汽車(chē)機(jī)械基礎(chǔ) (汽車(chē)金屬材料)

1、1 任務(wù)任務(wù)1 1 汽車(chē)常用金屬材料汽車(chē)常用金屬材料 1.1 1.1 金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能 主要包括強(qiáng)度與塑性主要包括強(qiáng)度與塑性 、 硬度、沖擊韌硬度、沖擊韌 性和疲勞強(qiáng)度等性和疲勞強(qiáng)度等 2 1.2 1.2 金屬材料的其它性能金屬材料的其它性能 1. 金屬材料的物理性能 2. 金屬材料的化學(xué)性能 3. 金屬材料的工藝性能 3 1.3 1.3 汽車(chē)常用金屬材料汽車(chē)常用金屬材料 汽車(chē)常用金屬材料汽車(chē)常用金屬材料 鐵基金屬材料鐵基金屬材料 非鐵基金屬材料非鐵基金屬材料 非合金鋼非合金鋼合金鋼合金鋼 （碳素鋼）（碳素鋼） 普通碳素鋼普通碳素鋼 優(yōu)質(zhì)碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼 低碳鋼低碳鋼 中碳

2、鋼中碳鋼 高碳鋼高碳鋼 低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 鑄鐵鑄鐵 灰鑄鐵灰鑄鐵 球磨鑄鐵球磨鑄鐵 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 鋁及其合金鋁及其合金 銅及其合金銅及其合金 軸承合金軸承合金 鋼鋼 4 1 1、非合金結(jié)構(gòu)鋼（碳含量、非合金結(jié)構(gòu)鋼（碳含量2.11%2.11%） （1 1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（普通碳素鋼）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（普通碳素鋼） 雜質(zhì)多、塑性、韌性不好雜質(zhì)多、塑性、韌性不好 一般用于制作受力不大的一般用于制作受力不大的 某些非重要緊固螺釘、螺母等。某些非重要緊固螺釘、螺母等。 甲類(lèi)（甲類(lèi)（A類(lèi)）普通碳素鋼保證了類(lèi)）普通碳素鋼保證了 力學(xué)性能，所以可以制作力學(xué)性能，所以可以制作 汽

3、車(chē)輪輞、輪輻、消音器等汽車(chē)輪輞、輪輻、消音器等 （page 29） 5 （2 2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（碳含量）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（碳含量0.8%0.8%；S S、P P含量含量 少）少） 1）優(yōu)質(zhì)碳素鋼的分類(lèi)及牌號(hào) 低碳鋼：低碳鋼：0808、1010、1515、2020、2525等等 （碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于（碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.250.25） 中碳鋼中碳鋼3030、3535、4040、4545、5050、5555 （碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.250.250.60.6） 高碳鋼：高碳鋼：6060、6565、7070、7575等等 （碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.60.60.80.8） 如果鋼中微量元素比

4、較高（0.7-0.12）， 則在數(shù)字后要附以該元素符號(hào)，如65Mn 等。 6 2）優(yōu)質(zhì)碳素鋼的性能及在汽車(chē)上的應(yīng)用 低碳鋼低碳鋼 ：強(qiáng)度、硬度不高，塑性、韌性焊接性能好。 在汽車(chē)上常用來(lái)制作駕駛室、油底殼、機(jī)油箱，離合器殼等 沖壓件；輪胎螺栓、螺母。風(fēng)扇葉片、離合器分離杠桿，駐 車(chē)制動(dòng)桿等 油底殼風(fēng)扇葉片 輪胎螺栓 7 中碳鋼中碳鋼 主要性能：有較大的強(qiáng)度、硬度、經(jīng)熱處理主要性能：有較大的強(qiáng)度、硬度、經(jīng)熱處理 后具有良好的塑性、韌性耐磨性、切削性等。后具有良好的塑性、韌性耐磨性、切削性等。 以以45號(hào)鋼應(yīng)用最為廣泛，汽車(chē)中常用來(lái)制作號(hào)鋼應(yīng)用最為廣泛，汽車(chē)中常用來(lái)制作 曲軸正時(shí)齒輪、半軸錐齒輪、

