《汽车材料》参考答案.docx

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《汽车材料》参考答案

参考答案

项目一

一、填空题

1．强度，塑性，硬度，冲击韧性，疲劳强度；铸造性能，压力加工性能，焊接性能，切削加工性能，热处理性能。

2．载荷，变形，断裂。

3．外力作用下，塑性变形而不断裂。

断后伸长率，断面收缩率。

4．冲击载荷。

5．缩颈。

在缩颈处断裂。

6．

。

7．

，

。

二、问答题

1．断后伸长率为

断面收缩率为

75.99%。

2．两者的共同点是都是在一定的载荷作用下，将特定形状的压头压入被测试样表面，并维持一段时间，根据压痕来计算硬度值。

不同点是压头形状不同，布氏硬度用的是球状压头，而维氏硬度用的是正四凌锥状压头。

布氏硬度的优点是具有较高的测量精度，压痕面积大，能在较大范围内反映材料的平均硬度，测得的硬度值比较准确，数据重复性强。

缺点是由于其压痕大，对金属表面损伤较大，故不宜测定太小或者太薄的试样。

布氏硬度主要用来测量铸铁、有色金属及经退火、正火和调质处理的金属材料。

维氏硬度的优点是测量范围较宽，从较软材料到超硬材料都可以，并且压力小，压痕深度浅，对试样表面造成的影响较小。

缺点是对试样表面光滑度要求很高，故试验有一定的难度。

维氏硬度适用于较大工件和较深表面层的硬度测定。

3．在交变应力作用下，虽然零件所承受的最大应力通常都低于材料的屈服强度，但经过一定时间的工作后，零件会产生裂纹或突然发生完全断裂，这种现象称为疲劳断裂。

材料在循环应力作用下经受无数次循环而不断裂的最大应力值称为材料的疲劳极限或疲劳强度。

项目二

一、填空题

1．位错，刃型位错，螺型位错。

2．形核，长大。

3．二次结晶或重结晶。

4．固溶体，金属化合物。

5．共晶反应。

6．奥氏体。

7．工业纯铁，亚共析钢，共析钢，过共析钢，亚共晶白口铸铁，共晶白口铸铁，过共晶白口铸铁。

8．低碳钢，中碳钢，高碳钢。

二、问答题

1．实际金属中存在点缺陷、线缺陷和面缺陷。

点缺陷会导致晶格畸变，会使晶体的强度、硬度升高，电阻增大。

线缺陷会对金属的塑性变形、强度、疲劳腐蚀等物理化学性能产生影响。

由于晶界、亚晶界或金属内部的其他界面上，原子的排列偏离平衡位置，晶格畸变较大，位错密度较高，原子处于较高的能量状态，原子活性较大，故面缺陷对金属中许多过程的进行都具有极为重要的作用。

2．增大过冷度、变质处理和附加振动。

3．金属化合物一般具有熔点高、硬而脆的特点。

合金中含有金属化合物时，合金的强度、硬度会提高，而塑性、韧性会降低。

4．

0.2%的亚共析钢在700℃时的组织是由先共析铁素体和珠光体组成，在900℃时是奥氏体；

0.77%的共析钢在700℃时是珠光体，在900℃时是奥氏体；

1.2%的过共析钢在700℃时是珠光体和二次渗碳体，在900℃时是奥氏体。

5．

0.45%的铁碳合金为亚共析钢，其结晶过程为从高温液相开始降温，先析出奥氏体，随后从奥氏体中逐渐析出铁素体，继续冷却后发生共析反应，奥氏体转变成珠光体，最后铁素体中将会析出极少量的三次渗碳体。

因此，该铁碳合金室温组织由先共析铁素体和珠光体组成。

3.0%的铁碳合金为亚共晶白口铸铁，其结晶过程为从高温液相开始降温，先析出奥氏体，随后发生共晶反应生成莱氏体，并不断渗出二次渗碳体，继续冷却后发生共析反应生成珠光体。

