一辆汽车有上万个零件，其中80%左右由金属材料制成。然而汽车金属零件的金属材料种类很多，我们如何去识别它们？
2.通过识别金属材料的过程，探究金属材料的机械性能。
一、金属材料的分类
金属材料可分为两大部分：黑色金属和有色金属。其中黑色金属是指钢铁材料；有色金属是指钢铁材料以外的所有金属材料，如铝、铜、镁及其合金。
二、认识汽车发动机常用零件的金属材料
如图17－1－1和表17－1－1所示，为汽车发动机常用零件所使用的金属材料种类及属性。
三、认识汽车底盘常用零件的金属材料
如图17－1－2和表17－1－2所示，为汽车底盘常用零件所使用的金属材料种类及属性。
图17－1－1 汽车发动机常用零件的金属材料
表17 1－1 汽车发动机常用零件的金属材料种类及属性
图17－1－2 汽车底盘常用零件的金属材料
表17 1－2 汽车底盘常用零件的金属材料种类及属性
你是否能够通过上述表格内容，亲身体验在汽车发动机和底盘上指认出各种不同的金属材料？
一、金属材料的性能
金属材料的性能通常可分为4个方面，即物理、化学、机械及工艺性能。
金属的物理性能，就是金属材料受自然界中各种物理现象（如温度、地心引力、电磁等）作用所表现出来的反应，其化学成分保持不变。主要有密度、熔点、热膨胀性、导电性、导热性及磁性等。
金属的化学性能，即金属抵抗氧化或其他介质侵蚀的能力。汽车上常用的不锈钢、铬镍合金等就是比较稳定的金属材料。而生铁、碳素钢等则容易发生氧化和锈蚀。金属的化学性能主要有耐腐蚀性、耐酸碱性和耐热性等。
金属的机械性能，即力学性能。它是金属材料在外力作用下抵抗变形或破坏的能力。主要表现为强度、硬度、弹性、塑性、韧性和疲劳强度等。需要指出的是，金属材料因疲劳而发生的破坏是非常危险的，而这一点却往往被使用者所忽视或不易觉察。如汽车运行时，突然发生转向节折断或转向机轴断裂，就会造成严重的机件事故。所以承受重量载荷的零件，其材料的疲劳强度必须严格掌握。
金属的工艺性能即其可加工性能。一般指其可锻性、可铸性、可焊性、切削性及延展性等。
二、金属材料的分类
金属大致可分为黑色金属和有色金属两大类。钢和生铁等一类金属称为黑色金属，钢铁以外的金属称为有色金属。
1.黑色金属
钢与生铁统称为黑色金属。
（1）铸铁
铸铁是将铸造生铁放到冲天炉中重新熔化并加入铁合金、废钢、回炉铁调整成分熔炼而成。如汽车上用的气缸盖、气缸套、活塞环、飞轮、皮带轮、后桥壳等。
①灰口铸铁：灰口铸铁组织中的碳大部或全部以片状石墨形式存在，断口呈灰色。常用于汽车基础件的制造。
灰口铸铁的牌号由“HT”和代表机械性能指标的数字组成。其中“HT”是“灰铁”两字的汉语拼音字头，数字部分中，第一组数字表示其最低抗拉强度，第二组数字表示其最低抗弯强度。单位为千帕。
②球墨铸铁：将普通灰口铸铁原料熔化成铁水后，在浇注前加入少量球化剂和墨化剂，就可得到球墨铸铁。可用来代替许多铸钢、锻钢和有色金属，制造高负荷、耐磨损和抗冲击的重要零件。如曲轴、连杆、机床蜗杆、蜗轮、大齿轮等。
球墨铸铁的牌号由“QT”及表示机械性能指标的数字组成，“QT”是“球铁”的汉语拼音字头，数字部分中，第一组数字表示其最低抗拉强度，第二组数字表示其最低延伸率。
③可锻铸铁：俗称马铁或韧铁。适用于制造一些截面较小而形状复杂、工作中受到震动而强度要求又较高的零件。如汽车后桥壳、轮载、制动踏板等。
