汽车材料概论.pptx

汽 车 材 料,汽车材料,汽车材料概论,材料的性能,发动机主要零件的材料,底盘主要零件的材料,车身材料,一 汽车材料概论,汽车材料的分类,汽车材料的应用情况,3 材料专业知识在汽车研发和生产中的作用,1 汽车材料的分类,1.1 汽车用金属材料,1.2 汽车用非金属材料,1.1 汽车用金属材料,黑色金属材料：,钢材钢板、钢带、型钢、钢管、钢丝,铸钢铸造碳钢、铸造合金钢,铸铁灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁,2）有色金属材料：,铝合金铸造铝合金、压力加工铝合金、铝基复合材料,铜合金紫铜、黄铜、青铜,镁合金,轴承合金铝基、铜基、铅基、锡基,钛合金,1.2 汽车用非金属材料,1)塑料热塑性塑料、热固性塑料、塑料基复合材料,2）橡胶天然橡胶、合成橡胶,3）玻璃,4）陶瓷结构用陶瓷、功能性陶瓷,5）织物、皮革,6）木材,7）涂料油漆、防石击涂料、隔音防震涂料,8）油料燃油、润滑油、冷却液、制动液,1.3 材料标准介绍,1.3.1 钢材标准,1)中国国家标准GB采用化学元素符号、元素含量和汉语拼音字母表示优质碳素结构钢和合金钢的钢号其中碳元素（C）含量以万分之一为单位，合金元素以百分之一为单位，修约为整数。

汉语拼音字母表示脱氧方法、用途等,如F沸腾钢，L汽车梁用钢，CL汽车车轮用钢，Y易切削钢，ML铆螺钢排列顺序为数字（碳含量）-元素符号-该元素含量（“1”省略）-汉语拼音字母（只在必要时才标注）举例说明：08F、18CrMnTi、16MnL、60Si2Mn,一般碳素结构钢用拼音字母Q+数字+质量等级+脱氧方法表示Q为“屈服强度”汉语拼音的头一个字母，数字为屈服强度的最低值（以MPa为单位），质量等级分为A、B、C、D如Q235-A等耐热和工具钢钢号表示方法基本与以上相同，只是碳含量以千分之一为单位如5Cr21Mn9Ni4N2 汽车材料的应用情况,2.1 汽车的金属材料消耗量,金属材料在汽车上应用的现状,2.2 乘用车材料构成比的实例,汽车材料现状及其开展,2.1 汽车的金属材料消耗量,表4 几种国产汽车的金属材料消耗量 kg/辆,车 型,CA7220,普 桑,CA1046L2,CA1091,STEYR1291,钢 材,1011.4,(90.34%),725.0,(77.96%),1749.4,(86.04%),3620.0,(74.97%),10012.1,(77.75%),铸铁和铸钢,59.6,(5.32%),129.0,(13.87%),242.5,(11.93%),1159.0,(24.00%),2799.0,(21.74%),有色金属,48.6,(4.34%),76.0,(8.17%),41.3,(2.03%),49.0,(1.03%),65.5,(0.51%),金属材料在汽车上应用的现状,从表4可见:,金属材料仍然是汽车上使用最多的材料,尤其钢材占了最大的份额,这种状况在近期不会发生根本性变化。

乘用车上有色合金的应用比例较高，这是因为对于乘用车来说，轻量化的要求更高对于载货车来说，随着吨位的加大，钢铁材料的用量和应用比例都提高，有色合金的应用减少，这是因为大吨位车对强度性能更为重视二 材料的性能,金属材料的力学性能,金属材料的磨损性能,金属材料的硬度,钢材的工艺性能,非金属材料的性能,1 金属材料的力学性能,1.1 拉伸性能,1.2 冲击性能,1.3 断裂韧度,1.4 疲劳性能,1.1 拉伸性能,抗拉强度 R,m,(,b,),屈服强度 R,eH,或R,eL,(,s,),断后伸长率 A(),断面收缩率 Z(),弹性模量 E,塑性应变比 r,应变硬化指数 n,1.1.1 低碳钢的应力-应变曲线,o-c：弹性变形阶段,c-d：屈服阶段,d-b：形变强化阶段,b-k：颈缩至断裂,汽车燃油、润滑油合理选用,发动机燃油的合理选用,发动机润滑油的合理选用,汽车齿轮油的合理选用,汽车润滑脂的合理选用,6 汽车燃油、润滑油合理选用,燃料燃烧释放出的能量有2025被零部件间的摩擦所消耗，试验研究说明，当减少总摩擦损失的17%21%时，可以提高整机经济性3%7%要提高燃油经济性，必须保证燃油能充分燃烧，提高燃烧热效率。

