汽車中常用的金屬材料

汽車機(jī)械基礎(chǔ)——第一章汽車常用工程材料現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三一、金屬材料的主要性能二、汽車常用金屬材料三、汽車材料的熱處理四、汽車非金屬材料本章內(nèi)容現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三第二講汽車常用材料碳素鋼合金鋼鑄鐵有色金屬及合金非金屬材料復(fù)合材料現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三

鑄鐵碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2.11％、小于6.67％的鐵碳合金為鑄鐵。鋼鐵材料以鐵、碳為基礎(chǔ)的鐵碳合金。

碳素鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(含碳量)小于2.11％的鐵碳合金稱為碳素鋼。一、碳鋼現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三

(1)按碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分低碳鋼W(C)≤0.25%中碳鋼

0.25%＜W(C)≤0.6%高碳鋼W(C)＞0.6%(2)按鋼的質(zhì)量分（S、P含量）

普通碳素鋼Ws≤0.055%，Wp≤0.045%

優(yōu)質(zhì)碳素鋼Ws、Wp≤0.040%

高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼Ws≤0.030%，Wp≤0.035%1.碳鋼的分類現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三

(3)按鋼的用途分碳素結(jié)構(gòu)鋼：用于制造各種機(jī)械零件、工程構(gòu)件。一般為低、中碳鋼。碳素工具鋼：用于制造各種工具。一般為高碳鋼。(4)按冶煉方法分鎮(zhèn)靜鋼：是鋼液在澆注前用錳鐵、硅鐵、鋁進(jìn)行充分脫氧，注入模子后，鋼液不發(fā)生碳—氧反應(yīng)而處于鎮(zhèn)靜狀態(tài)，故稱鎮(zhèn)靜鋼（Z）。沸騰鋼：是在冶煉后期將鋼液用少量錳鐵輕度脫氧，鋼液氧含量較高，注入錠模后發(fā)生碳—氧反應(yīng)，析出大量的CO氣體，引起鋼液沸騰，故稱為沸騰鋼（F）。1.碳鋼的分類現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三1.碳鋼的分類雜質(zhì)元素對(duì)鋼性能的影響

有益元素

Si—有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用,能脫氧。

Mn—脫氧、去硫,提高鋼的強(qiáng)度和硬度。有害元素:P—有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用,低溫韌性差(冷脆)。

S—能引起鋼在熱加工時(shí)或高溫工作下開裂(熱裂)。現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三2.碳鋼的牌號(hào)及用途碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼

有害雜質(zhì)硫、磷和非金屬夾雜物較多，同等情況下塑性、韌性較低；但冶煉容易、工藝性好且價(jià)格便宜，能滿足一般工程構(gòu)件和普通零件的性能要求，因此應(yīng)用廣泛。一般用于受力不大、制造要求不高的機(jī)械零件（如螺釘、螺母）和廠房、橋梁、船舶等建造結(jié)構(gòu)件。

普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的漢語(yǔ)拼音第一個(gè)字母“Q”、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)和脫氧方法符號(hào)四個(gè)部分按順序組成。如：Q235－AF表示屈服點(diǎn)為235MPa的A級(jí)沸騰鋼。

現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三用途

鋼板、鋼筋、型鋼等，作橋梁、建筑等構(gòu)件。多邊型角鋼螺釘、鉚釘鋼筋、螺紋鋼建筑構(gòu)件鋼橋梁現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

有害雜質(zhì)硫、磷和非金屬夾雜物較少，品質(zhì)較高，塑性、韌性比（普通）碳素鋼好。主要用于制造較重要的機(jī)械零件。

優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)用兩位數(shù)字表示，兩位數(shù)字表示該鋼的平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)。如45鋼表示平均含碳量為0.45％的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。若含錳量較高，數(shù)字后面應(yīng)加“Mn”，以示區(qū)別。如：60Mn?，F(xiàn)在是11頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三用途

