第二章钢铁材料及其在汽车上的应用

1、钢铁材料的主要组成元素是铁和碳，又称为铁碳合金。钢铁材料具有良好的性能。且加工方便。因此是汽车制造工业中应用最广泛的材料。钢铁材料是汽车用的主体材料，其用量超过汽车用材总量的2/3。钢铁材料包括碳素钢、合金钢和铸铁。含碳量小于2.11%的铁碳合金称为钢钢，含碳量大于2.11%的铁碳合金称为铸铁铸铁。1了解碳及常存元素对碳素钢性能的影响。2掌握碳素钢的分类方法。3掌握碳素钢在汽车上的应用。碳素钢简称碳钢，是含碳量大于0.0218%而小于2.11%的铁碳合金。在汽车零件制造中得到广泛应用。常用碳素钢制造的汽车零件a）低碳钢制造的机油盘 b）低碳钢制造的气缸盖罩c）中碳钢制造的曲轴 d）中碳钢制造的

2、连杆碳素钢以铁元素为基体，钢中除铁以外，主要元素是碳，还含有少量的锰、硅、硫、磷等常存元素。碳是决定钢性能的主要元素。随着含碳量的增加，碳素钢的强度、硬度升高，塑性和韧性降低。含碳量对钢的铸造性能、焊接性能和热处理性能等均有影响。含碳量对钢力学性能的影响（1）锰、硅的影响锰、硅是有益元素，能提高钢的强度和硬度。其中，硅还能使钢的流动性变好，有利于浇铸成形，但含量过高会降低钢的塑性；锰还可以减少硫对钢的有害作用。（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 “热脆”现象；磷虽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

3、象称为“冷脆”。（1）低碳钢含碳量约0.25%。（2）中碳钢含碳量0.25%0.60%。（3）高碳钢含碳量约0.60%。根据钢中有害杂质元素可分为：（1）普通质量钢含硫量0.050%，含磷量0.045%。（2）优质钢硫、磷含量0.035%。（3）高级优质钢硫、磷含量0.025%。（4）特级优质钢含硫量约0.015%，含磷量约0.025%。（1）碳素结构钢用于制造汽车零件和工程构件。（2）碳素工具钢用于制造刀具、量具和模具。此外，按钢的脱氧程度分类，可分为镇静钢（脱氧程度完全）、沸腾钢（脱氧程度不完全）和半镇静钢（脱氧程度介于镇静钢和沸腾钢之间）等。碳素结构钢的含碳量在0.06%0.38%之间，

4、杂质元素硫、磷的含量较多，故强度不够高。但这类钢冶炼方便、产量高、价格低，具有较好的塑性和焊接性能，能满足一般使用要求，因而大量用于制造结构件和要求不高的汽车零件。碳素结构钢的牌号由字母“Q”、屈服强度数值、质量等级符号和脱氧程度符号组成。Q屈服强度数值屈服强度数值质量等级符号质量等级符号脱氧程度符号脱氧程度符号常用碳素结构钢的牌号及其在汽车上的应用优质碳素结构钢是应用极为广泛的机械制造用钢。优质碳素结构钢按其含锰量不同，分为普通含锰量钢（含锰量小于0.8%）和较高含锰量钢（含锰量为0.7%1.2%）两类。二者含碳量相同时，较高含锰钢的强度优于普通含锰量钢。常用优质碳素结构钢的牌号、性能及在汽

5、车上的应用铸造碳钢是将钢液直接浇注成零件毛坯的碳钢。常用铸造碳钢的牌号及在汽车上的应用1掌握热处理的分类方法。2掌握钢的普通热处理方法。3掌握钢的表面热处理方法。热处理是将钢在固态下加热、保温和冷却，使钢的组织结构发生变化，以获得所需性能的一种工艺方法。常用的有普通热处理和表面热处理两大类。热处理工艺曲线普通热处理通常是指对工件进行整体的热处理。按其加热温度和冷却方法不同，常用的有退火、正火、淬火和回火等。退火就是将钢件加热到一定温度，保温一定时间后随炉缓慢冷却的热处理工艺。退火视频退火视频正火就是将钢件加热到一定温度，保温一定时间后在空气中冷却的热处理工艺。淬火就是将钢件加热到一定温度，保温