这一方面要求燃油具有良好的挥发性，同时还能适应高压缩比的工作要求,另外燃油在贮存、运输过程中，容易发生氧化反响，生成胶状物质，致使发动机动力性和经济性下降第一节 发动机燃油的合理选用,一、车用汽油的选用,(一)车用汽油的性能指标,汽油的抗爆性汽油蒸发性氧化安定性汽油清净性汽油的化学组分二)车用汽油的国家标准,我国现行的汽油产品标准为GB 17930-2006车用汽油目前，国外的车用汽油具有以下一些开展趋势：尽可能低的苯含量，较低的蒸气压，尽可能低的硫含量，较少的芳烃，较少的烯烃，较低的终馏点，添加含氧化合物，足够量的汽油清净剂三)车用汽油的合理使用,根据汽车使用说明书的要求选择抗爆性选择蒸发性选择根据使用条件选择根据使用时间调整汽油牌号长期贮存的汽油，必要时可以用高辛烷值汽油掺合使用汽车使用者应重视汽油的质量二、车用柴油的选用,(一)车用柴油的性能指标,对柴油使用性能影响最大的是柴油的低温流动性和燃烧性1.柴油的低温流动性,凝点：凝点表示柴油遇冷及开始凝固而失去流动性的最高温度车用柴油的牌号是以凝点来区分的，它意味着该柴油可以在什么样的气温下使用粘度：柴油的粘度决定了柴油的流动性2.柴油的燃烧性,柴油的蒸发性：蒸发性对可燃混合气的形成与燃烧有一定的影响，常由燃料的蒸馏试验决定,柴油的发火性：发火性是指柴油的自燃能力。

柴油的发火性可用“十六烷值”表示十六烷值”愈高，柴油的发火性愈好汽车柴油机所用柴油的十六烷值不应低于4045腐蚀性：车用柴油的腐蚀性用硫含量、酸度、钢片腐蚀等级等指标表示安定性：柴油的安定性用实际胶质和10蒸余物残炭等操作灰分：灰分指燃料燃烧后的剩余矿物质数量水分,(二)车用柴油的国家标准,目前我国现有的柴油标准有GB 252-2000轻柴油强制性国家标准和GB/T 19147-2003车用柴油推举性国家标准GB 252-2000轻柴油的实施时间为2002年1月1日，GB/T 19147-2003车用柴油的实施时间为2003年10月1日我国柴油存在的主要问题是质量问题，硫含量较高、十六烷值偏低、安定性和低温流动性较差，需要通过不同程度的加氢工艺来解决，如：加氢精制、加氢裂化、加氢脱芳、加氢改质、加氢异构等三)车用柴油的合理使用,级别选择:柴油的级别选择应根据柴油机的工作特性进行,级别选择主要是含硫量的选择柴油中含硫量高，腐蚀增加，沉积物也增多，润滑油容易变质，使得零件早期磨损因此，使用高含硫柴油，必须使用相应的润滑油，如ECD级柴油机油牌号选择:柴油的牌号选择主要考虑柴油机的使用环境一般要求所选柴油的凝点必须比环境温度低5以上。

第二节 发动机润滑油的合理选用,汽车润滑油主要包括发动机润滑油（发动机机油）、汽车齿轮油和汽车用润滑脂等使用润滑油的主要目的是降低摩擦、减缓磨损，以保证发动机有效和长期地工作其次是将燃料燃烧和摩擦产生的热量带走，以起到冷却作用，使发动机不会过热，保证正常工作此外，润滑油还有密封、清洗、减振、防锈等作用一、发动机润滑油的性能指标,粘度粘温性能清净分散性倾点和凝点水分和机械杂质抗氧化安定性二、发动机润滑油的分类,发动机润滑油按用途主要分为汽油机润滑油、柴油机润滑油和两冲程汽油机润滑油三大类我 动机润滑油的质量等级采用 石油学会(API)的使用条件分类法和 汽车工程师学会(SAE)的粘度分类法根据国标GB/T11121-2006汽油机油和GB/T11122-2006柴油机油，发动机润滑油根据其特性、使用场合和使用对象分为：,汽油机润滑油：SE、SF、SG、SH、GF-1、SJ、GF-2、SL、GF-3；,柴油机润滑油：CC、CD、CF、CF-4、CH-4、CI-4；,二冲程发动机润滑油：RA、RB、RC、RD各类润滑油中，后一级比前一级好我国内燃机润滑油粘度等级等效采用SAE J300 APR84标准。

