第二章_钢铁材料及其在汽车上的应用

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1、汽车材料汽车材料第二章 钢铁材料及其在汽车上的应用第一节 碳素钢教学目的与要求： 1.了解碳对碳素钢性能的影响 2.掌握锰、硅和硫、磷对碳素钢性能的影响 3.了解碳素钢的分类和常用碳素钢教学内容： 1.钢和铸铁的含碳量 2.碳及常存元素对碳素钢性能的影响 3.碳素钢的分类 4.常用碳素钢的优缺点及牌号表示重点： 碳及常存元素对碳素钢性能的影响，掌握常用碳素钢的牌号。难点： 碳及常存元素对碳素钢性能的影响，掌握热脆、冷脆等名词。v铁碳合金是汽车用材的主体，其用量超过汽车用材总量的2/3。v钢铁材料包括碳素钢、合金钢和铸铁。v含碳量小于2.11的铁碳合金称为钢。v含碳量大于2.11的铁碳合金称为铸

2、铁。v一般要求的汽车结构零件大多采用碳素钢或一般要求的汽车结构零件大多采用碳素钢或铸铁制造，性能要求高的汽车结构零件则采铸铁制造，性能要求高的汽车结构零件则采用合金钢制造用合金钢制造 碳素钢简称碳钢，在现代工业生产所使用的钢铁材料中占据十分碳素钢简称碳钢，在现代工业生产所使用的钢铁材料中占据十分重要的地位。由于碳钢具有冶炼、加工容易、价格低廉、工艺性能良重要的地位。由于碳钢具有冶炼、加工容易、价格低廉、工艺性能良好，力学性能能够满足工农业生产的使用要求，是工农业生产中用量好，力学性能能够满足工农业生产的使用要求，是工农业生产中用量最大的金属材料。在汽车工业中，钢铁材料的用量占汽车用材总量的最大

3、的金属材料。在汽车工业中，钢铁材料的用量占汽车用材总量的70%左右。左右。一、碳及常存元素对碳素钢性能的影响v1、碳的影响从图中我们可以看出，随着含碳量增加，碳素钢的强度、硬度升高，塑性和韧性降低。当含碳量在0.9 左右时，强度达到最大值，以后随着含碳量得增加，除硬度继续升高外，强度明显下降，塑性和韧性进一步降低。泰坦尼克号v这是泰坦尼克号沉没前的图片，我们知道它是撞冰山断裂而沉没的，那么对于船身的材料，大家清楚吗？科学家从船身的材料上也发现了点原因。在本节课程中我们将会了解到。钢中常存元素钢中常存元素常存元素常存元素来源来源影响影响锰锰有益元素有益元素生铁、脱氧剂生铁、脱氧剂降低钢的脆性降低

4、钢的脆性改善热加工性能改善热加工性能固溶强化铁素体固溶强化铁素体硅硅有益元素有益元素生铁、脱氧剂生铁、脱氧剂降低钢的脆性降低钢的脆性固溶强化铁素体固溶强化铁素体硫硫有害元素有害元素生铁、燃料生铁、燃料使钢产生热脆使钢产生热脆改善钢切削加工性改善钢切削加工性磷（磷（有害元素有害元素）生铁生铁使钢产生冷脆使钢产生冷脆氮、氢、氧氮、氢、氧大气、生铁大气、生铁N N：产生时效变脆：产生时效变脆H H：氢脆、白点：氢脆、白点O O：氧化物夹杂裂纹源：氧化物夹杂裂纹源（2）硫、磷的影响硫、磷是有害元素，它们会使钢的塑性和韧性下降。硫还会使钢在锻造、轧制等热加工时产生脆化，导致工件开裂，即“热脆”现象；磷虽

5、能增强钢的硬度和强度，但磷能使钢在低温时塑性和韧性大大下降，这种现象称为“冷脆”。磷的存在还会使钢的焊接性能变坏，焊接时容易产生裂纹。因此，钢中应严格控制硫、磷的含量。二、碳钢的分类二、碳钢的分类v钢是碳含量小于钢是碳含量小于2 2。11%11%的铁碳合金。钢的铁碳合金。钢具有必要的力学性能，可以扎制成各种具有必要的力学性能，可以扎制成各种型材。型材。v铁是碳含量大于铁是碳含量大于2 2。11%11%的铁碳合金。钢的铁碳合金。钢没有韧性，不能锻造。但是铁的铸造性没有韧性，不能锻造。但是铁的铸造性能良好，可以用来铸造各种结构复杂的能良好，可以用来铸造各种结构复杂的零件，也就是我们平时说的铸件。零

