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011汽车工程材料基础PPT课件

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汽车常用材料的很全的课件

汽车常用材料的很全的课件

铝合金
铸造铝合金
铸造铝合金是一种轻质、高强度的铝合金材料，具有较好的 铸造性和机械加工性能。它广泛应用于汽车发动机气缸体、 变速器壳体等部位。
变形铝合金
变形铝合金是一种经过热轧、冷轧、挤压等工艺处理的铝合 金材料，具有较好的强度和塑性。它广泛应用于汽车车身板 材、加强件等部位。
铜合金
黄铜
黄铜是一种由铜和锌组成的合金 ，具有较好的塑性和加工性能。 它广泛应用于汽车水箱散热器、 连接管等部位。
青铜
青铜是一种由铜和锡组成的合金 ，具有较好的强度和耐腐蚀性。 它广泛应用于汽车轴承、齿轮等 部位。
02
非金属材料
塑料
聚乙烯（PE）
柔韧、无毒、易加工，常用作汽车内部零件和外部装饰件。
聚丙烯（PP）
强度高、耐热性好、比重轻，常用作汽车内部零件和外部装饰件。
聚氯乙烯（PVC）
硬质、耐腐蚀、易加工，常用作汽车外部装饰件。
03
02
抗疲劳性能好
CFRP具有较好的抗疲劳性能，能够 承受交变应力的作用。
生产效率高
CFRP的生产周期短，能够实现快速 生产。
04
金属基复合材料（MMC）
高强度
MMC具有较高的强度和刚度，能够承受较 大的应力和冲击。
良好的导热性
MMC具有较好的导热性，能够满足汽车零 件的散热要求。
耐磨性好
MMC具有较好的耐磨性，能够满足汽车零 件的耐磨要求。
强度高
GFRP具有较高的强度和刚度， 能够承受较大的应力和冲击。
耐腐蚀
GFRP对酸碱盐等化学物质的腐 蚀具有较高的抵抗能力。
热稳定性
GFRP在高温下仍能保持其强度 和稳定性。
碳纤维增强塑料（CFRP）

汽车工程材料

汽车工程材料

5.1.2 金属材料的性能 金属材料的性能主要包括使用性能和工艺性能两方面， 其中使用性能又包括物理性能、化学性能和机械性能等。它 们是指导生产、选用材料、设计机械零件及制定加工工艺的 主要依据。 1.金属的物理性能 1）密度 密度是指物质单位体积的质量，用符号 表示，单位为 kg／m3。 金属材料的密度直接关系到它所制成设备的自重和效能。 一般密度小于5×103kg／m3的金属称为轻金属，密度大于 5×103kg／m3的金属称为重金属。 零件在选材时就要考虑零件的密度。例如，汽车发动机的 活塞要求运动时惯性小、质量轻。因此，常用密度较小的铝合 金来制造。
汽车用金属材料，最重要的性能是机械性能，它是衡量 金属材料的主要指标之一。
金属在一定温度条件下承受外力（载荷）作用时，抵抗 变形和断裂的能力称为金属材料的机械性能。材料受载荷作 用后的变形可分为压缩、拉伸、剪切、扭转和弯曲等。
金属材料在不同载荷作用下的变形如图5-1所示。
图5-1 金属材料的变形
金属材料承受的载荷有多种形式，可以是静态载荷，也可 以是动态载荷，包括单独或同时承受的拉伸应力、压应力、 弯曲应力、剪切应力、扭转应力，以及摩擦、振动、冲击等。
断面收缩率的表达式为
F0 F1 / F0 100%
式中， F0 为拉伸试验时试样拉断后原横截面积； F1 为与断 口细颈处最小截面积。
实际应用中对于最常用的圆截面试样通常可通过直径测 量进行计算
1 D1 / D0 100%
2