較重要的零件，如齒輪、軸、連桿、彈簧等。

熱處理：

滲碳、淬火、回火等。現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三上海桑塔納發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸就是采用優(yōu)質(zhì)50號(hào)中碳素鋼鍛制而成，先正火后半精加工，最后經(jīng)中頻淬火后再精加工汽車曲軸現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三常用鋼號(hào)及其應(yīng)用08、10鋼:強(qiáng)度低,塑性好,具有良好的沖壓、拉深及焊接性能,用于制造冷沖壓件,如汽車和拖拉機(jī)油箱、儀表板、汽缸蓋襯墊、連桿軸瓦的鋼背、曲軸止推片等.15、20鋼:滲碳,表硬內(nèi)韌,作凸輪、小齒輪、摩擦片、活塞銷、搖臂等30~55鋼:調(diào)質(zhì),綜合機(jī)械性能好,制齒輪、連桿、軸類等60~70鋼,淬火,中回,制造彈性元件,如汽車氣門彈簧.現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三（3）碳素工具鋼的牌號(hào)、性能及用途

碳素工具鋼的牌號(hào)由漢字“碳”的漢語(yǔ)拼音第一個(gè)字母“T”加上阿拉伯?dāng)?shù)字組成，其數(shù)字表示鋼中平均含碳量的千分?jǐn)?shù)。如：T8鋼表示平均含碳量為0.8％的碳素工具鋼。若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，則應(yīng)在牌號(hào)后面標(biāo)以字母A，如T12A鋼表示平均含碳量為1.2％的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。碳素工具鋼的含碳量在0.70％以上，硬度高，耐磨性好，碳素工具鋼都是優(yōu)質(zhì)鋼或高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。碳素工具鋼主要用于制造刀具、模具和量具?，F(xiàn)在是15頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三用途

沖頭、鑿子、鉆頭、銼刀、量規(guī)等。螺紋量規(guī)熱處理：淬火+低溫回火

現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三

合金鋼

在碳鋼的基礎(chǔ)上加入有益的其他元素形成的鋼，稱為合金鋼。

常用的合金元素有：鉻(Cr)、鎳(Ni)、硅(si）、鋁(Al)、硼(B)、鎢(w)、鉬(Mo)、鈦(Ti)及稀土元素Re等。二、合金鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼特殊性能鋼

類型：碳鋼：價(jià)格低，但是，力學(xué)性能低，淬透性低，回火抗力差，耐熱、耐低溫、耐蝕等特殊性能差?，F(xiàn)在是17頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由兩位數(shù)字＋元素符號(hào)（或漢字）＋數(shù)字三個(gè)部分組成。前兩位數(shù)字表示該鋼的平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)；元素符號(hào)（或漢字）表示鋼中含有的主要合金元素，后面的數(shù)字表示合金元素的含量。合金元素含量小于1.5％時(shí)不標(biāo)。如：40Cr鋼表示平均含碳量為0.40％，主要合金元素為Cr，其含量在1.5％以下的合金結(jié)構(gòu)鋼；60Si2Mn鋼表示平均含碳量為0.60％，主要合金元素為Si、Mn，其平均含量分別為2％、＜1.5％的合金結(jié)構(gòu)鋼。

現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三1．低合金結(jié)構(gòu)鋼鋼號(hào)舊鋼號(hào)主要化學(xué)成分，%機(jī)械性能CMnSi，s

，MPab

，MPa5，%Q29509MnNb

12Mn0.160.80

~1.500.5529557023Q34516Mn

16MnRe0.18

~0.201.00

~1.600.5534563021~22Q39016MnNb

15MnTi0.201.00

~1.600.5539065019~20Q42014MnVTiRe

15MnVN0.201.00

~1.700.5542068018~19Q46014MnMoV

18MnMoNb0.201.00

~1.700.5546072017常用低合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)、成分、性能（厚度(直徑)16mm，AKV≥34J）成分

——

w(C)＜0.2%，主加元素Mn，附加V、Ti、Nb。性能

——強(qiáng)度、韌性高，焊接、冷成形性能好。(摘自GB/T1591-1994)現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三高壓容器橋梁船舶車輛應(yīng)用現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三2．合金調(diào)質(zhì)鋼成分

