第二章_3常用金屬材料及其應(yīng)用

1、第二章第二章 金屬材料金屬材料 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 金屬材料是現(xiàn)代機(jī)械制造應(yīng)用的最主要材料，金屬材料是現(xiàn)代機(jī)械制造應(yīng)用的最主要材料， 種類很多，應(yīng)用廣泛，分為鋼鐵材料（如碳素鋼、種類很多，應(yīng)用廣泛，分為鋼鐵材料（如碳素鋼、 合金鋼、鑄鐵）及有色金屬及其合金等合金鋼、鑄鐵）及有色金屬及其合金等 。 第三節(jié)第三節(jié) 常用金屬材料及其應(yīng)用常用金屬材料及其應(yīng)用 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 一一. . 碳鋼碳鋼 二二. . 合金鋼合金鋼 三三. . 鑄鐵鑄鐵 四四. . 有色金屬及其合金有色金屬及其合金 五五. . 金屬金屬材料在工程上的應(yīng)用材料在工程上的應(yīng)用 第三節(jié)第三節(jié)

2、 常用金屬材料及其應(yīng)用常用金屬材料及其應(yīng)用 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 金屬材料的分類金屬材料的分類 金金 屬屬 鋼鋼 鐵鐵 鑄鐵鑄鐵 鋼鋼 白口鑄鐵、灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、白口鑄鐵、灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、 球墨鑄鐵球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵 非合金鋼非合金鋼 （碳鋼）（碳鋼） 碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、 碳素工具鋼、碳素工具鋼、易切削鋼易切削鋼、鑄鋼、鑄鋼 合合 金金 鋼鋼 合金合金 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 低合金結(jié)構(gòu)鋼、滲碳鋼、調(diào)低合金結(jié)構(gòu)鋼、滲碳鋼、調(diào) 質(zhì)鋼、滾動(dòng)軸承鋼、彈簧鋼質(zhì)鋼、滾動(dòng)軸承鋼、彈簧鋼、 超高強(qiáng)度鋼超高強(qiáng)度鋼 合金合金 工具鋼工具鋼 量具刃具鋼量

3、具刃具鋼 合金模具鋼合金模具鋼 高速鋼高速鋼 冷作模具鋼冷作模具鋼 熱作模具鋼熱作模具鋼 特殊性能鋼特殊性能鋼不銹鋼不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、耐熱鋼、耐磨鋼 非鐵金屬非鐵金屬 銅、鋁、鈦、鋅、銅、鋁、鈦、鋅、，軸承合金，軸承合金，硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 ( (一一) )碳鋼的成分和分類碳鋼的成分和分類 ( (二二) )碳鋼的牌號及用途碳鋼的牌號及用途 一一. . 碳鋼碳鋼 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 ( (一一) ) 碳鋼的成分和分類碳鋼的成分和分類 . .成分成分 w(C) 2.11%w(C) 2.11% Mn Mn 脫氧脫氧, ,固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化

4、 , ,提高強(qiáng)度和硬度提高強(qiáng)度和硬度 w(Mn) w(Mn) = =0.20.25 % 0.8%5 % 0.8% Si Si 脫氧脫氧, ,固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化 , ,提高強(qiáng)度和硬度提高強(qiáng)度和硬度 鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼w(Si) w(Si) = =0.0.1 % 0.4%1 % 0.4% 沸騰鋼沸騰鋼w(Si) w(Si) = =0.0.03 % 0.07%03 % 0.07% S S 熱脆熱脆( (有害有害) ) P P 冷脆冷脆 ( (有害有害) ) O O、N N、H H 強(qiáng)度、塑性、韌性強(qiáng)度、塑性、韌性 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 鋼中元素的作用鋼中元素的作用 基本元素：基本元素：Fe

5、Fe、C C 合金元素：為改善鋼的性能而有意加入合金元素：為改善鋼的性能而有意加入 雜質(zhì)元素：無法去除的有害元素雜質(zhì)元素：無法去除的有害元素 殘留元素：為去除雜質(zhì)元素而加入的元素殘留元素：為去除雜質(zhì)元素而加入的元素 非合金鋼中的常存元素非合金鋼中的常存元素 冷脆性冷脆性有害有害 礦石中礦石中 P 熱脆性熱脆性有害有害 礦石中礦石中 S 溶入溶入F 固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化有益有益 煉鋼時(shí)殘留煉鋼時(shí)殘留 Mn 溶入溶入F 固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化有益有益 煉鋼時(shí)殘留煉鋼時(shí)殘留 Si 作用作用來源來源 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 1 1）按）按C C含量分含量分 低低C C鋼鋼w(C) 0.25%w(

