项目二汽车工程材料
汽车工程材料教案
教案一、课题：第一章金属材料力学性能指标二、教材分析：本章是《汽车材料》第一次课，是属于基础性知识，在教材的安排上是符合认知的过程三、（1）基础知识：掌握强度与塑性、硬度、冲击韧性及金属疲劳概念（2）能力培养：通过本次学习，培养学生在生产和生活中树立善于思考的良好习惯四、教学重点：金属材料的力学性能教学难点：屈服强度和金属疲劳概念五、课型：综合型六、教学方法：讨论+讲授七、教具：铁钉、铁片、铝片等,多媒体幻灯片八、课时：2九、教学过程：第一节课：第一章金属材料力学性能指标（板书）一）、组织教学：安定课堂教学秩序二）、请同学们回顾并思考以下两个问题：1）你所知道的汽车材料有哪些？2）汽车材料的选用与环境有关吗？三）引入新课：（一）、汽车材料分类：1、金属材料---黑色金属、有色金属、合金2、非金属材料----有机高分子、无机非金属材料、新型复合材料3、汽车运行材料---燃料、润滑剂、工作液（板书）（二）、金属材料性能：（分组讨论每组给出答案，老师点拨）1、使用性能----力学性能、物理性能、化学性能、其他性能2、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（板书）（三）、1、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。
2、力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、抗疲劳性（板书）（四）、两个概念：（板书）1、强度---在外力作用下，金属材料抵抗永久变形和断裂的能力2、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(五)、同学分组讨论你们所知的外力（载荷）指的是哪些？并指出实例（六）强度有关知识：（请同学描述你所知的强度）（板书）（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=F/S（4）单位：Pa（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。
汽车工程材料分类
·十种汽车材料汽车工程材料分类一、复合材料在传统汽车上，只有1%的汽油用于运送乘客，其余都用于驱动汽车本身运动。
所以降低汽车驱动运动的能量对于节省汽油十分有利。
复合材料主要用于发动机罩、翼子板、车门、车顶板、导流罩、车厢后挡板等，甚至出现了全复合材料的卡车驾驶室和轿车车身。
解决方案：提高燃油效率+减轻汽车自重方案一：采用轻质的碳复合材料取代钢铁，这种材料已经用于制造网球拍和高尔夫球球棒。
碳纤维的汽车能减轻一半以上的重量，因而燃油的效率也将提高一倍，也就是说使用同等重量的燃油可以运行以前两倍的距离。
而且碳纤维汽车在碰撞后能保护乘客，因为材料会破碎成很小的碎片，从而减缓了撞击，这也是减轻汽车重量的好处之一。
Fiberforge公司主管赖特-戴维斯（Dwight Davis）表示：“碳纤维汽车的碎片在经过缓冲器后已经失去了大部分能量，因此不会给用户造成很大的伤害。
”复合材料特征：1、复合材料是多相体系（由两种或两种以上的不同物质组成）；2、它们的组合必须具有复合效果（即复合材料比单一组成的材料具有更好的综合性能），从而实现强－强联合。
/view/d050270d6c85ec3a87c2c567.html 复合材料主要由增强材料和基体材料两大部分组成；增强材料：在复合材料中不构成连续相赋于复合材料的主要力学性能，如玻璃钢中的玻璃纤维，CFRP（碳纤维增强塑料）中的碳纤维素就是增强材料。
基体：构成复合材料连续相的单一材料如玻璃钢（GRP）中的树脂（环氧树脂）就是基体。
按基体不同，复合材料可分为三大类：树脂复合材料金属基复合材料无机非金属基复合材料，如陶瓷基复合材料。
工艺一、聚合物基复合材料成型加工技术1、手糊成型（hand lay up）/blog/static/114899002201011851232866/手糊成型示意图依次在模具表面施加脱模剂胶衣一层粘度为一层粘度为0.3-0.4PaS的中等活性液体热固性树脂(须待胶衣凝结后)一层纤维增强材料(玻纤、芳纶、碳纤维......)，纤维增强材料有表面毡、无捻粗纱布(方格布)等几种。
