汽车制造基础复习知识点.docx

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汽车制造基础复习知识点

汽车制造基础知识点

一、金属材料的性能

1.工程材料的工艺性能包括铸造、锻压、焊接、热处理、切削加工性能。

2.金属材料的力学性能主要有：

强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。

强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗永久变形和断裂的能力。

常用的强度指标有弹性极限、屈服强度和抗拉强度。

塑性指金属材料在拉断前产生最大塑性变形的能力。

常用的塑性指标有断后伸长率和断面收缩率。

硬度指材料抵抗局部塑性变形、压痕或划痕的能力。

常用的硬度测定方法有布氏硬度、

洛氏硬度和维氏硬度等试验方法。

说明120HBW10/100/30、50HRC、640HV30的含义

冲击韧性指金属材料在冲击载荷作用下，抵抗破坏的能力。

例：

有一钢试样，其直径为10mm，标距为50mm，当载荷达到18840N时，试样产生屈服现象。

当载荷加至36110N时，试样产生缩颈现象，然后拉断。

拉断后的标距长度为73mm，

断裂处的直径为6.7mm，试求s，b，，

解：

Fs

S0

18840

（5050）

9.6（MPa）

Fb36110

S0（5050）

18.4（MPa）

l1l073-50

10100%100%46%

l050

（5050）-（6.76.7）

s0s1100%44100%98.2%s0（5050）

4

、铁碳合金相图

1.铁碳合金的基本相包括铁素体（碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体）、奥氏体（碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体）、渗碳体（是铁和碳形成的一种具有复杂晶格的金属化合物）、珠光体（是铁素体和渗碳体的机械混合物）、莱氏体（莱氏体是ωc=4.3%的铁铁合金缓慢冷却到1148℃时发生的共晶转变的产物，从液相中同时结晶出奥氏体和渗碳体的共晶组织）和变态莱氏体。

2.铁碳合金分为工业纯铁（ωc<0.0218%的铁碳合金）、钢（0.0218%<ωc≤2.11%的铁碳合金。

分为共析钢、亚共析钢、过共析钢）和白口铸铁（2.11%<ωc≤6.69%的铁碳合金）。

工业纯铁是ωc<0.0218%的铁碳合金。

室温组织为铁素体F

钢是0.0218%<ωc≤2.11%的铁碳合金。

分为共析钢（ωc=0.77%的铁碳合金。

室温组织为珠光体P）、亚共析钢（0.0218%<ωc<0.77%的铁碳合金。

室温组织为铁素体+珠光体）、过共析钢（0.77%<ωc<2.11%的铁碳合金。

室温组织为P+Fe3CⅡ）。

白口铸铁是2.11%<ωc≤6.69%的铁碳合金。

分为共晶白口铸铁（ωc=4.3%的铁碳合金。

室温组织为变态莱氏体Ld′、）亚共晶百口铸铁（2.11%<ωc<4.3%的铁碳合金。

室温组织为

Ld′+P+Fe3CⅡ）、过共晶铸铁（4.3%<ωc≤6.69%的铁碳合金，室温组织为Ld′+Fe3CⅠ）

3.画简化的Fe-Fe3C相图，标注出各特征点的温度及含碳量。

三、钢的热处理

1.将钢在固态下采用适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需要的组织与性能的工艺，称为热处理。

由加热、保温和冷却三个阶段组成。

加热的主要目的是为了得到奥氏体，保温的主要目的是为了获得均匀的奥氏体组织。

钢的热处理分为整体热处理和表面热处理。

整体热处理对工件进行整体穿透加热。

常用的方法有：

退火、正火、淬火、回火等。

表面热处理包括表面淬火和化学热处理。

2.钢在冷却时转变的产物的组织形态有珠光体型转变（分为珠光体、索氏体、托氏体）、

贝氏体转变、马氏体转变。

3.将淬火工件冷到室温后，放到0℃以下的介质中冷却的方式，称为冷处理。

冷处理的目的是最大限度的消除残留奥氏体，提高硬度、耐磨性和尺寸稳定性。

4.退火是将钢加热到适当的温度、保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。

分为完全退火、等温退火、均匀化退火和去应力退火。

将钢加热到Ac3（或Accm）点以上30℃~50℃，完全奥氏体化后，再在空气中冷却以得到较细的珠光体组织的热处理工艺，称为正火。

将钢加热到Ac3或Ac1以上30℃~50℃，保温一定时间，以大于马氏体的临界冷却速度冷却，以获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。

