汽车材料与金属加工
课程类别：专业基础必修课 学
时：50~80 学
分：3 考核方式：考试 课程性质、目的与任务：
《汽车材料与金属加工》是汽车类专业学生的必修专业基础课，是一门理论与实践紧密结合的课程。
本课程主要介绍了在汽车制造、运用、维修过程所使用的各种材料的成分、牌号、加工方法及应用，重点讲述了金属材料及其成型加工。
本教材内容翔实，实用性强，可以作为高职高专院校的汽车运用工程、汽车维修与保养、汽车检测与维修、汽车改装技术等相关专业学生的教学用书，也可作为汽车应用、维修、驾修人员及技术管理人员的参考资料。
第1章
金属材料力学性能
教学要求
1.掌握金属材料的力学性能指标 2.了解材料试验的原理和方法 3.掌握金属材料冲击韧性的概念
4.掌握材料硬度的概念和三种硬度表示方法 5.了解材料性能的表示方法
教学重点难点
利用刚度、强度、硬度和塑性等指标综合评价材料。
课时安排
4学时。
教学大纲
1.刚度、强度、塑性
1）拉伸试样的形状：拉伸实验标准式样横截面的形状有圆形、矩形和管型等几种，大多使用圆形。
2）拉伸试样的标距：式样有长式样和短式样两种。长式样的标距长度有100mm和
1 200mm两种，短式样的标距长度有50mm和80mm两种。长式样标距100mm、短式样标距50mm这两种应用最多。
3）拉伸试验曲线：OE—弹性变形阶段
ES—屈服阶段
SB—均匀塑性变形阶段
BK—断裂
4）刚度：刚度主要用于表现金属材料抵抗弹性变形的能力。
强度：强度主要用于表现金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和破坏的能力。 5）屈服点：屈服点就是指材料产生屈服时的最小应力。 屈服强度：屈服强度表示金属发生明显塑性变形的抗力，它是机械设计的主要依据，也是评定金属优劣的重要指标。
6）抗拉强度：抗拉强度是指式样在拉断前所承受的最大应力。
7）断后伸长率：断后伸长率是指式样拉断后标距的伸长量与原始标距的百分比。 8）断面收缩率：断面收缩率是指式样拉断后断口处的横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。
2.疲劳强度
1）疲劳破坏：零件、工具等即使在低于材料屈服强度的交变载荷作用下，经过一定的循环次数后也会发生突然断裂，这种现象称为疲劳断裂。
2）疲劳强度：疲劳强度是指金属材料经过无穷多次重复交变载荷作用而不发生疲劳断裂的最大应力。
3）提高疲劳强度的措施
A.材料方面 保证冶炼质量，减少夹杂物和热加工产生的气孔和疏松等缺陷。
B.设计方面 尽量使零件避免尖角、缺口和截面突变，以防止应力集中及所引起的疲劳裂纹。
C.工艺方面 降低零件表面粗糙度，并避免表面划痕、碰伤，防止这些地方形成疲劳裂纹；采用表面强化方法，如化学热处理、表面淬火、喷丸处理和表面图层等，降低材料表面形成裂纹的可能性。
3.韧性
1）冲击韧性：冲击韧性是指金属材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。
2）断裂韧性： 工程零件有时在应力低于许用应力的情况下也会发生突然断裂，称为低应力脆断。
4.硬度
1）布氏硬度：HBS 2）洛氏硬度: HR 3）维氏硬度: HV 主要概念
1.载荷:金属材料在加工及使用过程中所受的外力称为载荷
2.静载荷:静载荷指外力的大小和方向不变或变化很缓慢的载荷。 3.冲击载荷:冲击载荷是指突然增加的载荷。
4.交变载荷:交变载荷是指大小和方向随时间作周期性变化的载荷。 5.刚度: 刚度主要用于表现金属材料抵抗弹性变形的能力。
6.强度:强度主要用于表现金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和破坏的能力:
2 7.疲劳断裂: 零件、工具等即使在低于材料屈服强度的交变载荷作用下，经过一定的循环次数后也会发生突然断裂，这种现象称为疲劳断裂。
8.冲击韧性：
9.低应力脆断：工程零件有时在应力低于许用应力的情况下也会发生突然断裂，称为低应力脆断。
10.硬度：硬度是一个衡量材料性能的综合物理量，对于金属材料而言，它表示金属材料在一个小的体积范围内抵抗弹性变形、塑性变形、断裂或其他物质压入其表面的能力。
金属材料硬度的测定试验
1.实验目的
了解布氏硬度和洛氏硬度的测定方法。 2.实验内容及步骤 1）布氏硬度的测定
