5）脆性材料：在断裂前未发生明显的塑性变形，为脆性断裂，断口是平整的。如铸铁、玻璃等。
6）拉伸试验:根据国家标准《金属材料拉伸试验》（GB228-2008）规定，将材料制成标准拉伸试样，在试验机上加载拉伸至断裂。不同类型的材料，反映出其所具有不同的抗拉性能特点。
3、材料的性能指标
1）弹性模量：表征了材料抵抗弹性变形的能力，也称之为刚度。弹性变形阶段的应力，为相应的应变，为拉伸曲线的斜率。
2)弹性极限：指材料在弹性变形阶段所能承受的最大应力。在实验过程中试样不产生塑性变形时的最大荷载，是试样的原始横截面积，表示材料保持弹性变形的最大应力。 4、材料的强度指标
1）屈服点：表示材料产生屈服时对应的应力。屈服点也称为屈服强度。 试样发生屈服变形时的荷载，为试样原始横截面积（mm2）。
2）抗拉强度：指试样在拉伸过程中所能承受的最大应力值。 试样断裂前所承受的最大荷载，是试样的原始横截面积(㎜2)。
3）抗拉强度：它是设计和选材的主要依据之一，是工程技术上的主要强度指标。 4）屈强比：是一个有意义的指标。其比值越大，越能发挥材料的潜力。但是为了使用安全，该比值亦不宜过大，适当的比值一般在0.65～0.75之间。
5）比强度：它表征了材料强度与密度之间的关系。在考虑汽车轻量化的问题时，常常用到这个指标。 5、材料的塑性指标
1）伸长率：是指试样拉断后，标距伸长量与原始标距的百分比。试样断裂后的标距（㎜），试样的原始标距（㎜），即：同一材料的伸长率与试样尺寸有关。
2）断面收缩率： 是指试样拉断后横截面积的缩减量与原始横截面积之比。 试样断裂处的最小横断面积（㎜2），即：试样的原始横截面积(㎜2)。 6、硬度
材料抵抗其他硬物压入其表面的能力。衡量材料软硬程度 1）最常用的硬度试验为：① 布氏硬度（HB）；② 洛氏硬度(HR)。 A、布氏硬度
测试原理：用一定大小的荷载P，把直径为D的硬质合金球压入被测试样表面，保持规定时间后卸除荷载，移去压头，用读数显微镜测出压痕平均直径d。用荷载F除以压痕的表面积所得的商，即为被测材料的布氏硬度值。
1）用硬质合金球作为压头所测得的布氏硬度用符号 HBW表示，适用于测量硬度不超过650＃的钢质材料。
2）布氏硬度的表示方法规定为：符号HBS和HBW前面的数值为硬度值，符号后面按以下顺序表示试验条件：压头球体直径（㎜）、试验荷载（mpa）“公斤压力”、试验荷载保持时间（S）（10～15S不标注）。 B、洛氏硬度
1）洛氏硬度采用直接测量压痕深度来确定度值的。我国常用的是HRA、HRB、HRC三种，试验条件及应用范围查“金工手册”。
2）洛氏硬度值的表示方法规定为：硬度符号前面注明硬度值，例如52HRC、70HRA。在硬度和强度之间，存在着一定的换算关系。 7、冲击韧度
材料抵抗冲击荷载的能力，是指材料在受到冲击荷载而断裂之前吸收能量并进行塑性变形的能力。
1）对于两种不同的冲击荷载，分别采用了冲击韧度和多冲抗力两个指标来衡量材料的冲击性能。
2）冲击韧度通常是采用一次摆锤冲击试验来测定的。在忽略机械摩擦和空气阻力等条件下，摆锤冲断或冲击试样所消耗的冲击功可以从试验机刻度盘上直接读出。 五、疲劳强度
承受交变应力的零件，在工作应力低于材料的屈服强度的情况下较长时间工作时，会产生裂纹或突然断裂，这种现象称为疲劳失效或疲劳破坏。 1）疲劳曲线：测定材料的疲劳强度。
2）疲劳极限：使试样不发生疲劳断裂的最大循环应力。 3）断裂韧度:材料抵抗裂纹扩展断裂的能力。
零件内往往存在着微裂纹以及夹杂、气孔等类裂纹的缺陷。当材料受外力作用时，这些裂纹的尖端附近便出现应力集中，形成一个裂纹尖端应力场，可能产生失稳而扩展，导致机件断裂。