因此，该铁碳合金室温组织由珠光体、二次渗碳体和变态莱氏体组成。

项目三

一、填空题

1．

，

和

，

、

和

。

2．8，1～4，5～8，8。

3．过冷奥氏体，等温冷却，连续冷却。

4．低，小，珠光体，索氏体，屈氏体。

5．板条马氏体，片状马氏体。

6．退火，完全退火，等温退火，球化退火，扩散退火，去应力退火。

7．单介质淬火，双介质淬火，马氏体分级淬火，贝氏体等温淬火。

8．半马氏体组织，好。

9．过热，过烧。

10．低温回火，中温回火，高温回火。

11．渗碳，渗氮，碳氮共渗。

分解，吸收，扩散。

二、问答题

1．奥氏体的形成遵循结晶过程的普遍规律，是一个形核和长大的过程，一般包括晶核的形成、晶核的长大、残余渗碳体的溶解和奥氏体成分的均匀化四个阶段。

奥氏体晶核优先在铁素体和渗碳体的两相界面上形成，奥氏体晶核形成后，通过铁、碳原子的扩散，相邻的铁素体晶格将不断改组成奥氏体晶格，相邻的渗碳体将不断地向奥氏体中溶解，因此，奥氏体晶核将向铁素体和渗碳体两个方向不断长大。

同时，新的奥氏体晶核也将不断形成并长大，直至铁素体全部转变为奥氏体为止。

由于渗碳体的晶体结构和含碳量与奥氏体相差较大，所以，当铁素体全部消失后，仍有部分渗碳体尚未溶解，称为残余渗碳体。

随着保温时间的延长，残余渗碳体将逐渐溶入奥氏体中，直至完全消失。

残余渗碳体全部溶解后，奥氏体中的碳浓度是不均匀的，原来是渗碳体的区域碳浓度高，而原来是铁素体的区域碳浓度低。

只有经过一段时间的保温，通过碳原子的扩散，才能使奥氏体的成分趋于均匀。

2．奥氏体形成过程刚刚结束时的奥氏体晶粒大小称为奥氏体的起始晶粒度。

起始晶粒总是比较细小而均匀的。

钢在某一具体的加热条件下获得的奥氏体的实际晶粒大小称为奥氏体的实际晶粒度。

它主要取决于具体的加热温度和保温时间。

实际晶粒一般比起始晶粒大。

本质晶粒度表示钢在一定条件下奥氏体晶粒长大的倾向性。

它只表示钢在一定的温度范围内，即在930℃以下奥氏体晶粒长大的倾向。

3．因转变温度很低，铁、碳原子都不能进行扩散，因此，马氏体转变是一种非扩散型相变；马氏体的转变速度极快；马氏体转变是不彻底的，总会残留少量奥氏体；马氏体形成时体积膨胀，在钢中会造成很大的内应力，严重时将使被处理零件开裂。

4．感应加热表面淬火的原理是将工件放入用空心纯铜管绕成的感应器内，给感应器通入一定频率的交流电，周围便产生同频率的交变磁场，于是在工件内部就产生了同频率的感应电流（涡流）。

由于感应电流的集肤效应（电流集中分布在工件表面）和热效应，使工件表层迅速加热到淬火温度，而心部仍处于相变点温度以下，随即快速冷却，从而达到表面淬火的目的。

与普通淬火相比，感应加热表面淬火速度快，加热时间短；淬火质量好，表面硬度高，淬硬层深度易于控制；劳动条件好，生产率高，适于大批量生产。

但感应加热设备较昂贵，调整、维修比较困难，工件形状复杂时感应器制造困难，且不适合单件小批生产。

项目四

一、填空题

1．低碳钢，中碳钢，高碳钢。

2．球化退火，淬火加低温回火。

3．低碳钢。

4．硬度，耐磨性，热硬性，韧性，塑性。

5．马氏体型，铁素体型，奥氏体型，奥氏体-铁素体型，沉淀硬化型。

6．碳当量CE，

。

7．灰铸铁，球墨铸铁，可锻铸铁，蠕墨铸铁。

8．铁素体灰铸铁，铁素体-珠光体灰铸铁，珠光体灰铸铁。

9．蠕虫，镁钛合金，稀土镁钛合金，稀土镁钙合金。

10．珠光体灰铸铁，高磷铸铁。

冷硬铸铁，抗磨白口铸铁，中锰球墨铸铁。

二、问答题

1．按用途不同，碳素钢可分为碳素结构钢和碳素工具钢。

碳素结构钢具有较高的强度，良好的塑性和韧性，以及优良的工艺性能（焊接性、冷变形成形性），通常制成型材（圆钢、方钢、工字钢、钢筋等）、板材和管材等形式，主要用于桥梁建筑等工程构件，以及生产螺钉和螺母等。