——

w(C)=0.25～0.50%，合金元素消除回火脆性。Mn、Cr、Ni、B、Si用來提高淬透性，Mo、W可抑制第二類回火脆性，Ti、V細(xì)化晶粒。性能

——綜合機(jī)械性能高現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三調(diào)質(zhì)鋼的牌號(hào)（摘自GB/T3077－1999）淬透性鋼號(hào)主

要

成

分,%淬火

℃回火

℃CMnSi

Cr低450.42~

0.500.50~

0.800.17~

0.37830~

840水580~

640空40Cr0.37~

0.450.50~

0.80Cr0.8

~1.10850油500

水，油中高35CrMo0.32~

0.400.40~

0.70Cr0.8

~1.10850油550

水，油38CrMoAlA0.35~

0.42Al0.7

~1.1Cr1.35

~1.65940

水，油640

水，油40CrMnMo0.37~

0.450.90~

1.20Cr0.9

~1.20850油600

水，油機(jī)械性能

bMPasMPaaKU2J6003553940MnB0.37~

0.441.10~

1.400.20~

0.40850油500

水，油9807854798078547980835639808357198078563現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三熱處理應(yīng)用:軸類、連桿、齒輪 40Cr，一般尺寸重要零件，如齒輪、主軸。 35CrMo，較大截面零件，如曲軸、連桿。 40CrNiMo，大截面重載零件，如汽輪機(jī)主軸和葉輪。

調(diào)質(zhì)，可附加表面淬火或化學(xué)熱處理?，F(xiàn)在是23頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三應(yīng)用:汽車曲軸圓錐齒輪現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三3．合金滲碳鋼成分

——

w(C)=0.1～0.25%,韌性好。合金元素提高淬透性、耐磨性,細(xì)化晶粒。Cr、Ni、Mo、W、Mn、Si和B提高淬透性，Ti細(xì)化晶粒性能

——滲層硬度高，耐磨，抗接觸疲勞；心部韌性高、強(qiáng)度大?，F(xiàn)在是25頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三3．合金滲碳鋼滲C鋼的牌號(hào)（摘自GB/T3077-1999）（滲C:930℃，回火：200℃）主要化學(xué)成分,%預(yù)備處理／淬火,℃CMnCr，Ni0.17~0.24

0.17~0.240.50~0.80

1.30~1.600.70~1.00

880／800水,油880水,油0.17~0.230.17~0.23

0.90~1.200.80~1.10

0.90~1.201.00~1.30

850油880／870油鋼號(hào)20Cr

20MnV20CrMn20CrMnTi

淬透性低中高18Cr2Ni4WA

20Cr2Ni4A0.13~0.19

0.17~0.23W0.8~1.2

0.30~0.601.35~1.65

4.0~4.51.25~1.65

3.25~3.75950／850空

880／780

油機(jī)械性能

bMPasMPa835

785540

5909301080

735835

1180

1180835

1080aKU2J47

554755

78

63現(xiàn)在是26頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三熱處理應(yīng)用

——耐磨件 20Cr，小軸、活塞銷、小齒輪。 20CrMnTi，汽車齒輪。 18Cr2Ni4WA，如曲軸、連桿。

滲碳→淬火→低溫回火現(xiàn)在是27頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三4．合金彈簧鋼成分——w(C)=0.45～0.70%，Si,Mn為主要元素，提高屈強(qiáng)比。性能——屈強(qiáng)比和疲勞抗力高，塑性大，耐震動(dòng)、沖擊?，F(xiàn)在是28頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三4．合金彈簧鋼鋼號(hào)主

要

成

分,%淬火

油

℃回火

℃機(jī)械性能

CMnSi,CrbMPasMPa10

%akkJ/m2650.62~

0.700.50~

0.800.17~

0.37840

油50010008009450850.82~

0.900.50~

0.800.17~

0.37820

油48011501000660065Mn0.62~

0.700.90~

1.200.17~

0.37830

油5401000800880060Si2Mn0.56~

0.640.60~

0.901.50~

2.00870

油48013001200580050CrVA0.46~

0.540.50~

0.80Cr0.8

~1.10850

油5001300115059800（摘自GB/T1222－1985）現(xiàn)在是29頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三

