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汽车材料调研与分析汽车材料调研与分析1020130101尹静雯调研对象：家用轿车调研方向：1、汽车用金属材料 2、汽车用塑料材料 3、汽车用橡胶材料 4、汽车用玻璃材料概述概述概述 用于生产汽车的材料种类很多用于生产汽车的材料种类很多: :有钢铁、有有钢铁、有色金属、塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等色金属、塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等, ,据统计据统计, , 近几年生产的一辆普通轿车近几年生产的一辆普通轿车, ,其主要材料的重量其主要材料的重量构成比大致为构成比大致为: :钢铁钢铁65%65%～～70%70%、有色金属、有色金属10%10%～～15%15%、非金属材料、非金属材料20%20%左右左右汽车用金属金属材料金属在汽车上的应用主要表现在：1、发动机发动机：缸体、缸盖、活塞、连杆、曲轴、配气、燃料供给、润滑、冷却系统2、底盘底盘：传动系（离合器、变速箱、后桥） 行驶系（车轮、车架） 转向系（方向盘、转向蜗杆） 制动系（油泵、气泵、刹车片）3、车身车身： 驾驶室、货厢金属——发动机发动机材料分析金属——发动机发动机材料分析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缸体、缸盖、飞轮、正时齿轮灰口铸铁HT200刚度、强度、尺寸稳定性产生裂纹，孔壁磨损、翘曲变形不处理或去硬力退火。

也可用ZL104做缸体缸盖，固溶处理后时效缸套、排气门座等合金铸铁耐磨性、耐热性过量磨损铸造状态曲轴等球墨铸铁QT600—2刚度、强度、耐磨性、疲劳抗力过量磨损、断裂表面淬火、圆角滚压、氯化，也可用锻件活塞销等渗碳钢20、20Cr、18CrMnTi、12Cr2Ni4强度、冲击韧性、耐磨性磨损、变形、断裂渗碳、淬火、回火连杆、连杆螺栓、曲轴等调质钢45、40Cr、40MnB强度、疲劳抗力、冲击韧性过量变形、断裂调制、探伤金属——发动机发动机材料分析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各种轴承、轴瓦轴承钢和轴承合金耐磨性、疲劳抗力磨损、剥落、烧蚀破裂不热处理（购买））排气门高铬耐热钢4Cr10Si2Mo、4Cr14Ni14W2Mo耐热性、耐磨性起槽、变宽、氧化烧蚀淬火、回火气门弹簧弹簧钢65Mn、50CrVA疲劳抗力变形、断裂淬火、中温回火活塞有色金属高硅铝合金ZL108、ZL110耐热强度烧蚀、变形、断裂固溶处理及时效支架、盖、罩、挡板、油底、壳等钢板A3、08、20、16Mn刚度、强度变形不热处理金属——底盘底盘材料分析金属——底盘底盘材料分析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、断裂要求用冲压工艺性能好的优质钢板前桥（前轴）转向节臂（羊角）、半轴等调质钢45、40Cr、40MnB强度、韧度、疲劳抗力弯曲变形、扭转变形、断裂模锻成型、调制处理、圆角滚压、无损探伤变速箱齿轮、后桥齿轮等渗碳钢20CrMnTi、30CrMnTi、20MnTiB、12Cr2Ni4等强度、耐磨性、接触疲劳抗力、及断裂抗力麻点、剥落、齿面过量、磨损变形、断齿渗碳（渗碳层深度0.8mm以上）淬火、回火、表面硬度为58~62HRC变速器壳、离合器等灰口铸铁HT200刚度、尺寸稳定性、一定强度产生裂纹、轴承孔磨损去应力退火金属——底盘底盘材料分析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后桥口等可锻铸件KT350-10球墨铸铁QT400-10刚度、尺寸稳定性、一定强度弯曲、断裂后桥还可用优质钢板冲压后焊成或用铸钢钢板弹簧等弹簧钢65Mn、65Si2Mn、50CrMn、55SiMnVB耐疲劳、冲击和腐蚀折断、弹性减退、弯度减小淬火、中温回火、喷丸强化驾驶室、车厢、罩等钢板08、20刚度、尺寸稳定性变形、断裂冲压成形分泵活塞、油管有色金属、铝合金、紫铜耐磨性、强度变形、断裂金属——车身车身材料分析 汽车车身外壳绝大部分是金属材料，主要用钢板。