在汽车零部件中，可用碳素结构钢制造的有制动器底板、车厢板件、发电机支架、拉杆、销、键等。

碳素工具钢成本低，耐磨性和加工性较好，但热硬性差、淬透性低，只适于制作尺寸不大、形状简单的低速刃具，以及对热处理变形要求低的一般模具和低精度量具等。

2．弹簧钢需具有高的强度、弹性极限、韧性及疲劳极限。

生产中常对弹簧采用喷丸或表面强化处理，使其表面处于压应力状态以提高弹簧的疲劳强度及表面质量。

3．铸铁的石墨化过程分为三个阶段：

从铸铁液中结晶出一次石墨和在1154℃通过共晶反应形成共晶石墨；在1154～738℃范围内，奥氏体析出二次石墨；在738℃，通过共析反应析出共析石墨。

球墨铸铁具有接近灰铸铁的铸造性能，但强度、塑性、韧性大大高于灰铸铁，接近铸钢，具有良好的减振性、耐磨性和低缺口敏感性。

球墨铸铁主要用于强度、韧性、耐磨性要求较高的零件，如汽车曲轴、凸轮轴和连杆等。

可锻铸铁的力学性能优于灰口铸铁，并接近于同类基体的球墨铸铁，但比球墨铸铁的铁水处理简单、质量稳定、废品率低。

在生产中常用可锻铸铁加工一些截面较薄而形状复杂、工作时受振动且强度、韧性要求较高的零件。

项目五

一、填空题

1．变形铝合金，铸造铝合金。

2．防锈铝合金，硬铝合金，超硬铝合金，锻造铝合金。

3．时效（时效强化）。

4．回归。

5．2/3NaF+1/3NaCl。

二、问答题

1．根据合金元素含量和性能特点，硬铝合金可分为低强度硬铝、标准硬铝和高强度硬铝三类。

2．普通黄铜的组织和性能主要受含锌量的影响。

当锌含量小于32%时，合金的强度和塑性都随锌含量的增加而提高；当锌含量为30%～32%时，塑性最高；当锌含量大于32%时，塑性下降；当锌含量为40%～45%时，强度最高；当锌含量大于45%时，铜合金的塑性和强度均急剧下降。

3．锡青铜具有良好的耐蚀性，在大气、海水及无机盐溶液中的耐蚀性比纯铜和黄铜好，但在硫酸、盐酸和氨水溶液中的耐蚀性较差。

加工锡青铜适用于仪表上要求耐磨、耐蚀的零件及弹性零件、滑动轴承、轴套及抗磁零件等；铸造锡青铜适用于形状复杂、外形尺寸要求严格、致密性要求不高的耐磨、耐蚀件，如轴瓦、轴套、齿轮、蜗轮、蒸汽管等。

4．按室温组织不同，钛合金可分为α钛合金、β钛合金、α＋β钛合金三类。

α钛合金的高温（500～600℃）强度高，组织稳定，抗氧化性、抗蠕变性及焊接性能好，但室温强度比β钛合金和α＋β钛合金都低，塑性变形能力也较差。

β钛合金有较高的强度、优良的冲击性能，并可通过淬火和时效进行强化。

α＋β钛合金具有α和β两类钛合金的优点，即良好的热强性、耐蚀性、低温韧性和塑性，易于锻压，经淬火时效强化后，强度可提高50%～100%。

5．为了保证机器正常、平稳、无声地运行，轴承合金应满足一系列性能要求：

在工作温度下具有足够的强度、硬度和疲劳强度，以承受交变载荷；具有足够的塑性和韧性，保证与轴的良好配合，以抵抗冲击和振动；有高的耐磨性，良好的磨合性和较小的摩擦系数；具有良好的耐蚀性和导热性，较小的膨胀系数；有良好的工艺性和铸造性能。