汽車板簧火車螺旋彈簧應(yīng)用

65Mn、60Si2Mn：汽車，拖拉機(jī)，機(jī)車的板簧和螺旋彈簧?，F(xiàn)在是30頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三汽車板簧大型熱卷彈簧熱卷大彈簧彈簧絲現(xiàn)在是31頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入合金元素制成的。

合金工具鋼具有更高硬度、耐磨性，更好的淬透性、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。合金工具鋼①合金刃具鋼：主要用來制造金屬切削刀具。②合金模具鋼：主要用來制造各種金屬成形用的模具。③合金量具鋼：量具用來測(cè)量工件尺寸的工具（如游標(biāo)卡尺、量規(guī)?，F(xiàn)在是32頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三量具刃具模具現(xiàn)在是33頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三合金工具鋼的牌號(hào)由數(shù)字＋元素符號(hào)（或漢字）＋數(shù)字三個(gè)部分組成。前面的數(shù)字表示該鋼的平均含碳量的千分?jǐn)?shù)（當(dāng)含碳量≥1％時(shí)，則不予標(biāo)出）；元素符號(hào)（或漢字）表示鋼中含有的主要合金元素，后面的數(shù)字表示合金元素的含量。合金元素含量小于1.5％時(shí)不標(biāo)。如：9SiCr鋼表示平均含碳量為0.9％，主要合金元素為Si、Cr，其含量均在1.5％以下的合金工具鋼；Cr12MoV鋼表示平均含碳量≥1％，主要合金元素為Cr，其平均含量分別為12％合金元素Mo、V，其平均含量均＜1.5％的合金工具鋼。現(xiàn)在是34頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三1．不銹鋼2．耐熱鋼3．耐磨鋼三特殊性能鋼現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三耐熱鋼的用途發(fā)動(dòng)機(jī)葉片航空發(fā)動(dòng)機(jī)汽輪機(jī)葉片汽車閥門現(xiàn)在是36頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三耐磨鋼用途用途：履帶、鐵道岔道、挖掘機(jī)、拖拉機(jī)、坦克的履帶板等

代表牌號(hào)Mn13現(xiàn)在是37頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三

含碳量大于2.11%、并含有較多硅、錳、硫、磷等雜質(zhì)元素的鐵碳合金稱為鑄鐵。

根據(jù)鑄鐵中石墨形態(tài)不同，鑄鐵可分為：灰鑄鐵中的石墨呈片狀；可鍛鑄鐵中的石墨呈團(tuán)絮狀；球墨鑄鐵中的石墨呈球狀，蠕墨鑄鐵中的石墨呈蠕蟲狀。四鑄鐵現(xiàn)在是38頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三有色金屬是指鋼鐵以外的其他金屬。有色金屬種類很多，又具有某些獨(dú)特的性能，是工業(yè)上不可缺少的金屬材料，有色金屬應(yīng)用較廣的是鋁、銅及其合金和軸承合金。

1．鋁及鋁合金

2．銅及銅合金

3．軸承合金鋼鐵材料也稱為黑色金屬。四、有色金屬及其合金現(xiàn)在是39頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三鋁及鋁合金顯著特點(diǎn)是：密度小、塑性高但強(qiáng)度、硬度低.可以經(jīng)冷變形或通過合金化使其強(qiáng)化；可以進(jìn)行冷、熱壓力加工。鋁導(dǎo)電、導(dǎo)熱性良好，僅次于銀和銅。常用鋁代替銅制作導(dǎo)線和零件，也可以制作電子、電氣設(shè)備散熱片。工業(yè)純鋁的牌號(hào)有1070A、1060、1050A、1035等。1．工業(yè)純鋁現(xiàn)在是40頁(yè)\一共有46頁(yè)\編輯于星期三2．鋁合金在純鋁中加入Si、Cu、Mg、