可锻铸铁的牌号由“KT”和表示机械性能指标的数字组成，其代表的含义同球墨铸铁牌号的含义相类似。
④合金铸铁：在灰口铸铁或球墨铸铁中加入一定量的合金元素，可以使铸铁具有某些特殊性能（如耐热、耐酸、耐磨等），即称为合金铸铁。
（2）钢
钢和生铁都是铁和碳的合金，它们的区别是合碳量不同。钢的合碳量在2%以下，所含杂质控制在一定范围以内。因此，钢凝固后具有很高的韧性和延展性，其熔点也较高（可达1 400～1 500℃），可锻、可铸，通过热处理还可改善和提高其机械性能。在碳钢中增加各种合金元素的含量，又可以炼制成具有各种特殊性能的合金钢。所以按化学成分分类，钢又可分为碳素钢（简称碳钢）和合金钢。
2.有色金属
用于汽车制造的有色金属用量虽不是很大，但其作用却不是黑色金属所能替代的。如大量的电器元件、轴瓦、衬套及某些汽车的汽缸盖等，均广泛使用有色金属。
（1）铜与铜合金
①纯铜：俗称紫铜，色泽紫红，具有良好的导电性和耐蚀性，尤其具有极好的塑性。在汽车上还被广泛用于制造气缸垫、进排气管垫、轴承垫片和其他冲压、密封件的材料。
②黄铜：铜锌合金，其颜色随含锌量的增加由黄红色变到淡黄色，机械性能也会随之改变。在汽车上主要用来作散热器、汽油滤清器滤芯、油管、油管接头以及化油器零件，或用作转向节材套、钢板弹簧衬套、离合器与制动蹄支轴衬套、转向臂轴衬套等耐磨损零件。
③青铜：铜锡合金，或除黄铜和铜镍合金以外的所有铜合金，都称为青铜。分普通青铜和特殊青铜两大类。常广泛用于制造轴承、轴套、重要的齿轮、蜗轮、弹簧及其他耐磨耐蚀零件。
（2）铝与铝合金
纯铝是一种银白色的轻金属，相对密度为铁的三分之一。纯铝广泛用于电器生产上或用作装饰和涂覆材料。
铝合金在纯铝中加入硅、铜、镁、锰、镍等元素，就成为铝合金。较之纯铝，除保持了其原有优点外，还大大提高了其机械性能。经过热处理的强化作用，甚至可达到并超过钢的强度。汽车上大量采用铝合金来制造强度要求高而重量轻的零件。如发动机活塞、散热器、客车外身、焊接材料、装饰材料和机具以及其他材料等。
（3）轴承合金
滑动轴承在汽车发动机上得到广泛的应用，它由轴承体和轴瓦所构成。轴瓦直接与轴颈相接触。为了提高轴瓦的强度和寿命，常在钢质的轴瓦上浇注或轧制一层耐磨合金，形成均匀的一层内衬，这种用来作轴瓦内衬的合金，称为轴承合金，亦称巴氏合金或白合金。
根据轴承的工作条件，要求轴承合金具有高的抗压强度和疲劳强度、足够的塑性和韧性、良好的磨合性和耐磨性以及良好的导热性和耐蚀性等。
根据化学成分，轴承合金可分为锡基、铅基和铝基合金3种。
①锡基轴承合金：又称锡基巴氏合金。它是以锡为基础，加入少量的锑和铜所构成的合金。适用汽车发动机上作高速轴承。
②铅基轴承合金：又称铅基巴氏合金。它是在铅的基础上加入锡、锑、铜等元素所构成的合金。可制成中等载荷轴承。
③铝基轴承合金：包括铝锑镁轴承合金和铝锡轴承合金。铝锑镁轴承合金软基体是铝，硬质点是锑镁的化合物。这种合金具有较高的抗疲劳强度、耐腐蚀性和良好的耐磨性，可以克服锡基合金和铅基合金由于疲劳强度和在高温下性能降低而满足不了发动机不断发展需要的缺点。
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