6、C) 0.25% 中中C C鋼鋼 0.25%0.25% w(C) w(C) 0.6%0.6% 高高C C鋼鋼w(C) w(C) 0.6% 0.6% 2 2）按質(zhì)量分（）按質(zhì)量分（S S、P P含量）含量） 普通碳素鋼；普通碳素鋼； 優(yōu)質(zhì)碳素鋼；高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼。優(yōu)質(zhì)碳素鋼；高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼。 3 3）按用途分）按用途分 碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼。碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼。 . .分類分類 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 ( (二二) ) 碳鋼的牌號及用途碳鋼的牌號及用途 1 1碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼 2 2優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 3 3碳素工具鋼碳素工具鋼 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章

7、第二章 1 1碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼 牌號牌號 如如 Q215B，表示表示 s 215 MPa（厚度厚度 16mm），），B級質(zhì)量。級質(zhì)量。 表表2-14 2-14 碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號和化學(xué)成分碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號和化學(xué)成分( (GB/T700-2006)GB/T700-2006) 牌號牌號等級等級 化學(xué)成分化學(xué)成分 脫氧脫氧 方法方法 w(C) % w( Mn) % w( Si) % w(S ) % w( P) % 不大于不大于 Q1950.06-0.120.25-0.500.300.0500.045F,b,Z Q215A / B0.09-0.150.25-0.550.300.050 / 0.045

8、0.045F,b,Z Q235 A0.14-0.220.30-0.650.300.0500.045F,b,Z B0.12-0.200.30-0.700.300.0450.045F,b,Z C0.180.35-0.800.300.0400.040Z D0.170.35-0.800.300.0350.035TZ Q255A / B0.18-0.280.40-0.700.300.050 / 0.0450.045Z Q2750.28-0.380.50-0.800.350.0500.045Z GB/T700-2006 GB/T700-2006 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) GB700-2006 GB700-2006 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)

9、準(zhǔn) 化學(xué)成分和力學(xué)性能均須保證化學(xué)成分和力學(xué)性能均須保證 A A 類鋼類鋼 保證力學(xué)性能，保證力學(xué)性能， B B 類鋼類鋼 保證化學(xué)成分，保證化學(xué)成分， C C 類鋼類鋼 保證化學(xué)成分及力學(xué)性能。保證化學(xué)成分及力學(xué)性能。 Q195 Q195 A1A1；B1B1 Q215 Q215 A2A2；C2C2 Q235 Q235 A3A3；C3C3 Q255 Q255 A4A4；C4C4 Q275 Q275 C5C5 碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼 新、老標(biāo)準(zhǔn)鋼號對照新、老標(biāo)準(zhǔn)鋼號對照 表表2-15 2-15 碳素結(jié)構(gòu)鋼的機(jī)械性能碳素結(jié)構(gòu)鋼的機(jī)械性能( (GB/T7002006)GB/T7002006) 牌牌 號

10、號 等等 級級 拉拉 伸伸 試試 驗(yàn)驗(yàn) 沖擊試驗(yàn)沖擊試驗(yàn) 屈服點(diǎn)屈服點(diǎn) ReL ，MPa 抗拉抗拉 強(qiáng)度強(qiáng)度 b b / / MPa 伸長率伸長率 % 溫度溫度 V V型沖型沖 擊功擊功 ( (縱向縱向) ) J 鋼材厚度鋼材厚度( (直徑直徑) )，mm鋼材厚度鋼材厚度( (直徑直徑),), mm 16 40 60 100 150 150 16 40 60 100 150 150 不小于不小于不小于不小于不小于不小于 Q195195315-39033 Q215A/B215195175165335-41031292726/20/27 Q235 A/B C/D 235215195185375-4

11、6026242221 /20 0/-20 /27 Q255A/B255235215205410-51024222019/20/27 Q275275255235225490-61020181615 At 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 用途用途 鋼板、鋼筋、型鋼等，作橋梁、建筑等構(gòu)件。鋼板、鋼筋、型鋼等，作橋梁、建筑等構(gòu)件。 熱處理：熱處理： 熱軋空冷熱軋空冷 組織組織：S SF F 多邊型角鋼多邊型角鋼 螺釘、鉚釘螺釘、鉚釘 鋼筋、螺紋鋼鋼筋、螺紋鋼 建筑構(gòu)件建筑構(gòu)件鋼橋梁鋼橋梁 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 2 2優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 牌號牌號 如如 45 45 鋼

