性能比较全、比较典型。将其试验结果绘成以变形量ΔL为横坐标,以载荷F为纵坐标的曲线即为拉伸图如右下图。(2)强度强度的大小用应力来表示。金属材料受到载荷作用时,必然在内部产生与载荷相等的抵抗力,即内力。单位截面上的内力称为应