材料的理化性能
指材料的固有属性，如密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性和色泽等。 1、材料的物理性能
① 化学性能:是指材料抵抗周围介质侵蚀的能力。① 对于金属材料来说，指耐蚀
性和抗氧化性；② 对于非金属材料，还存在着化学稳定性、抗老化能力和耐热性差等问题。
1）耐蚀性：材料在常温下抵抗周围介质（如大气、燃气、水、酸、碱、盐等）腐蚀的能力。① 化学腐蚀② 电化学腐蚀。腐蚀防护途径：
A、采用耐蚀性好的不锈钢、铝合金等，B、采用适当的涂料进行涂覆； C、结构设计（防行成闭合回路），D、阴极保护。
2）抗氧化性：指材料在高温下抵抗氧化的能力，又称为热稳定性。 七. 材料的工艺性能
是指材料在被制成各种零部件的过程中适应加工的性能。包括: ① 铸造性能：流动性、收缩性、偏析；② 锻造性能：塑性、变形抗力；③ 焊接性能：焊接性、碳当量；④ 切削性能：表面粗糙度、刀具寿命；⑤ 热处理性能：淬透性。 八、零件材料的选用 1、零件的失效形式
1）失效的概念: 零件由于某种原因而丧失原设计所规定的功能。包括：① 完全破坏；② 严重损坏；③ 未达功能要求（安全工作）。 2、零件常见的失效形式
① 过量变形失效——弹变、塑变、蠕变； ② 断裂失效——过载断裂，疲劳断裂； ③ 表面损伤失效——磨损，点蚀、胶合。 3、齿轮常见的失效形式
1）轮齿折断 ：轮齿象一个悬臂梁，受载后齿根部 产生的弯曲应力最大。当该应力值超过材料的弯曲疲劳极限时，齿根处产生疲劳裂纹，并不断扩展使轮齿断裂。
2）齿面磨损：灰尘、砂粒、金属微粒等落入轮齿间，会使齿面间产生摩擦磨损。严重时会因齿面减薄过多而折断。磨损是开式传动的主要失效形式。
主要措施：① 采用闭式传动；② 提高齿面硬度；③ 降低齿面粗糙度；④ 采用清洁的润滑油。
3）齿面点蚀：轮齿工作面某一固定点受到近似脉动的变应力作用，由于疲劳而产生
的麻点状剥蚀损伤的现象。
4）齿面胶合：高速重载传动中，齿面间压力大，瞬时温度高，润滑油模被破坏，齿面间会发生黏接在一起的现象，在轮齿表面沿滑动方向出现条状伤痕，称为胶合。
防止胶合的措施：① 提高齿面硬度；② 降低齿面粗糙度；③ 增大润滑油黏度；④ 限制油温。
5）塑性变形：重载且摩擦力很大时，齿面较软的轮齿表面就会沿摩擦力方向产生塑性变形。
材料的使用性能
一、首要原则
1）零件的工作条件和失效形式：零件失效的原因 —— 设计、材料、加工、安装和使用。
2）工作环境：温度，介质（如腐蚀，摩擦）。
3）特殊功能要求 —— 导电性、磁性、热膨胀性、比重、外观等。
4）性能要求的指标化 —— 如强硬度、塑韧性等的具体数值。手册数据、经验公式的局限性 —— 力学性能与零件尺寸有关
二、工艺性能 —— 铸、锻、焊、机加工、热处理
零件的加工工艺路线：一般零件 —— 毛坯 → 正火或退火 → 切削加工
轴、齿轮等——毛坯 → 预先热处理（正火、退火）→ 粗加工→ 最终热处理（淬火＋回火，时效，渗碳等）→精加工 三、经济性 —— 根本原则 1、产品成本分析 四、环境与资源原则
贯穿材料生产、使用、废弃的全过程。
1）减少材料使用量、延长零件寿命、材料再利用。
2）环境污染小、废气排放少、材料回收高、降解能力强等。 1、汽车零件的选材 A、选材方法与步骤：
1）周密分析零件的工作特性和使用条件。找出主要损坏形式，提出主要抗力指标。 2）根据零件的工作条件，提出必要的设计制造技术条件。 3）根据所提出的技术条件、要求，结合考虑工艺性、经济性，对材料进行预选择.(可以通过与相类似机器零件的比较和已有的实践经验的判断，或者通过各种材料选用手册来进行选择)。
