汽车材料教学课件作者邹玉清第2章.ppt

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1、第二章　常用金属材料及其在汽车上的应用２.１　钢２.２　铸铁２.３　非铁金属材料返回２.１　钢２.１.１　钢的分类钢的种类繁多，为了便于生产、选用和比较研究并进行保管，根据钢的某些特性，从不同角度出发，可以把它们分成若干具有共同特点的类别，主要分类方法如下。２.１.１.１　按化学成分分类（１）碳素钢。碳素钢按钢中碳的质量分数可分为低碳钢（０.０２１８％＜ωＣ≤０.２５％）、中碳钢（０.２５％＜ωＣ≤０.６０％）和高碳钢（０.６０％＜ωＣ≤２.１１％）３类。（２）合金钢。合金钢按钢中合金元素的总质量分数可分为低合金钢（ωＭｅ≤５％）、中合金钢（５％＜ωＭｅ≤１０％

2、）和高合金钢（ωＭｅ＞１０％）。下一页返回２.１　钢此外，还可根据钢中所含主要合金元素种类的不同来分类，如锰钢、铬钢、硼钢等。２.１.１.２　按冶金质量分类根据钢中所含有害杂质（Ｓ，Ｐ等）的多少，通常将其分为普通质量钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢。各质量等级钢的硫、磷含量见表２－１。２.１.１.３　按用途分类（１）结构钢。它被用作工程结构用钢，有碳素结构钢、低合金结构钢等；被用作各种机器零部件，有渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢等。（２）工具钢。它包括碳素工具钢和合金工具钢两种。它们可被用以制造刃具、模具、量具等。上一页下一页返回２.１　钢（３）特殊性能钢

3、。它具有特殊的物理性能和化学性能。它包括不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。２.１.１.４　按冶炼时脱氧程度分类（１）沸腾钢（脱氧不充分）。（２）镇静钢（脱氧充分）。（３）半镇静钢（脱氧程度介于二者之间）。（４）特殊镇静钢（脱氧极充分）。２.１.２　碳素钢碳素钢简称碳钢，是指碳质量分数ωＣ介于０.０２１８％～２.１１％，且不含有特意加入合金元素的铁碳合金。由于碳钢容易冶炼，价格低廉，性能可以满足一般工程机械、普通机器零部件、工具及日常轻工业产品的使用要求，故得到了广泛的应用。上一页下一页返回２.１　钢我国碳钢产量占钢总产量的９０％左右。常见碳素钢制造的汽车零件有油底壳、气

4、缸盖罩、曲轴、连杆等。２.１.２.１　碳钢中常存杂质元素对其性能的影响工业上常用的碳素钢，由于受冶炼时所用原料及冶炼工艺等因素的影响，钢中不免有少量杂质，如硅、锰、硫、磷元素等。它们的存在会影响碳钢的性能。（１）硅。硅是作为脱氧剂残留在钢中的，对钢具有脱氧作用。其脱氧能力比锰强。硅能溶于铁素体中，具有固溶强化作用，可提高钢的强度、硬度和弹性，但降低其塑性和韧性。在碳钢中，硅的质量分数一般被控制在０.１７％～０.３７％。上一页下一页返回２.１　钢（２）锰。锰也是作为脱氧剂残留在钢中的，同样对钢有脱氧作用。锰可大部分溶于铁素体，形成置换固溶体，起到固溶强化作用。锰可

5、与硫形成ＭｎＳ，从而消除硫的有害作用，改善钢的热加工性能。在碳钢中，锰的质量分数一般被控制在０.２５％～０.８０％。（３）硫。硫是炼钢时由矿石和燃料带入钢中的，在钢中以化合物ＦｅＳ与铁形成低熔点（９８５℃左右）的共晶体分布在晶界上，使钢变脆。当在１１００℃～１２００℃压力加工钢时，由于分布在晶界上的低熔点共晶体已经熔化，钢在晶界处开裂，使钢的强度、韧性下降。这种现象被称为“热脆”。因此，硫是钢中有害的元素。一般钢中硫的质量分数不得超过０.０５％。为了消除硫的有害作用，可适当提高钢中的锰含量。锰与硫可优先形成高熔点（１６２０℃）的化合物ＭｎＳ。ＭｎＳ在高温下具有塑

6、性，可避免钢的热脆现象。上一页下一页返回２.１　钢硫在大多数钢种中虽是有害元素，但有时为了提高钢的切削加工性能，故可适当提高其含量。当钢中含硫量较多时，可形成较多的ＭｎＳ，在切削加工时，起到断屑、减磨作用。（４）磷。磷也是炼钢时由矿石带入钢中的。一般情况下钢中的磷能全部溶于铁素体中，可提高铁素体的强度、硬度，但使钢的塑性、韧性急剧降低。当含磷量达到一定值时，磷还能使钢的脆性转变温度升高，致使钢在低温，甚至室温下变脆。这种现象被称为“冷脆”。磷的冷脆使钢的冷加工性能和焊接性能变坏，对在寒冷地区或其他低温条件下工作的钢结构具有严重的危害性。因此，磷在钢中是有害元素。

7、一般钢中磷的质量分数被控制在０.０４５％以下。钢中含有适量的磷，既可提高钢在大气中的抗蚀性能，也可改善钢的切削加工性能。增加炮弹钢的含磷量，可提高弹片的淬化程度和杀伤力。上一页下一页返回２.１　钢２.１.２.２　碳素结构钢碳素结构钢的牌号、化学成分见表２－２。其力学性能见表２－３。根据ＧＢ／Ｔ２２１—２０００《钢铁产品牌号表示方法》的规定，碳素结构钢牌号由代表屈服强度的“屈”字汉语拼音首位字母（Ｑ）、屈服强度数值、质量等级符号（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）及脱氧方法符号（Ｆ，ｂ，Ｚ，ＴＺ）等４个部分按顺序组成。其中，质量等级符号说明钢中硫、磷杂质含量的多少（Ｄ级杂质最少）。

8、脱氧方法符号Ｆ，Ｚ，ｂ，