### 汽车材料教学案知识点总结
#### 第一章：汽车材料基础知识
##### 第一节：汽车材料概述
**汽车材料分类：**
1. **汽车零部件材料：** 包括发动机材料、车身材料等。
2. **汽车运行材料：** 如润滑油、冷却液等。
**思考问题：**
1. **你所知道的汽车材料有哪些？**
- 常见的汽车材料包括钢铁、铝合金、塑料、橡胶等。
2. **汽车材料的选用与环境有关吗？**
- 汽车材料的选择不仅与车辆性能有关，还与环境适应性紧密相关。例如，不同地区气候差异会影响材料的选择。
##### 第二节：金属材料性能
**金属材料性能分类：**
1. **使用性能：** 力学性能、物理性能、化学性能及其他性能。
2. **工艺性能：** 压力加工性能、铸造性能、焊接性能及切削加工热处理等。
**一、力学性能**
- **定义：** 材料在外力作用下所表现出的性能。
- **主要包括：**
- **强度：** 抵抗永久变形和断裂的能力。
- **塑性：** 在外力作用下产生永久变形而不断裂的能力。
- **硬度：** 表面抵抗局部塑性变形、压痕或划痕的能力。
- **冲击韧性：** 抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。
- **抗疲劳性：** 在交变应力作用下抵抗破坏的能力。
**二、强度**
- **定义：** 外力作用下，材料抵抗永久变形和断裂的能力。
- **表示方法：** 应力（σ = F/S），其中F为外力，S为截面积。
- **测试方法：** 通过拉伸试验得到的指标包括弹性极限、屈服强度、抗拉强度等。
**三、塑性**
- **定义：** 材料受力时在断裂前产生永久变形的能力。
- **指标：** 伸长率（δ）和断面收缩率（ψ）。
- 伸长率（δ）：（L1 - L0）/ L0 × 100%，其中L1为断裂后长度，L0为原始长度。
- 断面收缩率（ψ）：（S0 - S1）/ S0 × 100%，其中S0为原始横截面积，S1为断裂后最小横截面积。
**四、硬度**
- **定义：** 材料表面抵抗局部塑性变形、压痕或划痕的能力。
- **测试方法：** 布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRC）、维氏硬度（HV）。
- **布氏硬度（HB）：** 主要用于测定铸铁、有色金属及其合金，低合金结构钢以及非金属材料。
- **洛氏硬度（HRC）：** 主要用于测定铜、铝等有色金属及其合金、硬质合金、表面淬火、渗碳件以及退火、正火和淬火。
- **维氏硬度（HV）：** 主要用于测定金属镀层、薄片金属以及化学热处理后的硬度。
- **硬度与耐磨性的关系：** 硬度越大，耐磨性通常也越好。
**五、冲击韧性**
- **定义：** 材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。
- **指标：** 冲击韧度（αk = Ak / S），其中Ak为冲击功，S为试样横截面积。
- **应用示例：** 汽车上承受冲击力的零件，如保险杠、底盘部件等。
**六、金属疲劳**
- **定义：** 金属材料在交变应力的长期作用下，即使应力远小于材料的抗拉强度甚至低于屈服点，也会发生突然断裂的现象。
- **交变应力：** 大小或大小与方向随时间呈周期性变化的应力。
#### 第二章：钢铁材料及其在汽车上的应用
##### 第一节：碳素钢
**碳与常存元素对碳素钢性能的影响：**
- **碳的影响：** 随着含碳量的增加，强度和硬度增加，塑性和韧性降低；到0.9%时强度达到最大，之后硬度继续升高但其他性能降低。
- **常存元素的影响：**
- 锰、硅有益：改善流动性，减少硫的有害作用。
- 硫、磷有害：降低塑性和韧性，导致“热脆”和“冷脆”。
**碳素钢的分类：**
1. **按碳含量分类：**
- 低碳钢（C% ≤ 0.25%）
- 中碳钢（0.25% < C% ≤ 0.6%）
- 高碳钢（C% > 0.6%）
2. **按质量分类：**
- 普通碳素钢
- 优质碳素钢
- 高级优质碳素钢
3. **按用途分类：**
- 碳素结构钢
- 碳素工具钢
**常用碳素钢：**
- **普通碳素结构钢：**
- 甲类钢（A类钢）：机械性能随着钢号数字增大而强度提高，塑性下降。
- A1, A2, A3：塑性好，适用于钢板、钢筋、螺钉、螺帽等。
- A4, A5：型钢、钢板等。
- A6, A7：适用于工具、农机零件、轻轨等，通常在热轧状态下使用。
- 乙类钢（B类钢）：按照成分供给，适用于特定用途。
- 特类钢（C类钢）：适用于特殊需求，如C2, C3, C4等。
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