汽车中常用的金属材料ppt课件

汽车机械基础——第一章汽车常用工程材料1一、金属材料的主要性能二、汽车常用金属材料三、汽车材料的热处理四、汽车非金属材料本章内容2第二讲汽车常用材料碳素钢合金钢铸铁有色金属及合金非金属材料复合材料3铸铁碳的质量分数大于2.11％、小于6.67％的铁碳合金为铸铁。钢铁材料以铁、碳为基础的铁碳合金。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。一、碳钢4(1)按碳的质量分数分低碳钢W(C)≤0.25%中碳钢0.25%＜W(C)≤0.6%高碳钢W(C)＞0.6%(2)按钢的质量分（S、P含量）普通碳素钢Ws≤0.055%，Wp≤0.045%优质碳素钢Ws、Wp≤0.040%高级优质碳素钢Ws≤0.030%，Wp≤0.035%1.碳钢的分类5(3)按钢的用途分碳素结构钢：用于制造各种机械零件、工程构件。一般为低、中碳钢。碳素工具钢：用于制造各种工具。一般为高碳钢。(4)按冶炼方法分镇静钢：是钢液在浇注前用锰铁、硅铁、铝进行充分脱氧，注入模子后，钢液不发生碳—氧反应而处于镇静状态，故称镇静钢（Z）。沸腾钢：是在冶炼后期将钢液用少量锰铁轻度脱氧，钢液氧含量较高，注入锭模后发生碳—氧反应，析出大量的CO气体，引起钢液沸腾，故称为沸腾钢（F）。1.碳钢的分类61.碳钢的分类杂质元素对钢性能的影响1.有益元素Si—有很强的固溶强化作用,能脱氧。Mn—脱氧、去硫,提高钢的强度和硬度。2.有害元素:P—有很强的固溶强化作用,低温韧性差(冷脆)。S—能引起钢在热加工时或高温工作下开裂(热裂)。72.碳钢的牌号及用途碳素结构钢优质碳素结构钢碳素工具钢8（1）普通碳素结构钢有害杂质硫、磷和非金属夹杂物较多，同等情况下塑性、韧性较低；但冶炼容易、工艺性好且价格便宜，能满足一般工程构件和普通零件的性能要求，因此应用广泛。一般用于受力不大、制造要求不高的机械零件（如螺钉、螺母）和厂房、桥梁、船舶等建造结构件。普通碳素结构钢的牌号由代表屈服点的汉语拼音第一个字母“Q”、屈服点数值、质量等级符号和脱氧方法符号四个部分按顺序组成。如：Q235－AF表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢。9用途钢板、钢筋、型钢等，作桥梁、建筑等构件。多边型角钢螺钉、铆钉钢筋、螺纹钢建筑构件钢桥梁10（2）优质碳素结构钢有害杂质硫、磷和非金属夹杂物较少，品质较高，塑性、韧性比（普通）碳素钢好。主要用于制造较重要的机械零件。优质结构钢的牌号用两位数字表示，两位数字表示该钢的平均含碳量的万分数。如45钢表示平均含碳量为0.45％的优质碳素结构钢。若含锰量较高，数字后面应加“Mn”，以示区别。如：60Mn。11用途较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等。热处理：渗碳、淬火、回火等。12上海桑塔纳发动机曲轴就是采用优质50号中碳素钢锻制而成，先正火后半精加工，最后经中频淬火后再精加工汽车曲轴13常用钢号及其应用08、10钢:强度低,塑性好,具有良好的冲压、拉深及焊接性能,用于制造冷冲压件,如汽车和拖拉机油箱、仪表板、汽缸盖衬垫、连杆轴瓦的钢背、曲轴止推片等.15、20钢:渗碳,表硬内韧,作凸轮、小齿轮、摩擦片、活塞销、摇臂等30~55钢:调质,综合机械性能好,制齿轮、连杆、轴类等60~70钢,淬火,中回,制造弹性元件,如汽车气门弹簧.14（3）碳素工具钢的牌号、性能及用途碳素工具钢的牌号由汉字“碳”的汉语拼音第一个字母“T”加上阿拉伯数字组成，其数字表示钢中平均含碳量的千分数。如：T8钢表示平均含碳量为0.8％的碳素工具钢。