汽車材料合金鋼和鑄鐵

1、任務(wù)目標(biāo)任務(wù)目標(biāo) 合金鋼、合金鋼、 鑄鐵鑄鐵1.1.了解合金鋼及鑄鐵的分類了解合金鋼及鑄鐵的分類2.2.掌握合金鋼及鑄鐵的牌號掌握合金鋼及鑄鐵的牌號 合金鋼在汽車零件中的應(yīng)用合金鋼在汽車零件中的應(yīng)用一、合金鋼一、合金鋼保險杠保險杠氣門氣門氣門彈簧氣門彈簧 在碳鋼的基礎(chǔ)上，為了改善性能（力、化、物）而在碳鋼的基礎(chǔ)上，為了改善性能（力、化、物）而特意加入某些合金元素，這類鋼就稱為合金鋼。特意加入某些合金元素，這類鋼就稱為合金鋼。常用的合金元素有常用的合金元素有鉻（鉻（Cr)Cr)、錳（錳（Mn)Mn)、鎳（、鎳（Ni)Ni)、硅硅（Si)Si)、鋁（、鋁（Al)Al)、硼（硼（B B）、鎢（、鎢（

2、W W）、）、釩（釩（V)V)及及稀土元稀土元素素等等一、合金鋼一、合金鋼（一）、合金鋼在鋼中的作用（一）、合金鋼在鋼中的作用1 1、形成合金鐵素體、形成合金鐵素體 除了鉛外的絕大部分元素，都能在鋼中溶于鐵素體中，除了鉛外的絕大部分元素，都能在鋼中溶于鐵素體中，形成合金鐵素體。對鐵素體起到固溶強化作用，強度、硬度形成合金鐵素體。對鐵素體起到固溶強化作用，強度、硬度提高，但塑性、韌性有所降低。提高，但塑性、韌性有所降低。 例如例如 16Mn 16Mn（非碳化物形成元素）（非碳化物形成元素）2 2、形成合金碳化物、形成合金碳化物通常通常 V V、NbNb、ZrZr、TiTi為強碳化物形成元素為強碳

3、化物形成元素 Mn Mn、CrCr為弱碳化物形成元素為弱碳化物形成元素 Mo Mo、W W為中碳化物形成元素為中碳化物形成元素鋼中形成的合金碳化物的兩種類型：鋼中形成的合金碳化物的兩種類型：(1)(1)、合金滲碳體、合金滲碳體 略為穩(wěn)定，硬度也較高，是一般低合金鋼中碳化物的主略為穩(wěn)定，硬度也較高，是一般低合金鋼中碳化物的主要存在形式。要存在形式。(2)(2)、合金碳化物、合金碳化物 有中強或強碳話務(wù)形成元素構(gòu)成的碳化物，比合金滲碳有中強或強碳話務(wù)形成元素構(gòu)成的碳化物，比合金滲碳體有更高的熔點、硬度、耐磨性、更穩(wěn)定。體有更高的熔點、硬度、耐磨性、更穩(wěn)定。( (二）、合金鋼的分類二）、合金鋼的分類

4、按用途分：按用途分：合金結(jié)構(gòu)鋼：用來制造各種機械零件和工程結(jié)件。合金結(jié)構(gòu)鋼：用來制造各種機械零件和工程結(jié)件。合金工具鋼：用來制造各種重要的工具和量具、刃具。合金工具鋼：用來制造各種重要的工具和量具、刃具。 特殊性能鋼：具有某種特殊物理、化學(xué)性能的鋼（不特殊性能鋼：具有某種特殊物理、化學(xué)性能的鋼（不 銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等）銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等）二、合金鋼二、合金鋼按合金元素的含量分為：按合金元素的含量分為：低合金鋼低合金鋼合金元素總含量小于合金元素總含量小于5%5%中合金鋼中合金鋼合金元素的總含量為合金元素的總含量為5%5%10%10%高合金鋼高合金鋼合金元素的總含量大于合金元素的總含量大于

5、10%10%二、合金鋼二、合金鋼1 1、合金結(jié)構(gòu)鋼（應(yīng)用最為廣泛）、合金結(jié)構(gòu)鋼（應(yīng)用最為廣泛）二、合金鋼二、合金鋼合金結(jié)構(gòu)合金結(jié)構(gòu)鋼鋼工程用鋼工程用鋼機構(gòu)制造機構(gòu)制造用鋼用鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼合金滲碳鋼合金滲碳鋼合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼合金彈簧鋼合金彈簧鋼滾動軸承鋼滾動軸承鋼 低合金結(jié)構(gòu)鋼是一種低碳（低合金結(jié)構(gòu)鋼是一種低碳（0.0.1%1%0.25%0.25%），低合金（合），低合金（合金元素小于金元素小于3 3%)%)的鋼。的鋼。這類鋼具有良好的塑性、韌度、焊接性及較好的耐磨性和耐這類鋼具有良好的塑性、韌度、焊接性及較好的耐磨性和耐蝕性。蝕性。 主要用于制造工程結(jié)構(gòu)，如橋梁、船舶、車輛等，