影响淬火加热时间的因素：

工件形状尺寸、装炉方式、装炉量、加热类型、炉温和加热介质。

工件进行快速冷却时所用的介质称为冷却介质。

常用的冷却介质有水及水溶液和油。

常用的淬火方法有：

单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火。

将淬火后的钢重新加热到A1线以下某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺，称为回火。

分为低温回火（150℃~250℃）、中温回火（250℃~500℃）、高温回火（500℃~650℃）。

淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。

在规定条件下，钢在淬火时能获得淬硬层深度的能力，称钢的淬透性。

钢在正常淬火后所能达到最高硬度的能力，称为钢的淬硬性。

淬透性好的钢，其硬度不一定高。

5.将工件的表面层淬透到一定的深度，而心部仍保持未淬火状态的一种局部淬火方法，称为表面淬火。

最常用的表面淬火是感应加热表面淬火与火焰加热表面淬火常用的化学热处理有：

钢的渗碳、钢的渗氮、碳氮共渗。

指在一定温度下使活性氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺，称为渗氮。

渗氮的目的在于提高工件的表面硬度、耐磨性、疲劳强度和耐腐蚀性。

将工件置于渗碳介质中，加热保温。

使碳原子渗入工件表层的化学热处理工艺，称渗碳。

常用于低碳钢和低碳合金钢。

渗碳的目的是为了提高工件表层的碳的质量分数并形成一定的含碳量梯度，经淬火和低温回火后，提高工件表面硬度和耐磨性，使心部保持良好的韧性。

四、常用金属材料

1.碳素钢指0.0218%<ωc≤2.11%，并含有少量锰、硅、硫、磷等杂质元素的铁碳合金，简称碳钢。

碳钢按含碳量的不同分为：

低碳钢（0.0218%<ωc<0.25%）、中碳钢（0.25%≤ωc≤0.6%）、高碳钢（ωc>0.6%）。

合金钢指在碳钢的基础上有目的的加入一种或几种合金元素所形成的钢。

合金钢按合金元素总量可分为：

低合金钢（合金元素总含量<5%）、中合金钢（合金元素总含量5%~10%）、高合金钢（合金元素总含量>10%）

2.解释下列钢牌号的含义：

Q235AF、Q295D、45E、T10A、CrWMn、GCr15、、W18Cr4V、0Cr19Ni9Ti、ZG310-570。

3.碳的质量分数2.11%<ωc<6.69%的铁碳合金称为铸铁。

分为白口铸铁、灰口铸铁、麻口铸铁。

铸铁中的碳主要以游离碳化物的形式析出，断口呈银白色的铸铁，称为白口铸铁。

铸铁中的碳大部分或全部以游离的石墨形式存在，断口呈灰色的铸铁，称为灰口铸铁。

可分为：

灰铸铁（石墨以片状形式存在）、球墨铸铁（石墨以球状形式存在）、可锻铸铁（石墨以团絮状形式存在）和蠕墨铸铁（石墨以蠕虫状形式存在）。

灰铸铁的优良性能：

①优良的铸造性能；②良好的减振性能；③良好的减摩性能（比钢

大10倍左右）；④良好的切削加工性能；⑤较低的缺口敏感性。

4.试述下列铸铁的牌号的含义。

HT150、QT450-10、KTH300-06、KTZ550-04、RuT300

5.有色金属及其合金

（1）铝及铝合金

工业纯铝分为纯铝（99%<ωAl<99.85%）和高纯铝（ωAl>99.85%）两类。

纯铝分为铸造纯铝及变形铝两种。

铸造纯铝牌号由“Z”+Al+铝含量数字组成，例如：

ZAl99.5。

原始纯铝用“1A+铝含量数字”表示，数字表示铝含量中小数点后面两位数的百倍。

例如1A30。

变形铝合金为：

防锈铝、硬铝、超硬铝与锻铝四类。

防锈铝不可热处理，硬铝、超硬铝与锻铝为可热处理强化铝合金。

变形铝合金的牌号用“数字+A+数字”表示，牌号中第一位数字是依主要元素Cu、Mn、Si、Mg、Mg2Si、Zn的顺序从2~7来表示铝合金的组别，牌号中后面两位数字表示同一组别中的不同铝合金的序号，例如2A11。