布氏硬度的测定在HB-3000型布氏硬度机（见图1-1）上进行。操作前，首先应选定压头且擦拭干净，并将其装入主轴衬套中；然后选定载荷，加上相应的砝码；最后确定试验持续的时间，把圆盘上的时间定位器（红色指示点）转到与持续时间相符的位置上。 具体操作步骤如下：
（1）接通电源，打开指示灯。
（2）将试样放在工作台上，顺时针转动手轮，使压头压向试样表面直至手轮打滑为止； 按动加载按钮，即加载开始，当达到所要求的持续时间后，圆盘转动即自行停止，尔后自动卸载。
（3）逆时针转动手轮降下工作台，取下式样用读数显微镜测出压痕直径d值，查表即得出HB值。
2）洛氏硬度的测定
洛氏硬度的测定在HR-150A型洛氏硬度机（见图1-2）上进行，其操作顺序如下： （1）选择压头和载荷，并将压头装入实验机。
（2）将试样放在式样台上，顺时针转动手轮，使试样与压头缓慢接触，直到表盘小指针指至“0”为止，此时已预加载荷10kg，然后将表盘大指针调至零点。
（3）按动按钮，加主载荷。当表盘中大指针反向旋转若干格并停止时，保持3-4秒再顺时针旋转摇柄，直到自锁为止，即卸除主载荷。此时大指针退回若干格。指针所指的位置为洛氏硬度值，HRA、HRC读外圈黑刻度，HRB读内圈红刻度。
（4）逆时针旋转手轮，取出试样，测试完毕。 3.实验设备器材
1）布氏硬度机及洛氏硬度机 2）读数放大镜
3）试样：45#钢（正火态，规格为Φ30×10）及T10钢（淬火态，规格为Φ30×10） 4.注意事项
1）要求试样表面平整，两端平行，用砂纸去氧化皮和油污 2）洛氏硬度机金刚石压头属贵重物件，质硬而脆，严禁碰击 3）加载时细心操作，以免损坏机件 4）遇故障及时报告指导教师
图1-1 HB-3000型洛氏硬度试验机结构图
1-指示灯；2-压头；3-工作台；4-立柱；5-丝杠；6-手轮；7-载荷砝码；
8-压紧螺钉；9-时间定位器（圆盘）；10-加载按钮
图1-2 HR-150A型洛氏硬度试验机结构图
1-支点；2-指示器；3-压头；4-试样；5-试样台；6-螺杆；7-手轮；8-弹簧；9-按钮；10-杠杆； 11-纵杆；12-重锤；13-齿杆；14-油压缓冲器；15-插销；16-转盘；17-小齿轮；18-伞齿轮
第2章
刚体材料及其在汽车上的应用
教学要求
1.掌握金属的结晶过程，了解金属的晶体结构
2.熟悉铁碳合金的基本相和组织，理解铁碳合金相图的含义
4 3.熟悉常用碳素钢的性能、牌号和用途
4.掌握热处理工艺的原理，以及各种热处理的工艺过程和用途
5.了解合金元素在钢中的主要作用，熟悉合金钢的性能、牌号和用途 6.了解粉末冶金工艺、特点及其应用
教学重点难点
金属晶格结构、组织和特点，常用金属材料的性能及其用途。
课时分配
4学时。
教学大纲
1.金属的晶体结构与结晶
1）晶体及其特点：
2）晶体的结构
3）面心立方晶格
4）体心立方晶格
5）密排六方晶格
6）点缺陷
7）线缺陷
8）面缺陷
9）合金
10）组元
11）合金系
12）相
13）组织
14）固溶体
15）金属化合物
16）结晶
17）金属的结晶过程
2.铁碳合金
1）铁素体
2）奥氏体
3）渗碳体
4）珠光体
5）莱氏体
6）铁碳合金相图
7）铁碳合金相图的应用
3.碳素钢
1）碳素钢的组成元素（硅、锰、硫、磷及其他元素）
5 2）碳素钢的分类
3）普通碳素结构钢
4）优质碳素结构钢
5）碳素工具钢
6）铸造碳素钢 4.刚的热处理
1）钢在加热时的组织转变
2）珠光体转变
3）贝氏体转变
4）马氏体转变
5）过冷奥氏体的连续冷却转变
6）钢的退火
7）钢的正火
8）退后与正火的选用
9）淬火温度确定
10）保温时间的确定
11）淬火冷却介质
12）常用的催后方法
13）钢的淬透性及淬硬性
14）淬火缺陷及其预防措施
15）淬火钢回火的目的
16）回火种类及应用
17）淬火钢回火时的力学性能变化
18）钢的表面淬火
19）化学热处理
20）真空热处理
21）形变热处理
22）表面气象沉积 5.铸铁
1）铸铁中石墨的作用
2）铸铁的石墨化
3）影响铸铁石墨化的因素
4）灰铸铁的成分
5）灰铸铁的牌号及用途
6）灰铸铁的热处理
7）球墨铸铁的成分
8）球墨铸铁的牌号及用途
9）球墨铸铁的热处理
10）可锻铸铁的成分
11）可锻铸铁的牌号及用途
12）可锻铸铁的热处理
13）蠕墨铸铁的组织特征
14）蠕墨铸铁的性能特点