6、對于汽主要用于制造工程結(jié)構(gòu)，如橋梁、船舶、車輛等，對于汽車上，有汽車大梁、活塞銷、汽缸蓋螺栓等。車上，有汽車大梁、活塞銷、汽缸蓋螺栓等。 2 2、合金滲碳鋼、合金滲碳鋼 合金滲碳鋼碳質(zhì)分?jǐn)?shù)在合金滲碳鋼碳質(zhì)分?jǐn)?shù)在0.1%0.1%0.25%0.25%之間，合之間，合金滲碳鋼是在滲碳鋼的基礎(chǔ)上，加入一定量的合金滲碳鋼是在滲碳鋼的基礎(chǔ)上，加入一定量的合金元素而形成的。金元素而形成的。加入的合金元素鉻（加入的合金元素鉻（Cr)Cr)、鎳（、鎳（Ni)Ni)、錳（、錳（Mn)Mn)、礬、礬（V)V)、鈦（、鈦（Ti)Ti)等。等。 合金滲碳鋼具有耐磨層和韌性心部，是用來制合金滲碳鋼具有耐磨層和韌性心部，是

7、用來制造有耐磨性、耐疲勞性、又要承受沖擊載荷的作造有耐磨性、耐疲勞性、又要承受沖擊載荷的作用的高強度和高韌性的零件。用的高強度和高韌性的零件。主要用于汽車傳動系的齒輪、凸輪、活塞銷等。主要用于汽車傳動系的齒輪、凸輪、活塞銷等。二、合金鋼二、合金鋼3 3、合金調(diào)質(zhì)、合金調(diào)質(zhì)鋼鋼（熱處理工藝是調(diào)質(zhì)）（熱處理工藝是調(diào)質(zhì)） 合金調(diào)質(zhì)鋼碳質(zhì)分?jǐn)?shù)在合金調(diào)質(zhì)鋼碳質(zhì)分?jǐn)?shù)在0.25%0.25%0.50%0.50%之間，碳含量之間，碳含量低，硬度不足，碳含量過高，韌性不好。合金調(diào)質(zhì)鋼是低，硬度不足，碳含量過高，韌性不好。合金調(diào)質(zhì)鋼是在調(diào)質(zhì)鋼中加入一定量的合金元素而形成的。在調(diào)質(zhì)鋼中加入一定量的合金元素而形成的。加

8、入合金元素的目的是為了細化晶粒、提高強度。加入合金元素的目的是為了細化晶粒、提高強度。主要用于制造一些受力復(fù)雜的重要零件（汽車的半軸、主要用于制造一些受力復(fù)雜的重要零件（汽車的半軸、連桿等）連桿等）二、合金鋼二、合金鋼4 4、合金彈簧鋼、合金彈簧鋼 合金彈簧鋼的碳質(zhì)分?jǐn)?shù)比合金調(diào)質(zhì)鋼的高，一合金彈簧鋼的碳質(zhì)分?jǐn)?shù)比合金調(diào)質(zhì)鋼的高，一般在般在0.45%0.45%0.70%0.70%之間。之間。加入的合金元素以硅（加入的合金元素以硅（Si)Si)、錳（、錳（Mn)Mn)為主。為主。 在彈簧鋼中加入合金元素即形成了合金彈簧鋼。在彈簧鋼中加入合金元素即形成了合金彈簧鋼。提高零件彈性、鋼的淬透性，提高鋼的彈

9、性極限提高零件彈性、鋼的淬透性，提高鋼的彈性極限和屈強比。和屈強比。二、合金鋼二、合金鋼 汽車板簧火車螺旋彈簧應(yīng)用應(yīng)用 60Si2Mn60Si2Mn：汽車，拖拉機，機車的板簧和螺旋彈簧。汽車，拖拉機，機車的板簧和螺旋彈簧。5 5、軸承鋼（、軸承鋼（滾動軸承、滾動軸承、滑動軸承）滑動軸承） 滾動軸承滾動軸承: :是將運轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動摩擦變?yōu)闈L是將運轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，從而減少摩擦損失的一種精密的機械元件。動摩擦，從而減少摩擦損失的一種精密的機械元件。 滑動軸承：在滑動摩擦下工作的軸承?；瑒虞S承：在滑動摩擦下工作的軸承。區(qū)別：區(qū)別： 摩擦形式不一樣，一個滾動，一個滑動。