项目六

一、填空题

1．线型，支链型，体型。

2．热塑性。

3．结晶度。

4．晶体相，玻璃相，气相

5．普通陶瓷，特种陶瓷；日用陶瓷，工业陶瓷。

6．纤维增强复合材料，夹层复合材料，细粒复合材料，混杂复合材料。

二、问答题

1．按分子排列是否有序，高分子的聚集态结构可分为晶态结构、非晶态结构和部分晶态结构三种。

2．橡胶按原材料来源可分为天然橡胶和合成橡胶。

橡胶具有弹性大的特点，最高伸长率可达800%～1000%，且外力去除后能迅速恢复原状；同时具有吸振能力强，耐磨性、隔声性、绝缘性好，可积储能量，有—定的耐蚀性和足够的强度等优点。

橡胶的主要缺点是易于老化，老化后橡胶会丧失弹性、变硬、变脆、发黏甚至龟裂。

使用或存放周期过长，光照、高温等因素均会加快橡胶老化。

在机械和汽车工业中，橡胶是常用的轮胎材料、密封材料、减振防振材料（汽车底盘橡胶弹簧）和传动材料（V带）。

3．陶瓷最突出的性能特点是高硬度、高耐磨性，这些性能都大大高于金属材料；抗压强度较高，弹性模量高，是金属的几倍；但其冲击韧性低，抗拉强度低。

陶瓷的熔点很高，一般在2000℃左右，其高温抗蠕变能力强，1000℃以上时也不会被氧化，故可用作耐高温材料。

它的导热系数和膨胀系数都小于金属材料，因此也是常用的常温绝热材料。

大多数陶瓷都是良好的电绝缘材料，可直接作为传统的绝缘材料使用。

陶瓷在低温下具有很高的电阻率，用来大量制造瓷质绝缘器件；而在高温、高电压工作条件下，陶瓷是唯一的绝缘材料。

陶瓷在室温和高温都不会氧化，具有极好的抗氧化性和耐腐蚀性（耐酸、碱和盐），且无老化现象，是一种化学稳定性很高的材料。

4．复合材料的性能特点有：

比强度与比模量高；抗疲劳性好；化学稳定性优良；耐高温烧蚀性好；工艺性与可设计性好。

项目七

一、填空题

1．力学性能，物理性能，化学性能。

2．高碳钢或高碳合金钢。

3．长期交变载荷作用导致的疲劳断裂（包括扭转疲劳断裂和弯曲疲劳断裂），大载荷或冲击载荷作用引起的过量变形、断裂，长期承受较大摩擦引起的过度磨损。

4．钢（锻钢和铸钢），铸铁。

5．灰铸铁。

二、问答题

1．零件在使用过程中失去设计规定的功能的现象称为失效。

一般来说，当零件在使用过程中出现以下任一情况时，即认定为失效：

①零件完全不能工作，如汽轮机在运转过程中叶片突然断裂等；

②零件损伤后虽能使用，但已不能完成规定功能，如机床主轴因磨损而使加工精度降低，无法加工出合格产品等；

③零件因损伤而不能继续安全使用，如压力容器在使用中，内部出现达到危险尺寸的裂纹等。

2．按使用性能进行选材时，必须注意以下问题：

①材料的尺寸效应。

尺寸效应是指材料随截面尺寸的增大，力学性能下降的现象。

金属材料，特别是钢材的尺寸效应尤其显著，随着尺寸的增大，钢材的强度、塑性、韧性均下降，其中韧性下降最为明显。

淬透性越低的钢材，其尺寸效应越明显。

因此，选材时应注意零件尺寸与手册中试样尺寸的差别，注意淬透性与有效淬透层深度的要求，并作适当的修正。

②材料性能与加工、处理条件的关系。

同种材料，若采用不同工艺，其性能指标数值不同。

例如，同种材料采用锻压成型比采用铸造成型强度高；采用调质的力学性能比用正火时沿截面分布更均匀。

③材料的缺口敏感性。

实验所用试样形状简单，且多为光滑试样。

但实际使用的零件中，存在台阶、键槽、螺纹、焊缝、刀痕、裂纹、夹杂等，这些均可看作“缺口”。

在复杂应力下，这些缺口处将产生严重的应力集中。

因此，当材料以光滑试样做拉伸试验时，可表现出高强度和足够的塑性，而实际零件使用时可能会表现为低强度、高脆性。

材料越硬，应力越复杂，表现越敏感。

因此，在应用性能指标时，必须结合零件的实际条件加以修正，必要时可通过模拟试验取得数据作为设计零件和选材的依据。

④硬度值在设计中的作用。

由于硬度值的测定方法既简便又不破坏零件，而且硬度指标在确定的条件下与某些力学性能指标有近似的换算关系，因此在设计和实际生产过程中，常常用硬度值作为检验材料性能的依据。