15）蠕墨铸铁的牌号、力学性能和应用
6 16）蠕墨铸铁的热处理
17）耐磨合金铸铁
18）耐热合金铸铁
19）耐蚀合金铸铁 6.粉末铸铁
1）粉料制备
2）压制成型
3）烧结
4）后处理
5）粉末冶金的工艺特点
6）硬质合金
7）粉末冶金减磨材料
主要概念
1.铁碳合金 2.铁碳合金相图 3.退火 4.正火 5.淬火
6.钢的淬透性 7.回火
8.化学热处理 9.形变热处理 10.铸铁 11.球墨铸铁 12.可锻铸铁 13.合金铸铁
铁碳合金平衡组织观察试验
1.实验目的
1）了解金相显微镜的基本原理、金相试样的制备原理，掌握常用显微镜的使用方法 2）研究和了解铁碳合金（碳钢及白口铸铁）在平衡状态下的显微组织
3）分析成分（含碳量）对铁碳合金显微组织的影响，从而加深理解成分、组织与性能之间的相互关系
2.概述
铁碳合金的显微组织是研究和分析钢铁材料性能的基础，所谓平衡状态的显微组织是指合金在极为缓慢的冷却条件下（如退火状态，即接近平衡状态）所得到的组织。我们可根据Fe-Fe3C相图来分析铁碳合金在平衡状态下的显微组织，如图2-1所示。
图2-1 按组织分区的Fe-Fe3C相图
铁碳合金的平衡组织主要是指碳钢和白口铸铁组织，其中碳钢是工业上应用最广的金属材料，它们的性能与其显微组织密切有关。此外，对碳钢和白口铸铁显微组织的观察和分析，有助于加深对Fe-Fe3C相图的理解。
从Fe-Fe3C相图上可以看出，所有碳钢和白口铸铁的室温组织均由铁素体（F）和渗碳体（Fe3C）这两个基本相所组成。但是由于含碳量不同，铁素体和渗碳体的相对数量、析出条件以及分布情况均有所不同，因而呈现各种不同的组织形态。
用浸蚀剂显露的碳钢和白口铸铁，在金相显微镜下具有下面几种基本组织组成物。 （1）铁素体（F）是碳在α-Fe中的固溶体。铁素体为体心立方晶体，具有磁性及良好塑性，硬度较低。用3~4%硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现明亮的等轴晶粒；亚共析钢中铁素体呈块状分布；当含碳量接近于共析成分，铁素体呈断的网状分布于珠光体周围。
(2) 渗碳体（Fe3C）是铁与碳形成的一种化合物，其碳含量为6.69%，质硬而脆，耐腐蚀性强，经3~4%硝酸酒精溶液浸蚀后，渗碳体呈亮白色，若用苦酸钠溶液浸蚀，则渗碳体能被染成暗黑色或棕红色，而铁素体乃为白色，由此可区别铁素体与渗碳体。按照成分和形成条件的不同，渗碳体可以呈现不同的形态：一次渗碳体（初生相）是直接由液体中析出的，故在白口铸铁中呈粗大的条片状；二次渗碳体（次生相）是从奥氏体中析出的，往往呈网络状沿奥氏体晶界分布；三次渗碳体是由铁素体中析出的，通常呈不连续薄片状存在于铁素体晶界处，数量极微，可忽略不计。
（3）珠光体（P）是铁素体和渗碳体的机械混合物，是一般退火处理情况下是由铁素体与渗碳体互混交替排列形成的层片状组织。经硝酸酒精溶液浸蚀后，在不同放大倍数的显微镜下可以看到具有不同特征的珠光体组织。在高倍放大时能清楚地看到珠光体中平行相间的宽条铁素体和细条渗碳体；当放大倍数较低时，由于显微镜的鉴别能力小于渗碳体片厚度，这时珠光体中的渗碳体就只能看到是一条黑线，当组织较细而放大倍数较低时，珠光体的片层就不能分辨，而呈黑色。高碳工具钢（过共析钢）经球化退火处理后还可获得球状珠光体。
（4）莱氏体（Ld/）是在室温时珠光体及二次渗碳体所组成的机械混合物。含碳量为4.3%的共晶白口铸铁在1148℃时形成由奥氏体和渗碳体组成的共晶体，其中奥氏体冷却时析出二次渗碳体，并在727℃以下分解为珠光体。莱氏体的显微组织特征是在亮白色的渗碳体基底上相同地分布着暗黑色斑点及细条状的珠光体。二次渗碳体和共晶渗碳体连在一起，从形态上难以区分。
3.铁碳合金分类
8 根据组织特点及碳含量的不同，铁碳合金可分为工业纯铁、碳素钢和铸铁三大类。 1）工业纯铁
纯铁在室温下具有单相铁素体组织。含碳量
图2-2 工业纯铁的显微组织
2）碳素钢
（1）亚共析钢。亚共析钢的含碳量在0.0218%～0.77%范围内，其组织由铁素体和珠光体所组成。随着含碳量的增加，铁素体的数量逐渐减少，而珠光体的数量则相应地增多，两者的相对量可由杠杆定律求得。例如：含碳量为0.45%的钢（45钢）珠光体的相对量为 P（%）=0.45/0.77×100%=56%，铁素体的相对量为F（%）=(0.77-0.45)/0.77×100%=44%。