10、雖然滾動的摩擦形式不一樣，一個滾動，一個滑動。雖然滾動的摩擦力比滑動的摩擦力小，但滑動軸承也應(yīng)用于不便于摩擦力比滑動的摩擦力小，但滑動軸承也應(yīng)用于不便于安裝滾動軸承的地方，比如發(fā)動機的曲軸。安裝滾動軸承的地方，比如發(fā)動機的曲軸。二、合金鋼二、合金鋼 滾動軸承鋼是用來制造滾動軸承的滾動體和內(nèi)外圈的滾動軸承鋼是用來制造滾動軸承的滾動體和內(nèi)外圈的專用鋼。必須具有高的硬度和耐磨性，高的彈性極限和專用鋼。必須具有高的硬度和耐磨性，高的彈性極限和接觸疲勞強度，足夠的韌度和抗蝕性。接觸疲勞強度，足夠的韌度和抗蝕性。合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入合金元素制成的。合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入合金元

11、素制成的。 合金工具鋼具有更高硬度、耐磨性，更好的淬透性、熱合金工具鋼具有更高硬度、耐磨性，更好的淬透性、熱硬性。因而可以制造刃具、模具、量具和其它工具。硬性。因而可以制造刃具、模具、量具和其它工具。6 6、合金工具鋼、合金工具鋼二、合金鋼二、合金鋼按用途分：按用途分： 合金刀具鋼（低合金刀具鋼和高速鋼）合金刀具鋼（低合金刀具鋼和高速鋼）含碳量為含碳量為0.8%-1.5%0.8%-1.5%，合金含量為，合金含量為3%-5%3%-5%。加入鉻（。加入鉻（CrCr）、）、錳（錳（Mn)Mn)、硅（、硅（Si)Si)提高強度，加入鎢（提高強度，加入鎢（W W）、釩（）、釩（V V）提高）提高硬度和耐

12、磨性。硬度和耐磨性。 低合金刀具鋼主要用于制造低速或手動工具或刀具，低合金刀具鋼主要用于制造低速或手動工具或刀具，如絲錐、板牙、鉸刀、拉刀等。如絲錐、板牙、鉸刀、拉刀等。 高速鋼稱為白鋼或鋒鋼，屬于高碳合金鋼。使他具有高速鋼稱為白鋼或鋒鋼，屬于高碳合金鋼。使他具有較高的硬度、強度和耐磨性。較高的硬度、強度和耐磨性。 合金模具鋼：制造各種金屬成形的工、模具。合金模具鋼：制造各種金屬成形的工、模具。 合金量具鋼：千分尺、塞規(guī)等合金量具鋼：千分尺、塞規(guī)等 7 7、特殊性能鋼、特殊性能鋼 具有特殊物理、化學(xué)性能的鋼，用來制造有特具有特殊物理、化學(xué)性能的鋼，用來制造有特殊性能要求的鋼。殊性能要求的鋼。

13、不銹鋼不銹鋼 在腐蝕介質(zhì)（空氣、水、酸、堿類溶液等）具在腐蝕介質(zhì)（空氣、水、酸、堿類溶液等）具有高的抗腐蝕能力的鋼。有高的抗腐蝕能力的鋼。常用的有鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼兩類。常用的有鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼兩類。耐熱鋼耐熱鋼 在高溫下不發(fā)生氧化并有較高強度的鋼。在高溫下不發(fā)生氧化并有較高強度的鋼。 常用的有抗氧化剛和熱強鋼兩類。常用的有抗氧化剛和熱強鋼兩類。耐磨鋼耐磨鋼 具有較高耐磨性的鋼。具有較高耐磨性的鋼。常采用高錳鋼來制造高耐磨的零件。常采用高錳鋼來制造高耐磨的零件。 合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號 由由兩位數(shù)字元素符號數(shù)字兩位數(shù)字元素符號數(shù)字三個部分組成。前三個部分組成。前兩位數(shù)字表示該鋼