式中， D0 为试样原直径； D1 为试样拉断后断口细颈处最小 直径。
在使用布氏硬度计测试硬度时，通 常直接测量压坑的直径，并根据负载P 和钢球直径D从布氏硬度数值表上查出 布氏硬度值（显然压坑直径越大，硬度 越低，表示的布氏硬度值越小）。

《汽车工程材料》PPT课件

《汽车工程材料》PPT课件

1．铸造性能
2．锻造性能
3．焊接性能
4．切削加工性能
汽车机械基础
1．铸造性能 铸造性能是指金属在铸造生产中表现出的工艺性能。
2．锻造性能 锻造性能是指锻造金属材料的难易程度。
3．焊接性能 焊接性能是指金属材料对焊接成形的适应性，也就是指在
一定的焊接工艺条件下，金属材料获得优质焊接接头的难易 程度。
（2）晶格和晶胞 晶体结构：指在晶体内部，原子、离子或原子集团规则排列的方
式。 晶格：抽象的用于描述原子在晶体中排列方式的空间几何格架。
原子排列
晶格
晶胞
晶胞：组成晶格的能反映其特征和规律的最基本几何单元。
汽车机械基础
（3）三种典型的金属晶体结构 ① 体心立方晶格 α-铁（912℃以下的钝铁）、 铬、钼、钨、钒
实际金属晶体结构
汽车机械基础
晶体缺陷： 实际晶体中，排列不规则的区域称为晶体缺陷。
① 点缺陷：不规则区域在空间三个方向上的尺寸都很小，主 要是空位、间隙原子、置换原子。
在实际晶体结构中，晶格的某些结点上没有原子，则称这结 点为空位。位于晶格空隙之间的原子称为间隙原子。
汽车机械基础
② 线缺陷：不规则区域在一个方向的尺寸很大，在另外两个方 向的尺寸都很小，主要是位错，即晶体中某处有一列或若干列原 子发生有规律的错排现象。
汽车机械基础
《汽车工程材料》PPT课件
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汽车机械基础
任务一 汽车常用材料主要性能分析
汽车机械基础
任务引入
图1-1 汽车曲轴、活塞、齿轮
汽车曲轴、活塞、齿轮的主要性能有哪些？

第1章 汽车工程材料基础

第1章 汽车工程材料基础

图1.3-7 凸轮轴 1-凸轮2-凸轮轴轴颈3-驱动汽油泵的偏心轮
4-驱动分电器的螺旋齿轮
2. 凸轮轴工作载荷分析
凸轮轴的结构特点是细而长，工作时主要承受 的荷载是气门弹簧的张力和传动件的惯性力， 并由于凸轮轴的转动，它的工作特点是受周期 性的荷载。
1．强度
金属材料在载荷作用下抵抗弹性变形、塑性变形和 断裂的能力称为强度。由于载荷作用方式不同，强 度分为屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度 和抗剪强度等。
试样被拉断前所能承受的最大拉应力称为抗拉强度，
用符号 b (MPa)表示。
b
Fb S0
Fb ——试样断裂前所承受的最大载荷(N)。
S0 ——试样的原始横截面面积(mm)。
图1.1-2 洛氏硬度试验原理示意图
常用一常数K减去作为洛氏硬度值，用符号HR 表示，洛氏硬度值可直接从硬度计表盘上读出。
HR K h 0.002
公式中K——常数，当用金刚石做压头时，K=100， 当用淬火钢球做压头时，K=130。洛氏硬度表示的 方法是在符号前写出硬度值，如60HRC。
（3）硬度与抗拉强度的关系
按含碳量高低可分为低碳钢、中碳钢和高 碳钢，含碳量小于0.25％为低碳钢、含碳量在 0.25％~0.6％之间为中碳钢，含碳量在0.6％～ 1.3％之间为高碳钢。
按用途分类，钢可以分为结构钢(用于制造 机械零件和工程结构)、工具钢(制造工具、刃具 和量具)和特殊性能钢(如不锈钢、耐热钢)等。
4．普通碳素结构钢
（1）布氏硬度
布氏硬度的测定原理是用一定直径D的硬质合金 球作压头，在规定试验力F的作用下，压入被测金 属表面(见图1.1-1)，保持规定的时间后卸除试验力， 测量被测试金属表面上所形成的压痕直径d，用载 荷与压痕球形表面积的比值作为布氏硬度值，用符 号HBW表示。布氏硬度试验范围上限为650HBW。

