2.3　汽车常用金属材料

2.3.1　黑色金属

黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90%（质量分数，余同）以上的工业纯铁，含碳2.11%以上的铸铁，含碳2.11%以下的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。

1.碳素钢

碳的质量分数（含碳量）小于2.11%的铁碳合金称为碳素钢。工业上应用的碳素钢含碳量一般不超过1.4%。碳素钢的性能主要取决于含碳量，含碳量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性和可焊性降低。碳素钢主要用来制造要求不高的机器零件和各种金属构件。

2.合金钢

在碳素钢的基础上加入有益的其他元素形成的钢，称为合金钢。合金钢具有较高的力学性能、淬透性和回火稳定性等，有的还具有耐热、耐酸、耐腐蚀等特殊性能。

3.铸铁

含碳量大于2.11%的铁碳合金称为铸铁。铸铁的力学性能比碳钢低，但是由于铸铁具有优良的铸造性能、可切削加工性、耐磨性、吸振性，以及生产工艺简单、成本低廉等特点，因此被广泛应用于机械制造、冶金、矿山、石油化工、交通运输、建筑和国防生产部门，典型的应用是内燃机的气缸体、气缸套、曲轴等。另外，在铸铁中加入合金元素或实施各种热处理，还可获得耐高温、耐高热、耐腐蚀、无磁性等各类特殊性能的铸铁。

2.3.2　有色金属

有色金属又称非铁金属，指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，如铝、铜、镁及其合金等。

1.铝及铝合金

纯铝是一种具有银白色金属光泽的金属，具有密度小、导电导热性好、耐蚀性好和塑性好的特点，可冷成型，主要用于制作散热器、器皿、导线、电缆等。但纯铝的力学性能不高，不适宜用作承受较大载荷的结构材料。为了提高铝的力学性能，在纯铝中加入硅、铜、镁、锌、锰等合金元素配制成铝合金。铝合金不仅保持了纯铝的熔点低、密度小、导热性好、耐大气腐蚀及良好的塑性、韧性和低温性能等特点，还具有较高的强度，并且还可以用变形或热处理的方法，进一步提高其强度。

2.铜及铜合金

1）纯铜。纯铜是用电解法获得的，因此也称“电解铜”，外观呈紫红色，俗称紫铜。纯铜具有良好的塑性、导电性和耐蚀性，但强度、硬度低，不能用作受力的结构材料。纯铜主要用作导电、导热，兼有抗腐蚀性的器材，如电线、电缆、电气开关等。

2）铜合金。纯铜强度低，虽然可通过冷加工变形可提高其强度，但塑性会显著降低，不能制作受力的结构件。为了满足制作结构件的要求，在铜中加入合金元素，通过固溶强化、时效强化及过剩强化等途径提高合金的强度，获得高强度的铜合金。铜合金按其化学成分可分为黄铜、青铜、白铜三大类。

黄铜是以锌为主要合金元素的铜锌合金。黄铜具有优良的力学性能，易于加工成形，对大气有相当好的耐蚀性，且色泽美观，因此在工业上应用广泛。

白铜是以镍为主要添加元素的铜合金。仅有铜、镍组成的二元合金称为普通白铜，含有锰的铜镍合金称为锰白铜。

青铜是指除黄铜和白铜以外的其他铜合金。青铜按主加合金元素又分为锡青铜和无锡青铜。锡青铜是铜锡合金，呈青黑色，具有良好的强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性。无锡青铜是指不含锡而含铝、硅、铅、铍、锰元素的铜合金。