12、，含鋼，含C C量為量為 45 / 10000 = 0.45 % 45 / 10000 = 0.45 % 。 表表2-15 2-15 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號及力學(xué)性能優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號及力學(xué)性能* * 鋼號鋼號 化學(xué)成分，化學(xué)成分，% R Relel，MPa CMnSiSP 08F 10 20 35 40 45 50 60 65 0.05-0.11 0.07-0.13 0.17-0.23 0.32-0.39 0.37-0.44 0.42-0.50 0.47-0.55 0.57-0.65 0.62-0.70 0.25-0.50 0.35-0.65 0.35-0.65 0.50-0.80 0.50

13、-0.80 0.50-0.80 0.50-0.80 0.50-0.80 0.50-0.80 0.03 0.17-0.37 0.17-0.37 0.17-0.37 0.17-0.37 0.17-0.37 0.17-0.37 0.17-0.37 0.17-0.37 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 62 GMnMoVRE 0.95 1.05 0.15 0.40 1.10 1.40 770 810 170562 GSiMoMnV 0

14、.95 1.10 0.45 0.65 0.75 1.05 780 820 175 200 62 （摘自（摘自GB/T182542002） 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 滾動(dòng)軸承鋼的牌號 G Cr9 Si Mn 含含Mn量量WMn1.5 % 含含Si量量WSi1.5 % 含含Cr量量WCr 0.9 % 滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 應(yīng)用應(yīng)用 GCr15GCr15：中小型軸承，冷沖模，量具，絲錐。中小型軸承，冷沖模，量具，絲錐。 熱處理熱處理 球化退火球化退火 + + 淬火淬火 + + 低溫回火低溫回火 冷處理，時(shí)效（冷處理，時(shí)效（120120140,10

15、140,102020h h）：）：穩(wěn)定尺寸，去應(yīng)力。穩(wěn)定尺寸，去應(yīng)力。 組織組織 回火回火M M 細(xì)碳化物少量細(xì)碳化物少量A A 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 鉻軸承鋼制造軸承的工藝路線鉻軸承鋼制造軸承的工藝路線 鍛造鍛造 球化退火球化退火 機(jī)加工機(jī)加工 淬火淬火 + + 冷處理冷處理 ( ( 60 60 80;1h ) 80;1h ) 低溫回火低溫回火 磨削加工磨削加工 穩(wěn)定穩(wěn)定 化處理化處理 ( 120 ( 120 130130；5 5 10h )10h ) 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 合金工具鋼具有更高硬度、耐磨性，更好的淬透合金工具鋼具有更高硬度、耐磨性，更好的淬

16、透 性、熱硬性和回火穩(wěn)定性等。因而可以制造刃具、性、熱硬性和回火穩(wěn)定性等。因而可以制造刃具、 模具、量具和其它工具。模具、量具和其它工具。 ( (四四) ) 合金工具鋼合金工具鋼 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 量量 具具 刃刃 具具 模模 具具 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 1 1合金刃具鋼合金刃具鋼 2 2合金模具鋼合金模具鋼 3 3量具用鋼量具用鋼 ( (四四) )合金工具鋼合金工具鋼 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 1 1合金刃具鋼合金刃具鋼 （）性能要求（）性能要求 高硬度高硬度 機(jī)加工刀具機(jī)加工刀具HRCHRC60 60 高耐磨性高耐磨性 刀具壽命和生產(chǎn)率

17、刀具壽命和生產(chǎn)率 組織要求組織要求 硬而細(xì)小的碳化物，均勻分布在強(qiáng)而韌硬而細(xì)小的碳化物，均勻分布在強(qiáng)而韌 的鋼基體中。的鋼基體中。 高的熱硬性（紅硬性）高的熱硬性（紅硬性） 高溫下保持高硬度的能力，與高溫下保持高硬度的能力，與 回火穩(wěn)定性有關(guān)?；鼗鸱€(wěn)定性有關(guān)。 足夠的韌性足夠的韌性 以承受沖擊載荷以承受沖擊載荷 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 （）低合金刃具鋼（）低合金刃具鋼 成分成分 w(C) = w(C) = 0.9 1.5 % 0.9 1.5 % ，合金元素合金元素5 % 5 % 。 性能性能 HRCHRC6060，使用溫度使用溫度200 300 200 300 。 鋼號鋼號 主