5、變速器齒輪曲軸正時(shí)齒輪、半軸錐齒輪、變速器齒輪 各種鍵、氣門(mén)推桿、曲軸、凸輪軸及重要螺栓各種鍵、氣門(mén)推桿、曲軸、凸輪軸及重要螺栓 螺母等螺母等 8 高碳鋼高碳鋼 經(jīng)熱處理后有更高的強(qiáng)度、硬度且彈性?xún)?yōu)良。經(jīng)熱處理后有更高的強(qiáng)度、硬度且彈性?xún)?yōu)良。 如如65Mn 65Mn 鋼，可制作離合器壓板彈簧，氣門(mén)彈鋼，可制作離合器壓板彈簧，氣門(mén)彈 簧，活塞銷(xiāo)卡簧等簧，活塞銷(xiāo)卡簧等 以上為碳素結(jié)構(gòu)鋼及其在汽車(chē)上應(yīng)用方面的部分內(nèi)容以上為碳素結(jié)構(gòu)鋼及其在汽車(chē)上應(yīng)用方面的部分內(nèi)容 9 2.2.合金鋼及其在汽車(chē)上的應(yīng)用合金鋼及其在汽車(chē)上的應(yīng)用 合金鋼的分類(lèi)合金鋼的分類(lèi) 按用途分：按用途分： a.a.低合金結(jié)構(gòu)鋼：低合金

6、結(jié)構(gòu)鋼：主要用于制造工程結(jié)構(gòu)的型鋼和主要用于制造工程結(jié)構(gòu)的型鋼和 鋼筋。鋼筋。 b.b.合金結(jié)構(gòu)鋼：合金結(jié)構(gòu)鋼：用于制造機(jī)械零件和工程構(gòu)件用于制造機(jī)械零件和工程構(gòu)件* * * c.c.合金工具鋼：合金工具鋼：用于制造各種加工工具用于制造各種加工工具 d. d. 特殊性能鋼：特殊性能鋼：具有特殊性能的鋼，如不銹鋼具有特殊性能的鋼，如不銹鋼 10 *合金結(jié)構(gòu)鋼 定義：定義： 11 按性能和用途分 合金滲碳鋼 合金調(diào)質(zhì)鋼 合金彈簧鋼 滾動(dòng)軸承鋼 分類(lèi)分類(lèi) 12 （1 1）合金滲碳鋼）合金滲碳鋼 這類(lèi)鋼的含碳量一般為0.10%0.25%，較低的含碳量能保證 零件心部具有足夠的塑性和韌性。經(jīng)表面滲碳、淬

7、火、低溫 回火處理后，使表面獲得高硬度、高耐磨性和疲勞強(qiáng)度等 常用合金滲碳鋼的牌號(hào)及汽車(chē)上的應(yīng)用常用合金滲碳鋼的牌號(hào)及汽車(chē)上的應(yīng)用 13 （2 2）合金調(diào)質(zhì)鋼）合金調(diào)質(zhì)鋼 這類(lèi)鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%0.50%，主要的合金元素是Mn、 Si、 Cr、Ni、B 等。合金調(diào)質(zhì)鋼是在中碳鋼的基礎(chǔ)上加人 一些合金元素，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后使用，用于制造重載、受力復(fù) 雜 且要求綜合力學(xué)性能較好的重要零件， 常用合金調(diào)質(zhì)鋼的牌號(hào)及在汽車(chē)上的應(yīng)用常用合金調(diào)質(zhì)鋼的牌號(hào)及在汽車(chē)上的應(yīng)用 14 （3） 此種鋼碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45%0.75%,主要的合金元素為Si、Mn、 W、V、Cr等。這種鋼具有髙彈性極限、疲勞強(qiáng)度以

8、及足夠的 韌性。 常用的牌號(hào)有65Mn、55Si2Mn、55CrMnA、60CrMnA 、 60Si2Mn，在汽車(chē)中主要用來(lái)制作各種螺旋彈簧和鋼板彈簧。 page34 15 （4 4）滾動(dòng)軸承鋼）滾動(dòng)軸承鋼 16 3.3.鑄鐵鑄鐵（碳的質(zhì)量大于（碳的質(zhì)量大于2.112.11的鐵碳合金）的鐵碳合金） 鑄鐵的分類(lèi)鑄鐵的分類(lèi) 白口鑄鐵 （BT） 灰口鑄鐵灰口鑄鐵 （HTHT） 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 （KTHKTH） 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 （QTQT） 合金鑄鐵合金鑄鐵 17 （1 1）灰鑄鐵（）灰鑄鐵（HTHT） 灰鑄鐵碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大（2.7%4.0%）凝固時(shí)收縮量小，抗 壓強(qiáng)度、硬度接近碳素鋼，減震性好

