科普：汽車金屬材料，你知道有哪些？
隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，汽車的功能日益完善，汽車的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的汽車通常由幾千個零件組成，現(xiàn)代高級矯車由幾萬個零部件組成。為滿足汽車節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適的要求，實現(xiàn)輕量化、高強度、高性能的目標，構(gòu)成汽車的材料也發(fā)生了巨大的變化。
高強度鋼現(xiàn)在主要應(yīng)用在車身框架、底盤等地方，是具有很高的屈服強度和抗拉強度的合金鋼，隨著對汽車安全的重視和汽車材料的發(fā)展，高強度合金鋼在汽車安全方面扮演者越來越重要的角色。
(1)車身的所有材料并不是都強度越高越好，要看用在什么地方。如果乘客室的框架，為了使乘客室的空間盡量不變形（保證乘客安全），就必須采用高強度的材料。如車前和尾部的材料，為了能夠吸收撞擊力，可以使用強度相對較低的材料。
(2)金屬材料在使用過程中，會受到各種外力作用，工程上將這種外力稱之為載荷。外力的具體形式有拉伸、壓縮、彎曲等。金屬拆料在外力作用下表現(xiàn)出來的性能稱為力學性能。評定金屬材料力學性能的主要指標有抗拉強度、塑型、彈性、屈服強度和硬度等。
(3)根據(jù)厚薄程度不同，鋼板可分為薄板、中板和厚板三種。板厚小于3.2mm的稱為薄板，板厚在3.2~5mm稱為中板，板厚在5mm以上的稱為厚板。
(4)金屬材料的類型：
車身所用的鋼板有熱軋鋼板、冷軋鋼板、鍍覆鋼板、不銹鋼板、高強度鋼板和復(fù)合鋼板等。汽車鈑金用鋼板大多是厚度為0.6~2.0mm的冷軋薄鋼板和熱軋薄鋼板。近年來，隨著耐腐蝕和車身輕量化要求的發(fā)展，鍍膜薄鋼板和高強度鋼板用量也顯著增加。
(5)「熱軋薄鋼板」
它是在高溫狀態(tài)下直接軋至所需尺寸而形成的板料。熱軋薄鋼板彈塑性和強度適中，但延伸性能較差，容易開裂，適用于制作外觀要求不高的一般構(gòu)件。
(6)「冷軋薄鋼板」
這類鋼板是將熱軋鋼板經(jīng)過酸洗后常溫下軋薄，并經(jīng)退火處理形成的。薄鋼板一般都是冷軋鋼板。冷軋薄鋼板的尺寸精度高，表面質(zhì)量好，比熱軋鋼板具有更好的壓縮加工功能。許多需要平滑美觀的部位，如整體式車身、車門等都用冷軋鋼板制成。
(7)「鍍膜薄鋼板」
將冷軋、熱軋薄鋼板再鍍一層金屬（鋅、錫、鉛）膜的鋼板。按鍍層不同可分為鍍鋅、鍍錫、鍍鉛薄鋼板。這類薄鋼板呈亮白色，具有表面美觀、耐腐蝕性好等特點，但焊接、磨損等會造成鍍層脫落，日久便會銹蝕。它可用于制造燃油箱、油底殼等。鍍鋅薄鋼板分為連續(xù)熱鍍鋅薄鋼板和單張熱鍍鋅薄鋼板。
(8)「高強度鋼板」
高強度鋼板的種類較多，主要有加Si、Mn、P等固溶強化型，加Nb、Ti、V等的析出硬化性，復(fù)合組織型，雙向型和回火、退火型等。高強度鋼板的抗拉強度一般在600MPa以上，為低碳鋼的2~3倍，故稱為高強度鋼板。這類鋼板強度高、重量輕，但受到碰撞或變形時難以修復(fù)到原來的形狀。近年來，隨著車身輕量化的發(fā)展，剛強度鋼板的用量將越來越大。
「復(fù)合鋼板」
又稱為雙金屬鋼板。它是以一種金屬材料為基體，再復(fù)合上另一種金屬材料，以便于達到既能降低成本又能滿足特殊需要的目的。
「不銹鋼板」
在碳鋼中添加鉻或是鉻和鎳，經(jīng)熱軋和冷軋所制成的鈑金材料，該材料的耐腐蝕性極強、表面光亮。它是一種不容易生銹的合金鋼，但不是絕對不生銹。不銹鋼板是指耐大氣、蒸汽和水等弱介質(zhì)腐蝕的鋼板。
鋼板在車身材料中所占的比例很大。就轎車而言，20世紀80年代以前生產(chǎn)的轎車中，鋼板占車身自重比例的60%~67%。近年來，隨著輕金屬材料和非金屬材料的普遍采用，鋼板占車身自重比例已下降到55%~60%。但高強度鋼板的使用卻由20世紀80年代占車身自重的3%~5%，上升到10%以上。
鋁合金主要是出于汽車輕量化設(shè)計考慮，但很多鋁合金在質(zhì)量比傳統(tǒng)鋼材減少的情況下性能還高于傳統(tǒng)鋼材，在汽車車身覆蓋件、發(fā)動機、方向盤等地方都會用到。最早將鋁合金應(yīng)用到汽車上的還是印度人，在19世紀后期的時候，他們將鋁合金用于汽車曲軸箱。
汽車車身使用的輕金屬材料主要有鋁、鋁合金、鈦合金等。20世紀90年代，鎂合金和鈦合金就已經(jīng)在汽車上開始使用，但其用量所占比例很小。鋁及鋁合金在車身上的應(yīng)用越來越多，特別是轎車，其所占比例也越來越高。20世紀80年代，鋁及鋁合金在轎車車身上的使用比例（占車身自重的比例）為3.6%~ 5%，90年代后使用比例上升到7.5%~10%，近年來鋁和鋁合金在汽車車身上的應(yīng)用越來越多，有很多汽車使用鋁制車身。
汽車用的鋁材主要為鋁板材、擠壓材、鑄鋁及鍛鋁。鋁板開始用于車身發(fā)動機罩外板、前翼子板、頂蓋，后來又用于車門、行李箱蓋板。其他應(yīng)用有車身結(jié)構(gòu)、空間框架、外覆蓋件和車輪等構(gòu)件，如車身、冷氣設(shè)備、發(fā)動機缸體、氣缸蓋、懸架支架、座椅等。此外，鋁合金還廣泛用于汽車電器和導(dǎo)線上，鋁基復(fù)合材料也可用于制動剎車片和一些高性能結(jié)構(gòu)件上。
鎂合金現(xiàn)在也部分用于汽車制造上面，但沒有鋁合金應(yīng)用廣泛。其中一個重要原因和鎂的性質(zhì)有關(guān)。大家可能都知道鎂是一種相當活動的金屬，與水會產(chǎn)生激烈的反應(yīng)，這給鎂合金的制作和運輸都造成了巨大的難度，很多時候會發(fā)生燃燒甚至爆炸的危險。
碳纖維現(xiàn)在主要應(yīng)用在賽車和高級豪車上面，重量輕、強度高成了他顯著的特點，但同樣現(xiàn)在也沒得到廣泛的應(yīng)用，主要還是和他的生產(chǎn)成本的技術(shù)所限制。但我覺得，今天的碳纖維和之前的鋁合金處境一樣，也是由于成本啊、技術(shù)啊等等限制了廣泛的應(yīng)用，但今天的鋁合金已經(jīng)得到了越來越大面積的使用，對汽車的安全、性能等各方面做出了很大的貢獻，數(shù)年以后，碳纖維也同樣會發(fā)展，會像今天的鋁合金一樣。
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