[工学]01-2汽车工程材料基础

[工学]01-2汽车工程材料基础

2、过冷奥氏体的连续冷却转变 P13-14
过冷奥氏体在一个温度范围内，随温度下降发生组织转变。 炉冷 V1 ：比较缓慢，转变产 物 为 珠 光 体 ， 硬 度 170~220HBS。 空冷 V2 ：相当于在空气中冷 却（正火的冷却方式），转 变产物为索氏体，硬度 25~35HRC。 油冷V3：相当于在油中的冷却（在油中淬火的冷却方式），转 变产物应是托氏体和马氏体的混合组织，硬度45~55HRC。 水冷V4：相当于在水中冷却（在水中淬火的冷却方式），它不 与 C 曲线相交，过冷奥氏体将直接冷却至 Ms 以下进行马氏体转
过冷奥氏体等温转变曲线在连续冷却中的应用
马氏体临界冷却速：图中冷却速度 Vk与 C曲线的开始转变线相 切，这时过冷奥氏体不发生分解，全部过冷到MS线以下向马氏 体转变所需要的最小冷却速度。
4. 含碳量的影响(有临界值) 随着奥氏体含碳量的增加，Fe、C原子的扩散速度 增大，奥氏体晶粒长大的倾向增加。 当超过奥氏体饱和碳浓度以后，由于出现了残余渗 碳体，产生机械阻碍作用，使晶粒长大倾向减小。
奥氏体晶粒大小直接影响钢冷却后的组织和性能 P12
1.6.2
过 冷 奥 氏 体 的 两 种 冷 却 方 式
碳体）薄层交替重叠的复相组织称为细珠光体或索氏体，用字
母S表示（以英国冶金学家H•C•Sorby的名字命名）。
3）在600～550℃形成片层间距极小的珠光体 ( 0.2m) ，在电子显
微镜下可观测到很薄的铁素体层和碳化物（渗碳体）层交替重叠的复
相组织，称为极细珠光体或托氏体，用字母 T表示（以法国金相学家 L•Troost的名字命名）。
1
10
102
103
104
时间(s)
1）珠光体转变：扩散相变 (A1～550℃, A→P（F+Fe3C）)

汽车工程材料概述-课件2

汽车工程材料概述-课件2
6、钨在钢中的作用
钨与碳形成的碳化钨有很 高的硬度和耐磨性。在工具钢 中加入钨，可显著提高红硬性 和热强性，因此钨是高速钢的 主要合金元素。
子课题二 钢的热处理工艺
3）淬火加热缺陷及其防止
钢在淬火加热时可能导致的材料缺陷主要为过热、过烧、氧化和脱碳。 （1）轻微的过热可通过延长回火时间来补救，严重的过热则需进行 一次细化晶粒退火，然后再重新淬火。 （2）过烧是加热温度太高而导致奥氏体晶界出现局部熔化或氧化的 现象，为严重的加热缺陷。工件一旦出现过烧就无法补救，只能报废。 （3）氧化和脱碳是钢制零件在加热时与周围介质相互作用形成的缺 陷。采用盐浴加热、真空加热或都可有效防止氧化和脱碳的发生。
子课题二 钢的热处理工艺
子课题二 钢的热处理工艺
子课题二 钢的热处理工艺
二、钢的正火
正火是将钢加热至Ac3或Accm以上30~50 ℃并保温适当时间， 在空气中冷却的工艺方法。
子课题二 钢的热处理工艺
应用 （1）改善低碳钢和低碳合金钢的切削加工性。 （2）作为普通结构零件或大型及复杂零件的最终热处理。 （3）作为中碳和低碳合金结构钢重要零件的预备热处理。 （4）消除过共析钢中的网状二次渗碳体。
3 子课题六 热处理工艺的位置安排及方案选择
子课题一
钢的热处理原理
--钢在加热时的转变 --钢在冷却时的转变
子课题一 钢的热处理原理
钢的热处理是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以 改变钢的组织结构，从而获得所需要性能的一种工艺。热 处理的基本工艺过程，通常用在温度-时间坐标上绘出的热 处理工艺曲线表示。
子课题二 钢的热处理工艺
2、淬火冷却介质 1）淬火冷却介质的性能要求
冷却速度是淬火工艺上的最主要问题。 一方面，淬火时要求得到马氏体，冷却速 度必须大于临界冷却速度；另一方面，过 快的冷却速度会产生热应力和组织应力， 从而容易导致淬火工件的变形和开裂。冷 却速度主要通过选择合理的淬火冷却介质 （淬火剂）来控制。

