第二章汽车车身常用材料ppt课件

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1、 第一节金属材料的主要性能 第二节常用金属材料种类 第三节非金属材料种类 第一节金属材料的主要性能第一节金属材料的主要性能 金属材料机械性能 金属材料工艺性能 金属材料的性能，一般为分两类：一类是使用性能，它反映金属材料在使用过程中所表现出来的特性，包话机械性能、物理性能和化学性能，它决定了金属材料的应用范围、安全可靠性和使用寿命；另一类是工艺性能，它反映金属材料在加工制造过程中的各种特性。包括铸造性能、锻压性能、焊接性能和切削加工性能等。工艺性能决定了金属材料制造零件时的难易程度。强度是金属材料在外力作用下抵抗变形和破坏的一种能力，金属材料的强度越高，表示所能承受的外力越大。塑性是指金属在外

2、力作用下产生永久变形而不破坏的能力。汽车许多零件在加工过程中要求材料有较好的塑性。衡量材料塑性好坏的指标是延伸率（）和断面收缩率（）。塑性可以通过拉伸试验的方汉测得。金属材料抵抗冲击负荷的能力，叫做冲击韧性。所谓冲击负荷就是以很大的速度作用于零件上的负荷，如汽车的悬挂机构，在汽车起步，制动或改变速度时，钢板弹簧、钢板吊耳均要受到冲击。硬度是指金属材料抵抗比它更硬物体压入其表面的能力，也可以说是材料抵抗局部的变形能力。硬度值是通过硬度试验机测定的。根据测定方汉的不同，硬度可分为布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HR）、维氏硬度（HV）和显微硬度（HL）四种。汽车板料的硬度多用布氏硬度和洛氏硬度两种方法

3、表示。许多汽车零件是在重复或交变应力作用下工作的，如传动轴、连杆、弹簧等。所谓重复或交变应力，是指应力的大小和方向随时间周期性的变化。在多次重复或交变应力作用下，使金属材料在远较金属的屈服强度为低时即发生断裂的现象，称为“疲劳”。金属材料抵抗冲击载荷的能力（也称为冲击韧度）。冲击载荷作用的速度快，应力及变形分布不均匀，因而其对材料的破坏作用远大于静载荷。金属在冷或热的状态时，在压力作用下，进行塑性变形的能力，叫做冲压性能，即金属可进行热锻、冷冲压、冷镦、冷挤压等的能力。如汽车车身、搪瓷制品的胎料及许多日用品都是用冲压方法制成的。焊接性能是指金属材料对焊接加工的适应性。金属材料的焊接性能好，则说

4、明该金属材料易于用一般焊接方法与工艺施焊，而且焊接时不易形成裂纹、气孔、夹渣等缺陷，其接头强度可与母材相近。焊接性能差的材料必须用特定的方法与工艺进行焊接。切削加工性能是指金属材料被切削加工的难易程度。金属材料的切削加工性，不仅与材料本身的化学成分、内部组织有关，还与刀具的几何参数等因素有关。工件硬度过高，刀具易磨损，切削加工困难；硬度过低，容易粘刀，且不易断屑，加工后表面粗糙。所以硬度过高或过低、韧性过大的材料，其切削性能较差。第二节常用金属材料种类第二节常用金属材料种类 钢铁材料 铸铁 汽车常用金属材料 金属的热处理 碳是决定钢性能最主要的元素，钢中的杂质对钢性能也有一定的影响。在含碳量小

5、于0.8的碳钢中，随着含碳量的增加，钢的强度、硬度不断提高，塑性、韧性不断降低。含碳量大于0.8的碳钢，随着含碳量的增加，钢的强度不再增加，但硬度还有提高，塑性、韧性继续降低。（1）钢的分类 钢可按化学成分、质量、用途等来分类，见表2-1。（2）钢的用途 碳素结构钢 碳素结构钢的含碳量一般小于0.7，可分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢，它要求有较高的强度、塑性和韧性。常用于制造工程结构件（如建筑的屋架、桥梁、车辆等）以及机械零件（如螺钉、螺母、冲压零件、齿轮、轴、连杆等）。碳素工具钢 碳素工具钢的含碳量在0.71.4。由于含碳量高，故硬度偏高，但红硬性差。主要用于制造各种手工具，一般都需经热