汽车工程材料分类
汽车工程材料分类汽车是现代社会不可或缺的交通工具，而汽车工程材料则是构成汽车的基础。
汽车工程材料的分类对于汽车制造和维护有重要的意义。
本文将详细介绍汽车工程材料的分类。
一、金属材料金属材料是汽车工程中最常用的材料之一。
它具有强度高、稳定性能好、寿命长等优点。
其中，钢铁、铝合金、镁合金、钛合金等普遍应用于汽车工程中。
1. 钢铁：汽车制造中广泛使用的钢材包括冷轧、热轧、镀锌、电镀等种类。
不同种类的钢材特点不同，其耐腐蚀性、塑性、强度等性能也各有差异。
2. 铝合金：铝合金是一种轻质、高强度、耐腐蚀的材料。
在汽车车身、发动机舱盖、底盘等部件中广泛应用。
3. 镁合金：镁合金是一种轻质、高强度、刚性好的材料，但其耐腐蚀性低。
在汽车发动机、变速器等部件中常用。
4. 钛合金：钛合金具有高强度、低密度、优异的耐腐蚀性能。
在汽车轮毂、发动机等部件中应用广泛。
二、塑料材料塑料材料是近年来在汽车工程中应用越来越广的材料。
它们具有重量轻、成本低、成型性能好等优点。
在汽车车身、内饰、仪表板等方面中越来越多地采用塑料材料。
1. 聚丙烯：聚丙烯是一种质轻、耐腐蚀的塑料材料，常用于汽车引擎盖、车门板、底盘等部件制造。
2. 防水夹克：防水夹克是一种具有隔热性和耐磨性的塑料材料，常用于汽车密封材料、汽车座椅、地毯等部件制造。
3. 聚苯乙烯：聚苯乙烯是一种低密度、高强度的塑料材料，常用于汽车座椅、中央扶手、防护杆等部件制造。
三、橡胶材料橡胶材料是一种流行的汽车工程材料，由于其具有良好的弹性、耐磨性和耐腐蚀性，常用于汽车轮胎、悬架、密封垫等部件制造。
1. 丁苯橡胶：丁苯橡胶是一种用途广泛的合成橡胶，常用于汽车轮胎和其他橡胶制品的制造。
2. 氟橡胶：氟橡胶是一种耐腐蚀的橡胶，常用于汽车发动机、水泵和其他需要抗腐蚀性能的部件制造。
3. 氟硅橡胶：氟硅橡胶是一种高温、耐腐蚀的橡胶，常用于汽车高温环境下的密封材料。
总而言之，上述几种汽车工程材料都有其自身的优缺点和应用范围，汽车制造厂商可以根据需要选择不同的材料。
金属材料的主要性能
为提高材料的疲劳强度，一般可从以下几个方面考虑： 1) 设计方面，尽量使零件避免尖角、缺口和截面突变，以避免应力
集中及其所引起的疲劳裂纹。 2) 材料方面，减少材料内部存在的夹杂物和由于热加工不当而引起的
一、金属材料的力学性能
金属材料的力学性能是指材料在不同环境（温度、介质、湿度）下，承受各种 外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击等）时所表现出的力学特征。力学 性能主要包括强度、塑性、硬度和韧性和抗疲劳性等，用来表征材料力学性能 的各种临界值或规定值均称为力学性能指标。金属材料的力学性能的优劣就是 用这些指标的具体数值衡量的
1 强度 强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗永久变形或断 裂的能力
载荷
静载荷
冲击载荷
交变载荷
项目二 汽车常用工程才料
任务一 金属材料的主要性能
金属材料受到载荷作用时，发生几何尺寸和形状的变化称为变形。变形一 般分为弹性变形和塑性变形。所谓弹性变形，是指材料受到载荷作用时产生 变形，载荷卸除后恢复原状的变形。而塑性变形则是指材料在载荷作用下发 生变形，且当载荷卸除后不能恢复的变形，故也叫永久变形。
当L0=10d0时，称为长试样； L0=5d0时，称为短试样。
图2-1-1 圆形拉伸试样图
项目二 汽车常用工程材料
任务一 金属材料的主要性能
载荷F和伸长量 L
之间的关系曲线，称为拉伸曲线，如图2-1-2所 示。
2-1-2低碳钢的拉伸曲线图
曲线明显地分为以下几个变形阶段
Oe
弹性变 形阶段
汽车工程材料1
图1-7低碳钢的σ-ε曲线
塑性材料：断裂前有明显的塑性变形，称为
塑性断裂,塑性断裂的断口呈“杯锥”状。如低碳钢。
脆性材料：在断裂前未发生明显的塑性变形，
为脆性断裂，断口是平整的。如铸铁、玻璃等。
不同类型的材料，其σ-ε曲线有很大差 异。反映出其所具有不同的抗拉性能特点。