18、要化學(xué)成分，主要化學(xué)成分，w / %熱處理及性能熱處理及性能 CMnSiCr淬火淬火回火回火回火后回火后HRCHRC 9SiCr 0.85 0.95 0.30 0.60 1.20 1.60 0.95 1.25 860 880油油 180 200 6062 CrWMn 0.90 1.05 0.80 1.10 W1.2 1.60 0.90 1.20 820 840油油 140 160 6265 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 熱處理熱處理 球化退火（球化退火（+ + 機(jī)加工）機(jī)加工）+ + 淬火淬火 + + 低溫回火低溫回火 最終組織最終組織 回火回火M + M + 合金碳化物合金碳化物

19、+ + 少量少量A A 應(yīng)用應(yīng)用 如如9 9SiCr SiCr ，做板牙、絲錐等。做板牙、絲錐等。 板牙板牙 絲錐絲錐 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 （）高速鋼（）高速鋼 成分成分 w(C) = w(C) = 0.7 1.2 %0.7 1.2 % ，合金元素合金元素10 % 10 % 。 性能性能 高硬度、耐磨性高硬度、耐磨性 VCVC等彌散硬化等彌散硬化 高熱硬性高熱硬性 600 600 時(shí)時(shí)HRC62 HRC62 ，W W2 2C C等提高熱硬性。等提高熱硬性。 高淬透性高淬透性 尺寸不大時(shí)可空冷淬火，尺寸不大時(shí)可空冷淬火，Cr Cr 等元素提高淬透性。等元素提高淬透性。 鋼號鋼

20、號 主要化學(xué)成分，主要化學(xué)成分，w，%熱處理及性能熱處理及性能 CWVCrMo淬火淬火回火回火 回火后回火后 HRC W18Cr4V 0.70 0.80 17.5 19.0 1.00 1.40 3.80 4.40 1270 1285 油油 550570 三次三次 63 W6Mo5Cr4V2 0.80 0.90 5.50 6.75 1.75 2.20 3.80 4.40 4.75 5.50 1210 1230 油油 540560 三次三次 63 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 熱處理熱處理 （鍛造（鍛造 + +）球化退火（）球化退火（+ + 機(jī)加工）機(jī)加工） 淬火淬火+ +回火回火 鍛造

21、目的鍛造目的 成型；使鑄態(tài)粗大碳化物破碎、細(xì)化、成型；使鑄態(tài)粗大碳化物破碎、細(xì)化、 分布均勻。分布均勻。 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 淬火，淬火，1280 1280 增加增加A A、M M中合金含量，提高熱硬性。中合金含量，提高熱硬性。 淬火組織（左圖）：淬火組織（左圖）：M + M + 碳化物碳化物 + + A A 最終組織（右圖）：回火最終組織（右圖）：回火M + M + 粒狀碳化物粒狀碳化物 + + 少量少量 A A 回火，回火，560 560 ，三次，三次 W W2 2C C、VCVC彌散硬化，二次淬火基本消彌散硬化，二次淬火基本消 除除A A 。 應(yīng)用應(yīng)用 高速車刀、鉆頭

22、、銑刀等。高速車刀、鉆頭、銑刀等。 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 2 2合金模具鋼合金模具鋼 （）冷模具鋼（）冷模具鋼 冷沖、冷鐓、冷擠壓模等。冷沖、冷鐓、冷擠壓模等。 性能性能 高硬度、耐磨性，足夠的韌性和疲勞抗力。高硬度、耐磨性，足夠的韌性和疲勞抗力。 應(yīng)用應(yīng)用 小型模具小型模具 9Mn2V9Mn2V、9SiCr9SiCr、CrWMn CrWMn 等。等。 大型模具大型模具 Cr12Cr12、Cr12MoV Cr12MoV 等，熱處理變形小。等，熱處理變形小。 最終熱處理最終熱處理 淬火淬火 + + 低溫回火低溫回火 最終組織最終組織 回火回火M + M + 碳化物碳化物 + +