第一章汽车工程材料

第一章汽车工程材料

第一章汽车工程材料--理论教学内容和过程：.金属材料的性能金属材料的使用性能请同学们回顾并思考以下两个问题：）你所知道的汽车材料有哪些？)汽车材料的选用与环境有关吗?(一)汽车材料分类：、金属材料黑色金属、有色金属、合金、非金属材料有机高分子、无机非金属材料、新型复合材料、汽车运行材料燃料、润滑剂、工作液（二）金属材料性能:（分组讨论每组给出答案,老师点拨）.使用性能力学性能、物理性能、化学性能.工艺性能压力加工性能、铸造性能、焊接性能、切削加工热处理（三)、力学性能定义:材料受到外力作用所表现出来的性能，又称机械能。

、力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、抗疲劳性(板书)(五)力学性能指标：.强度在外力作用下,金属材料抵抗永久变形和断裂的能力（1）强度的大小用应力表示,金属材料在受到外力作用时必然在材料内部产生与外力相等的抵抗力,即内力。

（2）单位截面上的内力称为应力。

（3）用符号σ表示,σ（4）单位:（5）通过拉伸试验得到的指标有;弹性极限、屈服强度、抗拉强度。

．塑性在外力作用下,金属材料产生永久变形而不断裂的能力（1）定义:指材料受力时在断裂前产生永久变形的能力。

（2）指标：伸长率(δ)和断面收缩率ψδ（）×﹪ψ(）×﹪（3）伸长率、断面收缩率与塑性的关系：δ、ψ值越大，塑性越好。

.硬度——指材料表面抵抗局部塑性变形、压痕或划痕的能力。

汽车零件根据工作条件的不同，要求具有一定的硬度以保证零件具有足够的强度、耐磨性、和使用寿命等。

常用硬度试验法；布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度布氏硬度的测试原理:采用直径为的球体,以一定的压力将其压入被测金属表面，并留下压痕。