早期的轿车车身沿用了马车车身结构，整个车身以木材料为主1912年由爱德华.巴特首次制成了全金属的车身，1925年文森卓.兰西亚发明了承载式车身，车身由钢板冲压成型的金属结构件和大型复盖件组成，这种金属结构的车身一直沿用至今，得到不断的完善和发展金属——车身车身材料分析金属材料在车身上的应用主要有：钢板、铸铁等重金属材料；铝、镁、钛等轻金属及其合金材料、泡沫金属等材料其中钢板：热/冷轧钢板、表面处理（镀覆）钢板、不锈钢板、高强度钢板等轻金属材料：铝板、铝合金、镁合金、钛合金等 金属——车身车身材料分析一、钢板1.薄钢板(1)普通碳素钢薄钢板和优质钢薄钢板　这类板材是经冷轧或热轧获得的薄钢板，俗称黑铁皮或黑铁板1)普通低碳薄钢板注1）2)优质薄钢板2)镀层薄钢板　镀层(镀膜)薄钢板俗称白铁皮，是在冷轧或热轧薄钢板上镀一层非铁金属(锌、锡、铅)膜而成1)镀锌薄钢板注2)2)镀锡薄钢板3)镀铅薄钢板2.厚钢板3.特殊钢板金属——车身车身材料分析二、非铁金属板材1.铜板(1)纯铜薄板　纯铜薄板呈紫红色，熔点为1083℃，密度为8.9×103kg/m3，具有良好的导电性、导热性和耐蚀性，还有良好的塑性和延展性，但抗拉强度较低，适于压力加工。

2)铜合金薄板　铜合金薄板主要指黄铜薄板2.铝板(1)纯铝薄板　纯铝薄板是银白色的轻金属，熔点为660℃，密度为2.7×103kg／m3，并具有良好的塑性、延展性、导电性、导热性和耐蚀性2)铝合金薄板　铝合金薄板是在纯铝中加入镁、锰、硅、铜等合金元素轧制而成的金属——车身车身材料分析三、钢管1.无缝钢管2.有缝钢管四、型钢1.圆钢、方钢和六角钢2.扁钢3.角钢4.槽钢5.工字钢金属——车身车身材料分析新材料新材料 铝合金铝合金 ：：与汽车钢板与汽车钢板相比，铝合金具有密度小（，铝合金具有密度小（2.7g/cm3）、比）、比强度高、耐锈蚀、热稳定性好、易成形、可回收再生等优点，技术成强度高、耐锈蚀、热稳定性好、易成形、可回收再生等优点，技术成熟 德国大众公司的新型奥迪德国大众公司的新型奥迪A2型轿车，由于采用了全铝车身骨架和型轿车，由于采用了全铝车身骨架和外板结构，使其总质量减少了外板结构，使其总质量减少了135kg，比传统钢材料车身减轻了，比传统钢材料车身减轻了43％，％，使平均油耗降至每百公里使平均油耗降至每百公里3升的水平升的水平 全新奥迪全新奥迪A8通过使用性能更好的大型铝铸件和液压成型部件，车通过使用性能更好的大型铝铸件和液压成型部件，车身零件数量从身零件数量从50个减至个减至29个，车身框架完全闭合。

