汽车中常用的金属材料优秀课件.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,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,025%,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,6,1.,碳钢的分类,杂质元素对钢性能的影响,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。,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,),。,7,2.,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,3055,钢,:,调质,综合机械性能好,制齿轮、连杆、轴类等,6070,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。,18,1,低合金结构钢,钢号,旧钢号,主 要 化 学 成 分,，,%,机械性能,C,Mn,Si，,s,，MPa,b,，MPa,5,，%,Q295,09,MnNb12Mn,0.16,0.801.50,0.55,295,570,23,Q345,16,Mn16MnRe,0.180.20,1.001.60,0.55,345,630,2122,Q390,16,MnNb15MnTi,0.20,1.001.60,0.55,390,650,1920,Q420,14,MnVTiRe15MnVN,0.20,1.001.70,0.55,420,680,1819,Q460,14,MnMoV18MnMoNb,0.20,1.001.70,0.55,460,720,17,常用低合金结构钢的牌号、成分、性能,（厚度,(,直径,),16mm，A,KV,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,20,2,合金,调质钢,成分,w(C)=0.250.50%，,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/T30771999）,淬,透,性,钢号,主,要,成,分,%,淬火,回火,C,Mn,SiCr,低,45,0.420.50,0.500.80,0.170.37,830840,水,580640,空,40,Cr,0.37045,0.500.80,Cr 0.81.10,850,油,500,水，油,中,高,35,CrMo,0.320.40,0.400.70,Cr 0.81.10,850,油,550,水，油,38,CrMoAlA,0.350.42,Al 0.71.1,Cr 1.351.65,940,水，油,640,水，油,40,CrMnMo,0.370.45,0.901.20,Cr 0.91.20,850,油,600,水，油,机械性能,b,MPa,s,MPa,a,KU2,J,600,355,39,40,MnB,0.370.44,1.101.40,0.200.40,850,油,500,水，油,980,785,47,980,785,47,980,835,63,980,835,71,980,785,63,22,热处理,应用,:,轴类、连杆、齿轮,40,Cr，,一般尺寸重要零件，如齿轮、主轴。,35,CrMo，,较大截面零件，如曲轴、连杆。,40,CrNiMo，,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,24,3,合金,渗碳钢,成分,w(C)=0.10.25%,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。,25,3,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,C,Mn,Cr，Ni,0.170.24,0.170.24,0.500.80,1.301.60,0.701.00,880,800,水,油,880,水,油,0.170.23,0.170.23,0.901.20,0.801.10,0.901.20,1.001.30,850,油,880 870,油,钢号,20Cr,20MnV,20,CrMn,20CrMnTi,淬,透,性,低,中,高,18,Cr2Ni4WA,20Cr2Ni4A,0130.19,0.170.23,W0.81.2,0.300.60,1.351.654.04.5,1.251.653.253.75,950 850,空,880 780,油,机械性能,b,MPa,s,MPa,8,35,785,54,0,590,930,1080,735,835,1180,1180,835,1080,a,KU2,J,47,55,47,55,78,63,26,热处理,应用,耐磨件,20,Cr，,小轴、活塞销、小齿轮。,20,CrMnTi，,汽车齿轮。,18,Cr2Ni4WA，,如曲轴、连杆。,渗碳 淬火 低温回火,27,4,合金,弹簧钢,成分,w(C)=0.450.70%，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。,28,4合金,弹簧钢,钢号,主,要,成,分,%,淬火,油,回火,机械性能,C,Mn,Si,Cr,b,MPa,s,MPa,10,%,a,k,kJ/m,2,65,0.620.70,0.500.80,0.170.37,840,油,500,1000,800,9,450,85,0.820.90,0.500.80,0.170.37,820,油,480,1150,1000,6,600,65,Mn,0.620.70,0.901.20,0.170.37,830,油,540,1000,800,8,800,60,Si2Mn,0.56064,0.600.90,1.502.00,870,油,480,1300,1200,5,800,50,CrVA,0.460.54,0.500.80,Cr 0.81.10,850,油,500,1300,1150,5,9,800,（摘自,GB/T12221985）,29,汽车板簧,火车螺旋弹簧,应用,65,Mn、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,合金刃具钢,：主要用来制造金属切削刀具。,合金模具钢,：主要用来制造各种金属成形用的模具。,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。,34,1,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,Mn13,37,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,40,2,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，可以用来制作机器零件。,根据铝合金的成分及生产工艺特点，可将其分为,变形铝合金,和,铸造铝合金,。,41,铝合金,(1,）变形铝合金,防锈铝,合金,硬铝合金,超硬铝合金,锻铝合金,（,2,）铸造铝合金,Al-Si,系合金,Al-Cu,系合金,Al-Mg,系合金,Al-Zn,系合金,42,铝合金应用,汽缸头,活塞,(,裙部为铝硅合金,),大部分轿车还是部分零部件采用铝合金，如车圈、发动机上盖等。,43,铜及铜合金的性能特点,优异的物理、化学性能,导电、导热性、抗蚀、抗磁能力高,良好的加工性能塑性好；铸造性好,某些特殊机械性能,优良的减摩性和耐磨性，高的弹性极限和疲劳极限,44,纯铜强度低，虽然冷加工变形可提高其强度，但塑性显著降低，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,过剩相强化,等途径提高合金的强度，获得高强度的铜合金。,常用的合金元素：,Zn,、,Al,、,Sn,、,Mn,、,Ni,、,Be,、,Ti,、,Cr,、,Zr,等。,铜合金按其化学成分可分为黄铜、青铜、白铜三大类。,45,轴承合金,滑动轴承中的轴瓦及内衬的材料,工作条件,冲击、交变载荷，,轴颈压力、摩擦。,性能要求,:,强硬度、塑韧性好，与轴的磨合能力、减摩性好。,导热、抗蚀性好。,轴瓦,常用的轴承合金有锡基、铅基、铜基和铝基轴承合金等。,46,