（2）铜及铜合金

工业纯铜呈紫红色，又称紫铜。

铜合金分为黄铜、青铜和白铜。

应用较广的是黄铜与青铜。

黄铜是以锌为主要元素的铜-锌合金。

其中不含其它合金元素的黄铜称为普通黄铜；含有其它元素的黄铜称为特殊黄铜。

普通加工黄铜的牌号用“H”+铜元素含量的百倍表示。

例如：

H68。

特殊加工黄铜的牌号用“H”+主加元素的化学符号（除锌外）+铜及合金元素平均含量的百

倍表示。

例如HPb59-1。

加工青铜牌号用“Q”+第一主加元素的化学符号及其平均含量的百倍+其它合金元素平均含量的百倍表示。

例如：

QSn4-3。

铸造铜合金牌号用“Z”+铜元素化学符号+主加元素的化学符号及平均含量的百倍+其它合金元素化学符号及平均含量的百倍表示。

例如：

ZCuZn38,ZCuSn10P1。

（3）试述下列牌号的含义。

1A30、2A11、ZAlSi7Mg、H62、HPb59-1、ZCuZn38。

五、铸造

铸造是指熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入型腔，凝固后获得一定形状和性能铸件的方法。

用铸造方法生产金属零件或零件毛坯，称为铸件。

可分为砂型铸造和特种铸造两大类。

合金的流动性是指合金填充铸型的能力。

合金的流动性不好，易使铸件产生浇注不足、冷隔、气孔、夹砂、和缩孔等缺陷。

影响流动性的因素主要有合金的化学成分、浇注温度和铸造工艺及铸件结构。

将熔化的金属浇注到砂型型腔中，经冷却，凝固后，获得铸件的方法，称砂型铸造。

又称一次性铸造，俗称翻砂。

造型方法分为手工造型和机器造型两大类。

全部用手工或手动工具完成的造型工序称为手工造型。

常用的手工造型方法有整模造型、分模造型、挖砂造型、刮砂造型、活块造型、假箱造型和三箱造型。

将液态金属浇入铸型的过程称为浇注。

为填充型腔而开设于铸型中的一系列通道称为浇注系统。

浇注系统由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成。

常见的特种铸造方法有：

金属型铸造、熔模铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、挤压铸造、消失模铸造。

铸造过程中常见的几种缺陷：

气孔与针孔、夹渣、冷隔、缩孔与缩松、热裂、冷裂、粘砂、冲砂、掉砂和砂眼、夹砂结疤

六、锻造

在外力作用下金属材料通过塑性变形，获得具有一定形状、尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工方法，称为金属塑性成形。

在工业生产中称为压力加工，通常分为：

自由锻、模锻、板料冲压、挤压、拉拔、轧制。

金属塑性变形时遵循的基本规律主要有最小阻力定律、加工硬化和体积不变定律。

加热温度过高，会使晶粒急剧长大，导致金属塑性减小，塑性性能下降的现象称为过热。

加热温度接近熔点，会使晶界氧化甚至溶化，导致金属的塑性变形能力完全消失的现象，称为过烧。

自由锻的基本工序包括：

镦粗、拔长、冲孔。

在模锻设备上，利用高强度的锻模，使金属坯料在模膛内受压产生塑性变形，而获得所需形状、尺寸及内部质量锻件的加工方法，称为模锻。

可分为：

锤上模锻、压力机上模锻、胎模锻三类。

七、焊接指使相互分离的金属材料借助于原子间的结合力连接起来的工艺方法，称为焊接。

分熔化焊、压力焊和钎焊。

采用直流弧机焊接有正接与反接之分。

把焊件接正极，焊条接负极的方法称为正接法，多用于较厚的焊件；焊件接负极，焊条接正极的方法称为反接法，适合于焊接较薄的焊件或不需要较多热量的焊件，如非金属、不锈钢、铸铁等。