压痕的表面积越大，则材料的布氏硬度值越低。

在实际测定中，只需量出压痕直径的大小,然后查表即可得布氏硬度值。

主要用于测定各种不太硬的钢及灰铸铁和有色金属的硬度。

洛氏硬度的测试原理:是以试样被测点的压痕深度为依据。

压痕越深，硬度越低，以锥角为°的金刚石圆锥为压头。

汽车工程材料PPT课件

汽车工程材料PPT课件

详细描述
轻量化材料如铝合金、高强度钢和碳纤维复合材 料等在汽车制造中广泛应用，能够减轻车身重量 ，提高燃油经济性，减少排放，并提高车辆性能 。
结论
轻量化材料的应用是未来汽车制造的重要趋势， 能够推动汽车工业的可持续发展。
案例二：新型高分子材料在汽车制造中的应用
总结词
新型高分子材料在汽车制造中具有优异性能和加工特性， 能够提高汽车的安全性和舒适性。
表面处理工艺
电镀
通过电解方法在金属表面沉积一层金属或合 金，以提高耐腐蚀性和美观度。
化学镀
通过化学反应在金属表面沉积一层金属或合 金，以提高耐腐蚀性和美观度。
喷涂
使用喷枪将涂料喷涂在金属表面，以提高耐 腐蚀性和美观度。
热处理
通过加热和冷却金属来改变其内部结构，以 提高其机械性能和耐腐蚀性。
05 汽车工程材料的环保要求与可持续发展
06 案例分析
CHAPTER
案例一：轻量化材料在汽车制造中的应用
总结词
轻量化材料在汽车制造中具有重要意义，能够提 高燃油经济性和减少排放。
案例说明
铝合金在汽车制造中广泛应用，如发动机罩、车 门、车顶和底盘等部件，高强度钢也用于制造汽 车结构部件和加强件，碳纤维复合材料则用于制 造高性能汽车的车身和底盘部件。
高分子材料
复合材料
用于制造汽车车身面板、发动机部件和悬挂系统，具有质轻、高强度、抗冲击和 耐腐蚀性能。
陶瓷
用于制造汽车发动机部件、传感器和制动系统部件，具有高硬度、耐高温和绝缘 性能。
03 汽车工程材料的性能要求
CHAPTER
机械性能
抗拉强度
材料在拉伸过程中能承受的最 大拉力，是衡量材料力学性能
材料特性与选择

常用汽车材料ppt课件

常用汽车材料ppt课件

铸铁分为白口铸铁、灰口铸铁、可锻铸铁、
球墨铸铁和合金铸铁几种。
精选课件PPT
23
铸铁
白口铸铁
常
白口铸铁断口呈白色,性能硬而脆,很难进行切削
用 汽
加工,主要用来炼钢
车 灰口铸铁
材 料
灰口铸铁断口呈灰色,由于生产工艺较简单,成本
低,熔点低、收缩率小、具有良好的铸造性能,在
汽车零件上应用较多
灰口铸铁的牌号用“HT”及数字组成。 其中
钢的热处理根据加热和冷却的方法不同,大
料 体有以下几类
精选课件PPT
28
钢的热处理
退火
常
退火是将钢件加热到一定温度,保温一段时间,然后随炉
用
慢慢冷却到室温的热处理工艺。
汽
目的是降低材料硬度,改善切削加工性能,提高塑性和韧
车
性,消除钢中的组织缺陷,消除内应力。
材 料
(2)正火
正火是将钢件加热到临界温度以上50～70℃,充分保温,
常
来的性能和抵抗各种化学介质侵蚀的能力
用
汽
密度:单位体积的质量
车 材
导热性:传导热量的能力
料
导电性:传导电流的能力
热膨胀性:受热时体积增大的能力
精选课件PPT
6
金属材料的理化性能
熔点:由固态变为液态时的温度
常
磁性：金属材料能导磁的性能称为磁性
用
抗腐蚀性:金属在常温下抵御同周围介质发生化学反
汽
应而遭破坏的能力
断裂的最大应力称为疲劳强度
疲劳强度值通过疲劳试验测定
当金属材料的应力循环次数达到107次时,零件仍不断裂,此
时的最大应力可作为疲劳强度。某些高强度钢,应力循环