但硬度指标也有很大的局限性。

例如，硬度对材料的组织不够敏感，经不同处理的材料虽可得到相同的硬度值，但其他力学性能却相差很大，因而不能确保零件的使用安全。

所以，设计中在给出硬度值的同时，必须对工艺作出明确的规定。

3．①正确分析零件的工作条件和失效形式，提出零件最关键的性能指标要求，以此作为选材的依据。

一般情况下，主要考虑力学性能，特殊条件下还要考虑物理、化学性能。

②对同类或相近零件的用材情况进行调查研究，可从其使用性能、材料供应、材料价格、加工工艺性能等方面进行综合分析，以此作为选材的参考。

③在以上工作的基础上，通过力学计算或试验等方法分析应力的分布及大小，再由工作应力、使用寿命、安全性与材料性能的关系，确定零件应具有的关键力学性能指标或理化性能指标。

④根据确定的关键性能指标数值，查阅材料手册找出几种合适的材料，对这些材料进行工艺性和经济性分析，并综合评价，最终确定零件所选用的材料，并同时确定热处理方法或其他强化方法。

⑤对关键零件，在投产前，应对所选材料进行试验，以检验所选材料和热处理方法是否满足各项性能指标要求，以及零件加工过程有无困难。

试验结果基本满意后，再进行正式投产。

上述选材步骤只是就一般过程而言，并不是严格程序。

实际工作中还常采用经验法、类比法、替代法等多种方法进行选材。

4．轴类零件的工作条件：

①轴类零件工作时主要受交变弯曲和扭转应力的复合作用，有时还承受拉压应力；

②轴与轴上零件有相对运动时，相互间还会存在摩擦和磨损；

③轴在高速运转过程中会产生振动，使其承受冲击载荷；

④多数轴在工作过程中还会承受一定的过载载荷。

5．齿轮类零件的性能要求有：

①良好的切削加工性能；

②热处理后具有高的接触疲劳强度；

③高的弯曲疲劳强度，特别是齿根处要有高的强度；

④高的齿面硬度和耐磨性；

⑤适当的心部强度和足够的韧性；

⑥最小的淬火变形，组织内部缺陷应控制在允许的范围内。

项目八

一、填空题

1．抵抗爆燃。

2．低温条件下具有一定流动状态。

3．颜色、组成和使用性能。

4．天然气，液化石油气。

5．手动变速器齿轮油，后桥齿轮油，转向机构润滑油。

6．稠化剂，粘稠状。

7．基础油，稠化剂，添加剂。

8．制动液，液力传动油，防冻液。

二、问答题

1．①严格按照车辆说明书上推荐的汽油标号选择汽油。

②发动机长期使用后，由于燃烧室积炭、水垢增加，更容易出现爆燃。

应及时维护发动机，如压缩比有所改变，需针对情况更换牌号。

③在夏季或高原地区，气温高、气压低，容易发生气阻。

应加强发动机的散热，使油管和汽油泵隔热，或者更换饱和蒸气压较低的汽油。

④汽油中不能掺入煤油或柴油，因为这两者挥发性和抗震性较差，易引起爆燃并且严重破坏发动机润滑，导致发动机损坏。

另外，尽量不要将不同牌号的汽油混合使用，以免破坏汽油的性能。

⑤尽量选用高标准的清洁汽油，以提高车辆的经济性和排放性。

⑥不能使用长期放置的变质汽油，否则结胶、积炭严重，对电喷发动机的非常影响。

⑦当燃油不足时要及时补充，因为燃油箱底部含有较多杂志和水分，会影响汽油机的正常工作。

⑧汽油属于易燃易爆物品，易产生静电，还具有一定的毒性，在使用过程中要注意安全。

2．常用的润滑脂有钙基润滑脂、钠基润滑脂、汽车通用锂基脂和石墨钙基润滑脂。

钙基润滑脂俗称“黄油”，是我国使用较多的一个品种，具有良好的抗水性，适用于汽车、中小型电动车等各种机械的滚动轴承和易与水接触部位的润滑。