2.材料的弹性指标
（1）弹性模量E 表征了材料抵抗弹性 变形的能力，也称之为刚度。 E=σ/ε=tanα （MPa） 式中，σ为弹性变形阶段的应力，ε为 相应的应变，tanα为拉伸曲线的斜率。
3.材料的低温冲击性能
材料韧性状态变为脆性状态的温度TK称
为该材料的脆性转变温度。
材料冲击韧性与温度有关。
(四)疲劳强度
承受交变应力的零件，在工作应力低于材料的屈服 强度的情况下较长时间工作时，会产生裂纹或突然断裂， 这种现象称为疲劳失效或疲劳破坏。 疲劳失效原因分析:由于材料表面或内部存在有划 痕、尖角、夹杂等缺陷，这些有缺陷部位的局部应力大 于屈服点，会产生局部变形引起微裂纹，成为疲劳源， 随着应力循环次数的增加，微裂纹逐渐扩展，使零件承 载的横截面大大减少，以至于不能承受荷载而突然断裂。 可以通过疲劳试验，绘制疲劳曲线进行测定。
布氏硬度的表示方法规定为：
符号HBS和HBW前面的数值为硬度值，符号 后面按以下顺序表示试验条件：压头球体直径 （㎜）、试验荷载（Kg· f）、试验荷载保持时 间（S）（10～15S不标注）。 例120 HBW10/1000/30
实验测量d—查表—硬度
2.洛氏硬度
洛氏硬度采用直接测量压痕深度来确定 度值的。试验原理如图1-9Ａ＆1 - 9Ｂ所示。 我国常用的是HRA、HRB、HRC三种，试 验条件及应用范围见表1-2。 洛氏硬度值的表示方法规定为：硬度符 号前面注明硬度值，例如52HRC、70HRA。 在硬度和强度之间，存在着一定的换算 关系，如表1-3所示。
汽车常用工程材料
（一）常见杂质元素对碳钢性能的影响
在实际生产中使用的碳钢，不单纯是铁和碳组成的合金，还包
含有锰、硅、硫、磷等杂质元素，它们对碳钢的性能有一定的影 响。
（1）锰 锰是钢中的有益元素，由于炼钢时用锰铁脱氧而残留在 钢中的。
（2）硅 硅也是钢的有益元素。 （3）硫 硫是钢的有害元素，是在炼钢时由矿石和燃料带入钢中
试验可以测定金属的强度和塑性指标。 静载荷拉伸试验的原理：用静拉力（载荷）对待测样本
进行轴向拉伸，同时连续测量并记录试验力的大小和相 应的试样伸长量，一直到试样断裂。根据测量的数据， 即可得出有关的力学性能指标，如图6-1所示。
图6-1 静载荷拉伸试验
图6-2所示是低碳钢拉伸曲线图。纵坐标表示试样受到 的静拉力（载荷）F，单位为N，横坐标表示试样的伸 长量△L，单位为mm。
钛及其合金是一类新型的材料。现在，钛及其合金已经 代替其他金属材料大量用在航天航空，武器制造，交通 运输，化工轻工及医疗卫生等部门，行业当中，发挥着 越来越重要的作用，被称为“21世纪的金属”。
（1）工业纯钛 （2）钛合金 1）α钛合金 ； 2）β钛合金 ；3）α+β钛合金
5． 粉末冶金
（cm2）, αk的单位为J／cm2。 2． 疲劳强度 疲劳强度是指材料经无数次的应力循环仍不断裂的最大
应力，用以表征材料抵抗疲劳断裂的能力。测试材料的 疲劳强度最简单的方法是旋转弯曲疲劳试验。试验测得 的材料所受循环应力σ与断裂前的循环次数N的关系曲 线称为疲劳曲线，如图6-7 所示。由图中可以看出，循 环应力越小，则材料断裂前所承受的循环次数越多。当 应力降低到某一值时，曲线趋于水平，即表示在该应力 作用下，材料经无数次的应力作用达到某一基数而不断 时，其最大应力就作为该材料的疲劳极限，一般钢铁材 料的循环次数取107次。
汽车工程材料总结3000字
汽车工程材料总结3000字汽车工程是涉及汽车设计和制造的学科,其中材料的选择和设计是影响汽车性能和可靠性的关键因素之一。
因此,了解汽车工程材料的选择和应用对于设计和开发新型汽车具有重要意义。
在本文中,我们将总结汽车工程材料的分类、应用、优缺点等内容。
一、汽车工程材料的分类1. 金属材料金属材料是汽车工程中最常用的材料之一。
根据不同的应用需求,可以分为多种不同的金属材料,如钢铁、铝合金、铜合金、不锈钢等。
其中,钢铁是汽车制造企业中使用最广泛的材料,因其良好的强度和韧性而备受欢迎。
铝合金和铜合金则因其轻量化和耐腐蚀性能而受到关注。
2. 复合材料复合材料是一种特殊的材料,由两种或两种以上的不同材料组合而成。
在汽车工程中,复合材料具有优异的强度和刚度,能够满足高强度、轻量化和耐腐蚀等需求。