另外，也可通过直接在显微镜下观察珠光体和铁素体各自所占面积的百分数，近似地计算出钢的碳含量，即碳含量≈P×0.77%，其中P为珠光体所占面积百分数。例如：在显微镜下观察到有50%的面积为珠光体，50%的面积为铁素体，则此钢的含碳量C%=50×0.77/100=0.4%（室温下铁素体含碳量极微，约为0.008%，可忽略不计），即相当于40钢。如图2-3所示为亚共析钢（45钢）的显微组织，其中亮白色为铁素体，暗黑色为珠光体。
图2-3 亚共析钢（45钢）的显微组织
（2）共析钢。含碳量为0.77%的碳钢称为共析钢,它由单一的珠光体组成，组织如图2-4所示。
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图2-4 共析钢
（3）过共析钢。含碳量超过0.77%的碳钢称为过共析钢,它在室温下的组织由珠光体和二次渗碳体组成.钢中含碳量越多,二次渗碳体数量就越多。
如图2-5所示为含碳量为1.2%的过共析钢的显微组织。组织形态为层片相间的珠光体和细小的网络状渗碳体，经硝酸酒精溶液浸蚀后珠光体呈暗黑色，而二次渗碳体呈白色细网状，如图所示；若采用苦味酸钠溶液浸蚀，渗碳体就被染成黑色，而铁素体仍保留白色。
（a）侵蚀剂：4%硝酸酒精溶液
(b) 侵蚀剂：碱性苦味酸钠溶液
图2-5 含碳量为1.2%的过共析钢的显微组织
3）铸铁
（1）亚共晶白口铸铁。含碳量
（2）白口铸铁。共晶白口铸铁的含碳量为4.3%，它在室温下的组织由单一的共晶莱氏体组成。经浸蚀后，在显微镜下珠光体呈暗黑色细条及斑点状，渗碳体呈亮白色，如图2-7所示。
（3）过共晶白口铸铁。含碳量大于4.3的白口铸铁称为过共晶白口铸铁，如图2-8所示。在室温时的组织由一次渗碳体和莱氏体组成.用硝酸酒精溶液浸蚀后,在显微镜下可观察到在暗色斑点状的莱氏体基底上分布着亮白色粗大条片状的一次渗碳体。
图2-6 亚共晶白口铸铁显微组织
图2-7 共晶白口铸铁显微组织
图2-8 过共晶白口铸铁显微组织
4.试验方法
1）试验方法及步骤
（1）本实验中，学生应根据铁碳合金相图分析各类成分合金的组织形成过程中，并通过对铁碳合金平衡组织的观察和分析，熟悉碳钢和铸铁在金相显微镜下的组织特征，以进一步建立成分与组织之间相互关系的概念。
（2）实验前学生应复习讲课中的有关部分并阅读实验指导书，为实验做好理论方面的准备。
（3）在显微镜下对各种试样进行对比观察和分析，在观察显微组织时，可先用低的放大倍数较全面地进行观察，找出典型组织，然后再用高倍数放大，对典型组织部分区域进行详细的观察。并确定其所属类型。
（4）绘出所观察到的显微组织特征图。画图时应抓组织形态的特征，并在图中表示出来。
（5）根据显微组织近似地确定亚共析钢（20钢或45钢）中的平均含碳量。 2）实验设备及材料 （1）金相显微镜。 （2）金相图谱。
（3）各种铁碳合金的显微样品。 5.实验报告要求
（1）写出实验目的。
（2）画出所观察样品的显微组织示意图，注明合金成分、状态、放大倍数及各组织组成物的名称，说明其特征及形成过程。
（3）用箭头标明相组成物和组织组成物的名称于组织图外。 （4）根据显微组织测定结果，计算亚共析钢样品之含碳量。
第3章
有色金属及其在汽车上的应用
教学要求
1.掌握铝及其合金的性能特点、分类、牌号和用途 2.掌握铜及其合金的性能特点、分类、牌号和用途
3.掌握滑动轴承的工作条件及对其组织、性能的要求，滑动轴承合金的分类、牌号、性能及应用
11 4.了解钛、镁及其合金的特点、分类及应用
教学重点难点
铜、铝及其合金的性能特点、分类、牌号及其用途。
课时安排
4学时。
教学大纲
1.铝及铝合金
1）工业用纯铝
2）不可热处理强化的变形铝合金 3）可热处理强化的变形铝合金 4）变形铝合金 5）铸造铝合金
6）铝合金在汽车工业中的应用 2.铜及铜合金
1）纯铜
2）普通黄铜
3）特殊黄铜
4）锡青铜
5）无锡青铜
6）白铜
3.滑动轴承合金
1）滑动轴承合金的性能要求
2）滑动轴承合金的牌号
3）锡基轴承合金
4）铅基轴承合金
5）铜基轴承合金
6）铝基轴承合金 4.其他有色金属与合金
1）工业纯钛
2）钛合金
3）工业纯镁
4）镁合金
5）锌及锌合金
主要概念
1.纯铝
12 2.铝合金 3.纯铜 4.铜合金 5.黄铜 6.特殊黄铜 7.青铜 8.锡青铜 9.无锡青铜
第4章