《常用汽车材料》PPT课件

《常用汽车材料》PPT课件

不同的材料加工制造。从汽车的设计、选
车 材、加工制造，到汽车的使用、维修和养
材 料
护无一不涉及到材料。
现代汽车要满足: 安全、舒适、自重轻、污染排放低、能耗小、价
格低等要求.材料是首要考虑方面。
1.汽车工程材料的分类
常 ● 金属材料（纯金属及合金） 用 ◆ 黑色金属（钢铁) 汽 ◆ 有色金属 (Cu、Al、Ti、Mg …) 车 材 ● 非金属材料 料 ◆ 有机高分子材料（主要成分是Ｃ、Ｈ）——塑料、橡胶、合
用
拉强度或强度极限，表征材料的断裂抗力。
汽
强度是零件设计和选材的主要依据。
车
2．塑性
材 料
定义：材料在外力作用下，产生塑性变形而不破断的能 力称为塑性。
指标：工程上常用延伸率δ 和断面收缩率ψ 作为材料的塑 性指标。
材料的δ 和ψ 值越大，塑性越好。
3．硬度
定义：指材料表面抵抗局部塑性变形的能力，是表征材料
汽
常用牌号和用途
车
牌号：ZG200-400 ZG200-400 ZG270-500
材
ZG310-570
料
牌号解释： ZG200-400表示屈服强度不小于
200MPa,抗拉强度不小于400MPa 的铸造碳钢.
铸造碳钢
常 用 汽 车 材 料
机座
铸造碳钢
常 用 汽 车 材 料
连杆
铸造碳钢
常 用 汽 车 材 料
常 用
优质钢S ≤0.035% P≤0.035%； 高级优质钢 S ≤0.025% P≤0.025%；
汽
特级质量钢 S ≤0.015% P≤0.025%。
车
C、S、P 、 Mn、 Si是碳钢中五大元素。

汽车材料课件

汽车材料课件

钢铁材料的种类繁多，包括碳素 钢、合金钢、不锈钢等，根据不 同的使用场合选择合适的材料。
轻金属材料
轻金属材料在汽车制造中逐渐 得到广泛应用，如铝合金、镁 合金等。
轻金属材料具有密度小、强度 高、耐腐蚀性好、加工性能优 良等特点。
铝合金在汽车车身、底盘、发 动机等部件中应用广泛，镁合 金则主要用于制造汽车座椅、 仪表盘等部件。
材料抵抗自然环境侵蚀的能力，对于汽车来说， 耐候性影响汽车的使用寿命和外观质量。
04
汽车材料的发展趋势与挑战
新材料的应用
高强度轻质材料
如铝合金、镁合金和碳纤维复合材料等，用于减轻车身重量，提 高车辆燃油经济性和动力性能。
智能材料
如形状记忆合金、液晶聚合物等，用于自适应控制和调节汽车零部 件的功能。
轻量化材料
选用高强度钢、铝合金、镁合金等轻质材料，降低汽车重量，提 高燃油经济性。
耐腐蚀材料
选用耐腐蚀材料，如镀锌钢板、不锈钢等，提高汽车耐腐蚀性能。
隔热材料
选用隔热材料，如玻璃纤维、聚氨酯泡沫等，提高汽车隔热性能。
材料优化与改进
材料表面处理
采用表面处理技术，如 电镀、喷涂等，提高材 料表面硬度和耐腐蚀性 能。
玻璃材料
具有透明度高、耐腐蚀、 安全性好等优点，用于制 造汽车风挡玻璃、天窗玻 璃等部件。
复合材料
1 2 3
纤维增强塑料复合材料
通过将纤维增强材料与塑料基体结合，提高材料 的强度和刚度，用于制造汽车车身、底盘等部件 。
金属基复合材料
通过将金属基体与增强材料结合，提高材料的强 度和刚度，用于制造汽车发动机部件、刹车片等 部件。
其他复合材料
如碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等，具有 轻量化、高强度、耐腐蚀等优点，用于制造高性 能汽车部件。