焊条是供手工电弧焊用的溶化电极，由焊芯和药皮组成。

焊接接头的基本形式有对接头、搭接头、角接头和T形接头等

按焊缝的空间位置的不同可分为平焊、横焊、立焊和仰焊四种

八、机械零件毛坯的选择

零件的失效是指零件严重损坏，完全破坏，丧失使用价值，或继续工作不安全，或虽能工作，但不能保证工作精度或达不到与其功效。

常见的失效形式有：

断裂失效、过量变形失效、表面损伤失效（包括表面磨损失效、表面腐蚀失效、表面疲劳失效）。

机械加工中常见的毛坯有型材毛坯、焊接组合毛坯、铸造毛坯、压力加工毛坯和粉末冶金毛坯五种类型。

毛坯的选择原则：

使用性原则、工艺性原则、经济性原则。

九、金属切削加工基础

在切削加工过程中，存在三个变化着的表面：

待加工表面、已加工表面、切削表面切削用量是指切削速度、进给量和背吃刀量的总称。

又称切削用量三要素。

刀具切削部分由三个刀面、两条刀刃和一个刀尖构成。

正交平面参考系由基面（通过切削刃选定点且垂直于假定主运动方向的平面称为基面）、切削平面（通过切削点选定点与主切削刃相切并垂直于基面的平面称为切削平面）、正交平面组成（通过切削刃选定点同时垂直切削平面与基面的平面称为正交平面）。

刀具的标注角度有：

前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角、副后角。

基面内标注和测量的是主偏角与副偏角；正交平面内标注和测量的是前角与后角；切削平面标注和测量的是刃倾角；副正交平面标注和测量的是副后角。

例：

按已给定条件标注出如图1的刀具几何角度。

刀具材料的性能直接影响切削加工过程、加工表面的质量、切削效率和刀具寿命刀具材料应具备的性能：

高硬度、足够的强度和韧性、高耐磨性、高耐热性、良好的工

艺性。

图1

钨钴类硬质合金（YG）主要用于加工铸铁、有色金属和非金属材料。

常用的牌号有YG3、YG6、YG8等。

G后面的数字为Co的百分含量。

硬质合金中含钴量越多，韧性越好，适于粗加工，含钴量少的用于精加工。

钨钛钴类硬质合金（YT）主要用于加工塑性材料。

常用的牌号有YT5、YT15、YT30等，T后面的数字表示TiC的百分含量。

钨钛钽（铌）钴类硬质合金（YW）适用于对钢、铸铁和有色金属进行粗、精加工，通用性较好。

积屑瘤是在切削塑性材料时，由被加工工件材料在前刀面上切削刃附附近黏结堆积形成的一楔状的金属块。

积屑瘤对粗加工有益，对精加工有害。

积屑瘤的控制措施：

采用低速或高速切削（ν<5m/minν>40m/min）；增大刀具前角,从而减小切屑对前刀面的压力；对工件材料进行适当的热处理，提高其硬度，减小塑性；采用润滑性能好的切削液，减小摩擦。

常见切屑的类型有：

带状切屑、节状切屑、单元切屑、崩碎切屑。

影响切削力的因素：

工件材料、切削用量、刀具几何参数

工件材料的硬度、强度高，切削力愈大。

强度、硬度相近的材料，塑性或韧性越大，切削力愈大。

切削用量中的背吃刀量和进给量增大，切削力增大。

背吃刀量增大一倍时，切削力增大一倍；进给量增大一倍时，切削力约增大70%～80%。

切削速度对切削力没有明显的影响。

切削温度一般指切屑与前刀面接触区域的平均温度。

切削用量中，切削速度对切削温度的影响最大，进给量次之，背吃刀量影响最小。

影响切削温度的因素：

切削用量、刀具几何参数、工件材料、切削液。

刀具的磨损形式有：

前刀面磨损、后刀面磨损、前后刀面同时磨损。

刀具磨损过程分为：

初期磨损、正常磨损、急剧磨损。

刀具耐用度是指刀具刃磨后，从开始切削至到达磨钝标准所经过的切削时间。

影响刀具耐用度的因素有：

切削用量、刀具几何参数、工件材料和刀具材料。

切削用量三要素中，切削速度对刀具耐用度的影响最大，进给量次之，背吃刀量最小。

合理的切削用量是指在保证加工质量的前提下，能取得较高生产率和较低成本的切削用量。

选择切削用量的基本原则：

首先选择尽可能大的背吃刀量；其次根据机床进给机构的强度、刀杆的刚度等，选取尽可能大的进给量；最后根据“切削用量手册”查取或根据公式计算确定切削速度。

切削液具有冷却、润滑、清洗、防锈的作用