非金属材料及其在汽车上的应用
教学目标
1.了解非金属材料的种类
2.掌握各种非金属材料的基本性能、组成及分类 3.熟悉各种非金属材料在汽车上应用 4.了解各种汽车用非金属材料
5.掌握非金属材料的基础知识，学会恰当选材
教学重点难点
常用非金属材料的性能、组成、分类及在汽车上的应用。
课时分配
4学时。
教学大纲
1.高分子材料
1）塑料的性能
2）合成树脂
3）填料
4）增塑剂
5）稳定剂
6）着色剂
7）润滑剂
8）抗氧剂
9）通用塑料
10）工程塑料
11）特种塑料
13 12）热塑性塑料
13）热固性塑料
14）天然橡胶
15）合成橡胶
16）通用橡胶
17）特种橡胶
18）粘合剂的组成与选用
19）粘合剂在汽车上的应用 2.陶瓷材料
1）普通陶瓷
2）特种陶瓷
3）陶瓷的力学性能、物理性能、电性能及化学性能
4）氧化物陶瓷
5）非氧化物陶瓷
6）陶瓷应用与汽车传感器
7）新型陶瓷在发动机上的应用
8）陶瓷在制动器上的应用
9）陶瓷在减振器上的应用
10）陶瓷在汽车喷涂技术上的应用
11）玻璃的性能
12）平板玻璃
13）钢化玻璃
14）夹层玻璃
15）中空玻璃
16）防弹玻璃
17）玻璃在汽车上的应用 3.复合材料
1）纤维增强复合材料
2）颗粒复合材料
3）层叠复合材料
4）纤维增强复合材料在汽车上的应用
5）金属基复合材料及其在汽车上的应用
6）陶瓷基复合材料及其在汽车上的应用 4.摩擦材料
1）金属基摩擦材料
2）非金属基非石棉摩擦材料
3）半金属基摩擦材料
4）摩擦材料在汽车上的应用
主要概念
1.高分子材料 2.橡胶 3.复合材料
14 4.金属基复合材料 5.塑料 6.陶瓷 7.玻璃 8.涂料
第5章
汽车运行材料
教学要求
1.掌握汽油的主要性能指标、牌号及选用原则和方法 2.掌握轻柴油的主要性能指标、牌号及选用原则和方法 3.了解汽车其他燃料的性能指标、牌号及特点
4.掌握车用润滑油、润滑脂、齿轮油和冷却液等特点、牌号和选用方法 5.了解汽车轮胎的作用、特点和分类 6.掌握轮胎的规格和选配方法
教学重点难点
车用燃料、车用润滑材料和轮胎的性能特点、规格、及选用方法。
课时安排
10学时。
教学大纲
1.车用汽油
1）汽油的蒸发性 2）馏程
3）饱和蒸气压 4）汽油抗爆性 5）辛烷值 6）抗爆指数
7）改善汽油抗爆性的方法 8）汽油的氧化安定性 9）汽油的腐蚀性
10）汽油的清净性和无害性 11）车用汽油的质量要求 12）汽油的质量指标 13）汽油的选用原则
15 14）选用汽油的误区 2.车用轻柴油
1）轻柴油的燃烧性
2）轻柴油的蒸发性
3）轻柴油的低温流动性
4）粘度
5）轻柴油的腐蚀性
6）轻柴油的安定性
7）轻柴油的清净性
8）车用轻柴油质量要求
9）车用轻柴油的质量标准和牌号
10）车用轻柴油的选用原则
11）轻柴油选用时的注意事项 3.车用替代燃料
1）醇类燃料的特点及应用
2）天然气燃料的特点及应用
3）液化石油气的特点及应用
4）氢燃料的特点及应用 4.车用润滑剂
1）发动机润滑油及其工作条件
2）对发动机润滑油的要求
3）粘度
4）粘温性
5）低温操作性
6）抗氧化性
7）抗腐蚀性
8）清净分散性
9）我国的发动机润滑油的分类及规格
10）汽油机油的合理选用
11）柴油机油的合理选用
12）汽车齿轮油及其功用
13）汽车齿轮油的工作条件
14）极压抗磨性
15）抗氧化安定性
16）适当的粘度
17）防腐蚀性
18）汽车齿轮油的标准与分类
19）汽车齿轮油的选用
20）汽车齿轮油使用的注意事项
21）液力传动轴
22）润滑脂 5.汽车特种液
1）汽车发动机冷却液
2）汽车制动液
16 3）汽车空调用制冷剂
4）汽车减振器油 6.汽车轮胎
1）轮胎的功能及应用
2）外胎
3）内胎
4）垫带
5）无内胎轮胎
6）轮胎主要尺寸
7）轮胎扁平率
8）轮胎的层级
9）轮胎最高速度和速度级别符号
10）轮胎规格的表示方法
11）轮胎的胎侧标记
12）轮胎的合理选用与维护
13）绿色轮胎
14）智能轮胎
15）跑气保用轮胎
16）超轻量轮胎
17）低断面轮胎
18）仿生轮胎
19）安心双层轮胎
主要概念
1.汽车运行材料 2.汽油
3.汽油的蒸发性 4.汽油的抗爆性 5.汽油的氧化安定性 6.轻柴油的燃烧性 7.柴油的低温流动性 8.柴油黏度 9.发动机润滑油 10.润滑脂
11.汽车空调用制冷剂
汽车柴油机排气成分分析及测定试验