6、处理后才可使用。合金结构钢与合金工具钢 合金结构钢和合金工具钢的用途与碳素结构钢和碳素工具钢相仿，但其性能优于碳素钢。如40号钢经调质其抗拉强度b1000MPa。调质后，在硬度相同的情况下，40Cr钢的塑性和韧性均优于40号钢。铸铁是汽车制造及其它工业制造中广泛应用的一种材料。铸铁可以制造许多类型的汽车零件，如汽车上的气缸体、气缸套、活塞环、飞轮、带轮、后桥壳等。根据其含碳形式及石墨形状不同，主要分以下几类。见表2-2。薄钢板通常是指用冷轧或热轧方法生产的厚度在4mm以下的钢板。按国家标准规定供应的薄钢板，其厚度为0.24mm，宽度为6002000mm，长度为12006000mm。薄钢板是汽车

7、钣金构件的主要材料。（1）普通钢和优质钢薄钢板 冷轧薄钢板品种（GB 708-1988）见表2-3。热轧薄钢板品种（GB 709-1988）见表2-4。（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有色金属（锌、锡、铅）膜而成。按镀层不同分为：镀锌、镀锡和镀铅薄钢板三种。镀锌薄钢板也称白锌板，它具有抗腐蚀性好及表面美观的特征。表面发白，分平光和花纹两种。镀锌薄钢板分为冷轧连续热镀锌薄钢板和单张热镀锌薄钢板两种，其规格见表2-5。镀铅薄钢板也叫白铅板，它具有抗腐蚀性能强的特点，最适合做耐酸容器。因铅有毒，所以镀铅薄钢板不能做食品容器和罐头盒，通常用它做燃油箱、贮油容

8、器及其他防腐蚀性零件，镀铅薄钢板又称热镀铅合金冷轧碳素薄钢板，其规格见表2-6。常用的特殊钢板有特殊复合钢板和花纹钢板等。特殊金属复合钢板又称双金属板，它是以一种金属材料为基体，再复合上另一种金属材料，以达到降低成本或用作特殊需要的目的。花纹钢板表面有高低不平的菱形或扁豆形花纹。如图2-1所示。花纹钢板具有防滑作用，用于制造扶梯、汽车踏板等。厚度在4 mm以上的钢板通常称为厚钢板。通常把4.525 mm厚的钢板称为中板；2560 mm厚的钢板称为厚板；超过60 mm的钢板称为特厚板。钢管分无缝钢管和有缝钢管两大类。（1）无缝钢管 无缝钢管由整块金属轧制而成，断面上无接缝。根据生产方法，无缝钢管

9、又分为热轧管、冷轧管、挤压管；按断面形状分圆形和异形两种。异形钢管有方形、椭圆形、三角形、星形和带翅管等各种复杂形状；根据壁厚不同分厚壁管和薄壁管等。（2）有缝钢管 有缝钢管又称焊接钢管，用钢带成形后焊接而成。有镀锌和不镀锌两种。镀锌管又称白铁管，不镀锌管称为黑铁管。镀锌的有缝钢管因其外表镀有锌，可以防止生锈，常用作水管。不镀锌的有缝钢管用于普通低压或无压力的管道系统。常用钣金薄铜板分冷轧纯铜板和冷轧铜合金板两种。（1）纯铜薄板 纯铜薄板呈紫红色，故又称紫铜板，熔点为1083，密度为8.9 g/cm3，具有良好的导电性、导热性和耐腐蚀性，还有良好的塑性和延展性，但抗拉强度较低，适于压力加工。纯