9、，由于片狀石墨存在， 故耐磨性好。鑄造性能和切削加工性能較好，其牌號(hào)以 “HT”和其后的一組數(shù)字表示，其后數(shù)字表示最小抗拉強(qiáng) 度，如HT250，表示最小抗拉強(qiáng)度為250 MPa的灰鑄鐵。 常用灰鑄鐵的牌號(hào)及在汽車(chē)上的應(yīng)用常用灰鑄鐵的牌號(hào)及在汽車(chē)上的應(yīng)用 18 （2）可鍛鑄鐵（馬口鐵）可鍛鑄鐵（馬口鐵） 可鍛鑄鐵是由一定成分的白口鑄鐵經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的高溫退火而得 的鑄鐵，碳在鑄鐵組織中以團(tuán)絮狀石墨形式存在。耐磨損，耐磨損， 良好的塑性良好的塑性 、韌性和減震性，較好的強(qiáng)度，能承受強(qiáng)動(dòng)載荷、韌性和減震性，較好的強(qiáng)度，能承受強(qiáng)動(dòng)載荷。 常用可鍛鑄鐵的牌號(hào)及在汽車(chē)上的應(yīng)用常用可鍛鑄鐵的牌號(hào)及在汽車(chē)上的應(yīng)用

10、“”后面的數(shù)字表示伸長(zhǎng)率，前面數(shù)字指抗拉強(qiáng)后面的數(shù)字表示伸長(zhǎng)率，前面數(shù)字指抗拉強(qiáng) 度度 19 （3 3）球墨鑄鐵）球墨鑄鐵 球墨鑄鐵簡(jiǎn)稱(chēng)球鐵。鑄鐵中的石墨大部分以球狀形態(tài)存在。 球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性都優(yōu)于灰鑄鐵和可鍛鑄鐵。 球墨鑄鐵常用來(lái)制造一些受力復(fù)雜，強(qiáng)度、韌性和耐磨性要 求高的零件。 常用球墨鑄鐵的牌號(hào)及在汽車(chē)上的應(yīng)用常用球墨鑄鐵的牌號(hào)及在汽車(chē)上的應(yīng)用 轉(zhuǎn)向器殼體轉(zhuǎn)向器殼體 傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸 20 1.4 非鐵基金屬材料 鋁及其合金 銅及其合金 軸承合金 非鐵基金屬材料 21 （1 1）鋁：）鋁：利用其良好的導(dǎo)熱性能和抗腐蝕性，在 汽車(chē)上常用來(lái)制作散熱和冷卻裝置 1. 鋁及其合金

11、散熱器散熱器 蒸發(fā)器蒸發(fā)器 22 （2 2）鋁合金）鋁合金 鋁合金分Al-Si系列、 AL-Cu系列、 Al-Mg和AI- Zn四種。 發(fā)動(dòng)機(jī)部分汽缸體、氣缸蓋是鋁鑄件。常用用鋁鑄件的還有 曲軸箱、活塞、變速器殼體、發(fā)動(dòng)機(jī)架等，其中活塞幾乎 都用鋁合金制造。 氣缸體氣缸體 活塞活塞 氣缸蓋氣缸蓋 23 2. 2. 銅及其合金銅及其合金 （1 1）純銅：）純銅：汽車(chē)中各種導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)芯、電動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)汽車(chē)中各種導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)芯、電動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng) 機(jī)類(lèi)線(xiàn)圈均為銅制材料機(jī)類(lèi)線(xiàn)圈均為銅制材料。 發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī) 起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子 24 （2 2）銅合金）銅合金 黃銅（銅鋅合金）和 青銅（除黃銅外的銅合金） 鉛青銅、錫青銅和鋁青銅可做滑動(dòng)軸承材料，常用做柴油機(jī) 的曲軸軸瓦，連桿小頭襯套為鉛青銅。 連桿小頭銅套連桿小頭銅套 曲軸軸瓦曲軸軸瓦 25 （3 3）軸承合金）軸承合金 應(yīng)滿(mǎn)足的要求： 良好的減摩性能。 有一定