该标准将冬季用润滑油按-30、-25、-20、-15、-10、-5时的最高动力粘度、边界泵送温度和最高倾点三项低温性能指标分为0W、5W、10W、15W、20W及25W等六个等级（W表示冬用），其低温粘度、边界泵送温度和最高倾点一级比一级高按100时的运动粘度把春秋和夏季用润滑油分为20、30、40、50四个等级，其粘度也依次递增如果一种内燃机润滑油的低温性能各项指标和100运动粘度仅满足冬用润滑油或夏用润滑油粘度分级之一者，称为单级油；如果一种润滑油，它的低温性能各项指标和100运动粘度能同时满足冬夏两种粘度分级要求的，称为多级油如5W/20粘度太大，流动性不好，起动时输送机油慢，油压虽高，但流量小，而使冷起动困难，机件容易出现干摩擦或半液体摩擦；机件摩擦外表间的摩擦力增大；机油的循环速度变慢，使冷却散热作用的效果变差；残炭含量较多，酸值和凝点较高，热氧化安定性和粘温性能较差机油粘度太低，油膜容易被破坏，不易形成足够厚的油膜；密封作用差三、发动机润滑油的选择及使用,（一）汽油机润滑油的选用,汽油机润滑油的选择主要依据发动机的结构特点、使用条件、气候条件等选择润滑油的质量等级和粘度级别。

根据发动机的结构性能和使用条件选择相应的润滑油质量等级，再根据使用地区的气温选择润滑油粘度级别有汽车使用说明书的用户，依据说明书要求选取，无使用说明书时，汽油车可以按照发动机设计年代、发动机的压缩比、曲轴箱是否安装正压通风装置（PCV）、是否安装废气循环装置（EGR）和催化转化器等因素选取润滑油表6-10 我国常用汽油机汽车选用润滑油的等级,车 型,润滑油质量等级,EQ1090,492QC为动力的各类汽车,SC,CA1091和东风改型汽油车,SD,夏利、大发、昌河、拉达,SE,一汽奥迪、捷达、红旗、小解放、CA6440轻客、上海桑塔纳、北京切诺基、标致,SF,富康、桑塔纳2000（电喷）、红旗7220AE、捷达（电喷）,SG或SH,表6-11 汽油机润滑油的特性和使用场合,级别,特性和使用场合,SE,性能比SD级油更高，用于苛刻条件下工作的轿车和某些载货汽车，可满足装有曲轴箱强制通风装置和催化转化器的汽油机要求，适用国外19711972年型汽油机,SF,氧化和抗磨损性能比SE级油更高的机油，用于更苛刻条件下工作的轿车和某些载货汽车适用于19801987年型国外进口车,SG,用于轿车和某些货车的汽油机以及要求使用API SG级油的汽油机，该级油品改进了SF级油操作发动机沉积物、磨损和油品的氧化性能，并具有抗锈蚀和腐蚀的性能。

它是专为电喷发动机预备的，如丰田、奔驰、桑塔纳2000等车型,SH,用于轿车和轻型货车的汽油机以及要求使用API SH级油的汽油机SH级油质量在油品的抗氧化性能方面优于SG级油，并可代替SG，如红旗CA7180E、CA720DE、奥迪发动机SJ,可减少积炭的生成，具有优良的抗磨损、洁净分散性，可延长发动机的寿命，降低燃油及机油油耗适用于劳斯莱斯、奔驰、宝马、林肯、福特、奥迪等进口及国产高级轿车表6-12 粘度等级与使用环境温度范围的参考值,粘度等级,使用温度/,粘度等级,使用温度/,5W,10W,20,30,40,-30-10,-25-5,-1030,030,1050,5W/30,10W/30,10W/40,15W/40,20W/40,-3030,-2530,-2540,-2040,-1540,（二）柴油机润滑油的选用,主要依据汽车使用说明书在没有使用说明书时，可根据柴油机的强化系数确定柴油润滑油的质量等级，然后根据汽车使用地区的气候确定润滑油的粘度级别CC级柴油机润滑油具。