10、铜价格较贵，在汽车上主要用于气缸垫、进（排）气管垫片、轴承垫片和散热器管、制动管等。（2）铜合金薄板 铜合金薄板主要指黄铜薄板。黄铜塑性好，比纯铜强度高，价格便宜。这种薄板材适合各种成形加工和手工制作各种钣金零件，如汽车散热器、暖风散热管等。纯铜和黄铜都可以进行焊接，常用气焊和钎焊。常用钣金铝材有纯铝板和铝合金板两种。（1）纯铝薄板 纯铝薄板是银白色的轻金属，熔点为660，密度为2.7g/cm3，并具有良好的塑性、延展性、导电性、导热性和耐腐蚀性。一般用于制作耐腐蚀容器、油桶和各种形状的拉伸件和压弯件。由于铝板的抗拉强度较低，所以不宜制作承受大载荷的构件。（2）铝合金薄板 铝合金薄板是在纯铝中

11、加入镁、锰、硅、铜等合金元素轧制而成的。其强度和耐腐蚀性能比纯铝显著提高，并保持了高塑性等一系列原有的良好性能。适合制作较重要的拉伸件和各种钣金件，如客车外表覆盖件、装饰件、铆钉及其他零件。铝合金板有防锈铝合金板、硬铝合金板、一般铝合金板等几种。金属热处理是工件制造过程中的一道重要工序。其目的就是利用加热再冷却的方法使金属内部的组织发生改变，从而获得所需的机械性能，如提高材料强度、硬度、塑性和韧性等。热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。加热是热处理的重要工序之一。金属热处理的加热方法很多，最早是采用木炭和煤作为热源，进而应用液体和

12、气体燃料。电的应用使加热易于控制，且无环境污染。利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以对浮动粒子进行间接加热。金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳（即钢铁零件表面碳含量降低），这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐或真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，其中最主要的是冷却速度的控制。一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处

13、理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。退火和正火的操作方法是将材料加热到某一温度范围，保温一定时间，然后冷却至室温。不同点是正火冷却速度稍快，正火后的组织比退火细，硬度和强度稍有提高。将金属加热到一定温度，保温一段时间，然后在水或油中急速冷却的过程叫淬火。其目的是提高工件的硬度和耐磨性。将淬火后的零件加热到一定温度后保温，然后在空气中或油中冷却，这种热处理方法叫回火。其目的是消除零件因淬火而产生的内应力和脆性，改善零件的机械性能。淬火以后进行高温回火称为调质。其目的是为获得较高的强度、硬度，特别是较好的冲击韧性。表面热处理是只加热工件表层，以改变其表层力学性能的金属热处理工艺。为了只加热

14、工件表层而不使过多的热量传人工件内部，使用的热源须具有高的能量密度，即在单位面积的工件上给予较大的热能，使工件表层或局部能短时或瞬时达到高温。表面热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理，常用的热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等。化学热处理是通过改变工件表层化学成分、组织和性能的金属热处理工艺。化学热处理是将工件放在含碳、氮或其他合金元素的介质（气体、液体、固体）中加热，保温较长时间，从而使工件表层渗入碳、氮、硼和铬等元素。渗入元素后，有时还要进行其他热处理工艺如淬火及回火。化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属。热处理是机械零件和工模具制造过程中的重要工序之一。大体来说

15、，它可以保证和提高工件的各种性能，如耐磨、耐腐蚀等。还可以改善毛坯的组织和应力状态，以利于进行各种冷、热加工。第三节非金属材料种类第三节非金属材料种类 塑料 橡胶 黏合剂 纸板制品 石棉制品 汽车玻璃 （1）塑料的分类 塑料的种类很多，按其热性能不同，可分为热固性塑料和热塑性塑料两大类。热固性塑料是指经一次固化后，不再受热软化，只能塑制一次的塑料。这类塑料耐热性能好，受压不易变形，但力学性能较差。常用的有环氧塑料、酚醛塑料、氨基塑料、有机硅塑料等。热塑性塑料是指受热时软化，冷却后变硬，再加热又软化，冷却又变硬，可反复多次加热塑制的塑料。这类塑料加工成形方便、力学性能较好，但耐热性相对较差、容易