这种结构不仅使车个，车身框架完全闭合这种结构不仅使车身的扭转刚度提高了身的扭转刚度提高了60%，还比同类车型的钢制车身车重减少，还比同类车型的钢制车身车重减少50%Citroen C-Metisse Concept 2006 炭纤维车架Mercedes-Benz SLR McLaren 2004 炭纤维车架炭纤维车架 金属——车身车身材料分析*注1（普通低碳薄钢板） 现代，汽车生产中，使用得最多的还是普通低碳钢板低碳钢板具有很好的塑性加工性能，强度和刚度也能满足汽车车身的要求，同时能满足车身拼焊的要求，因此在汽车车身上应用很广为了满足汽车制造业追求轻量化的要求，钢铁企业推出高强度汽车钢材系列钢板这种高强度钢板是在低碳钢板的基础上采用强化方法得到的，抗拉强度得到大幅增强利用高强度特性，可以在厚度减薄的情况下依然保持汽车车身的机械性能要求，从而减轻了汽车重量例如BH钢板是在低强度的条件下，经过冲压成形之后，进行烤漆加工热处理，以提高其抗拉强度对比之下，以往生产的强度在440MPa的钢板，在采用这种加工技术以后强度可增加到 500MPa原来用厚度1毫米钢板做侧面板，用高强度钢板只需厚度0.8毫米。

采用高强度钢板还可以有效地提高汽车车身的抗冲击性能，防止在行驶中由于路面的砂石飞溅碰撞产生凹痕，延长了汽车的使用寿命金属——车身车身材料分析 从 20世纪70年代开始轿车车身钢板采用镀锌薄钢板镀锌薄钢板广泛应用在汽车上，这是因为它有良好的抗腐蚀能力早年人们在试验中发现，将铁和锌放人盐水中，二者无任何导线联结时，铁和锌都会生锈，铁生红锈，锌生“白锈”；若在二者间用导线联结起来，则铁不会生锈而锌生“白锈”，这样锌就保护了铁，这种现象叫牺牲阳极保护工程师正是将这种现象运用到实际生产中，生产了镀锌钢板经研究，在镀锌量350克／平方米（单面）时，镀锌钢板在屋外的寿命（生红锈），田园地带约为15一18年，工业地带大约3一5年，这比普通钢板长几倍甚至十几倍在近代，轿车已经广泛使用镀锌钢板，采用的镀锌钢板厚度从0.5至3.0毫米，其中车身复盖件多用0.6至0.8毫米的镀锌钢板德国奥迪轿车的车身部件绝大部分采用镀锌钢板（部分用铝合金板），美国别克轿车采用的钢板80%以上是双面热镀锌钢板，上海帕萨特车身的外复盖件采用电镀锌工艺，内复盖件内部采用热镀锌工艺，可以使车身防锈蚀保质期长达11年注2（镀锌薄钢板）汽车用塑料塑料材料塑料的特性1)密度小，吸水率低。

2)化学稳定性好3)比强度高4)良好的绝缘性5)良好的耐磨、减摩和自润滑性能6)良好的吸振性能塑料的分类：聚丙烯（PP）、聚氨酯（PUR）、聚氯乙烯（PVC）、热固性复合材料、ABS、尼龙（PA）、聚乙烯、聚酯（PET）等； 汽车用塑料塑料材料(一)汽车内饰塑料要求：吸震性好、手感好、耐用性好，以满足安全、舒适、美观主要品种：聚氨酯（PU）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）和ABS制品：坐垫、仪表盘、扶手、头枕、门内衬板、顶棚衬里、地毯、控制箱、转向盘汽车用塑料塑料材料1)聚氨酯泡沫塑料特点：质轻、强度高、导热系数低、耐油、耐寒、防震、隔音用于：坐垫、仪表盘、扶手、头枕缓冲材料大部分使用半硬质聚氨酯泡沫塑料制品2）聚氨酯塑料聚氨酯泡沫塑料可采用不同配方制成热塑性聚氨酯塑料用于：保险杠、仪表板、挡泥板前端部、发动机罩等大型部件3）聚氯乙烯占汽车用塑料总量的20%~30%，用于各种表皮材料，电线包皮用于:人造革用于坐垫、车门内板、其他覆盖件上，聚氯乙烯地毯用于货车驾驶舱汽车用塑料塑料材料(二)汽车工程塑料工程塑料在汽车上主要用作结构件，要求足够的强度特性、温度蠕变特性以及尺寸稳定性。