23、 少量少量 A A 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 （）熱模具鋼（）熱模具鋼 熱鍛、熱擠壓、壓鑄模等。熱鍛、熱擠壓、壓鑄模等。 性能性能 耐熱性、熱疲勞抗力高。耐熱性、熱疲勞抗力高。 應(yīng)用應(yīng)用 中小型模具中小型模具 5 5CrMnMo CrMnMo 等。等。 大型模具大型模具 3 3Cr2W8VCr2W8V等，淬透性好。等，淬透性好。 最終熱處理最終熱處理 淬火淬火 + + 高溫回火高溫回火 最終組織最終組織 回火回火T T 或或 回火回火S S 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 3 3量具用鋼量具用鋼 卡尺、千分尺、塞規(guī)等卡尺、千分尺、塞規(guī)等 性能性能 高的硬度和耐磨性、良好的

24、尺寸穩(wěn)定性。高的硬度和耐磨性、良好的尺寸穩(wěn)定性。 應(yīng)用應(yīng)用: : 簡單量具簡單量具 T10AT10A、T12A T12A 等。等。 高精度量具高精度量具 GCr15GCr15、CrWMn CrWMn 等。等。 最終熱處理最終熱處理 淬火淬火 + +（ -70 -70-80 -80 ）冷處理）冷處理 + + 低溫回低溫回 火火 + + 時(shí)效處理時(shí)效處理 時(shí)效處理：時(shí)效處理：120120130130，保溫幾幾十小時(shí)，使，保溫幾幾十小時(shí)，使M M、 A A 穩(wěn)穩(wěn) 定，消除內(nèi)應(yīng)力。定，消除內(nèi)應(yīng)力。 最終組織最終組織 回火回火M + M + 碳化物碳化物 + + 少量少量A A 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料

25、 第二章第二章 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 1 1不銹鋼不銹鋼 2 2耐熱鋼耐熱鋼 3 3耐磨鋼耐磨鋼 ( (五五) )特殊性能鋼特殊性能鋼 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 1. 1. 不銹鋼不銹鋼 鋼的抗腐蝕措施鋼的抗腐蝕措施 形成單相組織。形成單相組織。 加入加入CrCr，降低兩相的電極電位差。，降低兩相的電極電位差。 加入加入CrCr 、AlAl等，生成致密的表面氧化膜等，生成致密的表面氧化膜 。 常用不銹鋼常用不銹鋼 F F 型型 如如 1 1Cr17Cr17，化工設(shè)備、食品工業(yè)?；ぴO(shè)備、食品工業(yè)。 M M 型型 如如 1 1Cr13 Cr13 用于汽輪機(jī)葉片；用

26、于汽輪機(jī)葉片；3 3Cr13 Cr13 做手術(shù)器具及做手術(shù)器具及 刀具。刀具。 A A 型型 如如 1 1Cr18Ni9Ti Cr18Ni9Ti 用于化工、食品、醫(yī)療行業(yè)。用于化工、食品、醫(yī)療行業(yè)。 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 不銹鋼的成分、熱處理、性能不銹鋼的成分、熱處理、性能 鋼號鋼號 主主 要要 化化 學(xué)學(xué) 成成 分分, , % 淬火淬火 回火回火 CCrNiTi 類類 別別 機(jī)械性能機(jī)械性能 Rel MPa Rm MPa At % HR C HB 1Cr13 0.15 12 14 950 1000水水, ,油油 700 750 4Cr13 0.36 0.45 12 14 1

27、050 1100 油油 200 300 M 型型 540345 680400 25 4 159 50 1Cr17 0.12 16 18 780 850 正火正火 0Cr18Ni9 0.07 17 19 8 12 1010 1150 水水 F型型 A 型型 A-F 型型 450205 520205 22 40 183 187 1Cr18Ni9T i 0.12 17 19 9 12 0.5 0.8 920 1150 水水 52020540187 1Cr21Ni5T i 0.09 0.14 20 22 4.8 5.8 0.35 0.8 950 1100水水, ,空空 60035020 汽車應(yīng)用材料汽

28、車應(yīng)用材料 第二章第二章 . . 耐熱鋼耐熱鋼 抗氧化性：金屬在高溫下的抗氧化能力抗氧化性：金屬在高溫下的抗氧化能力 熱強(qiáng)性：熱強(qiáng)性是指鋼在高溫下的強(qiáng)度熱強(qiáng)性：熱強(qiáng)性是指鋼在高溫下的強(qiáng)度 用途：鍋爐、燃?xì)廨啓C(jī)等用途：鍋爐、燃?xì)廨啓C(jī)等, ,燃燒室燃燒室 排氣系排氣系. . 類類 別別 鋼號鋼號 主主 要要 化化 學(xué)學(xué) 成成 分分, , % 淬火淬火 回火回火 CCrNiTi M 型型 1Cr13 0.15 12 14 950 1000油油 700 750 1Cr11MoV 0.11 0.18 10 11.5 Mo 0.5 0.7 1050 1100空空 720 740 A型型 1Cr18Ni9T