4）预选方案材料进行计算，以确定是否能满足上述工作条件要求。 5）二次（或最终）选择。选择方案可以是若干种方案。
6）通过实验室试验、台架试验和工艺性能试验，最终确定合理选材方案。 7）最后，在中试生产的基础上，接受生产考验，以检验选材的合理与否。 五、金属材料在汽车上的应用 1、典型汽车零件齿轮的选材
1）汽车齿轮的选材：① 汽车齿轮的工作条件；② 汽车齿轮的主要失效形式。 2）对汽车齿轮的性能要求：① 高的弯曲疲劳强度；② 高的接触疲劳强度、耐磨性；③ 较高的强度和冲击韧性；④ 较好的热处理性能，热处理变形小。
3）典型汽车齿轮选材：汽车齿轮用材是合金渗碳钢20Cr或20CrMnTi，并经渗碳、淬火和低温回火。渗碳、淬火、回火后，还可采用喷丸处理，增大表面应力，有利于提高疲劳强度，并清除氧化皮。
4）合金渗碳齿轮的工艺路线：下料→锻造→正火→切削加工→渗碳、淬火及低温回火→喷丸→磨削加工。 2、汽车发动机曲轴
（1）汽车发动机曲轴的工作条件 曲轴在工作中受到弯曲、扭转、剪切、拉压、冲击等交变应力。而且，应力分布极不均匀；曲轴颈与轴承还发生滑动摩擦。 （2）曲轴的主要失效形式 疲劳断裂和轴颈严重磨损两种。
（3）对曲轴的性能要求：① 高的强度；② 一定的冲击韧度；③ 足够的弯曲、扭转疲劳强度；④ 足够的刚度；轴径表面有高的硬度和耐磨性。
（4）典型曲轴的选材 锻钢曲轴一般采用优质中碳钢和中碳合金钢制造（模锻工艺），如30、45、35Mn2、40Cr、35 Cr Mo等。铸造曲轴主要由铸钢、球墨铸铁、珠光体可锻铸铁及合金铸铁等制造。
（5）曲轴典型的工艺路线 可根据材质不同分为两类：① 铸造曲轴的典型工艺路线：铸造→高温正火→高温回火→切削加工→轴颈气体渗碳；② 锻钢曲轴的典型工艺路线：下料→模锻→调质→切削加工→轴颈表面淬火。 3、汽车板簧
（1）汽车板簧失效形式及性能要求 汽车板簧用于缓冲和吸振，承受很大的交变应力和冲击荷载。汽车板簧的主要失效形式为刚度不足引起的过度变形或疲劳断裂。因此，对汽车板簧的性能要求是材料要有较高的屈服强度和疲劳强度。 （2）典型板簧选材 汽车板簧一般选用弹性高的合金弹簧钢来制造，如65Mn、65Si2Mn钢等。对于中型或重型汽车，板簧还采用50 CrMn、55 SiMnVB钢；对于中型载货汽车用的大截面积板簧，则采用55SiMnMoV、55SiMnMoVNb钢制造。
（3）工艺路线 热轧钢板冲裁下料→压力成型→淬火→中温回火→喷丸强化 这种强化也是表面强化的手段，目的是提高零件的疲劳强度。
金属材料在汽车上的应用
一、汽车结构零件用材
1、发动机缸体和缸套材料
缸体常用的材料有灰铸铁和铝合金两种。铝合金的密度小，但刚度差、强度低、价格贵。 1）所以，除了某些发动机为减轻重量而采用铝合金外，一般缸体材料均采用灰铸铁。
2）汽缸的缸体一般采用普通铸铁或铝合金，而汽缸工作面则用耐磨材料，制成缸套镶入汽缸。
3）常用缸套材料为耐磨合金铸铁，主要有高磷铸铁、硼铸铁、合金铸铁等。 4）为了提高缸套的耐磨性，可以用镀铬、表面淬火、喷镀金属钼或其他耐磨合金等办法对缸套进行表面处理。 2、发动机缸盖
缸盖主要用来封闭汽缸构成燃烧室。目前使用的缸盖材料有两种：一种是灰铸铁或合金铸铁；另一种是铝合金。铸铁发动机缸盖具有高温强度、铸造性能好、价格低等优点，但其导热性差、重量轻，但其高温强度低，使用中容易变形、成本较高。 3、活塞组