钠基润滑脂耐热性好，适用于中等负荷设备的润滑，如汽车、拖拉机轮毂轴承的润滑。

但其耐水性差，遇水易乳化，不能用于潮湿部位的润滑。

汽车通用锂基脂添加了抗氧和防锈添加剂，具有良好的高、低温性能，可在较宽温度范围内使用，适用于汽车轮毂轴承、底盘、水泵等的润滑。

石墨钙基润滑脂具有良好的抗水性和抗碾压性能，主要用于汽车钢板弹簧、半拖挂火车转盘等承压部位的润滑。

3．①严格按照车辆说明使用数选用。

②根据车辆的工作条件选用。

在山坡较多的地区，制动强度大且温度高，一般选用HZY4级制动液；在北方干燥地区，宜选用HZY3级制动液。

③根据车辆速度性能选用。

对于车速较快的车辆，工作温度较高，需要选用级别较高的制动液。

项目九

一、填空题

1．漆前表面处理材料，汽车用底漆，汽车用中间涂料，汽车用面漆。

2．脱脂，磷化，表面调整，钝化。

3．阴极电泳涂料，醇酸类底漆，硝基类底漆，环氧类底漆，丙烯酸类底漆。

4．通用底漆，腻子，中涂，封底漆。

5．不脱蜡洗车液，脱蜡洗车液，增光洗车液。

6．固体蜡，膏状蜡，液体蜡，喷雾蜡；上光蜡，抛光研磨蜡。

7．皮革类，化纤丝绒类，塑胶类，玻璃类，电镀类专业保护剂。

二、问答题

1．为了适应汽车的需求，汽车涂装材料应满足一定的性能要求。

①极好的耐候性。

汽车常在各种气候条件下使用，涂层需要在苛刻的日晒、风雨侵蚀的情况下保光、保色、不开裂、不脱落、不粉化、不起泡、无锈蚀现象等。

②极好的施工性和配套性，要求能适应汽车工业高速度流水线作业。

例如，能适应自动喷漆、大型浸漆、静电喷漆和电泳涂漆等高效涂装方法。

而且要求能迅速干燥，图层间结合力优良，不引起咬底、渗色、开裂等漆膜弊病。

③极高的装饰性。

涂层决定了汽车最直接的外观形象，因此需要色泽鲜艳、多种多样，看上去令人感到舒适。

④极好的机械强度。

汽车行车颠簸，涂层需要适应行驶过程中的振动和石击，要求漆膜坚韧、耐磨、耐崩裂和抗划伤性能好。

⑤低成本和环保性。

汽车涂料用量较大，故要求原料来源广泛，价格保持低廉，并尽可能降低对环境的伤害，向无公害化发展。

⑥耐特殊介质。

要求涂层在汽油、机油、沥青、肥皂、清洗剂等作用下不产生软化、变色、失光、溶解或产生斑印，并且接触后不利下痕迹和残留物。

2．汽车用中间涂料应具有以下特性。

①良好的配套性。

中间涂料应与底漆、面漆配套良好，涂层间的结合力强，强度配套适中，不被面漆的溶剂所咬起。

②良好的填平性。

中间涂料应能消除被涂漆面的划纹等微小缺陷。

③良好的打磨性。

中间涂料在湿打磨之后，应能得到平整光滑的表面。

④良好的抗石击性能。

3．车蜡的主要作用可以总结为以下几种。

①上光作用。

车蜡最主要的作用就是上光，可使车身漆面更光洁，表面更亮丽。

②隔离作用。

车蜡形成的保护膜，能将车身表面与水、尘土、风沙、紫外线、酸雨、雾、氧气等隔离开来，使车漆得到保护。

③抗高温作用。

车蜡可对来自各个方向的入射光进行反射，防止入射光线穿透清漆，导致底色漆升温并老化变色，从而延长车漆的使用寿命。

④防静电。

空气、尘埃等与车身漆面的直接摩擦易产生静电，会导致带电尘埃更易附在车身表面，形成污垢。

车蜡能隔断尘埃与车身表面的直接接触，有效防止静电的产生。

⑤研磨抛光作用。

当漆面出现浅划痕时，可使用含有研磨材料的研磨抛光车蜡，在进行抛光的同时，还对车身进行了打蜡。

⑥防划伤作用。

车蜡形成的保护膜具有一定的硬度和厚度，可以防止细小的划伤。