29、 i 0.12 17 19 8 11 0.5 0.8 920 1150 水水 機(jī)械性能機(jī)械性能 Rel MPa Rm MPa 540345 490685 520205 At % 20 40 HB 159 159 187 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 耐耐 熱熱 鋼鋼 的的 用用 途途 發(fā)動(dòng)機(jī)葉片發(fā)動(dòng)機(jī)葉片 航空發(fā)動(dòng)機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī) 汽輪機(jī)葉片汽輪機(jī)葉片 汽車閥門汽車閥門 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 . . 耐磨鋼耐磨鋼ZGMn13ZGMn13 熱處理熱處理：1000100011001100，保溫，水冷，保溫，水冷A A，硬度低硬度低，韌性高。韌性高。 性能：性能：工件在工作中

30、受到?jīng)_擊變形時(shí)，表層產(chǎn)生加工硬化，及工件在工作中受到?jīng)_擊變形時(shí)，表層產(chǎn)生加工硬化，及M M 轉(zhuǎn)變，硬度顯著提高，心部保持高韌性。轉(zhuǎn)變，硬度顯著提高，心部保持高韌性。 用途：履帶、鐵道岔道用途：履帶、鐵道岔道、挖掘機(jī)、拖拉機(jī)、坦克的履帶板等挖掘機(jī)、拖拉機(jī)、坦克的履帶板等 代表牌號代表牌號Mn13Mn13 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 耐耐 磨磨 鋼鋼 的的 用用 途途 球磨機(jī)球磨機(jī) 挖掘機(jī)挖掘機(jī) 顎式破碎機(jī)顎式破碎機(jī) 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 三、鑄鐵三、鑄鐵 o 1.1.鑄鐵的性能特點(diǎn)鑄鐵的性能特點(diǎn) o 2.2.常用鑄鐵常用鑄鐵 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章

31、成分成分 w(C) = 2.54.0 % ， w(Si) = 1.03.0 % . . ( (一一) )鑄鐵的性能特點(diǎn)鑄鐵的性能特點(diǎn) （）鑄鐵的石墨化（）鑄鐵的石墨化 C 的同素異構(gòu)體：的同素異構(gòu)體： 石墨石墨G（簡單六方晶格）簡單六方晶格） 組織組織 鋼基體鋼基體 + + 石墨（石墨（C C） 石墨的形態(tài)石墨的形態(tài)( (形狀形狀 數(shù)目數(shù)目 大小大小 及分布及分布) )決定鑄鐵組織與性能決定鑄鐵組織與性能 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 石墨化過程石墨化過程 按按Fe-G Fe-G 相圖結(jié)晶、轉(zhuǎn)變相圖結(jié)晶、轉(zhuǎn)變 G G結(jié)晶：過共晶成分結(jié)晶：過共晶成分 L L + GI 共晶轉(zhuǎn)變共晶轉(zhuǎn)變

32、 L4.26 A2.08+G（共晶共晶） (1154) G G析出：析出： AA+GII (1154738 ) 共析轉(zhuǎn)變共析轉(zhuǎn)變 A0.68F + G（共析共析）( 738) 影響石墨化的因素影響石墨化的因素: : 化學(xué)成分化學(xué)成分 C C、Si Si 促進(jìn)石墨化促進(jìn)石墨化 冷卻速度冷卻速度 冷速慢有利石墨化冷速慢有利石墨化 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 （）鑄鐵的組織和分類（）鑄鐵的組織和分類 名名 稱稱石石 墨墨 化化 程程 度度顯微組織顯微組織 灰口鑄鐵灰口鑄鐵 按按 Fe-G Fe-G 相圖結(jié)晶、轉(zhuǎn)變相圖結(jié)晶、轉(zhuǎn)變F + G 較高較高F

