汽車工程材料

前言
緒論1
第1章金屬材料的基礎知識2
1.1金屬材料的力學性能2
1.1.1載荷3
1.1.2應力3
1.1.3應變3
1.1.4應力-應變曲線3
1.1.5常用強度指標4
1.1.6彈性變形5
1.1.7靜載荷下的力學性能5
1.1.8動載荷下的動態力學性能9
1.1.9影響力學性能的主要因素10
1.1.10常用金屬材料力學性能的基本指標及其含義11
1.1.11材料的包辛格（Bauschinger）效應11
1.2金屬材料的物理性能13
1.3金屬材料的化學性能14
1.4金屬材料的工藝性能14
思考題15

第2章金屬的晶體結構與結晶16
2.1晶體的有關概念16
2.2晶體的分類17
2.3金屬晶體結構與金屬性質的內在聯繫18
2.4金屬的三種典型晶格結構19
2.5金屬的結晶20
思考題23

第3章鐵碳合金24
3.1鐵碳合金的基礎知識24
3.2鐵碳相圖25
3.2.1基本概念25
3.2.2合金的相結構26
3.2.3鐵碳相圖的基本相及其性能27
3.3典型鐵碳合金的結晶過程、室溫組織及性能30
3.4成分對鐵碳合金的影響31
3.4.1碳的影響31
3.4.2錳的影響32
3.4.3矽的影響32
3.4.4硫的影響32
3.4.5磷的影響33
3.4.6氮的影響33
3.4.7氫的影響33
3.4.8氧的影響33
3.5鐵碳相圖的應用33
3.5.1在選材方面的應用33
3.5.2在鑄造方面的應用34
3.5.3在鍛造方面的應用34
3.5.4在焊接方面的應用34
思考題34

第4章鋼的熱處理36
4.1鋼的熱處理工藝36
4.1.1鋼的臨界溫度37
4.1.2退火、正火、淬火、回火37
4.2鋼在加熱時的轉變，奧氏體的形成(P→A)46
4.2.1奧氏體晶粒的形成和長大46
4.2.2殘留滲碳體的溶解47
4.2.3奧氏體的均勻化（Fe、C原子的擴散）47
4.3鋼在冷卻時的組織轉變47
4.4鋼的化學熱處理50
4.5先進汽車用鋼及其發展歷程53
4.5.1先進汽車用鋼53
4.5.2汽車用高強度鋼的發展歷程55
4.5.3典型汽車用鋼56
思考題66

第5章車用鋁合金67
5.1鋁的特性68
5.2鋁合金70
5.2.1鋁合金的基礎知識70
5.2.2鋁合金的分類71
5.3鋁合金加工技術73
5.3.1概述73
5.3.2鋁及鋁合金塑性成形方法的分類與特點74
5.3.3鋁材在進行塑性成形加工時的組織與性能變化77
5.3.4鋁加工技術的發展趨勢80
5.4變形鋁合金80
5.4.1非熱處理強化變形鋁合金80
5.4.2熱處理強化變形鋁合金81
5.4.3快速凝固鋁合金85
5.4.4超塑性鋁合金86
5.4.5燒結鋁粉87
5.5鑄造鋁合金88
5.5.1鑄造鋁合金的一般特性88
5.5.2鋁矽及鋁矽鎂合金89
5.5.3鋁銅鑄造合金89
5.5.4鋁鎂鑄造合金89
5.6鋁合金的發展及應用90
5.6.1鋁合金的發展背景90
5.6.2鋁合金的應用91
5.6.3鋁合金的發展91
思考題92

第6章車用鎂合金93
6.1鎂的特性93
6.1.1鎂的物理性質94
6.1.2鎂的力學性能96
6.1.3鎂的化學性質96
6.1.4鎂合金的性能97
6.2鎂合金中的合金元素98
6.2.1鎂基固溶體98
6.2.2鎂合金中的強化相103
6.3鎂合金的分類105
6.3.1變形鎂合金105
6.3.2鑄造鎂合金110
6.4鎂合金的先進加工技術114
6.4.1壓鑄114
6.4.2擠壓鑄造115
6.4.3鎂合金的軋製技術116
6.4.4鎂合金的焊接116
6.5鎂合金存在的問題和發展方向117
6.5.1鎂合金存在的問題117
6.5.2鎂合金的發展方向118
思考題120

第7章車用高分子材料121
7.1車用高分子材料概述121
7.1.1高分子材料及其特性121
7.1.2車用高分子材料的應用與回收124
7.2車用塑膠及其製品127
7.2.1塑膠的組成和分類127
7.2.2車用通用塑膠128
7.2.3車用工程塑料135
7.2.4車用聚氨酯泡沫塑料140
7.3車用橡膠及其製品142
7.3.1橡膠的組成及性能特點142
7.3.2車用橡膠製品145
7.4車用膠黏劑146
7.4.1膠黏劑的成分及分類146
7.4.2車用膠黏劑的性能和應用148
7.4.3汽車生產中膠黏劑的應用實例150
思考題151

第8章高性能纖維增強樹脂基複合材料153
8.1高性能纖維153
8.1.1纖維的性能指標和分類153
8.1.2玻璃纖維154
8.1.3碳纖維（CF）156
8.2複合材料介面160
8.2.1複合材料介面理論160
8.2.2纖維表面處理162
8.3車用熱塑性複合材料163
8.3.1一般特性163
8.3.2短纖維熱塑性塑膠（SFT）164
8.3.3長纖維熱塑性塑膠（LFT）165
8.3.4玻璃纖維氈熱塑性塑膠（GMT）165
8.3.5層壓熱塑性塑膠複合材料166
8.4車用熱固性複合材料168
8.4.1車用熱固性聚合物168
8.4.2車用熱固性複合材料成型工藝169
8.5車用CFRP複合材料成型工藝及在汽車上的應用現狀172
思考題174
附錄壓痕平均直徑與布氏硬度對照表175
參考文獻178

汽車輕量化和高安全性的實現是當前汽車製造業的研究熱點，而選取理想的工程材料並進行合理的製造，是實現輕量化和高安全性目標的主要方法。本書基於當前對汽車工程材料課程的教學需求，以培養汽車製造相關創新性專業人才為目標，緊密結合汽車行業的前沿研究、應用需求和生產實際，突出在掌握應用背景的條件下對學生的創新思維能力和科學素養的培養。本書以多所院校課程改革成果為基礎，吸取同類教材的優點並參考前沿技術，突出車輛工程專業的培養特色，以遵循應用需求為原則，循序漸進地介紹現代汽車領域工程材料的基礎理論和前沿技術，重點突出、深度適當、符合實際。

全書共分8章，前6章介紹了金屬材料相關內容，後2章介紹了非金屬材料相關內容，內容以與汽車輕量化方向相關的工程材料知識為主，力求全面體現車輛工程專業課程、教學內容和教學體系的改革方向。金屬材料部分介紹了綜合性能、晶體結構、鐵碳合金（分類、性能、用途和牌號）、鋁和鎂及其合金的分類和用途等，並介紹了相關前沿進展、加工方法、應用需求和生產實際。非金屬材料部分介紹了車用高分子材料及高性能纖維增強樹脂基複合材料。本書內容較豐富，以基礎知識適用和夠用為編寫原則，強調以實用為目的，與車輛工程專業緊密聯繫，內容貼近汽車技術發展實際。