汽车材料. ppt课件

汽车材料. ppt课件

PPT课件
6
金属材料-底盘
代表零件 材料种类及牌号 使用性能要求 主要失效方式 热处理及其他
纵梁、横梁、 传动轴（4000 转/分）、保险
柜钢圈等
25、16Mn钢板 等
强度、刚度、 韧性
弯曲、扭斜、 铆钉松动、断
裂
前桥（前轴） 转向节臂（羊 角）、半轴等
调质钢45、40Cr、 40MnB
强度、韧度、 疲劳抗力
PPT课件15Fra bibliotek USI1500超高强度钢
USI1500超高强度钢是用于热冲压加工的高强度钢。 这是阿塞罗公司开发的。完全用于热冲压工艺。该材料 促进了欧洲、美国和日本在热冲压技术上的进步。它的 化学成分于表1，机械性能示于表2。
PPT课件
16
• 其优点:
• （1）进行了真空脱气精炼,因此内部质量极 为清洁
• Usibor1500是一种典型的淬火硬化超高强度硼钢 板，可以通过热冲压成形工艺进一步提高其性能 。
• 超高强度钢适应航空、航天、航海、核能等高新 技术高速发展从而20世纪40年代中期开始（以 AISI4340钢为基础）发展起来的新钢类，目前已 形成品种规格齐全、强韧性配合良好、应用广泛 而比较完整的体系
验） 图1 Usibor 1500PPPT的课主件要性能指标
20
PPT课件
21
USI1500超高强度钢
USIBOR1500钢板中添加了硼等其他合金元素且经过 淬火处理提高了强度, 导致其合金成分、组织和强度都 与普通高强钢及低碳钢有较大差异, 同时使得其同种材 料和异种材料的点焊性能也随之发生较大变化. 故对于 该类新型超高强度淬火硼钢板来讲, 其点焊性能的研究 就显得尤为必要。
PPT课件
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• 动载荷——力的大小和方向随时间而发生改变。 如冲击载荷、交变载荷、]循环载荷等。
基本概念
• 应力：材料在任一时刻所受的力除以横截面积之商。 用“σ”表示。
• 变形：金属在外力的作用下尺寸和形状的变化， “弹性变形”和“塑性变形”
弹性变形——去除外力后，物体能完全恢复原状的 变形。
塑性变形——当外力取消后，物体的变形不能完全 恢复，而产生的永久变形。
金属材料的特性有：强度较高、塑性 较好、导电性高、导热性好、有金属光泽 等。
第2节 汽车工程材料的性能
1.2.1 金属材料的性能
为了合理地使用和加工金属材料，必须了解其使 用性能和工艺性能。
使用性能：指各个零件或构件在正常工作时金属 材料应具备的性能，它决定了金属材料的应用范围、 使用的可靠性和寿命。包括力学性能、物理性能、化 学性能。
3）抗拉强度。 当负荷继续增加超过s点后，变形量随着负 荷的增加而急剧增加，当负荷超过b点，变形集中在试样的
某一部位上，试样在该部位出现缩颈现象，拉伸变形集中
在缩颈处。继续施加负荷，试样在k点断裂。材料断裂前所
承受的最大应力，即为抗拉强度（强度极限），它也是试
样能够保持均匀塑性变形的最大应力 b 。
• 力学性能：是指在力的作用下所显示的与弹性和非 弹性反应相关或涉及应力—应变关系的性能，通俗 地讲是指材料抵抗外力引起的变形和破坏的能力。
基本概念
• 强度（strength）：材料在力的作用下抵抗塑性变 形和断裂的能力。分为抗拉、抗压、抗弯、抗剪 强度等
• 塑性（plasticity）：塑性是金属在外力作用下能稳 定地改变自己的形状和尺寸，而各质点间的联系 不被破坏的性能
• 按用途分类：结构材料（如机械零件、工程构 件）、工具材料（如量具、刃具、模具）、功能 材料（如磁性材料、超导材料等）
• 按领域分类：机械汽车工程材料、建筑汽车工程 材料、能源汽车工程材料、信息汽车工程材料、 生物汽车工程材料
汽车工程材料的使 用：
目前在机械工业中应用最广的仍是金 属材料，因为金属材料来源丰富，而且具 有优良的力学性能、物理性能、化学性能 和工艺性能。