33、 + P + G 中等中等P + G 麻口鑄鐵麻口鑄鐵較低較低Le + P + G 白口鑄鐵白口鑄鐵 按按 Fe-Fe-Fe3C 相圖結(jié)晶、轉(zhuǎn)相圖結(jié)晶、轉(zhuǎn)變變Le + P + Fe3C 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 （）鑄鐵的組織和分類（）鑄鐵的組織和分類 灰口鑄鐵的組織灰口鑄鐵的組織 鋼基體鋼基體 + + G G 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 力學(xué)性能力學(xué)性能 強(qiáng)度、塑韌性比鋼低。強(qiáng)度、塑韌性比鋼低。 G G的強(qiáng)度、韌性極低，減小鋼基體的有效截面，并引起應(yīng)力的強(qiáng)度、韌性極低，減小鋼基體的有效截面，并引起應(yīng)力 集中。集中。 （）鑄鐵的性能（）鑄鐵的性能 耐磨性好耐磨性好 石

34、墨有利于潤滑、儲(chǔ)油。石墨有利于潤滑、儲(chǔ)油。 三種石墨形態(tài)三種石墨形態(tài) 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 缺口敏感性低缺口敏感性低 表面粗糙對疲勞極限的影響不明顯表面粗糙對疲勞極限的影響不明顯 消震性好（是鋼的十倍）消震性好（是鋼的十倍） G 組織松軟組織松軟 鑄造性好鑄造性好 接近共晶成分、熔點(diǎn)低、流動(dòng)性好、凝固接近共晶成分、熔點(diǎn)低、流動(dòng)性好、凝固 收縮小。收縮小。 切削加工性好切削加工性好 G 使切屑易斷，還可潤滑刀具。使切屑易斷，還可潤滑刀具。 其它性能其它性能 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 應(yīng)用應(yīng)用 如，機(jī)床床身、如，機(jī)床床身、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、齒輪、曲軸。齒輪、曲軸

35、。 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 ( (二二) )常用鑄鐵常用鑄鐵 灰鑄鐵灰鑄鐵 球墨球墨鑄鐵鑄鐵 蠕墨蠕墨鑄鐵鑄鐵 可鍛可鍛鑄鐵鑄鐵 合金鑄鐵合金鑄鐵 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 1.灰鑄鐵灰鑄鐵 牌號牌號 如如HT100，表示表示 b100100MPa（直徑直徑30mm）。）。 組織組織 鋼基體鋼基體（F 、F + P 、P） + + 片狀片狀G 性能性能 與其它鑄鐵相比，力學(xué)性能差，其它性能好與其它鑄鐵相比，力學(xué)性能差，其它性能好。 分類分類牌號牌號 顯微組織顯微組織 基體基體粗片粗片 普通灰鑄鐵普通灰鑄鐵 HT100F +少量少量P粗片粗片 HT150F + P較

36、粗片較粗片 HT200P中等片中等片 孕育鑄鐵孕育鑄鐵 HT250細(xì)細(xì) P P較細(xì)片較細(xì)片 HT300 S 或或 T細(xì)片細(xì)片HT350 HT400 F+P基體基體+ 片狀片狀G 500 F基體基體+ 片狀片狀G P基體基體+ 片狀片狀G 孕育鑄鐵孕育鑄鐵 澆注前在鐵水中加澆注前在鐵水中加 Si-Fe，Si-Ca等孕育劑等孕育劑, , 使使P P細(xì)化、細(xì)化、G細(xì)而均勻，強(qiáng)度、塑韌性明顯提高。細(xì)而均勻，強(qiáng)度、塑韌性明顯提高。 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 熱處理熱處理: 去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火 500550，防止機(jī)加工、使用時(shí)變形或開裂。，防止機(jī)加工、使用時(shí)變形或開裂。 水泵水泵 葉輪葉輪

37、 發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪 高溫退火高溫退火 850900, , 表面表面、薄壁等白口處薄壁等白口處CmG, , 硬度硬度, , 切削加工性切削加工性 表面淬火表面淬火 提高導(dǎo)軌表面、汽缸體內(nèi)壁等的耐磨性。提高導(dǎo)軌表面、汽缸體內(nèi)壁等的耐磨性。 應(yīng)用應(yīng)用 如，機(jī)床床身、導(dǎo)軌，汽缸體。如，機(jī)床床身、導(dǎo)軌，汽缸體。 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 如：如：HT200HT200適用于汽車的氣缸體、氣缸蓋、剎車輪等。適用于汽車的氣缸體、氣缸蓋、剎車輪等。 HT300HT300、HT350HT350等適用于大型發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體、氣缸等適用于大型發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體、氣缸 蓋、氣缸套、油缸、泵體、閥體等。蓋、氣