16、变形。热塑性塑料数量很大，约占全部塑料的80，常用的有聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚甲醛、聚苯醚、聚酞胺等。（2）塑料的主要特性 塑料具有许多优良的物理、化学性能和力学性能，主要有：质量轻 化学稳定性好 比强度高 良好的电绝缘性能 优良的耐磨、减摩性 良好的吸振性和消声性 缺点 与钢相比其力学性能较低；耐热性较差，一般只能在100以下长期工作；导热性差，其导热系数只有钢的1/2001/600；容易吸水，塑料吸水后，会引起使用性能恶化。此外，塑料还有易老化、易燃烧、温度变化时尺寸稳定性差等缺点。由于塑料具有诸多金属和其他材料所不具备的优良性能，因此在汽车上的应用很广。常用于制

17、作各种结构零件、耐磨减摩零件、隔热防震零件等。汽车常用塑料的种类、特性及应用见表2-7。（1）极高的弹性 这是橡胶独特的性能，橡胶的伸长率可达1001 000。橡胶在起初受负荷时变形量很大，但随外力的增加，橡胶又具有很强的抵抗变形的能力。因此，橡胶可作为减震材料，用于制造各种减轻冲击和吸收震动的零件。（2）良好的热可塑性 橡胶在一定温度下失去弹性而具有可塑性，称为热可塑性。橡胶处于热可塑性状态时，容易加工成各种形状和尺寸的制品，而且当加工外力去除后，仍能保持该变形下的形状和尺寸。根据这一特性，可把橡胶加工成不同形状的制品。（3）具有良好的黏着性 黏着性是指橡胶与其他材料黏结成整体而不分离的能力

18、。橡胶有很强的吸附能力，能与其他材料黏结成整体，如汽车轮胎就是利用橡胶与棉、毛、尼龙等，牢固地黏结在一起而制成的。（4）良好的绝缘性 橡胶大多数是绝缘体，是制造电线，电缆等导体的绝缘材料。此外，橡胶还具有良好的耐寒、耐蚀和不渗漏水、气等性能。（5）橡胶的缺点是导热性差，硬度和抗拉强度不高，尤其是容易老化等。橡胶在汽车上用量最大的制品是轮胎，目前全世界生产的橡胶约有80为制造轮胎所用。此外，橡胶还广泛用于各种胶带、胶管、减震配件以及耐油配件等。黏结剂一般又称黏结密封剂，黏结密封是车身修理中一种不可缺少的工艺，用来组装连接、填隙密封，还可以代替铆焊以减轻汽车的质量、降低消耗，提高汽车和车身的耐用性

19、和可靠性。用于车身的黏接密封剂有合成橡胶型、合成树脂型和混合型等，现已有定型的汽车用黏结密封剂产品。用于车身的黏接密封剂有：1.点焊密封胶 冲压钣金件点焊前涂敷在接缝处的一种密封剂。点焊后和油漆一起烘干，形成密封层，防止水分和灰尘的侵入。它多为聚氯乙烯合成橡胶（如丁苯橡胶）类。2.焊缝胶 是点焊后对焊缝进行密封时用的。它主要有聚氯乙烯型塑料溶胶，还有双组分聚硫橡胶型（如JLC-6密封胶）、沥青型、改性环氧型和聚氨酯型胶等。3.折边黏接剂 用于轿车车门、发动机罩和行李箱盖拆边的黏接密封，能起防水、防锈的作用。这种黏接剂可分为单组分环氧型和聚氯乙烯塑料溶胶型，它们均随油漆烘干而固化。4.风窗玻璃黏

20、接剂 将风窗玻璃直接黏接在窗框上。常用的有聚硫橡胶型黏接剂、丁基胶带、聚氨酯密封胶三类。5.密封条黏接剂 用于汽车车门、发动机盖和行李箱盖的涂漆钢板上黏接各种橡胶密封条，以防止雨水、尘土的侵入。6.内饰件黏接剂 用于汽车内饰件，如顶棚衬里、仪表板、车门护板、侧护板、遮阳板、座垫、靠背和地毯等的黏接，以达到安全、舒适的目的。常用的有氯丁一酚醛胶和丁腈橡胶、聚异丁烯橡胶为主体材料的各种胶型以及水基型顶棚黏接剂等。纸板制品在汽车上主要用于制作各种衬垫，常用的有以下几种：钢纸板分软钢纸板和硬钢纸板两类。软钢纸板是由纸类经甘油、蓖麻油及氧化锌处理而成的软性纤维纸板。它强度高、韧性好，且具有耐油、耐水和耐