6、件，也就是我们平时说的铸件。v我们所接触最多的铁以及铁的合金，根我们所接触最多的铁以及铁的合金，根据材料性能和组织分为碳素结构钢、合据材料性能和组织分为碳素结构钢、合金钢、等几大类，各个大类又分为各个金钢、等几大类，各个大类又分为各个小类小类: :二、碳素钢的分类1、按钢的含碳量分类v低碳钢：C0.25v中碳钢：C 0.250.60v高碳钢：C 0.602、按钢的质量分类v普通钢：S 0.050，P 0.045v优质钢：S 0.035，P 0.035v高级优质钢：S 0.025，P 0.025v特级优质钢：S 0.015，P 0.025v按钢的杂质多少来分：按钢的杂质多少来分：v1 1、碳素结

7、构钢碳素结构钢-用于制造汽车零件和工程构件用于制造汽车零件和工程构件。v2 2、碳素工具钢碳素工具钢-用于制造刀具、量具和模具。用于制造刀具、量具和模具。一、常用碳素钢一、常用碳素钢1、碳素结构钢、碳素结构钢 碳素结构钢的含碳量在碳素结构钢的含碳量在0.06%0.38% 在汽车零部件中，可用碳素结构钢制造的有螺钉、螺母圈、法兰轴、制动器底板、车厢板件、发电机支架、拉杆、销、键等。常用牌号和用途常用牌号和用途 牌号牌号: Q215-A.F Q235 Q255 牌号解释牌号解释: Q215表示屈服点为215MPa的A级沸腾钢。牌号表示方法：Q + 屈服强度 +质量等级符合 + 脱氧程度符合v屈服强

8、度数值屈服强度数值v质量等级分：质量等级分：ABCDABCDv脱氧程度分：脱氧程度分：F-F-沸腾钢沸腾钢 b-b-半镇静钢半镇静钢 Z- Z-镇静钢镇静钢 TZ TZ：特殊镇静钢：特殊镇静钢普通碳素结构钢普通碳素结构钢钢轨钢轨优质碳素结构钢优质碳素结构钢成分及性能特点成分及性能特点成分特点成分特点: : 含硫，磷及非金属夹杂物量较少性能特点：性能特点： 低碳钢强度，硬度较低，塑性，韧性及焊接性良好； 中碳钢较高的强度，硬度，其塑性和韧性随含碳量的增加而逐步降低 高碳钢较高的强度，硬度和弹性，但焊接性不好常用牌号和用途常用牌号和用途牌号：牌号： 08F 20 45 60Mn 牌号解释：牌号解释

9、： 08F表示平均含碳量0.08%的优质碳素结构钢,沸腾钢。 20表示平均含碳量0.20%的优质碳素结构钢. 60Mn表示平均含碳量0.60%的高锰优质碳素结构钢.碳素工具钢碳素工具钢几种常用碳素工具钢性能及用途牌号主要性能用途T7、T7A承受冲击、韧性较好，硬度适当扁铲、手钳、大锤、改锥、木工工具T8、T8A承受冲击、硬度较高冲头、压缩空气工具、木工工具T8Mn、T8MnA承受冲击、硬度较高、淬透性较大冲头、压缩空气工具、木工工具、断面较大的工具T9、T9A、T10、T10A韧性较好、硬度较高冲头、木工工具、凿岩工具T11、T11A不受剧烈冲击、硬度高、耐磨性好车刀、刨刀、冲头、丝锥、钻头、

10、手锯条T12、T12A不受冲击、硬度高、耐磨性好锉刀、刮刀、量具T13、T13A不受冲击、硬度高、耐磨性很好刮刀、剃刀3、铸造碳钢、铸造碳钢 成分及性能特点成分及性能特点 成分特点成分特点: : 以碳为主要合金元素并含有少量其他元素 性能特点：性能特点： 较高的强度、塑性和韧性，成本较低 常用牌号和用途常用牌号和用途 牌号：牌号： ZG200-400 ZG200-400 ZG270-500 ZG310-570 牌号解释：牌号解释： ZG200-400表示屈服强度不小于200MPa,抗拉强度不小于400MPa 的铸造碳钢.铸造碳素钢铸造碳素钢几种常用铸钢的性能和用途牌号主要性能用途ZG20040

11、0良好的韧性、塑性和焊接性能用于受力不大，韧性好的机械零件，如机座、变速器壳、减速器壳体等ZG230450较高的强度和较好的塑性、韧性和焊接性能用于受力不大，韧性好的机械零件，如砧座、外壳、轴承座、底板、箱体等ZG270500较高的强度和较好的塑性，铸造性能好，焊接性能和切削性能好用途广泛，用于轧钢机机架、轴承座、连杆、箱体、曲轴、缸体、飞轮等v知识链接优质碳素结构钢的分类： 渗碳钢：含碳量在0.150.25，常用于制造渗碳零件。 调质钢：含碳量在0.250.50，通过调质处理来提高其综合性能。 弹簧钢：含碳量在0.550.9，用于制造弹簧等各种弹性元件及耐磨零件。小结： （1）碳对碳素钢性能