38、缸套、油缸、泵體、閥體等。 氣缸墊氣缸墊 氣缸蓋氣缸蓋 氣缸蓋罩氣缸蓋罩 襯墊襯墊 安裝火花塞安裝火花塞 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 （）球墨鑄鐵（）球墨鑄鐵在鐵水澆注前加球化劑（稀土在鐵水澆注前加球化劑（稀土MgMg）使使G G球化球化 牌號牌號 如如 QT700-2 ，表示表示 b700， 2 。 組織組織 鋼基體（鋼基體（F 、F + P 、P、 回火回火S、下下B ) + ) + 球狀球狀G 性能性能 強(qiáng)度、塑韌性明顯優(yōu)于灰鑄鐵。（強(qiáng)度、塑韌性明顯優(yōu)于灰鑄鐵。（ 球狀球狀G 對基體的割裂作用?。w的割裂作用?。?F+P基體基體 500 F基體基體 100 汽車應(yīng)用材料汽

39、車應(yīng)用材料 第二章第二章 （）球墨鑄鐵（）球墨鑄鐵 牌號牌號基體基體 機(jī)械性能機(jī)械性能 b MPa 0.2 MPa 5 % ak kJ/m2 HB QT400-17F F40025017600179 QT420-10F42042027010300207 QT500-5F+P5003505147-241 QT600-2P6004202229-302 QT700-2P7004902229-302 QT800-2P8005602241-321 QT1200-1下下B B12008401300 38HRC 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 熱處理熱處理 退

40、火退火 去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火，500 600。 低溫退火低溫退火，720760， PG + F ，塑韌性、切削加工性塑韌性、切削加工性 高溫退火高溫退火，900950， P, CmG + F ，塑韌性、切削加工性塑韌性、切削加工性 正火正火 P% P% ，細(xì)化組織，強(qiáng)度、耐磨性，細(xì)化組織，強(qiáng)度、耐磨性 低溫正火低溫正火，840860， P + F + G ，塑韌性較好。塑韌性較好。 高溫正火高溫正火，880920， P + G + 少量少量F ，強(qiáng)度較高。強(qiáng)度較高。 不完全不完全A化正火化正火完全完全A化正火化正火 調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì) 850900油淬油淬 + + 550600回火回火回火回火S + G

41、 等溫淬火等溫淬火 840900 + 300等溫等溫下下B+G 調(diào)質(zhì)、等溫淬火后綜合機(jī)械性能好，但僅適于小尺寸零件。調(diào)質(zhì)、等溫淬火后綜合機(jī)械性能好，但僅適于小尺寸零件。 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 應(yīng)用應(yīng)用 替代部分鑄鋼、鍛鋼件，如曲軸、連桿、軋輥、汽車后橋等。替代部分鑄鋼、鍛鋼件，如曲軸、連桿、軋輥、汽車后橋等。 連桿連桿 管道接口管道接口 桑塔納轎車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸飛輪組桑塔納轎車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸飛輪組 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 （）蠕墨鑄鐵（）蠕墨鑄鐵在鐵水澆注前加蠕化劑而得在鐵水澆注前加蠕化劑而得 牌號牌號 如如 RuT420 ，表示表示 b420 。 組織組織 鋼基體鋼

42、基體+ + 蠕蟲狀蠕蟲狀G 性能性能 強(qiáng)度、塑韌性優(yōu)于灰鑄鐵。強(qiáng)度、塑韌性優(yōu)于灰鑄鐵。 牌號 Rel MPa 0.2 MPa At % 硬度 HB 基體 不 小 于 RuT4204203350.75200280P RuT3803803000.75193274P RuT3403402701.0170249P+F RuT3003002401.5140217F+P RuT2602601953121197F 應(yīng)用應(yīng)用 高壓熱交換器、汽缸蓋、液壓閥等。高壓熱交換器、汽缸蓋、液壓閥等。 進(jìn)氣管進(jìn)氣管 排氣管排氣管 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 （）蠕墨鑄鐵（）蠕墨鑄鐵在鐵水澆注前加蠕化劑而得在鐵水澆注前加蠕化劑而得 牌號牌號 如如 RuT420 ，表示表示 b420 。 組織組織 鋼基體鋼基體+ + 蠕蟲狀蠕蟲狀G 性能性能 強(qiáng)度、塑韌性優(yōu)于灰鑄鐵。強(qiáng)度、塑韌性優(yōu)于灰鑄鐵。 應(yīng)用應(yīng)用 高壓熱交換器、汽缸蓋、液壓閥等。高壓熱交換器、汽缸蓋、液壓閥等。