6、一定时间后在冷却介质中快速冷却的热处理工艺。正火视频正火视频淬火视频淬火视频回火就是将淬火后的钢件加热到一定温度以下，保温一定时间后冷却的热处理工艺。根据工件性能要求不同，淬火钢的回火主要有低温回火（150250）、中温回火（350450）和高温回火（500650）三种。回火视频回火视频按零件要求和工艺不同，常用的表面热处理方法有表面淬火和表面化学热处理两种。表面淬火就是仅对工件表层进行淬火的热处理工艺。根据加热方法不同，常用的有火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火。表面淬火视频表面淬火视频（1）火焰加热表面淬火利用氧乙炔火焰对工件表面进行加热，使其表面迅速达到淬火温度，随即喷水冷却的过程称为火

7、焰加热表面淬火。火焰加热表面淬火1喷水管 2烧嘴 3移动方向 4工件 5淬硬层（2）感应加热表面淬火利用感应电流通过工件时产生的热效应，使工件表面迅速达到淬火温度，随即快速喷水冷却的过程称为感应加热表面淬火。感应加热表面淬火1加热感应器2工件3喷水套管4淬硬层5冷却水6电流7电流集中层表面化学热处理是通过一定的工艺方法，将一种或几种元素渗入钢件表面，以改变其化学成分和组织结构，从而获得所需性能的热处理工艺。按渗入元素不同，表面化学热处理有渗碳、渗氮和碳氮共渗等。（1）渗碳渗碳是将钢件放在含碳介质中加热并保温，使活性碳原子渗入表层，以增加表面含碳量的热处理工艺。常用方法有固体渗碳、液体渗碳和气体

8、渗碳等。（2）渗氮渗氮是将活性氮原子渗入钢件表面的热处理工艺，也称氮化处理。渗碳视频渗碳视频（3）碳氮共渗碳氮共渗也称氰化处理，是向钢件表面同时渗入碳和氮的热处理工艺。碳氮共渗一般以碳为主。经碳氮共渗后的工件还需进行淬火及回火处理。1掌握合金钢的优点。2掌握合金钢的分类和牌号。3掌握合金钢在汽车上的应用。合金钢和碳素钢相比有许多优点：在相同的淬火条件下，能获得更深的淬硬层；具有良好的综合力学性能；具有良好的耐磨性、耐蚀性和耐高温性等特殊性能。常见的汽车合金钢零件高速钢含碳量的表示方法有所不同，虽然含碳量小于1.0%，但也不标注。例如：常用低合金高强度结构钢的牌号及在汽车上的应用这类钢的含碳量一

9、般为0.10%0.25%，较低的含碳量能保证零件心部具有足够的塑性和韧性。常用合金渗碳钢的牌号及汽车上的应用常用合金调质钢的牌号及在汽车上的应用1了解铸铁的种类。2了解铸铁在汽车上的应用。铸铁的含碳量大于2.11%（一般在2.5%4.0%之间）。铸铁是用途广泛的工程材料，汽车中常见的发动机缸体、缸盖、变速箱壳体等大多由铸铁制造。常见的汽车铸铁零件a）合金铸铁制造的气缸体b）灰铸铁制造的变速器壳c）可锻铸铁制造的驱动桥壳d）球墨铸铁制造的凸轮轴常用灰铸铁的牌号及在汽车上的应用常用可锻铸铁的牌号及在汽车上的应用常用球墨铸铁的牌号及在汽车上的应用耐磨铸铁是在灰铸铁中加入铬、钼、铜、钛、磷等合金元素而形成的。常用的耐磨铸铁有高磷耐磨铸铁和铬钼铜耐磨铸铁等，主要用于制造在高温下强烈摩擦的零件，如汽车的气缸套、活塞环等。1碳、硅、锰、硫、磷元素对碳素