常见的复合材料包括碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料和芳纶增强复合材料等。
3. 聚合物材料聚合物材料是近年来受到越来越多关注的材料之一。
聚合物材料具有高度的可塑性和弹性,能够满足汽车设计中的各种要求。
常见的聚合物材料包括聚苯乙烯、聚醚酮、聚偏氟乙烯等。
二、汽车工程材料的应用1. 金属材料金属材料在汽车工程中的应用非常广泛。
在汽车轻量化方面,金属材料的使用可以帮助减少汽车的重量,从而提高其安全性和燃油效率。
在汽车安全性方面,金属材料可以用于车身框架和结构件的设计,提高汽车的强度和刚度。
在汽车耐久性方面,金属材料可以用于零部件的表面处理和涂层设计,提高其使用寿命和可靠性。
2. 复合材料复合材料在汽车工程中的应用也非常广泛。
在汽车轻量化方面,复合材料的使用可以帮助减少汽车的重量,从而提高其安全性和燃油效率。
在汽车安全性方面,复合材料可以用于车身框架和结构件的设计,提高汽车的强度和刚度。
在汽车耐久性方面,复合材料可以用于零部件的表面处理和涂层设计,提高其使用寿命和可靠性。
3. 聚合物材料聚合物材料在汽车工程中的应用也非常重要。
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
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项目二汽车工程材料
学习任务一绘制低碳钢拉伸应力应变曲线
学习任务二铁碳合金相图
学习任务三汽车典型零件选材及热处理
学习任务四有色金属及非金属材料在汽车上的应用
学习任务一绘制低碳钢拉伸应力应变曲线
任务描述：
低碳钢拉伸试验可以非常形象地描述材料的力学性能,在了解了拉伸试
验过程后可以个人或分组进行绘制低碳钢拉伸时应力应变曲线图。
那么，
低碳钢拉伸试验过程是怎样的？其应力应变曲线是如何绘制的呢？
学习目标:
()了解金属材料的分类
(）掌握金属材料的性能熟悉拉伸试验的过程
（）具有绘制低碳钢拉伸时应力应变曲线的能力
一、金属材料的分类
黑色金属:钢铁材料
有色金属：是指除钢铁材料以外的其他所有金属材料,如铜、铝、镁、
钛、锡及其合金。
二、金属材料的力学性能
在这些外力作用下，金属材料所表现出的一系列特性和抵抗破坏的能
力，称为金属材料的力学性能。
包括强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等指标。
.强度
强度是指金属材料在外力作用下,所表现出的抵抗永久变形和断裂的能
力。
根据外力作用的形式不同,强度可分为抗拉强度、抗压强度、抗扭强度、
抗剪强度和抗弯强度等。
其大小用材料在破坏前所承受的最大应力来衡量,
常用的指标有屈服强度和抗拉强度。
拉伸试验方法
拉伸试验过程
——弹性变形阶段
——屈服阶段,点为屈服点。
——明显塑性变形阶段
——强化阶段
——缩颈阶段
点——试样发生断裂。
①弹性极限σ
金属材料保持弹性变形的最大应
力
②屈服极限（屈服强度)σ
金属材料产生屈服现象时的最小应力，即材料开始发生明显塑性变
形的最小应力
③强度极限( 抗拉强度) σ
问题导入：
为什么汽车
各部分零件
所用的材料
不一样?为什
么不同位置
用的尺寸也
不一样？
力学性能分
析(视频:拉伸
试验）
右端(ω＝%)，即渗碳体。
因此，铁碳合金相图又称—相图。
①个单相区:
．液相区(线以上）。
.奥氏体区（)。
．铁素体区()。
②个双相区:
．()区()。
．(）区()。
.()区()。
.（)区()。
.()区（线以下)。
任务实施:
绘制铁碳合金相图
任务小结:
金属及合金的构造与结晶;
铁碳合金基本组织;
铁碳合金相图;
教学评价：
序号评价项目自我评价小组评价
是否能分清晶体与非晶体
是否能够掌握金属中常见的晶格
类型及特点
是否能够掌握合金的相结构
能否对金属与合金的结晶过程进
行正确分析
是否已经掌握了金属的同素异晶
转变
是否能正确分析铁碳合金相图
铁碳合金相图的特性点分析是否
正确
是否准确判断铁碳合金相图的特
性线的含义
不同温度与
含碳量所表
现的性能差
异的原因
教学评价。