国际上汽车柴油机排气烟度的试验方法和测定仪器尚未统一。我国现行的标准采用自由加速烟度和全负荷烟度试验方法：2000年1月1日开始实施的国家标准GB3847—1999 将等效采用ECE R24.03规定的试验方法。国外典型的汽车柴油机烟度试验方法还有美联邦加载烟度循环以及欧洲Ⅲ规定的ELR(European Load Response Test)循环等。
17 1.烟度测量仪器
常用的烟度测量仪器有透光式烟度计和滤纸式烟度计。 1）透光式烟度计
透光式烟度计是根据比尔-兰勃特（Beer-Lambert）定律制造的，其可分为全流和部分流两种。
（1）全流透光式烟度计。该仪器测量整个排气烟缕的不透光度，按仪器在排气管路中的安装位置可分为管端型（eng-of-line）和管内型（in-line）。
管端型的一种实例是USPHS（EPA）柴油机烟度计有美国公共卫生事业署研制；光源和光电池分别置于离排气接管口端一定距离的排气烟缕两侧。管内型的一种实例是Celesco107型烟度计；光源（脉冲发光二极管）和检测器（光电二极管）置于传感器架中烟气的两侧。根据比尔-兰勃特关系式，不透光度与有效光程长度有关，因此采用全流透光式烟度计测量时应根据柴油机排气管的大小选择相应得烟度计规格。
（2）部分流透光式烟度计。这种烟度计又称为取样式烟度计。它测量的是连续通过气样管的一部分排气的不透光度，光源和检测器分别置于气样管的两端，排气的一部分通过取样管进入气样管。气样管的长度是固定的，烟度读数不受排气管直径的影响。为使烟度计中的气样压力保持在规定的范围内，仪器上带有压力调节器；为保证气样管中烟气的温度在规定范围内，并防止低温时排气中的蒸汽凝结和高温时仪器损坏，最新的型号带有加热和冷却装置
2）滤纸式烟度计
采用取样泵从排气流中抽取部分容积的排气，经过一定规格的滤纸过滤，气样中的炭粒沉积在滤纸上并染黑滤纸。采用光电测量装置测定染黑滤纸的反光强度。ISO10054标准规定，滤纸式烟度计单位采用FSN(Filter Smoke Number),标准有效过滤烟柱长度为405mm；并规定取样滤纸处样气标准温度为298K压力为100kPa.波许滤纸式烟度计规定标准取样体积为330立方厘米，有效过滤面积为8.15平方厘米；烟度单位为Rb。
我国行业标准HJ/T4—93《柴油车滤纸式烟度及技术条件》规定排气柱有效长度标准值为405mm实际允差±4mm；对样气取样温度和压力未作出规定。
柴油机烟度的测量还可以采用炭粒浓度直接测量法、摄影法、目测法等。
第6章
汽车美容材料
教学要求
1.能识别汽车美容材料的种类
2.了解汽车车身和内饰美容用品的性能和作用 3.具备正确选择、使用汽车美容用品的能力 4.了解车身美容的基本程序和护理工艺
教学重点难点
车身美容材料的特点、分类及其选用方法。
课时分配
4学时。
教学大纲
1.汽车美容护理材料
1）车身表面清洁剂 2）车蜡 3）研磨剂 4）抛光剂 5）增光剂 6）还原剂 7）底漆 8）腻子
9）二道底漆和中涂漆 10）皮革类专业保护剂 11）化纤类专业保护剂 12）塑料类专业保护剂 13）电镀件专业保护剂 14）玻璃专业保护剂
2.汽车美容分类及美容材料的选用 1）车身美容 2）内饰美容 3）漆面处理 4）汽车防护 5）汽车精品 6）一般美容
19 7）修复美容 8）专业美容 9）不脱蜡洗车液 10）增光洗车液 11）脱蜡洗车液
12）汽车美容蜡的选用
13）汽车美容除臭杀菌材料及设备的选用 3.汽车美容护理工艺 1）洗车 2）砂光 3）细研磨 4）除蜡 5）风干
6）清洗作业的美容护理工艺 7）汽车打蜡的美容护理工艺 8）汽车漆面划痕的美容护理工艺
主要概念
1.汽车美容 2.汽车一般美容 3.汽车修复美容 4.专业汽车美容
第7章
金属的铸造
教学要求
1.掌握砂型铸造的概念、造型方法和工艺设计 2.掌握铸件结构设计方法
3.了解几种特种铸造方法（失蜡、金属型、压力和离心等）的铸造工艺过程 4.了解铸造新技术及发展趋势
教学重点难点
常用的金属铸造工艺特点、铸造结构工艺设计要求。
课时安排
4学时。
20 教学大纲
1.砂型铸造
1）模样和芯盒 2）造型材料 3）造型和制芯 4）熔炼与浇注
5）落砂、清理与检验 6）手工造型及其工艺特点 7）机器造型及其工艺特点 8）制芯
9）合金的流动性及充型能力 10）铸件的凝固方式 11）铸造合金的收缩 12）铸造应力