若为高级优质碳素工具钢，则应在牌号后面标以字母A，如T12A钢表示平均含碳量为1.2％的高级优质碳素工具钢。碳素工具钢的含碳量在0.70％以上，硬度高，耐磨性好，碳素工具钢都是优质钢或高级优质钢。碳素工具钢主要用于制造刀具、模具和量具。15用途冲头、凿子、钻头、锉刀、量规等。螺纹量规热处理：淬火+低温回火16合金钢在碳钢的基础上加入有益的其他元素形成的钢，称为合金钢。常用的合金元素有：铬(Cr)、镍(Ni)、硅(si）、铝(Al)、硼(B)、钨(w)、钼(Mo)、钛(Ti)及稀土元素Re等。二、合金钢合金结构钢合金工具钢特殊性能钢类型：碳钢：价格低，但是，力学性能低，淬透性低，回火抗力差，耐热、耐低温、耐蚀等特殊性能差。17合金结构钢的牌号由两位数字＋元素符号（或汉字）＋数字三个部分组成。前两位数字表示该钢的平均含碳量的万分数；元素符号（或汉字）表示钢中含有的主要合金元素，后面的数字表示合金元素的含量。合金元素含量小于1.5％时不标。如：40Cr钢表示平均含碳量为0.40％，主要合金元素为Cr，其含量在1.5％以下的合金结构钢；60Si2Mn钢表示平均含碳量为0.60％，主要合金元素为Si、Mn，其平均含量分别为2％、＜1.5％的合金结构钢。181．低合金结构钢钢号旧钢号主要化学成分，%机械性能CMnSi，s，MPab，MPa5，%Q29509MnNb12Mn0.160.80~1.500.5529557023Q34516Mn16MnRe0.18~0.201.00~1.600.5534563021~22Q39016MnNb15MnTi0.201.00~1.600.5539065019~20Q42014MnVTiRe15MnVN0.201.00~1.700.5542068018~19Q46014MnMoV18MnMoNb0.201.00~1.700.5546072017常用低合金结构钢的牌号、成分、性能（厚度(直径)16mm，AKV≥34J）成分——w(C)＜0.2%，主加元素Mn，附加V、Ti、Nb。性能——强度、韧性高，焊接、冷成形性能好。(摘自GB/T1591-1994)19高压容器桥梁船舶车辆应用202．合金调质钢成分——w(C)=0.25～0.50%，合金元素消除回火脆性。Mn、Cr、Ni、B、Si用来提高淬透性，Mo、W可抑制第二类回火脆性，Ti、V细化晶粒。性能——综合机械性能高21调质钢的牌号（摘自GB/T3077－1999）淬透性钢号主要成分,%淬火℃回火℃CMnSiCr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，油机械性能bMPasMPaaKU2J6003553940MnB0.37~0.441.10~1.400.20~0.40850油500水，油980785479807854798083563980835719807856322热处理应用:轴类、连杆、齿轮40Cr，一般尺寸重要零件，如齿轮、主轴。35CrMo，较大截面零件，如曲轴、连杆。40CrNiMo，大截面重载零件，如汽轮机主轴和叶轮。调质，可附加表面淬火或化学热处理。23应用:汽车曲轴圆锥齿轮243．合金渗碳钢成分——w(C)=0.1～0.25%,韧性好。合金元素提高淬透性、耐磨性,细化晶粒。Cr、Ni、Mo、W、Mn、Si和B提高淬透性，Ti细化晶粒性能——渗层硬度高，耐磨，抗接触疲劳；心部韧性高、强度大。253．