常用：聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、ABS聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、酚醛树脂汽车用塑料塑料材料1)聚丙烯用于：转向盘、仪表盘、前后保险杠、加速踏板、蓄电池壳、空气滤清器、冷却风扇、风扇护罩、散热器隔栅、分电器盖、灯壳、电线覆皮等2）聚乙烯*用于制油箱较金属油箱：长期稳定性好、冲撞不发生火花、故此不会燃烧爆炸；设计自由度大，可充分利用空间；质量轻，较金属可减少1/3~1/2；耐腐蚀；成型工艺简单、价廉3）聚苯乙烯： 仪表外壳、灯罩、电器零件4）ABS: 刚性好、耐寒性强、加工性能好、表面光洁5）聚酰胺（尼龙）用于： 燃油滤清器、空气滤清器、机油滤清器、正时齿轮、水泵壳、水泵叶轮、风扇、雨刷器齿轮、百叶窗等6）聚甲醇（POM）用于： 排水阀门、空调器阀门、水泵叶轮、暖风器叶轮、油泵叶轮、电器开关及电器仪表上的齿轮汽车用塑料塑料材料7)饱和聚酯：PBT（对苯二甲酸丁二醇酯）、PET（聚对苯二酸乙二醇酯）耐热性好，吸水率小、耐老化性优良、用玻璃纤维增强的PBT与PET可与尼龙、POM、酚醛塑料相竞争PBT零件：后窗通风隔栅、车尾板通风隔栅、前挡泥板延伸部分、灯座、车牌支架等车身部分；分电器盖、点火线圈架、开关、插座等电器零件；冷却风扇、雨刷器杆、油泵叶轮和壳体、镜架、各种手柄等机能结构件。

汽车用塑料塑料材料3)汽车外装及结构件用纤维增强塑料复合材料（FRP）优点：材质轻、设计灵活、便于一体成型、耐腐蚀、耐化学药品、耐冲击、着色方便缺点：生产效率低、可靠性差、耐热性差、表面加工性差、回收困难用于：车顶棚、空气导流板、前端部、前灯壳、发动机罩、挡泥板、传动轴、悬挂弹簧、保险杠、车门汽车用橡胶橡胶材料橡胶占一辆桥车整体质量的4%~5%橡胶的分类及特点：1、天然橡胶：强度高、弹性高生热和滞后损失小，耐撕裂，及良好的工艺性、内聚性、粘着性2、丁苯橡胶：提高抗湿滑性，保证安全3、顺丁橡胶：与天然橡胶、丁苯橡胶并用顺丁橡胶用量增加，则耐磨性增加、生热性降低，但抗撕裂和抗湿滑性降低，用量不宜过高4、顶级橡胶：特种合成橡胶气密性、耐老化性增加用于制造内胎，不必常充气，使用寿命相应提高也是无内胎轮胎密封层的最好材料汽车用橡胶橡胶材料轮胎 生胶（天然橡胶、合成橡胶及再生胶） 骨架材料即纤维材料（棉纤线、人造丝、尼龙、玻璃纤维、钢丝） 炭黑生胶占轮胎质量的50%，轿车以合成橡胶为主，载重货车以天然橡胶为主汽车用玻璃玻璃材料钢化玻璃：钢化玻璃：钢化玻璃是将玻璃加热到接近软化温度时进行骤冷淬火而成的玻璃钢化玻璃是将玻璃加热到接近软化温度时进行骤冷淬火而成的玻璃制品。

由于钢化玻璃的表面压应力与内部张应力达到一致或基本平衡，所以钢制品由于钢化玻璃的表面压应力与内部张应力达到一致或基本平衡，所以钢化玻璃具有较强的抗冲击性和较好的热稳定性化玻璃具有较强的抗冲击性和较好的热稳定性区域钢化玻璃：区域钢化玻璃：当它破裂时，会形成特殊形状和大小的碎片，可为驾驶员提供当它破裂时，会形成特殊形状和大小的碎片，可为驾驶员提供一定的能见度和额外的安全一定的能见度和额外的安全 夹层玻璃：夹层玻璃：两层或两层以上的玻璃经过胶合而成的加工型玻璃两层或两层以上的玻璃经过胶合而成的加工型玻璃电热玻璃：电热玻璃：可以通电加热的玻璃，也就是把电加热元件烧结到玻璃上或采用特可以通电加热的玻璃，也就是把电加热元件烧结到玻璃上或采用特殊工艺结合到玻璃上的一种安全玻璃，通电后能起到除雾、除霜的作用殊工艺结合到玻璃上的一种安全玻璃，通电后能起到除雾、除霜的作用 天线玻璃：天线玻璃：在玻璃夹层中装入很细的康铜丝代替拉杆天线，通过天线可收听广在玻璃夹层中装入很细的康铜丝代替拉杆天线，通过天线可收听广播，接收电视信号，拨打，上网播，接收电视信号，拨打，上网汽车用玻璃玻璃材料遮阳玻璃遮阳玻璃：： 在前挡风玻璃夹层涂一层彩色膜片，由深而浅，在一定程度上起遮挡在前挡风玻璃夹层涂一层彩色膜片，由深而浅，在一定程度上起遮挡阳光的作用，通常称这种玻璃为带遮阳条的前挡风玻璃。