活塞、活塞销和活塞环等零件组成活塞组。常用的活塞材料是铝硅合金，其性能特点是导热性好、密度小、膨胀系数减小，耐磨性、耐蚀性、硬度、刚度和强度提高。铝硅合金活塞需进行固溶处理及人工时效处理，以提高表面硬度。
1）活塞销材料一般用20、20Cr、20CrMnTi等低碳、低碳合金钢，表面进行渗碳或碳氮共渗处理，以满足材料外表面硬而耐磨、内部韧而耐冲击的要求。
2）活塞环材料目前一般多用珠光体基体的灰铸铁或在灰铸铁基础上添加一定量的铜、铬、钼及钨等合金元素的合金铸铁，也有的采用球墨铸铁或可锻铸铁。为了改善活塞环的工作性能，活塞环宜进行表面处理。目前应用最广泛的是镀铬，可使活塞环的寿命提高2～3倍。其他表面处理的方法还有喷钼、磷化、氧化、涂敷合成树脂等。
3）连杆材料一般采用45钢、40Cr或40MnB等调质钢。合金钢虽具有很高强度，但对应力集中很敏感。 4、气门
进气门一般可用40Cr、35CrSi、?38CrSi、42Mn2V等合金钢制造；而排气门则要求用高铬耐热钢制造，采用4Cr10Si2Mo作为气门材料时工作温度可达550~650℃ 。 5、半轴
汽车半轴通常选用调质钢制造。中、小型汽车的半轴一般用45钢、40Cr，而重型汽车则用40MnB?、40CrNi或40CrMnMo等淬透性较高的合金钢制造。半轴加工中常采用喷丸处理及滚压凸缘根部圆角等强化方法。 6、螺栓、铆钉等冷镦零件
常用的螺栓材料有10、15（木螺栓，铆钉）、35(普通螺栓)、40Cr和15MnVB(重要螺栓)等。
二、汽车冷冲压零件用材
在汽车零件中，冷冲压零件种类繁多，约占总零件数的50%～60%。汽车冷冲压零件的材料有钢板和钢带，其中主要是钢板，包括热轧钢板和冷轧钢板，如08、20、25和Q345等。
热轧钢板主要用来制造一些承受一定荷载的结构件，如保险杠、刹车盘、纵梁等。这些零件不仅要求钢板具有一定刚度、强度，而且还要具有良好的冲压成型性能。冷轧钢板主要用来制造一些形状复杂，受力不大的机器外壳、驾驶室、轿车的车身等覆盖零件。这些零件对钢板的强度要求不高，但却要求具有优良的表面质量和冲压性能，以保证高的成品合格率。
近年开发的加工性能良好、强度（屈服强度和抗拉强度）高的薄钢板——高强度钢板，由于其可降低汽车自重、提高燃油经济性而在汽车上获得应用，如已用于制造车身外面板（包括车顶、前脸、后围、发动机罩、车门、行李箱等）、车身内蒙保险杠、横梁、边梁、支架、发动机框架等。
非金属材料在汽车上的应用
1）非金属材料指工程材料中除金属材料以外的其他一切材料。
2）非金属材料的原料来源广泛，自然资源丰富，成形工艺简单，具有一些
3）特殊性能，应用日益广泛，已成为机械工程材料中不可缺少的重要组成部分。 4）在机械工程中常用的非金属材料主要包括高分子材料、陶瓷材料和复合材料。 1、高分子材料
1）高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料。高分子化合物是指相对分子质量(分子量)很大的化合物，其分子量一般在5000以上 。
2）高分子化合物包括有机高分子化合物和无机高分子化合物两类。有机高分子化合物又分为天然的和合成的。
3）机械工程中使用的高分子材料主要是人工合成的有机高分子聚合物（简称高聚物），例如塑料、合成橡胶、合成纤维、涂料和胶接剂等。
4）高聚物是通过聚合反应以低分子化合物结合形成的高分子材料。 2、塑料
1）塑料的组成：塑料是以合成树脂为主要成分，加入一些用来改善使用性能和工艺
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