14、的平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)；元素符號兩位數(shù)字表示該鋼的平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)；元素符號表示鋼中含有的主要合金元素，后面的數(shù)字表示合金表示鋼中含有的主要合金元素，后面的數(shù)字表示合金元素的含量。合金元素含量小于元素的含量。合金元素含量小于1.51.5時不標(biāo)。時不標(biāo)。 如：如：60Si2Mn,60Si2Mn,平均含碳量約為平均含碳量約為0.6%0.6%，含硅，含硅2%2%，含錳含錳1%.1%.二、鑄鐵二、鑄鐵 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.11%2.11%6.69%6.69%的鐵碳合金稱為鑄鐵，的鐵碳合金稱為鑄鐵，并且含有比普通碳素鋼較多的硅、錳、硫等。并且含有比普通碳素鋼較多的硅、錳、硫等。 在鑄鐵中，碳

15、可以有兩種存在形式，一種是石墨，在鑄鐵中，碳可以有兩種存在形式，一種是石墨，它很軟，強度極低。另外一種是滲碳體，硬度高，脆性它很軟，強度極低。另外一種是滲碳體，硬度高，脆性大，大，二、鑄鐵二、鑄鐵（一）、鑄鐵的分類（一）、鑄鐵的分類1 1、白口鑄鐵、白口鑄鐵 主要是以滲碳體形式存在，斷口呈銀白色，又硬又主要是以滲碳體形式存在，斷口呈銀白色，又硬又脆，很難進行切削加工，很少用來制作零件。脆，很難進行切削加工，很少用來制作零件。2 2、灰口鑄鐵、灰口鑄鐵 以片狀石墨形式存在的，斷口呈暗灰色，以片狀石墨形式存在的，斷口呈暗灰色，灰口鑄鐵的優(yōu)點：灰口鑄鐵的優(yōu)點：1 1、良好的切削加工性、良好的切削加工

16、性、2 2、較高的耐磨性、減振、較高的耐磨性、減振性。性。3 3、低的缺口敏感性、低的缺口敏感性 3 3、可鍛鑄鐵、可鍛鑄鐵 鑄鐵中的碳以團絮狀石墨形式存在，其塑形和韌性比灰口鑄鑄鐵中的碳以團絮狀石墨形式存在，其塑形和韌性比灰口鑄鐵好，主要用于要求韌度較好的薄壁類零件。鐵好，主要用于要求韌度較好的薄壁類零件。4 4、球墨鑄鐵、球墨鑄鐵 鑄鐵中的碳以球狀石墨形式存在，球墨鑄鐵具有灰鑄鑄鐵中的碳以球狀石墨形式存在，球墨鑄鐵具有灰鑄鐵的許多優(yōu)點，如良好的減振性、耐磨性、低的缺口敏感鐵的許多優(yōu)點，如良好的減振性、耐磨性、低的缺口敏感性等，都是鋼所不及的。性等，都是鋼所不及的。5 5、麻口鑄鐵、麻口鑄鐵

17、 麻口鑄鐵，是介于白口鑄鐵和灰鑄鐵之間的一種鑄鐵。麻口鑄鐵，是介于白口鑄鐵和灰鑄鐵之間的一種鑄鐵。麻口鑄鐵中的碳既以滲碳體形式存在，又以石墨狀態(tài)存在麻口鑄鐵中的碳既以滲碳體形式存在，又以石墨狀態(tài)存在，斷口夾雜著白亮的游離滲碳體和暗灰色的石墨。，斷口夾雜著白亮的游離滲碳體和暗灰色的石墨。 由于麻口鑄鐵性能不好，故極少應(yīng)用。由于麻口鑄鐵性能不好，故極少應(yīng)用。（二）、鑄鐵的牌號（二）、鑄鐵的牌號1 1、灰口鑄鐵的牌號、灰口鑄鐵的牌號 由由兩個字母兩個字母“HT”“HT”和一組數(shù)字和一組數(shù)字組成，數(shù)字表示抗拉強度組成，數(shù)字表示抗拉強度（MPa)MPa)。 例如例如HT200HT200，其中，其中“HT

18、”“HT”表示灰口鑄鐵，表示灰口鑄鐵，“200”“200”表示抗表示抗拉強度為拉強度為200MPa200MPa。2 2、球墨鑄鐵的牌號、球墨鑄鐵的牌號 由由兩個字母兩個字母“QT”“QT”和兩組數(shù)字和兩組數(shù)字組成，兩組數(shù)字分別代表組成，兩組數(shù)字分別代表其最低抗拉強度（其最低抗拉強度（MPaMPa）和延伸率。）和延伸率。 例如例如QT400-18QT400-18中的中的“QT”“QT”表示球墨鑄鐵，表示球墨鑄鐵，“400”“400”表示表示最小抗拉強度值為最小抗拉強度值為400MPa,“10”400MPa,“10”表示延伸率最小值為表示延伸率最小值為10%10%。3 3、可鍛鑄鐵的牌號、可鍛鑄鐵的牌號 由由3 3個字