阳光的作用，通常称这种玻璃为带遮阳条的前挡风玻璃 雨刷玻璃雨刷玻璃：：在前挡玻璃内部安装雨水感应器，淋雨时，通过控制单元自动开启雨在前挡玻璃内部安装雨水感应器，淋雨时，通过控制单元自动开启雨刷器，并根据雨量的大小变化，随时改变雨刷速度刷器，并根据雨量的大小变化，随时改变雨刷速度隔热玻璃：隔热玻璃： 在夹层玻璃间夹有特殊薄膜，它可以让太阳的可见光透人，而紫外在夹层玻璃间夹有特殊薄膜，它可以让太阳的可见光透人，而紫外线和红外线被阻隔和吸收，从而降低车内的温度，达到节能环保效果线和红外线被阻隔和吸收，从而降低车内的温度，达到节能环保效果 屏显玻璃：屏显玻璃： 利用在前挡风玻璃视区部分镀膜后，将仪表显示的行驶信息（速度、利用在前挡风玻璃视区部分镀膜后，将仪表显示的行驶信息（速度、里程、油耗等）通过一套光学系统反射在正前方的挡风玻璃上，从而方便驾驶员里程、油耗等）通过一套光学系统反射在正前方的挡风玻璃上，从而方便驾驶员了解车辆行驶信怠了解车辆行驶信怠 憎水玻璃：憎水玻璃：在普通玻璃上涂一层硅有机化合物薄膜（憎水膜），憎水玻璃可以控在普通玻璃上涂一层硅有机化合物薄膜（憎水膜），憎水玻璃可以控制水滴在玻璃上的接触角使雨水快速分散，改善司机在雨天的能见度。

制水滴在玻璃上的接触角使雨水快速分散，改善司机在雨天的能见度汽车用玻璃玻璃材料防尘玻璃：防尘玻璃：车用防尘玻璃具有电离尘埃的功能，不论是地面尘土飞扬，车用防尘玻璃具有电离尘埃的功能，不论是地面尘土飞扬，还是空中飞沙走石，车窗玻璃始终可保持一尘不染，它也是越野爬山车还是空中飞沙走石，车窗玻璃始终可保持一尘不染，它也是越野爬山车的专用玻璃的专用玻璃太阳能反射膜玻璃：太阳能反射膜玻璃：一种电子控制的玻璃，夏天它能滤去紫外线，只一种电子控制的玻璃，夏天它能滤去紫外线，只有阳光中的可见光能够透人车内，以保持车内空气凉爽，冬天它能将太有阳光中的可见光能够透人车内，以保持车内空气凉爽，冬天它能将太阳能充分利用，使车内温度士曾加阳能充分利用，使车内温度士曾加结束语结束语 结构材料中钢铁材料占主导地位， 但所占比例将逐步下降，有色金属、陶瓷材料、复合材料、高分子材料等新型材料的用量将有所上升， 在性能可靠的的条件下，尽可能多地采用铝合金、高强度材料、复合材料等轻型、新型材料取代钢铁材料这些措施使汽车向轻量化、高效、节能、低噪声、高舒适度以及高安全性方向发展大量新材料，如高分子材料、复合材料等的迅速发展，为现代汽车的发展提供了必要的条件。

谢谢观赏1020130101 尹静雯。