汽车工程师中级职称复习题-第一次课-机械基础- 碳素钢与合金钢

1.2 常用金属和非金属材料 金属材料分为黑色金属（铁碳合金）和有色金属两类。 铁碳合金中碳的质量分数大于2%的称为铸铁，不大于2%的称为钢。 含碳量越高，则铁碳合金的强度和硬度越高，塑性和韧性越低。,1.2.1.碳素钢的分类、编号及用途一、碳素钢的分类,1. 按碳的质量分数分类: * 低碳钢: Wc 0.25% * 中碳钢: 0.25% Wc 0.6% * 高碳钢: Wc 0.6%,2.按钢的质量分类:,* 碳素钢: Wp = (0.035% 0.045%) Ws = (0.035% 0.050%),* 优质碳素钢: Wp = 0.035% Ws = (0.030% 0.035%),* 高级优质碳素钢: Wp 0.030% Ws = ( 0.020%0.025% ),3.按钢的用途分类:,碳素结构钢 ( carbon structural steel ) 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 ( carbon tool steel ) 用于制造各种工具。一般为高碳钢。,二、碳素钢的编号及用途,1.碳素结构钢: Q 235 A F,屈服强度越高，则碳素结构钢的塑性越低，焊接性和压延性越低。,2.优质碳素结构钢,* 45 - Wc = 45%00,* 较高锰质量分数的优质碳素结构钢 45Mn - Wc = 45%00 ; WMn = 0.7%1.0%,3.碳素工具钢,T 12 A,4.铸造碳钢,ZG 200 - 400,转炉炼钢,平炉炼钢,电弧炉炼钢,三、钢锭的组织、质量及缺陷,一)杂质元素对钢的质量和性能的影响,Mn 脱氧、去硫,提高钢的强度 和硬度。,Si 有很强的固溶强化作用,能脱 氧。,1.有益元素,2.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 )。,1.镇静钢 ( killed steel ),钢液在浇注前用锰铁、硅铁和铅进行了充分脱氧 ,Wo = 0.01%左右, 成分较均匀、组织较致密。主要用于机械性能要求较高的零件。,二) 不同脱氧程度的钢种,2.沸腾钢 ( boiling steel ),钢液在浇注仅前进行轻度假脱氧,Wo = 0.03%0.07%,成分偏析较严重、组织不致密。机械性能不均匀, 冲击韧性差, 常用于要求不高的零件。,3.半镇静钢 ( balanced steel ),半镇静钢是脱氧过程介于镇静钢和沸腾钢之间的钢,是用锰铁和硅铁进行脱氧。其质量也介于二者之间,可代替部分镇静钢,一般不适于做重要零件。,1.2.2.合金钢的分类、编号及用途,( Alloyed Steel ),加入合金元素会对钢的组织和性能产生影响。,一. 低合金高强度结构钢,牌号: Q 345 C,Q460钢含Mo、B，正火组织 为B，强度高，用于石化中温 高压容器。,压力容器,南京长江大桥,Q345钢(16Mn)综合性能好， 用于船舶、桥梁、车辆等大 型钢结构。,Q390钢含V、Ti、Nb，强度 高，用于中等压力的容器。,20 Mn2 Ti A （合金渗碳钢）,二. 合金结构钢,1.典型合金渗碳钢,低淬透性合金渗碳钢 钢含合金元素总量3 % 15Cr、20Cr、20Mn2。用 于受力小的耐磨件，如柴 油机的活塞销、凸轮轴等。,中淬透性合金渗碳钢 钢含合金元素总量在4 %左 右。20 CrMn、20CrMnTi、 20Mn2TiB。用于中等载荷 的耐磨件，如变速箱齿轮。,柴油机凸轮轴,活塞销( 20Cr ),高淬透性合金渗碳钢 钢含合金元素总量在 4 % 6 %。18Cr2NiWA、 20Cr2Ni4A等。用于大载荷 的耐磨件，如柴油机曲轴。,柴油机曲轴,2.典型合金调质钢,低淬透性调质钢,钢含合金元素总量3 %。,40Cr、40MnB等。,中淬透性调质钢,钢含合金元素总量在4 %左右。,38 CrSi、35 CrMo 等。,常用于制造较小的齿轮、轴、螺栓等零件。,高淬透性调质钢,钢含合金元素总量在4 % 10 %。