合金渗碳钢渗C钢的牌号（摘自GB/T3077-1999）（渗C:930℃，回火：200℃）主要化学成分,%预备处理／淬火,℃CMnCr，Ni0.17~0.240.17~0.240.50~0.801.30~1.600.70~1.00880／800水,油880水,油0.17~0.230.17~0.230.90~1.200.80~1.100.90~1.201.00~1.30850油880／870油钢号20Cr20MnV20CrMn20CrMnTi淬透性低中高18Cr2Ni4WA20Cr2Ni4A0.13~0.190.17~0.23W0.8~1.20.30~0.601.35~1.654.0~4.51.25~1.653.25~3.75950／850空880／780油机械性能bMPasMPa8357855405909301080735835118011808351080aKU2J47554755786326热处理应用——耐磨件20Cr，小轴、活塞销、小齿轮。20CrMnTi，汽车齿轮。18Cr2Ni4WA，如曲轴、连杆。渗碳→淬火→低温回火274．合金弹簧钢成分——w(C)=0.45～0.70%，Si,Mn为主要元素，提高屈强比。性能——屈强比和疲劳抗力高，塑性大，耐震动、冲击。284．合金弹簧钢钢号主要成分,%淬火油℃回火℃机械性能CMnSi,CrbMPasMPa10%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5001300115059800（摘自GB/T1222－1985）29汽车板簧火车螺旋弹簧应用65Mn、60Si2Mn：汽车，拖拉机，机车的板簧和螺旋弹簧。30汽车板簧大型热卷弹簧热卷大弹簧弹簧丝31合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入合金元素制成的。合金工具钢具有更高硬度、耐磨性，更好的淬透性、热硬性和回火稳定性等。因而可以制造刃具、模具、量具和其它工具。合金工具钢①合金刃具钢：主要用来制造金属切削刀具。②合金模具钢：主要用来制造各种金属成形用的模具。③合金量具钢：量具用来测量工件尺寸的工具（如游标卡尺、量规。32量具刃具模具33合金工具钢的牌号由数字＋元素符号（或汉字）＋数字三个部分组成。前面的数字表示该钢的平均含碳量的千分数（当含碳量≥1％时，则不予标出）；元素符号（或汉字）表示钢中含有的主要合金元素，后面的数字表示合金元素的含量。合金元素含量小于1.5％时不标。如：9SiCr钢表示平均含碳量为0.9％，主要合金元素为Si、Cr，其含量均在1.5％以下的合金工具钢；Cr12MoV钢表示平均含碳量≥1％，主要合金元素为Cr，其平均含量分别为12％合金元素Mo、V，其平均含量均＜1.5％的合金工具钢。341．不锈钢2．耐热钢3．耐磨钢三特殊性能钢35耐热钢的用途发动机叶片航空发动机汽轮机叶片汽车阀门36耐磨钢用途用途：履带、铁道岔道、挖掘机、拖拉机、坦克的履带板等代表牌号Mn1337含碳量大于2.11%、并含有较多硅、锰、硫、磷等杂质元素的铁碳合金称为铸铁。根据铸铁中石墨形态不同，铸铁可分为：灰铸铁中的石墨呈片状；可锻铸铁中的石墨呈团絮状；球墨铸铁中的石墨呈球状，蠕墨铸铁中的石墨呈蠕虫状。四铸铁38有色金属是指钢铁以外的其他金属。有色金属种类很多，又具有某些独特的性能，是工业上不可缺少的金属材料，有色金属应用较广的是铝、铜及其合金和轴承合金。1．铝及铝合金2．铜及铜合金3．轴承合金钢铁材料也称为黑色金属。四、有色金属及其合金39铝及铝合金显著特点是：密度小、塑性高但强度、硬度低.可以经冷变形或通过合金化使其强化；可以进行冷、热压力加工。铝导电、导热性良好，仅次于银和铜。常用铝代替铜制作导线和零件，也可以制作电子、电气设备散热片。工业纯铝的牌号有1070A、1060、1050A、1035等。1．工业纯铝402．铝合金在纯铝中加入Si、Cu、Mg、Zn、Mn等金属元素形成铝合金。可显著提高力学性能，且仍保持密度小、比强度高、耐腐蚀、导热性好的优点，可以用来制作