13）铸件的常见缺陷
14）铸件浇注位置和分型面的选择 15）工艺参数的确定 2.铸件结构设计
1）铸造工艺对铸件结构设计的要求
2）合理铸造性能对铸件结构设计的要求 3.特种铸造
1）熔模铸造（失蜡铸造）
2）金属型铸造
3）压力铸造
4）低压铸造
5）离心铸造
6）各种铸造方法的比较
主要概念
1.铸造 2.砂型铸造 3.熔模铸造 4.金属型铸造 5.压力铸造 6.离心铸造
21
第8章
金属冲压
教学要求
1.熟悉金属板料的一般成型方法
2.掌握金属板料典型的成型工艺过程和特点
3.了解汽车车身件成型的方法和冲压技术在汽车制造中的应用
教学重点难点
冲压、弯曲和拉深工艺的过程分析及其应用。
课时安排
4学时。
教学大纲
1.冲压
1）冲裁及其变形应力
2）冲裁间隙 3）冲裁件的排样 2.弯曲
1）弯曲变形的过程
2）弯曲变形的特点
3）弯曲件的回弹 3.拉伸
1）拉伸变形过程
2）拉伸过程中的应力与应变
3）拉裂
4）起皱
5）拉伸时板料厚度的变化
6）拉伸时的硬化现象
4.冲压技术在汽车制造中的应用
主要概念
1.冲压成形 2.冲裁 3.排样
22 4.搭边 5.弯曲 6.拉深
第9章
金属焊接
教学要求
1.了解焊接的优缺点及应用范围
2.熟悉几种典型的焊接工艺（电弧焊、气焊和钎焊）的特点和过程
教学重点难点
焊接技术的应用范围和几种典型的焊接工艺特点及焊接过程。
课时分配
4学时。
教学大纲
1.焊接基础概述
1）焊接结构材料的选择 2）焊接方法的选择 3）焊接接头的工艺设计 4）焊缝金属 5）熔合区
6）焊接热影响区
7）焊接应力与变形产生的原因
8）防止与减少焊接应力及变形的措施 9）焊接变形的矫正方法
10）消除焊接残余应力的方法 2.手工电弧焊
1）焊接电弧
2）焊接过程
3）电焊条
3.其他焊接方法介绍
1）埋弧自动焊的焊接过程
2）汉斯与焊剂
3）埋弧焊工艺
4）埋弧焊的特点及应用
23 5）氩弧焊
6）二氧化碳气体保护焊
7）点焊
8）缝焊
9）对焊
10）摩擦焊
11）硬钎焊
12）软钎焊
4.现代焊接技术及其在汽车上的应用
1）等离子弧焊接与切割
2）电子束焊接
3）激光焊接
4）扩散焊接
5）焊接技术的发展趋势
6）焊接技术在汽车工业中的应用
主要概念
1.焊接
2.手工电弧焊 3.点焊 4.钎焊
第10章 金属切削加工
教学要求
1.掌握金属切削加工的基础知识
2.掌握几种常用的金属切削加工方法、加工工艺及其设备 3.了解几种特种加工方法和加工原理
教学重点难点
常用的金属加工方法（车削、钻削、磨削等）、加工工艺及其设备。
课时安排
8学时。
24 教学大纲
1.金属切削加工的基础知识
1）切削运动与切削中的工件表面 2）切削用量
3）切削层参数（公称厚度、公称宽度及公称横截面积） 4）金属切削刀具 2.车削
1）车床
2）车削加工方法 3.钻削、镗削
1）钻头
2）扩孔
3）铰孔
4）镗床
5）镗孔方法
6）镗刀
4.铣、刨、插、拉加工 1）铣刀 2）铣削方式 3）刨削 4）插削 5）拉削 5.磨削
1）工件有中心支撑的外圆磨削 2）工件无中心支撑的外圆磨削 3）研磨 4）超精加工 6.特种加工
1）电火花加工
2）电解加工
3）超声波加工
4）激光加工
主要概念
1.金属切削加工 2.车削 3.钻削 4.扩孔 5.镗削 6.铣削 7.刨削
25 8.拉削 9.磨削
10.特种加工 11.电火花加工 12.电解加工 13.超声波加工
车刀几何角度测量试验
1.实验目的
1）熟悉车刀切削部分的构成要素，掌握车刀静态角度的参考平面、参考系及车刀静态角度的定义
2）了解车刀量角台的结构，学会使用量角台测量车刀静态角度 3）绘制车刀静态角度图，并标注出测量得到的各角度数值 4）巩固和加深对刀具几何角度定义的理解 2.实验内容
测量车刀的正交参考系、法平面及假定工作平面内的几何角度，并分别画图标注。 3.实验原理和方法 1）原理
车刀的静态角度可以用车刀量角台进行测量，其测量的基本原理是：按照车刀静态角度的定义，在刀刃选定点上，用量角台的指针平面(或侧面或底面)，与构成被测角度的面或线紧密贴合(或相平行、或相垂直)，把要测量的角度测量出来。
2）方法
（1)校准车刀量角台的原始位置。用车刀量角台测量车刀静态角度之前，必须先把车刀量角台的大指针、小指针和工作台指针全部调整到零位，然后把车刀按图10-2所示平放在工作台上，我们称这种状态下的车刀量角台位置为测量车刀静态角度的原始位置。