工艺性能：指金属材料在冷、热加工过程中应具 备的性能，它决定了金属材料的加工方法。包括铸造 性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理 性能。
基本概念
• 载荷：零件和工具在使用过程中所受的力，按 作用方式不同，可分为拉伸、压缩、弯曲、剪 切、扭转等，又可分为静载荷和动载荷。
• 静载荷——力的大小不变或变化缓慢的载荷。 如静拉力、静压力等。
非金属材料，合成高分子材料、特别是塑料的使用 广泛；陶瓷具有高硬度、耐高温、耐腐蚀、绝缘的 特点，主要用于化工设备、电器绝缘件、机械加工 刀具、发动机耐热元件等；
复合材料是指由两种或两种以上物理和化学性能不 同的物质，一般综合了各组分材料的优良性能，在 生活用品、机器制造等各个领域已得到广泛应用。
b
断裂
k
Fs Fb
e
弹 性 变 形
O
L
1.强度
拉伸曲线oe段是直线，
金属材料处在弹性变形阶 段，应力与应变成正比例 关系，服从虎克定律，其 比值称弹性模量，是衡量 材料抵抗弹性变形能力的 指标。
P Pb Ps s Pe e
b k
0
l
图1-9 低碳钢拉伸曲线
1）弹性极限。 金属材料产生完全弹性变形时所能承受的最
第1章 汽车工程材料基础
1.1 汽车工程材料的分类 1.2 汽车工程材料的性能 1.3 金属材料的结构 1.4 铁碳合金 1.5 钢的热处理
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A0 试样的原始横截面积（mm2 ）。 条件屈服极限：有些塑性较低的材料没有明显的屈服 点，难于确定产生塑性变形的最小应力。故规定当试样产 生0.2%的塑性变形时所对应的应力作为材料开始产生明显
塑性变形时的屈服强度，称为条件屈服极限 0.2。
零件设计时对塑性材料采用屈服强度；脆性材料采用 抗拉强度。
• 硬度（hardness）：材料抵抗局部变形，特别是塑 性变形、压痕或划痕的能力称为硬度
• 韧性（toughness）：韧性是指金属在冲断前吸收 变形能量的能力，即抵抗冲击破坏的能力
1.2.1.1 金属材料的力学性能
力学性能（机械性能）：指金属材料具有的抵抗一定 外力作用而不被破坏的性能。金属材料的力学性能主要有： 刚度、强度、弹性、塑性、硬度、冲击韧度、断裂韧度和 疲劳强度等。
第1节 汽车工程材料的分类
• 汽车工程材料是指具有一定性能，在特定条件下能 够承担某种功能、被用来制造零件和工具的材料。 汽车工程材料种类繁多，有如下常见分类方法。
• 按成分分类：金属材料、非金属材料、复合材料。
金属是工业中应用广泛的材料，其中钢铁的用量最 大。一般金属具的优良的工艺性能和力学性能；
金属材料的刚度、强度、弹性、塑性是通过拉伸实 验来测定的，标准试样如图1-8所示，把试样安装在拉 伸试验机上，并对试样施加一个缓慢增加的轴向拉力， 试样产生变形，直至断裂。
图1-8 圆形拉伸试样
拉伸曲线：以低碳钢为例，其拉伸曲线如图，负荷为纵坐标， 绝对伸长量为横坐标。
F塑
性 屈服 变 形
s
缩颈
大应力值，单位MPa 。即
e
Pe A0
式中 Pe
试样发生完全弹）。
2）屈服点 s 。 开始产生屈服现象时的应力称为屈服点， 其含义指在外力作用下开始产生明显塑性变形的最小应力， 也即材料抵抗微量塑性变形的能力。
s
Ps A0
式中 Ps 试样发生屈服时的载荷（N）；
b
Pb A0
式中 Pb
A0
试样被拉断前所承受的最大载荷（N）； 试样的原始横截面积（mm2 ）。
2.塑性
塑性指金属材料在静载荷作用时，在断裂前产生塑性
变形的能力，反映材料塑性的力学性能指标有延伸率 和
断面收缩率 。
1）延伸率。 指试样拉断后其标距长度的相对伸长值。即
lk l0 100%
l0
式中 l k
试样断裂后的标距长度；
l0
试样的原始标距长度；