,制造大截面重载荷零件，如曲轴等用高淬透性的零件等 。38 Cr Mo Al A、40 Cr Mn Mo、25 Cr2 Ni4 W A等。,3. 典型合金弹簧钢,6565 Mn60 Si 2 Mn50 Cr V A50 Cr Mn A55 Si Mn Mo V Nb,4. 滚动轴承钢,G Cr9 Si Mn,性能要求:,高的硬度强度和耐磨性;高的接触疲劳强度;足够的韧性和耐蚀性;高的纯净度;,5. 易切削钢的牌号,Y 40 Mn,2.性能要求:,降低切削力和切削热,减少刀具磨损,延长刀具寿命,改排屑性能,提高切削速度。,3.化学成分特点:,1.用途:,适用于高速切削和在自动加工机床上加工的材料。,S:Ws = 0.080.3%Pb:WPb=0.150.25%Ca:微量,三. 合金工具钢 ( Alloy tool steel ),合金刃具钢 ( alloy cutting steel )合金模具钢 ( alloy die steel )合金量具钢( alloy measuring steel ),量 具,刃 具,1. 合金刃具钢( alloy cutting steel ),种类 : 低合金刃具钢 ; 高速钢。牌号 :,性能要求:,高硬度、高耐磨性、高的红硬性(600时,HRC63以上) 、有一定的强度和韧性。,高速钢 - 锋钢 如W18 Cr4 V,2. 合金模具钢( alloy die steel ),热作模钢:工作温度为600以上。,冷作模钢:工作温度为200300。,*热压模钢: 如3 Cr2W8V,汽车四缸压铸模,冷作模钢 ( cold die steel ),如Cr12、Cr12MoV,高的硬度,HRC62;高的耐磨性;足够高的韧性与疲劳抗力;热处理变形小;,汽车冲压模具,3. 合金量具钢 ( alloy measuring steel ),如CrWMn、4Cr13、GCr15、 9SiCr、T12A、60等。,四. 特殊用途钢 ( special performance steel ),不锈钢 ( stainless steel )耐热钢 ( heat resistant steel )耐磨钢 ( wear resistant steel ),1. 不锈钢 ( stainless steel ),1.定义: 在腐蚀介质中具有很高的抗腐 蚀能力的钢。,2.概念:*在空气中的年腐蚀量为0.01mm 以内的钢, 称为在空气中使用的 不锈钢。 *在强酸、强碱介质中的年腐蚀 量为0.1mm以内的钢,称为在强 酸、强碱介质中使用的不锈钢。,1)马氏体型不锈钢 - Cr13型钢 Martensitic stainless steel,化学成分特点: Wc = 0.1 0.4 % WCr = 13 %,热处理特点:正火后的组体是马氏体。,牌号: 1Cr134Cr13,用途: 医疗器械,医用镊子,2)铁素体型不锈钢 ( Ferritic stainless steel ),化学成分特点: Wc = 0.1 %左右 WCr = 17 %,热处理特点: 不能进行热处理强化。,牌号: 1Cr17、1Cr17Ti、1Cr28等。,用途:化工设备中要求耐蚀性高、塑 性好、强度低的容器、管道等。,铁素体型不锈钢的用途,硝酸生产装置,合成氨生产装置,牌号: 0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、 0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti。,用途: 化工容器、管道等。,3)奥氏体型不锈钢-18 8型钢 ( Austenitic stainless steel ),2. 耐热钢 ( heat-resisting steel ),1.定义:在高温下具有抗氧化性和高温 强度的特殊钢。,2.性能要求,抗氧化性 ( 热稳定性 ),高温强度( 热强性 ),蠕变强度,持久强度,钢种及 用途,抗氧化钢 ( 不起皮钢 ) :奥氏体型钢1Cr18Ni9Ti等,工作温度 850。,热强钢,珠光体型 16Mo，工作温度 600。,马氏体型1Cr13