（2)主偏角Kr的测量。从图1所示的原始位置起，按顺时针方向转动工作台(工作台平面相当于Pr)，让主刀刃和大指针前面a紧密贴合，如图2所示，则工作台指针在底盘上所指示的刻度数值，就是主偏角kr的数值。
（3）刃倾角s的测量。测完主偏角kr之后，使大指针底面c和主刀刃紧密贴合(大指针前面a相当于Ps)，如图3所示，则大指针在大刻度盘上所指示的刻度数值，就是刃倾角s的数值。指针在0°左边为+s，指针在0°右边为–s处。
（4）副偏角kr的测量。参照测是主偏角kr的方法，按逆时针方向转动工作台，使副刀刃和大指针前面a紧密贴合，如图4所示，则工作台指针在底盘上所指示的刻度数值，就是副偏角kr的数值。
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图1 用车刀量角台测量 车刀静态角度的原始位置
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图2 用车刀量角台测量车刀主偏角
图3 用车刀量角台测量车刀刃倾角
图4 用车刀量角台测量车刀副偏角
（5）前面0的测量。前角0的测量，必须在测量完主偏角kr的数值之后才能进行。从图1的原始位置起，按逆时针方向转动工作台，使工作台指针指到底盘上r=90°—Kr的刻度数值处（或者从图2所示测完主偏角kr的位置起，按逆时针方向使工作台转动90°），这时，主刀刃在基面上的投影恰好垂直于大指针前面a（相当于P0)，然后让大指针底面c落在通过主刀刃上选定点的前刀面上（紧密贴合），如图1-6所示，则大指针在大刻度盘上所指示的刻度数值，就是正交平面前角0的数值。指针在0°右边时为+0，指针在0°左边时为–0。
28 （6）后角0的测量。在测完前角0之后，向右平行移动车刀(这时定位块可能要移到车刀的左边，但仍要保证车刀侧面与定位块侧面靠紧)，使大指针侧面b和通过主刀刃上选定点的后刀面紧密贴合，如图6所示，则大指针在大刻度盘上所指示的刻度数值，就是正交平面后面0的数值。指针在0°的数值。指针在0°左边为+0，指针在0°右边为—0。
图5
用车刀量角台测量车刀前角
图6 用车刀量角台测量车刀后角
（7）法平面前角n和后角n的测量。测量车刀法平面的前角n和后角n，必须在测量完主偏角kr和刃倾角s之后才能进行。
将滑体（连同小刻度盘和小指针）和弯板（连同大刻度盘和大指针）上升到适当位置，使弯板转动一个刃倾角s的数值，这个s数值由固连于弯板上的小指针在小刻度盘上指示出来（逆时针方向转动为+s，顺时针方向转动为–s），如图7所示，然后再按前所述测量正交平面前角0和后角0的方法（见图6和图7），便可测量出车刀法平面前角0和后角0的数值。
图7 用车刀量角台测量车刀法平面前角和后角
4.实验组织运行要求
29 以学生自主训练为主的开放模式组织教学。 5.实验器材 1）车刀量角台
2）直头外圆车刀、弯头外圆车刀、偏刀、切断刀 6.实验步骤
1）熟悉车刀量角台的使用 2）车刀量角台初始位置的调整 3）按照定义分别测量车刀的几何角度 7.思考题
（1）用车刀量角台测量车刀正交平面前角0和后角0时，为什么要让工作台从原始位置起，逆时针方向旋转r=90°–Kr的角度？
（2）在什么情况下需要测量车刀法平面前角n和后角n?为什么用车刀量角台测量车刀法平面前角n和后角n 时，小指针(即弯板)要旋转一个刃倾角s的数值？
（3）参照测量车刀主剖面前角0和后角0的方法，怎样利用车刀量角台测量出车刀副刀刃上的副前角0和副后角0。为什么车刀工作图上不标注副前角0？
（4）怎样利用车刀量角测量出车刀假定工作平面、背平面参考系的前角p(f)和后角p(f)？标注出p(f)和后角p(f)有什么用处？
（5）切断车刀有几条刀刃？哪条是主刀刃？哪条是副刀刃？应如何利用车刀量角台测量切断车切的主偏角Kr和副偏角Kr？
（6）45°弯头车刀在车外圆和车端面时，其主、副刀刃和主、副偏角是否发生变化？为什么？
8.实验报告
写出实验目的、实验内容、实验步骤、实验结果（将所测量得到的结果列表记录，按照所测角度画出外圆车刀的工作图，按照主剖面与法剖面刀具角度的关系式验证所测结果的正确性），思考题的讨论结果。
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