21、热及对金属无腐蚀作用等特点，主要用于制作汽车发动机和总成密封连接处的垫片，如机油泵盖衬垫等。硬钢纸板是由纸类经氧化锌处理而成的硬性纤维纸板。它具有抗张力强、绝缘性好等特点。可制作发电机、调节器等部件上的绝缘衬垫。滤芯纸板是具有过滤性能的纸板，它有较强的抗张力能力。滤芯纸板分薄滤芯纸和厚滤芯纸板两种。薄滤芯纸板适用于制作滤清器的内滤片，厚滤芯纸板则常用作内滤片的垫架。防水纸板分为沥青防水纸板和普通防水纸板两类。防水纸板具有伸缩率小、吸水率低和韧性较好等特点。常用于车身包皮或与水接触部件的衬垫。浸渍衬垫纸板是在纸浆中加入胶料，制成成品后再经甘油水溶液浸渍而成的纸板。浸渍衬垫纸板具有弹性好、吸水和吸

22、油性小等特点。一般用于制作汽车发动机、变速箱与汽油、润滑油或水接触的衬垫。软木纸是由颗粒状软木和骨胶、干酪素等物质黏合后压制而成的。软木纸质轻、柔软，有弹性和一定的韧性，主要用于制作各种密封衬垫，如气阀室盖衬垫、水套孔盖板衬垫、水泵衬垫、机油盘衬垫等。石棉具有良好的柔软性，本身不会燃烧，而且有较好的防腐性和吸附能力，但导热、导电性差。石棉在汽车上主要用于密封、隔热、保温、绝缘和制动等。石棉板是用石棉、填料和黏结材料制成的。它分耐油橡胶石棉板、衬垫石棉板、高压橡胶石棉板三种。石棉板通常用于制作有高温要求的密封衬垫及垫片内衬物，如气缸床、排气管接口垫圈内衬等。石棉摩擦片是由石棉、辅助材料和黏合剂经

23、混合加热后压制而成。它具有硬度高、摩擦系数大、而高温、耐冲压和耐磨耗等物点，主要用于汽车的动力传递和制动，如制作离合器和制动器的摩擦片等。汽车玻璃是构成汽车外形的重要材料之一，它具有透明、隔音和保温的物点。汽车专用玻璃根据用途和加工工艺，主要分为以下几种类型。通过淬火（钢化处理）可以使普通硅酸盐玻璃变得质地非常坚固。这种钢化玻璃是通过加热使之达到软化程度时（一般为600左右），然后向玻璃两面急速吹送冷风，通过急冷进行所谓“风淬”处理而得到的。玻璃表面冷硬后形成的压应力，是使强度得到提高的机理。钢化玻璃的强度和耐冲击能力要比普通玻璃高35倍。一旦受到碰撞损伤，就会瞬时变成带钝边的小碎块，不会给人

24、员造成更大伤害。夹层玻璃是针对淬火玻璃存在的不完善之处而产生的，它是迄今为止最适合于用作前风窗的安全玻璃。用两块或三块薄玻璃板，中间夹入聚丙烯酸甲脂或聚乙酸脂透明薄膜，使两层或三层玻璃粘接成为一体，形成夹层式安全玻璃。由于夹层玻璃中间的透明胶层能与玻璃取得一样的曲率，故透明度并不受夹胶层的影响。许多试验和实践都证明，夹层玻璃可以有效减轻撞击事故发生时玻璃碎片对人员的伤害。特种用途窗玻璃一般是在钢化玻璃基础上，通过专门的工艺加工出来的具有特殊功能的汽车玻璃。为了使车窗玻璃具有遮挡阳光照射的功能，在硅酸盐玻璃中加入微量的Go（钴-蓝色）、Fe（铁-红褐色）或其他金属元素，便成了能够抵抗紫外线照射的着色玻璃。有些着色玻璃还能随阳光的强弱自动变化色度，以减少乘客眼睛的疲劳程度，增加了乘坐的舒适性。